Kristal dan Mineral

  1. Definisi

Mineral adalah bahan anorganik, terbentuk secara alamiah, seragam dengan komposisi kimia yang tetap pada batas volumenya, dan mempunyai struktur kristal karakteristik yang tercermin dalam bentuk dan sifat fisiknya.

Saat ini telah dikenal lebih dari 2000 mineral. Sebagian merupakan mineral-mineral utama yang dikelompokkan sebagai Mineral Pembentuk Batuan (Rock Forming Mineral).  Mineral-mineral tersebut terutama mengandung unsur-unsur yang menempati bagian terbesar di bumi, antara lain unsur Oksigen (O), Silikon (Si), Aluminium (Al), Besi (Fe), Kalsium (Ca), Sodium (Na), Potasium (K) dan Magnesium (Mg).

  1. Pengenalan mineral

Mineral dapat dikenal dengan menguji sifat fisik umum yang dimilikinya. Sebagai contoh, garam dapur halite (NaCl) dapat dengan mudah dirasakan. Komposisi kimia seringkali tidak cukup untuk menentukan jenis mineral, misalnya mineral grafit (graphite) dan intan (diamond) mempunyai satu komposisi yang sama yaitu karbon (C). Mineral-mineral yang lain dapat terlihat dari sifat fisik seperti bentuk kristal, sifat belahan atau warna, atau dengan peralatan yang sederhana seperti pisau atau potongan gelas dengan mudah diuji kekerasannya.

Mineral dapat dipelajari dengan seksama dengan mendeskripsikan potongan (hand specimen) dari mineral, atau batuan dimana dia terdapat, dengan menggunakan lensa pembesar (hand lens/loupe), dan mengujinya dengan alat lain, seperti pisau, kawat baja, potongan gelas atau porselen dan cairan asam (misalnya HCl). Mineral juga dipelajari lebih lanjut sifat fisik dan sifat optiknya dalam bentuk preparat sayatan tipis (thin section) dengan ketebalan 0,03 mm, dibawah mikroskop polarisasi.

  1. Sifat-sifat mineral

Bentuk Kistal dan Perawakan (Crystal Habit)

Suatu kristal dibatasi permukaan (sisi kristal) yang mencerminkan struktur dalam dari mineral. Bentuk kristal merupakan kumpulan dari sisi-sisi yang membentuk permukaan luar kristal. Sifat simetri kristal adalah hubungan geometri antara sisi-sisinya, yang merupakan karakteristik dari tiap mineral. Satu mineral yang sama selalu menunjukkan hubungan menyudut dari sisi-sisi kristal yang disebut sebagai sudut antar sisi (constancy of interfacial angles), yang merupakan dasar dari sifat simetri. Bentuk kristal ditentukan berdasarkan sifat-sifat simetrinya yaitu, bidang simetri dan sumbu simetri.

Dikenal tujuh bentuk kristal yaitu ; Kubus (Cubic), Tetragonal, Hexagonal, Trigonal, Ortorombik (Orthorhombic), Monoklin (Monoclinic), dan Triklin (Triclinic).

Beberapa mineral umumnya berupa bentuk kristal yang terdiri dari kristal tunggal atau rangkaian kristal, yang dikenal istilahnya sebagai perawakan (crystal habit).

Warna dan Gores (Streak)

Warna dari mineral adalah warna yang terlihat di permukaan yang bersih dan sinar yang cukup. Suatu mineral dapat berwarna terang, transparan (tidak berwarna atau memperlihatkan warna yang berangsur atau berubah). Warna sangat berariasi, umumnya karena perbedaan kompisisi kimia atau pengotoran pada mineral.

Gores (streak) adalah warna dari serbuk mineral. Terlihat bila mineral digoreskan pada lempeng kasar porselen meninggalkan warna goresan. Untuk mineral-mineral logam gores dapat dipakai sebagai petunjuk.

Kilap (Luster)

Kilap adalah kenampakan hasil pantulan cahaya pada permukaan mineral. Ini akan tergantung pada kualitas fisik permukaan (kehalusan dan trasparansi).

