Andrias Widiantoro untuk kemajuan Bansa
MINERAL
Mata Kuliah Fisika Ilmu Bumi dan Ilmu Falaq
Dosen Pengampu:
Abdul Basid, M.Si
Oleh:
1.
Siti Rahmatul A.R. (07640001)
2.
Fayakun Ridlolillah (07640015)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS
SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS
ISLAM NEGERI
MAULANA
MALIK IBRAHIM MALANG
2010
_______________________________________________________________________________
MINERAL
Padatan bumi terdiri
dari senyawa-senyawa jenis khusus yang disebut mineral. Kata mineral sering
digunakan, tetapi itu hal yang berbeda untuk orang yang berbeda. Untuk mereka
yang peduli tentang kesehatan dan diet, mineral adalah hal-hal untuk dimakan
bersamaan
dengan vitamin dan protein. Untuk perhiasan, mineral adalah batu yang dipotong,
dipoles. Dan dipasang pada emas atau perak. Beberapa orang menganggap, apapun
yang bukan hewan maupun tumbuhan harus menjadi sebuah mineral. Pada bab ini
kita akan membahas fitur-fitur dari mineral yang membuat arti mineral istimewa.
Proses dengan bentuknya, dan memberikan sebuah pengenalan singkat mengenai
mineral yang paling umum di dalam kerak bumi.
Apa mineral itu?
Menurut ahli geologi,
mineral terjadi secara alami. Anorganik zat padat yang di dalamnya tersusun
atas ion-ion maupun atom-atom dan sebuah komposisi kimia yang tetap atau
digolongkan menurut hukum kimia. Semua mineral adalah padat, sehingga bukan air maupun gas-gas dari
atmosfer yang dapat dianggap mineral. Beberapa mineral merupakan elemen asli,
seperi emas, belerang, dan berlian. Beberapa senyawa sederhana seperti garam
karang, NaCl, dan bijih besi, Fe2O3, dan lain-lain.
Bagaimanapun, mereka sangat kompleks seperti turmalin mineral, Na (Mg, Fe, Mn,
Li, Al)3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH,F)4.
Semua mineral dari reaksi kimia dan dibentuk bersama dengan ionic, kovalen,
logam, atau ikatan van der Waals’s.
Ketika definisi dari
sebuah mineral ditetapkan untuk material bumi. Beberapa permata murni dan
sumber daya mineral membuktikan tidak semua menjadi mineral. Amber (getah pohon
keras kuno), mutiara (sekresi dari kerang), dan gading (gading dari gajah dan
singa laut) adalah bukan mineral karena mereka adalah organic. Produk dari
makhluk hidup. Air raksa bukan organic, tetapi itu juga bukan sebuah mineral
karena merupakan cairan. Minyak dan gas alam juga tidak padat, dan karenanya
tidak dapat menjadi mineral. Opal merupakan batu permata semi padat anorganik.,
tetapi bukan mineral karena tidak memiliki struktur internal yang diperintahkan
seperti oleh definisi.
Disisi lain, kepingan
salju adalah sebuah mineral. Itu terjadi secara alami, dibentuk oleh
proses-proses anorganik, dan memiliki komposisi kimia yang konstan. Ion
hydrogen dan oksigen adalah posisi tetap yang diperintahkan dalam struktur
internal geometris, yang sering disebut kepingan salju yang indah (Gambar 3.1).
berdasarkan struktur internal, kepingan salju yang menetapkan mineral terlepas
dari jenis campuran lain, dan akan
dibahas lebih lanjut.
Apa yang ada di
dalam sebuah nama?
Mineral diberi nama, singkat
seperti senyawa, mineral dapat digambarkan dengan menggunakan rumus kimia. Sodium klorida, NaCl, adalah mineral karang
garam, silicon dioksida, SiO2, mineral kuarsa, dan Hidrous aluminum silikat
adalah mika transparan muscovite.
Dalam banyak kasus nama lebih mudah diingat daripada rumus.
Gambar 3.1 bentuk kristal kompleks kepingan salju
(American museum of natural history)
Nama mineral datang
dari beberapa sumber. Banyak mineral diberi nama menurut lokasi mereka
ditemukan pertama kali. Dimana mereka pertama telah didiskripsikan atau dimana
dengan bagian bahan yang bagus yang dikumpulkan. Contohnya, andalusite dinamai
untuk provinsi Andalusia, Spain; franklinite, untuk Franklin, New Jersey; and
labradorite, untuk Labrador, Canada. Beberapa nama berasal dari bahasa Yunani
dan bahasa Latin bahwa sebuah mineral dideskripsikan material fisika. Contohnya,
mineral orthoclase adalah nama dari bahasa Yunani orthos (artinya tegak)
dank klast (artinya patah) karena mematahkan sudut siku-siku pada saat malaikat
diserang dengan palu. Mineral lainnya diberi nama penemunya : silimanite berasal
dari Benjamin Siliman, seorang ahli pertambangan dan geologi Amerika; goethite berasal
dari penyair dan filosofi Jerman Goethe;
dan armacolite berasal dari kru astronot Apollo pertama kali mengunjungi bulan.
(Amstrong, Aldrin, dan Collins).
Stuktur Internal Dari Mineral
Dibawah kondisi dari
pembentukan, mineral terjadi dalam bentuk-bentuk geometris bias yang disebut
Kristal, dengan kristal halus, permukaan datarnya disebut wajah kristal (Gambar
3.2). beberapa hanya memiliki bentuk sederhana dengan sebagian sisi, tetapi
lainnya, seperti kepingan salju, adalah sangat kompleks. Kristal pertama kali
disimpulkan oleh ilmuwan
tahun 1669,
bahwa mineral memiliki struktur internal. Bagaimanapun, itu membutuh waktu hampir 250 tahun bagi
ilmuwan untuk membuktikan bahwa struktur dari mineral sistematis melibatkan
susunan dari atom atau ion. Pada tahun 1992, Max Von Laue pertama kali
menggunakan sinar x untuk mempelajari mineral, dan dalam 2 tahun W.H. Bragg dan
W.L. Bragg menetapkan jenis dan struktur internal geometris dari mineral garam
karang. (Gambar 3.3)
Dewasa ini, ahli
pengetahuan tentang mineral menggunakan instrument canggih yang telah
menentukan struktur mineral yang melimpah. Bagian struktur dari mineral disebut
struktur kristalline karena dia ditemukan pertama kali dalam Kristal, tetapi
sekarang pada setiap contoh dari mineral, bahkan ketika kondisi selama
pembentukan yang menjaga perkembangan Kristal. Masing-masing struktur mineral
adalah suatu susunan atom atau ion dimensi tiga yang unik dan dapat digunakan
seperti sidik jari untuk identifikasi mineral.
Gambar 3.2 kristal
kuarsa yang luar biasa besarnya dari Brazilian dengan wajah kristal yang
berkembang dengan baik.
Mengapa Mineral Mempunyai Struktur Kristalline?
Atom-atom
dalam gas dan cairan dapat berpindah atau bergerak. Contohnya, sewaktu dua atom
oksigen bergabung dengan ikatan kovalen membentuk molekul oksigen O2.
Hanya, ikatan van der Walls sangat lemah 'akan mengikat dua atom
oksigen dengan molekul lain, dan mereka
bebas untuk bergerak. setiap atom oksigen terikat kuat hanya pada
beberapa atom lain. Namun,
dalam mineral, setiap atom atau ion terikat kuat untuk beberapa atom lain, dan ini
mengunci mereka pada tempatnya. misalnya dalam mineral
garam karang, NaCl ; setiap ion
natrium terikat pada 6 ion klorin dan
masing-masing ion Khlor terikat pada 6 ion Natrium. alasan untuk pengaturan ini terletak pada ukuran dan muatan ion elektrostatik.
