06 kelompok mineral silikat

06. Kelompok Mineral Silikat06. Kelompok Mineral Silikat

MFG 1934MFG 1934

Salahuddin HuseinSalahuddin Husein

Jurusan Teknik Geologi Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah MadaFakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

20122012

shddin © 2012Kerangka MateriI. PendahuluanII. NesosilikatIII. SorosilikatIV. SiklosilikatV. Inosilikat

• Inosilikat Rantai Tunggal• Piroksen• Piroksinoid

• Inosilikat Rantai Ganda• Amfibol

VI. Filosilikat• Serpentin• Talk & Klorit• Mika• Lempung

VII. Tektosilikat• Kelompok Silika• Kelompok Feldspar• Kelompok Feldspatoid• Kelompok Zeolit

VIII. Penutup

shddin © 2012I. Pendahuluan• Karena oksigen dan silika merupakan dua unsur paling

melimpah di kerak dan mantel Bumi, maka mineral silikat tersebar di berbagai tempat, menyusun lebih dari 92% dari sekitar 3500 mineral yang pernah ditemukan.

• Kehadirannya yang melimpah menyebabkan mineral silikat menjadi kelompok mineral paling utama dari mineral-mineral pembentuk batuan.

• Karakteristik mineral silikat adalah kehadiran tetrahedra silica (SiO4)−4 yang tersusun atas kation silika (Si+4) dalam bangun kristal tetrahedra dengan anion oksigen (O−2).

• O2- memiliki jejari ion sebesar 1.32 Å, sedangkan Si4+ berukuran lebih kecil dengan jejari 0.42 Å. Apabila ion berbentuk bola, maka 4 ion oksigen dapat disusun di sekitar satu ion silika, membentuk struktur tetrahedra. Struktur ini memiliki muatan 4 positif dan 8 negatif, total menjadi bermuatan 4-.

shddin © 2012I. Pendahuluan• Mineral silikat dikelompokkan berdasarkan pada cara

penggabungan tetrahedra silika dan pola penggunaan bersama ion oksigen dalam struktur kristal.

• Tetrahedra dapat terbentuk independen tunggal dalam beberapa mineral, namun pada beberapa mineral lain mereka dapat pula bergabung dengan tetrahedra lain dengan cara berbagi satu, dua, tiga, atau keseluruhan empat anion oksigen. Kemungkinan penggabungan tersebut memberikan berbagai bentuk struktur mineral silikat.

• Struktur silikat semakin kompleks bila jumlah oksigen yang dipergunakan bersama unit SiO4- di dekatnya juga bertambah.

• Ketika jumlah oksigen bersama bertambah, struktur semakin terbuka dan semakin berkurang densitasnya, semakin banyak tempat untuk masuknya ion-ion besar, seperti kation Na+ dan K+ serta anion (OH)-.

shddin © 2012I. Pendahuluan

Wilson, 2010

shddin © 2011

Stukturmineral

silikat

Nesosilikat

Sorosilikat

Siklosilikat

Inosilikat rantai tunggal

Inosilikat rantai ganda

Filosilikat

Tektosilikat

Hefferan & O’Brien, 2010

• Struktur silikat paling sederhana adalah nesosilikat yang merupakan unit SiO4- tunggal.

• Satu oksigen dipergunakan bersama dalam sorosilikat.• Dua oksigen dipergunakan bersama dalam siklosilikat

(struktur cincin), juga dalam inosilikat (baik struktur rantai tunggal maupun rantai ganda).

• Tiga oksigen dipergunakan bersama membentuk struktur lembaran dalam fillosilikat.

• Empat oksigen dipergunakan bersama dalam struktur tiga-dimensi kompleks milik tektosilikat.

shddin © 2012I. Pendahuluan

shddin © 2012II. Nesosilikat• Nesosilikat, atau ortosilikat, adalah mineral silikat yang

dicirkan oleh tetrahedra silika tunggal yang tidak saling membagi ion oksigen dengan tetrahedra silika lainnya.

• Perbandingan ion silika (Si+4) terhadap ion oksigen (O−2) dalam bangun tetrahedra adalah 1 : 4. Perbandingan ini mencerminkan rumus mineral nesosilikat, yang selalu tersusun oleh komponen (SiO4)−4 sebagai tetrahedra tunggal.

• Contoh mineral nesosolikat paling banyak dijumpai adalah kelompok olivine, yang merupakan mineral paling melimpah di mantel atas, dengan rumus (Mg,Fe)2SiO4.

