14

BAB III

DASAR TEORI

Tidak setiap tempat di bumi ini mempunyai endapan batubara dan tidak setiap waktu

geologi menghasilkan endapan batubara yang ekonomis. Dua tahap penting yang

dapat dibedakan untuk mempelajari genesa batubara adalah gambut dan batubara.

Dua tahap ini merupakan hasil dari suatu proses yang berurutan terhadap barang

dasar yang sama (tumbuhan). Proses tersebut yaitu penggambutan (peatification) dan

pembatubaraan (coalification).

3.1. PEMBENTUKAN BATUBARA

Batubara terbentuk dari gambut di dalam rawa. Gambut merupakan tahap paling awal

dari proses pembetukan batubara. Gambut didefinisikan sebagai sedimen organik

tidak padat yang dapat terbakar dan berasal dari hancuran atau bagian tumbuhan yang

terhumifikasi dalam kondisi tertutup udara, mempunyai kandungan air lebih dari 75%

(berat) dan kandungan mineral kurang dari 50% dalam kondisi kering.

Beberapa faktor penting dalam pembentukan rawa gambut menurut Bend,1992

dalam Diessel (1992):

1. Evolusi tumbuhan

Ragam tumbuh–tumbuhan seperti yang dikenal pada saat ini telah mengalami

proses evolusi yang sangat panjang mulai dari Jaman Devon. Mulai dari satu

jenis tumbuhan (alga/ganggang) pada jaman sebelum Devon menjadi sekian

banyak pada waktu–waktu berikutnya. Perkembangan ini perlu diketahui

karena ada beberapa tumbuhan yang hanya tumbuh pada jaman tertentu saja

sehingga memudahkan untuk menginterpretasikan genesanya.

15

2. Iklim

Iklim mengendalikan kecepatan perkembangan tumbuh–tumbuhan, jenis

tumbuh–tumbuhan serta kecepatan dekomposisi tumbuh–tumbuhan yang pada

akhirnya iklim pada suatu daerah banyak mempengaruhi pembentukan

gambut. Pada daerah beriklim tropis yang banyak air dan hangat akan

menghasilkan banyak lapisan gambut dan tebal, yang terbentuk dari batang

kayu yang besar. Kenaikan suhu disamping mempercepat pertumbuhan

tanaman juga mempercepat proses dekomposisi. Sebagai contoh, di daerah

beriklim tropis telah ditemukan rawa yang luas dipenuhi gambut yang

ketebalannya sampai lebih dari 30 m (Taylor et. al., 1998).

3. Geografi dan struktur daerah

Gambut dan batubara terbentuk pada daerah yang memiliki kondisi:

a. Kenaikan muka air tanah yang lambat

b. Perlindungan rawa terhadap pantai atau sungai

c. Energi relief rendah

Jika kenaikan muka air tanah terlalu cepat naik terhadap rawa maka kondisi

akan berubah menjadi limnik atau terjadi pengendapan sedimen marine.

Sebaliknya jika terlalu lambat, maka material tumbuhan akan membusuk dan

gambut yang sudah terbentuk akan tererosi. Energi relief yang rendah

berdampak pada persediaan sedimen yang membiarkan gambut untuk

terbentuk selama periode tertentu tanpa terganggu oleh sedimen lain.

3.2. PENGGAMBUTAN (PEATIFICATION)

Tahap awal pembentukan batubara adalah pembentukan gambut. Proses terpenting

dalam tahap ini adalah pembentukan humic subtance (humification), yang dikontrol

oleh suplai oksigen, kenaikan temperatur, fasies dan lingkungan alkali. Berikutnya

16

derajat humifikasi tidak tergantung pada kedalaman akan tetapi bergantung pada

fasies.

Proses pembentukan gambut mencakup proses mikrobial dan perubahan kimia

(biochemical coalification). Tahap selanjutnya adalah tahap geochemical

coalification dimana dalam prosesnya tidak melibatkan bakteri (proses mikrobial).

Pada tahap biokimia, subtansi tumbuhan seperti selulosa, pektin, karbohidrat, dan

lain–lain terdekomposisi oleh aktifitas aerobik mikroba di bagian permukaan yang

mengakibatkan pengkayaan lignin yang kaya karbon dan pembentukan asam humin.

Alterasi paling kuat dengan kondisi tertutup oksigen yang terjadi pada permukaan

gambut sampai dengan kedalaman 0,5 meter yang dikenal dengan istilah peatigenic

layer. Pada bagian ini terjadi aktifitas bakteri aerobik, actinomyces dan fungi.

Dengan bertambahnya kedalaman, bakteri aerobik digantikan oleh bakteri anaerobik,

karena suplai oksigen semakin berkurang, bertambahnya kedalaman ini sebanding

dengan bertambahnya kandungan karbon. Pada kedalaman lebih dari 10 meter praktis

bakteri tidak lagi memiliki peranan, yang terjadi hanyalah proses kimia

(polomerisasi, kondensasi, dan reaksi reduksi).

Profil gambut pada bagian permukaan dicirikan dengan kandungan karbon yang

bertambah cepat dengan bertambahnya kedalaman sehingga substan yang kaya akan

oksigen di permukaan (selulose dan hemiselulose) terdekomposisi oleh mikrobiologi

yang menyebabkan pengkayaan lignin yang kaya karbon dan terbentuknya asam

humin.

Meningkatnya tekanan pada tahap geokimia menyebabkan kandungan air berkurang

dengan cepat, sehingga kandungan air dapat dijadikan parameter pengukur tingkat

diagenesa gambut. Juga munculnya selulose bebas (tak bercampur dengan lignin)

juga merupakan indikator diagenesa gambut yang baik.

