Mineral dan Proses Terbentuknya

Definisi Mineral dan Mineralogi

Mineralogi adalah salah satu cabang ilmu geologi yang mempelajari mengenai mineral, baik dalam bentuk individu maupun dalam bentuk kesatuan, antara lain mempelajari tentang sifat-sifat fisik, sifat-sifat kimia, cara terdapatnya, cara terjadinya dan kegunaannya. Minerologi terdiri dari kata mineral dan logos, dimana mengenai arti mineral mempunyai pengertian berlainan dan bahkan dikacaukan dikalangan awam. Sering diartikan sebagai bahan bukan organik (anorganik). Maka pengertian yang jelas dari batasan mineral oleh beberapa ahli geologi perlu diketahui walaupun dari kenyataannya tidak ada satupun persesuaian umum untuk definisinya (Danisworo, 1994).

Definisi mineral menurut beberapa ahli:

1. L.G. Berry dan B. Mason, 1959. Mineral adalah suatu benda padat homogen yang terdapat di alam terbentuk secara anorganik, mempunyai komposisi kimia pada batas-batas tertentu dan mempunyai atom-atom yang tersusun secara teratur.
2. D.G.A Whitten dan J.R.V. Brooks, 1972. Mineral adalah suatu bahan padat yang secara struktural homogen mempunyai komposisi kimia tertentu, dibentuk oleh proses alam yang anorganik.
3. A.W.R. Potter dan H. Robinson, 1977. Mineral adalah suatu bahan atau zat yang homogen mempunyai komposisi kimia tertentu atau dalam batas-batas dan mempunyai sifat-sifat tetap, dibentuk di alam dan bukan hasil suatu kehidupan.

Tetapi dari ketiga definisi tersebut mereka masih memberikan anomali atau suatu pengecualian beberapa zat atau bahan yang disebut mineral, walaupun tidak termasuk didalam suatu definisi. Sehingga sebenarnya dapat dibuat suatu definisi baru atau definisi kompilasi. Dimana definisi kompilasi tidak menghilangkan suatu ketentuan umum bahwa mineral itu mempunyai sifat sebagai: bahan alam, mempunyai sifat fisis dan kimia tetap dan berupa unsur tunggal atau senyawa.

Definisi mineral kompilasi: mineral adalah suatu bahan alam yang mempunyai sifat-sifat fisis dan kimia tetap dapat berupa unsur tunggal atau persenyawaan kimia yang tetap, pada umumnya anorganik, homogen, dapat berupa padat, cair dan gas .

Mineral adalah zat-zat hablur yang ada dalam kerak bumi serta bersifat homogen, fisik maupun kimiawi. Mineral itu merupakan persenyewaan anorganik asli, serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Yang dimaksud dengan persenyawaan kimia asli adalah bahwa mineral itu harus terbentuk dalam alam, karena banyak zat-zat yang mempunyai sifat-sifat yang sama dengan mineral, dapat dibuat didalam laboratorium. Sebuah zat yang banyak sekali terdapat dalam bumi adalah SiO2 dan dalam ilmu mineralogi, mineral itu disebut kuarsa. Sebaliknya zat inipun dapat dibuat secara kimia akan tetapi dalam hal ini tidak disebut mineral melainkan zat Silisium dioksida .

Kalsit, adalah sebuah mineral yang biasanya terdapat dalam batuan gamping dan merupakan mineral pembentuk batuan yang penting. Zat yang dibuat dalam laboratorium dan mempunyai sifat- sifat yang sama dengan mineral kalsit adalah CaCO3. Demikian pula halnya dengan garam-garam yang terdapat sebagai lapisan-lapisan dalam batuan. Garam dapur dalam ilmu mineralogi disebut halit sedangkan dalam laboratorium garam dapur disebut dengan natrium-khlorida. Mineral-mineral mempunyai struktur atom yang tetap dan berada dalam hubungan yang harmoni dengan bentuk luarnya. Mineral-mineral inilah yang merupakan bagian-bagian pada batuan-batuan dengan kata lain batuan adalah asosiasi mineral-mineral.

