Mineral dalam kehidupan

MINERAL

Bagian terluar dari bumi yang disebut kerak bumi dan disusun oleh batuan dan mineral, merupakan bagian yang sangat tipis dibandingkan dengan bagian bumi lainnya. Tetapi bagian ini merupakan bagian bumi yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Manusia sangat membutuhan segala sesuatu dari bagian bumi ini seperti minyakbumi, bahan baku industri dan juga bahan perhiasan seperti emas.
Kebanyakan orang menganggap batuan adalah segala sesuatu yang keras, sedangkan mineral adalah segala bahan galian atau batu mulia yang ditambang dan mempunyai nilai ekonomis. Tetapi anggapan tersebut sangat jauh dari keadaan yang sebenarnya.
Batuan dengan sederhana didefinisikan sebagai agregasi dari satu atau beberapa jenis mineral yang bercampur menjadi satu, tetapi sifat dasar dari tiap mineral tersebut masih tetap terlihat. Meskipun kebanyakan batuan tersusun dari bermacam mineral, tetapi hanya mineral tertentu saja yang umumnya dijumpai dalam jumlah yang dominan, sehingga materi tersebut dapat bertindak sebagai batuan atau mineral.
Mineral merupakan bahan padat bentukan alam, umumnya tersusun oleh material anorganik, mempunyai struktur atom tertentu dan sifat kimia yang spesifik. Meskipun definisi tersebut dikatakan tepat tetapi masih ada juga beberapa pengecualian. Batubara dan minyak bumi yang tersusun oleh material organik, oleh beberapa ahli geologi dikategorikan sebagai mineral. Ada juga beberapa mineral yang mempunyai komposisi yang bervariasi.
Pada bagian ini terutama akan dibahas tentang mineral, meskipun tetap diingat bahwa batuan merupakan agregat dari mineral.

Sifat Fisik Mineral

Mineral merupakan benda padat yang terbentuk oleh proses anorganik. Tiap mineral memiliki susunan atom yang teratur dan komposisi kimia tertentu, yang memberikan sifat fisik yang spesifik. Untuk menentukan struktur atom dan komposisi kimia suatu mineral diperlukan test dan peralatan yang sopistikated. Oleh sebab itu sifat fisik mineral sering digunakan untuk mendeterminasi suatu mineral. Sifat fisik mineral yang sering digunakan untuk mendeterminasi suatu mineral antara lain :
Bentuk kristal (form)
Bnetuk kristal merupakan kenampakan luar mineral yang mencerminkan susunan atom yang teratur dari mineral tersebut. Kadangkala suatu mineral memiliki lingkungan yang memungkinkan mineral tersebut dapat membentuk individu kristal dengan teratur. Beberapa kristal seperti mineral kuarsa, dapat mengkristal dengan bentuk yang teratur, sehingga sangat memudahkan dalam mendeterminasi kristal tersebut. Sebaliknya kebanyakan mineral mengkristal dengan bentuk yang tidak beraturan, karena masing-masing membutuhkan ruangan yang cukup untuk membentuk kristal yang teratur. Akibatnya kristal-kristal akan saling tumbuh sehingga tidak membentuk kristal yang sempurna.
Kilap (Luster)
Kilap merupakan kenampakan refleksi cahaya pada bidang kristal. Mineral dengan kenampakan seperti logan disebut memiliki kilap logam (metalik), mineral dengan kilap non metalik mempunyai kilap yang bervariasi, antara lain vitreous (kilap seperti kaca), pearly, silky, erathy, dll. Beberapa mineral mempunyai kilap antara logam dan non logam disebut kilap submetalik.
Warna (colour)
Meskupin warna merupakan sifat fisik yang paling mudah dikenali, tetapi sifat fisik ini tidak dapat dijadikan dasar untuk menentukan jenis mineral. Warna mineral kadang-kadang sudah mengalami pengotoran, sehingga mineral yang sama dapat memiliki warna yang berbeda.
Cerat (Streak)
Cerat adalah warna mineral dalam bentuk bubuk (diketahui dengan menggoreskan pada keping porselen). Meskipun warna suatu mineral dapat bermacam-maca, tetapi ceratnya selalu sama. Jadi warna cerat lebih merupakan warna asli dari mineral. Cerat dapat juga membantu untuk membedakan mineral metalik dan non metalik. Mineral dengan kilap metalik biasanya mempunyai cerat lebih gelap daripada cerat mineral dengan kilap non metalik.
Kekerasan (Hardness)
Salah satu sifat fisik mineral yang sangat berguna adalah kekerasan, yaitu daya tahan mineral terhadap abrasi atau goresan. Kekerasan suatu mineral yang belum diketahui dapat diukur dengan menggoreskan pada mineral lain yang telah diketahui kekerasannya, atau sebaliknya. Nilai kekerasan dapat disebandingkan dengan skala Mohs, yaitu urutan dari kekerasan mineral yang terdiri dari 10 mineral dengan kekerasan mulai dari 1 sampai 10.
1 Talk
2 Gipsum
3 Kalsit
4 Fluorit
5 Apatiti
6 Ortoklas
7 Kuarsa
8 Topaz
9 Korondum
10 Intan

