GKU-5 & 6 Geokimia Sedimen, Zona Kulit Bumi

(1)

5.

KOMPOSISI KIMIA BATUAN SEDIMEN



S

ED

IM

EN

T

AS

I

DA

N

B

A

TUAN

S

EDIMEN



G

EOKIMIA

T

ANAH



K

OMPOSISI

K

IMIA

B

A

TUAN

S

EDIMEN



(2)

SEDIMENTASI DAN BATUAN SEDIMEN

-- Aspek sedimen :Aspek sedimen : pelapukanpelapukan – – _erosi_erosi – – _transportasi_transportasi – – _pengendapan_pengendapan – – diagenesis.

diagenesis.

-- Mineral / batuan penyusun kulit bumi :Mineral / batuan penyusun kulit bumi : terbentuk pada p & t tinggi, tidak terbentuk pada p & t tinggi, tidak stabilstabil pada p & t rendah.

pada p & t rendah.

Mineral yang tahan adalah kwarsa sedangkan mineral lain mudah lapuk oleh Mineral yang tahan adalah kwarsa sedangkan mineral lain mudah lapuk oleh

aksi oksigen, asam karbonik dan air aksi oksigen, asam karbonik dan air

Silikat dominan di dalam kulit bumi, dengan proses pelapukan kimiawi berupa : Silikat dominan di dalam kulit bumi, dengan proses pelapukan kimiawi berupa :

hidrasi & hidrolisis hidrasi & hidrolisis..

Reaksi pelapukan bersifat : Reaksi pelapukan bersifat : •

• _M_M_ENERUS_ENERUS _:_{: larut da}_{larut dan terbaw}_{n terbawa ke la}_{a ke lain tempat}_{in tempat}

•

• _T_T_AK_AK _MENERUS_MENERUS _:_{: terendapkan}_{terendapkan di}_{di zona}_{zona asal.}_asal.

S

SEDIMENTASIEDIMENTASI :: PRPROSOSESES YYANANGG TETERJRJADADII AKAKIBIBAATT DADARIRIINTERAINTERAKSIKSI AATMOSFITMOSFIRR DANDAN

HIDROSFIR

(3)

SEDIMENTASI DAN BATUAN SEDIMEN

-- Aspek sedimen :Aspek sedimen : pelapukanpelapukan – – _erosi_erosi – – _transportasi_transportasi – – _pengendapan_pengendapan – – diagenesis.

diagenesis.

-- Mineral / batuan penyusun kulit bumi :Mineral / batuan penyusun kulit bumi : terbentuk pada p & t tinggi, tidak terbentuk pada p & t tinggi, tidak stabilstabil pada p & t rendah.

pada p & t rendah.

Mineral yang tahan adalah kwarsa sedangkan mineral lain mudah lapuk oleh Mineral yang tahan adalah kwarsa sedangkan mineral lain mudah lapuk oleh

aksi oksigen, asam karbonik dan air aksi oksigen, asam karbonik dan air

Silikat dominan di dalam kulit bumi, dengan proses pelapukan kimiawi berupa : Silikat dominan di dalam kulit bumi, dengan proses pelapukan kimiawi berupa :

hidrasi & hidrolisis hidrasi & hidrolisis..

Reaksi pelapukan bersifat : Reaksi pelapukan bersifat : •

• _M_M_ENERUS_ENERUS _:_{: larut da}_{larut dan terbaw}_{n terbawa ke la}_{a ke lain tempat}_{in tempat}

•

• _T_T_AK_AK _MENERUS_MENERUS _:_{: terendapkan}_{terendapkan di}_{di zona}_{zona asal.}_asal.

S

SEDIMENTASIEDIMENTASI :: PRPROSOSESES YYANANGG TETERJRJADADII AKAKIBIBAATT DADARIRIINTERAINTERAKSIKSI AATMOSFITMOSFIRR DANDAN

HIDROSFIR

(4)

(5)

(6)

Horison A: komponen batuan asal sebagian sudah hilang oleh proses

pelindian & transportasi mekanis akibat gerakan air permukaan dan air tanah.

Horison C: berupa pelapukan batuan insitu atau batuan aluvial atau paleosoil. Horison C merupakan material induk dari horison A & B.

