IDENTIFIKASI MINERAL MAGNETIK PADA SEDIMEN WADUK SELOREJO BERDASARKAN SUSEPTIBILITAS MAGNETIK, X-RAY FLUORESCENCE DAN SCANNING ELECTRON MICROSCOPE Eka Sri Mu’alimah(1), Siti Zulaikah(2), Sutrisno(2), Rosyda Azzahro(1), Husni Cahyadi Kurniawan(3) (1) (2) (3)
Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang Dosen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya
ABSTRAK: Magnetic properties of sediment is determinted by magnetic minerals dissolved on sediment. In this research we conduct to indentify magnetic mineral that dissolved on sediment reservoir of Selorejo using magnetic susceptibility, X-Ray Fluoroscence and Scanning Electron Microscope. The aim of this research is to characterize of magnetic mineral based on the magnetic susceptibility of low frequency, magnetic susceptibility dependent of frequency and morfology of magnetic mineral catching by SEM. The results shown magnetic susceptibility of reservoir sediments are ranged from 4 x 10-6 m3 kg-1 to 47 x 10-6 m3 kg-1 with the frequency dependent of about 2%, indicating there is a mixture of fine grains magnetic minerals in the domain of SP (superparamagnetic) and coarse grain non-SP inside the sample. SP grains have a grain sizes < 0.005 µm. Low frequency magnetic susceptibility (χlf) shown a significant correlation with the frequency-dependent susceptibility (χhf). The greater the magnetic susceptibility, the smaller of the frequency dependent susceptibility, by following the equation of χfd = -1.262 (χlf) + 5.1022 with a correlation coefficient R = 0.925. Based on the results of X-Ray Fluorescence (XRF), the content of Fe element of sediment reservoirs are about 57% - 63%. The large amount of Fe elements contained, shown the magnetic properties carrier in reservoir sediments is magnetic minerals. Magnetic minerals contained in the sediment of Selorejo reservoir from Scanning Electron Microscope data with Dispersive X-Ray Analysis (SEM-EDAX ) is dominated by titanomagnetite derived from detrital minerals catchment area which transported into the reservoir from Konto and Kwayangan river, and other kinds of minerals that is mineral deposition of atmospheric dust (loess from volcanic ash) and magnetic spherules from pollution.
Keywords: magnetic mineral, sediments reservoir, susceptibility magnetic, XRay Flourescence (XRF) and Scanning Electron Microscope (SEM).
Sifat magnetik pada sedimen
geofisika. Sifat magnetik ditentukan
dapat digunakan pada berbagai studi
oleh mineral magnetik yang terdapat
di dalamnya. Beberapa studi tersebut
sifat, jenis dan morfologi yang
diantaranya adalah studi yang
beragam bergantung pada
dilakukan oleh Anderson et all
sumbernya, (Huliselan, 2007).
(1988) pada sedimen Danau eutropic
Ada tiga sumber utama
(Lough Aughter, North Ireland),
mineral dalam sedimen danau
Yellof dkk (2005) pada March High
(Gambar 1): (1) mineral detrital dari
Reservoir di Southern Pennies, UK,
tangkapan, yang diangkut ke waduk
Tumuntuan (2010) pada 3 sedimen
dari aliran sungai, (2) deposisi debu
danau yaitu Danau Lading, Danau
dari atmosfer (loess dan abu
Bedali dan Danau Matano tentang
vulkanik) dan (3) mineral langsung
susptibilitas magnetik pada sedimen
dari danau (berhubungan mineral
danau atau waduk. Waduk sering
autigenik). Sumber (1) dan (2)
juga disebut danau buatan yang
bergantung pada iklim dan geologi
besar, dimana komponen tata airnya
tangkapan, sementara pembentukan
umumnya telah direncanakan
mineral autigenic mencerminkan
sedemikian rupa sehingga volume,
proses biogeokimia yang terjadi di
kedalaman, luas, presepitasi, debit
danau.
inflow/out flow waktu tinggal air
Selain suseptibilitas
diketahui dengan pasti sedangkan
magnetik, bentuk dan ukuran bulir
danau terbentuk karena proses alam,
mineral magnetik juga merupakan
(Damayanti, 2012).