Mineral yang tidak diketahui kekerasannya dapat juga dibandingkan dengan benda lain yang diketahui kekerasannya. Beberapa benda yang diketahui kekerasannya antara lain kuku manusia mempunyai kekerasan 2,5, kaca 5,5 dan logam tembaga 3. Mineral gipsum dapat dengan mudah digores dengan kuku, sedangkan kalsit dapat menggores kuku manusia. Mineral Intan merupakan mineral yang paling keras yang sangat umum, dan dapat digunakan untuk memotong kaca dengan mdah.
Belahan (Cleavage)
Belahan adalah kecenderungan mineral untuk pecah melalui bidang yang rata. Mineral yang mempunyai bidang belah dapat diketahui dengan menunjukkan adanya bidang yang rata apabila mineral tersebut dipecahkan. Contoh mineral dengan belahan yang baik adalah mika. Karena mika mempunyai belahan satu arah, maka bila mineral tersebut dihancurkan akan membentuk lembaran-lembaran yang tipis. Mineral dapat mempunyai belahan beberapa arah, tetapi ada pula mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral yang mempunyai belahan lebih dari satu arah dikenal dengan jumlah bidang rata yang ditunjukkan dan sudut yang dibentuk oleh bidang belahannya.
Pecahan (Fracture)
Pecahan merupakan kenampakan pecahan dari mineral. Kenampakan ini kebanyakan ditunjukkan oleh mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral kuarsa menunjukkan kenampakan seperti pecahan kaca yang disebut konkoidal. Kebanyakan mineral menunjukkan pecahan tidak rata.
Berat jenis (specifik gravity)
Berat jenis merupakan angka yang menunjukkan perbandingan antara berat mineral dengan berat dari volume air. Jika mineral mempunyai berat 3 kali dari berat air dengan volume yang sama, maka mineral tersebut mempunyai berat jenis 3. Secara praktis berat jenis mineral dapat diperkirakan dengan menimbang di tangan. Bila mineral tersebut terasa berat, seperti beratnya satu contoh batuan, maka berat jenisnya sekitar 2,5 sampai 3. Mineral logam umumnya memiliki 3 kali lipatnya. Galena mempunyai berat jenis 7,5 sedangkan berat jenis emas 24 karat adalah 20.
Mineral dengan berat jenis lebih besar dari 2,89 disebut dengan mineral berat. Mineral berat ini diperoleh dengan memisahkannya dari mineral ringan dengan menggunakan cairan berat biasanya dipakai cairan bromoform. Asosiasi kumpulan mineral berat dapat digunakan untuk mengetahui sumber material dari sedimen atau batuan sedimen.

Penggolongan Mineral

Lebih dari 2000 mineral telah diketahui sampai sekarang ini, dan usaha-usaha untuk mendapatkan mineral-mineral baru terus dilakukan. Dari jumlah tersebut hanya beberapa yang umum atau sering dijumpai. Mineral-mineral yang dominan sebagai pembentuk batuan penyusun kerak bumi disebut mineral pembentuk batuan (Rock Forming Minerals). Selain itu hanya sekitar 8 unsur yang dominan menyusun mineral-mineral tersebut. Dua unsur yang paling dominan adalah oksigen dan silikon yang bergabung untuk menyusun kelompok mineral yang sangat umum yaitu mineral silikat. Setiap mineral silikat disusun oleh oksigen dan silikon, kecuali kuarsa, ditambah dengan satu atau lebih unsur lainnya untuk membentuk sifat kelistrikan yang netral. Setelah mineral silikat, group mineral yang umum adalah mineral karbonat dengan mineral kalsit merupakan mineral yang paling umum. Mineral yang umum sebagai pembentuk batuan adalah gipsum dan halit.
Beberapa mineral pembentuk batuan merupakan mineral-mineral yang mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Mineral-mineral tersebut biasanya merupakan mineral bijih dari logam seperti hematit (besi), sfalerit (seng) dan galena (timbal). Selain itu group mineral hanya disusun oleh satu unsur saja yang disebut native mineral seperti emas, platina dan karbon (intan). Perlu juga dicatat, mineral pembentuk batuan lainnya juga banyak mempunyai nilai ekonomis tinggi, seperti mineral kuarsa dapat digunakan untuk industri kaca, mineral kalsit sebagai mineral utama dalam industri semen.