• Pada rumus olivin, terdapat enam bangun oktahedral yang mengandung kation magnesium (Mg+2) dan/atau iron (Fe+2), yang menetralkan muatan komponen tetrahedra silika.


• Struktur dasar nesosilikat dalam bangun polihedral, penghubung setiap unit tetrahedra adalah kation sebagai koordinator enam ion oksigen lainnya di pusat oktahedral.

shddin © 2012II. Nesosilikat

• Olivin terdiri dari dua mineral utama yang terbentuk dalam pertukaran padat antara besi dan magnesium. Forsterit adalah olivin kaya-magnesium, sedangkan fayalit adalah olivin kaya-besi.

• Kelompok mineral nesosilikat terpenting kedua adalah kelompok garnet, yang melimpah dalam batuan metamorf.

• Rumus kimia umum kelompok garnet adalah A3B2(SiO4)3.

• A menunjukkan kation +2 yang berkoordinasi dengan ion oksigen, mencakup Fe+2, Ca+2, Mg+2 dan Mn+2.

• B menunjukkan lokasi oktahedral kation +3 yang berperan sebagai koordinator enam ion oksigen, mencakup Al+3, Fe+3

atau Cr+3.

• Sehingga rumus umum garnet dapat ditulis menjadi (Fe,Ca,Mg,Mn)3(Al,Fe,Cr)2(SiO4)3.


Olivin

shddin © 2012II. NesosilikatStruktur olivin

Fayalit Forsterit


Spessartin Uvarovit

Garnet Almandin

• Kelompok ketiga terpenting dalam nesosilikat adalah kelompok silikat aluminium, dengan rumus (AlAlOSiO4). Kelompok ini terdiri atas 3 polimorf yang banyak dijumpai pada batuan metamorfik asal batulempung, yaitu andalusit (terbentuk pada tekanan rendah), kyanit (terbentuk pada tekanan tinggi), dan silimanit (terbentuk pada tekanan sangat tinggi).

• Mineral-mineral nesosilikat lainnya adalah kloritoid, topas, titanit, dan zirkon.


• Komposisi dan keterdapatan varian utama garnet :



Silimanit Kyanit

Diagram fase silikat aluminium

Andalusit

Kyanit

Silimanit

Andalusit

shddin © 2012III. Sorosilikat• Sorosilikat, atau disilikat, adalah mineral yang memiliki jumlah

minimum hubungan antara tetrahedra silika.

• Sepasang tetrahedra silika dihubungkan melalui penggunaan bersama satu ion oksigen (O−2) membentuk struktur menyerupai “ikatan dasi kupu-kupu”.

• Perbandingan ion silika (Si+4) terhadap ion oksigen (O−2) adalah 2 : 7, mencerminkan rumus dasar sorosilikat yang selalu mengandung unsur (Si2O7)−6.

• Contohnya mineral hemimorfit dengan rumus Zn4(Si2O7)(OH)2•H2O.

• Seng (Zn) menempati lokasi koordinasi kedua, (OH) menunjukkan kehadiran anion hidroksil (OH−1) sebagai tambahan anion oksigen (O−2), dan H2O menunjukkan kehadiran molekul air yang netral namun bipolar.


• Struktur dasar sorosilikat; sepasang tetrahedra silika dihubungkan melalui satu ion oksigen bersama:

shddin © 2012III. Sorosilikat

• Kelompok mineral sorosilikat paling penting adalah kelompok epidot yang banyak dijumpai dalam fasies metamorfik sekis hijau dan fasies epidot-amfibol. Kelompok epidot terdiri dari lima mineral, yaitu epidot, klinozoisit, alanit, piemontit dan zoisit.

• Mineral sorosilikat lainnya adalah lawsonit dan vesuvianit, yang juga banyak terdapat dalam batuan metamorfik.


Lawsonit Vesuvianit


Alanit Zoisit

Hemimorfit Epidot

shddin © 2012IV. Siklosilikat• Bila beberapa tetrahedra silika bergabung melalui dua ion

oksigen (O−2), mereka dapat membentuk struktur cincin atau rantai. Perbandingan ion silika (Si+4) terhadap ion (O−2) adalah 1 : 3.

• Dalam siklosilikat, struktur yang terbentuk adalah cincin, dengan tiga bentuk dasar: segitiga, segiempat, dan heksagonal.

• Benitoit (BaTiSi3O9) memiliki struktur cincin segitiga dengan rumus dasar (Si3O9).