Belahan (Cleavage)

Belahan adalah kecenderungan dari beberapa kristal mineral untuk pecah melalui bidang lemah yang terdapat pada struktur kristalnya. Arah belahan ini umumnya sejajar dengan satu sisi-sisi kristal. Kesempurnaan belahan dideskripsikan dalam istilah sempurna, baik, cukup atau buruk.

Sifat pecah adakalanya tidak berhubungan dengan struktur kristal, atau mineral tersebut pecah tidak melalui bidang belahannya, yang disebut sebagai rekahan (fracture). Beberapa sifat rekahan karakteristik, misalnya pada kwarsa membentuk lengkungan permukaan yang kosentris (conchoidal fracture). Beberapa istilah lain adalah, serabut (fibrous) pada asbes, hackly, even (halus), uneven (kasar), earhty, pada mineral yang lunak misalnya kaolinit.

Kekerasan (Hardness)

Kekerasan mineral adalah ketahanannya terhadap kikisan. Kekerasan ini ditentukan dari dengan cara menggoreskan satu mineral yang tidak diketahui denga mineral lain yang telah diketahui. Dengan cara ini Mohs membuat skala kekerasan relatif dari mineral-mineral, dari yang paling lunak hingga yang paling keras. Untuk pemakaian praktis, dapat digunakan kuku (± 2,5), jarum tembaga (± 3,5), pisau silet (5 – 5,5), pecahan kaca (± 5,5) dan kawat baja dengan kekerasan (± 6,5).

Densitas (Specific Gravity)

Densitas mineral dapat diukur dengan sederhana di labolatorium bila kristal tersebut tidak terlalu kecil. Hubungan ini dinyatakan sebagai berikut :

Spesific Gravity (SG) = W1 / (W1 – W2)

W1 = berat butir mineral di udara

W2 = berat butir mineral di dalam air

Di lapangan agak sulit menentukan dengan pasti biasanya dengan perkiraan; berat, sedang atau ringan. Beberapa mineral yang dapat dipakai sebagai perbandingan misalnya :

  • Silikat, Karbonat, Sulfat, dan Halida SG berkisar antara 2,2 – 4,0.
  • Bijih logam, termasuk Sulfida, dan Oksida berkisar antara 4,5 – 7,5.
  • Native element (logam), Emas dan Perak umumnya termasuk logam berat.

Transparansi (Transparency)

Transparansi merupakan kemampuan (potongan pipih) mineral untuk meneruskan cahaya. Suatu obyek terlihat jelas melalui cahaya yang menembus potongan mineral yang transparan. Bila obyek tersebut terlihat secara samar, dipakai istilah transculent.

Keliatan (Tenacity)

Keliatan adalah tingkat ketahanan mineral untuk hancur atau melentur.

Reaksi dengan asam  

Beberapa mineral akan bereaksi bila ditetesi dengan asam hidroklorit (HCl).  Pada kalsit terbentuk gelembung-gelembung CO2, dan pada beberapa sulfida bijih terbentuk H2S.

Sifat lain untuk beberapa mineral misalnya rasa (taste), sifat refraksi ganda, dan sifat kemagnetan. Dalam pengenalan mineral sering digunakan asosiasi mineral untuk mengenal jenis mineral yang lain. Beberapa mineral dapat bersamaan, dan adakalanya tidak pernah ditemukan dengan mineral lain.

  1. Klasifikasi mineral

Mineral Silikat

Mineral silikat merupakan bagian terbesar dari mineral pembentuk batuan. Mineral ini merupakan kombinasi unsur-unsur utama yang terdapat di bumi ; O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg. Perbedaan yang mudah dapat dilihat dari contoh potongan dari dua mineral dalam batuan adalah warna, yaitu terang dan gelap. Pengelompokan sederhana ini merupakan dasar yang berguna, karena terdapat hubungan empiris antara warna, kompisisi mineral, serta peranan individu dalam kristalisasi dan pembentukan batuan.