Proses Terbentuknya Mineral

Secara umum, proses pembentukan mineral, baik jenis logam maupun non-logam dapat terbentuk karena proses mineralisasi yang diakibatkan oleh aktivitas magma, dan mineral ekonomis selain karena aktivitas magma, juga dapat dihasilkan dari proses alterasi, yaitu mineral hasil ubahan dari mineral yang telah ada karena suatu faktor. Pada proses pembentukan mineral baik secara mineralisasi dan alterasi tidak terlepas dari faktor-faktor tertentu yang selanjutnya akan dibahas lebih detail untuk setiap jenis pembentukan mineral.

Adapun menurut M. Bateman, maka proses pembentukan mineral dapat dibagi atas beberapa proses yang menghasilkan jenis mineral tertentu, baik yang bernilai ekonomis maupun mineral yang hanya bersifat sebagai gangue mineral.

1. Proses Magmatis 

Proses ini sebagian besar berasal dari magma primer yang bersifat ultra basa, lalu mengalami pendinginan dan pembekuan membentuk mineral-mineral silikat dan bijih. Pada temperatur tinggi (>600˚C) stadium liquido magmatis mulai membentuk mineral-mineral, baik logam maupun non-logam. Asosiasi mineral yang terbentuk sesuai dengan temperatur pendinginan saat itu. Proses magmatis ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :

a. Early magmatis

Endapan Early Magmatic dihasilkan dari proses magmatik langsung, yang disebut orthomagmatik (proses pengkristalan magma hingga mencapai 90%). Mineral bijih pada endapan ini selalu berasosiasi dengan batuan beku plutonik ultrabasa dan basa. Cara terbentuknya endapan ini bisa terjadi dengan 3 cara, yaitu :

• Disseminated

• Segregasi

• Injeksi

b. Late magmatis

Jebakan menghasilkan kristal setelah terbentuk batuan silikat sebagai bentuk sisa magma yang lebih kompleks dan mempunyai corak dengan variasi yang lebih banyak. Magma dari endpan late magmatic mempunyai sifat mobilitas tinggi. Jebakan ore mineral late magmatic terjadi setelah terbentuknya batuan silikat yang menerobos dan bereaksi dan menghasilkan rangkaian reaksi. Perubahan ini disebut Deuteric alteration yang terjadi pada akhir kristalisasi dari batuan beku dan cirri-cirinya hampir mirip dengan efek yang dihasilkan proses pneumatolytic atau larutan hydrothermal. Jebakan late magmatic terutama berasosiasi dengan batuan beku yang basic dan disebabkan oleh bermacam-macam proses differensiasi, kebanyakan jebakan mgmatic termasuk dalam golongan ini.

• Residual Liquid Segregation

• Residual Liquid Injection

• Immiscible Liquid Segregation

• Immiscible Liquid injection

2. Proses Pegmatisme

Setelah proses pembentukan magmatis, larutan sisa magma (larutan pegmatisme) yang terdiri dari cairan dan gas. Stadium endapan ini berkisar antara 600˚C sampai 450˚C berupa larutan magma sisa. Asosiasi batuan umumnya Granit.

3. Proses Pneumatolisis

Setelah temperatur mulai turun, antara 550-450˚C, akumulasi gas mulai membentuk jebakan pneumatolisis dan tinggal larutan sisa magma makin encer. Unsur volatile akan bergerak menerobos batuan beku yang telah ada dan batuan samping disekitarnya, kemudian akan membentuk mineral baik karena proses sublimasi maupun karena reaksi unsur volatile tersebut dengan batuan-batuan yang diterobosnya sehingga terbentuk endapan mineral yang disebut mineralpneumatolitis.