Ukuran Ionik
Peran ukuran
ion dalam menentukan struktur mineral yang
digambarkan dengan garam karang. ion terbentuk
ketika elektron dipindahkan dari atom natrium pada atom khlor. dengan cara yang sama seperti
yang ditunjukkan oleh lithium dan
fuorine pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 struktur internal atom
halite, NaCl. array kubik ini memerintahkan bolak ion Na dan sCl diinterpretasikan dari data sinar x oleh W.H. Bragg and W.L Bragg in
1914
Setiap
ion natrium, (Na+).menarik
beberapa ion khlor (Cl-) yang
mengitarinya, tidak hanya
melibatkan satu ion saja dalam perpindahan elektron. Dengan cara yang sama, masing-masing ion khlor menarik ion-ion Natrium yang mengelilinginya.
Banyaknya anion yang mengelilingi kation disebut bilangan koordinasi danbesarnya tergantung pada ukuran relatif dari ion yang
terlibat. (Gambar 3.4) masing-masing Anion hampir tidak menyentuh permukaan
kation, dan muatan negatif mereka saling
tolak menolak, sehingga tidak satupun anion
yang berhubungan dengan satu sama lain. dalam
garam karang, 6 ion Cl mengelilingi setiap ion Na, mereka terletak pada sudut sisi
8 zat padat yang disebut Oktahedron, dengan natrium di pusat atau di tengah. Utamanya
pengaturan ion yang sempurna ditemukan dalam tiap-tiap contoh garam.
Suatu pengaturan lain ditemukan dalam kuarsa, (SiO2). ukuran
relatif dari ion Si4+ dan O2- dimana hanya empat oksigen dapat
mengelilingi masing-masing silikon , membentuk empat sisi padat (tetrahedron)
dengan silikon di pusatnya. pengaturan ini ditemukan dalam semua uji coba mineral yang mengandung silikon dan oksigen.
muatan ion
Dalam garam karang, 6 ion klorin yang mengelilingi natrium
menetralisir kekuatan yang menariknya, setiap ion terdiri dari muatan -1 dan muatan yang menyeimbangkan
+1 dari pada natrium. Ion khlor dengan
sisa muatan negative (-5/6) yang menarik lebih banyak ion Natrium. Setiap Khlor
harus cukup terikat pada ion Natrium (total 6) secara elektrostatis. Seperti
umumnya senyawa lainnya, garam haruslah elektrostatis netral dan rumusannya
(NaCl), menunjukkan bahwa ini didapatkan dengan mempunyai angka-angka yang sama
yaitu +1 untuk muatan Natrium dan -1 untuk muatan ion Khlor.
Polymorphs : Peranan Temperatur dan Tekanan.
Intan adalah mineral
yang paling keras. Intan bersifat tembus cahaya dan bisa tanpa berwarna atau
tampak dalam berbagai warna yang mencakup kuning, biru dan hijau. Di sisi lain,
grafit adalah salah satu dari mineral yang paling lembut , buram dan kelabu
kehitaman, dan berminyak. Walaupun sifat fisis dan penampilan mereka berbeda,
keduanya termasuk mineral yang mempunyai komposisi yang sama persis yaitu
Karbon murni. Mereka adalah polymorphs, mineral yang mempunyai komposisi yang
sama tetapi mempunyai Stuktur Internal yang berbeda.
Intan dan Grafit
tersusun dengan kondisi yang berbeda dan tercermin dalam stuktur mereka
(gambar3.5). Stuktur Intan jauh lebih padat dari pada Grafit sebab intan
tersusun di bawah tekanan yang sangat tinggi. Dalam susunan Intan ,
masing-masing atom karbon terikat secara kovalen bagi 4 atom lain yang
membentuk suatu kerangka dimensi tiga. Dalam Grafit, masing-masing atom karbon
terikat secara kovalen bagi 3 atom lain, yang membentuk satu rangkaian dimensi
dua. Ikatan Van der Waal’s yang lemah menarik lempengan secara bersama-sama.
Sebagai hasil dari stuktur yang berbeda, kepadatan Intan lebih besar
dibandingkan Grafit (3,5 g/cm³ untuk Intan dan 2,3 g/cm³ untuk Grafit)
(a) Diamond (b)
Graphite
Polymorphs seperti
Intan dan Grafit banyak dimanfaatkan untuk menentukan kondisi fisik dan lokasi
mineral dalam bumi. Sebagai contoh, tekanan diperlukan untuk pembentukan Intan,
adalah tekanan yang lebih besar dari yang lain ditemukan di kulit bumi yang
keras yang menunjukkan kandungan Intan
dalam kulit bumi dan selalu bergerak ke permukaan bumi.
VARIASI DALAM KOMPOSISI MINERAL
Beberapa mineral,
seperti grafit, C; kuarsa. SiO2; dan garam karang., NaCl, tampak telah mempunyai
komposisi kimia tetap, sedangkan mineral lainnya, seperti Garnet, (Ca, Fe, Mg, Mn)3 (Al, Fe, Cr)2 (SiO4)3
mempunyai beberapa kemungkinan komposisi. Sebenarnya, hampir setiap mineral
mengandung beberapa pengotor-ion dalam struktur terperangkap selama pertumbuhannya.
Sebagai contoh, Kuarsa: bisa tidak berwarna, pink, ungu, hijau, atau kuning
tergantung pada pengotornya. Banyak mineral, seperti batu garnet, secara tepat
menunjukkan variasi dalam komposisi yang menandai adanya suatu penggantian ion
yang sistematis dari pada secara acak. Beberapa ion umumnya dapat menggantikan
yang lain dalam struktur mineral (tabel 3.1) dalam suatu proses yang disebut
substitusi ion.
Substitusi Ion
Kelompok mineral
olivin, diwakili oleh rumus (Fe, Mg)2 SiO4, memberikan contoh yang
baik tentang substitusi ion. Pada awalnya kita dapat melihat bahwa ukuran dan
muatan ion menentukan struktur mineral. Ion Magnesium (Mg2+) dan
Besi (Fe2+) menjadi ukuran yang sesuai untuk mengenal suatu
koordinasi 6 dengan ion oksigen dan keduanya mempunyai muatan yang sama.
Sebagai hasilnya, yang manapun dapat terkait dengan struktur mineral olivine.
Beberapa mineral, besi dan magnesium dapat bertukar tempat dan menggantikan
satu sama lain. Secara umum, jika 2 ion mempunyai ukuran dan muatan yang sama,
maka mereka dapat dengan mudah menggantikan satu sama lain.
Penggolongan rumusan
olivine di atas menunjukkan substitusi yang mungkin. Tanda kurung membatasi ion
tersebut yang mana dapat menggantikan satu sama lain dan menunjukkan bahwa 2
ion dapat hadir pada proporsi manapun. Mg2SiO4 murni
(mineral Fosfor) atau Fe2SiO4 murni (mineral Fayalit)
dapat tampak, dan menghimpun mineral-mineral dengan komposisi
intermediet/antara diantara keduanya. Kelompok Olivine merupakan contoh dari
rangkaian larutan – padat, anggota dari mineral yang mempunyai 2 komposisi yang
ekstrim (yang disebut anggota akhir) dan masih menjaga struktur yang sama itu.
Forsterit dan Fayalit merupakan anggota akhir dari rangkaian larutan olivine
padat.
Substitusi Ion Gabungan
Ion yang tidak
mempunyai muatan yang sama dapat saling menggantikan jika mempunyai ukuran dan
kenetralan elektrik yang dapat dijaga dengan beberapa cara. Rangkaian larutan
padat Plagioclase Feldspar, merupakan salah satu mineral yang paling banyak ada
di kulit bumi dan contoh yang sempurna dari jenis variasi kimia. Anggota akhir
dari Plagioclase Feldspar adalah albit (NaAlSi3O8) dan
anorthit (CaAl2Si2O8). Dalam mineral Ca2+
dan Na+ mempunyai ukuran yang serupa dan biasanya saling
menggantikan walaupun mereka mempunyai muatan yang berbeda. Dalam albite, saat
ion kalsium menggantikan ion natrium terdapat suatu muatan positif ekstra, tapi
masalah ini dapat dipecahkan secara serempak dengan substitusi ion aluminium
(Al3+) dengan silicon (Si4+). Substitusi ini disebut
Substitusi Ion Gabungan (berpasangan) karena 1 muatan digabungkan dengan muatan
yang lain.
Identifikasi Mineral
Mineral harus dapat diidentifikasi
dengan mudah jika mereka digunakan untuk menggambarkan sejarah dan proses bumi.