Mineral Silikat Gelap

Kelompok mineral ini umumnya memiliki kilap vitrous sampai dull.

Olivin ((Mg, Fe) K2SiO4)  adalah mineral yang terbentuk pada temperatur tinggi, mengkristal paling awal. Dalam batuan seringkali dijumpai tidak sempurna karena pelarutan oleh magma sekitarnya sebelum pemadatan selesai. Pengaruh kandungan air yang cukup besar setelah atau saat konsolodasi menyebabkan olivin ber-alterasi ke serpentin.

Serpentin berwarna hijau, SG = 2,6, H = 3,5, pembentukannya melibatkan pembesaran volume dari olivin asalnya, sehingga pada beberapa batuan basa seringkali timbul retakan-retakan dan melemahkan struktur batuan. Kehadiran serpentin merubah sifat fisis batuan beku yang banyak mengandung olivin. Beberapa batuan yang baik untuk pelapis jalan (dolerit, basalt, gabro) yang mengandung olivin, dan derajat altrasinya sebaiknya diperiksa.

Piroksen (X2Y2O6) dengan X : Ca, Fe atau Mg, dan Y : Si atau Al. Mineral ini banyak jenisnya yang terpenting dalam batuan beku adalah Augit. Augit mengandung silika dengan presentasi relatif rendah, seringkali terdapat bersamaan dengan olivin. Pengaruh air menyebabkan alterasi menjadi Klorit (chlorite), mineral yang mirip dengan serpentin. Mineral-mineral ini jarang pada batuan sedimen, umum merupakan mineral batuan Metamorf.

Hornblende (X2-3Y5Z8O22(OH)2) dengan X : Ca, Y : Mg atau Fe, dan Z : Si atau Al. Hornblende mengandung silikat cukup banyak. Kristalisasinya dari magma mengandung komponen air (disebut mineral basah), dan kemungkinan beralterasi menjadi klorit bila kandungan air cukup banyak. Mineral ini sangat tidak stabil pada kondisi permukaan (pelapukan).

Biotit (K(Mg,Fe)6Si6Al2O20(OH)4) merupakan bagian dari kelompok mineral mika (Mica Group) yang berwarna gelap. Ikatan mineral ini sangat lemah, sangat mudah membelah sepanjang bidang kristalnya. Mengkristal dari magma yang mengandung air pada batuan beku yang banyak mengandung silika, juga pada batuan sedimen dan metamorf. Dapat beralterasi menjadi klorit. Biotit dimanfaatkan untuk bahan isolasi pada peralatan listrik, bila kristalnya cukup besar.

Garnet (R3,Al2Si3O12) dengan R mungkin Fe, Mg, Ca, Mn, Cr, dll. Terdapat pada batuan metamorf. Kriteria untuk mengenalnya terutama adalah kekerasannya menyamai kwarsa dan hampir tidak ada belahan. Mineral ini digunakan sebagai bahan kertas yang cukup baik, dengan memanfaatkan butirannya.

Mineral Silikat Terang  

Beberapa sifat penting dari mineral-mineral ini ditunjukkan pada penjelasan di bawah :

Felspar, dibagi dalam dua jenis utama ; Felspar ortoklas (Orthoclase feldspar) atau K feslpar, KAlSi3O8 dan Felspar plagioklas (Plagioclase feldspar), (Na-Ca) Si3O8-CaAl-Si3O8. Felspar ortoklas terdapat pada batuan beku yang kaya akan silika. Felspar plagioklas merupakan kandungan utama yang penting dan dipakai sebagai dasar klasifikasi batuan beku.

Mineral Lempung terbentuk dari hasil alterasi dari mineral lain, sebagai contoh hasil alterasi felspar dengan hadirnya air.

Ortoklas berubah menjadi Kaolin : Al2Si2O5(OH)4 bila K (K-hidroksida) dipindah oleh reaksi dengan air. Ortoklas + air = Kaolin + silika + K

Perubahan menjadi Illite : Al2Si2O5(OH)4 bila K tidak dipindah secara keseluruhan.