4. Proses Hydrotermal

Merupakan proses pembentuk mineral yang terjadi oleh pengaruh temperatur dan tekanan yang sangat rendah, dan larutan magma yang terbentuk sebelumnya. Adapun bentuk-bentuk endapan mineral dapat dijumpai sebagai proses endapan hidrotermal adalah sebagai Cavity filling. Cavity filling adalah proses mineralisasi berupa pengisian ruang-ruang bukaan (rongga) dalam batuan yang terdiri atas mineral-mineral yang diendapkan dari larutan pada  bukaan-bukaan batuan.

5. Proses Replacement (Metasomatic replacement)

Adalah proses dalam pembentukan endapan-endapan mineral epigenetic yang didominasi oleh pembentukan endapan-endapan hipotermal, mesotermal dan sangat penting dalam grup epitermal. Mineral-mineral bijih pada endapan metasomatic kontak telah dibentuk oleh proses ini, dimana proses ini dikontrol oleh pengayaan unsur-unsur sulfide dan dominasi pada formasi unsur-unsur endapan mineral lainnya.

6. Proses Sedimenter

Proses Sedimenter adalah endapan yang terbentuk dari proses pengendapan dari berbagai macam mineral yang telah mengalami pelapukan dari batuan asalnya, yang kemudian terakumulasi dan tersedimentasikan pada suatu tempat.

7. Proses Evaporasi

Proses evaporasi mieneral adalah proses pembentukan mineral pada daerah yang beriklim kering dan panas akibat dari prose penguapan. Yaitu mineral yang teralut pada air tetap tinggal ketika terjadi penguapan pada air. 

8. Konsentrasi Residu Mekanik

Endapan residual yaitu endapan hasil pelapukan dimana proses pelapukan dan pengendapan terjadi di tempat yang sama, dengan kata lain tanpa mengalami transportasi (baik dengan media air atau angin) seperti endapan sedimen yang lainnya. Proses pelapukan (weathering) biasanya terjadi secara fisika dan kimia.

9. Proses Oksidasi dan Supergen Enrichment

Tubuh bijih (lode, urat, pipa dll) yg muncul dekat permukaan akan mengalami pelapukan krn rembesan air & udara. Perembesan tsb menyababkan pelapukan & pelarutan shg batuan asalnya yg kompak mjd porous dg batuan yg terbentuk disebut gossan. Mineral primer di daerah ini mengalami oksidasi smpai batas nuka air tanah, daerah diatas muka air tanah disebut zona oksidasi. Pada zona oksidasi akan terakumulasi mineral oksida sekunder limonitdgn ciri2 khusus. Proses pengayaan oksida tsb bisa juga t’bentuk dari mineral sulfida & tjd di zona oksidasi. Lalu tjd pelarutan garam2 & asam sulfat lewat zona sulfidasi (dibwh muka air tanah)/zona pengayaan supergen t’bentuk mineral sekunder. Terjadi reaksi2 pada zona oksidasi & sulfidasi.

10. Proses Metamorfisme

Mineral yang membentuk batuan metamorf adalah mineral asal batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorf yang berubah karena proses metamorfosis. Proses metamorfosisme mengubah mineral menjadi kondisi terbentuk mineral baru, dan/atau membentuk mineral yang sama namun memiliki sifat yang berbeda karena menyesuaikan kondisi lingkungan yang baru. Sebagai contoh perubahan pada kondisi pertama yaitu mineral olivine terubah menjadi asbestos, dan mineral homblende membentuk serpentine. Sedangkan perubahan pada kondisi kedua yaitu mineral calcite tetap calcite, dan quartz tetap quartz.

Pengelompokan Mineral di Alam

Berdasarkan beberapa sifat sifat tertentu yang dimiliki oleh mineral, maka mineral-mineral yang ada di alam ini dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok minera di alam dikelompokan menjadi 2 jenis mineral yaitu mineral mineral silikat dan mineral non silikat. 