Kombinasi unik dari komposisi kimia dan struktur internal yang mendefinisikan
hasil mineral dalam suatu satuan fisis sehingga mineral dapat dikenali. Sifat-sifat ini
membuat mineral yang tak umum pun dapat dikenali tanpa peralatan yang mahal dan
canggih untuk melakukan analisa kimia dan structural.
Sifat Fisik
Beberapa sifat mineral,
seperti warna dan kilau, tidak membutuhkan pengujian dan mudah untuk diamati. Sifat
lainnya, seperti kekerasan atau cara dimana terjadi kerusakan, dapat ditentukan
dengan tes yang sangat sederhana dan hanya memerlukan peralatan yang sederhana
atau tidak sama sekali. Sifat fisis membahas partikel ion yang ada pada mineral
atau sifat alami yang mengikat mereka secara bersama-sama.
Kandungan kristal
Kita dapat melihat
bahwa struktur internal mineral dapat mengakibatkan suatu kristal regular
terbentuk jika kondisi pertumbuhan terpenuhi. Susunan kristal ini disebut
kebiasaan mineral dan bermanfaat dalam mengifentifikasi banyaknya mineral
(gambar 3.6). Sebagai contoh, batu Garnet
(akik merah tua), tersusun dari 12-24 sisi kristal Equidimensional, tetapi
tidak pernah kubus equidimensional yang dipenuhi oleh garam atau mineral Galena
(PbS), Stibnit, kwarsa dan kalsit yang biasanya terjadi dalam susunan kristal,
tapi terdapat perbedaan yang membedakan ketiganya dengan mudah. Ketika kondisi-kondisi
pertumbuhan kurang baik yang mencegah pembentukan bidang kristal, maka
kelebihan lain harus dipergunakan untuk proses pengidentifikasian.
Kekerasan
Kekerasan adalah daya
tahan mineral terhadap goresan dan merupakan tanda kekuatan ikatan antara
unsure atom atau ion. Intan lebih keras dari pada kuarsa karena ikatan karbon
pada itan lebih kuat dari pada ikatan silicon terhadap oksigen dalam kuarsa.
Ahli Geologi membedakan kekerasan mineral melalui cara membandingkan mineral
tertentu dengan mineral-mineral lain yang ada pada skala kekerasan Mohs (table 3.2). mineral akan menggores zat-zat yang
lebih lembut, tetapi akan tergores oleh zat apapun yang lebih keras. Contohnya,
mineral olivine mempunyai kekerasan antara 6,5 dan 7. mineral tersebut akan
menggores Ortoklase yang mempunyai kekerasan 6, tetapi tidak dapat menggores
Kuarsa yang kekerasannya 7.
Dalam struktur mineral
tertentu, ikatan-ikatan dapat lebih kuat pada beberapa bentuk sehingga tingkat
kekerasan harus diuji dengan hati-hati. Pisau lipat (kekerasannya 5,5) dapat
menggores kyanit (Al2SiO5) jika menggunakan garis sejajar
terhadap dimensi panjang kristal, tetapi tidak dapat menggores jika menggunakan
garis sejajar terhadap dimensi pendek.
Kerusakan
Saat mineral dipukul
dengan palu, maka dia akan pecah di sepanjang daerah yang mempunyai ikatan yang
relativ lemah. Beberapa mineral yang pecah di sepanjang daerah yang lunak akan
kempes, sedangkan bagian yang lain akan remuk dan hancur menjadi bentuk fragmen
yang tak beraturan. Dua jenis kerusakan yang berbeda mencerminkan perbedaan
pola yang mengikat di dalam mineral.
Perpecahan
Grafit mengalami
perpecahan pada sepanjang daerah yang lunak, pada permukaan datar serta mineral
mika yang dapat dijadikan dalam lembaran yang tipis (gambar 3.7). karakteristik
Feldspars yang pecah di sepanjang permukaan yang halus, tapi ini tidak semuanya
berhubungan satu sama lain di daerah mika tersebut. Kerusakan permukaan
Feldspar terjadi pada hampir setiap sudut siku-siku. Kecenderungan dari
mematahkan mineral di sepanjang permukaan planar disebut perpecahan mineral, dan permukaan itu sendiri disebut perpecahan bidang. Perpecahan terjadi
dalam mineral yang mempunyai kawasan planar mempunyai daya ikat yang lemah.
Sebagai contoh, di dalam grafit, perpecahan terjadi disebabkan oleh ikatan Van
der Waal’s yang lemah sehingga dapat dirusakkan dengan mudah; sebagai hasilnya,
perpecahan bidang parallel-lembaran atom karbon sebagaimana ditunjukkan dalam
gambar 3.7.
Gambar 3.7
Dalam menjelaskan
perpecahan, diperlukan sejumlah pencatatan arah perpecahan yang berbeda-beda (2
pada feldspar, 1 pada mika), sudut antara arah perpecahan dan derajat
perpecahan yang dihasilkan (gambar 3.8). Dua mineral yang berbeda keduanya
mempunyai kekuatan perpecahan dalam dua arah, tetapi dapat terjadi pada sudut
90º dan pada sudut tumpul. Ini adalah pada kasus mineral Pyroxin dan Amphibole
yang mempunyai banyak kelebihan yang sama tetapi mengalami perpecahan yang
berbeda. Sudut antara arah perpecahan pada pyroxin adalah 87 dan 93º, sedangkan
perpecahan arah pada amphibole adalah 123 dan 57º. Beberapa mineral mengalami
perpecahan pada 3 arah tegak lurus (garam); perpecahan yang lain adalah 3 arah
tidak tegak lurus (kalsit), 4 arah (intan) atau 6 arah (sphalerite).
Keretakan
Beberapa mineral tidak
memperlihatkan perpecahan sebab tidak ada daerah planar yang mengikat lemah
dalam struktur mereka dan perpecahan tersebut disebut retakan. Beberapa retakan
yang tidak beraturan, bergerigi atau permukaan serpihan, tapi yang lain
mempunyai kelebihan bersifat halus, mempunyai permukaan lengkung yang disebut
retak conchoidal (gambar 3.9). Kwarsa merupakan mineral yang mempunyai retak
conchoidal sempurna.
Kilau
Suatu cara dimana
cahaya dicerminkan dari permukaan mineral disebut kilauan mineral. Kilauan tergantung
pada komposisi dari mineral, kehadiran pengotor atau cacat dalam struktur dan
lubang atau reaksi kimia pada permukaan luar. Intan murni tidak mempunyai cacat
tapi mempunyai kilau yang cemerlang, tapi termasuk kekurangan atau cacat di
dalam struktur internal yang dapat mendorong penampilan yang tidak cemerlang
atau buram. Kebanyakan terminology yang digunakan untuk mendeskripsikan kilauan
adalah deskriptif kilau. Sebagai contoh, Galena mempunyai kilau metalik;
permukaannya terlihat seperti baja mobil baru. Kilau seperti tanah yang
menyerupai lahan kering, tumpul; kilau seperti kilau kaca, kilau seperti
mutiara, kilau seperti permukaan mutiara, dll.
Berat
Jenis
Berat
jenis suatu mineral adalah suatu perbandingan
antara kepadatannya dengan kepadatan air; sebagaimana ditunjukkan dalam
hubungan :
Berat jenis = kepadatan suatu mineral
Kepadatan air
Kepadatan tergantung
pada massa atom mineral dan kepadatan yang mengikatnya. Pada suhu 25º C air
mempunyai kepadatan 1 g/cm3 dan grafit mempunyai kepadatan 2,4 g/cm3.
grafit mempunyai kepadatan 2,4 kali lipat dari air, dan mempunyai berat jenis
sebesar 2,4.
Kebanyakan pada kulit
bumi terdiri atas mineral yang berisi silicon dan oksigen (mineral silikat),
dan mempunyai berat jenis antara 2,4 – 4,5. Tetapi banyak mineral jenis lain mempunyai nilai
yang lebih tinggi. Emas (15 – 19,3) dan platina (14 - 19) adalah mineral yang
mempunyai berat jenis paling tinggi. Melalui latihan, berat jenis dapat
diperkirakan dengan memegang contoh mineral yang tidak diketahui di satu tangan
dan membandingkan beratnya dengan sesuatu yang disamakan dari contoh mineral
engan berat jenis yang telah diketahui.