salah satu penentu mineral magnetik
Tingkat sedimentasi suatu
pada suatu bahan. Bentuk mineral
waduk/ danau buatan jauh lebih
magnetik tersebut ditentukan dengan
tinggi dari danau alami dan danau
pencitraan Scanning Electron
alami umumnya jauh lebih tinggi
Microscope (SEM). Sedangkan
dari pada laut, hal ini disebabkan
untuk mengetahui unsur yang
sedimen danau terjadi secara terus
terkandung dalam bulir ditentukan
menerus ( Lake Sediments file,
dengan menggunakan XRF (X-Ray
2014). Sedimentasi mineral terus
Fluoresensi).
menerus di danau dapat mempengaruhi stabilitas sistem suatu danau. Mineral magnetik memiliki
METODE
Penilitian diawali dengan
pengambilan sampel. Penamaan yang
pengambilan sampel sedimen di
diberikan untuk titik pengambilan
lapangan, kemudian dilakukan
sampel Sungai Kwayangan (TK),
preparasi dan uji sampel di
Sungai Konto (TP), tengah waduk
laboratorium.
(TT) dan Sungai Pinjal (DKT).
Tahap pengambilan sampel sedimen dilakukan di Waduk Selorejo yang terletak diantara 110⁰30⁰ dan 112⁰55⁰ BT dan 8⁰15⁰ BS. Sumber air tawar yang masuk pada waduk berasal dari sekitar 2 sungai besar yaitu Sungai Konto dan Sungai Kwayangan dan output Sungai Pinjal.
Gambar 2. Titik Pengambilan Pengambilan Sampel pada Waduk Selorejo, titik pengambilan sampel 2 titik pada Sungai Kwayangan ( titik kuning TK1dan merah TK2 ), 2 titik pengambilan sampel pada Sungai Konto ( titik ungu TP1dan hitam TP2), titik pengambilan sampel pada Sungai Pinjal ( titik biru DKT ) dan titik pengambilan sampel pada tengah Waduk Selorejo ( titik hijau TT ).
Pada gambar 2 sampel diambil sebanyak 4 titik berbeda, yakni 2 titik pengambilan sampel Gambar 1. Letak Geografis Daerah Penelitian (Rahman, 2013)
Pengambilan sampel dilakukan dibebarapa titik diantaranya titik pengambilan sampel dekat Sungai Kwayangan, Sungai Konto, Sungai Pinjal dan Tengah waduk Selorejo. Sampel diambil menggunakan core yang didesain dari pipa paralon berukuran 2 meter sebanyak 6 buah. Masing – masing core diberi nama sesuai dengan titik
sungai input yakni (Sungai Kwayangan dan Sungai Konto), output (Sungai Pinjal) dan pengambilan titik tengah Waduk Selorejo. Pada aliran Sungai Kwayangan diambil dua titik berdekatan diberi nama TK1 ( titik pengambilan pertama Sungai Kwayangan ) dan TK2 ( titik pengambilan kedua Sungai Kwayangan ). Pengambilan dua titik sama diperlakukan pada Sungai
Konto dengan nama TP1 ( titik
DKT.3) untuk di uji XRF (X-Ray
pengambilan sampel pertama Sungai
Flourescence) agar diperoleh
Konto) dan TP2 ( titik pengambilan
kandungan unsur dari sampel.
sampel kedua Sungai Konto). Pada
Terakhir dilakukan ekstraksi pada 3
output diambil satu titik pada Sungai
sampel (TK2.4, TP1.11dan TT.7)
Pinjal (DKT) dan satu titik pada
untuk dilakukan uji SEM (Scanning
tengah Waduk Selorejo (TT).