1. Mineral Silikat

Mineral silikat merupakan bagian terbesar dari mineral pembentuk batuan yaitu sekitar 90 persen dari kerak bumi. Mineral ini merupakan kombinasi unsur-unsur utama yang terdapat di bumi ; O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg atau yang lebih di kenal dengan lapisan SiAl dan SiMa. Dasarnya semua batuan beku, batuan sedimen semua kecuali satu batuan metamorf, dan banyak terdiri dari hanya mineral silikat(mineral penting) Hampir 90 % mineral pembentuk batuan adalah dari kelompok ini, yang merupakan  persenyawaan antara silikon dan oksigen dengan beberapa unsur metal. Karena jumlahnya yang besar, maka hampir 90 % dari berat kerak-Bumi terdiri dari mineral silikat, dan hampir 100 % dari mantel Bumi (sampai kedalaman 2900 Km dari kerak Bumi). 

Silikat merupakan  bagian utama yang membentuk batuan baik itu sedimen, batuan beku maupun batuan malihan. Silikat pembentuk batuan yang umum adalah dibagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok ferromagnesium dan non-ferromagnesium. Mineral Ferromagnesium, umumnya mempunyai warna gelap atau hitam dan berat jenis yang besar  ( mineral silikat gelap ).Mineral Non-Ferromagnesium, umumnya mempunyai warna terang dan berat jenis yang kecil. Mineral Silikat Ini adalah mineral yang terbentuk oleh Bowen Reaction Serius seperti yang saya jelaskan pada sub-bab sebelumnya.

2. Mineal Non-Silikat

Mineral Non Silikat adalah kelompok mineral yang unsur pembentuknya bukan dari Silica. Beberapa mineral sebagian besar tidak mengandung kombinasi Silicon dan Oksigen, seperti yang mineral silikat lakukan. Kelompok mineral, yang disebut nonsilicates, yang ditemukan hanya 8% dari kerak bumi. Mineral Non Silicate termasuk sumber daya yang sangat berharga bagi manusia, seperti emas logam mulia, perak, dan platinum, logam yang berguna seperti besi, aluminium dan timah, dan permata berlian dan ruby.

Berikut adalah macam-macam mineral Non-Silikat :

