MINERAL

Bagian terluar dari bumi yang disebut kerak bumi dan disusun oleh batuan dan mineral, merupakan bagian yang sangat tipis dibandingkan dengan bagian bumi lainnya. Tetapi bagian ini merupakan bagian bumi yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Manusia sangat membutuhkan segala sesuatu dari bagian bumi ini seperti minyak bumi, bahan baku industri dan juga bahan perhiasan seperti emas.

 Kebanyakan orang menganggap batuan adalah segala sesuatu yang keras, sedangkan mineral adalah segala bahan galian atau batu mulia yang ditambang dan mempunyai nilai ekonomis. Tetapi anggapan tersebut sangat jauh dari keadaan yang sebenarnya.

 Batuan dengan sederhana didefinisikan sebagai agregasi dari satu atau beberapa jenis mineral yang bercampur menjadi satu, tetapi sifat dasar dari tiap mineral tersebut masih tetap terlihat. Meskipun kebanyakan batuan tersusun dari bermacam-macam mineral, tetapi hanya mineral tertentu saja yang umumnya dijumpai dalam jumlah yang dominan, sehingga materi tersebut dapat bertindak sebagai batuan atau mineral.

 Mineral merupakan bahan padat bentukan alam, umumnya tersusun oleh material anorganik, mempunyai struktur atom tertentu dan sifat kimia yang spesifik. Meskipun definisi tersebut dikatakan tepat tetapi masih ada juga beberapa pengecualian. Batubara dan minyak bumi yang tersusun oleh material organik, oleh beberapa ahli geologi dikategorikan sebagai mineral. Ada juga beberapa mineral yang mempunyai komposisi yang bervariasi.

 Pada bagian ini terutama akan dibahas tentang mineral, meskipun tetap diingat bahwa batuan merupakan agregat dari mineral.

Sifat Fisik Mineral

Mineral merupakan benda padat yang terbentuk oleh proses anorganik. Tiap mineral memiliki susunan atom yang teratur dan komposisi kimia tertentu, yang memberikan sifat fisik yang spesifik. Untuk menentukan struktur atom dan komposisi kimia suatu mineral diperlukan test dan peralatan yang sopistikated. Oleh sebab itu sifat fisik mineral sering digunakan untuk mendeterminasi suatu mineral. Sifat fisik mineral yang sering digunakan untuk mendeterminasi suatu mineral antara lain :

• Bentuk kristal (form)

Bentuk kristal merupakan kenampakan luar mineral yang mencerminkan susunan atom yang teratur dari mineral tersebut. Kadangkala suatu mineral memiliki lingkungan yang memungkinkan mineral tersebut dapat membentuk individu kristal dengan teratur. Beberapa kristal seperti mineral kuarsa, dapat mengkristal dengan bentuk yang teratur, sehingga sangat memudahkan dalam mendeterminasi kristal tersebut. Sebaliknya kebanyakan mineral mengkristal dengan bentuk yangtidak beraturan, karena masing-masing membutuhkan ruangan yang cukup untuk membentuk kristal yang teratur. Akibatnya kristal-kristal akan saling tumbuh sehingga tidak membentuk kristal yang sempurna.

•  Kilap (Luster)

Kilap merupakan kenampakan refleksi cahaya pada bidang kristal. Mineral dengan kenampakan seperti logam disebut memiliki kilap logam (metalik), mineral dengan kilap non metalik mempunyai kilap yang bervariasi, antara lain vitreous (kilap seperti kaca), pearly, silky, erathy, dll. Beberapa mineral mempunyai kilap antara logam dan non logam disebut kilap submetalik.

•  Warna (colour)

Meskipun warna merupakan sifat fisik yang paling mudah dikenali, tetapi sifat fisik yang paling mudah dikenali, tetapi sifat fisik ini tidak dapat dijadikan dasar untuk menentukan jenis mineral. Warna mineral kadang-kadang sudah mengalami pengotoran, sehingga mineral yang sama dapat memiliki warna yang berbeda.

•  Cerat (Streak)

Cerat adalah warna mineral dalam bentuk bubuk (diketahui dengan menggoreskan pada keping porselen). Meskipun warna suatu mineral dapat bermacam-macam, tetapi ceratnya selalu sama. Jadi warna cerat lebih merupakan warna asli dari mineral. Cerat dapat juga membantu untuk membedakan mineral metalik dan non metalik. Mineral dengan kilap metalik biasanya mempunyai cerat lebih gelap daripada cerat mineral dengan kilap non metalik.