Warna
Tampak bahwa suatu
warna mineral harus bermanfaat dalam proses identifikasinya; dan itu berlaku
untuk beberapa mineral. Sebagai contoh, galena selalu berwarna kelabu (pyrite),
kuningan (perungggu), hijau (azurit), biru (cinnabar) dan merah. Sayangnya, cacat
dan pengotor kristal menyebabkan banyak mineral yang paling umum mempunyai
warna yang berubah-ubah. Sebagai contoh, kwarsa mungkin mempunyai warna putih,
hijau, biru, kelabu, kuning atau tanpa warna. Warna Feldspar mungkin tak
berwarna, putih, kelabu, merah atau hitam. Warna Sphalerite (ZnS) adalah putih,
kuning kecoklatan, hijau atau hitam. Warna adalah sifat yang dapat diteliti
untuk beberapa mineral tapi tidak untuk semuanya. Melalui Warna, dapat dengan mudah menentukan sifat
fisis, tapi harus digunakan dengan perhatian yang serius.
Lapisan
Warna dari suatu bubuk
mineral disebut dengan lapisannya. Lapisan adalah suatu sifat yang lebih
dipercaya sebagai sifat dari permukaan warna karena sifat permukaan warna dapat
dihancurkan dan pengotor dapat dihapuskan selama proses penghancuran. Untuk
beberapa mineral. Warna dan lapisan adalah sama, tetapi sering kali berbeda,
terutama untuk mineral yang berganti-ganti warna. Dengan mengabaikan warna,
lapisan cenderung untuk tetap konstan. Sphalerit menghasilkan lapisan krem
kekuningan, putih, hijau atau hitam.
Pyrite (FeS2)
atau sering disebut emas muda, tapi orang tidak akan mengenalinya karena
lapisan hitamnya. Jika suatu mineral kuningan dengan kilau metalik memberi
suatu lapisan hitam, maka lapisan itu dapat dibuang sebab dia berupa pyrite
atau sejenisnya. Jika itu lapisan kuningan atau emas, yang terkandung dalam
bubuk, maka itu mungkin adalah emas.
Sifat
lain
Sifat yang terdahulu
dapat ditentukan dengan mudah dan cukup untuk mengidentifikasi beberapa mineral
umum, tapi ada beberapa sifat lain yang juga sangat menolong. Para ahli Geologi
sering mencicipi, membaui dan menggosok jari mereka pada mineral karena rasa,
aroma dan sentuhan merupakan kelebihan diagnostic bagi mineral tertentu. Garam
jelas terasa asin, tapi Sylvite (KCl) jika dirasakan akan terasa pahit, dan
kaolin akan berdetak pada lidah. Lapisan dari banyak mineral sulfide beraroma
seperti telor busuk, sedangkan mineral arsenic beraroma seperti bawang putih.
Bubuk grafit terasa berminyak. Para ahli Geologi melakukan tes dengan penuh
perhatian. Kita cenderung membaui untuk menguji arsenic sebelum mencicipi.
Beberapa mineral
mempunyai satu warna dalam cahaya tampak, tapi penampilannya akan sangat
berbeda dalam cahaya ultraviolet, sifat ini disebut Fluoresensi. Sifat lain yang bermanfaat diantaranya adalah kemagnetan, sifat dapat ditempa (kemampuan mineral untuk dihantamkan menjadi
lembar tipis), ductilitas/kealotan (kemampuan
mineral untuk dicabut menjadi kawat tipis), dan fleksibilitas atau kerapuhan
lembar tipis dari suatu sample. Tentu saja, apapun wujud fisik dari komposisi
dan struktur internal dapat dimanfaatkan.
Satu tes bahan kimia
sederhana sering dibuat sebab tidak memerlukan peralatan dan hanya memerlukan
sedikit tetesan yang melemahkan (5 – 10 %) Hydrocloric acid (HCl). Mineral
seperti kalsit yang berisi karbonat anion kompleks (CO3)2-
akan berbuih (“berdesis”) dalam HCl. Suatu reaksi kimia yang berlangsung cepat
antara mineral dan cuka, akan melepaskan gas asam arang dan air. Gelembung gas
asam arang keluar melalui cairan untuk menghasilkan buih tersebut. Reaksi untuk
kalsit adalah :
CaCO3 +
HCl → CaCl2 +
H2O + CO2
Kalsit
Hydrocholic
kalsium air karbondioksida
acid klorit
Identifikasi
Sistematis
Bukan hanya sekedar
menebak maupun menghapalkan, penampilan dari bahan percobaan mineral tunggal
adalah suatu metode yang sukses untuk mengidentifikasi mineral. Metode yang
paling efektif untuk menyusun profil yang lengkap tentang sifat fisis mineral
yang tidak dikenal dan kemudian membandingkannya dengan mineral di dalam tabel
Appendix B.1. Sangat sedikit dari mineral yang mempunyai sifat fisis yang pasti
sama, dan melihat beberapa kelompok sebagaimana pada tabel Appendix B.2 akan
dapat membantu untuk membedakannya. Pada dasarnya, proses ini adalah salah satu
dari pengeliminasian, membuang mineral-mineral yang tidak cocok dengan mineral
yang tidak dikenal sampai hanya menjadi mineral tunggal.
Perhatian sangat
diperlukan dalam menentukan sifat-sifat mineral. Jika suatu sample tidak murni
dan berisi beberapa butir mineral, berat jenis tertentu yang terukur merupakan
suatu nilai rata-rata, bukan merupakan nilai mutlak untuk beberapa mineral
manapun. Dalam mineral sering terdapat kumpulan butiran halus yang menantang
pengujian akurat untuk kekerasan sebab guratan dengan pisau yang sederhana akan
menghancurkan butiran; itu sama sekali tidak cukup mampu menguji tingkat
kekerasan mineral.
Manusia mungkin tidak
menunjukkan semua arah pembelahannya. Meskipun diperlukan peringatan. Tidak
harus panik karena sedikit sifat fisik yang ditentukan secara akurat adalah
yang anda perlukan untuk mengidentifikasikan mineral yang paling umum dengan
berhasil.
MINERAL DAN BATU
Bagaimana
Mineral Terbentuk?
Mineral berkembang dari kelompok kecil
ion yang disebut kristal biji, atau inti kristal. Pada mulanya kelompok kecil
ion membentuk kristal biji kecil –sebuah kelompok ion yang memiliki proporsi
elemen dan konfiguasi geometri yang memadai dari struktur internal. Lebih
banyak ion yang ditarik secara elektrostatis pada kristal biji; saat mereka
ditambahkan pada posisi struktural yang tepat, biji itu tumbuh menjadi butiran
yang dapat terlihat. Jika biji kristal terpisah jauh, masing-masing dapat
berkembang tanpa saling mengganggu, dan kristal yang terbentuk dengan baik
dapat dihasilkan. Jika beberapa kristal biji saling dekat satu sama lain, mereka
saling mengganggu saat berkembang, yang menyebabkan jumlah butiran yang saling
menyambung satu sama laim yang tidak menunjukkan muka kristal, meskipun setiap
butiran memiliki struktur kristal yang sesuai.
Mineral
berkembang dalam kisaran luas kondisi fisik dan di berbagai media. Beberapa
mineral berkembang dari air. Sebagai misal, bentuk air oleh memadatnya air pada
00C pada tekanan udara, dan bentuk halite oleh pengendapan saat air
garam menguap pada tekanan yang sama tapi suhu sedikit lebih tinggi. Mineral
lain (olivine dan plagioclase) tumbuh pada shuhu yang jauh lebih tinggi (550
hingga 1100 C) dan tekanan (10 kb) dari jenis berbeda bahan silikat yang
mencair. Masih lainnya, seperti garnet, terbentuk dalam padat pada suhu sedang
(200 hingga 600 C) dan tekanan (2 hingga 10 kb) dengan penyusunan ulang ion-ion
yang telah ada.