GEOKIMIA TANAH

Tanah adalah hasil proses geokimia, terdiri atas beberapa horison dengan tebal bervariasi. Secara garis besar, profil tanah tersebut adalah:

Komposisi Tanah tergantung pada : –_{Batuan asal / batuan induk} –_{Faktor lingkungan :}

• _Iklim

• _{aktivitas biologi} • _topografi

• _waktu

Horison B: zona akumulasi dari bahan-bahan yang mengalami transportasi. Horison B mengandung banyak lempung dan akumulasi oksida besi. Unsur pandu sering terdapat di horison B.

(7)

Komponen tanah terdiri dari : • _mineral

• _{zat organik} • _air

• _Udara

Dibandingkan dengan batuan asal, komposisi kimia tanah mengalami perubahan sebagai berikut:

– _{penyusutan besar pada} _{: Ca, Mg, Na, K} – _{penyusutan sedikit pada} _{: Al, Fe}

– _penambahan_pada _{: Si}

Fraksi koloid adalah paling aktif pada tanah, terdiri dari mineral lempung & zat organik. Zat organik sangat efektif dalam ekstraksi, pelarutan & migrasi elemen – _elemen.

(8)

KOMPOSISI KIMIA BATUAN SEDIMEN

Komposisi kimia batuan sedimen lebih bervariasi dibandingkan batuan beku, sebagai contoh:

• _{batu pasir mengandung} _SiO

2 s.d. 99 %

• _{bauxite mengandung} _Al

2O3 s.d. 70 %

• _{limonite mengandung} _Fe

2O3 s.d. 75 %

• _{siderite mengandung} _{FeO s.d. 60 %} • _{dolomit mengandung} _{MgO s.d. 20 %} • _{batu gamping mengandung CaO s.d. 56 %}

KOMPOSISI MINERALOGI BATUAN SEDIMEN

Ada 2 tipe mineral yaitu:

• _{mineral yang resisten terhadap pelapukan mekanis} • _{mineral baru hasil pelapukan kimia}

Pada deret Reaksi Bowen, urutan stabilitasnya kebalikan terhadap urutan pelapukannya. Mineral yang terbentuk lebih awal akan lapuk lebih dulu karena kurang stabil

(9)

Jenis mineral dalam batuan sedimen cukup banyak, yang umum adalah:

kwarsa, felspar, kalsit, dolomit dan mineral lempung.

– _{Mineral yang melimpah pada batuan}

tertentu adalah :Glaukonit, limonit, bauksit, collophane

– _{Mineral lempung yang terdapat dalam}

batuan sedimen terutama adalah:

(10)

(11)

Dengan ukuran rata – _{rata < 0,02 mm mineral lempung dapat dibedakan} berdasarkan:

– _{lapisan tetrahedra silikat}

– _{lapisan oktahedra hidroksil alumina}

tetrahedra silikat

(12)

Dengan ukuran rata – _{rata < 0,02 mm mineral lempung dapat dibedakan} berdasarkan:

– _{lapisan tetrahedra silikat}

– _{lapisan oktahedra hidroksil alumina}

tetrahedra silikat oktahedra hidroksil alumina

(13)

KIMIA FISIKA DALAM SEDIMENTASI

Sedimentasi ialah proses yang terjadi dalam lingkungan air sehingga sifat

geokimianya berkaitan dengan reaksi dan peran air. Air adalah zat pelarut yang efektif sekali, karena struktur molekulnya di mana atom O yang besar dengan atom H yang kecil membentuk ikatan berkutub dua (dipole) yaitu negatif & positif.

 Potensial ion

 Konsentrasi ion hidrogen (pH)

(14)

POTENSIAL ION

Ion dalam larutan mengikat molekul air. Derajad pengikatan (derajad hidrasi) tergantung pada:

– _{radius ion ( r )}

– _{intensitas muatan pada permukan ion ( z )}

contoh:

unsur muatan (z) r potensial ion akibat Li 1 + 0,74 A0 _1,5 _hidrasi

Cs 1 + 1,70 A0 _0,6 _{tak ada hidrasi}

Dalam hal ini hidrasi tergantung pada faktor z/r

Potensial ion menentukan pembentukan mineral dan lingkungannya, sehingga unsur yang berlainan bisa mengendap bersama pada waktu sedimentasi.

