STUDI MINERALOGI DAN GEOKIMIA ENDAPAN …rata Al 2 O 3, TiO 2, MgO dan total alkali umumnya rendah (

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

202

STUDI MINERALOGI DAN GEOKIMIA ENDAPAN MANGAN DAERAH PALUDA,

KABUPATEN BARRU, SULAWESI SELATAN

Sufriadin*, Irzal Nur, Sri Widodo Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin,

Kampus Tamalanrea, Jl.Perintis Kemerdekaan KM.10, Makassar 90245 * corresponding author: [email protected]

ABSTRAK Studi mineralogi dan geokimia endapan mangan asal Paluda, Kabupaten Barru, Sulawesi Selatan

telah dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui komposisi mineralogi dan kimia dengan

menggunakan metode mikroskopi optis, difraksi sinar X, SEM-EDS, XRF dan ICP-MS. Hasil

pengamatan menunjukkan bahwa bijih mangan terdapat dalam bentuk lensa-lensa tipis sebagai

material pengisi rekahan pada batugamping dan sebagai fragmen-fragmen massif pada zona

pelapukan dengan dominasi tekstur colloform. Komposisi mineral terutama terdiri dari rodokrosit

(MnCO3), kriptomelan, biksbiyit, groutit dan todorokit. Mineral pengotor berupa kalsit (CaCO3),

kuarsa (SiO2) dan goetit (FeOOH). Komposisi kimia terdiri dari SiO2 (1,62 – 12,67 %), Fe2O3 (16,17

– 35,26%) dan MnO (35,34 – 44,22 %). Kandungan CaO berkisar antara 0,21 – 13,64 %. Kadar rata-

rata Al2O3, TiO2, MgO dan total alkali umumnya rendah (<1 %). Konsentrasi unsur-unsur jejak

seperti Ba, Pb, Zn, dan Sr menunjukkan nilai yang relatif ringgi, demikian pula dengan sulfur.

Berdasarkan data mineralogi, tekstur, unsur mayor, unsur jejak dan unsur tanah jarang

mengindikasikan bahwa mineralisasi mangan awalnya terbentuk dari proses hidrotermal

menyebabkan presipitasi mangan pada rongga-rongga batugamping. Akibat proses pelapukan kimia

menyebabkan batugamping pengalami pelarutan sehingga meninggalkan mangan residu yang kaya

besi dalam bentuk bongkah-bongkah massif dengan berbagai ukuran pada zona pelapukan.

I. PENDAHULUAN

Logam mangan menempati urutan ke-12

dalam hal kelimpahan pada kerak bumi

dengan rata-rata 0,1 % (Chatterjee, 2007)

serta berada pada urutan ke-4 dari segi jumlah

konsumsi setelah besi, aluminum dan tembaga.

Sekitar 92% konsumsi mangan secara global

berkaitan langsung dengan industri baja dan

sisanya digunakan dalam aplikasi nir besi

seperti baterei sel kering, bahan pewarna dan

industri kimia lainnya (Pareira et al, 2014).

Total produksi logam Mn dunia pada tahun

2014 mencapai 17.000 ton dengan persentase

terbesar berasal dari Afrika Selatan, disusul

oleh Australia, China, Gabon dan Brazil

(Corathers, 2014). Walaupun Indonesia tidak

termasuk Negara penghasil mangan, namun

endapan Mn dilaporkan terdapat di sejumlah

wilayah seperti Kabupaten Manggarai, NTT,

Tasikmalaya, Jawa Barat, Kabupaten

Halmahera Utara, Maluku Utara, serta

Kabupaten Barru dan Bone, Sulawesi Selatan).

Secara genetis, endapan mangan dapat dibagi

menjadi 4 tipe (Kuleshov, 2011) yaitu: (i)

sedimenter, termasuk vulkanosedimenter, (ii)

magmatogenik (hydrothermal dan

metasomatisme kontak), (iii) metamorfogenik,

dan (iv) pelapukan (residual, infiltrasi, dan

kars). Identifikasi tipe genetik memiliki

berbagai implikasi baik secara akademik

maupun praktis. Pendekatan yang banyak

dilakukan hingga saat ini adalah studi

mineralogi dan geokimia (misal. Fan & Yang,

1999; Maynard, 2010). Makalah ini bertujuan

untuk membahas tentang karakteristik

mineralogi dan komposisi kimia beberapa

sampel endapan mangan dari Paluda,

Kabupaten Barru, Sulawesi Selatan.