 

• Kekerasan (Hardness)

Salah satu sifat fisik mineral yang sangat berguna adalah kekerasan, yaitu daya tahan mineral terhadap abrasi atau goresan. Kekerasan suatu mineral yang belum diketahui dapat diukur dengan menggoreskan pada mineral lain yang telah diketahui kekerasannya, atau sebaliknya. Nilai kekerasan dapat disebandingkan dengan skala Mohs, yaitu urutan dari kekerasan mineral yang terdiri dari 10 mineral dengan kekerasan mulai dari 1 sampai 10.

1.    Talk

2.    Gipsum

3.    Kalsit

4.    Fluorit

5.    Apatiti

6.    Ortoklas 

7.    Kuarsa

8.    Topaz

9.    Korondum

10. Intan        

 

Mineral yang tidak diketahui kekerasannya dapat juga dibandingkan dengan benda lain yang diketahui kekerasannya. Beberapa benda yang diketahui kekerasannya antara lain kuku manusia mempunyai kekerasan 2,5, kaca 5,5 dan logam tembaga 3. Mineral gipsum dapat dengan mudah digores dengan kuku, sedangkan kalsit dapat menggores kuku manusia. Mineral intan merupakan yang paling keras yang sangat umum, dan dapat digunakan untuk memotong kaca dengan mudah.

 

• Belahan (Cleavager)

Belahan adalah kecenderungan mineral untuk pecah melalui bidang yang rata. Mineral yang mempunyai bidang belah dapat diketahui dengan menunjukkan adanya bidang yang rata apabila mineral tersebut dipecahkan. Contoh mineral dengan belahan yang baik adalah mika. Karena mika mempunyai belahan satu arah, maka bila mineral tersebut dihancurkan akan membentuk lembaran-lembaran yang tipis. Mineral dapat mempunyai belahan beberapa arah, tetapi ada pula mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral yang mempunyai belahan lebih dari satu arah dikenal dengan jumlah bidang rata yang ditunjukkan dan sudut yang dibentuk oleh bidang belahannya.

•  Pecahan (Fracture)

Pecahan merupakan kenampakkan pecahan dari mineral. Kenampakkan ini kebanyakan ditunjukkan oleh mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral kuarsa menunjukkan kenampakkan seperti pecahan kaca yang disbut konkoidal. Kebanyakan mineral menunjukkan pecahan tidak rata.

• Berat jenis (specifik gravity)

Berat jenis merupakan angka yang menunjukkan perbandingan antara berat mineral dengan berat dari volume air. Jika mineral mempunyai berat 3 kali dari berat air dengan volume yang sama, maka mineral tersebut mempunyai berat jenis 3. secara praktis berat jenis mineral dapat diperkirakan dengan menimbang di tangan. Bila mineral tersebut terasa berat, seperti beratnya satu contoh batuan, maka berat jenisnya sekitar 2,5 sampai 3 mineral. Mineral logam umumnya memiliki 3 kali lipatnya. Galena mempunyai berat jenis 7,5 sedangkan berat jenis emas 24 karat adalah 20.

 Mineral dengan berat jenis lebih besar dari 2,89 disebut dengan mineral berat. Mineral berat ini diperoleh dengan memisahkannya dari mineral ringan dengan menggunakan cairan berat biasanya dipakai cairan bromoform. Asosiasi kumpulan mineral berat dapat digunakan untuk mengetahui sumber material dari sedimen atau batuan sedimen.

 

Penggolongan Mineral

Lebih dari 2000 mineral telah diketahui sampai sekarang ini, dan usaha-usaha untuk mendapatkan mineral-mineral baru jenis terus dilakukan. Dari jumlah tersebut hanya beberapa yang umum atau sering dijumpai. Mineral-mineral yang dominan sebagai pembentuk batuan penyusun kerak bumi disebut mineral pembentuk batuan (Rock Forming Minerals). Selain itu hanya sekitar 8 unsur yang dominan menyusun mineral-mineral tersebut. Dua unsur yang paling dominan adalah pksigen dan silikon yang bergabung untuk menyusun kelompok mineral yang sangat umum yaitu mineral silikat. Setiap mineral silikat disusun oleh oksigen dan silikon, kecuali kuarsa, ditambah dengan satu atau lebih unsur lainnya untuk membentuk sifat kelistrikan yang netral. Setelah mineral silikat, group mineral yang umum adalah mineral karbonat dengan mineral kalsit merupakan mineral yang paling umum. Mineral yang umum sebagai pembentuk batuan adalah gipsum dan halit.

 Beberapa mineral pembentuk batuan merupakan mineral-mineral yang mempunyai sifat ekonomis yang tinggi. Mineral-mineral tersebut biasanya merupakan mineral bijih dari logam seperti hematit (besi), sfalerit (seng) dan galena (timbal). Selain itu group mineral hanya disusun oleh satu unsur saja yang disebut native mineral seperti emas, platina dan karbon (intan). Perlu juga dicatat, mineral pembentuk batuan lainnya juga banyak mempunyai nilai ekonomis tinggi, seperti mineral kuarsa dapat digunakan untuk industri kaca, mineral kalsit sebagai mineral utama dalam industri semen.

 Tabel Kelimpahan dari Unsur-unsur dalam Kerak Bumi

Oxygen (O)	46,6 %
Silicon (Si)	27,7 %
Aluminium (Al)	8,1 %
Iron (Fe)	5,0 %
Calcium (Ca)	3,6 %
Sodium (Na)	2,8 %
Potassium (K)	2,6 %
Magnesium (Mg)	2,1 %
Lainnya	1,5 %

 

Mineral felspar merupakan kelompok mineral yang santa dominan. Mineral ini menyusun lebih dari 50% kerak bumi. Kuarsa merupak mineral yang umu yang kedua pada kerak bunua, hanya disusun oleh unsur silikon dan oksigen.

           

Setiap group dari mineral silikat mempunyai struktur sislikat yang karakteristik. Struktur dalam dari mineral berhubungan erat dengan sifat belahan  dari mineralnya. Karena ikatan antara silikon dan oksigen sangat kuat, maka mineral-mineral silikat cenderung untuk membelah melalui struktur silikon oksigen daripada memotong struktur tersebut. Contohnya mika mempunyai struktur lebaran dan cenderung untuk membelah  melalui bidang lembaran yang tipis. Kuarsa yang mempunayi ikatan silikon oksigen sangat kuat pada semua arahnya, tidak mempunayi bidang belahan.

Mineral	Komposisi Kimia	Belahan	Struktur Silikat
Alivin	(Mg,Fe)SiO	Tidak ada	Tetrahedron tunggal
Group Piroksin	(Mg,Fe)SiO3	Dua arah saling tegak lurus	Struktur rantai
Group Amfibol	(Ca2Mg5)Si8O22(OH)2	Dua arah 600  dan 1200	Rantai ganda
Group Amfibol (Biotot)	KAL3Si3O10(OH)2 K(Mg,Fe)2Si2O10(OH)2	Satu arah	Lembaran
Feldspar (Ortoklasi) (Plagioklas)	KALSi3O8	Dua arah saling tegak lurus	Lembaran
Kuarsa	SiO2	Tidak ada	Rangkaian tiga dimensi

            Kebanyakan mineral-mineral silikat terbentuk ketika  cairan magna mulai mendingin. Proses pendingan ini dapat  terjadi dekat permukaan bumi atau jauh dibawah permukaan bumi dimana tekanan dan temperatur lingkungannya sangat tinggi. Lingkungan pengkristalan dan komposisi kimia dari magma sangat mempengaruhi macam mineral yang terbentuk. Contoh, mineral olivin mengkristal pada temperatur tinggi. Sebaliknya kuarsa mengkristal pada temperatur yang rendah.Beberapa mineral silikat sangat stabil pada permukaan bumi dan tetap menunjukkan sifat fisiknya padahasil pelapukan dari batuan. Mineral silikat lainnya terbentuk pada kondisi tekanan yang ekstrim yang berasosiasi dengan proses metamorfisme. Setiap mineral silikat akan mempunyai struktur dan komposisi kimia yang dapat menunjukkan kondisi pada waktu pembentukkannya.

Macam mineral silikat dapat digolongkan berdasarkan komposisi kimianya. Mineral silikat ferromagnesian adalah mineral silikat yang mengandung ion besi dan atau magnesium di dalam struktur mineralnya. Mineral-mineral silikat yang tidak mengandung ion-ion besi dan   magnesium disebut mineral non feromagnesian. Mineral-mineral silikat feromegnesian dicirikan oleh warnanya yang gelap dan mempunyai berat jenis antara 3,2 sampai 3,6. Sebaliknya mineral-mineral silikat non feromagnesian pada umumnya mempunyai warna terang dan berat jenis rata-rata 2,7. perbedaan tersebut terutama disebabkan oleh ada tidaknya unsur besi didalam mineral tersebut.

Olivin adalah mineral silikat feromagnesian yang tersebentuk pada temperatur tinggi, berwarna hitam sampai hijau kehitaman, mempunyai kilat gelas dan pecahan konkoidal. Mineral olvin pada umumnya menunjukan kenapakan butiran bentuk relatif kecil dan bundar. Olivin disusun oleh tetra hidra tunggal yang diikat bersama oleh campuran ion besi dan magnesium yang merangkai atom oksigen bersama-sama. Mineral ini tidak mempunyai bidang belahan strktur atomnya membentuk jaringan tiga dimensi sehingga tidak membentuk bidang yang lemah.

 

Piroksin, berwarna hitam, opak, dengan bidang belahan dua arah membentuk sudut 90⁰ . Strktur kristalnya disusun oleh rantai tunggal tetrahedra yang diikat bersama-sama dengan ion-ion besi dan magnesium. Karena ikatan silikon oksigen lebih kuat daripada ikatan antara struktur silikat, maka firoksin mudah terbelah sejajar dengan rantai silikat. Piroksin merupakan salah satu mineral yang dominan dalam batuan beku  basalt  yang merupakan batuan yang umumpada kerak samudera.

Hornblende merupakan mineral yang umum dikelompok amfibol.  Mineral ini umumnya berwarna hijau gelap sampai hitam. Belahan dua arah membentuk sudut 60⁰ dan 120⁰. didalam batuan, hornblende berbentuk prismatik panjang. Bentuk inilah yang umumnya membedakan  dengan firoksin yang umumnya berbentuk prismatuik pendek. Hornblende umunya dijumpai pada batuan yang menyusun kerak benua.

Biotit merupakan anggota dari mika yang berwarna gelap karena kaya akan besi. Seperti mineral mika lainnya, biotit disusun oleh struktur lebaran yang memberikan belahan satu arah. Biotit mempunyai warna hitam mengkilap yang membedakan dari mineral ferromagnesian lainnya. Seperti hornblende, biotit banyak dijumpai pada batuan penyusun kerak benua, termasuk batuan  beku granit.

Garnet merupakan mineral yang strukturnya mirip orifin yaitu disusun oleh tetrahidra tunggal yang dirangkai oleh ion-ion logam. Garnet juga mempunyai kilat kaca, tidak mempunyai bbidang belahan dan pecahan konkoidal. Warna mineral garnet sangat bervariasi, tetapi yang paling umum adalah coklat sampai merah tua. Garnet umumnya berbentuk kristal yang krismatik dan umumnya pada batuan metamorf. Garnet yang transparan sering dijadikan batu mulia.

Moskovit adalah jenis mineral mika yang sangat umum. Berwarna terang dengan kilap seperti mutiara (pearly) dan seperti mineral mika lainnya belahannya satu arah. Didalam batuan muskovit sangat mudah dikenali karena sangat bercahaya.

Feldpart merupakan huruf mineral yang sangat umum, dapat terbentuk pada rentang temperatur dan tekanan yang besar. Group mineral feldspart mempunyai sifat fisik yang sama. Mineral ini mempunyai bidang belahan dua arah dan membentuk sudut hampir 90⁰, relatif keras dan kilap bervariasi  antara kilap kaca sampai mutiara. Didalam batuan mineral ini dikenali dengan bentuknya yang rektangular dan permukaan yang licin. Struktur mineral feldspard adalah rangkaian tiga dimensi dari atom oksigen bergabung dengan a\tom silikon. Seperempat dari ataom silikon tergantikan oleh atom aluminium. Perbendaan valinesi antara aliminium (+3) dan silikon (+4), menyebabkan terjadinya inklusi 1 atau lebih ion-ion seperti potasium (-1), sodium (-1) dan kalsium (+2). Karena adanya perbedaan inklusi didalam strukturnya, mineral feldspard dapat dibedakan menjadi dua macam. Mineral ortoklas merupakan mineral feldspar dengan ion potasium didalam struktur kristalnya. Plagioklas feldspar adalah mineral feldspar dengan ion kalsium dan atau sodium didalam struktur kristalnya.

Mineral ortoklas berwarna krem terang sampai merah jambu, sedangkan plagioklas berwarna putih sampai abu-abu terang. Meskipun keduanya mempuntai warna yang berbeda tetapi warna tidak dapat dijadikan sebagai dasar untuk membedakannya. Salah satu sifat fisik yang dapat membedakannya adalah adanya striasi yang sejajar pada mineral plagioklas yang tidak dijumpai pada mineral ortoklas.

Kuarsa merupakan mineral silikat yang hanya disusun oleh silikon dan oksigen. Mineral kuarsa juga sering disebut silika karena komposisinya S_iO₂. karena struktur kuarsa mengandung dua atom oksigen untuk tiap atom silikon, maka tidak dibutuhkan lagi ion positif untuk menjadikan mineral kuarsa ini netral. Struktur kristak kuarsa membentuk jaringan tiga dimensi yang lengkap antara ion oksigen disekitar ion silikon, sehingga membentuk suatu ikatan yang kuat antara keduanya. Akibatnya kuarsa tidak mempunyai bidang belahan, sangat keras dan resistan terhadap proses pelapukan. Kuarsa mempunyai belahan konkoidal. Pada bentuknya yang sempurna kuarsa sangat jernih,  membentuk kristal eksagonal dengan bentuknya piramidal. Warna mineral kuarsa sangat bervariasi tergantung pada proses pengotoran pada waktu pembentukannya. Variasi warna menyebabkan adanya bermacam mineral kuarsa. Mineral kuarsa yang umum adalah kuarsa susu (putih), kuarsa asap (abu-abu) kuarsa rose (ping), ametis (purple) dan kristal batuan (clear).

 Lempung adalah terminologi untuk kompleks mineral yang seperti mika mempunyai struktur lembaran. Mineral lempung pada umumnya berbutir sangat halus dan hanya dapat dipelajari dengan bantuan mikroskop. Mineral lempung merupakan hasil dari pelapukan kimia mineral silikat, sehingga mineral ini sangat dominan menyusun fosil yang terdapat pada permukaan bumi. Salah satu mineral lempung ynag sangat umum adalah kaolinit yang sering dimanfaatkan dalam bermacam-macam industri seperti keramik.

Meskipun mineral ini sangat bernilai ekonomis tetapi ada juga yang sangat jarang dijumpai bila dibandingkan dengan mineral silikat

Group	Mineral	Formula	Kegunaan
Oksida	Hematit Magnetit Korondum	Fe2O3 Fe3O4 Al2O3	Bijih besi Bijih besi Abrasive
Sulfida	Galena Sfalerit Firit Kalkofirit	PbS ZnS FeS2 CuFeS2	Bijih umbal Bijih seng Bijih tembaga
Sulfat	Gipsum Anhidrit	CaSO4.2H2O CaSO4	Untuk Perekat Untuk Perekat
Halida	Halit Fluorit	NaCl CaF2	Garam manapun Industri logam
Karbonat	Kalsit Dolomit Malasit	CaCO3 CaMg(CO3)2 Cu(OH)2CO3	Semen portland Semen portland Bijih tembaga
Unsur native	Emas Tembaga Intan Sulfur Grafit	Au Cu C S C

Mineral karbonat mempunyai struktur yang lebih sederhana dibadningkan dengan mineral silikat. Group mineral ini disusun oleh ion karbonat kompleks (CO₃²), , dan satu atau lebih ion positif. Dua macam mineral karbonat yang sangat umum adalah kalsit CaCO₃ dan dolomit (CaMgCO₃)₂. Kedua mineral tersebut sangat sulit dibedakan karena keduanya mempunyai sifat fisik dan kimia yang relatif sama. Keduanya mempunyai kilap vetrous, kekerasan 3-4, dan mempunyai belahan rombik. Tetapi keduanya dapat dibedakan dengan larutan asam klorida, tetapi dolomit hanya dapat bereaksi dalam kedaan bubuk. Kalsit dan dolomit dapat dijumpai bersama sebagai penyusun batu gamping dan doloston. Bila mineral kalsit yang dominan batuannya disebut batua gamping, sedang bila dolomit yang dominan disebut doloston. Batu gamping sangat banyak kegunaannya seperti sebagai bahan bangunan dan bahan pokok dalam industri semen. Sedangkan dolomit disebut batu kapuir pertanian, karena sering digunakan untuk meyuburkan tanah.

Dua macam mineral non silikat lainnya  yang sering dijumpai dalam batuan sedimen adalah halit dan gipsum. Halit adalah nama mineral untuk garam dapur, sedang gipsum adalah mineral yang sering digunakan sebagai perekat dan sebagai material bahan bangunan.