• Dari rumus kimianya terlihat bahwa sebagai tambahan cincin silikat (Si3O9), benitoit juga memiliki dua bangun polihedral: satu lokasi kation besar yang diisi oleh barium (Ba+2) dan satu lokasi kation kecil yang ditempati oleh titanium (Ti+4).


• Struktur dasar siklosilikat: segitiga, segiempat, dan heksagonal:

shddin © 2012IV. Siklosilikat

• Rumus kimia dasar untuk cincin siklosilikat segiempat adalah Si4O12, seperti pada mineral aksinit dengan rumus kimia (Ca,Fe,Mn)3Al2(BO3)(Si4O12)(OH).

• Rumus tersebut menunjukkan bahwa aksinit memiliki satu struktur cincin segiempat (Si4O12), satu lokasi untuk kation divalen berukuran sedang (Ca,Fe,Mn), dan satu lokasi untuk kation yang lebih kecil yang diisi oleh aluminum (Al+3).

• Anion Borat (BO3)−1 dan anion hidroksil (OH)−1 menempati cincin yang terbuka dalam struktur kristal aksinit.


• Struktur paling banyak terbentuk bagi mineral siklosilikat adalah cincin heksagonal, dengan rumus dasar Si6O18, seperti pada mineral beril.

• Rumus kimia beril adalah Be3Al2Si6O18 yang menunjukkan tiga lokasi polihedral utama, yaitu:

1) Lokasi tetrahedra silika berbentuk cincin heksagonal (Si6O18),

2) Lokasi tetrahedra kedua yang ditempati oleh kation berilium (Be+2) berukuran kecil, dan

3) Lokasi oktahedra yang ditempati oleh kation aluminum(Al+3) berukuran lebih besar.

• Turmalin dan kordierit adalah contoh lain mineral siklosilikat dengan struktur cincin heksagonal.



Morganit, Akuamarin, dan Heliodor

KordieritBenitoit

Aksinit

Beril

shddin © 2012V. Inosilikat• Inosilikat adalah istilah resmi untuk mineral silikat dengan

struktur tetrahedra yang dihubungkan melalui penggunaan ion oksigen bersama dalam bentuk rantai.

• Karena struktur rantai terbentuk dari satu sisi suatu kristal kesatu sisi kristal lainnya, maka rantai tersebut digolongkan sebagai struktur satu dimensi.

• Umumnya terdapat dua jenis rantai inosilikat, yaitu struktur rantai tunggal dan struktur rantai ganda.

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Tunggal : Piroksen• Dalam inosilikat rantai tunggal, setiap tetrahedra dihubungkan

melalui ion oksigen yang dipergunakan bersama, sehingga rasio Si/O adalah 1 : 3 atau (Si2O6).

• Kelompok piroksen yang merupakan kelompok mineral inosilikat rantai tunggal paling melimpah, dengan rumus umum XY(Si2O6), yang menunjukkan:

• Lokasi tetrahedra silika (Si2O6),

• Lokasi X menunjukkan transisi struktur oktahedral – kubus untuk kation besar (Ca+2 dan Na+1) dan kation kecil (Fe+2, Mg+2 dan Mn+2).

• Lokasi Y menunjukkan struktur oktahedral normal untuk kation kecil Fe+3, Al+3, Ti+4, Fe+2, Mg+2 dan Mn+2).


• Struktur inosilikat rantai tunggal dalam piroksen:

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Tunggal : Piroksen

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Tunggal : PiroksenHedenbergitNomenklatur

piroksen kalsium, magnesium, iron.

Diopsid AugitEnstatit

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Tunggal : PiroksenJadeitNomenklatur

piroksen sodium.

OmfasitAegirin

• Dalam kelompok piroksinoid, kation terdistribusi dalam jarak yang lebih jauh diantara para tetrahedra silika bila dibandingkan dengan kelompok piroksen.

• Misalkan, dalam wolastonit (Ca3Si3O9) jarak perulangan kation Ca+2 adalah setiap tetrahedra ketiga, sedangkan dalam rodonit(Mn5Si5O15) perulangan kation Mn+2 terjadi di setiap tetrahedra kelima, sebagaimana tampak dari rumus kimia kedua mineral tersebut.

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Tunggal : Piroksinoid

Wolastonit Rodonit

• Dalam inosilikat rantai ganda, dua rantai tunggal tersambungkan melalui tambahan ion oksigen bersama untuk membentuk rantai ganda, dengan rasio Si/O 4 : 11, menghasilkan rumus dasar Si8O22.