II. KONDISI GEOLOGI REGIONAL

Tatanan geologi daerah penelitian dikompilasi

oleh Sukamto (1982) dengan himpunan

batuan tertua adalah batuan metamorfik dan

ultrabasa yang diperkirakan berumur Trias.

Secara tidak selaras batuan tersebut ditindih



203

oleh batuan sedimen Formasi Balangbaru yang

berumur Kapur. Selanjutnya pengendapan

batuan sedimen klastik yang terdiri dari

batupasir, batubara, dan batugamping

bioklastik membentuk Formasi Mallawa yang

berumur Eosen disusul oleh pengendapan

batugamping Formasi Tonasa yang tersebar

secara luas. Batuan vulkanik Formasi Camba

yang meliputi tufa dan breksi vulkanik

terbentuk di atasnya disertai dengan aktifitas

intrusi batuan beku basa hingga intermedit.

Endapan mangan umumnya berasosiasi

dengan batugamping Formasi Tonasa baik

sebagai material pengisi rongga atau material

sisa hasil pelapukan. Sampel mangan diambil

pada singkapan batugamping serta bongkah-

bongkah residu pada permukaan. Lokasi

pengambilan sampel terletak di Desa Paluda,

Kecamatan Pujananting, Kabupaten Barru

dengan koordinat 04o36’27” LS dan 119o43’29”

BT (Gambar 1).

III. SAMPEL DAN METODE PENELITIAN

Sampel bijih mangan dari lapangan

selanjutnya diangin-anginkan di laboratorium

untuk mengurangi air permukaannya. Untuk

keperluan analisis mikroskopi dan SEM-EDX,

sampel terpilih dipotong hingga ukuran 2 x 3

cm lalu dibuat sayatan poles tipis. Selanjutnya

sayatan tersebut dianalisis dengan meng-

gunakan mikroskop polarisasi refraksi-refleksi

tipe Nikon-Eclipse E600, sedangkan analisis

tekstur mikro dan komposisi kimia mineral

secara semi-kuantitatif dilakukan dengan

menggunakan mikroskop electron tipe JEOL-

JSM-IT300. Sementara untuk analisis XRD, XRF

dan ICP-MS, sampel digerus menggunakan

agate mortar hingga ukuran -200#.

Analisis mineralogi dengan metode XRD

menggunakan difraktometer Rigaku Multiflex

dengan radiasi CuKα. Kondisi operasi sebagai

berkut: tegangan 30 kv, arus 16 mA, sudut

2theta 2 – 70o, waktu scanning 2o/menit. Data

difraktogram selanjutnya dianalisis dengan

program PDX-2 dan Impact Match 2. Untuk

analisis kimia unsur mayor dan jejak, sampel

bubuk dibuat menjadi press pellet dan analisis

dilakukan dengan menggunakan XRF

spektrometer Rigaku Primus II. Sedangkan

untuk analisis unsur tanah jarang, sampel bijih

mangan dilarutkan dengan asam nitrat yang

diencerkan hingga 10.000 kali, lalu di analisis

dengan menggunakan spectro-meter Agilent

7500series ICP-MS.

IV. DATA DAN HASIL ANALISIS

Kenampakan Lapangan

Hasil pengamatan lapangan menunjuk-kan

bahwa endapan mangan Barru dijumpai dalam

2 bentuk yakni sebagai pengisi celah (cavity

filling) dan konsentrasi sisa (Gambar 2).

Endapan mangan cavity filling terdapat pada

batugamping dengan ketebalan bervariasi

antara 0,5 – 10 cm. Sedangkan endapan

mangan residual berbentuk fragmen-fragmen

bulat tanggung - membulat, massif dan

berukuran antara 10 – 100 cm.

Mineralogi

Analisis mikroskopi dan SEM memper-lihatkan

tekstur bijih didominasi oleh coloform bands

(Gambar 3A). Perselingan antara “band” cerah

dan gelap mengindikasi-kan variasi komposisi

logam ringan dan berat (Gambar 3C, 3D). Hasil

analisis EDS pada sampel mangan tipe cavity

filling menunjukkan kehadiran rodokrosit

sebagai fasa mangan utama (Gambar 3B) yang

berasosiasi dengan sfalerit, kalsit, dan kuarsa

(Gambar 4).

Difraktogram sampel mangan tipe cavity

filling (Gambar 5) memperlihatkan bahwa

rodokrosit ferroan (Fe-MnCO3) merupakan

fasa mangan dominan yang diikuti oleh

todorokit dan groutit. Mineral pengotor yang

terdeteksi berupa kalsit dan kuarsa.

Sementara itu, difraktogram sampel mangan

residual (Gambar 6) menunjukkan kehadiran

kriptomelan dan bixbyite sebagai pembawa

unsur mangan serta goethit sebagai mineral

pengotor. Pola difraktogram memperlihat-kan

karakteristik kristalinitas buruk yang



204

merupakan ciri mineral yang terbentuk melalui

proses pelapukan.

Geokimia

Komposisi kimia sampel mangan Paluda yang

dianalisis dengan menggunakan metode XRF

seperti pada Tabel 1. Kadar MnO antara 35,34

– 44,22 %berat atau rata-rata 40,07 %berat

dan konsentrasi SiO2 berkisar antara 1,62 dan

12,27 %berat atau rata-rata 6,16 %berat.

Sementara itu kandungan CaO antara 0,21 –

13,64 %berat atau rata-rata 6,77 %berat. Rata-

rata total alkali (Na2O + K2O) menunjukkan

kadar rendah <1 %berat. Sama halnya dengan

kandungan TiO2, Al2O3 dan P2O5 juga

memperlihatkan nilai rendah (rata-rata <1%

berat). Namun demikian nilai LOI sampel yang

dianalisis relatif tinggi dengan kadar antara

17,49 – 19,80 %berat atau rata-rata

18,81 %berat.

Rasio Mn/Fe antara 1,28- 2,55 yang tergolong

rendah – sedang. Sementara rasio Al2O3/TiO2

juga menunjukkan nilai rendah-sedang (17 –

30).

Untuk komposisi unsur jejak (trace elements),

hasil analisis menunjukkan bahwa konsentrasi

Pb dan Zn memiliki nilai tinggi dengan rata-

rata masing-masing 2548 ppm dan 1274 ppm.

Kadar rata-rata Ba (627 ppm), S (530 ppm) dan

Sr (376 ppm). Unsur lain seperti Cu, Rb dan V

memiliki kadar rendah <100 ppm.

Analisis unsur tanah jarang (REE) sampel

mangan Paluda dengan metode ICP-MS (Tabel

2) umumnya memperlihatkan nilai rendah.

Tiga unsur yakni La, Ce dan Nd yang

mempunyai konsentrasi antara 1,5 – 9 ppm,

sedangkan unsur-unsur lainnya yakni Pr, Sm,

Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb dan Lu memiliki

nilai rendah (<1,5 ppm)

V. DISKUSI

Data mineralogi dan komposisi kimia bijih

mangan dapat digunakan untuk

menginterpretasi genesis pembentukan dan

rekonstruksi model pengendapannya. Pada

umumnya, endapan mangan sedimenter

dibedakan menjadi tiga tipe genetik yaitu:

hydrogenous, diagenetik dan hidrotermal. Plot

antara SiO2 dan Al2O3 pada sampel mangan

Paluda menggambarkan medan pembentukan

hidrotermal (Gambar 7). Keadaan ini didukung

oleh hadirnya mineral sulfida yakni sfalerit.

Data ini juga didukung oleh tingginya kadar Pb

dan Zn pada sampel Paluda. Dominasi mineral

rodokrosit sebagai fasa mangan menunjukkan

adanya kontribusi zat organik (Xie, et al. 2013).

Rasio Mn/Fe sampel mangan Paluda dibagi

dua kategori yakni rasio dengan nilai <1,50

dan > 2,40. Nilai rasio yang tinggi

menunjukkan kondisi hidrotermal sedangkan

nilai rendah mengindikasikan proses supergen.

Hal ini juga ditunjang oleh hadirnya mineral

goethite sebagai fasa mineral besi utama.

Diagram pola unsur-unsur tanah jarang

memperlihatkan anomali negatif untuk unsur

serium (Gambar 8). Hal ini konsisten dengan

lingkungan hidrotermal (Oksuz, 2011).

Berdasarakan komposisi mineralogi dan kimia,

maka dapat diinterpretasikan bahwa endapan

mangan Paluda pada awalnya terbentuk

melalui proses hidrotermal yang

menyebabkan pengisian material mangan

pada celah/rongga-rongga pada batugamping

dalam suasana reduksi. Akibat adanya

tektonisme, maka lapisan batugamping

mengalami pengangkatan menyebabkan

batuan tersebut tersingkap dipermukaan.

Proses eksogen yang berlangsung pasca

pengangkatan seperti pelapukan menyebab-

kan lapisan batugamping mengalami pelarut-

an, meninggalkan material mangan sebagai

residu yang kaya besi dan sabagian mengalami

proses supergen membentuk bongkah-

bongkah massif pada profil soil.

VI. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan

pada bagian terdahulu, maka dapat ditarik

beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Endapan mangan di Paluda,

Kabupaten Barru terdapat sebagai



205

material pengisi celah (cavity filling)

pada batugamping dan material sisa

pelapukan dalam bentuk bongkah-

bongkah massif.

2. Komposisi mineral endapan cavity

filling didominasi oleh rodokrosit

dengan mineral pengotor kalsit dan

silika, sedangkan pada endapan

residu didominasi oleh kriptomelan

dan bixbyite dengan mineral

pengotor adalah goethite.

Variasi komposisi unsur mayor, jejak dan

tanah jarang mendukung data mineralogi yang

mengindikasikan bahwa endapan mangan

terbentuk dalam dua tahap yakni proses

hidrotermal yang diikuti oleh pengkayaan

melalui proses pelapukan kimia.

VII. ACKNOWLEDGEMENT

Penelitian ini didukung oleh DP2M Dikti

melalui Skema Penelitian Unggulan Perguruan

Tinggi tahun 2015. Penulis juga

menyampaikan banyak terima kasih kepada Dr.

Jamsran Erdenbayar yang telah membantu

dalam menganalisis sampel dengan metoda

SEM-EDX, Dr. Ryohei Takahashi untuk analisis

XRF dan Dr. Hinako Sato untuk analisis ICP-MS.

Selanjutknya terima kasih juga ditujukan

kepada UNHAS-JICA atas dukungan biaya

kepada Penulis I dan II dalam mengikuti

penelitian jangka pendek selama tiga bulan di

Akita University, Jepang melalui Proyek

Pengembangan Fakultas Teknik, UNHAS, JBIC

Loan IP-541.

DAFTAR PUSTAKA Chatterjee, K.K., 2007, Uses of Metals and Metallic Minerals, New Age International LTD. Publisher,

New Delhi.

Corathers, L.A., 2014, Manganese, (in Mineral Commodity Summaries, USGS).

Fan, D and Yang P., 1999, Introduction to and classification of manganese deposits of China, Ore

Geology Review, 15, pp. 1 – 13.

Fareira, M.J., Lima, M.M.F., Lima, R.M.F., 2014, Calcination and characterization studies of a Brazilian

manganese ore tailing, International Journal of Mineral Processing, 131, pp. 26 – 30.

Kuleshov, V.N. 2011, Manganese Deposits: Communication 1. Genetic model of manganese ore

formation, Lithology and Mineral Resources, 46, pp.473 – 493.

Maynard, J.B. 2010, The chemistry of manganese ore through time: A signal of increasing diversity of

earth-surface environments, Economic geology, 105, pp. 535 – 552.

Oksuz, N, 2011, Geochemical characteristics of the Eymir (Sorgun-Yozgat) manganese deposit, Turkey,

Journal of Rare Earths, 29, pp. 287-296.

Sukamto, R, 1982, Peta Geologi Lembar Pangkajenne dan Watampone bagian Barat Sulawesi, Pusat

Penelitian dan Pengembangan Geologi, bandung.

Xie, J., Sun, W., Du, J., Xu, W., Wu, L., Yang, X, and Zhou, T., 2013, Geochemical studies on Permian

manganese deposits in Guichi, eastern China: Implication for their origin and formative environments,

Journal of Asan Earth Sciences, 74, pp. 155 – 166.



206

PD-01 PD-03 PD-04 PD-05 Rata2

SiO2 (% ) 1.62 8.74 12.27 2.07 6.18

TiO2 0.04 0.03 0.05 0.01 0.03

Al2O3 0.92 0.90 1.20 0.17 0.80

Fe2O3 32.79 17.36 16.17 35.26 25.40

MnO 44.22 39.93 35.34 40.78 40.07

MgO 0.21 1.36 1.27 0.22 0.77

CaO 0.27 13.64 12.97 0.21 6.77

Na2O 0.20 0.09 0.10 0.30 0.17

K2O 0.55 0.23 0.28 0.54 0.40

P2O5 0.11 0.04 0.06 0.21 0.11

LOI 18.58 17.49 19.80 19.35 18.81

Mn/Fe 1.49 2.55 2.42 1.28 1.75

Al2O3/TiO2 23.00 30.00 24.00 17.00 24.54

Total 99.51 99.81 99.51 99.12 99.49

Trace Elements

Ag (ppm) 21 10 12 13 14

As 191 535 750 299 444

Ba 942 28 26 1511 627

Cu 31 32 31 17 28

Pb 1362 3114 3902 1813 2548

Rb 6 9 12 8 9

S 162 790 938 231 530

Sr 373 91 90 948 376

V 30 35 27 89 45

Zn 2166 726 829 1376 1274

Barru SamplesOxide

TABEL

Tabel 1. Komposisi unsur utama dan unsur jejak sampel mangan Paluda dengan metode XRF

Tabel 2 Komposisi REE sampel mangan Paluda, Kabupaten Barru dengan metode ICP-MS

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

PD-01 8.903 2.871 1.506 6.430 1.194 0.426 1.570 0.191 1.233 0.253 0.734 0.072 0.469 0.057

PD-03 3.703 4.859 0.667 2.849 0.610 0.267 0.684 0.086 0.580 0.099 0.301 0.024 0.216 0.016

PD-04 4.160 5.727 0.753 3.185 0.700 0.286 0.780 0.094 0.644 0.109 0.337 0.028 0.254 0.020

PD-05 4.456 5.146 0.674 2.767 0.581 0.576 0.657 0.070 0.470 0.078 0.244 0.016 0.165 0.010

Konsentrasi unsur-unsur Tanah Jarang (ppm)Sample ID



207

GAMBAR

Gambar 1. Geologi Daerah Paluda dan lokasi sampling endapan mangan



208

A B

BatugampingBatugamping

Mangan

Mangan

Mangan

Mangan

DC

Batugamping

Batugamping

B

C D

500 μm 500 μm

500 μm 500 μm

Sphalerite

Rhodochrosite SilicaCalcite

A

1

2

3

4

Gambar 2. Kenampakan Lapangan Endapan Mangan Paluda, Kab.Barru

Gambar 3. Citra pemindai electron mikroskop endapan mangan menunjukan tekstur khas “colloform”



209

2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70

Inte

nsi

ty (

cpas

)

2-theta (o)

○

●

●●●

●◇

◇

◇

○☼

□

● Rhodochrosite (MnCO3)

○ Todorokite (Mn-Ca-K-Na-Ba-Mn-H2O

◇Groutite (MnO.OH)□ Calcite (CaCO3)

☼Quartz (SiO2)

Sfalerit Silika

Kalsit Fe-Rodokrosit

A B

C D

Gambar 4. Spektra dispersi energi sinar-X contoh mangan yang menunjukkan mineral sfalerit (A), silika (B), kalsit (C), dan Fe-rodokrosit (D).

Gambar 5. Difraktogram sampel mangan type “cavity filling” yang menunjukkan kehadiran mineral-mineral rodokrosit, todorokit, groutite. Kalsit dan kuarsa hadir sebagai mineral pengotor.



210

2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70

Inte

nsi

ty (c

ps)

2-theta (deg.)

■

■

■

■

■

■ ■ ■

◊◊

◊

∆

∆

∆∆■

■ Goethite (FeO.OH)◊Cryptomellane (K.Na.Mn8O16)∆ Bixbyite (FeMn)2O3.

■

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7

SiO

2(w

t%)

Al2O3 (wt%)

Hydrothermal

Hydrogenous

Deep-sea sediments

Gambar 6. Pola difraktogram sampel mangan residual yang menunjukkan kehadiran mineral kriptomelan, bixbyite dan goetit.

Gambar 7. Plot silika-alumina sampel mangan yang menunjukkan medan pembentukan hydrothermal.

Gambar 8. Chondrite normalized patterns unsur-unsur tanah jarang sampel endapan mangan di Paluda Kab.Barru yang menunjukkan anomali negatif Ce dan anomali positif Eu.

0

1

10

100

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Sam

ple

/ch

on

dri

te

PD-05 PD-04

PD-03 PD-01

STUDI MINERALOGI DAN GEOKIMIA ENDAPAN …rata Al 2 O 3, TiO 2, MgO dan total alkali umumnya rendah (

Documents

Transcript of STUDI MINERALOGI DAN GEOKIMIA ENDAPAN …rata Al 2 O 3, TiO 2, MgO dan total alkali umumnya rendah (