Electron Microscope) agar dapat diketahi bentuk morfologi dari
Tahap preparasi dilakukan
sampel.
dengan memotong sampel sedimen yang telah diperoleh dengan ukuran 2,5cm sebelum dimasukan kedalam wadah (holder) plastik. Pemberian nama diurutkan sesuai pemotongan sebaagai contoh TK1.1 (titik pengambilan pertama Sungai Kwayanagan nomor urut pertama) dan seterusnya. Pada proses ini sampel selalu dijaga agar sifat kemagnetan sedimen tidak terganggu. Sampel dari beberapa sedimen yang telah dimasukan kedalam holder kemudian di uji suseptibilitas magnetik, XRF (X-Ray Flourescence) dan SEM (Scanning Electron Microscope). Uji Suseptiblitas magnetik dilakukan diukur menggunakan alat MS2 (Bartington Magnetik Susceptibility Meter) dengan mengukur secara langsung sampel pada holder.Selanjutnya diambil 4 sampel (TK2.4, TP1.11, TT.7, dan
HASIL DAN PEMBAHASAN Uji suseptibilitas magnetik pada sedimen Waduk Selorejo sebanyak 48 sampel yang diambil dari 6 titik berbeda yakni TK1 sebanyak 4 sampel, TK2 sebanyak 4 sampel, TP1 sebanyak 13 sampel , TP2 sebanyak 10 sampel, TT sebanyak 10 sampel dan DKT sebanyak 7 sampel. Hasil analisis menunjukan rentang nilai suseptiblitas magnetik sebesar 4 x 10-6 m3kg-1 hingga 47 x 10-6 m3kg-1 dengan nilai rata-rata setiap titik ditunjukan pada pada tabel 1. Tabel 1. Hasil Suseptiblitas Magnetik Rata-rata dengan Frekuensi Dependent Rata-rata Nama Rentang Suseptib Frekue Sampel Suseptib ilitas nsi ilitas Magneti depend Magneti k Rataet k rata ( 10Rata6 ( 10-6 m3kg-1) rata 3 -1 m kg ) (%) TK1 16,148 – 21,054 1,08 25,599 TK2 24,662 – 5,580 0,93
TP1 TP2 DKT TT
46,549 4,615 – 12,425 1,443 - 5, 876 5,129 – 8,034 5,741 – 9,653
Pada gambar 3. 6,486
2,96
9,828
2,50
6,309
2,80
memiliki sebaran bulir rerata yaitu
8,040
2,19
SP-SSD secara eksponensial dengan
memperlihatkan bahwa secara keseluruhan sampel yang diperoleh
nilai y = -1,262ln(x) + 5,1022 Menurut Dearing (1999) nilai
terkorelasi sebesar 0,925. Hubungan
frekuensi dependent < 2%
antara χlf dengan χfd adalah semakin
diidentifikasi (<10%) hampir tidak
besar nilai suseptibilitas magnetik
ada bulir SP dan nilai frekuensi
maka semakin kecil nilai frekuensi
dependent antara 2,0 – 10,0 terdapat
dependent dan sebaliknya. Berdasarkan uji XRF(X-Ray
campuran SP dan bulir kasar non-SP,
Flourescence) sedimen Waduk
atau bulir SP < 0,005 µm.
Selorejo ditunjukan pada tabel 2.
Hubungan antara suseptibilitas magnetik dengan
Compound
frekuensi dependent ditunjukan pada gambar 2 adalah semakin besar nilai
TP1
TK2
TT
DKT
61,8
58,3
Conc (%) Fe
62,19
56,56
Tabel 2. Hasil Uji XRF
suseptibilitas magnetik maka semakin kecil nilai frekuensi
Tabel 2 memperlihatkan
dependent.
unsur – unsur yang terkandung pada
Frequency dependent (%)
Grafik Suseptibilitas Magnetik Low Frequency (χlf) dengan Frekuensi Dependent (χfd)
6 5 4 3 2 1 0
keempat sampel dan unsur Fe sampel Log. (sampel)
y = -1,262ln(x) + 5,1022 R² = 0,8559
SP SSD
MD
mendominasi keseluruhan sampel yang diteliti. Rentang nilai unsur Fe sebesar 58,3 % - 62,19 % dengan rata-rata nilai unsur Fe sebesar 60%. Keberadaan nilai mineral
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Suseptibilitas magnetik low frequency (χlf) 10¯6 m³kg¯¹
Gambar 3. Grafik Hubungan antara Suseptiblitas Magnetik Low Frequency dengan Frekuensi dependent
magnetik dalam penelitian ini didukung dengan uji SEM (Scanning Electron Microscopy) yang akan ditunjukan pada analisis terakhir
Berdasarkan uji SEMEDAX (Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive Analysis X-Ray ) yang dilakukan 3 sampel yakni TK2.4, TP1.11 dan TT.7 .
