KARAKTERISTIK KIMIA DAN MINERALOGI
ABU GUNUNG KELUD LETUSAN FEBRUARI 2014
PUTRI EKA NINGTYAS
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakteristik Kimia dan Mineralogi Abu Gunung Kelud Letusan Februari 2014 adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
PUTRI EKA NINGTYAS. Karakteristik Kimia dan Mineralogi Abu Gunung Kelud Letusan Februari 2014. Dibimbing oleh ISKANDAR dan SUDARSONO.
Kawasan gunung api di Indonesia dikenal sebagai daerah pertanian yang subur sejak zaman dahulu. Salah satu gunung api di Indonesia ialah Gunung Kelud. Tujuan penelitian ini adalah mengidentifikasi jenis-jenis mineral dan unsur hara yang terkandung dalam abu volkan Gunung Kelud di beberapa lokasi berbeda, sehingga diharapkan dapat dimanfaatkan untuk memperbaiki kesuburan tanah di lahan-lahan pertanian. Abu Gunung Kelud yang berasal dari Kediri, Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta dianalisis secara kimia dan mineralogi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum dari ke empat lokasi, abu volkan yang berasal dari Yogyakarta memiliki sebaran ukuran butir abu dominan halus. Mineral dominan yang banyak ditemukan adalah plagioklas, hiperstein, gelas volkan, augit, sedangkan hornblende, opak, kuarsa jernih, dan bahan amorf sedikit ditemukan. Berdasarkan susunan mineralnya, abu volkan Gunung Kelud bersifat andesitik. Fraksi berat pada abu volkan Gunung Kelud didominasi oleh hiperstein-augit. Analisis kimia total menunjukkan bahwa abu volkan Gunung Kelud mengandung oksida-oksida yaitu SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, SO3, Cr2O3, CuO,
SrO, ZnO, dan ZrO2. Analisis pH menunjukkan bahwa pH abrasi abu volkan dari
ke empat lokasi secara umum meningkat seiring dengan meningkatnya waktu pengabrasian. Kelarutan unsur hara makro dan mikro tertinggi diperoleh dari abu volkan segar yang diekstrak dengan menggunakan asam sitrat 2% dibandingkan dengan pengekstrak akuades dan HCl 0.05 N. Kalsium diketahui memiliki kelarutan yang lebih tinggi dibanding unsur lainnya.
ABSTRACT
PUTRI EKA NINGTYAS. Chemical and Mineralogical Characteristic of Kelud Volcanic Ash from Eruption in February 2014. Supervised by ISKANDAR and SUDARSONO.
Volcanic area in Indonesia is known as a fertile agricultural region since ancient times. One of volcanoes in Indonesia is Mt. Kelud. The purpose of this research was to identify the types of minerals and nutrients content in Kelud volcanic ash from different locations, which was expected can improve soil fertility in agricultural lands. Ash of Mount Kelud originated from Kediri, Nganjuk, Solo, and Yogyakarta were analized chemically and mineralogy. The results showed that, volcanic ash from Yogyakarta dominated by fine size particles. Minerals found in the Kelud volcanic ash were plagioclase, hypersthene, volcanic glass, augite, while hornblende, magnetite, clear quartz, and amorphous were found in a little amount. Based on mineralogical composition, Kelud volcanic ash an andesitic ash. The heavy fractions minerals of Kelud volcanic ash dominated by hiperstein-augite. Total chemical analysis showed that Kelud volcanic ash consists of SiO2, Al2O3,
Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, SO3, Cr2O3, CuO, SrO, ZnO, and
ZrO2. pH analysis points out that pH abrasion of volcanic ash from the four
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
KARAKTERISTIK KIMIA DAN MINERALOGI
ABU GUNUNG KELUD LETUSAN FEBRUARI 2014
NAMA PENULIS
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2015
PRAKATA
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 sampai Oktober 2014 ini ialah sifat mineralogi abu volkan, dengan judul Karakteristik Kimia dan Mineralogi Abu Gunung Kelud Letusan Februari 2014.
Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, bantuan, dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga kesulitan yang penulis hadapi dapat teratasi. Pada kesempatan kali ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Dr Ir Iskandar sebagai pembimbing akademik dan pembimbing skripsi I yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis selama menempuh pendidikan dan penyelesaian skripsi.
2. Prof. Dr Ir Sudarsono, MSc. sebagai pembimbing skripsi II yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis selama menempuh pendidikan dan penyelesaian skripsi.
3. Dr Ir Dyah Tjahyandari, MAppl Sc. sebagai penguji yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis dalam penyelesaian skripsi.
4. Ibu serta adik-adikku (Nisa dan Danik) atas kasih sayang dan dorongannya yang telah diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi.
5. Bapak Sumantri, Ibu Yani, Mbak Upi, dan Mbak Epi yang telah membantu selama penelitian.
6. Teman-teman Laboratorium Sumberdaya Fisik Lahan yang telah memberikan
semangat dan do’a kepada penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.
7. Sahabat-sahabat MSL 47 dan pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas semangat, dukungan, kerjasama, dan kebersamaannya.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
METODE 3
Lokasi dan Waktu Penelitian 3
Bahan dan Alat 4
Prosedur Penelitian 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Analisis Sebaran Ukuran Butir 6
Susunan Mineral 7
Analisis Kimia Total 8
Derajat Kemasaman (pH) dan Kelarutan Unsur Hara 9
KESIMPULAN DAN SARAN 16
Kesimpulan 16
Saran 16
DAFTAR PUSTAKA 17
LAMPIRAN 18
DAFTAR TABEL
1 Hasil analisis mineral fraksi pasir dengan ukuran partikel antara >100
μm dan <210 μm 7
2 Hasil analisis mineral fraksi berat pada mineral-mineral fraksi pasir 8 3 Kandungan oksida penyusun abu volkan Gunung Kelud erupsi
Februari 2014 9
4 Nilai pH H2O abu volkan segar 9
5 Selisih unsur hara terlarut dari abu bersih dan abu segar yang
diekstrak dengan akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N 15
DAFTAR GAMBAR
1 Peta lokasi pengambilan sampel abu dan jarak dari Gunung Kelud 3
2 Sebaran ukuran butir 6
3 Unsur terlarut dari abu volkan segar: (a) Na, (b) K, (c) Ca, dan (d)
Mg 11
4 Unsur hara mikro terlarut dari abu volkan segar: (a) Mn, (b) Cu, (c)
Fe, dan (d) Zn 12
5 Perbandingan kelarutan unsur K dari abu volkan segar dan abu volkan bersih yang diekstrak dengan akuades 13 6 Kelarutan unsur hara abu segar yang diekstrak dengan menggunakan:
(a) akuades, (b) asam sitrat 2%, dan (c) HCl 0.05 N 13
DAFTAR LAMPIRAN
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu daerah vulkanis paling aktif di dunia, yang mempunyai sekitar 129 gunung berapi yang tersebar di berbagai pulau (Sudradjat 1992). Kawasan gunung api di Indonesia dikenal sebagai daerah pertanian yang subur sejak zaman dahulu. Salah satu gunung api di Indonesia ialah Gunung Kelud. Gunung ini merupakan gunung api bertipe strato yang relatif kecil dengan ketinggian 1731 m (dpl), terletak pada 7o56'00'' LS dan 112o18'30'' BT dan secara administratif termasuk ke dalam tiga wilayah kabupaten, yaitu Kabupaten Kediri, Kabupaten Blitar dan Kabupaten Malang, Provinsi Jawa Timur (Pratomo 2006).
Van Padang (1983) menyatakan bahwa erupsi Gunung Kelud terjadi pada tahun 1000, 1334, 1586, 1752, 1776, 1811, 1826, 1835, 1848, dan 1864. Selanjutnya setelah abad 20 terjadi 5 kali erupsi Gunung Kelud yang bersifat eksplosif, yaitu pada tahun 1901, 1919, 1951, 1966, dan 1990. Setelah masa diam selama hampir 17 tahun, kembali terjadi peningkatan aktivitas yang dimulai pada bulan Agustus 2007, dan mencapai puncaknya pada 3 November 2007. Erupsi terakhir ini bersifat efusif dengan manifestasi pertumbuhan kubah lava (Sulaksana et al. 2014). Selanjutnya peningkatan aktivitas Gunung Kelud terdeteksi kembali pada akhir tahun 2013, dan kemudian terjadi peningkatan kegempaan pada Januari 2014. Berdasarkan peningkatan kegempaan vulkanik yang cukup signifikan tersebut, Gunung Kelud pada tanggal 2 Februari 2014 statusnya dinaikkan dari Normal menjadi Waspada, pada tanggal 10 Februari 2014 menjadi Siaga dan kemudian pada tanggal 13 Februari 2014 pukul 21.15 WIB status aktivitas dinaikkan menjadi Awas (Level IV). Hanya dalam waktu kurang lebih dua jam setelah terjadi letusan besar pada pukul 22.50 WIB tipe eksplosif (PVMBG 2014). Satu jam kemudian abu volkan mencapai hingga ketinggian tropopouse (16-17 km dari permukaan laut) bergerak 666 km ke arah Barat dan Barat Daya, abu volkan juga bergerak 6 km dari permukaan laut sejauh 144 km ke arah Timur Laut dari sumber letusan, dan berdasarkan pantauan penerima satelit MTSAT-2 LAPAN Bandung abu volkan menyebar dalam arah horizontal dengan radius 100 km. Sebaran abu volkan setelah tiga jam melebar ke arah Barat dengan radius mencapai sekitar 300 km (LAPAN 2014).
Sejarah mencatat bahwa bahan-bahan yang dierupsikan oleh gunung api terbukti memperbaharui kesuburan tanah di sekitarnya. Hal ini dapat dilihat dari suburnya lahan-lahan pertanian yang berada di sekitar gunung api. Begitu pula daerah yang berada di sekitar gunung api Kelud yang pada umumnya memang dimanfaatkan sebagai lahan pertanian. Atas latar belakang tersebut, maka perlu adanya penelitian untuk mengidentifikasi hara dan mineral yang disumbangkan dari bahan-bahan erupsi gunung api ini. Oleh sebab itu terdapat beberapa hal yang perlu dijelaskan:
1. Mineral dan unsur apakah yang terkandung dalam abu volkan letusan Gunung Kelud ?
2. Bagaimanakah penyebaran mineral dan unsur-unsur yang terkandung dalam abu berdasarkan jarak dari titik letusan ?
2
Tujuan Penelitian
3
METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
Pengambilan sampel abu volkan dilakukan pada tanggal 3 sampai 7 Maret 2014 di empat lokasi, yaitu Kediri, Nganjuk, Solo dan Yogyakarta. Analisis kandungan mineral dan hara dilaksanakan di Laboratorium Pengembangan Sumberdaya Fisik Lahan, Departemen llmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor dan di Laboratorium Teknologi Mineral dan Batubara, Bandung. Kegiatan penelitian dilaksanakan pada bulan Maret hingga Oktober 2014. Peta lokasi penelitian disajikan pada Gambar 1 berikut.
Dapat dilihat pada Gambar 1 jarak pengambilan sampel abu volkan dari Gunung Kelud yakni Kediri kurang lebih 30 km, Nganjuk kurang lebih 58 km, Solo kurang lebih 173 km, dan Yogyakarta kurang lebih 215 km. Di wilayah Bantul, DIY, terjadi hujan abu vulkanik Gunung Kelud pada tanggal 14 Februari 2014 pukul 02.00 WIB, pada hari itu arah angin dari arah Barat menuju Barat Daya. Pada tanggal 14 Februari pukul 07.00 WIB dampak abu vulkanik juga mengarah ke arah barat Pulau Jawa, dan dilaporkan sudah mencapai Kabupaten Ciamis, Bandung, Bogor dan beberapa daerah lain di Jawa Barat. Setelah terjadi letusan pada tanggal 13 Februari 2014 pukul 22.50 WIB, abu yang disemburkan tidak langsung menyebar ke daerah-daerah yang jauh dari lokasi karena abu volkan yang mencapai
PETA LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL ABU VOLKAN
4
stratosfer akan bertahan lama karena tidak ada proses pergerakan awan dan hujan yang membersihkan debu-debu di atmosfer. Abu volkan mulai menghujani daerah-daerah pada esok hari yang dibawa oleh angin dengan kecepatan 83 km/jam (LAPAN 2014).
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian yaitu sampel abu volkan Gunung Kelud, akuades, asam sitrat 2%, HCl 0,05 N, bromoform, alkohol, lantan 2.5%, nitrobenzol, serta bahan-bahan lain yang diperlukan untuk analisis di laboratorium.
Alat yang digunakan pada penelitian yaitu saringan 1000 μm, 500 μm, 210
μm, 125 μm, dan 100 μm; mikroskop polarisasi, kaca preparat, pH-meter, Flamephotometer, AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer), XRF (X-Ray Flourescence), cawan porselin, pipet, timbangan, botol kocok, kertas saring, kantong plastik, spidol, label serta alat-alat laboratorium lainnya.
Prosedur Penelitian Pengambilan Sampel Abu Volkan
Pengambilan sampel abu volkan Gunung Kelud dilakukan di empat lokasi, yakni Kediri, Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta (Gambar 1). Sampel abu diambil dengan metode komposit dari lima titik pada masing-masing lokasi pengambilan sampel. Pada setiap titik diambil sampel abu sebanyak 1 kg. Kemudian sampel abu dimasukkan ke dalam kantong plastik dan diberi label untuk dibawa ke laboratorium dan dianalisis kandungan hara dan mineral di dalamnya.
Analisis Sifat Kimia
Analisis sifat kimia dalam penelitian meliputi analisis kimia total, pengukuran pH (H2O 1:5), pH abrasi, dan uji kelarutan unsur hara makro dan mikro. Analisis
kimia total dilakukan menggunakan XRF (X-Ray Flourescence). Analisis ini bertujuan untuk mengetahui unsur-unsur dan oksida-oksida penyusun abu volkan. Sampel abu yang digunakan untuk analisis kimia total yakni sampel abu Kediri dan Yogyakarta. Hal ini dipilih berdasarkan ukuran butir terkasar dan terhalus. Analisis ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Mineral dan Batubara, Bandung.
Pengukuran pH dilakukan dengan perbandingan abu dan akuades 1:5 dengan waktu pengocokan selama 30 menit. Nilai pH diukur dengan menggunakan pH meter.
pH abrasi adalah kondisi pH setelah antar butir mineral saling mengalami abrasi akibat penggerusan dengan sengaja, yang mengakibatkan beberapa kation lepas ke dalam larutan. Pengukuran pH abrasi dilakukan dengan cara sebanyak 10 gram abu volkan dari masing-masing tempat (Kediri, Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta) dimasukkan ke dalam cawan porselein, ke dalamnya ditambahkan akuades sebanyak 50 ml. Selanjutnya pH diukur dalam waktu 2 menit, 3 menit, 5 menit dan 30 menit. Sebelum pH diukur abu dalam cawan porselin dipilin terlebih dahulu dengan bantuan sepotong karet selama 2 menit, 3 menit, dan 5 menit.
5 volkan yang telah tercuci bersih lalu dikering anginkan kurang lebih selama dua hari. Uji kelarutan unsur hara makro dan mikro dari abu volkan dilakukan dengan menggunakan tiga jenis pengekstrak, yaitu akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N. Abu volkan yang digunakan pada uji kelarutan adalah abu bersih, yaitu abu yang dimasukkan ke dalam wadah lalu dicuci dengan cara menggosok abu tersebut menggunakan spons karet dan dibilas akuades hingga warna air bilasan yang semula berwarna coklat berubah menjadi jernih lalu lakukan pemisahan dengan cara didekantasi, dan abu volkan segar yang masih asli. Perbandingan abu volkan dengan masing-masing pengekstrak ialah 1:10, dengan pengocokan selama 1 jam, kemudian disaring ke dalam botol. Kadar unsur hara makro dan mikro di dalam filtrat diukur dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) atau Flamephotometer. Unsur-unsur yang diukur meliputi : K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, dan Mn.
Analisis Sebaran Ukuran Butir
Analisis sebaran ukuran butir abu volkan dilakukan dengan cara sebanyak 20 gram sampel abu volkan diayak dengan menggunakan saringan berturut-turut 1000
μm, 500 μm, 210 μm, 125 μm, dan 100 μm. Kemudian ditimbang untuk mendapatkan persentase bobot setiap abu yang lolos saringan.
Analisis Mineral Fraksi Pasir
Analisis mineral fraksi pasir dilakukan dengan menggunakan mikroskop polarisasi dan medium nitrobenzol. Sampel abu yang digunakan dalam analisis secara mikroskopis mineral fraksi pasir yakni abu dengan ukuran partikel antara >100 μm dan <210 μm. Penghitungan dilakukan dengan menggunakan metode garis ukur (line counting), kemudian ditetapkan peluang ditemukannya mineral dalam 100 butir mineral fraksi pasir dengan menggunakan mikroskop polarisasi.
Analisis Mineral Fraksi Berat
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Sebaran Ukuran Butir
Abu volkan adalah bahan material volkan jatuhan yang disemburkan ke udara saat terjadi suatu letusan dengan ukuran <2 mm. Hasil analisis sebaran ukuran butir dari sampel abu volkan yang dikumpulkan disajikan pada Gambar 2. Sampel abu volkan yang diambil dari Kediri (30 km dari Gunung Kelud) memiliki ukuran butir dominan berukuran 500-210 μm sebanyak 73.15% dan tidak ditemukan ukuran butir berukuran 125-100 μm dan <100 μm. Sampel abu volkan Solo (58 km dari Gunung Kelud) didominasi ukuran butir berukuran 210-125 μm sebanyak 43.95% dan terendah yakni ukuran butir berukuran >1000 μm sebanyak 0.45%. Sampel abu volkan Nganjuk (173 km dari Gunung Kelud) memiliki sebaran ukuran butir relatif sama dengan sampel abu volkan Solo, yakni persentase tertinggi 46.75% untuk ukuran butir 210-125 μm dan terendah butir dengan ukuran >1000 μm, sebanyak 0.60%. Untuk sampel abu volkan Yogyakarta (215 km dari Gunung Kelud) memiliki peningkatan persentase jumlah bobot ukuran butir dari yang terkasar ke ukuran butir terhalus, yakni berturut-turut 3.50%, 5.75%, 9.00%, 14.50%, 30.25%, dan 37.00% (Gambar 2).
Gambar 2 Sebaran ukuran butir
Hasil analisis sebaran ukuran butir terhadap sampel abu volkan menunjukkan bahwa abu volkan Kediri memiliki ukuran butir yang paling kasar dibandingkan abu volkan dari Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta. Bahan piroklastik yang disemburkan saat gunung api meletus terdiri dari batuan berukuran besar sampai berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh di lokasi dengan radius 5 sampai 7 km dari kawah, sedangkan yang berukuran halus dapat jatuh pada jarak hingga mencapai ratusan bahkan ribuan kilometer (Sudaryo dan Sucipto 2009).
0
>1000 1000-500 500-210 210-125 125-100 <100
7 Faktor-faktor yang mempengaruhi sebaran ukuran butir adalah angin dan ukuran partikel yang keluar pada saat letusan gunung terjadi. Material abu volkan yang jatuh di Kediri berukuran lebih besar di antara ketiga lokasi lainnya. Hal ini karena Kediri merupakan lokasi terdekat yang terkena dampak letusan Gunung Kelud. Adapun material abu volkan yang ditemukan di Yogyakarta berukuran lebih halus karena material volkan tersebut lebih ringan, sehingga mudah terbawa oleh angin, dan dapat mencapai tempat yang cukup jauh dari lokasi erupsi.
Susunan Mineral
Hasil analisis mineral fraksi pasir total dan dan fraksi berat dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Asosiasi mineral ditentukan atas dasar jenis mineral dominan yang ada dalam fraksi berat. Abu volkan merupakan bahan volkanik dengan partikel-partikel berukuran <2 mm yang disemburkan dari gunung api sewaktu terjadi letusan. Komponen abu volkan ini tidak hanya berasal dari proses pembekuan magma saja namun juga berasal dari dinding-dinding kerucut gunung api yang terbang bersama dengan arah angin. Berdasarkan hasil analisis terhadap berbagai jenis mineral dalam abu volkan segar Gunung Kelud terlihat bahwa abu volkan tersebut tersusun atas mineral-mineral plagioklas, gelas volkan, hornblende (amfibol), hiperstein, augit, kuarsa jernih, opak, dan bahan amorf. Data pada Tabel 1 memperlihatkan bahwa semakin jauh dari lokasi letusan Gunung Kelud, maka jumlah mineral opak, kuarsa jernih, bahan amorf, hiperstein dan hornblende semakin sedikit, sedangkan gelas volkan jumlahnya relatif meningkat.
Tabel 1 Hasil analisis mineral fraksi pasir dengan ukuran partikel antara >100
μm dan <210 μm
Keterangan : * Mineral mudah lapuk
8
dapat diketahui bahwa bahan volkan ini bersifat andesitik (Mohr dan Van Baren 1960). Fraksi berat pada abu volkan Gunung Kelud menurut Tabel 2 didominasi oleh hiperstein-augit, kecuali sampel yang berasal dari Kediri, yaitu opak, hiperstein, dan hornblende.
Tabel 2 Hasil analisis mineral fraksi berat pada mineral-mineral fraksi pasir Asal abu volkan Opak Hiperstein Hornblende Augit
Kediri 43 31 17 9
Nganjuk 13 67 4 16
Solo 9 73 4 14
Yogyakarta 6 67 8 19
Menurut van Padang (1983) batu-batuan dari erupsi Gunung Kelud yang terjadi pada tahun 1864 dan 1875 adalah berturut-turut piroksen-andesit dan hornblende-andesit, sedangkan letusan yang terjadi pada tahun 1919 memuntahkan abu volkan sebanyak 100 juta m3 dan 40 juta puing-puing batu. Batu tersebut terdiri
dari hornblende, hiperstein, augit, piroksen, dan andesit. Berdasarkan kandungan mineral tersebut maka termasuk ke dalam batuan diorit. Letusan Gunung Kelud pada penelitian berbagai sampel abu tahun 1901 dan 1919 mengandung andesit, kristal plagioklas kaya Ca, sedikit hiperstein, augit, sedikit amfibol, magnetit, ilmenit, dan gelas volkan (Mohr 1938).
Analisis Kimia Total
Hasil analisis kimia total abu volkan Gunung Kelud letusan Februari 2014 dengan menggunakan XRF (X-Ray Flourescence) disajikan pada Tabel 3.
Sampel abu volkan yang digunakan dalam analisis kimia total dalam penelitian ini hanya sampel yang berasal dari Kediri dan Yogyakarta. Sampel ini dipilih berdasarkan ukuran kekasaran partikel abu volkan. Sampel abu Yogyakarta merupakan sampel dengan ukuran butir terhalus, sedangkan sampel abu Kediri merupakan sampel dengan ukuran butir terkasar. Hasil analisis kimia total (Tabel 3) secara umum menunjukkan bahan persentase kandungan oksida yang terdapat dalam abu volkan Gunung Kelud dari kedua lokasi relatif tidak berbeda. Kadar SiO2
yang terdapat pada abu volkan Kediri dan Yogyakarta berturut-turut adalah 49.83% dan 52.31%. Hasil yang cukup berbeda ditunjukkan oleh persentase kandungan senyawa oksida yang meliputi K2O, P2O5, dan SO3. Persentase ketiga senyawa
9 Tabel 3 Kandungan oksida penyusun abu volkan Gunung Kelud erupsi Februari
2014
Senyawa Persentase kandungan oksida
Yogyakarta (%) Kediri (%)
Derajat Kemasaman (pH) dan Kelarutan Unsur Hara
Tabel 4 menunjukkan hasil pengukuran pH H2O (1:5) sampel abu Kediri,
Nganjuk, Solo serta Yogyakarta secara berturut-turut ialah 6.75, 6.26, 6.08, dan 5.74. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut terlihat bahwa nilai pH semakin menurun dengan semakin jauhnya jarak dari Gunung Kelud. Diduga hal ini berkaitan dengan sebaran ukuran butir dan kelarutan kation/anion dari mineral dalam abu.
10
6.23 serta pH meningkat lagi pada 5 menit ketiga secara berturut-turut menjadi 6.44, 6.61, 6.62, dan 6.66. Pada 30 menit keempat abu volkan Kediri mengalami penurunan pH abrasi menjadi 6.24, sampel abu volkan Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta masih meningkat secara berturut-turut adalah 6.85, 6.90, dan 6.70. Secara umum terlihat bahwa semakin lama waktu abrasi, pH abrasi dari abu volkan semakin meningkat. Hal ini diduga karena semakin lama waktu abrasi, maka semakin banyak terjadi patahan pinggiran kristal yang menyebabkan kation-kation hara terlarut, sehingga mempengaruhi nilai pH yang semakin meningkat (Grant 1969). Foth (1990) pelapukan mineral berpengaruh terhadap keasaman. Pelapukan mineral primer meningkatkan alkalinitas sebagai akibat dari penggunaan ion H+ dan produksi OH-. Menurut Loughnan (1969) hidrolisis mineral akan melepaskan
basa-basa dengan tingkat yang berbeda antar jenis mineral dan antar jenis ion basa-basa pada mineral yang sama.
Hasil uji kelarutan unsur hara yang terkandung dalam abu volkan Kediri, Nganjuk, Solo, dan Yogyakarta disajikan secara lengkap pada Lampiran 1. Dari Lampiran 1 tersebut terlihat bahwa abu volkan mengandung unsur hara makro dan mikro dalam jumlah yang bervariasi tergantung jenis pengekstrak yang digunakan, yaitu akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N. Secara umum asam sitrat 2 % lebih banyak melarutkan kation-kation dari abu volkan dibandingkan pelarut HCl 0.05 N dan akuades.
Berbagai senyawa organik yang dihasilkan di biosfer dapat bertindak sebagai pelarut bahan mineral. Huang dan Schnitzer (1997) menyatakan bahwa keefektifan asam organik dalam melarutkan mineral tergantung pada beberapa faktor, di antaranya konsentrasi dan reaktivitas kimia asam-asam organik tersebut. Asam sitrat 2% yang digunakan untuk ekstraksi merupakan jenis asam organik, yaitu suatu bahan yang terdapat di alam yang dapat mempercepat pelepasan hara dari abu volkan. Berdasarkan hasil penelitian Fiantis et al. 2010 (dalam Simaremare, 2011), bahan organik larut air dan asam-asam anorganik dalam proses pencucian dapat mempercepat pelapukan mineral primer yang terdapat dalam bahan volkan.
Hasil analisis kelarutan unsur hara makro dan mikro menunjukkan bahwa secara umum nilai kelarutan tertinggi diperoleh dari sampel abu volkan yang berasal dari Yogyakarta. Hasil ini berkorelasi dengan persentase sebaran butir abu yang menunjukkan bahwa sampel abu volkan Yogyakarta memiliki ukuran butir paling halus (ukuran butir lolos saringan <100 µm) dalam jumlah paling banyak. Terlihat bahwa semakin tinggi persentase butir halus abu volkan, tingkat kelarutan semakin tinggi. Hal ini disebabkan mineral dengan dominasi ukuran butir kecil memiliki luas permukaan spesifik yang lebih besar. Hasil penelitian ini didukung oleh pendapat Tan (1994) yang mengungkapkan bahwa luas permukaan spesifik yang lebih besar meningkatkan kontak mineral dengan air dan agen pelapuk lainnya. Dengan demikian kecepatan pelapukan akan meningkat dengan menurunnya ukuran butir.
Hara makro merupakan unsur yang diperlukan oleh tumbuhan dalam jumlah yang cukup banyak. Unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak antara lain Ca, Mg, dan K. Analisis kelarutan unsur hara makro dalam penelitian ini dilakukan terhadap abu volkan dengan dua perlakuan, yakni abu volkan yang sudah dicuci dan abu volkan tanpa dicuci (segar). Adapun ekstraksi abu volkan dilakukan dengan menggunakan tiga pelarut, yakni akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N.
11 dibandingkan menggunakan pengekstrak HCl 0.05 N dan akuades (Gambar 3). Gambar 3 juga memperlihatkan bahwa Ca dan Mg lebih banyak dilarutkan oleh abu volkan yang berasal dari Nganjuk dibandingkan 3 kota lainnya, K dari abu volkan asal Yogyakarta, dan Na lebih banyak dilarutkan oleh abu volkan yang berasal dari Solo.
Hara mikro merupakan unsur hara yang terdapat di tanah dan dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah sedikit. Unsur hara mikro yang dianalisis dalam penelitian ini yakni Fe, Cu, Mn, dan Zn. Hasil analisis menunjukkan bahwa secara umum kelarutan hara-hara mikro tertinggi diperoleh dari abu volkan segar dibanding abu volkan bersih (Lampiran 1). Diantara ketiga hasil ekstraksi diketahui bahwa kelarutan tertinggi diperoleh dari abu volkan yang diekstrak dengan menggunakan asam sitrat 2% dibanding dengan abu yang diekstrak menggunakan HCl 0.05 N dan akuades. Terlihat pula bahwa jumlah Fe dan Cu terlarut dari abu volkan segar Yogyakarta lebih tinggi dibandingkan Fe dan Cu terlarut dari abu yang berasal dari kota lainnya. Namun Gambar 4 menunjukkan bahwa kelarutan Zn yang tinggi diperoleh dari abu volkan segar yang diekstrak menggunakan HCl 0.05 N. Terlihat pula bahwa jumlah Zn terlarut dari abu volkan segar Kediri lebih tinggi dibandingkan dengan Zn terlarut dari abu yang berasal dari kota lainnya.
12
Fe memiliki kelarutan yang lebih tinggi dibanding Cu, Mn, dan Zn. Hasil analisis kelarutan Fe dengan ekstraksi asam sitrat 2% menggunakan abu volkan segar adalah berturut-turut Kediri 86.4 ppm, Nganjuk 168.5 ppm, Solo 189.4 ppm, dan Yogyakarta 208.8 ppm. Unsur hara yang memiliki kelarutan relatif rendah adalah Cu.
Hasil analisis menunjukkan bahwa secara umum kelarutan unsur-unsur hara makro dan mikro yang lebih tinggi diperoleh dari abu volkan segar dibandingkan abu volkan bersih yang sudah dicuci terlebih dahulu. Gambar 5 memperlihatkan kelarutan unsur K dari abu volkan segar dan abu volkan bersih yang diekstrak dengan menggunakan akuades. Kelarutan lebih tinggi dari unsur-unsur yang lain (Ca, Mg, Na, Fe, Cu, Mn, dan Zn) juga diperoleh dari abu volkan yang berasal dari abu volkan segar (Lampiran 1). Hal ini diduga karena pada abu volkan yang masih segar unsur hara belum mengalami pencucian. Namun demikian hal ini juga menunjukkan bahwa abu volkan masih mampu membebaskan unsur-unsur hara meskipun sudah tercuci. Tabel 5 memperlihatkan selisih berbagai unsur hara terlarut dari abu volkan segar dan abu volkan bersih.
0
13
Gambar 5 Perbandingan kelarutan unsur K dari abu volkan segar dan abu volkan bersih yang diekstrak dengan akuades
(a) (b)
(c)
14
Diantara berbagai unsur diketahui bahwa kelarutan Ca dari abu volkan lebih tinggi dibandingkan Mg, K, dan Na. Gambar 6 memperlihatkan hasil analisis kelarutan Ca dan unsur-unsur lainnya yang diekstraksi dengan akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N dari abu volkan segar. Kandungan Ca yang cukup tinggi ini berkorelasi dengan hasil analisis mineral fraksi pasir yang menunjukkan bahwa mineral dominan dalam abu volkan Gunung Kelud adalah plagioklas. Mineral plagioklas merupakan salah satu mineral yang diketahui memiliki kandungan Ca yang cukup tinggi.
Untuk mengetahui kemampuan mengekstrak dari HCl 0.05 N, asam sitrat 2%, dan akuades, Tabel 5 memperlihatkan selisih kelarutan unsur hara yang diperoleh dari pengurangan antara kelarutan menggunakan asam sitrat 2% dengan akuades dan kelarutan menggunakan HCl 0.05 N dengan akuades. Terlihat bahwa kemampuan asam sitrat 2% mengekstrak abu volkan segar umumnya lebih kuat dibandingkan dengan HCl 0.05 N, kecuali pada ekstraksi Ca dan Zn yang berasal dari abu volkan segar Kediri serta Zn dari abu volkan segar Solo dan Yogyakarta.
Asam sitrat 2% juga umumnya mengekstrak unsur-unsur hara dari abu volkan bersih lebih banyak dibandingkan HCl 0.05 N. Namun pada Ca dan Mg nampaknya akuades memiliki kemampuan yang sama atau bahkan lebih besar daripada HCl 0.05 N dalam mengekstrak kedua unsur tersebut dari abu volkan bersih.
15
Tabel 5 Selisih unsur hara terlarut dari abu bersih dan abu segar yang diekstrak dengan akuades, asam sitrat 2%, dan HCl 0.05 N
Keterangan: 1) selisih ekstraksi antara asam sitrat 2% denganakuades 2) selisih ekstraksi antara HCl.0.05 N dengan akuades
Perlakuan
Unsur (ppm) Kediri
K Na Ca Mg Fe Cu Zn Mn
bersih segar bersih segar bersih segar bersih segar bersih segar bersih segar bersih segar bersih segar 1)
2)
11.2 18.7 24.8 35.0 340.2 320.4 24.4 18.6 45.1 80.5 1.1 2.9 2.8 17.4 3.0 4.6
10.0 12.5 21.1 18.7 0.3 375.0 -1.4 13.0 38.0 17.2 1.0 2.3 3.1 53.3 3.4 4.3
Nganjuk 1)
2)
27.5 38.8 35.9 12.6 1312.2 2261.2 59.3 128.8 106.6 160.5 1.3 3.8 15.0 26.6 21.0 36.4
28.7 13.8 38.4 0.0 -13.5 1672.9 -5.3 88.2 89.4 -7.9 1.6 0.3 0.8 11.7 17.3 10.7
Solo 1)
2)
18.7 32.5 38.4 43.8 514.9 623.7 34.1 42.3 87.7 186.1 3.4 8.1 26.6 3.3 7.3 14.1
21.1 27.5 40.9 36.3 -19.7 537.9 -4.2 19.7 128.4 25.3 3.9 7.2 11.7 3.6 8.2 8.2
Yogyakarta 1)
2)
30.0 45.0 37.2 37.6 2817.1 999.9 76.5 48.7 127.7 205.3 3.7 8.8 5.0 6.6 11.9 13.4
16
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Abu volkan yang berasal dari Yogyakarta memiliki sebaran ukuran butir abu yang dominan lebih halus dibandingkan dengan abu volkan yang berasal dari Kediri, Nganjuk, dan Solo.
2. Mineral fraksi pasir berukuran partikel antara >100 μm dan <210 μm mengandung plagioklas, hiperstein, hornblende, sedikit kuarsa, dan gelas volkan, sehingga abu volkan ini bersifat andesitik. Fraksi berat abu volkan didominasi oleh hiperstein-augit.
3. Persentase SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5,
SO3, Cr2O3, CuO, SrO, ZnO, dan ZrO2 yang terdapat dalam abu volkan
Gunung Kelud relatif tidak berbeda.
4. pH abrasi abu volkan meningkat seiring dengan meningkatnya waktu pengabrasian. Kelarutan unsur-unsur tertinggi diperoleh dari abu volkan segar yang diekstrak dengan menggunakan asam sitrat 2% dibandingkan dengan pengekstrak HCl 0.05 N dan akuades. Kalsium diketahui memiliki kelarutan yang lebih tinggi dibanding unsur lainnya.
Saran
17
DAFTAR PUSTAKA
Foth HD. 1990. Fundamental of Soil Science. 8 ed. John Wiley and Sons, Inc. USA. Grant WH. 1969. Abrasion pH, An Index of Chemical Weathering. Clays And Clays
Minerals. Vol (17):(151-155). Pergamen Press.
Huang PM, Schnitzer M. 1997. Interaksi Mineral Tanah dengan Organik Alami dan Mikroba. Goenadi DH, penerjemah. Yogyakarta (ID): UGM Press. [LAPAN] Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional. 2014. Data Arah Angin.
Jakarta (ID): LAPAN.
Loughnan FC. 1969. Chemical Weathering of The Silicate Minerals. American Elsevier Publishing Co, Inc. New York.
Maul M. 2012. Identifikasi Mineral Pada Posisi Nikol Silang. Wingman Arrows [Internet]. (2012 Mei 24, [diunduh 2015 Jan 28]). Tersedia pada: http://www.wingmanarrows.wordpress.com/2012/05/24/petrografi-bab-iii-identifikasi-mineral-pada-posisi-nikol-silang/.
Mohr EJC. 1938. The Soils of Equatorial Regions With Special Refference to The Netherlands East Indies. Edward Brothers, Inc. USA.
Mohr ECJ, Van Baren FA. 1960. Tropical Soils. Les Edition A. Manteu SA. Beberapa Letusan Gunung Api dalam Sejarah. Jurnal Geologi Indonesia. Vol. (1):(209-227).
[PVMBG] Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi. 2014. Status Aktivitas Gunung Kelud. Jakarta (ID): PVMBG.
Simaremare J. 2011. Pelepasan Kation Abu Volkan Gunung Merapi Dengan Menggunakan Berbagai Bahan Organik [skripsi]. Bogor (ID). Institut Pertanian Bogor.
Sudaryo, Sutjipto. 2009. Identifikasi dan Penentuan Logam Berat pada Tanah Vulkanik di Daerah Cangkringan, Kabupaten Sleman dengan Metode Analisis Aktivasi Neutron Cepat. Makalah disampaikan pada Seminar Nasional V SDM Teknologi. Yogyakarta (ID); 2009 November 5.
Sudradjat A. 1992. Seputar Gunung api dan Gempa bumi. Adjat Sudrajat. Jakarta. 164 hal.
Sulaksana N, Sukiyah E, Sudradjat A, Syafri I. 2014. The Crater Configuration of Kelud Volcano, East Java, Indonesia after the 2014 Eruption. International Journal of Science and Research (IJSR). Vol.(3):(2319-7064).
Tan KH. 1994. Environmental Soil Science. Marcel Dekker, Inc. New York. Van Padang NM. 1983. History of The Volcanology in The Former Netherlands
East Indies. Scripta Geo (71):(1-76).
18
19
Lampiran 1 Uji kelarutan unsur hara makro dan mikro
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Demak, 25 Maret 1992 dari Bapak Alm. Supardi dan Ibu Suprihartinah. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis memulai pendidikan di TK Kemala Bhayangkari Mranggen pada tahun 1997-1998. Kemudian melanjutkan di SDN Bandungrejo I Mranggen pada tahun 1998-2004. Pada tahun 2004-2007 melanjutkan pendidikan di SMPN 9 Semarang dan tahun 2007-2010 melanjutkan pendidikan di SMAN 11 Semarang. Sekarang penulis melanjutkan studinya di Institut Pertanian Bogor, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan pada tahun 2010 melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB).