• Dalam kelompok amfibol, mineral inosilikat rantai ganda paling melimpah di alam, struktur dasarnya tersusun atas delapan tetrahedra silika, terbagi menjadi empat tetrahedra pada masing-masing sisinya.

• Tetapi banyak atom oksigen dalam rantai ganda yang tidak terhubungkan dengan tetrahedra silika, sehingga banyak muatan (−1) milik oksigen yang harus diikatkan dengan kationlain dalam bentuk polihedra.

• Hal ini tercermin dari rumus kimia kelompok amfibol, yaitu X2Y5(Si8O22)(OH)2, yang menunjukkan:

shddin © 2012V. Inosilikat Rantai Ganda : Amfibol


• Struktur inosilikat rantai ganda dalam amfibol:


1) Struktur tetrahedra (Si8O22) menunjukkan struktur rantai ganda,

2) Lokasi X menunjukkan lokasi polihedra untuk kation besar Fe+3, Ca+2, Na+1, Fe+2, Mg+2 dan Mn+2.

3) Lokasi Y adalah oktahedral bersisi-enam untuk kation lebih kecil Fe+2, Mg+2, Mn+2 dan Al+3.

4) Kehadiran (OH)2 menunjukkan anion hidroksil (OH−1), sebagai tambahan kepada anion oksigen (O−2). Hal ini juga menunjukkan bahwa kelompok amfibol adalah silikat hidrous.



Aktinolit (Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2)

Antofilit ((Mg,Fe)7Si8O22(OH)2)Hornblenda (Ca2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2)

Tremolit (Ca2Mg5Si8O22(OH)2)

shddin © 2012VI. Filosilikat• Ketika beberapa rantai tetrahedra silika dihubungkan melalui ion

oksigen bersama dalam arah yang menyudut When multiple chains of silica tetrahbesar terhadap sumbu rantai, rantai-rantai tersebut akan membentuk lembaran dalam dua dimensi, yang merupakan penciri mineral filosilikat.

• Mineral kelompok ini, lazim disebut silikat lembaran, memiliki rasio Si/O 2 : 5 atau 4 : 10.

• Rumus kimianya seringkali menjadi rumit ketika kation aluminum (Al+3) dalam jumlah tertentu mampu menggantikan kation silika (Si+4) dalam bangun tetrahedra silika untuk membentuk tetrahedra aluminum.


• Struktur lembaran dua dimensi filosilikat:

shddin © 2012VI. Filosilikat

• Karena satu dari empat ion oksigen tidak terhubungkan dengan tetrahdera silika, maka satu ion bebas tersebut harus diikatkan dengan kation lain untuk menjadi netral.

• Kation-kation tersebut akan menjadi lokasi oktahedral. Dua kation yang paling banyak digunakan adalah kation magnesium(Mg+2) dan kation aluminum (Al+3), keduanya terikat terhadap ion oksigen (O−2) dan hidroksil (OH−1).

• Lokasi oktahedral magnesium disebut lokasi brusit (b)mengikuti nama mineral brusit [Mg(OH)2], dan lokasi oktahedral aluminum disebut lokasi gibsit (g) mengikuti nama mineral gibsit [Al(OH)3].

• Besi seringkali menggantikan sebagian magnesium dalam lokasi brusit.


shddin © 2012VI. Filosilikat: Serpentin• Kelompok-kelompok mineral filosilikat yang banyak dijumpai

adalah (1) serpentin, (2) talk, (3) klorit, (4) mika, dan (5) lempung. Mineral filosilikat lainnya yang tidak begitu melimpah adalah apofilit, prehnit, dan stilpnomelan.

• Mineral serpentin tersusun atas lapisan tetrahedral silika (t) (Si2O5)−2 dan lapisan oktahedral (o), memberikan struktur dua-lapis (t - o). Umumnya yang menjadi lapisan oktahedral adalah lapisan brusit (b).

• Hal tersebut tercermin dari rumus kimia serpentin (Mg,Fe)3Si2O5(OH)4 yang menunjukkan kehadiran struktur dua-lapis (t - o atau t - b).

shddin © 2012VI. Filosilikat: Talk & Klorit• Talk tersusun atas satu lapisan oktahedral (o) atau lapisan

brusit (b) yang terjepit diantara dua lapisan tetrahedra silika(t), membentuk struktur tiga-lapis (t - o - t atau t - b - t) yang tercermin dari rumus Mg3(Si4O10)(OH)2.