– _{Unsur yang berpotensial rendah (Na, Ca, Mg)} _ _{larut dalam proses} pelapukan & transportasi

– _{Unsur yang berpotensial ion sedang} _ _{akan mengendap dengan} proses hidrolisis

– _{Unsur yang berpotensial tinggi akan membentuk anion} – _{anion oksigen} yang larut belakangan

(15)

KONSENTRASI ION HIDROGEN (pH)

pH atau konsentrasi ion hidrogen sangat penting dalam reaksi kimia dari proses sedimentasi

konsentrasi tersebut :

– _{Air murni, t 25}o_{C, 10}-7_mole/l

– _{Log nya} _{= 7} _ _netral > 7  alkalin < 7  asam

pH menentukan presipitasi hidroksida dari larutannya.

Banyak unsur memiliki status oksidasi yang berbeda misalnya :

- Logam Fe  status oksidasi : 0 - Senyawa ferro  status oksidasi : 2 - Senyawa ferri  status oksidasi : 3

(16)

Stabilitas unsur dalam status oksidasi tergantung pada perubahan energi pada waktu terjadi pertambahan atau pengurangan elektron. Perubahan tersebut disebut potensial oksidasi – _{reduksi pada reaksi}

H₂ = 2 H+ + 2 C t : 25o_C

e0 _{= 0,00}_volt _{p : 1}_atm

Pada keadaan tertentu disebut eH. Kedua faktor, pH dan eH merupakan faktor dasar yang menentukan bentuk dari hasil sedimentasi. Atas dasar fakor

tersebut dibuat zona geokimia dan klasifikasi lingkungan sedimentasi. Zona / pagar geokimia sebagai berikut:

– _Zona_netral: _pH₌₇ – _{Zona batu gamping} _{pH = 7,8} – _{Zona sulfat} – _{sulfida ,} _variable – _{Zona Fe, Mn oksida} – _karbonat

(17)

KOLOID DAN PROSES KOLOIDAL

Koloid ialah partikel halus berukuran 10-3 _{mm s.d. 10}-6 _{mm. Larutan koloidal}

dapat menjadi larutan biasa dan suspensi tanpa garis batas yang jelas.

Koloid merupakan partikel multimolekul, dan koloid sebagai sistem dispersi terbagi atas :

–_Partikel –_Media Tipe dispersi:

–_Padat

_–

_gas _asap –_Cair

_–

_gas _kabut –_Cair

_–

_cair _emulsi

Di dalam proses sedimentasi, yang penting adalah fase padat

_–

cair antara lain berupa :

–_Sol _{: seperti cairan, dapat mengalir} –_Gel _{: kental}

–_Pasta _{: lempung plastik}

Jenis sol di dalam air dibedakan menjadi 2 yaitu :

–_{Hidrofilik : partikel berinteraksi kuat dengan molekul air} _ _stabil –_{Hidrofobik : mudah mengendap, antara partikel dan molekul air tidak}

(18)

KOLOID DAN PROSES KOLOIDAL

Contoh: - silika membentuk sol hidrofilik

- alumunium hidroksida membentuk sol hidrofobik Koloid mempunyai muatan listrik yang berasal dari :

– _{adsorpsi ion dari cairan, atau} – _{ionisasi langsung materialnya}

Lingkungan pembentukan mempengaruhi muatan koloid, positif atau negatif - AMORF

Partikel koloid

- KRISTALIN

(umumnya an organik) Koloid terbentuk dengan 2 cara yaitu:

– _{penghancuran butir kasar ke ukuran koloid}

– _{aggregasi molekul / ion membentuk partikel berukuran koloid} Pada umumnya aggregasi lebih sering terjadi. Silika sebagai material yang dominan padakulit bumi, mudah menjadi larutan koloid.

(19)

KOLOID DAN PROSES KOLOIDAL

Sifat penting koloid adalah kemampuan mengadsorpsi senyawa tertentu. Ada 2 tipe yaitu :

– ADSORPSI FISIK – ADSORPSI KIMIAWI Prinsip adsorpsi :

• _{butiran mengecil (berakibat permukaan semakin luas)} _ _{adsorpsi >>} • _{tingkat kelarutan senyawa <<} _ _{adsorpsi >>}

• _{konsentrasi naik} _ _{adsorpsi >>}

• _{ion bermuatan tinggi} _ _{mudah adsorpsi} mineral lempung banyak mengadsorpsi ion dari air.