Beberapa
mineral seperti kuarsa dapat tumbuh dalam kisaran luas kondisi. Dari permukaan
pada beberapa kilometer turun ke lapisan kulit. Lainnya seperti halite hanya
terbentuk dalam kisaran kondisi fisik yang terbatas. Mineral yang terbentuk
pada kisaran terbatas kondisi digunakan oleh ahli geologi untuk menterjemahkan
kondisi dimana batu yang mengandungnya terbentuk.
Proses Pembentukan Mineral dan Batu
Mineral tidak terbentuk dalam isolasi. Sebagian besar digabungkan dengan mineral lain atau dengan berbagai butiran lain dari mineral yang sama pada batu. Batu dibagi menjadi tiga tipe berdasarkan sifat proses yang menyatukan mineral; mineral dapat berkembang melalui masing-masing dari tiga tipe proses.
Batu yang beku karena perapian
Batu
yang terbentuk oleh kristalisasi bahan batu yang mencair yang disebut magma
dikenal sebagai batu beku karena perapian. Kristal biji terbentuk saat magma
dingin dan mineral beku karena perapian berkembang pada cairan yang panas.
Mineral dan batu beku karena perapian terbentuk jika magma dingin; di permukaan
selama letusan gunung berapi atau di dalam lapisan bumi. Olivine, plagioclase
feldspar dan kuarsa dapat mengkristal dari magma dan dapat menjadi mineral beku
karena perapian.
Batu sendimen
Interaksi
atmosfer, hidrosfer dan bumi yang padat menyebabkan penguraian bahan kimia dan
fisik dari batu. Bahan batu yang terfragmentasi dan larut dikirim ke permukaan
oleh aliran air, glasier dan angin; disimpan atau diendapkan dari larutan; dan
terakhi dipererat kembali untuk
menghasilkan batu baru. Batu sendimen dihasilkan di permukaan oleh proses ini.
Mereka tersusun atas bagian-bagian dari batu yang sebelumnya ada sehingga
mineral yang beku karena perapian dapat dikerjakan kembali dan menjadi bagian
dari batu sedimen. Mineral sedimen berkembang di bawah kondisi permukaan,
biasanya oleh pengendapan ion-ion yang dilarutkan dari air. Sebagai misal
halite adalah mineral sedimen yang umum.
Batu
Metamorfis
Ketika
batu beku karena perapian dan sedimen terkena suhu dan kondisi tekanan yang
sangat berbeda dari yang dimana mereka pertama terbentuk. Mereka dapat merespon
dengan membuat perubahan logika mineral sementara dalam kondisi padat.
Bagaimana
berlian dapat dipotong?
Berlian
adalah di antara yang paling indah dan berharga dari semua, dan bentuknya yang
beraneka ragam menunjukkan cahaya dari cincin, kalung dan perhiasan lain. Akan
tetapi, berlian tidak ditemukan di alam dalam bentuk yang luar biasa seperti
itu. Malahan, bentuk kristalnya adalah oktahedron (gambar 1a) dan sebagian
besar contoh terbesar muncul sebagai masa yang berbentuk tidak beraturan
(gambar 1b). bagaimana berlian dapat dipotong menjadi bentuk yang menarik yang
kita nikmati? Berlian adalah bahan alam yang paling keras. Pandangan singkat
pada sejarah pemotongan berlian menunjukkan bahwa hal itu telah berubah selama
50 tahun terakhir saat kita mempelajari lebih banyak tentang struktur internal
dan properti fisik mineral. Perhiasan kuno tidak dapat memotong untuk mengubah
bentuk berlian sama sekali. Disulitkan oleh kekerasannya, mereka benar-benar
batu dalam seting yang memperkuat bentuk oktahedral atau tak beraturannya.
Sekarang ini, tiga metode pembentukan berlian yang berbeda digunakan, masing-masing
mengambil keuntungan dari sifat fisik pembelahan dan kekerasan.
Pembelahan Berlian
Membelah
berlian dalam empat arah, paralel dengan permukaan oktahedron dan perhiasan
dapat mengambil keunggulan dari ini untuk mengubah bentuk sampel. Goresan
dibuat pada permukaan berlian, dengan menggunakan satu-satunya bahan yang dapat
menggoresnya –berlian lain. Mata pisau yang tajam, datar dimasukkan ke dalam
goresan dan diarahkan paralel dengan bidang belahan. Kemudian mata pisau itu
dipukul dengan palu, dan jika semua diarahkan secara tepat, mineral secara
halus memisah sepanjang bidang belahannya. Jika tidak, permata tulen yang
berharga pecah menjadi potongan tipis. Berlian dengan bentuk tidak beraturan
dapat dibelah sekali arah bidang belahan ditempatkan dengan metode sinar-X
modern.
Mengkilapkan berlian, atau mengasah
Selama
jaman pertengahan, ahli perhiasan menemukan bahwa permukaan tertentu dan arah
pada kristal berlian lebih lembut dari lainnya (kyanite memiliki sifat yang
sama). Bubuk yang dibuat dari berlian kualitas bukan permata dapat dibuat
menjadi pasa dengan mencampurkannya dengan minyak wijen; kemudian pasta itu
digunakan untuk mengasah berlian kualitas permata sepanjang bidang yang lembut.
Lokasi dari daerah yang lembut ini menjadi rahasia profesional yang dijaga
dengan hati-hati. Dua dari bidang yang paling umum digunakan menghasilkan
potongan meja (gambar 2a) dan potongan tablet (gambar 2b). di sekitar tahun
1520, pengetahuan yang lebih detailed tentang berlian mengarah pada potongan
yang lebih rumit (gambar 2c). terakhir, mendekati akhir abad ketujuh-belas,
sebuah motif baru diciptakan yang mengubah potongan meja dengan menambahkan 57
lebih banyak multi yang secara khusus dirancang untuk merrefleksikan cahaya
secara lebih terang. Sekarang ini dikenal sebagai potongan brilian (gambar 2d).
Pemotongan Berlian
Tak
satupun dari ‘potongan’ yang dijelaskan di atas aslinya dibuat dengan memotong
karena kerapuhan berlian membuatnya sangat mudah pecah.
Pada akhirnya, pemotongan berlian menjadi
realitas ketika kabel diisi dengan debu berlian dan digosok secara cepat di
atas sebuah batu. Sekarang ini, mata pisau gergaji dengan kecepatan tinggi
diisi dengan pasta debu berlian, dan mereka memotong berlian menjadi bentuk
yang diinginkan. Batu yang dihasilkan dengan cara ini disebut batu metamorfis,
dan mineral yang terbentuk selama perubahan ini adalah mineral metamorfis.
Beberapa mineral, seperti halite, terbentuk hanya satu
dari tiga tipe proses pembentukan batu (beku karena perapian dan metamorfis).
Sedikit mineral dengan kisaran stabilitas yang sangat luas dapat terbentuk melalui ketiganya. Sebagai misal, kuarsa dan
plagioclase feldspars dihasilkan melalui proses beku karena perapian,
metamorfis dan sedimen.
Siklus Batu
Nampak dari pernyataan terdahulu bahwa batu berada pada tahap konstan atau berubah. Alam
adalah pendaur ulang asli, dengan menggunakan ion yang sama berulang ulang
untuk membuat batu yang baru pada skema luas yang disebut siklus batu (gambar
3.10). batu beku karena perapian, metamorfis dan sedimen dapat berada di
permukaan untuk menghasilkan batu dan mineral sedimen baru. Batu sedimen,
metamorfis dan beku karena perapian dapat meleleh di dalam lapisan kulit bumi
untuk membentuk mineral dan batu beku karena perapian yang baru. Kemungkinannya
rumit. Dalam empat bab berikutnya kita akan mempelajari secara dekat proses
pembentukan batu beku karena perapian, sedimen dan metamorfis dan mempelajari
bagaimana mengidentifikasikan tipe batu yang berbeda.
gambar 3.10
MINERAL YANG MEMBENTUK BATU
Ada hampir 3000 mineral yang diketahui, dan yang baru
ditemukan setiap tahun. Untungnya, hanya sedikit jumlah dari 3000 itu yang
berlimpah, dan pengetahuan akan yang sedikit ini adalah yang diperlukan untuk
memahami proses yang dengannya batu beku karena perapian, sedimen dan
metamorfis terbentuk. Pada halaman berikutnya, kita akan mempelajari hal yang
sama dari kelompok mineral yang paling penting.