Tabel. Kelimpahan dari unsur-unsur dalam kerak bumi

Oxygen (O) 46,6 %
Silicon (Si) 27,7 %
Aluminium (Al) 8,1 %
Iron (Fe) 5,0 %
Calcium (Ca) 3,6 %
Sodium (Na) 2,8 %
Potassium (K) 2,6 %
Magnesium (Mg) 2,1 %
Lainnya 1,5 %


Mineral-mineral Silikat

Mineral feldspar merupakan kelompok mineral yang sangat dominan. Mineral ini menyusun lebih dari 50% kerak bumi. Kuarsa merupakan mineral yang umum kedua pada kerak benua, hanya disusun oleh unsur silikon dan oksigen.
Setiap group dari mineral silikat mempunyai struktur silikat yang karakteristik. Struktur dalam dari mineral berhubungan erat dengan sifat belahan dari mineralnya. Karena ikatan antara silikon dan oksigen sangat kaut, maka mineral-mineral silikat cenderung untuk membelah melalui struktur silikon-oksigen daripada memotong struktur tersebut. Contohnya mika mempunyai struktur lembarang dan cenderung untuk membelah melalui bidang lembaran yang tipis. Kuarsa yang mempunyai ikatan silikon-oksigen sangat kuat pada semua arahnya, tidak mempunyai bidang belahan.

Tabel. Mineral-mineral silikat yang umum

Mineral Komposisi Kimia Belahan Struktur Silikat
Olivin (Mg,Fe)SiO4 Tidak ada Tetrahedron tunggal
Group Piroksin (Mg,Fe)SiO3 Dua arah saling tegaklurus Struktur rantai
Group Amfibol (Ca2Mg5)Si8O22(OH)2 Dua arah 60o dan 120o Rantai ganda
Mika (Muskovit)
(Biotit) KAl3Si3O10(OH)2
K(Mg,Fe)3Si3O10(OH)2 Satu arah Lembaran
Feldspar (Ortoklas)
(Plagioklas) KalSi3O8 Dua arah saling tegaklurus Lembaran
Kuarsa SiO2 Tidak ada Rangkaian tiga dimensi

Kebanyakan mineral-mineral silikat terbentuk ketika cairan magma mulai mendingin. Proses pendinginan ini dapat terjadi dekat permukaan bumi atau jauh di bawah permukaan buki dimana tekanan dan temperatur lingkungannya sangat tinggi. Lingkungan pengkristalan dan komposisi kimia dari magma sangat mempengaruhi macam mineral yang terbentuk. Contoh, mineral olivin mengkristal pada temperatur tinggi. Sebaliknya kuarsa mengkristal pada temperatur yang rendah. Beberapa mineral silikat sangat stabil pada permukaan bumi dan tetap menunjukkan sifat fisiknya pada hasil pelapukan dari batuan. Mineral silikat lainnya terbentuk pada kondisi tekanan yang ekstrim yang berasosiasi dengan proses metamorfisme. Setiap mineral silikat akan mempunyai struktur dan komposisi kimia yang dapat menunjukkan kondisi pada waktu pembentukkannya.
Macam mineral silikat dapat digolongkan berdasarkan komposisi kimianya. Mineral silikat ferromagnesian adalah mineral silikat yang mengandung ion besi dan atau magnesium di dalam struktur mineralnya. Mineral-mineral silikat yang tidak mengandung ion-ion besi dan magnesium disebut mineral silikat non ferromagnesian. Mineral-mineral silikat ferromagnesian dicirikan oleh warnanya yang gelap dan mempunyai berat jenis antara 3,2 sampai 3,6. Sebaliknya mineral-mineral silikat non ferromagnesian pada umumnya mempunyai warna terang dan berat jenis rata-rata 2,7. Perbedaan tersebut terutama disebabkan oleh ada tidaknya unsur besi di dalam mineral tersebut.