17

3.3. PEMBATUBARAAN (COALIFICATION)

Proses pembatubaraan didefinisikan sebagai peningkatan karbon secara bertahap dari

materi fosil organik dalam suatu proses yang alami. Proses ini dibedakan menjadi

tahapan biokimia yang meliputi seluruh proses pembentukan rawa gambut

(peatification) dan tahapan geokimia (biochemical coalification) yang merupakan

proses metamorfosis. Berdasarkan tahapan yang telah dilaluinya batubara dibagi

menjadi beberapa peringkat (Tabel 3.1).

18

Tabel 3.1 Peringkat batubara (Taylor et.al., 1998)

Proses pembatubaraan meliputi perubahan baik secara fisik dan kimia dari gambut

melalui lignit, sub-bituminus, bituminus, antrasit, sampai metaantrasit. Kontrol utama

perubahan ini adalah derajat metamorfisme (temperatur dan tekanan). Tahapan yang

dicapai oleh batubara dalam deret pembatubaraan ini disebut sebagai peringkat

batubara.

19

Pada proses ini, tekanan yang bertambah besar akan mengakibatkan porositas gambut

berkurang dan peningkatan anisotropi. Sifat porositas ini dapat dilihat dari kandungan

airnya (moisture content) yang berkurang selama proses perubahan dari gambut

menjadi brown coal. Sifat porositas dan anisotropi ini paralel dengan bidang

perlapisan dan bisa dikorelasikan dengan tekanan overburden. Sementara itu, secara

kimia, gambut mengalami perubahan komposisi dari unsur–unsur karbon, oksigen,

dan hidrogen. Derajat pembatubaraan ditentukan oleh perubahan komposisi kimianya

(C, H, O dan VM) atau dengan sifat optis (reflektansi vitrinit).

Selama tahap hard brown coal (lignit-sub bituminus) maka sisa terakhir dari selulose

dan lignin ditransformasikan menjadi material humik. Asam humik terkondensasi

menjadi molekul yang lebih besar dan kehilangan sifat keasamannya membentuk

humin yang tak larut dalam alkali.

Perubahan paling menonjol pada batas peringkat sub bituminous C dan B adalah

perubahan petrografis yang disebabkan oleh proses gelifikasi geokimia (vitrinisasi)

dari substansi hunik yang berubah menjadi hitam dan mengkilap. Pada tahap antrasit

dicirikan oleh turunnya hidrogen dan perbandingan H terhadap C secara drastis,

bertambah kuatnya reflektivitas dan anisotropisme.

Proses pembatubaraan terutama disebabkan oleh naiknya temperatur dan waktu.

Pengaruh temperatur dipercayai sangat dominan disebabkan sering ditemukan adanya

intrusi–intrusi batuan beku yang berdekatan dengan lapisan batubara dengan

peringkat tinggi (antrasit) karena terjadi kontak metamorfisme. Kenaikan peringkat

batubara juga dapat diamati pada kedalaman yang lebih besar (Hukum Hilt) yang

disebabkan oleh kenaikan temperatur akibat bertambahnya kedalaman. Menurut Hilt

kecepatan peningkatan peringkat bergantung juga pada gradien geotermal.

20

Waktu akan memberikan pengaruh yang berarti jika temperatur pembatubaraan

tinggi. Tekanan makin tinggi maka proses pembatubaraan akan semakin cepat

terutama pada daerah–daerah yang terlipatkan dan terpatahkan.

3.4. FASIES BATUBARA

Fasies batubara berhubungan dengan tipe genetik batubara yang diekspresikan

melalui komposisi maseral, kandungan mineral, komposisi kimia dan tekstur (Taylor

G.H and Teichmüller, 1993).

Faktor yang mempengaruhi karekteristik fasies batubara:

1. Tipe pengendapan

Endapan authochtonous terbentuk dari materi yang berasal dari tempat

pengendapan itu sendiri. Endapan allochtonous terbentuk dari materi yang

telah mengalami perpindahan tempat. Endapan allochtonous relatif lebih

banyak mengandung mineral dibandingkan endapan authochtonous.

Dekomposisi tumbuhan juga berlangsung selama proses transport oleh air

(angin) sehingga maseral yang tahan terhadap proses dekomposisi akan

terkonsentrasi pada sedimen klastik.

2. Rumpun tumbuhan pembentuk

Ada empat tipe rawa berdasarkan rumpun tumbuhan pembentuknya yaitu:

o Rawa daerah terbuka dengan tumbuhan air

o Rawa daerah terbuka dengan tumbuhan alang-alang

o Rawa hutan

o Rawa lumut

21

Menurut Martini dan Glooschenko (1984) dalam Diessel (1992), rawa gambut

dapat dibedakan menjadi 4 (empat) jenis berdasarkan jenis tumbuhan

pembentuk, yaitu :

a) Bog, yaitu lokasi rawa yang banyak ditumbuhi oleh tanaman lumut atau

tanaman merambat yang miskin kandungan makanan (Damman & French,

1987).

b) Fen, yaitu lokasi rawa yang kaya akan tumbuhan perdu dan beberapa

jenis pohon lainnya. Umumnya terletak pada lingkungan ombrogenik

yaitu transisi antara daerah yang melimpah akan kandungan air dengan

daerah yang terkadang kering.

c) Marsh, yaitu lokasi rawa yang didominasi oleh tumbuhan perdu atau

tanaman merambat yang sering terdapat di sekitar pinggir danau atau laut.

d) Swamp, yaitu daerah basah pada iklim tropis hingga dingin yang

didominasi oleh tumbuhan berkayu.