(20)

Proses pemisahan geokimia ialah proses pelapukan, erosi dan sedimentasi yang memisahkan unsur – _{unsur utama.}

Selain itu ada redusat yang berupa material asal organik, terdiri dari batubara, minyak bumi, sedimen sulfida & belerang. Unsur minor / pandu banyak terdapat di dalam sedimentasi.

Si Al, Si, (K) Fe Ca(Mg) (Ca), Na, (K), (Mg) Resistases: SiO₂ Hidrolisates: mineral lempung Oksidat : Fe(OH)₃ Carbonat : CaCO₃, CaMg(CO₃)₂ Evaporat: NaCl, CaSO₄, MgSO₄, dll

HASIL SEDIMENTASI

(21)

Jumlah sedimentasi yang terjadi selama waktu geologi penting diketahui dalam geokimia. Clarke menghitung dengan cara :

• _{kadar Na dalam samudera 1,14 %. Kadar Na rata} – _{rata dalam} batuan beku 2,83 %.

• _{Susunan kulit bumi sampai dengan kedalaman 10 mil: 93 %} lithosfir dan 7 % hidrosfir

Dari hasil perhitungan diperoleh jumlah Na di samudera = 1/30 dari Na di batuan beku (lithosfir s.d. 19 mil)

Berdasarkan hasil tersebut, Clarke mendapatkan kesimpulan bahwa jumlah batuan beku yang lapuk dan tererosi habis sebesar 93 x 106 cubic – _{miles atau} 3,7 x 108 Km3.

Berarti tebal daratan yang tererosi adalah:

• _{2500 feet (800 m)} _ _{untuk seluruh permukaan bumi atau} • _{7300 feet (2340 m)} _ _{untuk daratan}

(22)

Goldschmidt memakai cara perhitungan Ca – _{Mg memperoleh hasil:} - batuan klastik 585 m - batuan gamping 38 m - dolomit 15 m --- + 638 m

Dari beberapa koreksi, peneliti mendapat hasil total berkisar dari 865 s.d. 3200 m

(23)

6.

STRUKTUR ZONAL KULIT BUMI



H

IDROSFIR



A

TMOSFIR

(24)

Samudera sebagai bagian yang terbesar, menutupi 70,8 % permukaan bumi. Pada kedalaman 3800 m, volume samudera 1372 x 106 Km3. Densitasnya pada temperatur 0o_{C dan salinitas normal adalah 1,028.}

Air laut tersebut merupakan 98% dari total massa hidrosfir.

Menurut Goldschmidt secara rat-rata setiap cm2 permukaan bumi terdapat 273 liter air yang terdiri dari :

l kg Air laut 268,45 278,11 Air tawar 0,10 0,10 Es 4,50 4,50 Uap 0,003 0,003

HIDROSFIR

Hidrosfir adalah kulit / pembungkus pada permukaan bumi yang tidak

bersambungan (discontinous) yang terdiri dari air laut, air tawar dan padat (es).

(25)

KOMPOSISI AIR LAUT :

Diukur berdasarkan ‘_Klorinitas ‘ dan ‘_Salinitas ‘

• _K_LORINITAS _{: adalah jumlah kadar klorida dan ekivalennya (bromida & jodida)}

dalam 1 permil air laut.

• _S_ALINITAS _{: adalah jumlah padatan klorida dan ekivalennya.}

Salinitas dapat dihitung dari harga klorinitas. Pada umumnya salinitas lautan terbuka adalah sekitar 35 per mil, sedangkan di lautan tertutup seperti Laut Merah & Teluk Parsi mencapai 40 per mil karena:

- evaporasi >> - pengendapan <<

HIDROSFIR

Komponen utama yang larut dalam air laut adalah:

Ion permil percent

Cl 18,980 55,05 Br 0,065 0,19 SO₄ 2,649 7,68 HCO₃ 0,140 0,41 F 0,001 0,00 H₃BO₃ 0,026 0,07 Mg 1,272 3,69 Ca 0,400 1,16 Sr 0,008 0,03 K 0,380 1,10 Na 10,556 30,61

(26)

Clarke memperkirakan air tersembunyi tersebut membawa 27,35 x 1014 gram bahan rombakan  membuat keasinan air sungai = 100 ppm. Sebenarnya bervariasi 13 –

9.185 ppm tetapi jarang yang > 1000 ppm.