Mineral Silikat Ferromagnesian

Olivin adalah mineral silikat ferromagnesian yang terbentuk pada temperatur tinggi, berwarna hitam sampai hijau kehitaman, mempunyai kilap gelas dan pecahan konkoidal. Mineral olivin pada umumnya menunjukkan kenampakan butiran bentuknya relatif kecil dan bundar. Olivin disusun oleh tetrahedra tunggal yang diikat bersama oleh campuran ion besi dan magnesium yang merangkai atom oksigen bersama-sama. Mineral ini tidak mempunyai bidang belahan karena struktur atomnya membentuk aringan tiga dimensi sehingga tidak membentuk bidang yang lemah.
Piroksin, berwarna hitam, opak, dengan bidang belahan dua arah membentuk sudut 90o. Struktur kristalnya disusun oleh rantai tunggal tertrahedra yang diikat bersama-sama dengan ion-ion besi dan magnesium. Karena ikatan silikon-oksigen lebih kuat daripada ikatan antara struktur silikat, maka piroksin mudah terbelah sejajar dengan rantai silikat. Piroksin merupakan salah satu mineral yang dominan dalam batuan beku basalt yang merupakan batuan yang umum pada kerak samudera.
Hornblende merupakan mineral yang umum dari kelompok amfibol. Mineral ini umumnya berwarna hijau gelap sampai hitam. Belahannya dua arah membentuk sudut 60o dan 120o. Di dalam batuan, hornblende berbentuk prismatik panjang. Bentuk inilah yang umumnya membedakan dengan piroksin yang umumnya berbentuk prismatik pendek. Hornblende umumnya dijumpai pada batuan yang menyusun kerak benua.
Biotit merupakan anggota dari mika yang berwarna gelap karena kaya akan besi. Seperti mineral mika lainnya, biotit disusun oleh struktur lembaran yang memberikan belahan satu arah. Biotit mempunyai warna hitam mengkilap yang membedakan dari mineral ferromagnesian lainnya. Seperti hornblende, biotit juga banyak dijumpai pada batuan penyusun kerak benua, termasuk batuan beku granit.
Garnet merupakan mineral yang strukturnya mirip olivin yaitu disusun oleh tetrahedra tunggal yang dirangkai oleh ion-ion logam. Garnet juga mempunyai kilap kaca, tidak mempunyai bidang belahan dan pecahan konkoidal. Warna mineral garnet sangat bervariasi, tetapi yang paling umum adalah coklat sampai merah tua. Garnet umumnya berbentuk kristal yang prismatik dan umumnya pada batuan metamorf. Garnet yang transparant sering dijadikan batu mulia.

