KARAKTERISASI MINERAL LIAT AMORF DARI BAHAN TUFF VOLKAN DAN ANDOSOL DI SEKITAR BOGOR
Oleh ADITIA ASNIL A24101102
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
SUMMARY ADITIA ASNIL. Characterization of Amorphous Clay Minerals from Volcanic Tuff Materials and Andosols around Bogor Area. Supervised by BUDI MULYANTO and ISKANDAR. Soils around Bogor area contain often a yellow layer in the cross section of the soil profile. The thickness of this “yellow layer” varies between 34 to more than 100 cm, at depth of between 39 to more than 200 cm from the soil surface. Based on morphology and physical properties, it was known that this yellow layer is a C horizon. This “yellow layer” was originated from volcanic tuffs sediment, namely volcanic ashes which have undergone compaction due to water influence. In mountainous areas, weathering of volcanic ashes often creates soils classified as Andosols. Andosols are characterized by low bulk density (<0.85 g/mL), high organic matter, high cation exchange capacity, and high phosphate fixation capacity. High cation exchange capacity of Andosol is derived from organic matter, as well as from amorphous clay minerals or non crystalline allophane and imogolite. Allophane and imogolite are minerals as the results of weathering of volcanic ashes. The objective of this research was to study the characteristics of clay fraction resulting from volcanic tuff weathering around Bogor area. For this purpose, samplings have been conducted in the areas around Cilendek, Bubulak, Telukpinang and Gunung Bunder. Samples of clay fraction was obtained from fractionation with sedimentation method, which were afterwards analyzed by using selective solvent ammonium oxalate, TG/DTA and FT-IR spectroscopy. Research results showed that pH of volcanic tuffs ranged between 5.28 – 6.36 and that of Andosol 4.44. Clay content of Andosol of Gunung Bunder was 11.9 %, whereas that of volcanic tuff ranged between 7.3 – 11.0 %. Concerning the content of amorphous materials, volcanic tuffs of Bubulak possessed the highest amount of amorphous materials, namely 63.1 %; followed by those of Gunung Bunder Andosols (52.8 %), Telukpinang volcanic tuffs (50.4%), Cilendek volcanic tuffs (50.4 %) and finally the least amount, that of Gunung Bunder volcanic tuffs (42.6 %). Minerals in the sand fraction of the analyzed samples were generally dominated by mineral of volcanic glass and weathered volcanic
glass, followed by andesine, labradorite, hypersthenes, and others. On the other hand, minerals in the clay fraction were dominated by allophane. Beside the allophane, there were found also gibbsite in samples of Telukpinang and Gunung Bunder Andosol; and kaolinite / halloysite in samples from Bubulak, Telukpinang and Gunung Bunder Andosol.
RINGKASAN
ADITIA ASNIL. Karakterisasi Mineral Liat Amorf dari Bahan Tuff Volkan dan Andosol di Sekitar Bogor. Di bawah bimbingan BUDI MULYANTO dan ISKANDAR. Pada tanah-tanah di sekitar Bogor sering dijumpai suatu lapisan berwarna kuning pada penampang profilnya. Ketebalan “lapisan kuning” ini bervariasi sekitar 34 - >100 cm pada kedalaman 39 – >200 cm dari permukaan tanah. Berdasarkan sifat fisik dan morfologinya diketahui bahwa “lapisan kuning” ini merupakan horison C. “Lapisan Kuning” berasal dari endapan tuff volkan, yaitu abu volkan yang telah mengalami pemadatan akibat adanya pengaruh dari air. Di daerah pegunungan, pelapukan abu volkan sering menurunkan tanahtanah yang diklasifikasikan sebagai Andosol. Andosol dicirikan oleh bobot isi yang rendah (<0.85 g/mL), bahan organik tinggi, kapasitas tukar kation dan kapasitas fiksasi fosfat yang tinggi. Kapasitas tukar kation yang tinggi pada Andosol selain berasal dari bahan organik, juga berasal dari mineral liat amorf atau non-kristalin alofan dan imogolit. Alofan dan imogolit merupakan hasil dari pelapukan abu volkan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik fraksi liat hasil pelapukan tuff volkan di sekitar Bogor. Untuk itu telah dilakukan pengambilan contoh-contoh di daerah Cilendek, Bubulak, Telukpinang dan Gunung Bunder. Contoh fraksi liat diperoleh melalui fraksionasi dengan metode sedimentasi dan selanjutnya dianalisis dengan menggunakan pelarut selektif ammonium oksalat, TG/DTA dan FTIR-spectroscopy. Hasil penelitian menunjukkan pH tuff volkan berkisar antara 5.28 – 6.36 dan Andosol 4.44. Kadar liat Andosol Gunung Bunder yaitu 11.9%, sedangkan tuff volkan berkisar antara 7.3 - 11.0%. Untuk kandungan bahan amorf, tuff volkan Bubulak memiliki kandungan bahan amorf yang paling tinggi, yaitu 63.1%, kemudian Andosol Gunung Bunder (52.8%), tuff volkan Telukpinang (50.4%), tuff volkan Cilendek (50.4%) dan paling sedikit pada tuff volkan Gunung Bunder (42.6%). Mineral dalam fraksi pasir contoh-contoh yang dianalisis umumnya didominasi mineral gelas volkan dan lapukan gelas volkan,
diikuti andesin, labradorit, hiperstein, dan lain-lain. Sementara itu mineral dalam fraksi liat didominasi oleh alofan. Selain alofan, ditemukan juga gibsit pada contoh Telukpinang dan Andosol Gunung Bunder serta kaolinit/haloisit pada contoh Bubulak, Telukpinang dan Andosol Gunung Bunder.
KARAKTERISASI MINERAL LIAT AMORF DARI BAHAN TUFF VOLKAN DAN ANDOSOL DI SEKITAR BOGOR
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh Aditia Asnil A24101102
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
Judul Penelitian
: Karakterisasi Mineral Liat Amorf dari Bahan Tuff Volkan dan Andosol di sekitar Bogor
Nama Mahasiswa
: Aditia Asnil
Nomor Pokok
: A24101102
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc
Dr. Ir. Iskandar
NIP. 130 933 587
NIP. 130 664 406
Mengetahui,
Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Didy Sopandie, M.Agr NIP. 131 124 019
Tanggal lulus :
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lubuk Linggau, Provinsi Sumatera Selatan pada tanggal 8 Agustus 1982. Penulis adalah anak ketiga dari tiga bersaudara pasangan Bapak Asnil dan Ibu Rifni. Penulis menempuh pendidikan di TK Tunas Harapan Dumai pada tahun 1987-1989. Kemudian melanjutkan pendidikan di SD 3 YKPP Dumai pada tahun 1989-1995 dan SLTP YKPP Dumai tahun 1995-1998. Pada tahun 1998 penulis diterima di SMU Negeri 1 Parung dan pada tahun yang sama penulis pindah ke SMU Negeri 1 Bogor. Penulis diterima di Jurusan Tanah (sekarang bernama Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan) pada tahun 2001 melalui jalur Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UMPTN). Selama masih kuliah penulis aktif di AZIMUTH - Biro Lingkungan Hidup Himpunan Mahasiswa Ilmu Tanah (HMIT) sebagai bendahara pada tahun 2003/2004. Penulis juga berkesempatan menjadi asisten mata kuliah Survei Tanah dan Evaluasi Lahan pada tahun 2004/2005.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil alamin. Segala puji dan syukur kita ucapkan kehadirat Allah SWT atas Rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul “Karakterisasi Mineral Liat Amorf dari Bahan Tuff Volkan dan Andosol di sekitar Bogor”, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc sebagai pembimbing akademik dan pembimbing skripsi I atas bimbingan, saran, kesabaran dan
ilmu yang
diajarkan selama penulis menempuh pendidikan. 2. Dr. Ir. Iskandar sebagai pembimbing skripsi II atas ide, bimbingan, saran, dorongan, ilmu yang diajarkan dan kesabaran kepada penulis selama melakukan penelitian. 3. Dr. Ir. Darmawan, M.Sc sebagai penguji atas kritik dan sarannya. 4. Dr. Ir. Basuki Sumawinata, M.Agr atas kritik, saran dan pemberian membran dialisis. 5. Papa, Mama, Kak Iya & Bang Roni, Kak Nye & Bang Fuad atas kasih sayang, kesabaran, dorongan dan motivasi yang diberikan. 6. Delia, yang selalu mendukung dan memberi motivasi, semoga selalu bersama. 7. Rekanku Tanah’38 yang telah lulus: Ita (Bintarti), Rico, Asep, Ika, Idris, Epil, Uwi, Lukluk, Neli, Yuli Andriyani; Setyo, Abdul, Dadang NZ, Hendra, Rinaldi, Dhimas, Tito, Ela, Lela, Risska&Ica, Yiyi, Nurul, Rika, Saef, Futria, Reni SH. 8. Rekan satu laboratorium: Ade, Wina, Nani, Lian atas kebersamaan, canda tawa dan motivasi yang diberikan. 9. Ibu Oktori, Ibu Yani, Ibu Tini, Aninda, Pak Simon, Pak Kasmun, Pak Sumantri, Dewi, Pak Soleh, Mbak Iko & Hesti.
10. Tanah ‘39, ‘40 dan ‘41: Dini Sutiani, Danny Surachman, Budi, Anri, Winda, Njuz, Ima dll. 11. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu-persatu, atas bantuannya selama penulis menempuh pendidikan dan melakukan penelitian. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan juga bagi yang membacanya.
Bogor, September 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….. xiii PENDAHULUAN …………………………………………………………...
1
Latar Belakang ………………………………………………............
1
Tujuan …………………………………………………………….....
2
TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………………….. 3 Tuff Volkan …………………………………………………….........
3
Istilah Bahan Amorf atau Non-kristalin …………………………… ..
4
Andosol ……………………………………………………………..
6
BAHAN DAN METODE ………………………………………………….... 9 Tempat dan Waktu Penelitian ………………………………...……..
9
Bahan dan Alat ………………………………………………………
9
Metode Penelitian ……………………………………………………
9
Pengambilan Contoh Tanah …………………..……………………. 10 Penyiapan Contoh Tanah ……………………...……………………. 10 Fraksionasi Partikel Tanah .................................................................. 11 Analisis Kimia Tanah .......................................................................... 11 Penentuan Kadar Bahan Mineral Amorf dalam Fraksi Liat ................ 11 Penentuan Gugus Fungsional pada Fraksi Liat ................................... 12 Analisis Sifat Termal Mineral Fraksi Liat ………………………….. 12 Analisis Mineral Fraksi Pasir .............................................................. 13 HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………………........... 14 KESIMPULAN ……………………………………………………………... 22 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………..... 23 LAMPIRAN ……………………………………………………………….... 25
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman Teks
1. Metode Analisis Sifat Fisik dan Kimia .................................................... 10 2. Nilai pH dalam Air dan Larutan NaF serta Kadar Liat ............................ 16 3. Kadar dan Komposisi Bahan Mineral Amorf .......................................... 17 4. Hasil Analisis Mineral Fraksi Pasir .......................................................... 19 5. Hasil Analisis Mineral Fraksi Berat ......................................................... 19 6. Hasil Analisis Fraksi Liat menggunakan TG/DTA …………………….. 20 7. Hasil Analisis Fraksi Liat menggunakan FTIR-Spectroscopy ................. 21
Lampiran 1. Deskripsi Lokasi Pengambilan Contoh Tanah .………………………… 26
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman Teks
1. Potongan melintang imogolit menurut Cradwick et al (1972 dalam Gustaffson et al., 1998) ………………………………………………... 5 2. Lokasi lapisan kuning berdasarkan ketinggian ....................................... 14
Lampiran 1. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Bubulak ......... 28 2. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Cilendek ........ 29 3. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Telukpinang ... 30 4. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Gunung Bunder ..................................................................................................... 31 5. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Andosol Asal Gunung Bunder ... 32 6. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Cilendek ............... 33 7. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Bubulak ................ 34 8. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Telukpinang .......... 35 9. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Gunung Bunder … 36 10. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Andosol Asal Gunung Bunder .......... 37
PENDAHULUAN
Latar Belakang Pada tanah-tanah di sekitar Bogor sering dijumpai suatu lapisan berwarna kuning pada penampang profilnya. Ketebalan ”lapisan kuning” ini bervariasi sekitar 25 cm sampai 150 cm pada kedalaman 30 cm sampai 125 cm dari permukaan tanah (Kholik, 1984; Iskandar, 1986). Berdasarkan sifat-sifat fisik dan morfologinya diketahui bahwa “lapisan kuning” merupakan horison C. Menurut Kholik (1984) “lapisan kuning” ini tidak memiliki hubungan genesis dengan lapisan di atas dan di bawahnya. Lapisan tanah di atas “lapisan kuning” memiliki susunan mineral lebih masam (andesitik) dibandingkan lapisan di bawahnya yang bersifat basaltik, seperti dicirikan oleh kandungan andesin dan hiperstein yang lebih sedikit. “Lapisan kuning” merupakan endapan tuff volkan, yaitu abu volkan yang telah mengalami pemadatan akibat adanya pengaruh dari air (Anonim, 2008). Abu volkan sendiri merupakan bahan piroklastik berukuran ≤ 2 mm yang disemburkan pada saat erupsi volkanik (Bronto, 2001). Di daerah pegunungan, pelapukan abu volkan sering menurunkan tanahtanah yang diklasifikasikan sebagai Andosol (FAO, 2008a). Tanah ini dicirikan oleh bobot isi yang rendah (< 0.85 g/cm3) disertai dengan kandungan bahan organik, kapasitas tukar kation (KTK) dan kapasitas fiksasi fosfat yang tinggi (Wada & Harward, 1974 dalam Daniels and Hammer, 1992). Sejalan dengan kandungan bahan organiknya yang tinggi, secara fisik Andosol dicirikan oleh konsistensi yang sangat gembur serta kapasitas menahan air dan porositas yang tinggi. Dehidrasi yang tak balik saat dikeringkan juga merupakan salah satu ciri Andosol (Tan, 1998). KTK yang tinggi pada Andosol selain berasal dari muatan negatif yang disumbangkan oleh bahan organik, juga berasal dari mineral liat amorf atau nonkristalin alofan dan imogolit. Oleh sebab itu muatan negatif pada Andosol didominasi oleh muatan tergantung pH. Alofan dan imogolit merupakan hasil pelapukan abu volkan. Menurut Parfitt and Wilson (1985 dalam Parfitt and Kimble, 1989), alofan dan imogolit dalam tanah dapat diduga dari kandungan Al dan Si-nya yang diekstraksi dengan
pelarut ammonium oksalat (Alo, Sio) dan Al yang diekstraksi dengan pelarut pirofosfat (Alp). Alo menunjukkan Al yang dilarutkan dari alofan, imogolit dan kompleks Al-Humus, sedangkan Alp adalah Al dari kompleks Al-Humus sendiri, sehingga bila Alo dikurangi Alp akan menunjukkan kandungan Al dalam alofan dan imogolit. Sementara itu Sio memberikan sebuah pendugaan dari kandungan Si dalam alofan dan imogolit. Oleh karena itu, rasio (Alo-Alp)/Sio adalah sebuah pendugaan dari rasio Al/Si dalam alofan dan imogolit dalam tanah. Semakin besar rasio Al/Si dari bahan tersebut, maka semakin besar pula alofan, imogolit dan AlHumus yang terdapat pada bahan tersebut.
Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk melakukan karakterisasi terhadap fraksi liat yang dipisahkan dari bahan tuff volkan dalam “lapisan-lapisan kuning” di sekitar Bogor melalui berbagai analisis kimia dan mineralogi.
TINJAUAN PUSTAKA
Tuff Volkan Gunungapi yang sedang meletus melontarkan berbagai bahan hamburan dari dalam bumi ke permukaan bumi dan udara. Endapan yang dihasilkan bertekstur klastika. Apabila bahan hamburan itu dihasilkan oleh letusan nonmagmatik, maka endapannya disebut endapan hidroklastika. Bahan hamburan yang langsung berasal dari magma (primary magmatic materials) disebut piroklas, sedangkan onggokan-onggokan piroklas di permukaan bumi disebut endapan piroklastika (pyroclastic deposits) dan setelah mengalami litifikasi menjadi batuan piroklastika (pyroclastic rocks) (Fischer & Schmincke, 1984 dalam Bronto, 2001). Istilah pyroclast berasal dari kata pyro (bahasa Yunani) yang berarti api dan clast yang berarti bahan hamburan butiran, fragmen, kepingan atau pecahan batuan. Oleh sebab itu piroklas adalah fragmen pijar atau butiran yang mengeluarkan api (berpendar/membara) pada saat dilontarkan dari dalam bumi ke permukaan melalui kawah gunungapi. Terbentuknya api tersebut dikarenakan magma yang mempunyai temperatur tinggi (900-1200oC) tiba-tiba dilontarkan ke permukaan bumi yang temperatur rata-ratanya kurang dari 35 oC. Berdasarkan ukuran butirnya, bahan piroklastika dan hidroklastika dibagi menjadi: (1) bom volkanik atau blok volkanik (volcanic bomb atau volcanic block) yang berukuran diameter ≥ 64 mm, (2) lapili yang memiliki diameter 2–64 mm, dan (3) abu volkanik (volcanic ashes) yang berukuran ≤ 2 mm (Fischer & Schmincke, 1984 dalam Bronto, 2001). Abu volkan yang jatuh ke permukaan dan memadat karena air membentuk batuan yang disebut tuff volkan (Anonim, 2008). Mineral fraksi pasir pada tuff volkan di sekitar Bogor mengandung mineral-mineral magnetit, kuarsa keruh, konkresi besi, hidrargilit, benda hancuran lain berupa lapukan, plagioklas intermedier (andesin), gelas volkan dan hiperstein, sedangkan pada fraksi beratnya dijumpai mineral magnetit, amfibol hijau, augit dan hiperstein (Kholik, 1984). Susunan mineral fraksi pasir ini menunjukkan bahwa tuff volkanik tersebut bersusunan andesitik.
Istilah Bahan Amorf atau Non-kristalin Bahan amorf atau bahan non-kristalin merupakan lawan dari bahan kristalin. Bahan ini tidak memiliki struktur yang teratur, walaupun pada skala molekul. Komposisi bahan amorf bisa saja teratur, tetapi umumnya lebih banyak bahan amorf yang memiliki komposisi dengan derajat yang berubah-ubah yang besar. Bahan amorf juga tidak menghasilkan puncak difraksi sinar-X. Dari sisi ukuran, bahan amorf tidak terbatas dijumpai hanya berupa partikel berukuran liat, tetapi bisa juga dapat dijumpai pada ukuran pasir dan debu. Contohnya termasuk silika amorf, gelas volkan dan abu volkan. Sebenarnya bahan tersebut tidak benarbenar amorf, seperti gelas volkan, tapi seharusnya disebut X-ray amorf atau X-ray non-kristalin (Wada, 1989). Bahan-bahan yang disebut ”short range-ordered” memiliki struktur yang berulang pada skala molekul dan komposisinya relatif teratur. Bahan ini kadangkadang disebut mikrokristalin atau kriptokristalin, tergantung ukuran tiap bidangbidang kristal. Ukuran bahan ”short range-ordered” tidak terbatas hanya pada fraksi liat, contohnya Al, Fe dan Mn (hidro)oksida, beberapa mineral sulfida, opal dan chert. Bahan short range-ordered umumnya terbentuk sangat cepat melalui proses kristalisasi, dimana inti “benih” kristal terjadi dengan mudah dan banyak benih yang dibentuk. Jumlah benih yang besar disebabkan pembentukan mikrokristal yang memiliki lebar dimensi sekitar 10-1000 Å (Wada, 1989). Bahan yang bersifat ”short range-ordered” dan parakristalin dapat diidentifikasi dengan menggunakan difraksi sinar-X atau pelarut selektif dengan difraksi sinar-X. Untuk bahan amorf yang tidak bisa diidentifikasi dengan metode difraksi sinar-X karena tidak menghasilkan puncak difraksi, bahan amorf sering diidentifikasi dengan satu atau teknik alternatif lain seperti spektroskopi infra merah, metode termal, metode optik, atau pemisahan selektif bersama analisis kimia (Wada, 1989)
Alofan Alofan adalah nama yang digunakan untuk mendeskripsikan bahan yang bersifat ”short range-ordered” aluminosilikat berukuran liat hasil dari pelapukan abu volkan dan gelas volkan. Alofan umumnya berbentuk seperti cincin atau
bulatan yang sangat kecil dengan diameter kira-kira 35-50 Å. Morfologi ini merupakan ciri khas dari alofan, dan bisa digunakan untuk identifikasinya (Wada, 1989). Alofan memiliki komposisi kira-kira Al2Si2O5.nH2O. Rasio Si : Al alofan bervariasi dari 1 : 1 sampai 2 : 1 (Wada, 1989). Untuk alofan dengan rasio 1:1 disebut alofan kaya Si, sedangkan alofan dengan raisio 2:1 disebut alofan kaya Al. Dari dua jenis tersebut, alofan kaya Al paling umum ditemukan pada Andosol sedangkan untuk alofan kaya Si jarang ditemukan (Tan, 2000). Alofan biasanya memberikan puncak difraksi sinar-X yang lemah pada 2.25 - 3.3 Å. Identifikasi alofan umumnya dilakukan dengan analisis infra merah atau berdasarkan pada morfologi di bawah mikroskop transmisi elektron. Nilai kapasitas tukar kation (KTK) alofan sekitar 10 - 40 cmol(+) kg-1 pada pH 7.0 dan kapasitas tukar anion (KTA) 5-30 cmol(+) kg-1 pada pH 4.0.
Imogolit Imogolit adalah aluminosilikat yang bersifat parakristalin dengan komposisi SiAl2O5.2.5H2O. Wada (1989) melaporkan bahwa rasio Si : Al pada imogolit bervariasi secara tipis, yaitu dari 1.05 : 1 sampai 1.15 : 1, tetapi ini bertentangan langsung dengan struktur formula yang ditetapkannya, yang diprediksi rasio Si:Al mendekati 1 : 2.
Gambar 1. Potongan melintang dari pipa imogolit menurut Cradwick et al (1972 dalam Gustaffson et al., 1998). Imogolit berbentuk seperti pipa kecil yang memiliki diameter dalam 10 Å dan diameter luar 20 Å. Pipa ini bisa beberapa µm dalam panjang, dan sering
berbentuk terikat dari dua atau beberapa ribu pipa. Kadang-kadang percabangan dari pipa imogolit bisa terjadi. Imogolit tidak dominan dalam tanah, sehingga puncak difraksinya bisa dikaburkan oleh puncak difraksi mineral liat lain. Untuk meyakinkan keberadaan imogolit, identifikasi lanjutan bisa dilakukan dengan dengan spektroskopi infra merah. Identifikasi morfologi sebetulnya lebih meyakinkan, tetapi membutuhkan mikroskop elektron transmisi. Wada (1989) melaporkan nilai KTK imogolit sekitar 17 cmol(+)kg-1 pada pH 7.0 dan KTA sebesar 40 cmol(+)kg-1 pada pH 4.0. Tanah yang mengandung alofan dan imoglit akan berinteraksi dengan bahan organik dalam tanah membentuk komplek alofan-organik atau imogolit-organik. Senyawa komplek ini sangat stabil, karena alofan dan imogolit melindungi fraksi organik dari degradasi mikroba tanah.
Andosol Andosol merupakan grup tanah yang menunjuk kepada tanah yang berkembang dari bahan-bahan volkanik. Nama internasionalnya secara umum yaitu Andosol (FAO, Peta Tanah Dunia) atau Andisol (Taksonomi Tanah, USDA) (FAO, 2008a). Nama Ando Soil atau tanah Ando adalah nama yang pertama diajukan oleh ahli tanah Amerika Serikat di tahun 1947 untuk tanah-tanah di Jepang yang berwarna hitam (Tan, 1998). Istilah Ando diambil dari bahasa Jepang, Anshokudo, dimana an berarti gelap, shoku berarti berwarna, dan do berarti tanah (Simonson, 1979 dalam Tan, 1998). Jauh sebelum nama Andisol menjadi terkenal, di tahun 1937 tanah ini dikenal ahli Belanda di Indonesia dengan nama Zwarte Stofgrond atau Tanah Debu Hitam (Druif, 1937 dalam Tan, 1998). Andosol terdapat di seluruh wilayah volkanik bumi. Konsentrasinya secara besar ditemukan di sekitar pinggiran Pasifik, yaitu di pantai Barat Amerika Selatan, Amerika Tengah, Pegunungan Rocky, Alaska, Jepang, Kepulauan Filipina, Indonesia, Papua Nugini dan New Zealand. Andosol juga ditemukan di pulaupulau di sekitar Pasifik, yaitu Fiji, Vanuatu, New Hebrides, New Caledonia, Samoa dan Hawai. Di Afrika, Andosol terdapat di sepanjang celah lembah, di
Kenya, Rwanda dan Etiopia serta Madagaskar. Di Eropa, Andosol dijumpai di Italia, Perancis, Jerman dan Islandia. Total wilayah Andosol diduga sekitar 110 juta hektar atau kurang dari 1 persen jumlah permukaan lahan dunia. Lebih dari setengah wilayah ini berada di daerah tropis. Andosol dicirikan dengan kehadiran salah satu dari horison ‘andik’ atau horison ‘vitrik’. Horison andik banyak mengandung ‘alofan’ (dan mineral-mineral yang serupa) atau kompleks Al-Humus dimana horison vitrik mengandung ‘gelas volkan’ yang berlimpah (FAO, 2008a). Horison andik memiliki syarat sebagai berikut : 1. Bobot jenis pada kapasitas lapang (tidak dikeringkan) kurang dari 0.9 kg dm-3 2. 10% liat atau lebih dan nilai (Al + ½ Fe) 2% atau lebih (ekstraksi dengan Ammonium Oksalat). 3. Retensi fosfat 70% atau lebih. 4. Kandungan gelas volkan kurang dari 10%. 5. Ketebalannya 30 cm atau lebih. Horison vitrik memiliki ciri-ciri: 1. Mengandung 10% atau lebih gelas volkan dan mineral utama lainnya. 2. Memiliki :
Bobot jenis > 0.9 kg dm-3
Al + ½ Fe > 0.4% (ekstraksi dengan Ammonium Oksalat)
Retensi fosfat > 25%
3. Memiliki ketebalan 30 cm atau lebih (FAO, 2008b).
Andosol mempunyai bobot isi yang rendah, kandungan bahan organik, kapasitas menahan air, porositas dan kapasitas fiksasi fosfat yang tinggi serta mengalami dehidrasi tak balik saat dikeringkan (Tan, 1998). Afinitas yang tinggi untuk bahan organik, muatan bergantung pH, absorpsi ion yang lemah (Wada & Harward 1974, dalam Daniels and Hammer, 1992). Andosol memiliki horison AC atau ABC dengan sebuah horison Ah yang gelap, tebalnya 20 sampai 50 cm (bisa lebih tipis atau tebal) di atas horison B coklat atau horison C. Warna epipedon dan horison penciri bawah dengan jelas berbeda; warna umumnya gelap di daerah humid yang lebih dingin daripada di daerah iklim tropis umumnya. Rata-rata kandungan bahan organik pada horison
permukaan Andosol sekitar 8 %, tetapi pada profil yang paling gelap kadarnya bisa mencapai 30 %. Horison permukaan sangat porous, mudah pecah dan memiliki struktur yang remah atau granular. Banyaknya gelas volkan, mineral-mineral besi magnesium (olivin, piroksin, amfibol), feldspar dan kuarsa dalam fraksi debu dan pasir dari Andosol berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lainnya. Komposisi mineral
fraksi
liat Andosol
juga
berubah-ubah
sesuai
dengan
faktor
pembentuknya, seperti ‘umur genetik’ dari tanah, komposisi bahan induk, pH, regim kelembaban, ketebalan dari endapan abu, serta kandungan dan komposisi bahan organik. Fraksi liat Andosol mengandung ‘bahan-bahan yang bersifat amorf terhadap sinar-X’, seperti alofan dan imogolit, dan/atau kompleks Al dan Fe humus bersama dengan opal silika. Pada Andosol dapat juga ditemukan mineral seperti ferihidrit, haloisit dan kaolinit, gibsit dan berbagai mineral liat silikat berlapis tipe 2:1 dan 2:1:1 (FAO, 2008a). Menurut Iskandar (2004), kandungan bahan amorf hasil ekstraksi ammonium oksalat pada Andosol dari beberapa lokasi di Jawa Barat berkisar antara 53.6 % hingga 69.8 %. Andosol merupakan tanah yang subur, meskipun fiksasi fosfat yang tinggi menjadi masalah. Tindakan-tindakan perbaikan untuk mengurangi efek ini (disebabkan Al aktif) termasuk aplikasi kapur, silika, bahan organik dan pupuk ‘fosfat’ perlu dilakukan. Andosol di daerah tropis umumnya ditanami tebu, tembakau, kentang manis (toleran terhadap tingkat fosfat yang rendah), teh, sayuran, gandum dan tanaman buah-buahan. Andosol pada lereng yang curam diharapkan paling baik tetap dalam keadaan hutan (FAO, 2008a).
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian Lokasi pengambilan contoh tuff volkan “lapisan kuning” berada di empat lokasi sekitar Bogor, yaitu (1) Lapangan Golf Cilendek (koordinat geografis S 06º 35.040’; E 106º 46.640’), (2) Rumah Pemotongan Hewan Bubulak (S 06º 39.307’; E 107º 01.006’), (3) Telukpinang, Ciawi (S 06º 40.802’; E 106º 50.948’) dan (4) Salak Endah - Gunung Bunder (S 06o 40’ 41.4” ; E 106o 41’ 08.3”). Selain tuff volkan, sebagai contoh pembanding diambil juga bahan tanah Andosol dari Gunung Bunder. Penelitian dimulai dari bulan April 2007 sampai April 2008 dan dilakukan di Laboratorium Pengembangan Sumberdaya Fisik Lahan, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan Balai Penelitian Tanah, Bogor.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan yaitu bahan-bahan kimia seperti HCl 0,1 N, NaF 1 N, NaCl, KBr, α-Al2O3, Bromoform, Ammonium Oksalat, (NH4)2CO3 dan lainlain. Alat yang digunakan antara lain alat-alat untuk pengambilan contoh tanah, GPS, Soil Munsell Color Chart, alat-alat untuk penetapan sifat fisik, kimia dan mineral seperti gelas piala, tabung tekstur, ember, selang, membran dialisis, sentrifusi, tabung polypropylene 50 & 100 mL, serta alat-alat ukur seperti pHmeter merk WTW tipe inoLab pH Level 1, EC-meter, Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IRS) Shimadzu IR tipe Prestige 21/8400S, Differential Thermal Analysis/Thermogravimetry (DTA/TG) Shimadzu tipe DTG-60/60H, mikroskop polarisasi, Atomic Absorption Spectrometer (AAS) Perkin Elmer tipe 1100B dan lain-lain.
Metode Penelitian Untuk melakukan penelitian ini diambil contoh-contoh tuff volkan yang berasal dari “lapisan kuning” dan bahan tanah Andosol. Contoh tersebut kemudian
difraksionasi untuk memperoleh partikel-partikel berukuran liat. Contoh berukuran liat ini selanjutnya diidentifikasi dengan menggunakan pelarut selektif, TG/DTA, FT-IRS, dan lain-lain. Partikel berukuran pasir hasil dari proses fraksionasi digunakan untuk analisis mineral menggunakan mikroskop polarisasi. Rincian dari masing-masing tahapan penelitian yang dilakukan diuraikan di bawah ini, sedangkan ringkasan metoda analisisnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Metode Analisis Sifat Fisik dan Kimia yang Digunakan dalam Penelitian No.
Jenis Analisis
Metode
1
pH H2O (1:1)
pH meter
2
pH NaF (1:50)
Ekstraksi NaF 1 N, kertas pH
3
Fraksionasi partikel
Sedimentasi
4
Si, Al dan Fe
Ekstraksi Ammonium Oksalat 0.2 M pH 3.0 (Schwertmann, 1964; Fey & LeRoux, 1977; Hodges & Zelazny, 1980)
5
Gugus Fungsional
Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IRS)
6
Sifat Termal
DTA/TG
7
Mineral Fraksi Pasir
Mikroskop Polarisasi
Pengambilan Contoh Tanah Contoh tanah tuff volkan dari “lapisan kuning” dan bahan tanah Andosol diambil langsung setelah dilakukan deskripsi kondisi lokasi, berupa warna tanah, ketebalan lapisan, kedalaman dari permukaan tanah, dan dimana lokasi berada disertai koordinat lokasi.
Penyiapan Contoh Tanah Masing-masing contoh tuff volkan ”lapisan kuning” dan bahan tanah Andosol diberi sedikit air destilata dan digerus menggunakan mortar agat. Hasil gerusan dimasukkan ke dalam gelas piala 1000 mL dan tambahkan air destilata hingga volumenya menjadi sekitar 900 mL. Kemasaman campuran tanah diatur pH-nya menjadi pH 4.0 dengan menambahkan HCl 0.1 N agar terdispersi dengan
sempurna. Setelah itu suspensi dimasukkan ke dalam gelas ukur berukuran 1000 mL. Untuk bahan tanah Andosol, agar dapat terdispersi dengan baik contoh terlebih dahulu dihilangkan bahan organiknya menggunakan H2O2 30% di ruang asam kemudian pH-nya diatur menjadi pH 3.0.
Fraksionasi Partikel Tanah Suspensi contoh dalam air diaduk merata dan didiamkan selama 210 menit. Selanjutnya fraksi liat diambil secara dekantasi pada kedalaman 5,2 cm menggunakan sifon dan ditampung dalam ember. Proses ini dilakukan berulangulang sampai suspensi dalam tabung tekstur hingga kedalaman 5,2 cm bening, yang berarti semua partikel liat dalam contoh telah dipisahkan. Fraksi liat yang berada dalam ember kemudian dijenuhi dengan NaCl agar terflokulasi. Contoh liat jenuh Na+ ini kemudian dicuci dengan air destilata dengan cara disentrifusi dan terakhir dengan membran dialisis untuk menghilangkan kelebihan Na+-nya. Contoh kemudian dikeringkan dalam oven 60o C, ditimbang berat totalnya dan siap digunakan untuk keperluan analisis selanjutnya.
Analisis Kimia Tanah Analisis sifat kimia tanah berupa pH H2O (1:1) dan pH NaF 1 N (1:50) dilakukan pada contoh tuff volkan dan bahan tanah asal berukuran < 2 mm. Fraksi liat yang berukuran < 2 µm digunakan untuk analisis DTA/TG dan FTIRS, serta pengukuran kandungan Si, Al dan Fe dari hasil ekstraksi dengan metode Ammonium Oksalat 0.2 M pH 3.0. Penentuan Kadar Bahan Amorf dalam Fraksi Liat Penentuan kadar bahan amorf menggunakan fraksi liat yang telah dikeringkan pada suhu 110 oC dan didinginkan dalam eksikator vakum. 250 mg contoh dimasukkan ke dalam tabung sentifusi polypropilen 100 mL yang telah diketahui bobotnya. Ditambahkan 50 ml ammonium oksalat 0.2 M pH 3.0 ke dalam tabung, tutup dengan penutup karet, lalu segera dibungkus dengan aluminium foil untuk mengeliminasi cahaya dan selanjutnya dikocok selama 2 jam. Tabung disentrifusi dan supernatan didekantasi dari contoh. Supernatan digunakan untuk analisis Si, Al dan Fe. Residu di dalam tabung dicuci 3 kali
dengan menggunakan (NH4)2CO3 0.5 M, 1 kali dengan aquades dan selanjutnya dikeringkan semalam dalam oven 110 oC. Contoh ditimbang setelah didinginkan dalam eksikator vakum. Kandungan bahan amorf dalam fraksi liat dihitung sebagai persentase kehilangan bobot akibat perlakuan ammonium oksalat:
Kba =
a −b x 100% a
keterangan : Kba = kandungan bahan amorf (%) a = bobot contoh 110 oC sebelum perlakuan b = bobot contoh 110 oC setelah perlakuan Kadar air dalam bahan amorf dihitung sebagai sisa dari oksisa Si, Al dan Fe.
Penentuan Gugus Fungsional pada Fraksi Liat Analisis
gugus
fungsional
dalam
fraksi
liat
dilakukan
dengan
menggunakan Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IRS). Pembuatan pelet dilakukan dengan mencampur 2 mg contoh liat dan 200 mg KbBr secara merata. Campuran contoh dengan KBr kemudian dipres dengan tekanan 8 ton. Pada 5 menit pertama pelet dipres dalam kondisi vakum dan 5 menit kedua tanpa vakum. Pelet selanjutnya diukur dengan alat FT-IRS.
Analisis Sifat Termal Mineral Fraksi Liat Analisis sifat termal fraksi liat dilakukan dengan menggunakan Differential
Thermal
Analysis/Thermogravimetry
(DTA/TG).
Fraksi
liat
berukuran < 2 µm dan standar α-Al2O3 ditimbang sebanyak 20-30 mg pada cawan platina mikro. Standar dan contoh liat dipanaskan pada suhu yang ditentukan mulai dari 30 oC hingga 1000 oC. Selama proses pemanasan tersebut contoh akan mengalami reaksi termal dan transformasi. Perubahan ini tercermin dari perbedaan suhu contoh dan standar yang digambarkan dalam suatu grafik. Jika grafik contoh turun, berarti terjadi reaksi endotermik (∆T bernilai negatif), sebaliknya jika grafik contoh naik berarti terjadi reaksi eksotermik (∆T bernilai positif).
Analisis Mineral Fraksi Pasir Analisis mineral fraksi pasir dilakukan dengan menggunakan mikroskop polarisasi dan medium nitrobenzol. Partikel-partikel berukuran yang lebih kasar dari liat yang merupakan sisa dari proses fraksionasi sebelumnya disaring menggunakan saringan 210 µm dan 100 µm. Partikel berukuran pasir yang tertahan pada saringan 100 µm digunakan untuk analisis mineral secara mikroskopis. Penghitungan dilakukan menggunakan metode garis ukur, kemudian ditetapkan peluang ditemukannya mineral dalam 100 butir mineral fraksi pasir. Analisis mineral secara mikroskopis selain dilakukan juga pada mineral fraksi berat yang terdapat dalam mineral fraksi pasir. Mineral fraksi berat diperoleh melalui pemisahan dengan menggunakan larutan Bromoform yang memiliki berat jenis 2.8 g/cm3.