Gambar 5 Gambar 4 hasil pencitraan SEM EDAX dari sampel TP1.11 (a) perbesaran 200x kenampakan keseluruhan bulir, (b) perbesaran 2000x dimungkinkan mineral dari polusi, seposisi debu dan aliran sungai, (c)Perbesaran 50x bagian kiri sampel TP1.11 dan kanan TK2.4. (c) bulir tergolong titanomagnetite dimungkinkan bulir berasal dari mineral detrital yang diangkut ke waduk dari aliran sungai dengan prosentase Fe 75,58%.
1. Bentuk Mineral Magnetik Sedimen Aliran Sungai Kwayangan (TK2.4)
3. Bentuk Mineral Magnetik Sedimen Sampel Tengah Waduk Selorejo (TT.7)
(a)Perbesaran (b)Perbesaran (c)Perbesaran 200x 500x 1000x
(c) Perbesaran 50µm Gambar 4 hasil pencitraan SEM EDAX dari sampel TK2.4 (a) perbesaran 200x memiliki ukuran 46,08 µm, 53,04 µm, 62,24 µm,128,7 µm, 144,9 µm, dan 226,2 µm,(b) perbesaran 500x menunjukan kenampakan mineral magnetik seperti dari detrital, (c) perbesaran 1000x dimungkin sisa hasil abu vulkanik (d) bulir tergolong magnetic spherules dimungkinkan mengandung bulir yang berasal polusi dengan prosentase Fe 79,24%.
2. Bentuk Mineral Magnetik Sedimen Aliran Sungai Konto (TP1.11)
(a)Perbesaran (b) Perbesaran (c)Perbesaran 200x 2500x 2000x
(c) Perbesaran 10µm Gambar 6 Gambar 4 hasil pencitraan SEM - EDAX dari sampel TT.7 (a) Perbesaran 200 x menunjukan variasi ukuran sampel yakni 10,61 µm, 27,49 µm, 60,60 µm, 69,95 µm dan 228,4 µm, (b)Mineral magnetik dimungkinkan berasal dari mineral detrital aliran sungai (perbesaran 2000x), (c) deposisi debu dari atmosfer (loess dan abu vulkanik) pada perbesaran 2500x, (d) bulir yang berasal mineral detrital yang diangkut ke waduk dari aliran sungai dengan Fe sebesar 50,30%.
Berdasarkan analisis struktural pada pencitraan SEM – EDAX diperoleh kesimpulan bahwa mineral magnetik dominan yang
(a)Perbesaran (b) Perbesaran (c) Perbesaran 200x 2000x 50x
terkandung dalam sampel sedimen adalah titanomagnetite, mengindikasikan bahwa waduk
(d) Perbesaran 5µm
memperoleh banyak mineral dari
Hasil uji XRF menunjukan
aliran sungai (Sungai Kwayangan
bahwa unsur paling dominan terdapat
dan Sungai Konto). Mineral
pada sampel adalah unsur Fe.
magnetik dari deposisi debu dari
Kandungan unsur Fe memiliki
atmosfer (loess dari abu vulkanik),
prosentase sebesar 57 % - 63 %.
mengindikasikan kemungkinan
Besarnya kandungan Fe ini
terdapat kontribusi abu vulkani
menunjukkan pembawa sifat
gunung kelud yang meletus pada
magnetik dalam sedimen Waduk
tahun 2014, mengingat lokasi waduk
Selorejo adalah mineral magnetik.
berdekatan dengan Gunung Kelud
Data XRF dapat diperkuat dengan
dan magnetic spherules yang berasal
data SEM-EDAX yang menunjukan
dari polusi.
