Tugas
Dosen Pengampu
: Bpk. Muh. Kasim, ST, MT
Mata Kuliah
: Mineral Optik
Kode Mata Kuliah
: 471 430 132
MINERAL SILIKAT BERDASARKAN STRUKTUR Oleh
MOHAMAD IKBAL GANI NIM. 471 413 023
PROGRAM PROGRAM STUDI STUDI TEKNIK GEOLOGI GEOLOGI JURU JURUSAN SAN ILMU ILMU DAN DAN TEKNOL TEKNOLOG OGII KEBUM KEBUMIAN IAN FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO 2014
Soal
Carilah perbedaan dan contoh mineral, kelompok mineral silika dibawah ini (lengkapi dengan gambar) : 1. Silikat yang mempunyai struktur kerangka (Tectosilicates) 2. Silikat yang mempunyai struktur rantai (Inosilicates) 3. Silikat dengan SiO2 tunggal (Nesosilicates)
Jawaban
Mineral silikat membentuk kelompok terbesar dan terpenting dari mineral pembentuk batuan, serta terdiri dari sekitar 90 persen kerak Bumi. Batuan ini dikelompokkan berdasarkan struktur kelompok silikatnya. Semua mineral silikat berisi silikon dan oksigen. 1. Mineral tectosilikat tersusun oleh tetrahedra silika yang terhubugkan 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
: 2. Rasio tersebut disebabkan seluruh empat anion oksigen (O ) dibagi dengan tetrahedra silika di dekatnya, sehingga setiap silika tetrahedra memiliki setengah dari setiap anion oksigen, menjadikan rasio Si/O 1 : 4 x 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 2) Kelompok zeolit yang kaya aluminium terhidrasi Struktur kerangka tiga dimensi tektolisikat :
Kuarsa
Feldspar potasium (kation potasium disimbolka oleh bola)
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 stivovit,
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 vulkanik 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. Kelompok silika : •
Kuarsa merupakan mineral ekonomis yang penting, banyak dipergunakan dalam industri gelas dan serat optik serta sebagai sumber silika untuk pembuata 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
•
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.
•
Kelompok kalsedon dicirikan oleh kumpulan kristal silika mikroskopis bertumpuk atau tersebar dan sering pula mengandun g 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 konsentris) dan oniks (pita-pita non-konsentriis).
•
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 batu mulia 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 interalnya yang unik membuat opal sedikit lebih lunak.
2. 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 ke satu 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. 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 (Si 2O6) Lokasi X menunjukkan transisi strutur oktahedral – kubus untuk +2
kation besar (Ca
+1
+2
+2
dan Na ) dan kation kecil (Fe , Mg
+2
dan Mn )
Lokasi Y menunjukkan struktur oktahedral normal untuk kation kecil +3
+3
+4
+2
+2
Fe , Al , Ti , Fe , Mg
+2
dan Mn
Struktur Inosilikat rantai tunggal dalam piroksen
Inosilikat Rantai tunggal : Piroksinoid
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 +2
Ca
adalah setiap tetrahedra ketiga, sedangkan dalam rodonit (Mn5Si5O15) +2
perulangan kation Mn
terjadi di setiap tetrahedra kelima, sebagaimana
tampak dari rumus kimia kedua mineral tersebut.
Inosilikat Rantai Ganda : Amfibol
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 kation lain dalam bentuk polihedra. Hal ini tercermin dari rumus kimia kelompok amfibol, yaitu X2Y5(Si8O22)(OH)2, yang menunjukkan
Struktur inosilikat rantai ganda dalam amfibol :
Inosilikat Rantai Ganda : Amfibol 1) Struktur tetrahedra (Si8O22) menunjukkan struktur rantai ganda +2
2) Lokasi X menunjukkan lokasi polihedra untuk kation besar Fe , +2
+2
+3
Mg , Mn , dan Al
3) Lokasi Y adalah oktahedral bersisi-enam untuk kation lebih kecil +2
+2
+2
+3
Fe , Mg , Mn dan Al
-1
4) Kehadiran (OH)2 menunjukkan anion hidroksil (OH ), sebagai -2
tambahan kepada anion oksigen (O ). Hal ini juga menunjukkan bahwa kelompok amfibol adalah silikat hidrous.
3. Nesosilikat atau ortosilikat adalah mineral silikat yang dicirikan oleh tetrahedra silika tunggal yang tidak saling membagi ion oksigen dengan +4
tetrahedra silika lainnya. Perbandingan ion silika (Si ) terhadap ion oksigen -2
(O ) dalam bangun tetrahedra adalah 1 : 4. Perbandingan ini mencerminkan -4
rumus mineral nesosilikat, yang selalu tersusun oleh komponen (SiO4)
sebagai tetrahedra tunggal. Contoh mineral nesosilikat paling banyak dijumpai
adalah kelompok olivine, yang merupakan mineral paling melimpah di mantel atas, dengan rumus (Mg,Fe)2SiO4. Pada rumus olivine, terdapat enam bangun +2
+2
tetrahedral yang mengandung kation magnesium (Mg ) dan/atau iron (Fe ), yang menetralkan muatan komponen tetrahedra silika. Struktur dasar nesosilikat dalam bangun polihedra, penghubung setiap unit tetrahedra adalah kation sebagai koordinator enam ion oksigen lainnya di pusat oktahedral.
Olivine terdiri dari dua mineral utama yang terbentuk dalam pertukaran padat antara besi dan magnesium. Forsterit adalah olivine kayamagnesium, 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 +2
+2
+2
oksigen, mencakup Fe , Ca , Mg
+2
dan Mn
B menunjukkan lokasi oktahedral kation +3 yang berperan +3
+3
sebagai koordinator enam ion oksigen, mencakup Al , Fe , atau +3
Cr . Sehingga rumus umum garnet dapat ditulis menjadi : (Fe,Ca,Mg,Mn)3(Al,Fe,Cr)2(SiO4)3
Komposisi dan keterpadatan varian utama garnet :
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 batu lempung, 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.