• Pirofilit [(Al2(Si4O10)(OH)2] memiliki struktur tiga lapis yang serupa, namun dengan lapisan gibsit (g) di tengah dua lapisan tetrahedra silika (t - g - t).

• Kelompok klorit memiliki tambahan satu lapisan brusit sehingga menjadi struktur empat-lapis (t - b - t - b), tercermin dalam rumus (Mg,Fe)3(OH)6• (Mg,Fe,Al)3(Si,Al)4O10(OH)2, dimana susunan (Mg,Fe)3(OH)6 menunjukkan tambahan lapisan brusit yang dimaksud.

• Talk dan klorit bersifat relatif lunak dan memiliki satu belahan sempurna karena tersusun atas unit-unit struktur lembaran yang dihubungkan oleh sebidang ikatan lemah.



a. Stuktur dua-lapis (t-o atau t-b) pada serpentin.

b. Struktur tiga-lapis (t-o-t atau t-b-t) pada talk.


Struktur talk

KloritSerpentin

Talk

shddin © 2012VI. Filosilikat: Mika• Mika adalah filosilikat tiga-lapis (t - o - t) dengan dua lapis

tetrahedra silika dimana satu dari setiap empat silika tergantikan oleh kation aluminum (Al+3), tercermin dari rumus kimianya (AlSi3O10).

• Biotit [K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2] dan flogopit [K(Mg)3(AlSi3O10)(OH)2] memiliki lapisan oktahedra brusitterjepit diantara dua lapisan tetrahedra silika (t - b - t), dan ion potasium terikat lemah pada ruang antar lapisan.

• Muskovit [(KAl3AlSi3O10(OH)2)] dan lepidolit [(K(Li,Al)3AlSi3O10(OH,F)2)] memiliki lapisan oktahedra gibsitterjepit diantara dua lapisan tetrahedra silika (t - g - t), dengan ion potasium terikat lemah pada ruang antar lapisan.

• Kelompok mika dicirikan oleh sifat elastisitas lembarannya, belahan satu arah sempurna, dan tingkat kekerasan yang rendah.

shddin © 2012VI. Filosilikat: MikaFlogopit (KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2)Biotit (K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(F,OH)2)

Lepidolit (KLi2Al(Al,Si)3O10(F,OH)2)Muskovit (KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2)

shddin © 2012VI. Filosilikat: Lempung• Kelompok mineral lempung umumnya terbentuk berukuran

mikroskopik (< 4 µm) dalam tanah, batuan sedimen, hidrotermal temperatur rendah, dan batuan metamorf, dimana mereka terbentuk dari alterasi temperatur rendah mineral silikat aluminium, seperti feldspar, mika, dan amfibol.

• Mineral lempung terbagi menjadi dua kelompok struktur:

• Struktur dua-lapis (t - o atau t - g) seperti kaolinit[(Al2Si2O5)] yang memiliki struktur seperti serpentin.

• Struktur tiga-lapis (t - o - t) yang memiliki struktur seperti talk, pada kelompok ilit (t - g - t) dengan rumus KAl3AlSi3O10(OH)2, dan kelompok smektit (t - b - t) mencakup mineral monmorilonit dengan rumus (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)3AlSi3O10(OH)2•nH2O.

shddin © 2012VI. Filosilikat: LempungSmektit ((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O)Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4)

Nontronit ((CaO0.5,Na)0.3Fe3+

2(Si,Al)4O10(OH)2·nH2O)Haloisit (Al2Si2O5(OH)4)

shddin © 2012VII. Tektosilikat• Mineral tectosilikat tersusun oleh tetrahedra silika yang

terhubungkan melalui seluruh anion oksigen kepada tetrahedra di dekatnya dalam bentuk struktur kerangka tiga-dimensi.

• Mineral tektosilikat, seringkali disebut silikat kerangka, memiliki rasio Si/O 1 : 2, kecuali bila aluminium menggantikan sebagian ion silika dalam lokasi tetrahedral, dimana rasio (Si + Al)/O adalah 1 : 2.

• Rasio tersebut disebabkan seluruh empat anion oksigen (O−2) dibagi dengan tetrahedra silika di dekatnya, sehingga setiap silika tetrahedra memiliki setengah dari setiap anion oksigen, menjadikan rasio Si/O 1 : 4 × 0.5 = 1 : 2.