Menurut Conway, keasinan air > 50 ppm berarti drainage berasal dari batuan beku & batuan metamorf. Sedangkan 50 – _{200 ppm drainagenya sebagian besar berasal dari}

batuan sedimen.

HIDROSFIR

KOMPOSISI AIR DARATAN :

Jumlah air daratan kecil tetapi penting dalam geokimia sebagai AGEN PELAPUKAN DAN EROSI. Mengetahui jumlah dan komposisinya penting untuk memahami evolusi lautan.

Sumber dari air daratan adalah air hujan dan sedikit mata air panas dari magmatisme. Air hujan mengandung larutan bahan yang berbeda oleh waktu dan tempat.

(27)

EVOLUSI LAUTAN :

Evolusi dan sejarah geologi samudera telah dibahas dalam berbagai teori dan hipotesis yang pada prinsipnya berspekulasi tentang :

– _{Pada waktu kondensasi bumi, hanya air saja yang terbentuk sedangkan kadar}

klorida ditambahkan kemudian dari kegiatan vulkanisme

– _{Air dan ion} – _{ion (terutama Cl) terbentuk bersama} – _{sama pada saat kondensasi} – _{Keduanya, air dan Cl ditambahkan dalam kurun waktu geologi oleh vulkanisme} – _{Cl terbentuk pada awal kondensasi sebagai logam Cl, air terakumulasi selama}

waktu geologi berikutnya.

Pendapat umum kemudian memperkirakan bahwa lautan terbentuk segera sesudah kondensasi bumi, tetapi jumlah dan salinitas airnya tidak diketahui kecuali bahwa pada periode awal itu kadar Cl dalam air meningkat cepat.

(28)

N₂ 780.000 755.100 3 jenis gas yang O₂ 209.500 231.500 penting

Ar 9.300 12.800

Atmosfir adalah medium transportasi komponen geokimia di permukaan bumi dan sebagai bagian utama dari daur geokimia unsur antara lain: S, C, H₂. Kadar CO₂ = 0,04 % tetapi sangat penting untuk flora. Sedangkan lapisan

ozone tipis dalam stratosfir penting sebagai penyerap radiasi sinar ultra violet yang menuju ke permukaan bumi

KOMPOSISI ATMOSFIR :

Komposisi rata – _{rata atmosfir adalah sebagai berikut:}

Gas Volume (ppm) Berat (ppm)

CO₂ 300 460 Ne 18 12,5 He 5,2 0,72 CH₄ 1,5 0,94 Kr 1 2,90 N₂O 0,5 0,8 H₂ 0,5 0,035 O₃ 0,4 0,7 Xe 0,08 0,36

ATMOSFIR

(29)

Pada ketinggian (h) < 60 km komposisi tersebut konstan karena arus konveksi. Di atas 60 km terjadi pemisahan gravitasi dari gas sesuai berat molekul (BM)nya

Atmosfir dibagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut:

– _{Troposfir : h = 0} – _{15 km} _ _{arus konveksi dominan, semakin ke} atas t turun

– _{Stratosfir : h = 15 s.d. 60} – _{80 km} _ _{perlapisan arus konveksi yang} tidak begitu kuat.

– _{Ionosfir : h > 60} – _{80 km} _ _{ionisasi oleh radiasi sinar ultra violet,} ada 3 lapisan yaitu E, F1 & F2 yang dicirikan oleh adanya sifat

adsorptif & reflektif terhadap gelombang radio.

Walaupun dianggap berkomposisi konstan, tetapi tidak statis. Ada umur rata – rata (mean life time ) suatu molekul berada di atmosfir. Pada waktu lain

molekul tersebut berada di litosfir, hidrosfir, biosfir dan sebagainya. Contoh:

- Oksigen  2000 th

- CO2  10 th pindah zona - N2  10 – _{100 juta th}

(30)

Fotosintesis (biosfir) mengatur kadar oksigen di atmosfir O₂ ( atmosfir )

 

Fotosintesis pernafasan, oksidasi  

CO₂ (atmosfir)

CO₂ memiliki daya larut > O₂ & N₂. Sebagian besar CO₂ bebas berada di samudera atau sebagai karbonat pada batuan.

Argon merupakan unsur atmofil yang tidak bereaksi dengan unsur lain.

Dibandingkan dengan gas mulia yang lain, jumlah gas argon cukup banyak, terdiri atas 3 isotop :

Ar36 0,307 % Ar38 0,061 % Ar 40 99,632 %

Ar merupakan hasil peluruhan dari K40

Selain ada komponen yang relatif tetap, ada juga beberapa komponen atmosfir yang bervariasi yaitu antara lain :

Uap air, sulfur, nitrogen, NaCl, Halogen (F, Br, I), CO, N2O5, Pb.

(31)

EVOLUSI ATMOSFIR :

Evolusi atmosfir ditinjau dari beberapa faktor sebagai berikut: – _{Komposisi atmosfir pada saat awal (Primeval)}

– _{Penambahan selama waktu geologi} – _{Pengurangan selama waktu geologi} Dengan demikian maka:

- Komposisi atmosfir pada masa awal berhubungan dengan teori pembentukan tata surya, bumi, dan sebagainya

- Penambahan :

• _{gas dari vulkanisme} • _O

2 dari disosiasi uap air

• _O

2 dari fotosintesis

• _{He dari peluruhan radioaktif} • _{Ar dari peluruhan K40}

• _{Gas dari matahari dan benda langit}

(32)

- Kehilangan

• _{Oksida (O}

2 dari atmosfir)

• _{Pembentukan batubara (perlu CO}

2)

• _{Pembentukan karbonat (perlu CO}

2)

• _{Pengambilan N oleh oksida N di udara dan oleh flora} • _{H dan He (ringan) membaur ke ruang angkasa}

Kestabilan CO₂ di atmosfir menunjang kestabilan kehidupan organisme di permukaan bumi

Pengontrol kestabilan CO₂ di atmosfir tersebut adalah samudera

Di Venus CO₂dalam atmosfir melimpah, mungkin karena sangat kekurangan hidrosfir yang berperan sebagai medium pengatur / pengontrol.

(33)

Pengaruh biosfir dalam geokimia sangat luas meliputi: penyebaran, transportasi dan akumulasi unsur yang langsung dan tak langsung berhubungan dengan biokimia.

Asimilasi CO₂ (klorofil) dan cahaya matahari penting bagi kehidupan  menghasilkan O₂

Oksidasi biologi perlu O₂  menghasilkan panas

Organisme mikro besar peranannya dalam reaksi geokimia pada biosfir

MASA BIOSFIR :

Menurut Rankama dan Sahama, berat relatif 3 zona adalah sbb : - Hidrosfir 69.100

- Atmosfir 300 - Biosfir 1

Jumlah biosfir adalah paling sedikit, tetapi memiliki aktivitas kimia yang besar dan efek kimianya cukup penting

BIOSFIR

Ada 2 pengertian yaitu :

– BAGIAN BUMI YANG MENUNJANG KEHIDUPAN

(34)

KOMPOSISI BIOSFIR :

Komponen utama biosfir adalah air yang terdapat pada :

– 50% pada kayu

– _60% _{pada vertebrata}

– _{> 90%} _{pada invertebrata laut}

Komponen lain secara umum dapat dikelompokan sbb : • _{unsur energi (C, O, H, N)}

• _{Nutrisi makro (P, Ca, Mg, K, S, Na, Cl)}

• _{Nutrisi mikro} – _{Fe, Cu, Mn, Zn} _ _{untuk hewan dan flora} – _{B, Mo, Si} _ _{untuk hewan}

– _{Co, I} _ _{untuk flora}

ENDAPAN BIOGENIK :

– _{Biolith : adalah endapan hasil aktivitas biologi, yang dibagi menjadi 2} grup yaitu:

– _{acaustobiolith (non-combustible)}

(35)

–_NON _COMBUSTIBLE _{: batu gamping, opal, radiolaria, chert, besi} hidroksida, fosfat, sulfida, dsb.