1. Native ElementNative element atau unsur murni ini adalah kelas mineral yang dicirikan dengan hanya memiliki satu unsur atau komposisi kimia saja. Mineral pada kelas ini tidak mengandung unsur lain selain unsur pembentuk utamanya. Pada umumnya sifat dalam (tenacity) mineralnya adalah malleable yang jika ditempa dengan palu akan menjadi pipih, atau ductile yang jika ditarik akan dapat memanjang, namun tidak akan kembali lagi seperti semula jika dilepaskan. 
2. Kelompok SulfidaKelas mineral sulfida atau dikenal juga dengan nama sulfosalt ini terbentuk dari kombinasi antara unsur tertentu dengan sulfur (belerang) (S2-). Pada umumnya unsure utamanya adalah logam (metal).Pembentukan mineral kelas ini pada umumnya terbentuk disekitar wilayah gunung api yang memiliki kandungan sulfur yang tinggi. Proses mineralisasinya terjadi pada tempat-tempat keluarnya atau sumber sulfur. Unsur utama yang bercampur dengan sulfur tersebut berasal dari magma, kemudian terkontaminasi oleh sulfur yang ada disekitarnya. Pembentukan mineralnya biasanya terjadi dibawah kondisi air tempat terendapnya unsur sulfur. Proses tersebut biasanya dikenal sebagai alterasi mineral dengan sifat pembentukan yang terkait dengan hidrotermal (air panas).Mineral kelas sulfida ini juga termasuk mineral-mineral pembentuk bijih (ores). Dan oleh karena itu, mineral-mineral sulfida memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi. Khususnya karena unsur utamanya umumnya adalah logam. Pada industri logam, mineral-mineral sulfides tersebut akan diproses untuk memisahkan unsur logam dari sulfurnya.Beberapa penciri kelas mineral ini adalah memiliki kilap logam karena unsur utamanya umumnya logam, berat jenis yang tinggi dan memiliki tingkat atau nilai kekerasan yang rendah. Hal tersebut berkaitan dengan unsur pembentuknya yang bersifat logam. 
3. Mineral Oksida dan HidroksidaMineral oksida dan hidroksida ini merupakan mineral yang terbentuk dari kombinasi unsur tertentu dengan gugus anion oksida (O2-) dan gugus hidroksil hidroksida (OH-).a. oksidaMineral oksida terbentuk sebagai akibat persenyawaan langsung antara oksigen dan unsur tertentu. Susunannya lebih sederhana dibanding silikat. Mineral oksida umumnya lebih keras dibanding mineral lainnya kecuali silikat. Mereka juga lebih berat kecuali sulfida. Unsur yang paling utama dalam oksida adalah besi, chrome, mangan, timah dan aluminium. Beberapa mineral oksida yang paling umum adalah, korondum (Al2O3), hematit (Fe2O3) dan kassiterit (SnO2).b.  HidroksidaSeperti mineral oksida, mineral hidroksida terbentuk akibat pencampuran atau persenyawaan unsur-unsur tertentu dengan hidroksida (OH-). Reaksi pembentukannya dapat juga terkait dengan pengikatan dengan air. Sama seperti oksida, pada mineral hidroksida, unsur utamanya pada umumnya adalah unsur-unsur logam. Beberapa contoh mineral hidroksida adalah Manganite MnO(OH), Bauksit [FeO(OH)] dan limonite (Fe2O3.H2O). 
4. Kelompok HalidaKelompok ini dicirikan oleh adanya dominasi dari ion halogenelektronegatif, seperti: F-, Cl-, Br-, I-. Pada umumnya memiliki BJ yang rendah (< 5).Contoh mineralnya adalah: Halit (NaCl), Fluorit (CaF2), Silvit (KCl), dan Kriolit (Na3AlF6). 
5. Kelompok KarbonatMerupakan persenyawaan dengan ion (CO3)2-, dan disebut “karbonat”, umpamanya persenyawaan dengan Ca dinamakan “kalsium karbonat”, CaCO3 dikenal sebagai mineral “kalsit”. Mineral ini merupakan susunan utama yang membentuk batuan sedimen.Carbonat terbentuk pada lingkungan laut oleh endapan bangkai plankton. Carbonat juga terbentuk pada daerah evaporitic dan pada daerah karst yang membentuk gua (caves), stalaktit, dan stalagmite. Dalam kelas carbonat ini juga termasuk nitrat (NO3) dan juga Borat (BO3).Beberapa contoh mineral yang termasuk kedalam kelas carbonat ini adalah dolomite (CaMg(CO3)2, calcite (CaCO3), dan magnesite (MgCO3). Dan contoh mineral nitrat dan borat adalah niter (NaNO3) dan borak (Na2B4O5(OH)4.8H2O).
6. Kelompok SulfatSulfat terdiri dari anion sulfat (SO42-). Mineral sulfat adalah kombinasi logam dengan anion sufat tersebut. Pembentukan mineral sulfat biasanya terjadi pada daerah evaporitik (penguapan) yang tinggi kadar airnya, kemudian perlahan-lahan menguap sehingga formasi sulfat dan halida berinteraksi.Pada kelas sulfat termasuk juga mineral-mineral molibdat, kromat, dan tungstat. Dan sama seperti sulfat, mineral-mineral tersebut juga terbentuk dari kombinasi logam dengan anion-anionnya masing-masing.Contoh-contoh mineral yang termasuk kedalam kelas ini adalah barite (barium sulfate), celestite (strontium sulfate), anhydrite (calcium sulfate), angelsit dan gypsum (hydrated calcium sulfate). Juga termasuk didalamnya mineral chromate, molybdate, selenate, sulfite, tellurate serta mineral tungstate. 
7. Kelompok ProsphatKelompok ini dicirikan oleh adanya gugus PO43-, dan pada umumnya memiliki kilap kaca atau lemak, contoh mineral yaitu:Apatit (Ca,Sr, Pb,Na,K)5 (PO4)3(F,Cl,OH),Vanadine Pb5Cl(PO4)3,dan Turquoise CuAl6(PO4)4(OH)8 . 5H2O.