• Mineral tektosilikat merupakan kelompok mineral pembentuk batuan paling penting, membentuk hampir 75% mineral di kerak Bumi. Mereka dijumpai di batuan beku, batuan sedimen, maupun dalam batuan metamorf.

• Dua kelompok utama mineral tektosilikat adalah kelompok silika SiO2 dan kelompok silikat aluminium feldspar. Kelompok feldspar merupakan mineral paling melimpah di kerak Bumi.

• Kelompok tektosilikat penting lainnya mencakup: (1) kelompok feldspatoid yang miskin silika namun kaya aluminium, dan (2) kelompok zeolit yang kaya aluminium terhidrasi.

shddin © 2012VII. Tektosilikat


• Struktur kerangka tiga-dimensi tektosilikat:

Kuarsa

Feldspar potasium (kation potasium disimbolkan oleh bola)

shddin © 2012VII. Tektosilikat

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Silika• Contoh klasik tektosilikat adalah polimorf silika, dengan rumus

kimia SiO2.

• Rumus kimia tersebut menunjukkan bahwa dalam keadaan ideal silika hanya terdiri dari para tetrahedra silika yang saling berhubungan melalui penggunaan bersama anion oksigen membentuk struktur kerangka tiga-dimensi.

• Polimorf silika mencakup koesit dan stisovit (polimorf tekanan tinggi), tridimit dan kristobalit (polimorf tekanan rendah –temperatur tinggi), dan kuarsa alfa (α-quartz) serta kuarsa beta(β-quartz).

• Koesit adalah polimorf silika yang stabil pada tekanan di atas 20 kbar (2 GPa) atau setara dengan kondisi litostatik di kedalaman lebih dari 60 km.

• Stisovit adalah polimorf silika tekanan sangat tinggi yang stabil pada tekanan > 75 kbar (7.5 GPa) atau setara tekanan litostatik di kedalaman lebih dari 250 km.

• Kedua polimorf silika tekanan tinggi tersebut, koesit dan stisovit, seringkali berasosiasi dengan tumbukan meteor dan ledakan bom termonuklir. Secara khusus, stisovit merupakan penyusun penting mantel bawah.

• Tridimit dan kristobalit merupakan polimorf silika yang stabil pada temperatur tinggi dan tekanan rendah. Keduanya sering dijumpai pada batuan volkanik kaya silika.

• Diagram kestabilan fasa berikut menunjukkan kuarsa merupakan polimorf paling stabil pada kondisi temperatur dan tekanan yang lazim dijumpai pada kerak Bumi. Hal ini menjelaskan mengapa kuarsa merupakan mineral pembentuk batuan yang dijumpai di semua jenis batuan penyusun kerak.

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Silika

Diagram fasa untuk silika



shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaStruktur koesitStruktur stisovit

Tridimit Struktur tridimit

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaStruktur kristobalitKristobalit

Struktur kuarsa-alfa Struktur kuarsa-beta

• Kuarsa merupakan mineral ekonomis yang penting, banyak dipergunakan dalam industri gelas dan serat optik serta sebagai sumber silika untuk pembuatan mikroprosesor komputer.

• Kuarsa mudah dikenali dari sifat-sifat: kekerasan H = 7, kilap vitreous – berminyak, tidak memiliki belahan, pecahan konkoidal, dan kristal prismatik heksagonal.

• Kuarsa adalah contoh klasik untuk mineral alokromatik. Karena kuarsa bersifat tidak berwarna dan transparan dalam bentuk idealnya, sedikit pengotor atau kerusakan struktur menyebabkan munculnya warna baru bagi kuarsa tersebut.

• Karena kuarsa sangat melimpah, setiap varian warnanya diberikan nama mineral tersendiri.


Sifat fisik dan lingkungan pembentukan mineral-mineral silika:



• Kuarsa juga dibedakan menjadi varian makrokristalin (individu kristal terlihat mata telanjang) dan varian mikrokristalin atau kriptokristalin (kumpulan kristal yang hanya tampak dengan alat).

• Warna merupakan unsur identifikasi utama dalam varian makrokristalin. Mineral kuarsa dalam kelompok ini antara lain: kuarsa kristal, ametis, citrin, prasiolit, kuarsa mawar, kuarsa rutil, kuarsa susu, dan kuarsa asap.

• Unsur identifikasi utama dalam varian mikrokristalin adalah struktur kristal. Contoh mineral kuarsa dalam kelompok ini antara lain: kalsedon, agat, oniks, jasper, aventurin, mata macan, dan karnelian.


