View
7
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
202
STUDI MINERALOGI DAN GEOKIMIA ENDAPAN MANGAN DAERAH PALUDA,
KABUPATEN BARRU, SULAWESI SELATAN
Sufriadin*, Irzal Nur, Sri Widodo Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,
Kampus Tamalanrea, Jl.Perintis Kemerdekaan KM.10, Makassar 90245 * corresponding author: sufriadin.as@gmail.com
ABSTRAK Studi mineralogi dan geokimia endapan mangan asal Paluda, Kabupaten Barru, Sulawesi Selatan
telah dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui komposisi mineralogi dan kimia dengan
menggunakan metode mikroskopi optis, difraksi sinar X, SEM-EDS, XRF dan ICP-MS. Hasil
pengamatan menunjukkan bahwa bijih mangan terdapat dalam bentuk lensa-lensa tipis sebagai
material pengisi rekahan pada batugamping dan sebagai fragmen-fragmen massif pada zona
pelapukan dengan dominasi tekstur colloform. Komposisi mineral terutama terdiri dari rodokrosit
(MnCO3), kriptomelan, biksbiyit, groutit dan todorokit. Mineral pengotor berupa kalsit (CaCO3),
kuarsa (SiO2) dan goetit (FeOOH). Komposisi kimia terdiri dari SiO2 (1,62 – 12,67 %), Fe2O3 (16,17
– 35,26%) dan MnO (35,34 – 44,22 %). Kandungan CaO berkisar antara 0,21 – 13,64 %. Kadar rata-
rata Al2O3, TiO2, MgO dan total alkali umumnya rendah (<1 %). Konsentrasi unsur-unsur jejak
seperti Ba, Pb, Zn, dan Sr menunjukkan nilai yang relatif ringgi, demikian pula dengan sulfur.
Berdasarkan data mineralogi, tekstur, unsur mayor, unsur jejak dan unsur tanah jarang
mengindikasikan bahwa mineralisasi mangan awalnya terbentuk dari proses hidrotermal
menyebabkan presipitasi mangan pada rongga-rongga batugamping. Akibat proses pelapukan kimia
menyebabkan batugamping pengalami pelarutan sehingga meninggalkan mangan residu yang kaya
besi dalam bentuk bongkah-bongkah massif dengan berbagai ukuran pada zona pelapukan.
I. PENDAHULUAN
Logam mangan menempati urutan ke-12
dalam hal kelimpahan pada kerak bumi
dengan rata-rata 0,1 % (Chatterjee, 2007)
serta berada pada urutan ke-4 dari segi jumlah
konsumsi setelah besi, aluminum dan tembaga.
Sekitar 92% konsumsi mangan secara global
berkaitan langsung dengan industri baja dan
sisanya digunakan dalam aplikasi nir besi
seperti baterei sel kering, bahan pewarna dan
industri kimia lainnya (Pareira et al, 2014).
Total produksi logam Mn dunia pada tahun
2014 mencapai 17.000 ton dengan persentase
terbesar berasal dari Afrika Selatan, disusul
oleh Australia, China, Gabon dan Brazil
(Corathers, 2014). Walaupun Indonesia tidak
termasuk Negara penghasil mangan, namun
endapan Mn dilaporkan terdapat di sejumlah
wilayah seperti Kabupaten Manggarai, NTT,
Tasikmalaya, Jawa Barat, Kabupaten
Halmahera Utara, Maluku Utara, serta
Kabupaten Barru dan Bone, Sulawesi Selatan).
Secara genetis, endapan mangan dapat dibagi
menjadi 4 tipe (Kuleshov, 2011) yaitu: (i)
sedimenter, termasuk vulkanosedimenter, (ii)
magmatogenik (hydrothermal dan
metasomatisme kontak), (iii) metamorfogenik,
dan (iv) pelapukan (residual, infiltrasi, dan
kars). Identifikasi tipe genetik memiliki
berbagai implikasi baik secara akademik
maupun praktis. Pendekatan yang banyak
dilakukan hingga saat ini adalah studi
mineralogi dan geokimia (misal. Fan & Yang,
1999; Maynard, 2010). Makalah ini bertujuan
untuk membahas tentang karakteristik
mineralogi dan komposisi kimia beberapa
sampel endapan mangan dari Paluda,
Kabupaten Barru, Sulawesi Selatan.
II. KONDISI GEOLOGI REGIONAL
Tatanan geologi daerah penelitian dikompilasi
oleh Sukamto (1982) dengan himpunan
batuan tertua adalah batuan metamorfik dan
ultrabasa yang diperkirakan berumur Trias.
Secara tidak selaras batuan tersebut ditindih
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
203
oleh batuan sedimen Formasi Balangbaru yang
berumur Kapur. Selanjutnya pengendapan
batuan sedimen klastik yang terdiri dari
batupasir, batubara, dan batugamping
bioklastik membentuk Formasi Mallawa yang
berumur Eosen disusul oleh pengendapan
batugamping Formasi Tonasa yang tersebar
secara luas. Batuan vulkanik Formasi Camba
yang meliputi tufa dan breksi vulkanik
terbentuk di atasnya disertai dengan aktifitas
intrusi batuan beku basa hingga intermedit.
Endapan mangan umumnya berasosiasi
dengan batugamping Formasi Tonasa baik
sebagai material pengisi rongga atau material
sisa hasil pelapukan. Sampel mangan diambil
pada singkapan batugamping serta bongkah-
bongkah residu pada permukaan. Lokasi
pengambilan sampel terletak di Desa Paluda,
Kecamatan Pujananting, Kabupaten Barru
dengan koordinat 04o36’27” LS dan 119o43’29”
BT (Gambar 1).
III. SAMPEL DAN METODE PENELITIAN
Sampel bijih mangan dari lapangan
selanjutnya diangin-anginkan di laboratorium
untuk mengurangi air permukaannya. Untuk
keperluan analisis mikroskopi dan SEM-EDX,
sampel terpilih dipotong hingga ukuran 2 x 3
cm lalu dibuat sayatan poles tipis. Selanjutnya
sayatan tersebut dianalisis dengan meng-
gunakan mikroskop polarisasi refraksi-refleksi
tipe Nikon-Eclipse E600, sedangkan analisis
tekstur mikro dan komposisi kimia mineral
secara semi-kuantitatif dilakukan dengan
menggunakan mikroskop electron tipe JEOL-
JSM-IT300. Sementara untuk analisis XRD, XRF
dan ICP-MS, sampel digerus menggunakan
agate mortar hingga ukuran -200#.
Analisis mineralogi dengan metode XRD
menggunakan difraktometer Rigaku Multiflex
dengan radiasi CuKα. Kondisi operasi sebagai
berkut: tegangan 30 kv, arus 16 mA, sudut
2theta 2 – 70o, waktu scanning 2o/menit. Data
difraktogram selanjutnya dianalisis dengan
program PDX-2 dan Impact Match 2. Untuk
analisis kimia unsur mayor dan jejak, sampel
bubuk dibuat menjadi press pellet dan analisis
dilakukan dengan menggunakan XRF
spektrometer Rigaku Primus II. Sedangkan
untuk analisis unsur tanah jarang, sampel bijih
mangan dilarutkan dengan asam nitrat yang
diencerkan hingga 10.000 kali, lalu di analisis
dengan menggunakan spectro-meter Agilent
7500series ICP-MS.
IV. DATA DAN HASIL ANALISIS
Kenampakan Lapangan
Hasil pengamatan lapangan menunjuk-kan
bahwa endapan mangan Barru dijumpai dalam
2 bentuk yakni sebagai pengisi celah (cavity
filling) dan konsentrasi sisa (Gambar 2).
Endapan mangan cavity filling terdapat pada
batugamping dengan ketebalan bervariasi
antara 0,5 – 10 cm. Sedangkan endapan
mangan residual berbentuk fragmen-fragmen
bulat tanggung - membulat, massif dan
berukuran antara 10 – 100 cm.
Mineralogi
Analisis mikroskopi dan SEM memper-lihatkan
tekstur bijih didominasi oleh coloform bands
(Gambar 3A). Perselingan antara “band” cerah
dan gelap mengindikasi-kan variasi komposisi
logam ringan dan berat (Gambar 3C, 3D). Hasil
analisis EDS pada sampel mangan tipe cavity
filling menunjukkan kehadiran rodokrosit
sebagai fasa mangan utama (Gambar 3B) yang
berasosiasi dengan sfalerit, kalsit, dan kuarsa
(Gambar 4).
Difraktogram sampel mangan tipe cavity
filling (Gambar 5) memperlihatkan bahwa
rodokrosit ferroan (Fe-MnCO3) merupakan
fasa mangan dominan yang diikuti oleh
todorokit dan groutit. Mineral pengotor yang
terdeteksi berupa kalsit dan kuarsa.
Sementara itu, difraktogram sampel mangan
residual (Gambar 6) menunjukkan kehadiran
kriptomelan dan bixbyite sebagai pembawa
unsur mangan serta goethit sebagai mineral
pengotor. Pola difraktogram memperlihat-kan
karakteristik kristalinitas buruk yang
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
204
merupakan ciri mineral yang terbentuk melalui
proses pelapukan.
Geokimia
Komposisi kimia sampel mangan Paluda yang
dianalisis dengan menggunakan metode XRF
seperti pada Tabel 1. Kadar MnO antara 35,34
– 44,22 %berat atau rata-rata 40,07 %berat
dan konsentrasi SiO2 berkisar antara 1,62 dan
12,27 %berat atau rata-rata 6,16 %berat.
Sementara itu kandungan CaO antara 0,21 –
13,64 %berat atau rata-rata 6,77 %berat. Rata-
rata total alkali (Na2O + K2O) menunjukkan
kadar rendah <1 %berat. Sama halnya dengan
kandungan TiO2, Al2O3 dan P2O5 juga
memperlihatkan nilai rendah (rata-rata <1%
berat). Namun demikian nilai LOI sampel yang
dianalisis relatif tinggi dengan kadar antara
17,49 – 19,80 %berat atau rata-rata
18,81 %berat.
Rasio Mn/Fe antara 1,28- 2,55 yang tergolong
rendah – sedang. Sementara rasio Al2O3/TiO2
juga menunjukkan nilai rendah-sedang (17 –
30).
Untuk komposisi unsur jejak (trace elements),
hasil analisis menunjukkan bahwa konsentrasi
Pb dan Zn memiliki nilai tinggi dengan rata-
rata masing-masing 2548 ppm dan 1274 ppm.
Kadar rata-rata Ba (627 ppm), S (530 ppm) dan
Sr (376 ppm). Unsur lain seperti Cu, Rb dan V
memiliki kadar rendah <100 ppm.
Analisis unsur tanah jarang (REE) sampel
mangan Paluda dengan metode ICP-MS (Tabel
2) umumnya memperlihatkan nilai rendah.
Tiga unsur yakni La, Ce dan Nd yang
mempunyai konsentrasi antara 1,5 – 9 ppm,
sedangkan unsur-unsur lainnya yakni Pr, Sm,
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb dan Lu memiliki
nilai rendah (<1,5 ppm)
V. DISKUSI
Data mineralogi dan komposisi kimia bijih
mangan dapat digunakan untuk
menginterpretasi genesis pembentukan dan
rekonstruksi model pengendapannya. Pada
umumnya, endapan mangan sedimenter
dibedakan menjadi tiga tipe genetik yaitu:
hydrogenous, diagenetik dan hidrotermal. Plot
antara SiO2 dan Al2O3 pada sampel mangan
Paluda menggambarkan medan pembentukan
hidrotermal (Gambar 7). Keadaan ini didukung
oleh hadirnya mineral sulfida yakni sfalerit.
Data ini juga didukung oleh tingginya kadar Pb
dan Zn pada sampel Paluda. Dominasi mineral
rodokrosit sebagai fasa mangan menunjukkan
adanya kontribusi zat organik (Xie, et al. 2013).
Rasio Mn/Fe sampel mangan Paluda dibagi
dua kategori yakni rasio dengan nilai <1,50
dan > 2,40. Nilai rasio yang tinggi
menunjukkan kondisi hidrotermal sedangkan
nilai rendah mengindikasikan proses supergen.
Hal ini juga ditunjang oleh hadirnya mineral
goethite sebagai fasa mineral besi utama.
Diagram pola unsur-unsur tanah jarang
memperlihatkan anomali negatif untuk unsur
serium (Gambar 8). Hal ini konsisten dengan
lingkungan hidrotermal (Oksuz, 2011).
Berdasarakan komposisi mineralogi dan kimia,
maka dapat diinterpretasikan bahwa endapan
mangan Paluda pada awalnya terbentuk
melalui proses hidrotermal yang
menyebabkan pengisian material mangan
pada celah/rongga-rongga pada batugamping
dalam suasana reduksi. Akibat adanya
tektonisme, maka lapisan batugamping
mengalami pengangkatan menyebabkan
batuan tersebut tersingkap dipermukaan.
Proses eksogen yang berlangsung pasca
pengangkatan seperti pelapukan menyebab-
kan lapisan batugamping mengalami pelarut-
an, meninggalkan material mangan sebagai
residu yang kaya besi dan sabagian mengalami
proses supergen membentuk bongkah-
bongkah massif pada profil soil.
VI. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan
pada bagian terdahulu, maka dapat ditarik
beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Endapan mangan di Paluda,
Kabupaten Barru terdapat sebagai
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
205
material pengisi celah (cavity filling)
pada batugamping dan material sisa
pelapukan dalam bentuk bongkah-
bongkah massif.
2. Komposisi mineral endapan cavity
filling didominasi oleh rodokrosit
dengan mineral pengotor kalsit dan
silika, sedangkan pada endapan
residu didominasi oleh kriptomelan
dan bixbyite dengan mineral
pengotor adalah goethite.
Variasi komposisi unsur mayor, jejak dan
tanah jarang mendukung data mineralogi yang
mengindikasikan bahwa endapan mangan
terbentuk dalam dua tahap yakni proses
hidrotermal yang diikuti oleh pengkayaan
melalui proses pelapukan kimia.
VII. ACKNOWLEDGEMENT
Penelitian ini didukung oleh DP2M Dikti
melalui Skema Penelitian Unggulan Perguruan
Tinggi tahun 2015. Penulis juga
menyampaikan banyak terima kasih kepada Dr.
Jamsran Erdenbayar yang telah membantu
dalam menganalisis sampel dengan metoda
SEM-EDX, Dr. Ryohei Takahashi untuk analisis
XRF dan Dr. Hinako Sato untuk analisis ICP-MS.
Selanjutknya terima kasih juga ditujukan
kepada UNHAS-JICA atas dukungan biaya
kepada Penulis I dan II dalam mengikuti
penelitian jangka pendek selama tiga bulan di
Akita University, Jepang melalui Proyek
Pengembangan Fakultas Teknik, UNHAS, JBIC
Loan IP-541.
DAFTAR PUSTAKA Chatterjee, K.K., 2007, Uses of Metals and Metallic Minerals, New Age International LTD. Publisher,
New Delhi.
Corathers, L.A., 2014, Manganese, (in Mineral Commodity Summaries, USGS).
Fan, D and Yang P., 1999, Introduction to and classification of manganese deposits of China, Ore
Geology Review, 15, pp. 1 – 13.
Fareira, M.J., Lima, M.M.F., Lima, R.M.F., 2014, Calcination and characterization studies of a Brazilian
manganese ore tailing, International Journal of Mineral Processing, 131, pp. 26 – 30.
Kuleshov, V.N. 2011, Manganese Deposits: Communication 1. Genetic model of manganese ore
formation, Lithology and Mineral Resources, 46, pp.473 – 493.
Maynard, J.B. 2010, The chemistry of manganese ore through time: A signal of increasing diversity of
earth-surface environments, Economic geology, 105, pp. 535 – 552.
Oksuz, N, 2011, Geochemical characteristics of the Eymir (Sorgun-Yozgat) manganese deposit, Turkey,
Journal of Rare Earths, 29, pp. 287-296.
Sukamto, R, 1982, Peta Geologi Lembar Pangkajenne dan Watampone bagian Barat Sulawesi, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Geologi, bandung.
Xie, J., Sun, W., Du, J., Xu, W., Wu, L., Yang, X, and Zhou, T., 2013, Geochemical studies on Permian
manganese deposits in Guichi, eastern China: Implication for their origin and formative environments,
Journal of Asan Earth Sciences, 74, pp. 155 – 166.
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
206
PD-01 PD-03 PD-04 PD-05 Rata2
SiO2 (% ) 1.62 8.74 12.27 2.07 6.18
TiO2 0.04 0.03 0.05 0.01 0.03
Al2O3 0.92 0.90 1.20 0.17 0.80
Fe2O3 32.79 17.36 16.17 35.26 25.40
MnO 44.22 39.93 35.34 40.78 40.07
MgO 0.21 1.36 1.27 0.22 0.77
CaO 0.27 13.64 12.97 0.21 6.77
Na2O 0.20 0.09 0.10 0.30 0.17
K2O 0.55 0.23 0.28 0.54 0.40
P2O5 0.11 0.04 0.06 0.21 0.11
LOI 18.58 17.49 19.80 19.35 18.81
Mn/Fe 1.49 2.55 2.42 1.28 1.75
Al2O3/TiO2 23.00 30.00 24.00 17.00 24.54
Total 99.51 99.81 99.51 99.12 99.49
Trace Elements
Ag (ppm) 21 10 12 13 14
As 191 535 750 299 444
Ba 942 28 26 1511 627
Cu 31 32 31 17 28
Pb 1362 3114 3902 1813 2548
Rb 6 9 12 8 9
S 162 790 938 231 530
Sr 373 91 90 948 376
V 30 35 27 89 45
Zn 2166 726 829 1376 1274
Barru SamplesOxide
TABEL
Tabel 1. Komposisi unsur utama dan unsur jejak sampel mangan Paluda dengan metode XRF
Tabel 2 Komposisi REE sampel mangan Paluda, Kabupaten Barru dengan metode ICP-MS
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
PD-01 8.903 2.871 1.506 6.430 1.194 0.426 1.570 0.191 1.233 0.253 0.734 0.072 0.469 0.057
PD-03 3.703 4.859 0.667 2.849 0.610 0.267 0.684 0.086 0.580 0.099 0.301 0.024 0.216 0.016
PD-04 4.160 5.727 0.753 3.185 0.700 0.286 0.780 0.094 0.644 0.109 0.337 0.028 0.254 0.020
PD-05 4.456 5.146 0.674 2.767 0.581 0.576 0.657 0.070 0.470 0.078 0.244 0.016 0.165 0.010
Konsentrasi unsur-unsur Tanah Jarang (ppm)Sample ID
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
207
GAMBAR
Gambar 1. Geologi Daerah Paluda dan lokasi sampling endapan mangan
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
208
A B
BatugampingBatugamping
Mangan
Mangan
Mangan
Mangan
DC
Batugamping
Batugamping
B
C D
500 μm 500 μm
500 μm 500 μm
Sphalerite
Rhodochrosite SilicaCalcite
A
1
2
3
4
Gambar 2. Kenampakan Lapangan Endapan Mangan Paluda, Kab.Barru
Gambar 3. Citra pemindai electron mikroskop endapan mangan menunjukan tekstur khas “colloform”
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
209
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70
Inte
nsi
ty (
cpas
)
2-theta (o)
○
●
●●●
●◇
◇
◇
○☼
□
● Rhodochrosite (MnCO3)
○ Todorokite (Mn-Ca-K-Na-Ba-Mn-H2O
◇Groutite (MnO.OH)□ Calcite (CaCO3)
☼Quartz (SiO2)
Sfalerit Silika
Kalsit Fe-Rodokrosit
A B
C D
Gambar 4. Spektra dispersi energi sinar-X contoh mangan yang menunjukkan mineral sfalerit (A), silika (B), kalsit (C), dan Fe-rodokrosit (D).
Gambar 5. Difraktogram sampel mangan type “cavity filling” yang menunjukkan kehadiran mineral-mineral rodokrosit, todorokit, groutite. Kalsit dan kuarsa hadir sebagai mineral pengotor.
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage
15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
210
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70
Inte
nsi
ty (c
ps)
2-theta (deg.)
■
■
■
■
■
■ ■ ■
◊◊
◊
∆
∆
∆∆■
■ Goethite (FeO.OH)◊Cryptomellane (K.Na.Mn8O16)∆ Bixbyite (FeMn)2O3.
■
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4 5 6 7
SiO
2(w
t%)
Al2O3 (wt%)
Hydrothermal
Hydrogenous
Deep-sea sediments
Gambar 6. Pola difraktogram sampel mangan residual yang menunjukkan kehadiran mineral kriptomelan, bixbyite dan goetit.
Gambar 7. Plot silika-alumina sampel mangan yang menunjukkan medan pembentukan hydrothermal.
Gambar 8. Chondrite normalized patterns unsur-unsur tanah jarang sampel endapan mangan di Paluda Kab.Barru yang menunjukkan anomali negatif Ce dan anomali positif Eu.
0
1
10
100
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Sam
ple
/ch
on
dri
te
PD-05 PD-04
PD-03 PD-01
Recommended