3. Lingkungan pengendapan

Pembentukan batubara tidak dapat dipisahkan dengan kondisi lingkungan

dan geologi di sekitarnya. Distribusi lateral, ketebalan, komposisi dan

kualitas batubara banyak dipengaruhi oleh lingkungan pengendapannya.

Ada empat jenis lingkungan pengendapan:

o Telmatis / terrestrial

Lingkungan yang berada pada daerah pasang surut ini menghasilkan

gambut yang tidak terganggu dan tumbuh insitu (Forest peat, reed peat

dan high moor moss peat).

o Limnis / subakuatik

Lingkungan ini terendapkan di bawah air rawa danau. Batubara yang

terendapkan pada lingkungan telmatis dan limnis sulit dibedakan

karena pada forest swamp biasanya ada bagian yang berada di bawah

air (feed swamp).

22

o Payau / marine

Batubara yang terendapkan pada lingkungan ini mempunyai ciri khas

kaya abu, S dan N yang mengandung fosil laut. Untuk daerah tropis

biasanya terbentuk dari mangrove (bakau) dan kaya S.

o Ca-rich

Lingkungan ini menghasilkan batubara yang kaya akan Ca dan

mempunyai ciri yang sama pada endapan payau. Batubara Ca-rich

selalu terjadi pada lingkungan bawah air dengan kondisi oksigen

terbatas. Lingkungan pengendapan ini juga banyak mengandung fosil.

Batubara Ca-rich banyak menghasilkan bitumen.

4. Persediaan bahan makanan

Rawa eutrophic (kaya bahan makanan), mesotrophic (sedang) dan

oligotrophic (miskin bahan makanan) dibedakan tergantung dari banyak

sedikitnya bahan makanan yang bisa digunakan. Low moor biasanya

eutrophic karena menerima air dari tanah yang banyak mengandung makanan

terlarut. Raised bog/hoch moor biasanya oligotrophic karena hanya

mengandalkan air hujan. Transisi antara topogenic low moor dan raised bog

disebut mesotrophic. Gambut pada pada high moor secara umum mengandung

sisa–sisa tumbuhan yang terawetkan dengan baik. Di bawah kondisi hidrologi

yang seragam maka tumbuhan rawa eutrophic banyak spesiesnya.

Oligotrophic di daerah iklim sedang pada umumnya berupa sphagnum

sedangkan untuk daerah tropis bisa ditumbuhi oleh hutan kayu tetapi tidak

banyak spesiesnya karena rawa jenis ini akan asam (pH 3,5–4) dan kandungan

mineralnya sangat rendah.

5. pH, aktivitas bakteri dan sulfur

Keasaman gambut sangat mempengaruhi keberadaan bakteri yang berperan

dalam pengawetan sisa tumbuhan. Disamping tipe batuan dasar dan air yang

23

mengalir masuk ke rawa maka keasaman rawa tergantung pada rumpun

tumbuhan yang ada, suplai O2, dan konsentrasi asam humik yang sudah

terbentuk. Bakteri hidup dengan baik pada kondisi netral (pH 7–7,5), jika

makin asam maka bakteri akan makin sedikit dan struktur kayu akan

terawetkan dengan lebih baik. Sebagai contoh lingkungan pengendapan Ca-

rich yang alkalin menyebabkan bakteri mampu mendekomposisi sisa

tumbuhan dengan baik serta membentukan humin gel dan produk

penggambutan yang kaya akan N dan H.

6. Temperatur

Temperatur permukaan gambut memegang peranan penting pada proses

dekomposisi primer. Pada iklim yang hangat dan basah membuat bakteri

hidup dengan lebih baik sehingga proses–proses kimia dapat berjalan dengan

baik. Temperatur tertinggi untuk bakteri penghancur sellulosa pada gambut

adalah 35-40˚C.

7. Potensial redoks

Potensial redoks memegang peranan yang penting untuk menunjang aktivitas

bakteri dan proses penggambutan. Jika rumpun tumbuhan, iklim dan kondisi

lingkungannya sama, maka persediaan oksigen menentukan apakah

pengambutan berjalan atau tidak.

Selanjutnya berdasarkan lingkungan sedimenternya, Diessel (1992) membagi

tempat terakumulasinya rawa gambut menjadi 4 bagian (Gambar 3.1), yaitu : 1. Braid Plain

Merupakan dataran aluvial yang terdapat diantara pegunungan, dimana

terendapkan sedimen berukuran kasar (>2 mm). Batubara yang terbentuk pada

daerah ini merupakan hasil diagenesa gambut ombrogenik yang mempunyai

penyebaran lateral terbatas dengan ketebalan rata–rata 1,5 meter.

24

Kandungan abu, sulfur total dan vitrinitenya umumnya rendah, sementara pada

daerah tropis kandungan vitrinite umumnya tinggi. Pada bagian tengah lahan

gambut umumnya kaya akan maseral inertinite (28%) karena suplai nutrisi yang

terbatas. Kandungan inertinite (khususnya semifusinite) yang besar

menyebabkan nilai TPI (Tissue Preservation Index) nya relatif tinggi yang

sekaligus dapat menunjukkan bahwa tumbuhan asalnya didominasi oleh bahan

kayu. Sementara itu nilai GI (Gelification Index) yang rendah dan warna

batubara yang buram dapat menunjukkan bahwa secara periodik permukaan

gambut mengalami kekeringan dan proses oksidasi. Kandungan abu yang kadang

ditemukan cukup tinggi (±20%), kemungkinan dapat berasal dari banjir musiman

dan keluarnya air tanah ke permukaan.

2. Alluvial Valley and Upper Delta Plain Kedua lingkungan ini sulit dibedakan karena adanya kesamaan litofasies dan

sifat batubara yang terbentuk sehingga pembahasannya dapat disatukan.

Lingkungan ini merupakan transisi dari lembah dan dataran aluvial dengan

dataran delta, umumnya melalui sungai berstadium dewasa yang memiliki

banyak meander. Lapisan batubara umumnya memiliki ketebalan bervariasi dan

endapan sedimennya terutama terdiri atas perselingan batupasir dan

lanau/lempung.

Gambut dapat terakumulasi pada berbagai morfologi seperti pada rawa, dataran

dan cekungan banjir, bagian luar saluran sungai dan lain-lain. Permukaan

gambut cenderung selalu basah dan jarang mengalami periode kemarau sehingga

menghasilkan endapan batubara yang mengkilap dengan nilai TPI dan GI relatif

tinggi serta didominasi oleh maseral telovitrinite/humotellinite dan secara

kualitas memiliki kandungan abu dan sulfur yang rendah dibanding batubara

pada lingkungan lainnya.

25

3. Lower Delta Plain

Lingkungan ini dibedakan dengan upper delta plain dari tingkat pengaruh

pasang air laut terhadap sedimentasi, dimana batas antara keduanya adalah pada

daerah batas tertinggi dari air pasang. Endapan sedimen pada lower delta plain

terutama terdiri dari batulanau, batulempung dan serpih yang diselingi oleh

batupasir halus.

Pada saat pasang naik, air laut akan membawa nutrisi ke dalam rawa gambut

sehingga memungkinkan pertumbuhan tanaman yang lebih baik, namun di sisi

lain dengan naiknya batas pasang maka akan terendapkan sedimen klastik halus

yang akan menjadi pengotor dalam batubara.

Di samping itu, pengaruh laut akan meningkatkan kandungan pirit dalam

batubara yang terbentuk dari reduksi sulfat yang terdapat dalam air laut.

Menurut Horne and Ferm (1987), batubara yang terendapkan dalam lingkungan

ini memiliki penyebaran luas tetapi ketebalan relatif tipis. Batubaranya memiliki

kandungan inertinite yang rendah dengan nilai GI yang tinggi. Kandungan

vitrinite/huminite nya terutama didominasi oleh detrovitrinite/humotellinite

sehingga nilai TPI nya relatif rendah. Hal ini menunjukkan tingginya proporsi

tumbuhan dengan jaringan lunak (soft-tissued plant) dan biodegradasi pada

kondisi pH yang relatif tinggi. 4. Barrier Beach

Pada lingkungan ini, morfologi garis pantai dikontrol oleh rasio suplai sedimen

dengan energi pantai, yaitu gelombang pasang dan arus. Jika nilai rasio tinggi

maka akan terbentuk delta, namun jika nilai rasio rendah maka sedimentasi akan

terdistribusi di sepanjang pantai. Rawa gambut pada barrier beach memiliki permukaan yang relatif lebih rendah

terhadap muka air laut sehingga sering kebanjiran dan ditumbuhi alang-alang.

Gambut akan terakumulasi di suatu tempat jika fluktuasi air pasang tidak tinggi

26

sehingga timbunan material gambut tidak berpindah tempat. Dengan demikian

rawa gambut pada lingkungan ini sangat dipengaruhi oleh regresi dan transgresi

air laut.

Diessel (1992) mengelompokkan berbagai kondisi akumulasi gambut menjadi 5

(lima) kategori bedasarkan penelitian terhadap batubara humik bituminous

(Gambar 3.1). Kelima kategori tersebut dibedakan berdasarkan faktor

kelembaban, konsentrasi ion hidrogen (pH), suplai makanan dan aktifitas

bakteri. Tiga kategori diantaranya adalah tipe topogenic mires (rawa gambut

topogenik) yang dibagi atas : high watertable dengan kondisi asam, high

watertable dengan kondisi netral serta variable watertable dan dua lainnya

adalah rawa gambut ombrogenik yang dibagi atas : continuously wet dan

intermittenly dry.

Pada kategori high watertable dibedakan menjadi asam dan netral. Perbedaan

utama antara kedua kondisi tersebut adalah terletak pada konsentrasi ion

hidrogennya, dimana pada kolom 1 yang konsentrasinya rendah merupakan

lingkungan air tawar (flood basin) dan kolom 2 yang konsentrasinya lebih tinggi

merupakan lingkungan payau atau laut. Kategori variable watertable (kolom 3)

adalah lingkungan air tawar namun dengan tinggi muka air tanah berubah–ubah,

seperti pada dataran banjir yang terkadang kering pada masa tertentu. Adanya

kecenderungan dalam kondisi tergenang pada ketiga kategori ini menyebabkan

suplai makanan tersedia cukup banyak (eurotrophy).

Kategori continuously wet dan intermittenly dry merupakan tipe rawa gambut yang

tumbuh berkembang karena suplai air yang berasal dari curah hujan yang sangat

tinggi (iklim tropis), hanya pada intermittenly dry sering mengalami perubahan

musim, termasuk di dalamnya musim kering. Gambut yang terendapkan pada

lingkungan bog-ombrotrophic (kolom 4 dan 5) terbentuk dalam kondisi asam dengan

suplai makanan yang rendah (oligotrophy).

27

Gambar 3.1 Sketsa lingkungan pengendapan dan kondisi akumulasi gambut

(Diessel, 1992)

3.5. MATERI PENYUSUN BATUBARA

Batubara tidak hanya disusun oleh materi organik tetapi ada juga materi anorganik

yang menjadi bagian dari batubara.

3.5.1 Materi organik

3.5.1.1 Maseral

Maseral pada batubara analog dengan mineral pada batuan. Maseral merupakan

bagian terkecil dari batubara yang bisa teramati dengan mikroskop. Maseral

dikelompokan berdasarkan tumbuhan atau bagian tumbuhan penyusunnya menjadi

tiga grup (Tabel 3.2), yaitu:

2-1 1-2 33 44 5 5

28

1. Vitrinit

Vitrinit ialah hasil dari proses pembatubaraan materi humic yang berasal dari

selulosa (C6H10O5) dan lignin dinding sel tumbuhan yang mengandung serat

kayu (woody tissues) seperti batang, akar, daun, dan akar. Vitrinite adalah

bahan utama penyusun batubara di Indonesia (>80%). Di bawah mikroskop,

kelompok maseral ini memperlihatkan warna pantul yang lebih terang

daripada kelompok liptinite, namun lebih gelap dari kelompok inertinite,

berwarna mulai dari abu–abu tua hingga abu–abu terang. Kenampakan di

bawah mikroskop tergantung dari tingkat pembatubaraannya (rank), semakin

tinggi tingkat pembatubaraan maka warnanya akan semakin terang.

Kelompok vitrinite mengandung unsur hidrogen dan zat terbang yang

persentasenya berada diantara inertinite dan liptinite. Mempunyai berat jenis

1,3–1,8 dan kandungan oksigen yang tinggi serta kandungan volatille matter

sekitar 35,75%.

2. Liptinit (exinit)

Liptinit tidak berasal dari materi yang dapat terhumifikasikan melainkan

berasal dari sisa tumbuhan atau dari dari jenis tanaman tingkat rendah seperti

spora, ganggang (algae), kutikula, getah tanaman (resin) dan serbuk sari

(pollen). Berdasarkan morfologi dan bahan asalnya, kelompok liptinite

dibedakan menjadi sporinite (spora dan butiran pollen), cutinite (kutikula),

resinite (resin/damar), exudatinite (maseral sekunder yang berasal dari getah

maseral liptinite lainnya yang keluar pada proses pembatubaraan), suberinite

(kulit kayu/serat gabus), fluorinite (degradasi dari resinite), liptodetrinite

(detritus dari maseral liptinite lainnya), alginite (ganggang) dan bituminite

(degradasi material algae).

Relatif kaya dengan ikatan alifatik sehingga kaya akan hidrogen atau bisa juga

sekunder, terjadi selama proses pembatubaraan dari bitumen. Sifat optis:

reflektivitas rendah dan fluoresense tinggi, dari liptinit mulai gambut dan

batubara pada rank rendah sampai pada batubara sub bituminus relatif stabil

(Taylor et.al., 1998). Di bawah mikroskop, kelompok liptinite menunjukkan

29

warna kuning muda hingga kuning tua di bawah sinar fluoresence, sedangkan

di bawah sinar biasa kelompok ini terlihat berwarna abu-abu sampai gelap.

Liptinit mempunyai berat jenis 1,0–1,3 dan kandungan hidrogen yang paling

tinggi dibanding dengan maseral lain, sedang kandungan volatille matter

sekitar 66%.

3. Inertinit

Inertinit disusun dari materi yang sama dengan vitrinit dan liptinit tetapi

dengan proses dasar yang berbeda. Kelompok inertinite diduga berasal dari

tumbuhan yang sudah terbakar dan sebagian lagi berasal dari hasil proses

oksidasi maseral lainnya atau proses decarboxylation yang disebabkan oleh

jamur dan bakteri. Kelompok ini mengandung unsur hidrogen paling rendah

dan karakteristik utamanya adalah reflektansi yang tinggi diantara dua

kelompok lainnya.

Pemanasan pada awal penggambutan menyebabkan inertinit kaya akan

karbon. Sifat khas inertinit adalah reflektivitas tinggi, sedikit atau tanpa

flouresense, kandungan hidrogen, aromatis kuat karena beberapa penyebab,

seperti pembakaran (charring), mouldering dan penghancuran oleh jamur,

gelifikasi biokimia dan oksidasi serat tumbuhan. Sebagian besar inertinit

sudah pada bagian awal proses pembatubaraan. Inertinit mempunyai berat

jenis 1,5–2,0 dan kandungan karbon yang paling tinggi dibanding maseral lain

serta kandungan volattile matter sekitar 22,9%.

Untuk pengelompokan maseral yang digunakan adalah mengacu pada

pengelompokan maseral berdasarkan Standar Australia (AS 2856-1986) (Tabel 3.2),

untuk hasil pengamatan klasifikasi maseral adalah dalam presentase volume (% vol).

30

Tabel 3.2 Klasifikasi grup maseral berdasarkan Standar Australia (1986)

Grup Maseral

Sub Grup Maseral

Type Maseral

Vitrinite

Telovitrinite

Textinite Texto - Ulminite Eu- Ulminite Telocolinite

Detrovitrinite Atrinite Densinite Desmocolinite

Gelovitrinite Corpogelinite Porigelinite Eugelinite

Liptinite

Sporinite Cutinite Resinite Suberinite Fluorinite Liptodetrinite Exudatinite Alginite Bituminite

Inertinite

Teloinertinite

Detroinertinite

Geloinertinite

Fusinite Semifusinite Sclerotinite Inertodetrinite Micrinite Macrinite

Maseral menghasilkan materi yang mudah menguap (volatile matter). Materi ini

banyak dihasilkan oleh liptinit yaitu sekitar 66% sedangkan vitrinit menghasilkan

35,75% dan inertinit menghasilkan 22,9%.

31

3.5.1.1.1 Maseral dan Lingkungan Pengendapan Batubara

Peranan maseral dalam analisis penentuan lingkungan pengendapan batubara

dapat didasarkan pada sifat–sifat yang dimilikinya, antara lain : sifat attribute

dan sifat skalar. Suatu lapisan batubara mulai dari lapisan dasar (floor) hingga atas

(roof) memiliki sifat–sifat tertentu, yang mencerminkan kondisi lingkungan

pengendapannya.

Sifat attribute adalah suatu sifat yang dicirikan oleh ada tidaknya suatu maseral

tertentu, dalam hal ini kelimpahan maseral sangat penting untuk dijadikan

penciri suatu lingkungan tertentu (Diessel, 1992). Navale (1981) menyatakan

bahwa batubara yang diendapkan pada lingkungan lagoon relatif kaya akan

desmocolinite, batubara dari lingkungan upper delta plain dan fluviatil (wet

forest swamp) kaya akan vitrinite dan material klastik seperti mineral lempung,

sedangkan batubara dari lingkungan air tawar biasanya lebih kaya akan telinite,

resinite dan inertinite.

Sifat skalar dari suatu maseral bukan didasarkan atas faktor kehadiran atau

morfologi maseral tertentu, tetapi didasarkan pada hubungan kuantitatif antara

tiap maseral dalam batubara. Diessel (1986) memperkenalkan dua parameter

utama dalam penentuan fasies batubara berdasarkan komposisi maseral pada

batubara yaitu : TPI (Tissue Preservation Index) dan GI (Gelification Index).

TPI (Tissue Preservation Index) menyatakan perbandingan antara struktur

jaringan pada maseral yang terawetkan dan struktur jaringan yang tidak

terawetkan (terdekomposisi). TPI juga dapat menunjukkan derajat humifikasi

yang terjadi pada lahan gambut dalam proses penggambutan. Tingginya derajat

humifikasi dapat menyebabkan terjadinya penghancuran jaringan sel yang

dinyatakan oleh harga TPI yang kecil.

32

niteGeloinertiriniteInertoiteGelovitrinniteDetrovitriniteTeloinertiiteTelovitrinTPI

++++

=det

Pengrusakan struktur sel oleh organisme akan sangat mudah terjadi pada

tanaman yang mengandung banyak selulose (tumbuhan perdu), sedangkan

tanaman yang banyak mengandung lignin (tumbuhan kayu) akan sulit

dihancurkan. Semakin meningkatnya harga TPI dapat menunjukkan semakin

tingginya persentase kehadiran tumbuh–tumbuhan kayu (dalam hal ini

ditunjukkan dengan banyaknya persentase telovitrinite). Sementara itu bila

harga TPI < 1 maka maseral vitrinite akan disertai oleh kehadiran cutinite yang

biasanya akan cepat terhancurkan oleh air laut. Kombinasi antara kandungan

densinite dan cutinite yang banyak dengan kandungan vitrinite yang sedikit

dapat menggambarkan bahwa batubara berasal dari serat tumbuhan perdu pada

suatu lingkungan marsh.

GI (Gelification Index) berhubungan dengan kontinuitas kelembaban pada lahan

gambut serta menyatakan perbandingan antara maseral yang terbentuk karena

proses gelifikasi dan maseral yang terbentuk akibat proses oksidasi.

initeDetroinertniteTeloinertiniteGeloinertiVitriniteGI

++

=

Harga GI akan berbanding terbalik dengan tingkat oksidasi, dalam hal ini

semakin kecil harga GI menunjukkan tingkat oksidasi yang semakin besar.

Tingkat Gelifikasi akan memberikan beberapa gambaran antara lain :

1. Menunjukkan basah/keringnya kondisi pembentukan batubara. Hal ini

terjadi karena gelifikasi membutuhkan keadaan lembab yang kontinyu.

2. Sebagai indikator pH relatif karena efektifitas bakteri dapat berlangsung

pada derajat keasaman rendah.

3. Sebagai ukuran proses diagenesa selama gelifikasi biokimia.

33

Kombinasi TPI dan GI dapat dipergunakan untuk memperkirakan derajat

dekomposisi dan penentuan lingkungan pengendapan batubara. Nilai TPI dan

GI yang tinggi dapat mengindikasikan tingkat dekomposisi aerobik yang

rendah, sebaliknya kondisi kering dicirikan oleh nilai TPI rendah dan GI yang

tinggi mengindikasikan dekomposisi aerobik yang terbatas.

3.5.1.1.2 Pengaruh Air Tanah dan Vegetasi Salah satu parameter dalam pembentukan suatu mire/ lahan gambut

(rheotrophic, mesotrophic dan ombrotrophic) adalah kondisi pengaruh air tanah

yang dicerminkan melalui nilai indeks GWI (Groundwater Index) yang secara

langsung berhubungan dengan kontinuitas air hujan dan suplai nutrisi/ion – ion

yang ada pada air. Rheotrophic mire menerima suplai air dari aliran air tanah, air

dari lingkungan dan dari air hujan sehingga kaya akan suplai nutrisi dan ion

serta kandungan mineral, sementara ombrotrophic mire hanya menerima dari air

hujan sehingga miskin nutrisi (oligotrophic). Rheotrophic mire dapat dibagi

menjadi fen, swamp dan marsh yang tergantung pada tingkat genangan air pada

lahan gambut. Sementara ombrotrophic mire dapat istilahkan sebagai bogs

(Moore, 1987 dalam Calder et.al., 1991).

GWI merupakan rasio perbandingan antara jaringan tumbuhan yang tergelifikasi

kuat terhadap jaringan tumbuhan yang tergelifikasi lemah. Perbandingan ini

dapat menggambarkan proses gelifikasi yang meyimpulkan tentang keadaan

suplai air dan pH dari suatu lahan gambut atau mire.

Pada lingkungan rawa yang berkembang menjadi kondisi rawa di bawah

pengaruh air tanah yang semakin berkurang akan menghasilkan gambut yang

lebih baik (Grosse–Brauckmann, 1979 ; Tallis, 1983 and Moore, 1987 dalam

Calder, 1991). Bukti kondisi ini dapat terlihat pada lapisan batubara yang

menunjukkan perubahan tendensi umum secara vertikal. Perubahan tendensi

umum tersebut diantaranya adalah penurunan kadar sulfur dan abu, kenaikan

34

pengawetan jaringan tumbuhan, penurunan gelifikasi biokimia dan penurunan

maseral liptinite yang berasal dari lingkungan air (Calder, 1991).

niteDetrovitriitetelocollintextiniteMatterMineralitecorpogelinGWI

+++

=

Dalam perhitungan GWI juga dimasukkan parameter mineral matter selain

maseral. Kegunaan parameter mineral matter disini dapat mengindikasikan asal

mula dari dominasi detrital yang masuk pada mire dan juga dapat

mengasumsikan ukuran kondisi rawa gambut (rheotrophic, mesotrophic dan

ombrotrophic). (Cecil., C.B dalam Taylor G.H, 1998)

Selain dari pengaruh air tanah yang dalam hal ini dinyatakan dalam GWI, aspek

vegetasi (Vegetation Index) juga dapat dijadikan petunjuk dalam

menginterpretasi asal mula suatu lahan gambut (paleomire). Secara teori lahan

gambut dapat dibedakan berdasarkan tipe tumbuhan pembentuk dengan

menggunakan parameter kesamaan antar maseral.

Tumbuhan yang kaya akan lignin ditunjukkan dengan kandungan telovitrinite,

fusinite dan semifusinite yang tinggi. Dalam hal ini, suberinite dan resinite

adalah sebagai maseral penyerta. Tumbuhan asal perdu yang kaya selulosa

melalui proses pembatubaraan akan membentuk batubara yang kaya akan

detrovitrinite, inertodetrinite dan liptodetrinite (Teichmüller, 1989). Kondisi

subaquatik seharusnya akan diindikasikan oleh kehadiran maseral alginite.

Sementara sporinite dan cutinite mempunyai distribusi yang sama pada batubara

yang terbentuk dari tumbuhan bawah air.

initeacutinitesporinitertiniteliptoriniteInertoniteDetrovitriiteresuberiniteitesemifuitefuiteTelovitrinVI

lgdetdetsinsinsin

+++++++++

=

35

3.5.1.2 Mikrolitotip

Maseral dari batubara jarang berdiri sendiri, mereka berasosiasi dengan satu atau

lebih grup maseral lain. Asosiasi ini disebut mikrolitotip. Mikrolitotip dibagi menjadi

tiga grup (Tabel 3.3).

3.5.1.3 Litotip

Istilah litotip ditujukan untuk membedakan secara makroskopi penyusun lapisan

batubara berdasarkan kilap, warna dan tipe perlapisannya. Ada enam litotip yang

dibagi menjadi dua tipe berdasarkan genesa, unsur kimia dan petrografinya. Tipe

Humic Coal dibentuk oleh vegetasi yang tumbuh di atas permukaan tanah atau air

(rawa). Tipe Spropelic Coal terbentuk dari akumulasi pengendapan vegetasi yang

mengambang di bawah permukaan air, seperti alga. (Tabel 3.4)

Tabel 3.3 Mikrolitotip batubara (Taylor et. al., 1998)

Mikrolitotip group Komposisi maseral-

group

Monomaseral

Vitrite V > 95%

Liptite L > 95%

Inertite I > 95%

Bimaseral

Clarite V+L > 95%

Vitrinertite V+I > 95%

Durite I+L > 95%

Trimaseral

Duroclarite V > I,L

Vitrinertoliptite L > I,V

Clorodurite I > V,L

36

Tabel 3.4 Litotip batubara (Taylor et. al., 1998)

Tipe Litotip Kenampakan makroskopi

Humic Coal

Vitrain Terang, rapuh, terdapat rekahan

Clarain Semi terang, hitam, perlapisan jelas

Durain Kusam, hitam atau keabuan, keras, permukaan kasar

Fusain Kilap sutra, hitam, berserabut, halus, gampang rusak

Sapropelic Coal

Cannel coal Kusam atau sedikit berminyak, hitam, homogen, tidak berlapis,

sangat keras, permukaan tidak rata, goresan hitam

Bog head coal Seperti cennel coal tapi terlihat coklat dengan goresan yang coklat juga

3.5.2 Materi Anorganik

3.5.2.1 Mineral Matter

Mineral matter pada batubara dapat diartikan sebagai mineral–mineral dan material

anorganik lainnya yang berasosiasi dengan batubara. Secara keseluruhan mencakup

tiga gologan material, yaitu:

1. Mineral dalam bentuk partikel diskrit dan kristalin pada batubara.

2. Unsur atau senyawa anorganik yang terikat dengan molekul organik batubara

dan biasanya tidak termasuk unsur nitrogen dan sulfur.

3. Senyawa anorganik yang larut dalam air pori batubara dan air permukaan.

Mineral matter pada batubara dapat berasal dari unsur anorganik pada tumbuh-

tumbuhan pembentuk batubara atau disebut inherent mineral serta mineral yang

berasal dari luar rawa atau endapan yang kemudian di transport ke dalam cekungan

pengendapan batubara melalui air atau angin dan disebut “extraneous” atau

‘adventitious’ mineral matter.

Materi anorganik di dalam batubara terbagi menjadi tiga katagori menurut

pembentukannya (Taylor et.al., 1998), yaitu:

37

1. Syngenetic inorganic matter

Merupakan materi anorganik yang berasal dari tumbuhan pembentuk

batubara. Contoh: Silika.

2. Syngenetic inorganic/organic complexs

Materi anorganik yang terbentuk selama tahap awal penggambutan, berasal

dari luar yang terbawa oleh air atau angin kedalam gambut. Contoh: Mineral

zirkon (ZrSiO4) dan pertukaran hidrogen dalam karbonat menjadi kalsium

karbonat.

3. Epigenetic minerals

Terbentuk setelah proses konsolidasi batubara oleh kristalisasi dalam rekahan

atau lubang atau oleh alterasi mineral yang terendapkan secara primer.

Contoh: Pirit dan mineral Karbonat

Kebanyakan dari kehadiran bahan inorganik dalam batubara ialah berupa mineral–

mineral yang terdistribusi di dalam atau diantara maseral–maseral. Jenis dan

keterdapatan mineral–mineral dalam batubara dapat dilihat pada Tabel 3.5.

Mineral terdistribusi diantara maseral dengan ukuran antara satu μm hingga ratusan

mikrometer. Mineral yang banyak terdapat dalam batubara ialah mineral lempung,

mineral karbonat, mineral sulfida dan mineral oksida.

3.5.2.2 Tipe Mineral pada Batubara

Berdasarkan atas kelimpahannya, maka mineral–mineral pada batubara dapat

dibedakan atas: mineral utama (major minerals), mineral tambahan (minor minerals)

dan mineral jejak (trace minerals). Umumnya yang termasuk mineral utama adalah

mineral lempung dan kuarsa sedangkan mineral minor yang umum adalah karbonat,

sulfida dan sulfat.

Mineral–mineral lain pada batubara dalam jumlah yang sedikit yaitu : fosfat, mineral

garam, felspar, mika, mineral silikat, oksida dan hidroksida (hematit, limonit, dan

38

geotit) jarang ditemukan dalam batubara kecuali pada batubara yang terpengaruh

kondisi oksidasi, mineral berat yang kemungkinannya sangat kecil ditemukan yang

berasosiasi dengan batubara (zirkon, rutil, turmalin, garnet).

Tabel 3.5 Keterdapatan mineral-mineral pada batubara (Taylor et.al, 1998)

Mineral Keterdapatan* Mineral Keterdapatan* Mineral Lempung Kalkopirit sangat jarang Illite-Serisit umum-berlimpah Pirhotit sangat jarang Montmorilonit jarang-umum Kaolinit umum-berlimpah Fosfat Halosit jarang Apatit jarang Fosforit jarang Besi Disulfida Goyasit jarang Pirit jarang-umum Markasit jarang-umum Sulfat Barit jarang Karbonat Gypsum sangat jarang

Siderit umum-sangat umum

Ankerit umum-sangat umum Silikat

Kalsit umum-sangat umum Zirkon jarang

Dolomit jarang-umum Biotite sangat jarang Aragonit jarang Staurolit sangat jarang Witerit jarang Turmalin sangat jarang Strontianit jarang Garnet sangat jarang Epidot sangat jarang Oksida Sanidin jarang Hematit jarang Ortoklas sangat jarang Kuarsa jarang-umum Augit sangat jarang Magnetit sangat jarang Amfibol sangat jarang Rutil sangat jarang Kyanit sangat jarang Klorit jarang Hidroksida Limonit jarang-umum Garam Goethit jarang Gypsum jarang

Diaspor jarang Biskofit sangat jarang-umum

Silfin sangat jarang-umum

39

Sulfida Halit sangat jarang-umum

Sfalerit jarang Kieserit sangat jarang-umum

Galena jarang Mirabilit sangat jarang-jarang

Milerit sangat jarang Melanterit sangat jarang Keramohalit sangat jarang

* Proporsi keterdapatan berlimpah sampai umum pada kebanyakan batubara mempunyai kandungan antara 5% sampai lebih 30% dari komposisi total mineral matter. Sedang klasifikasi jarang sampai sangat jarang kurang dari 5% dari total mineral matter, akan tetapi juga termasuk beberapa mineral yang kadang lebih banyak pada sebagian kecil batubara

3.5.2.3 Elemen jejak

Elemen jejak merupakan komponen dari mineral yang terdapat dalam batubara,

seperti timbal dalam galena.

Elemen jejak dapat digunakan untuk investigasi geologi, contohnya unsur boron yang

mengindikasikan pengaruh air laut. Selain itu elemen jejak dapat menyebabkan

kesulitan dalam pemanfaatan batubara. Kadar boron yang tinggi tidak cocok untuk

produk reaktor. Sedikit titanium, vanadium dan zinc dalam elektroda dapat

menyebabkan metal yang diproduksi menjadi rapuh.