Warna dan tempat terbentuknya varian utama kuarsa makroskopis



shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaAmetis (ungu transparan)Kuarsa (transparan)

Citrin (kuning kehijauan) Prasiolit (hijau transparan)

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaKuarsa susu (putih, translusen-opak)Kuarsa mawar (merah-muda translusen)

Kuarsa asap (coklat-abu-abu, opak)

• Kelompok rijang (chert) tersusun oleh kumpulan kuarsa mikrokristalin yang berukuran relatif sama. Karena sifatnya sebagai kumpulan kristal, rijang sering dianggap sebagai batuan.

• Rijang merupakan batuan sedimen biokimia, tersusun atas akumulasi kulit organisme mikroskopis laut dalam seperti diatom dan radiolaria.

• Yang termasuk dalam kelompok rijang adalah rijang (putih –abu-abu terang), flin (abu-abu gelap – hitam), jasper (merah –kuning), dan pras (hijau).

• Kelompok rijang memiliki kekerasan H = 7, tanpa ada struktur kristal yang tampak, permukaannya halus, kilap kusam, dan pecahan konkoidal sempurna.


shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaFlinRijang

Pras

• Kelompok kalsedon dicirikan oleh kumpulan kristal silika mikroskopis bertumpuk atau tersebar dan seringpula mengandung air.

• Sifat-sifat kalsedon menyerupai rijang, namun kalsedon lebih transparan dan memiliki kilap lilin.

• Varian utama kelompok kalsedon adalah kalsedon (abu-abu), karnelian (merah), sard (kuning - coklat) dan krisopras (hijau). Varian yang berbentuk seperti pita disebut sebagai agat (pita-pita konsetris) dan oniks (pita-pita non-konsentris).


shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaAgat (pita warna)Kalsedon (putih atau warna cerah)

Oniks (pita warna paralel) Jasper (merah-coklat, opak)

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaMata Macan (pita emas-merah kecoklatan)Aventurin (transparan)

Karnelian (merah kecoklatan)

• Opal (SiO2•nH2O) adalah silika terhidrasi berbentuk amorf. Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan mineral ini tersusun atas butiran bola sangat halus (1500 – 8000 angstroms) yang tersusun sangat teratur.

• Pola keteraturan butiran bola halus tersebut menyebabkan cahaya terbiaskan bila melewatinya, menghasilkan karakter optik opalesen bagi batumulia opal.

• Opal memiliki sifat-sifat seperti rijang dan kalsedon, termasuk permukaan yang halus, kilap lilin, dan pecahan konkoidal. Namun kandungan airnya yang lebih tinggi serta struktur internalnya yang unik membuat opal sedikit lebih lunak.


shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok SilikaOpalOpal

Opal Opal

• Karena kation aluminum (Al+3) dapat menggantikan kation silika (Si+4) dalam bangun tetrahedra, banya mineral tektosilikat memiliki rumus kimia lebih kompleks bila dibandingkan dengan kelompok silika.

• Hal ini disebabkan ketika kation aluminum (Al+3) menggantikan silika (Si+4) maka struktur tetrahedra menjadi kekurangan muatan -1. Kekurangan muatan tersebut harus dinetralkan dengan penambahan kation.

• Hal ini tercermin dalam kelompok mineral paling melimpah di kerak Bumi, yaitu kelompok feldspar, terdiri dari dua sub-kelompok utama, yaitu feldspar potasium dan plagioklas.

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Feldspar

• Kelompok feldspar potasium mencakup polimorf ortoklas, mikroklin, dan sanidin, yang semuanya ditulis dengan rumus KAlSi3O8.

• Rumus tersebut menunjukkan komposisi tektosilikat dengan kehadiran satu kation aluminium (Al+3) yang menggantikan salah-satu dari empat kation silika (Si+4), sehingga rasio (Al + Si)/O adalah 1 : 2 atau lebih tepatnya 4 : 8.

• Kekurangan muatan -1 pada struktur tetrahedra akibat pergantian Al+3 terhadap Si+4 dinetralkan dengan masuknya kation potassium (K+1).

• Polimorf feldspar potasium memiliki kekerasan H = 6.0 – 6.5, specific gravity 2.5 – 2.6, warna bervariasi putih – abu-abu –hijau – merahmuda – merah, dan belahan dua arah saling tegak lurus.