Mineral
diklasifikasikan dengan anion atau anion kompleks yang mereka kandung. Sebagai
misal, mineral yang mengandung tetrahedron silikon-oksigen disebut silikat;
yang mengandung anion sulfur disebut sulfida; dan yang mengandung kelompok
karbonat (CO) disebut karbonat. Bagian berikut ini menjelaskan kelompok yang
menyusun sebagian besar dari lapisan kulit bumi.
Mineral Silikat
Kita telah melihat di bab 2
bahwa lapisan kulit terdiri atas ion silikon dan oksigen, dan tidak mengejutkan
bahwa sebagian besar lapisan kulit terbuat dari mineral silikat. Tetrahedron
silikon-oksigen adalah blok bangunan dasar dari semua mineral silikat, tapi
blok bangunan dapat menyatu dengan berbagai cara. Tampilan singkat tentang
beragam struktur mineral.
Tipe
mineral silikat
Tetahedron
silikon-oksigen, (SiO), terbentuk seperti yang kita lihat di atas, karena
ukuran relatif dari ion Si dan O hanya memungkinkan bagi empat oksigen untuk
berada di sekitar silikon. Tetrahedron memiliki muatan negatif dan bertindak
sebagai anion kompleks, yang menarik kation. Kation ini memenuhi muatan negatif
sisanya dari ion oksigen dan mempertahankan tetrahedron dalam sebuah struktur
mineral. Spesifik struktur ini diatur oleh hubungan ukuran yang tepat dari
ion-ion yang digunakan dan suhu serta kondisi tekanan perkembangan. Tipe dari
struktur ini disebut struktur tetrahedron independen dan ditemukan pada
olivine, (Fe, Mg), (SiO); zircon (ZrSiO); dan mineral kelompok garnet.
Struktur
tetrahedron independen hanya dapat terbentuk jika terdapat cukup oksigen
sehingga masing-masing ion silikon dapat masuk kedalam tetrahedronnya sendiri.
Ini mensyaratkan bagi setiap ion silikon (catatan SiO pada formula mineral di
atas) tapi di berbagai lingkungan rasio silikon/oksigen kurang dari 4:1.
Prinsip koordinasi mensyaratkan bahwa setiap silikon dikelilingi oleh empat ion
oksigen; jika tidak terdapat cukup oksigen untuk berputar, beberapa harus
berbagi di antara tetrahedra. Cara berbagi tergantung pada rasio
silikon/oksigen, dan beberapa tipe struktural yang berbeda digambarkan pada
gambar 3.11 hingga 3.16.
Gambar 3.11
Pada
beberapa mineral, dua tetrahedra berbagi ion oksigen dan digabungkan jadi satu
pada struktur tetrahedra kembar (gambar 3.11). perhatikan bahwa setiap ion Si
dikelilingi oleh empat oksigen seperti yang diminta oleh prinsip koordinasi,
tapi salah satu dari oksigen adalah bagian dari kedua tetrahedra. Tetrahedron
kembar, dengan komposisi Si207 dan muatan –6 bertindak sebagai anion kompleks
dan menarik kation. Tetrahedron kembar menjadi blok bangunan untuk semua
mineral tersebut dengan rasio oksigen/silikon 7:2 dan unit ini dipersatukan
oleh apakah kation ada.
Setiap
tetrahedron silikon-oksigen pada struktur tetrahedra kembar berbagi salah satu
dari oksigennya dengan tetrahedron lain. Pada mineral silikat lain, setiap
tetrahedron berbagi dua dari empat oksigennya dengan tetrahedra terdekat. Hal
ini dapat diselesaikan dengan dua cara. Pada silikat cincin, cincin yang
terbuat dari tiga, empat atau enam tetrahedra dibentuk, dan menjadi anion
kompleks yang bertindak sebagai blok bangunan untuk struktur mineral (gambar
3.12). cincin enam tetrahedran yang terlihat di gambar 3.12 adalah tipe
struktur yang ditemukan pada tourmaline dan beryl mineral permata. Pada mineral
lain, tetrahedra berbaris membentuk rantai panjang dengan berbagi oksigen
dengan tetangganya pada apa yang disebut struktur rantai tunggal (gambar 3.13).
kemudian rantai itu bertindak sebagai
anion kompleks dan dipersatukan oleh kation. Baik pada silikat cincin maupun
rantai tunggal, rasio oksigen/silikon adalah 3:1.
Gambar 3.11
Dengan
jumlah yang semakin sedikit dari oksigen, bahkan lebih banyak terjadi berbagi,
yang menghasilkan anion kompleks yang lebih rumit. Rantai ganda terbentuk
ketika beberapa tetrahedran berbagi dua oksigen dan lainnya tiga, seperti yang
ditunjukkan pada gambar 3.14. Struktur silikat helai terbentuk ketika setiap
tetrahedran berbagi tiga dari empat oksigennya dengan tetangga (gambar 3.15).
struktur helai secara jelas direfleksikan pada lembaran seperti pembelahan yang
ditemukan pada mineral dari family mika.
Ketika
keempat oksigen dari setiap tetrahedron berbagi dengan tetrahedra sekitarnya,
sebuah jaringan tiga dimensi kompleks yang disebut struktur silikat kerangka
kerja terbentuk (gambar 3.16). kuarsa, plagioclase feldspar, dan pottasic
feldspar tiga dari mineral yangpaling berlimpah pada struktur kerangka milik
lapisan kulit.
Mineral
silikat yang membentuk batu
Olivine.
Kelompok olivine terdiri atas rangkaian larutan padat forsterite-fayalite (Mg,
Fe)2SiO4, dan memiliki struktur tetrahedron independen. Mineral olivine secara
karakteristik hijau dan memiliki gravitasi khusus yang tinggi untuk mineral
silikat (3,27 hingga 3,37). Kadang-kadang olivine membentuk kristal yang
memanjang, tapi lebih sering muncul dalam bentuk butiran dengan bentuk tidak
beraturan. Akibatnya, batu yang secara hampir keseluruhan tersusun dari olivie
nampak menjadi massa padat butiran dan tidak memiliki kristal panjang pada batu
yang mengandung feldspar atau amphibola. Sampel dengan kilauan cerah bernilai
sebagai batu permata mulia. Olivine ditemukan di seluruh lapisan kulit pada
batu beku karena perapian, tapi jenis yang kaya magnesium terbentuk pada
beberapa batu metamorfis juga. Olivine sangat umum pada meteorit, dan beberapa
ahli geologi merasa bahwa mereka adalah konstituen penting dari lapisan bumi.
Garnet. Family garnet terdiri atas dua
rangkaian padat-larutan, masing-masing memiliki tiga anggota akhir. Dua
rangkaian adalah (Fe, Mg, Mn)3 Al2 (SiO4)3 dan Ca3 (Al, Fe, Cr)2 (SiO4)3.
Dengan pada penggantian yang mungkin, tidak mengejutkan bahwa garnet terlihat
pada berbagai warna. Merah adalah yang paling umum, tapi pink, coklat, kuning
dan hijau cerah juga diketahui.
Gambar 3.13
Pyroxene. Familiy pyroxene terdiri atas
beberapa rangkaian padat-larutan, semua yang memiliki struktur rantai tunggal.
Beberapa dari rangkaian padat-larutan ini, seperti (Fe, Mg)SiO3 (kelompok
enstatite), meliputi besi dan pengganti magnesium, dimana lainnya juga
melibatkan sodium atau kalsium. Kelompok augite (Ca, Na)(Al, mg)(Si, Al2)O6,
dan aegirine, NaFe3+Si206, adalah contoh dari semua ini. Beberapa pyroxene,
seperti aguite, terbentuk pada kisaran luas kondisi pada proses beku karena
perapian dan metamorfis, tapi lainnya lebih dibatasi pada lingkungan
pembentukan mereka. Sebagai misal, jadeite, NaAlSi206, terbentuk pada batu metamorfis
hanya pada suhu tinggi dan tekanan sangat tinggi. Sebagian besar pyroxene
adalah media bagi hijau gelap, tapi beberapa coklat dan yang cukup cantik untuk
menjadi semi berharga; permata jade. Ikatan paling lemah pada struktur pyroxene
selalu antara rantai dan pembelahan terjadi pada dua arah pada sudut yang
hampir tepat 87 dan 93). Bidang pembelahan paralel rantai.