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Fisik dan Kimia Kondisi umum lokasi pengambilan contoh tuff volkan disajikan pada Lampiran 1, sedangkan lokasi lapisan kuning berdasarkan ketinggian disajikan pada Gambar 2 berikut :
Gunung Bunder (844 m dpl)
39 cm
Andosol
Telukpinang (551 m dpl) >100 cm
Tv* >200 cm
Cilendek (231 m dpl)
38 cm
Bubulak (199 m dpl)
Tv* 173 cm
47 cm 34 cm 53 cm
Tv*
Keterangan : Tv* = tuff volkan
Gambar 2. Lokasi lapisan kuning berdasarkan ketinggian
Tv*
Tuff volkan Cilendek dan Bubulak diambil dari lokasi pada ketinggian sekitar 199 – 231 m dpl (diukur dengan GPS), tuff volkan Telukpinang pada ketinggian sekitar 551 m dpl. Untuk tuff volkan Gunung Bunder dan Andosol Gunung Bunder berada pada ketinggian sekitar 844 m dpl. Hasil pengamatan lapang menunjukkan bahwa bahan tuff volkan yang diambil dari Cilendek memiliki warna kuning kemerahan (7.5 YR 6/8), tuff volkan Bubulak dan Telukpinang berwarna coklat kuat (7.5 YR 5/8), tuff volkan Gunung Bunder berwarna kuning kemerahan (7.5 YR 6/8) dan Andosol Gunung Bunder berwarna coklat sangat gelap (10 YR 2/2). Hasil pengukuran pH dalam air (Tabel 2) menunjukkan bahwa bahan tuff volkan memiliki pH antara 5.28 – 6.36, sedangkan bahan tanah Andosol memiliki pH yang lebih rendah, yaitu 4.44. pH yang lebih rendah pada Andosol bila dibandingkan dengan pH pada bahan tuff volkan disebabkan oleh Andosol merupakan hasil pelapukan dari tuff volkan. Tuff volkan yang memiliki sifat andesitik mempunyai pH abrasi (pH pelapukan mineral-mineral primernya) relatif lebih tinggi, sekitar 8 – 9 (Mulyanto, 1995). Pada proses pelapukan selanjutnya ion-ion basa dan Si mengalami pelarutan, sehingga konsentrasi Al3+ secara relatif lebih tinggi dibanding ion-ion basa. Sementara ion-ion Al3+ berkeseimbangan dengan ion H+. Akibat proses tersebut konsentrasi ion H+ meningkat, dimana reaksinya sebagai berikut : Al3+ + H2O
→
Al2+(OH) + H+
Al2+(OH) + H2O
→
Al+(OH)2 + H+
Al+(OH)2 + H2O
→
Al(OH)3 + H+
Al3+ + 3 H2O
→
Al(OH)3 + 3 H+
Peningkatan ion H+ ini juga disebabkan oleh adanya akumulasi bahan organik. Hasilnya adalah bahan Andosol mempunyai pH jauh lebih rendah dari bahan tuff volkan. Hasil pengukuran kadar liat bahan tuff menunjukkan nilai 7.3 – 11.0%, nilai ini lebih rendah daripada kadar liat Andosol. Hal ini terjadi karena Andosol merupakan bahan yang lebih melapuk dibandingkan dengan tuff volkan dan dari pelapukan tersebut menghasilkan liat.
Hasil pengukuran pH bahan-bahan yang diteliti dalam larutan NaF 1 N (1:50) setelah 2 menit dan 4 menit berkisar antara 10 – 12 (Tabel 2). Menurut Soil Survey Laboratory (1995) nilai pH NaF ≥ 9.4 setelah 2 menit mengindikasikan adanya alofan.
Tabel 2. Nilai pH dalam Air dan Larutan NaF serta Kadar Liat dalam Beberapa Bahan Tuff Volkan di Sekitar Bogor Contoh
pH H2O (1:1)
pH NaF 1 N (1:50) 2 menit 4 menit
Kadar Liat (%)
Tuff Volkan Bubulak
6.22
10
11
7.3
Tuff Volkan Cilendek
5.30
11
12
11.0
Tuff Volkan Telukpinang
6.36
12
12
9.4
Tuff Volkan Gn.Bunder
5.28
12
12
9.3
Andosol Gn. Bunder
4.44
12
12
11.9
Jumlah dan Komposisi Kadar Bahan Amorf dalam Fraksi Liat Jumlah dan komposisi bahan mineral amorf dalam fraksi liat contohcontoh yang diteliti dapat dilihat pada Tabel 3. Jumlah bahan mineral amorf dalam contoh didapat dengan menggunakan larutan ammonium oksalat 0.2 M pH 3.0 yang dikocok selama 2 jam dan filtrat didekantasi menggunakan sentrifuse. Kandungan bahan mineral amorf dalam contoh terlihat berkisar antara 42.60% hingga 63.12%. Kadar bahan mineral amorf tertinggi dijumpai pada tuff volkan asal Bubulak dan terendah pada tuff volkan asal Gunung Bunder. Hal ini menunjukkan bahwa tuff volkan berkembang dari abu volkan yang mengandung bahan amorf yang tinggi. Tingginya bahan amorf pada lapisan kuning menunjukkan tingkat pelapukan bahan tuff tersebut belum intensif, demikian juga pada Andosol.
Tabel 3. Kadar dan Komposisi Bahan Mineral Amorf dalam Tuff Volkan dan Andosol yang Diteliti (Ekstraksi Ammonium Oksalat) Bahan SiO2 Al2O3 Fe2O3 Amorf ---------- % -----------Tv*. Bubulak 63.12 6.87 14.67 0.97 Tv. Cilendek 50.36 8.30 20.53 0.70 Tv. Telukpinang 50.44 7.94 17.88 0.87 Tv. Gn.Bunder 42.60 8.74 21.51 1.01 Andosol Gn.Bunder 52.84 5.79 15.06 5.04 *Keterangan: Tv = Tuff volkan BahanContoh
SiO2 / Al2O3
Si/Al
0.80 0.69 0.75 0.69 0.65
0.40 0.34 0.38 0.35 0.33
Rasio molar SiO2/Al2O3 fraksi liat bahan yang diteliti berkisar antara 0.65 hingga 0.80, atau bila dinyatakan dengan rasio atom Si/Al nilainya sekitar 0.33 – 0.40. Rasio Si/Al ini lebih rendah daripada rasio Si/Al yang dilaporkan Wada (1989) untuk alofan, yaitu bervariasi antara 1:2 hingga 1:1 atau sekitar 0.50 hingga 1.00. Iskandar (2004) menemukan bahwa rasio molar SiO2/Al2O3 fraksi liat Andosol dari Segunung, Sukamantri dan Lembang berkisar antara 0.84 – 0.93 atau bila dinyatakan dengan rasio Si/Al berkisar antara 0.44 – 0.49. Lebih rendahnya rasio Si/Al bila dibandingkan dengan hasil penetapan Wada (1989) menunjukkan bahwa mungkin jumlah alofan di tempat penelitian lebih rendah bila dibandingkan dengan dari tempat penelitian Wada. Hal ini mungkin disebabkan oleh laju pelapukan di daerah penelitian lebih intensif dibanding dengan lokasi penelitian Wada (1989). Tabel 3 juga memperlihatkan bahwa fraksi liat Andosol Gunung Bunder mengandung besi oksida Fe2O3 terekstrak ammonium oksalat dalam jumlah yang lebih besar dibanding kadar besi oksida dalam fraksi liat tuff volkan. Hal ini menunjukkan bahwa Andosol telah mengalami proses pelapukan yang lebih intensif dibandingkan dengan tuff volkan. Dalam proses pelapukan, ion besi yang terlepas dari mineral terlapuk segera menjadi besi oksida/hidroksida sehingga terjadi proses akumulasi. Sementara ion-ion lain seperti ion basa dan juga ion Si dan Al mengalami proses pelarutan.