Ortoklas + air = Illite + K

Plagioklas baralterasi menjadi Montmorilonite  2H + 2Al2(AlSi3)O10(OH)2 : plagioklas + air = Montmorilonite + Ca hidroksida.

Kandungan air yang cukup besar dapat merubah montmorilonite menjadi kaolin. Dalam beberapa hal kaolin merupakan hasil akhir, misalnya, pada proses pelapukan.

Mineral lempung dimanfaatkan dibanyak tempat. Kaolin digunakan sebagai bahan industri keramik. Montmorilonite dimanfaatkan kandungan bentonite nya.

Kuarsa (SiO2) tidak berwarna bila murni penambahan zat lain akan merubah warna beragam, misal hadirnya “mangan” memberi warna kemerahan (rose quartz) besi menjadi ungu (amethyst), dan merah coklat (jasper) tergantung pada kandungan kombinasi dengannya. Jenis silika yang lain Kalsedon (Chalcedonic silica) Chert, Flint, Opal, dan Agate.

Kuarsa dijumpai pada batuan yang kaya akan silika misalnya granit, juga didapat bersama mineral lain, termasuk bijih. Kuarsa digunakan sebagai bahan gelas dan untuk indusri alat-alat listrik.

Muskovit K2Al4Si6Al2O20(OH)4  termasuk kelompok mika yang hampir sama dengan biotit. Terdapat pada batuan beku yang kaya akan silika. Digunakan sebagai bahan isolasi panas atau listrik. Muskovit terdapat juga pada batuan sedimen dan metamorf. Seperti jenis mika lainnya, muskovit beralterasi menjadi montmorilonite.

Mineral Non Silikat

Secara garis besar hampir semua mempunyai komposisi kimia yang sederhana ; berupa unsur, sulfida (bila unsur logam bersenyawa dengan sulfur), atau oksida (bila unsur logam bersenyawa dengan oksigen). Native element seperti tembaga, perak atau emas agak jarang terdapat. Sulfida kecuali Pirit, tidak jarang ditemukan, tetapi hanya cukup berarti bila relatif terkonsentrasi dalam urat (vein) dengan cukup besar.

Pirit berbentuk kubus, terdapat dibatuan beku yang kaya silika. Pirit pernah dimanfaatkan untuk diambil sulfurnya.

Magnetit terdapat dihampir semua batuan beku, juga batuan metamorf sering kali berasosiasi dengan kholrit. Pada batuan sedimen, mineral-mineral ini dijumpai sebagai butiran yang terkonsentrasi secara ilmiah karena densitas yang berbeda, kadang-kadang juga karena adanya kandungan besi pada endapan.

Hematit, terdapat dari hampir semua batuan, juga terkosentrasi dalam bentuk urat, membentuk jebakan yang ekonomis. Pada batupasir sering kali berfungsi sebagai semen.

Limonit dan Geotit terbentuk oleh kombinasi oksida besi dan air.

Mineral Non Logam

Mineral yang paling umum dijumpai adalah karbonat, sebagian besar kalsit, gipsum ; yaitu kalsium sulfat. Semuanya berwarna putih atau tak berwarna. Sering dijumpai dalam bentuk urat bersama bijih logam, umumnya bernilai ekonomis dan hanya sebagai gangue mineral. Gipsum dan asosiasi mineral sulfat, andhidrit, keduanya didapatkan dengan batugaram (halite) pada endapan yang terbentuk karena penguapan garam-garam air laut. Nama yang umum dipakai adalah Kelompok Evaporite, Gipsum, andhidrit dan halit digunakan bahan industri kimia, bahan bangunan dll. Kalsit adalah mineral yang penting dalam batugamping dan juga terdapat di banyak sedimen. Merupakan unsur mineral yang prinsip dalam marmer dan juga terdapat dalam urat sebagai gangue mineral (mineral sampah) bersama kuarsa, barit, dan fluorit.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *