Metode Geokimia

1. Definisi dan Konsep Dasar

definisi tentang geokimia yang dilakukan oleh Goldschmidt menekankan pada dua aspek

yaitu:

Distribusi unsur dalam bumi (deskripsi)

Prinsip-prinsip yang mengatur distribusi tersebut di atas (interpretasi)

Pada dasarnya definisi ini menyatakan bahwa geokimia mempelajari jumlah dan

distribusi unsur kimia dalam mineral, bijih, batuan tanah, air, dan atmosfer. Tidak terbatas

pada penyelidikan unsur kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan

distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti atom.

Eksplorasi geokimia khusus mengkonsentrasikan pada pengukuran kelimpahan,

distribusi, dan migrasi unsur-unsur bijih atau unsur-unsur yang berhubungan erat dengan

bijih, dengan tujuan mendeteksi endapan bijih. Dalam pengertian yang lebih sempit

eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu atau lebih unsur jejak

dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif, vegetasi, air, atau gas, untuk mendapatkan

anomali geokimia, yaitu konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap

lingkungannya (background geokimia).

Eksplorasi ini dilakukan dengan maksud kita dapat

menganalisis didaerah/batuan/lapisan mana yang memiliki

kandungan kandungan kimia.Contohnya:unsur-unsur bijih

besi, minyakbumi, gas alam dan lain lain.Dimana keberadaan

unsur unsur tersebut berada dalam kondisi yang  tidak tetap,

melainkan selalu bermigrasi yang merupakan akbat dari

aktivitas lempeng bumi yang berada diatas magma.Kondisi

yang tidak stabil ini menyebabkan pergerakan pergerakan

lempeng bumi yang nantinya akan mempengaruhi kondisi

unusr unsur yang berada didalam lempeng bumi.Sehingga

eksplorasi geokimia perlu dilakukan untuk menghindari

kesalahan lokasi eksplorasi.

1.1 Prinsip Dasar Prospeksi/Eksplorasi Geokimia

Prospeksi/eksplorasi geokimia pada dasarnya terdiri dari dua metode:

Metode yang menggunakan pola dispersi mekanis diterapkan pada mineral yang

relatif stabil pada kondisi permukaan bumi (seperti: emas, platina, kasiterit,

kromit, mineral tanah jarang). Cocok digunakan di daerah yang kondisi iklimnya

membatasi pelapukan kimiawi.

Metode yang didasarkan pada pengenalan pola dispersi kimiawi. Pola ini dapat

diperoleh baik pada endapan bijih yang tererosi ataupun yang tidak tererosi, baik

yang lapuk ataupun yang tidak lapuk. Pola ini kurang terlihat seperti pada pola

dispersi mekanis, karena unsur-unsurnya yang membentuk pola dispersi bisa:

o memiliki mineralogi yang berbeda pada endapan bijihnya (contohnya:

serussit dan anglesit terbentuk akibat pelapukan endapan galena)

o dapat terdispersi dalam larutan (ion Cu2+ dalam airtanah berasal dari

endapan kalkopirit)

o bisa tersembunyi dalam mineral lain (contohnya Ni dalam serpentin dan

empung yang berdekatan dengan sutu endapan pentlandit)

o bisa teradsorbsi (contohnya Cu teradsosbsi pada lempung atau material

organik pada aliran sungai bisa dipasok oleh airtanah yang melewati

endapan kalkopirit)

o bisa bergabung dengan material organik (contohnya Cu dalam umbuhan

atau khewan)

1.2 Daur Geologi

Semua endapan bijih adalah produk dari daur yang sama di dalam proses-proses geologi

yang mengakibatkan terjadinya tanah, sedimen dan batuan. Gambar 1 merupakan

ringkasan dari daur geologi dan contoh-contoh tipe bijih yang dihasilkan pada berbagai

stadia daur.

Gambar 1. Daur geologi, geokimia dan terbentuknya bijih

1.3 Dispersi

Dispersi geokimia adalah proses menyeluruh tentang transpor dan atau fraksinasi unsur-

unsur. Dispersi dapat terjadi secara mekanis (contohnya pergerakan pasir di sungai) dan

kimiawi (contohnya disolusi, difusi dan pengendapan dalam larutan).

Tipe dispersi ini mempengaruhi pemilihan metode pengambilan conto, pemilihan lokasi

conto, pemilihan fraksi ukuran dsb. Contohnya dalam survey drainage pertanyaan

muncul apakah conto diambil dari air atau sedimen ; jika sedimen yang dipilih, haris

diketahui apakah pengendapan unsur yang dicari sensitif terhadap variasi pH (contohnya

adsorpsi Cu oleh lempung) atau kecepatan aliran sungai (contohnya dispersi Sn sebagai

butiran detrital dari kasiterit). Jika adsorp\si dari ion-ion yang ikut diendapkan dicari dalam

tanah atau sedimen, maka fraksi yang halus yang diutamakan; jika unsur yang dicari

hadir dalam mineral yang resisten, maka fraksi yang kasar kemungkinan mengandung

unsur yang dicari.

1.4 Lingkungan Geokimia

Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan di bawah zona pelapukan yang dicirikan

oleh tekanan dan temperatur yang besar, sirkulasi fluida yang terbatas, dan oksigen

bebas yang rendah. Sebaliknya, lingkungan geokimia sekunder adalah lingkungan

pelapukan, erosi, dan sedimentasi, yang dicirikan oleh temperatur rendah, tekanan

rendah, sirkulasi fluida bebas, dan melimpahnya O2, H2O dan CO2. Pola geokimia primer

menjadi dasar dari survey batuan sedangkan pola geokimia sekunder merupakan target

bagi survey tanah dan sedimen.

1.5 Mobilitas Unsur

Mobilitas unsur adalah kemudahan unsur bergerak dalam lingkungan geokimia tertentu.

Beberapa unsur dalam proses dispersi dapat terpindahkan jauh dari asalnya, ini disebut

mudah bergerak atau mobilitasnya besar, contohnya: unsur gas mulia seperti radon. Rn

dipakai sebagai petunjuk dalam prospeksi endapan Uranium.

Mobilias unsur akan berbeda dalam lingkungan yang berbeda, contohnya: F bersifat

sangat mobil dalam proses pembekuan magma (pembentukan batuan beku), cebakan

pneumatolitik dan hidrotermal, namun akan sangat tidak mobil (stabil sekali) dalam

proses metamorfose dan pembentukan tanah. Bila F masuk ke air akan menjadi sangat

mobil kembali.

Unsur yang berbeda yang ditemukan dalam suatu endapan bisa memiliki mobilitas yang

sangat berbeda, sehingga mungkin tidak memberikan anomali yang sama secara spasial.

Misalnya: Pb dan Zn sangat sering terdapat bersama-sama (berasosiasi) di dalam

endapan bijih (di dalam lingkungan siliko-alumina), sedangkan dalam lingkungan

pelapukan Zn yang jauh lebih mobil daripada Pb akan mudah mengalami pelindian,

sehingga Pb yang tertinggal akan memberikan anomali pada zona mineralisasinya.

Contoh lainnya:

Emas yang tahan terhadap larutan akan tertinggal dalam gossan

Galena terurai perlahan dan menghasilkan serusit dan anglesit yang relatif tidak

larut. oleh karena itu Pb cenderung tahan dalam gossan

Mineral sulfida Cu, Zn dab Ag mudah terurai dan bermigrasi ke level yang lebih

rendah membentuk bijih oksida yang kaya atau bijih supergen

1.6 Unsur Penunjuk

Karena unsur-unsur memperlihatkan mobilitas yang berbeda (dikontrol oleh perbedaan

stabilitas dan oleh lingkungan tempat mereka bermigrasi) sering dilakukan penggunaan

unsur penunjuk dalam prospeksi suatu unsur. Unsur penunjuk adalah suatu unsur yang

jumlahnya atau pola penyebarannya dapat dipakai sebagai petunjuk adanya mineralisasi.

Alasan penggunaan unsur penunjuk antara lain:

Unsur ekonomis yang diinginkan sulit dideteksi atau dianalisis

Unsur yang diinginkan deteksinya mahal

Unsur yang diinginkan tidak terdapat dalam materi yang diambil (akibat

perbedaan mobilitas)

Contohnya : Emas kelimpahannya kecil dalam bijih, oleh karena itu

pola dispersinya hanya mengadung kadar emas yang sangat

rendah, kurang dari batas minimal yang dapat dianalisis. Di lain

pihak, Cu, As, atau Sb dapat berasosiasi dengan emas dalam

kelimpahan yang relatif besar.

1.7 Anomali Geokimia

Bijih mewakili akumulasi dari satu unsur atau lebih diatas kelimpahan yang kita anggap

normal. Kelimpahan dari unsur khusus di dalam batuan barrendisebut background.

Penting untuk disadari bahwa tak ada unsur yang memiliki background yang seragam,

beberapa unsur memiliki variasi yang besar bahkan dalam jenis batuan yang sama.

Contohnya background nikel:

dalam granitoid kira-kira 8 ppm dan relatif seragam

dalam shale berkisar antara 20 – 100 ppm

dalam batuan beku mafik Ni rata-rata sekitar 160 ppm dan relatif tidak seragam

dalam batuan beku ultramafik Ni rata-rata sekitar 1200 ppm dengan variasi yang

besar.

Tujuan mencari nilai background adalah untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu nilai

di atas background yang sangat diharapkan berhubungan dengan endapan bijih. Karena

sejumlah besar conto bisa saja memiliki nilai di atas background, maka ada nilai

ambang/nilai batas yang digunakan untuk menentukan anomali, yang dikenal dengan

sebutanthreshold, yaitu nilai rata-rata plus dua standar deviasi dalam suatu populasi

normal. Semua nilai di atas nilai threshold didefinisikan sebagai anomali.

Teknik-teknik interpretasi baru melibatkan grafik frekuensi kumulatif, analisis rata-rata

yang bergerak, analisis regresi jamak banyak menggantikan konsep

klasik background dan threshold.

Dua Hal dasar yang berkaitan dgn prospeksi geokimia

1. Unsur penunjuk (indicator element) = unsur utama bijih dalam

badan bijih yang dicari

2. Unsur jejak (pathfinder element) = berasosiasi dengan badan

bijih tapi sulit dideteksi, lebih bebas dari bising, atau lebih luas

penyebarannya dari unsur petunjuk. Contoh asosiasi bijih, unsur-

unsur penunjuk dan  jejak (Peters. 1978)

Dalam eksplorasi geokimia tidak bisa dilakukan tanpa tahapan

yang benar dan sistematis.Para peneliti pun mencuba

membuat tahapan tahapan untuk melakukan eksplorasi

geokimia.Urutan Eksplorasi Geokimia Secara Umum (Peters,

1978)

a.Seleksi metode, elemen-elemen yang dicari, sensitivitas dan

ketelitian yang dinginkan, serta pola sampling.

b.Kegiatan pendahuluan atau program sampling lapangan dgn

mengecek contoh-contoh secara umum dan  kedalaman

contoh untuk mnentukan level yg dapat diyakini &

mengevaluasi faktor bising (noise).

c.Analisis contoh, dilapangan dan laboratorium dengan analisis

cek yang dibuat pada beberapa metode.

d.Melakukan statistik dan evaluasi geologi dari data (geologi &

geofisika).

e.Konfirmasi anomali semu, sampling lanjutan, serta analisis &

evaluasi pada area yang lebih kecil, menggunakan interval

sampling yg lebih rapat & penambahan metode geokimia.

f.Penyelidikan target dengan suatu ketentuan untuk sampling

ulang & penambahan analisis dari contoh-contoh yang telah

ada

Konsep atau Prinsip Dasar Eksplorasi Geokimia.

Tiap eksplorasi geokimia terdiri dari tiga komponen, yaitu

sampling (pengambilan contoh), analisis, dan interpretasi.

Ketiganya komponen tersebut merupakan fungsi bebas yang

saling terkait. Kegagalan yang terjadi  pada tahap yang satu

akan mempengaruhi tahap berikutnya.Kemudian dalam

pemilihan metode-metode yang akan digunakan eksplorasi

geokimia, harus disesuaikan dengan jenis endapan yang akan

dicari. Adapun pekerjaan-pekerjaan yang dilakukan pada

masing-masing tahapan eksplorasi pemilihan metode dapat

digambarkan secara umum seperti terlihat pada Tabel.