–_COMBUSTIBLE _{: terutama material karbon, mengalami transformasi,} awalnya berasal dari 2 jenis bahan yaitu:

– _{bahan humic : sisa tumbuh-tumbuhan berkayu, mengandung} banyak karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen  dapat

membentuk batubara

– _{bahan sapropelic : sisa tumbuh-tumbuhan tingkat rendah yang} hidup di air tawar/ air laut  dapat membentuk minyak bumi Origin batubara :

Berasal dari sisa tumbuh-tumbuhan darat dengan komposisi utama cellulose & lignin. Rumus - cellulose : C₆H₁₀O₅

- lignin : C₁₂H₁₈O₉

Komposisi minornya bervariasi, yaitu protein, asam organik, garam, dsb. Proses perubahan dari cellulose atau lignin menjadi batubara cukup rumit,

contohnya bahwa kedua bahan itu tidak mengandung nitrogen yang cukup penting dalam batubara.

Ada kemungkinan bakteri yang mengandung nitrogen ≥ 13% _sangat berperan pada pembentukan batubara

(36)

KOMPOSISI RATA

_–

RATA BAHAN BAKAR C H N O Kayu 49,65 6,23 0,92 43,20 Peat 55,44 6,28 1,72 36,56 Lignit 72,95 5,24 1,31 20,50 Bitumin 84,24 5,55 1,52 8,69 Antrasit 93,50 2,81 0,97 2,78 Perubahan dari Kayu  Antrasit :

- C : naik - O : turun - H : turun

- H/O : naik dari 1/8  1/7  1/1

Transformasi dari bahan tumbuh – _{tumbuhan menjadi batubara meliputi 2} tahap :

– _{tahap biokimia}

– _{tahap metamorfosa}

(37)

– _{Tahap biokimia : mengubah bahan tumbuh} – _{tumbuhan menjadi peat oleh} aktivitas organisme mikro melalui proses :

– _{dekomposisi cepat bahan yang mudah larut} – _{dekomposisi lambat cellulose}

– _{akumulasi berangsur sisa sel organisme mikro (kandungan} nitrogennya)

Apabila kondisi lingkungan menghambat kehidupan mikro organisme, maka tahap biokimia akan berhenti.

– _{Tahap metamorfosa : seperti pengaruh tekanan (p) dan temperatur (t)} serta diagenesis, akan melanjutkan proses pembentukan batubara. Kualitas batubara ditentukan oleh faktor :

– _{waktu terpendam} – _{panas vulkanisme} – _{tekanan orogenesa}

– _{p & t dari kedalaman deposit}

(38)

ORIGIN MINYAK BUMI

Minyak bumi berasal dari biologi yang diendapkan dalam lingkungan

sedimentasi terutama laut atau dekat pantai. Komposisinya terdiri dari 99% unsur karbon dan hidrogen dengan rincian:- 83 – _{87 % karbon}

- 11 – _{14 % hidrogen} - 5 % Oksigen, N2, S - 0,001 – _{0,05% Ash}

Proses metamorfosa menaikan tingkat kualitas batubara, tetapi merusak Minyak Bumi.

KOMPOSISI KIMIA SENYAWA ORGANIK C H N O Phytoplankton 45 7 3 45 Zooplankton 50 8 10 32 Pelagic deposit 56 8 6 30 Continental plant 54 6 2,8 37 Humus of soil 56 4,5 3,5 36

Kondisi reduksi oleh bakteri anaerobic menghasilkan sapropel yang dengan proses biokimia dan inorganik mengubah sapropel menjadi minyak bumi

(39)

UNSUR MINOR PADA ENDAPAN BIOGENIK Pada Batubara :

Unsur minor terakumulasi oleh proses adsorpsi atau reaksi kimia dari / dengan air tanah pada waktu pembentukan batubara. Kehadiran unsur minor tersebut tergantung pada lingkungan di mana batubara terbentuk.