Mineral Silikat Non Ferromagnesian

Muskovit adalah jenis mineral mika yang sangat umum. Berwarna terang dengan kilap seperti mutiara (pearly) dan seperti mineral mika lainnya belahannya satu arah. Di dalam bataun muskovit sangat mudah dikenali karena sangat bercahaya
Feldspar merupakan group mineral yang sangat umum, dapat terbentuk pada rentang temperatur dan tekanan yang besar. Group mineral feldspar mempunyai sifat fisik yang sama. Mineral ini mempunyai bidang belahan dua arah dan membentuk sudut hampir 90o, relatif keras dan kilap bervariasi antara kilap kaca sampai mutiara. Di dalam batuan mineral ini dikenali dengan bentuknya yang rektangular dan permukaan yang licin.
Struktur mineral feldspar adalah rangkaian tiga dimensi dari atom oksigen bergabung dengan atom silikon. Seperempat sampai setengah dari atom silikon tergantikan oleh aton aluminium. Perbedaan valensi antara aluminium (+3) dan silikon (+4), menyebabkan terjadinya inklusi satu atau lebih oleh ion-ion seperti potasium (-1), sodium (-1) dan kalsium (+2). Karena adanya perbedaan inklusi didalam strukturnya, mineral feldspar dapat dibedakan menjadi 2 macam. Mineral ortoklas merupakan mineral feldspar dengan ion potasium di dalam struktur kristalnya. Plagioklas feldspar adalah mineral feldspar dengan ion kalsium dan atau sodium di dalam struktur kristalnya.
Mineral ortoklas berwarna krem terang sampai merah jambu, sedangkan plagioklas berwarna putih sampai abu-abu terang. Meskipun keduanya mempunyai warna yang berbeda, tetapi warna tersebut tidak dapat dijadikan sebagai dasar untuk membedakannya. Salah satu sifat fisik yang dapat membedakannya adalah adanya striasi yang sejajar pada mineral plagioklas yang tidak dijumpai pada mineral ortoklas.
Kuarsa merupakan mineral silikat yang hanya disusun oleh silikon dan oksigen. Mineral kuarsa juga sering disebut silika karena komposisinya SiO2. Karena struktur kuarsa mengandung dua atom oksigen untuk tiap atom silikon, maka tidak dibutuhkan lagi ion positif untuk menjadikan mineral kuarsa ini netral. Struktur kristal kuarsa membentuk jaringan tiga dimenasi yang lengkap antara ion oksigen disekitar ion silikon, sehingga membentuk suatu ikatan yang kuat antara keduanya. Akibatnya kuarsa tidak mempunyai bidang belahan, sangat keras dan resisten terhadap proses pelapukan. Kuarsa mempunyai belahan konkoidal. Pada bentuknya yang sempurna kuarsa sangat jernih, membentuk kristal heksagonal dengan bentuknya piramidal. Warna mineral kuarsa sangat bervariasi tergantung pada proses pengotoran pada waktu pembentukannya. Variasi warna ini menyebabkan adanya bermacam mineral kuarsa. Mineral kuarsa yang umum adalah kuarsa susu (putih), kuarsa asap (abu-abu), kuarsa ros (pink), ametis (purple) dan kristal batuan (clear).
Lempung adalah terminologi untuk kompleks mineral yang seperti mika mempunyai struktur lembaran. Mineral lempung pada umumnya berbutir sangat halus dan hanya dapat dipelajari dengan bantuan mikroskop. Mineral lempung merupakan hasil dari pelapukan kimia mineral silikat, sehingga mineral ini sangat dominan menyusun soil yang terdapat pada permukaan bumi. Salah satu mineral lempung yang sangat umum adalah kaolinit yang sering dimanfaatkan dalam bermacam-macam industri seperti keramik.

Mineral Non Silikat

Meskipun macam kelompok mineral ini sangat bernilai ekonomis, tetapi ada juga yang sangat jarang dijumpai bila dibandingkan dengan mineral silikat.



Group Mineral Formula Kegunaan
Oksida Hematit
Magnetit
Korondum Fe2O3
Fe3O4
Al2O3 Bijih besi
Bijih besi
Abrasive
Sulfida Galena
Sfalerit
Firit
Kalkofirit PbS
ZnS
FeS2
CuFeS2 Bijih umbal
Bijih seng

Bijih tembaga
Sulfat Gipsum
Anhidrit CaSO4.2H2O
CaSO4 Untuk perekat
Untuk perekat
Halida Halit
Fluorit NaCl
CaF2 Garam manapun
Industri logam
Karbonat Kalsit
Dolomit
Malasit CaCO3
CaMg(CO3)2
Cu(OH)2CO3 Semen portland
Semen portland
Bijih tembaga.
Unsur native Emas
Tembaga
Intan
Sulfur
Grafit Au
Cu
C
S
C

Mineral karbonat mempunyai struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan mineral silikat. Group mineral ini disusun oleh ion karbonat kompleks (CO32-), dan satu atau lebih ion positif. Dua macam mineral karbonat yang sangat umum adalah kalsit CaCO3 dan dolomit (CaMgCO3)2. Kedua mineral tersebut sangat sulit dibedakan karena keduanya mempunyai sifat fisik dan kimia yang relatif sama. Keduanya mempunyai kilap vetrous, kekerasan 3 – 4, dan mempunyai belahan rombik. Tetapi eduanya dapat dibedakan dengan larutan asam klorida, tetapi dolomit hanya dapat bereaksi dalam keadaan bubuk. Kalsit dan dolomit dapat dijumpai bersama-sama sebagai penyusun batugamping dan doloston. Bila mineral kalsit yang dominan batuannya disebut batugamping, sedang bila dolomit yang dominan disebut doloston. Batugamping sangat banyak kegunaannya seperti sebagai bahan bangunan, dan bahan pokok dalam industri semen. Sedangkan dolomit disebut juga batukapur pertanian, karena sering digunakan untuk menyuburkan tanah.
Dua macam mineral non silikat lainnya yang sering dijumpai dalam batuan sedimen adalah halit dan gipsum. Halit adalah nama mineral untuk garam dapur, sedang gipsum adalah mineral yang sering digunakan sebagai bahan perekat dan sebagai material bahan bangunan.