Amphibola. Family amphibola terdiri
atas beberapa rangkaian padat-larutan yagn sama dengan pyroxene tapi dengan
struktur rantai ganda dimana hidroksil, OH, anion kompleks ada. Hornblende,
amphibola yang paling umum, adalah wakil utama batu beku karena perapian dan
metamorfis dan merupakan family rangkaian padat-larutan yang meliputi sodium,
kalsium, magnesium dan besi. Lainnya, seperti cummingtonite, Mg7Si8022(OH)2,
glaucophane, Na2Mg3Al2Si8022 (OH)2, dan actinolite, Ca2Fe3Si8022(OH)2,
normalnya hanya dihasilkan selama metamorfisme.
Amphibola
sulit untuk dibedakan dari pyroxene karena keduanya adalah silikat rantai,
mengandung elemen yang sama, warna sama dan muncul pada tipe batu yang sama. Di
berbagai contoh, hanya sudut kemiringan antara dua arah pembelahan pada
amphibola (57 dan 123) memungkinkan dibuat perbedaan.
Mika. Family mika terdiri atas beberapa
mineral silikat lembaran dimana cation besar K+, Na+ dan Ca2+ mengikat lembaran
oksigen silikon jadi satu. Mika yang paling berlimpah adalah muscovite mineral
yang tidak berwarna, Kal1(AlSi3O10) (OH)2, dan biotite mineral coklat gelap atau
hijau, K (Fe, Mg)3 (AlSi3O10) (OH)2. Keduanya adalah konstituen penting dari
batu metamorfis dan juga terbentuk dalam berbagai jenis batu beku karena
perapian. Semua mika memiliki pembelahan yang baik sekali pada satu arah dimana
mereka dapat dikeluarkan ke dalam lembaran tipis yang fleksibel.
Plagioclase feldspars. Plagioclase felsdpars adalah rangkaian
padat-larutan silikat kerangka kerja antara albite dan anorthite anggota akhir,
NaAlsi3O8 dan CaAl2Si208. Mineral plagioclase adalah yang paling berlimpah di
batuan metamorfis bumi. Dan lagi, plagioclase kaya sodium (albite) dapat
terbentuk pada lingkungan sedimen.
Plagioclase
sangat luas warnanya (putih, abu-abu, hitam dan tidak berwarna) tapi dikenali
oleh kekerasannya yang sedang (6 pada skala Mohn). Beberapa butiran plagioclase
menunjukkan alur yang sangat halus yang disebut striasi pada salah satu dari
dua arah pembelahan, dan alur ini adalah diagnosa untuk keseluruhan family.
Pottasic
feldspar. Potassic feldspar, KalSi3O8 juga merupakan silikat kerangka kerja.
Ada tiga polymorf KalSi3O8, masing-masing yang terbentuk pada lingkungan yang
berbeda. Sanidine mengkristal pada batu vulkanik yang beku karena perapian dan
pada batu metamorfis yang terkena tekanan rendah tapi suhu sangat tinggi.
Orthoclase terbentuk pada batu beku karena perapian dan metamorfis, dan pada
tingkat yang jauh lebih sedikit pada batu sedimen. Microcline memiliki asal
beku karena perapian maupun metamorfis.
Kuarsa. Salah satu dari mineral yang
paling umum adalah kuarsa, SiO2, yang dapat terbentuk pada batu beku karena
perapian, metamorfis dan sedimen. Itu adalah silikat kerangka kerja, tapi tidak
seperti feldspar tidak ada pengganti untuk silikon. Kuarsa telah diketahui ada
pada batu dengan kilauan seperti kaca, kekerasan tinggi (7) dan pecahan
conchoidal. Kuarsa muncul di berbagai warna. Jenisnya yang tidak berarna
dikenal sebagai kristal batu, dan masing-masing dari jenis yang berwarna
berbeda diberi nama berbeda: ungu (amethyst), pink (kuarsa mawar), abu-abu atau
hitam (kuarsa berasap), kuning (critine) dan hijau (aventurine).
Mineral
tanah liat
Salah satu kelompok penting
dari mineral –mineral tanah liat- tidak sesuai dengan skema klasifikasi bahan
kimia sederhana karena beberapa mineral tanah liat adalah silikat dan lainnya
bukan silikat. Semua terbentuk di permukaan bumi karena cuaca –interaksi antara
mineral yang sebelumnya ada dan gas di udara. Mereka umumnya muncul pada
campuran butiran yang sangat halus yang berupa plastik dan dapat dicetak jika
dicampur dengan sedikit air. Mineral tanah liat yang paling umum adalah silikat
kaolinite, Al2Si2O5(OH)4 ;
montmorillonite, (Al, Ng)8SiO10(OH)10-12H2O;
dan illite (mineral seperti muscovite tapi dengan lebih sedikit potasium dan
lebih banyak silikon); dan gibbsite non silikat, Al (H)3 dan
boehmite, AlO-OH.
Mineral non silikat
Ada lebih banyak mineral non
silikat dibandingkan silikat, tapi non silikat hanya merupakan bagian sangat
kecil dari lapisan kulit. Sedikit dari non silikat merupakan mineral pembentuk
batu yang penting. Mereka terjadi paling umum sebagai mineral pelengkap (minor)
pada batu yang hampir secara keseluruhan tersusun atas silikat. Sebagai misal,
mineral apatite, Ca5 (F, Cl, OH)(PO4)3, ditemutkan pada hampir setiap batu beku
karena perapian, tapi jarang terkumpul lebih banyak dibandingkan yang ada. Akan
tetapi, non silikat secara ekonomis sangat penting karena mereka mencakup
sebagian besar sumber daya mineral. Daftar mineral non silikat yang paling umum
diberikan pada tabel 3.3, bersama dengan mode kemunculannya. Kita di sini
akan fokus pada sedikit non silikat yang
merupakan mineral pembentuk batu yang penting.
Karbonat
Terdapat
beberapa mineral karbonat, masing-masing yang mengandung karbonat (CO3)2-anion
kompleks. Dua calcite yang paling banyak, CaCo3 dan dolomite, CaMg(CO3)2-
adalah konstituen penting dari batu sedimen. Keduanya relatif halus (sekitar 3
pada skala Mohn) dan menunjukkan pembelahan yang sangat bagus pada tiga arah
tidak tegak lurus. Keduanya bereaksi dengan HCl, meskipun calcite berbusa dan
dolomite hanya secara lemah.
Sulfat
Gypsum,
CaSO4, 2H2O dan anhydrite, CaSO4, adalah mineral paling umum yang mengandung
sulfat anion kompleks (SO4)2-. Secara tipikal mereka berwarna abu-abu terang
hingga putih dan diantaranya adalah mineral paling lunak (gypsum ada pada 2
pada skala Mohn). Mereka muncul pada jumlah yang sangat banyak atau dalam
kristal yang berkembang dengan baik, beberapa panjangnya hingga 1,5 m. gypsum
dan anhydrite secara eksklusif aslinya sedimen dan terbentuk karena penguapan
air laut.
Halida
Elemen-elemen
pada tabel periodik di samping gas lembam disebut elemen halogen, dan
mineralnya disebut halida. Satu-satunya mineral pembentuk batu halida utama
adalah halite, NaCl, meskipun flourite, CaF2, adalah mineral pelengkap yang
berleimpah. Halite muncul pada kristal kubik yang jernih dan pada massa
granular, dan membentuk lapisan sepuluh meter tebalnya di berbagai area.
Halite, seperti gypsum dan anhydrite, adalah mineral sedimen yang terbentuk
oleh penguapan air laut.
SUMBER DAYA MINERAL
Banyak mineral yang
berguna, dan kita telah lama menemukan dan menambangnya. Sekarang kita mengeruk
dasar lautan mencari mangan oksida, menggali ratusan meter kedalam bumi untuk
sulfida tembaga dan berlian, dan memompa dari dasar tanah untuk mencairkan dan
menemukan sulfur. Mineral adalah sumber daya yang berharga hanya jika mereka
terkonsentrasi pada jumlah yang begitu besar penemuan mudah. Di bab 4, 5 dan 6,
kita akan melihat pada beberapa proses beku karena perapian, metamorfis dan
sedimen yang membawa konsentrasi ini. Di sini kita akan melihat pada atribut
mineral yang membuat mereka bermanfaat. Sebuah daftar tentang beberapa sumber
daya mineral penting diberikan pada tabel 3.4.
Beberapa
mineral berharga karena atom yang mereka kandung. Besi, aluminium dan tembaga
–logam yang kita gunakan sebagian besar berasal dari oksida (hematite dan
magnetite), sulfida (bornite dan chalcocite) dan hidroksida (bauksit). Mineral
yang mengandung uranium seperti uraninite, UO2, dan carnonite, K2(UO2)2(VO4)2,
adalah sumber penting bahan bakar nuklir.
Mineral
lain berguna karena sifat fisiknya. Kekerasan yang besar dari berlian
menjadikannya alat penggosok industri yang penting. Bor yang digunakan untuk
menembus ribuan kilometer batu dalam pencarian minyak ditutup dengan butiran
halus corundum. Garphite terlalu lembut untuk digunakan pada pensil karena
mudah tercoreng. Harus dicampur dengan mineral tanah liat untuk mencapai keras
yang diinginkan.
Rasa
berminyak dari talc dan graphite disebabkan oleh tenaga van der waal-nya yang
sangat lemah. Tekanan jari saja memecahkan ikatan ini, yang menyebabkan
lembaran tetrahedra silikon-oksigen (pada talc) dan carbon atom (pada graphite)
untuk saling menyelip pada apa yang kita sebut licin/berminyak. Kelembutan dan berminyak yang digabungkan
membuat talc dan graphite minyak pelumas yang penting. Sebaliknya, ikatan yang
sangat kuat memberikan feldspar dan mineral Al2SiO5 andalusite, silimanite dan
kyanite, titik leleh yang sangat tinggi. Mineral ini digunakan dalam membuat
porselen dan batu batu yang menjadi pinggir bagian dalam tungku perapian yang
terbuat dari baja.
Ikatan
metal pada emas, perak, platinum dan tembaga menjadikannya konduktor listrik
yang hebat. Kuarsa merespon secara berbeda terhadap listrik, yang sedikit
terurai ketika dikenai arus listrik. Kuarsa tipis bergetar pada arus balik dan
digunakan untuk menyetel frekuensi gelombang radio pada alat transmisi dan
penerima.
Struktur
lembaran dari beberapa mineral tanah liat memungkin mereka untuk menyerap
jumlah air yang besar dan membengkak hingga beberapa kali volume normalnya.
Tanah liat seperti itu digunakan untuk berbagai tujuan: untuk mempertebal
‘guncangan tebal’ pada rantai makanan cepat, untuk mempertebal cairan pada
manusia (sebagai bahan utama pada kaopectate). Dan untuk mencegah kebocoran
pada tempat penyimpanan air atau danau buatan dengan menambah besar dan mengisi
retakan kecil. Struktur silikat kerangka kerja dari mineral zeolite (gambar
3.17) memungkinkan ion kecil untuk lewat, tapi bukan yang besar. Zeolite digunakan
sebagai bahan aktif pada berbagai pemurni dan pelembut air.
Kombinasi
keras, warna cerah dan kilauan terang berperan terhadap penggunaan mineral
sebagai permata (tabel 3.5). sangat sedikit spesimen mineral, bahkan berlian,
memiliki kombinasi sifat yang tepat menjadi batu permata mulia; karena itulah
permata seperti yang ditunjukan pada bidang 5 sangat mahal. Banyak permata
adalah spesimen spektakuler dari mineral sehari-haril yang dapat kita beli
dengan murah pada toko setempat. Amehtyst dan agate adalah jenis kuarsa.
Tidak
ada akhir bagi penggunaan dimana mineral dapat ditempatkan, dan kegunaan baru
terus ditemukan. Ruby sekarang digunakan untuk mengahasilkan sinar laser juga
membuat perhiasan, sesuatu yagn tidak dibayangkan 25 tahun lalu. Campuran
mineral tanah liat yang kita sebut bauksit relatif tidak penting hingga kita
belajar untuk menyaring aluminium metalik darinya. Semakin banyak kita belajar
tentang mineral, semakin bermanfaat mereka.
Kesimpulan
Mineral adalah padatan anorganik alami yang membentuk sebagian besar tanah padat. Masing-masing memiliki ordered susunan internal atom atau ion dan komposisi kimia tertentu. Sebuah struktur internal mineral tergantung pada ukuran dan muatan dari ion konsisten dan pada kondisi fisik di mana ia tumbuh. Setiap ion dalam mineral diikat kepada sebanyak ion muatan yang berlawanan dari kation harus sama dengan jumlah muatan negatif dari anion. Polimorf adalah mineral yang memiliki komposisi yang sama tetapi berbeda struktur internal. Ion dapat menggantikan satu sama lain dalam struktur mineral jika mereka dengan ukuran hampir sama dan biaya.
Mineral adalah padatan anorganik alami yang membentuk sebagian besar tanah padat. Masing-masing memiliki ordered susunan internal atom atau ion dan komposisi kimia tertentu. Sebuah struktur internal mineral tergantung pada ukuran dan muatan dari ion konsisten dan pada kondisi fisik di mana ia tumbuh. Setiap ion dalam mineral diikat kepada sebanyak ion muatan yang berlawanan dari kation harus sama dengan jumlah muatan negatif dari anion. Polimorf adalah mineral yang memiliki komposisi yang sama tetapi berbeda struktur internal. Ion dapat menggantikan satu sama lain dalam struktur mineral jika mereka dengan ukuran hampir sama dan biaya.
Mineral tumbuh dengan menambahkan ion benih kristal,
dan pertumbuhan dapat dilakukan sebagai bagian dari tiga proses yang berbeda.
Mineral berapi terbentuk dari bahan-bahan silikat cair pada temperatur tinggi.
Membentuk endapan mineral di permukaan bumi oleh cuaca atau presipitasi dari
air. Metamorf mineral tumbuh oleh migrasi ion dalam kondisi padat menengah di
pertengahan antara mereka dari permukaan dan mencair. Beberapa bentuk mineral
melalui tiga. Sebuah komposisi kimia mineral, ikatan, dan struktur internal
menghasilkan unik sifat fisik oleh mineral yang dapat diidentifikasi. Kekuatan
ikatan dan distribusi ditentukan kekerasan, titik lebur, merasa, dan cara di
mana mineral istirahat (pembelahan atau patah). Menentukan komposisi kimia
warna, luster, lapisan, magnesium, reaksi asam, rasa, dan bau. Struktur
internal kontrol bentuk kristal dan, dikombinasikan dengan komposisi,
menentukan gravitasi tertentu.
Mineral silikat membentuk sebagian besar dari kerak
bumi, dan semua memiliki silikon-oksigen anion kompleks tetrahedral. Dengan
berbagi oksigen ion, tetrahedral dapat bergabung di pasang, cincin, rantai,
seprai, dan rumit tiga dimensi karya bingkai. Silikon / oksigen rasio pada saat
menentukan pembentukan mineral yang akan membentuk struktur. Beberapa mineral
silikat keluarga-olivin, plagioclase dan potassic feldspar, pyroxene,
amphibole, mika, dan kuarsa-membuat sebagian besar batu-batu kerak bumi. Ada
banyak nonsilicate mineral, namun sebagian besar terjadi sebagai aksesori
mineral dalam batuan silikat.
Penggunaan ekonomi mineral tergantung pada sifat
kimia dan fisik. Banyak nonsilicates, terutama sulfida dan oksida, adalah bijih
dari yang logam seperti besi dan tembaga yang lebur. Mineral yang digunakan
sebagai abrasive, pelumas, konduktor listrik, perangkat untuk tuning radio, air
pelembut, perhiasan, dan untuk banyak tujuan lain.
0 komentar:
Posting Komentar