UNSUR MINOR / UNSUR JARANG PADA ENDAPAN BATUBARA

BIOSFIR

Unsur Kadar rata

–

rata ( gram/ton) dalam Faktor pengkayaan (COC)

Endapan Batubara Kulit bumi

B 600 10 60 Ge 500 1,5 330 As 500 2 250 Bi 20 0,2 100 Be 45 2,8 16 Co 300 25 12 Ni 700 75 9

(40)

Pada Petroleum/ Minyak Bumi :

Vanadium sering mempunyai afinitas dengan minyak bumi sampai > 70% dalam bentuk V₂O₆ dalam petroleum ash, sehingga memiliki nilai ekonomi sendiri. Di Peru Vanadium terdapat pada aspaltite.

Menurut Goldschmidt, V, Mo dan Ni membentuk senyawa organometalik yang bermigrasi bersama hidrokarbon. Dalam eksperimen, metal tersebut berperan sebagai katalisator yaitu mendorong reaksi tanpa ikut

bereaksi.

BIOSFIR

Unsur Kadar rata

–

rata ( gram/ton) dalam Faktor pengkayaan (COC)

Endapan Batubara Kulit bumi

Cd 5 0,2 25 Pb 10 13 8 Ag 2 0,1 20 Sc 60 22 3 Ga 100 15 7 Mo 50 1.5 30 U 400 2,7 150

(41)

VEGETASI

Pada awal 1930an VM.Goldschmidt, perintis geokimia membuat observasi bahwa humus dari soil2 di hutan(forest) sangat kaya akan unsur minor. Berdasarkan hal itu dia membuat kesimpulan bahwa analisis material tanaman bisa menjadi metode prospeksi yang efektif dan kemudian dikenal sebagai metode biogeokimia, mengikuti istilah Vernadsky, ahli geokimia Rusia. Selain metode tersebut, ada juga

metode geobotani yaitu observasi visual jenis tanamanuntuk digunakan sebagai

guide dalam kegiatan prospeksi penemuan bijih yang terpendam.

Jika metode biogeokimia membutuhkan analisis kimia dari organ2 tanaman, maka metode geobotani tergantung pada observasi langsung morfologi tanaman dan distribusi spesies tanaman. Jika dibandingkan dengan metode geokimia yang lain dalam prospeksi mineralisasi logam, maka metode geobotani memiliki

keunggulan karena hasil2 surveynya langsung bisa diketahui tanpa adanya perlakuan / treatment terhadap sample lapangan.

Untuk membedakan antara vegetasi yang tumbuh pada daerah bijih dan vegetasi yang tumbuh di daerah background, penggunaan metode penginderaan jauh(remote sensing) sangat membantu dalam studi sehingga hasilnya merupakan

system praktis dalam eksplorasi yang dapat dipakai untuk pengembangan/ekstensi dari prospeksi geobotani di tempat lain.

(42)

UPTAKE/PENYERAPAN BAHAN MINERAL OLEH TANAMAN2

Prinsip2 studi biogeokimia dan geobotani dari vegetasi/tanaman sebagai metode untuk melokalisir deposit bijih yang terpendam pada dasarnya sederhana. Sistem akar pohon, sebagai mekanisme sampling yang kuat, mengumpulkan larutan dari tanah lembab di bawah permukaan. Larutan tersebut sebagai sumber garam anorganik kemudian tersimpan / terendapkan di bagian atas tanaman, atau mendorongan pertumbuhan, atau sebaliknya justru bisa mengubah kebiasaan tumbuh tanaman. Secara spesifik, faktor2 yang mungkin berpengaruh dalam pengembangan penyimpangan / anomali pada kehidupan tanaman adalah:

(a). kebutuhan nutrisi,

(b). keberadaan unsur dalam soil dalam bentuk yang dapat dicerna oleh tanaman, (c). reaksi pada ujung akar tanaman, dan

(43)

Gambar 17.1. reaksi pertukaran kation di dekat ujung akar tanaman (Menurut .Keller & Frederickson, 1952)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

DAUR GEOKIMIA KARBON

Unsur karbon tidak melimpah tetapi penting dalam geokimia karena senyawa karbon diperlukan oleh kehidupan.

Geokimia karbon berkaitan erat dengan unsur lain yang diperlukan oleh organisme terutama hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur.

Sebagian besar karbon terdapat di dalam batuan, hanya sedikit yang berada di dalam daur pendek di permukaan bumi.