Tahap Metode Jenis Mineral

Pendahuluan Citra Landsat Semua

Sintesis Regional Semua

Survey Tinjau Foto Udara Semua

AeromagnetikLog

am Dasar

Pemetaan Geologi Semua

Pengukuran Penampang

Stratigrafi

Contoh: Batubara

Sampling Stream Sediment

Sampling

Logam Dasar

Pendulangan Mineral Berat

Prospeksi Umum Pemetaan Geologi Semua

Sampling Stream Sediment Logam Dasar

Gaya Berat Non metalik

SeismikSingenetik Magnetik Logam

Rock Sampling Semua

Prospeksi Detail Pemetaan Geologi Semua

Soil Sampling

(Geokimia)

Logam Dasar

Rock Sampling

(Geokimia)

            Semua

cara penganbilan  contoh atau sampling

• Sampling batuan  : dilakukan pada singkapan, area tambang atau

inti bor. ½ kg utk  batuan berbutir halus, 2 kg untuk material berbutir kasar. Konteks geologi dari conto meggambarkan struktur, jenis batuan, mineralisasi, & alterasi.• Sampling tanah :  menguntungkan untuk area jarang outcrop. Conto diayak -80# 25-50 gr fraksi halus. Interval conto 300-1500 m (awal), 15-60 m (lanjutan).• Sampling sedimen sungai : komposit alami material hulu – lokasi sampling. Efektif pada pengamatan awal dimana lokasi conto tunggal mungkin menunjukkan area tangkapan (catchment area) yang luas. Conto diambil 50-100 m sepanjang aliran (detail), 50 gr, -80.• Sampling air :  mudah dilakukan tapi conto air tidak stabil dalam waktu singkat. Faktor pengontrol kandungan logam dalam air permukaan (dilusi, pH, suhu, kompleks organik) sulit dievaluasi & kandungan logan relatif rendah.• Sampling vegetasi :  untuk koreksi rock sampling dan  ground water untuk analisis kimia. Interpretasi lebih kompleks dari metode yang lain. Sampling berupa daun dan atau ranting ± 100 gr, diabukan & dianalisis. Contoh abu ± 10-30 gr.• Sampling uap air raksa : petunjuk sulfide ore body diambil dari tanah, udara & air. Spektrometer portabel memompa gas dari lubang bor berdiameter kecil dlm tanah (± 5 cm). Conto efektif diambil dari tanah karena konsentrasi udara lebih banyak dari pada udara.

Metode Analitis Dalam eksplorasi geokimia tidak perlu

mengutamakan akurasi yang tinggi, yang terpenting cepat,

tidak mahal dan sederhana. Metode yang banyak digunakan

dalam prospeksi geokimia adalah kromatografi, kolorimetri,

spektroskopi emisi, XRF, dan AAS. Metode lain yang juga

digunakan dalam kasus khusus adalah aktivasi neutron,

radiometri dan potensiometri. AAS (atomic absorpsion

spectrometry) merupakan teknik yang paling banyak dipakai

dalam analisis unsur tunggal standar.

Alat-alat yang lebih canggih dapat menganalisis multi unsur,

seperti:

•Plasma emissin spectrometry menganalisis 12 unsur utama

(Cu, Pb, Zn, Ag, W, Sb, Ba, Ni, Mn, Fe, Cr, Sn) dan 10 unsur

berguna baik sebagai unsur pennyertamaupun untuk

pemetaan geologi: V, P, As, Mo, B, Be, Cd, Co, Ni, Y

•Optical emission spectrometry yang langsung dibaca :

quantometer, yang mengukur secara simultan 7 unsur dan 26

unsur jejak.

Daftar Pustakaadi budi kusuma. 2009. Eksplorasi Geokimia (online), (http://geokimia3a.blogspot.com/2009/12/eksplorasi-geokimia.html, 1 november 2013) _______. 2013. Eksplorasi Geokimia (online), (http://dzuloceano.blogspot.com/2013/02/eksplorasi-geokimia.html , diakses pada tanggal 1 November 2013)

_____. 2011. metode geolimia pada eksplorasi bahan galian (online), (http://kiagusrachmadi-kaem.blogspot.com/2011/12/metode-geolimia-pada-eksplorasi-bahan.html