Sifat Mineralogi Tanah
Mineral Fraksi Pasir Hasil analisis mineral fraksi pasir disajikan pada Tabel 4. Bahan-bahan yang diteliti umumnya didominasi oleh mineral-mineral gelas volkan dan lapukan gelas volkan diikuti oleh andesin, labradorit dan hipersten yang mencerminkan bahan-bahan tersebut bersifat andesitik. Apabila tuff volkan Gunung Bunder dibandingkan dengan Andosol Gunung Bunder terlihat bahwa kandungan lapukan gelas volkan lebih banyak dijumpai pada Andosol dibandingkan pada tuff volkan. Hal ini menunjukkan bahwa pada Andosol jumlah gelas volkan melapuk lebih banyak daripada di bahan tuff. Sehingga hasil pelapukannya di Andosol lebih besar. Pelapukan mineral lain yang intensif di Andosol ditunjukkan oleh rendahnya kandungan mineral-mineral gelas volkan, andesin dan lainnya yang rendah dari bahan tuff. Mineral fraksi berat yang terkandung dalam mineral fraksi pasir diperoleh dengan cara pemisahan menggunakan larutan bromoform (b.j. 2.8 g/cm3). Mineral yang memiliki berat jenis > 2.8 g/cm3 akan tenggelam dan didefinisikan sebagai mineral fraksi berat. Hasil analisis mineral fraksi berat tersebut disajikan pada Tabel 5. Terlihat bahwa mineral fraksi berat contoh-contoh yang dianalisis didominasi oleh hiperstein. Untuk mineral amfibol terdapat pada Andosol Gunung Bunder, tuff volkan Telukpinang dan tuff volkan Cilendek. Mineral amfibol sangat mudah melapuk dan tidak ditemukan pada tuff volkan Bubulak dan tuff volkan Gunung Bunder. Hal ini diduga terjadi karena ada 2 kelompok bahan yang berbeda meskipun berasal dari bahan volkan yang sama yaitu dari Gunung Salak. Perbedaan ini disebabkan mungkin berasal dari letusan yang berbeda.
Tabel 4. Hasil Analisis Mineral Fraksi Pasir pada Beberapa Contoh Tuff Volkan dan Andosol di Sekitar Bogor
Jenis Mineral Magnetit
Tv* Bubulak 3
Jenis dan Lokasi Asal Contoh Tv. Tv. Tv. Cilendek Telukpinang Gn.Bunder 4 9 6
Andosol Gn.Bunder 2
Konkresi Lapukan Gelas Volkan
2 22
26
2 22
7
1 34
Gelas Volkan
20
11
17
15
12
Kuarsa Keruh
-
10
-
2
1
Kuasa Jernih
6
6
1
2
6
Andesin
15
16
19
24
6
Labradorit
24
13
20
37
24
Augit Hiperstein
8
14
1 7
7
1 13
Amfibol
-
-
2
-
-
*Keterangan: Tv = tuff volkan
Tabel 5. Hasil Analisis Mineral Fraksi Berat pada Mineral-meineral Fraksi Pasir Beberapa Contoh Tuff Volkan dan Andosol di Sekitar Bogor Contoh
Magnetit.*
Augit
Amfibol
Hiperstein.
Tuff volkan Bubulak
50
2
-
48
Tuff volkan Cilendek
24
-
2
74
Tuff volkan Telukpinang
49
-
6
45
Tuff volkan Gunung Bunder
42
1
-
57
Andosol Gn. Bunder
14
12
3
71
Mineral Fraksi Liat Mineral fraksi liat dianalisis dengan menggunakan TG/DTA untuk mempelajari sifat termal dan menggunakan FTIR-spectroscopy untuk mempelajari gugus fungsional yang terdapat dalam mineral. Hasil pengukuran dengan TG/DTA disajikan pada Tabel 6 dan Lampiran 2 – 6, sedangkan hasil pengukuran dengan FTIR-sSpekctroscopy disajikan pada Tabel 7 dan Lampiran 7 – 11. Tabel 6 menunjukkan semua bahan tuff dan Andosol mengandung alofan oleh karena berasal dari pelapukan bahan tuff yang kaya akan bahan amorf.
Kandungan haloisit/kaolinit di Andosol, tuff volkan Telukpinang dan tuff volkan Bubulak serta gibsit di Andosol dan tuff volkan Telukpinang menunjukkan pembentukan mineral liat hasil pelapukan tersebut tergantung pada lingkungan pelapukan bahan tuff.
Tabel 6. Hasil Analisis Fraksi Liat pada Beberapa Contoh Tuff Volkan dan Andosol di Sekitar Bogor menggunakan TG/DTA Contoh Tv* Bubulak
Kehilangan berat (%) 33.9
Puncak endotermik (°C) 112
Reaksi Dehidrasi
Mineral
492
Dehidroksilasi
Alofan, haloisit/kaolinit
Tv Cilendek
37.8
121
Dehidrasi
Alofan
Tv Telukpinang
34.8
125
Dehidrasi
285
Dehidroksilasi
Alofan, gibsit, haloisit/kaolinit
475
Dehidroksilasi
Tv Gunung Bunder
37.6
125
Dehidrasi
Alofan
Andosol Gn Bunder
35.3
116
Dehidrasi
251 480
Dehidroksilasi Dehidroksilasi
Alofan, gibsit, haloisit/kaolinit,
*Keterangan: Tv = tuff volkan Semua contoh fraksi liat yang dianalisis dengan spekctroscopy infra merah (FTIR-Spectroscopy) pada pita serapan 500 – 4.000 cm-1 memperlihatkan adanya serapan lebar dan baur di daerah OH-stretching pada sekitar 3.500 cm-1 yang berasal dari air yang diserap yang merupakan ciri umum alofan (Tabel 7 dan Lampiran 7 - 11). Adanya alofan juga bisa dilihat dari pita serapan pada 575 cm-1. Pita serapan pada sekitar 975 cm-1, khususnya pada contoh asal Cilendek dan Gunung Bunder, disebabkan oleh Si-O stretching dalam struktur ortosilikat. Seperti hasil TG/DTA, keberadaan mineral haloisit atau kaolinit pada contoh asal Bubulak, Telukpinang dan Andosol Gunung Bunder terlihat pada pita serapan di sekitar 475 dan 1.025 – 1.050 cm-1, 3.330 dan
3.704 cm-1. Puncak serapan
lainnya, terutama doublet yang begitu jelas pada daerah 2.350 cm-1 kemungkinan berasal dari CO2 senyawa oksalat (Gustafsson et. al.,1999).
Tabel 7. Hasil Analisis Fraksi Liat pada Beberapa Contoh Tuff Volkan dan Andosol di Sekitar Bogor menggunakan FTIR-Spekctroscopy Puncak serapan maksimum (cm-1)
Contoh Bubulak
Cilendek Telukpinang
Gunung Bunder
Andosol
1 3635 3700 (kecil) 3450 (lebar) 3500 (lebar) 3520 (kecil) 3450 (lebar)
2
3
4
5
6
7
8
2350 (doublet jelas)
1650
1050
-
900
575
475
2350 (kecil)
1650
-
975
-
575
-
2350 (doublet jelas)
1650
1025
-
-
575
475
3450 (lebar)
2350 (doublet jelas)
1650
-
975
-
575
-
3610 (kecil) 3525 dan 3425
2350 (doublet jelas)
1650
1050
-
-
575
475
KESIMPULAN
1. Bahan tuff volkan memiliki nilai pH H2O yang lebih tinggi, yaitu 5.28 – 6.36, bila dibandingkan dengan pH Andosol (4.44), sedangkan pH NaF bahan-bahan yang diteliti setelah 2 menit dan 4 menit berkisar antara 10 – 12 yang mencirikan adanya alofan. 2. Kadar liat Andosol Gunung Bunder yaitu 11.9%, lebih tinggi dari bahan tuff volkan yang berkisar antara 7.3 – 11.0%, oleh karena Andosol lebih melapuk daripada bahan tuff. 3. Kandungan bahan amorf di tuff volkan Bubulak (63.12%) lebih tinggi daripada bahan lainnya, yaitu tuff volkan Cilendek 50.36%, tuff volkan Telukpinang Ciawi 50.44%, tuff volkan Gunung Bunder 42.60% dan Andosol Gunung Bunder 52.84%. 4. Rasio atom Si/Al bahan tuff volkan dan Andosol berkisar antara 0.33-0.40. Nilai ini lebih rendah daripada nilai yang ditetapkan Wada (1989). 5. Mineral fraksi pasir umumnya didominasi oleh mineral gelas volkan dan lapukan gelas volkan, diikuti andesin, labradorit, hiperstein, magnetit, kuarsa jernih, kuarsa keruh dan sedikit konkresi besi, augit dan amfibol. 6. Fraksi liat contoh-contoh yang dianalisis selain mengandung alofan, juga mengandung gibsit (pada Telukpinang dan Andosol Gunung Bunder), dan haloisit/kaolinit (Bubulak, Telukpinang dan Andosol Gunung Bunder).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2008. Volcanic Erupton. http://library.thinkquest.org/17457/volcanoes/ erupt.php. [18 Maret 2008] Bronto, Sutikno. 2001. Volkanologi. Buku Teks Bahan Ajar untuk Mahasiswa Ilmu Kebumian Khususnya Geologi. Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta. Yogyakarta. Daniels, R. B and R. D. Hammer. 1992. Soil Geomorphology. John Wiley&Sons, Inc. New York. FAO. 2008a. Lecture Notes on The Major Soils of The World. Set #3 MineralSoils conditioned by Parent Material. http://www.fao.org/DOCREP/003/ Y1899E/y1899e06.htm# TopOf Page. [8 Mei 2008] FAO. 2008b. Lecture Notes on The Major Soils of The World. Annex 2 Diagnostic horizons, properties and materials. http://www.fao.org/ DOCREP/003/Y1899E/y1899e16.htm#TopOfPage. [8 Mei 2008] Gustafsson, J. P., Bhattacharya, P. dan Karltun, E. 1998. Allophane and Imogolite in Swedish Soils. Research Report TRITA-AMI 3046. Division of Land and Water Resources. Department of Civil and Environmental Engineering. Royal Institute of Technology (KTH). Stockholm, Swedia. ________. 1999. Mineralogy of Poorly Crystalline Aluminium Phases in The B Horizon of Podzols in Southern Sweden. Applied Geochemistry 14 : 707718. Iskandar. 1986. Genesis, Klasifikasi, dan Pemetaan Tanah Detil Pada Kebun Percontohan Blok Babakan Desa Sukajaya, Kecamatan Ciomas, Bogor. Skripsi. Jurusan Tanah. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor ________. 2004. Jumlah dan Komposisi Bahan Amorf dalam Fraksi Liat Andisol dari Jawa Barat. Gakuryoku Volume X, No. 1. Perhimpunan Alumni Dari Jepang (PERSADA). Bogor. Kholik, A. 1984. Studi Hubungan Genesis “Lapisan Kuning” dan Klasifikasi pada Tanah-Tanah di Sekitar Bogor. Skripsi. Jurusan Tanah. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Mulyanto, Budi. 1995. Characteristics and Genesis of Minimum Disturbed Soils of Two Watersheds in West Java, Indonesia. Dissertation. University of Gent. Belgium.
Parfitt, R. L and J. M. Kimble. 1989. Condition for Formation of Allophane in Soils. Soil Science Society of America Journal. 53:971-977. Soil Survey Laboratory. 1995. Soil Survey Laboratory Information Manual. USDA Natural Resources Conservation Service. National Soil Survey Center. Soil Survey Investigations Report No. 45 Version 1.0. Lincoln, Nebraska. Tan, K. H. 1991. Dasar-dasar Kimia Tanah. Gajah Mada University Press. Yogayakarta _________. 1998. Andosol. Kapita Selekta. Program Studi Ilmu Tanah. Program Pasca Sarjana. Universitas Sumatera Utara. Medan. _________. 2000. Environmental Soil Science. Second Edition, Revised and Expanded. Marcel Dekker, Inc. New York. Wada, K. 1989. Allophane and Imogolit. Ch. 21, p.1051-1087. In : J. B. Dixon and S. B. Weed (ed.), Minerals in Soil Environments, 2nd Edition.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Deskripsi lokasi pengambilan contoh tanah 1. Tuff Volkan Bubulak Lokasi
: Rumah Pemotongan Hewan (RPH) Bubulak, Kecamatan
Kelurahan Bogor
Bubulak,
Barat,
Kota
Bogor. Warna
: 7,5 YR 5/8 (coklat kuat)
Letak geografis
: S 06º39.307’ dan E 107º01.006’
Ketinggian
: 199 m dpl
Ketebalan lapisan
: 34 cm
Kedalaman dari permukaan tanah
: 47 cm
2. Tuff Volkan Cilendek Lokasi
: Lapangan Bogor Golf, Cilendek, Kelurahan
Menteng,
Kecamatan
Bogor Barat, Kota Bogor Warna
: 7,5 YR 6/8 (kuning kemerahan)
Letak geografis
: S 06º35.040’ dan E 106º46.640’
Ketinggian
: 231 m dpl
Ketebalan lapisan
: 53 cm
Kedalaman dari permukaan tanah
: 173 cm
3. Tuff Volkan Telukpinang Lokasi
: Telukpinang,
Desa
Telukpinang,
Kecamatan Ciawi, Kabupaten Bogor Warna
: 7,5 YR 5/8 (coklat kuat)
Letak geografis
: S 06º40.802’ dan E 106º50.948’
Ketinggian
: 551 m dpl
Ketebalan lapisan
: 38 cm
Kedalaman dari permukaan tanah
: ±2m
4. Tuff Volkan Gunung Bunder Lokasi
: Salak Endah - Gunung Bunder, Desa Gunung Bunder, Kecamatan Cibungbulang KPH Bogor
Warna
: 7,5 YR 6/8 (kuning kemerahan)
Letak geografis
: S 06o40’41.4” dan E 106o41’08.3”
Ketinggian
: 844 m dpl
Ketebalan lapisan
: > 100 cm
Kedalaman dari permukaan tanah
: 39 cm
. 5. Andosol Gunung Bunder Lokasi
: Salak Endah - Gunung Bunder, Desa Gunung Bunder, Kecamatan Cibungbulang KPH Bogor.
Warna
: 10 YR 2/2 (coklat sangat gelap)
Letak geografis
: S 06o40’41.4” dan E 106o41’08.3”
Ketinggian
: 844 m dpl
Ketebalan lapisan
: 39 cm
Lampiran 2. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Bubulak
Lampiran 3. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Cilendek
Lampiran 4. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Telukpinang
Lampiran 5. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Tuff Volkan Asal Gunung Bunder
Lampiran 6. Grafik Termal Fraksi Liat dari Bahan Andosol Asal Gunung Bunder
Lampiran 7. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Bubulak
Lampiran 8. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Cilendek
Lampiran 9. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Telukpinang
Lampiran 10. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Tuff Volkan Asal Gunung Bunder
Lampiran 11. Spektrum Inframerah Fraksi Liat Andosol Asal Gunung Bunder