bahwa terdapat mineral magnetik yang terkandung di sedimen Waduk
PENUTUP
Selorejo diantaranya titanomagnetite,
Kesimpulan
Magnetic spherules yang berasal dari
Berdasarkan paparan pada hasil penelitian dan pembahasan,
polusi dan mineral magnetik yang berasal dari Fly ash abu vulkanik.
dapat ditarik kesimpulan bahwa nilai suseptbilitas mineral magnetik pada sedimen Waduk Selorejo antara 4 x -6
3
-1
-6
3
-1
Saran Peneliti selanjutnya
10 m kg sampai 47 x 10 m kg
diharapkan pada saat pengambilan
dengan frekuensi dependent rata –
sampel menggunakan GPS untuk
rata sebesar 2%, diidentifikasi
mengetahui titik koordinat setiap
terdapat campuran SP
pengambilan titik sampel. Selain itu
(Superparamagnetik) dan bulir kasar
hendaknya menggunakan corer yang
non-SP, atau bulir SP < 0,005 µm.
kuat agar tidak terbawa arus dan
Hubungan antara suseptiblitas
didapatkan banyak sampel.
magnetik dengan frekuensi
Menimbang terlebih dahulu hoder
dependent adalah semakin besar nilai
kosong setelah itu berat sampel.
suseptiblitas mganetik maka semakin
Dalam penelitian ini uji saturasi IRM
kecil nilai frekuensi dependent.
(Ishotermal Remanent Magnetization) sangat diperlukan.
UCAPAN TERIMAKASIH Terima kasih kepada pihak-pihak yang terlibat dalam penelitian ini terutama Geophysict Team 2011 yakni Agus Riyanto, Yuni Choirunnisa, Lutfia Dewi, Shelita
/2007-Huliselan -andBijaksana-JurnalGeofisika#scribd), diakses 28 September 2014. Mursyida,D.2012.Karakterisasi Mineral Magnetik pada Beberapa Jenis Sedimen di Berbagai Lingkungan Pengendapan.Skripsi: UM.
Dwi S., Mayang Sari, dan Rizka Amirul H.
DAFTAR RUJUKAN Anderson, N.J., Rippey, B. 1988. Diagenesis of magnetic minerals in the recent sediments of aeutrophic lake. the American Society of Limnology and Oceanography, Inc.33: 6 (2). Anonymous.Case Study 2: Lake Sediments.Online.http://www .irm.umn.edu/Misc/lakes_cas e_study.pdf. Diakses pada tanggal 13 September 2014. Damayanti, A.2012. Telaga (Danau), (Online),(https://staff.blog.u i. ac.id/astrid.damayanti /files/2012/03 /TELAGADANAU. doc.),diakses 20 januari 2015 Dearing, J.1999.Environmental MagneticSusceptibility.Oxfor d: ISBN 0 9523409 0 9 Huliselan, E.K. & Bijaksana S.2007.Identifikasi Mineral Magnetik pada Lindi (Leachate). Jurnal Geofisika, (Online), (http: //www .scribd.com /doc/218974951
Tamuntuan, Gerald.,Bijaksana, Satria.,Gaffar,Eddy., Russel,James.,Safiuddin, La Ode & Huliselan, Estevanus. 2010, The Magnetic Properties of Indonesian Lake Sediment: A Case Study of a Tectonic Lake in South Sulawesi and Maar Lakes in East Java. ITB J. Sci, (Online) Vol. 42 A, No. 1, 2010, 3148, (http://journal.itb.ac.id/ download.php?file=A10003.p df), diakses 25 September 2014. Rahman, K.I., Donny H., & Rispiningtati.2013.Studi Pola Operasi Waduk Selorejo dengan Peninggian Low Water Level Operasional. Malang: Universitas Brawijaya. Yellof, D.E., J. C. Labadz.,C. O. Hunt., Higgitt, D. L. & I. D. L. Foster. 2005.Blanket Peat Erosion and Sediment Yield in an Upland Reservor Catchment in The Southern Pennines, UK.Earth Surface Processes and Landforms, 30: 717-733.