Sifat makroskopis dan tempat terbentuknya potassium feldspar



Sanidin ((K,Na)(Si,Al)4O8)Ortoklas (KAlSi3O8)

Mikroklin (KAlSi3O8) Mikroklin dalam sayatan petrografik


• Kelompok feldspar lainnya adalah kelompok plagioklas, dengan rumus kimia (Ca,Na)(AlSi)AlSi2O8.

• Rumusan tersebut mencerminkan pergantian ion antara mineral albit (NaAlSi3O8) dan anortit (CaAl2Si2O8) yang menjadi ciri kelompok plagioklas. Sehingga komposisi plagioklas dinyatakan dalam proporsi anortit (%An), dimana komponen albit dinyatakan sebagai (100% – %An), menghasilkan enam varian plagioklas.



shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok FeldsparPlagioklas

Plagioklas dalam sayatan tipisTekstur mikrolitik mineral plagioklas

dalam batuan vulkanik

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok FeldsparAlbit

Andesin Labradorit

Oligoklas

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok FeldsparBitownit

Labradoresen(permainan cahaya

iridesen) pada mineral plagioklas

Anortit

• Sifat kelompok plagioklas memiliki kekerasan H = 6, specific gravity 2.6 – 2.8 (semakin bertambah dengan bertambahnya %An), belahan dua arah (satu bidang sempurna, satu bidang baik, hampir 90°), warna putih – hijau – abu-abu, dan kilapvitreous-mutiara, dengan sistem kristal triklin.

• Sangat bermanfaat dalam identifikasi plagioklas dan untuk membedakannya dari feldspar potasium adalah striasi paralel akibat kembaran kristal pada satu bidang permukaan.


• Sebagaimana feldspar, feldspatoid adalah tektosilikat pembawa aluminium. Namun feldspatoid memiliki kandungan silika lebih rendah dan kandungan aluminium lebih tinggi. Akibatnya, lebih banyak kation alkali (potasium, sodium, dan kalsium) yang diperlukan untuk menetralkan feldspatoid.

• Feldspatoid umumnya terbentuk pada lingkungan batuan beku peralkalin yang miskin silika dan kaya alkalin, menjadikannya sebagai mineral indikator untuk batuan tidak jenuh silika.

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Feldspatoid

Sifat makroskopis dan tempat terbentuknya feldspatoid



Kankrinit Leusit

Nefelin

Lazurit


Sodalit

• Kelompok zeolit adalah silikat terhidrasi yang terbentuk sebagai mineral sekunder pada temperatur 100 – 250°C.

• Zeolit terbentuk sebagai pengisi rongga pada batuan basal teralterasi atau sebagai urat dan produk alterasi dalam batuan piroklastik dan batuan gelasan.

• Ketika dipanaskan, zeolit akan mengeluarkan kandungan airnya sementara struktur kristalnya relatif tidak berubah. Hal ini membuat zeolit seperti “sponge” yang mampu menyerap unsur terlarut seperti minyakbumi, logam berat, atau pengotor air lainnya (sebagai mineral pemurni air).

• Mereka juga dipergunakan sebagai katalis dalam bensin bebas timbal beroktan tinggi, serta sebagai penyerap isotop radioaktif dari limbah nuklir.

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Zeolit

Sifat makroskopis kelompok zeolit :


• Kelompok mineral zeolit memiliki sifat fisik: kekerasanmenengah 3.5 – 5.5, specific gravity 2.1 – 2.3, diafenitas translusen – transparan, kilap vitreous – mutiara (kadang kilap sutra dalam varian berserat), dan cerat putih.

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok Zeolit

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok ZeolitZeolit

Analsit Cabasit

Struktur zeolit

shddin © 2012VII. Tektosilikat: Kelompok ZeolitHeulandit

Natrolit Stilbit

Laumontit

• Mineral silikat merupakan mineral paling dominan pada kerak dan mantel atas Bumi, karena tersusun atas oksigen dan silika yang merupakan unsur paling melimpah pada bagian Bumi tersebut. Hal ini menyebabkan mineral ini menjadi mineral pembentuk batuan paling penting.

• Mineral silikat terdiri dari bangun dasar tetrahedra silika yangsaling berhubungan untuk membentuk enam kelompok utama.

• Banyak mineral silikat memiliki nilai ekonomis yang tinggi, menjadikannya sebagai mineral yang penting untuk dipelajari oleh para peneliti kebumian.

shddin © 2012VIII. Penutup

06 kelompok mineral silikat

Documents