A. Geokimia

Geokimia adalah ilmu yang mempelajari kandungan unsur dan isotop dalam lapisan

bumi, terutama yang berhubungan dengan kelimpahan (abundant), penyebaran serta hukum-

hukum yang mengontrolnya. Dari dasar ini berkembang beberapa cabang ilmu geokimia di

antaranya yaitu geokimia panasbumi, geokimia mineral, geokimia petroleum dan geokimia

lingkungan. Geokimia memiliki beberapa definisi, definisi yang dilakukan oleh

Goldschmidt menekankan pada dua aspek,yaitu:

1.Distribusi Unsur dalam bumi (deskripsi)

2.Prinsip-prinsip yang mengatur distribusi tersebut diatas (interpretasi)

Keberadaan dan munculnya Geokimia sebagai cabang ilmu geologi baru

menyebabkan munculnya metode-metode dan data observasi baru. Hal yang menarik

perhatian para ahli sedimentologi adalah awal mulanya sebagian besar penelitian mengenai

geokimia mengarah pada penelitian kuantitatif untuk mengetahui penyebaran unsur-unsur

kimia di alam, termasuk akan penyebaran dalam batuan sedimen. Seiring berjalannya waktu

data tersebut menuntun pada kenyataan untuk memahami apa yang disebut siklus geokimia

(geochemical cycle) serta penemuan hukum-hukum yang mengontrol penyebaran atau

distribusi unsur dan proses proses yang menyebabkan timbulnya pola penyebaran dan

distribusi seperti itu.

Baru-baru ini, kimia nuklir (nuclear chemistry) menyumbangkan sebuah “jam” dan

“termometer” yang pada gilirannya membuka era penelitian baru terhadap sedimen. Unsur-

unsur radioaktif, khususnya 14C dan 40K, memungkinkan dilakukannya metoda penanggalan

langsung terhadap batuan sedimen tertentu. Metoda 14C, yang dikembangkan oleh Libby,

dapat diterapkan pada endapan resen. Metoda 40K/40Ar terbukti dapat diterapkan pada

glaukonit, felspar autigen, mineral lempung, dan silvit yang ditemukan dalam endapan tua.

Analisis isotop dapat digunakan untuk menentukan temperatur purba. Metoda Urey—

berdasar-kan nisbah 16O/18O yang merupakan fungsi dari temperatur—dapat dipakai untuk

menaksir temperatur pembentukan cangkang fosil yang ada dalam endapan bahari. Meskipun

“jam” dan “termometer” tersebut masih memperlihatkan kekeliruan, namun harus diakui

bahwa keduanya telah memberikan kontribusi yang berarti terhadap pemelajaran sedimen.

Berbagai kajian teoritis dan eksperimental tentang stabilitas mineral pada berbagai

kondisi oksidasi-reduksi (Eh) dan pH dilakukan oleh Garrels dan beberapa ahli lain (lihat

Garrels & Christ, 1965). Penelitian aspek-aspek geokimia sedimen banyak menambah

pengertian kita tentang endapan sedimen. Buku-buku yang membahas tentang topik-topik

geokimia sedimen antara lain adalah Geochemistry of Sediments karya Degens (1965)

dan Principles of Chemical Sedimentology karya Berner (1971).

B. Eksplorasi Geokimia

Pengertian Eksplorasi atau prospeksi geokimia didefinisikan sebagai pengukuran

sistematis terhadap satu atau lebih trace elements (unsur-unsur jejak) dalam batuan, soil,

sedimen sungai, vegetasi, air atau gas dengan tujuan untuk menentukan anomali-anomali

geokimia (Levinson, 1974; Rose et al, 1979; Joyce, 1984; Chaussier, 1987). Untuk mengukur

kelimpahannya melalui 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.

C. Prinsip Dasar Eksplorasi Geokimia

Segala hal yang pastinya memiliki prinsip prinsip yang memberikan

karakteristik.Sama akan halnya pada Eksplorasi Geokimia juga memiliki beberapa prinsip

prinsip dasar yang perlu diperhatikan.Prinsip dasar eksplorasi geokimia pada dasarnya terdiri

dari 2 metode:

1. 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.

2. 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 terlihat kurang seperti pada pola dispersi mekanis, karena unsur-unsurnya yang

membentuk pola dispersi bisa :

a. Memiliki mineralogi yang berbeda pada endapan bijihnya (contohnya: serussit

dan  anglesit terbentuk akibat pelapukan endapan galena)

b. Dapat terdispersi dalam larutan (ion Cu2+ dalam airtanah berasal dari endapan

kalkopirit)

c. Bisa tersembunyi dalam mineral lain (contohnya Ni dalam serpentin dan empung yang

berdekatan dengan sutu endapan pentlandit)

d. Bisa teradsorbsi (contohnya Cu teradsosbsi pada lempung atau material organik pada

aliran sungai isa dipasok oleh airtanah yang melewati endapan kalkopirit)

e. Bisa bergabung dengan material organik (contohnya Cu dalam umbuhan atau hewan)

Kemudian ada beberapa hal yang mendasar dan sangat perlu kita ketahui .Hal Dasar Yang

Berkaitan Dengan 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.

D. Metode Eksplorasi Geokimia

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 yang 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 adaKonsep 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

Aeromagnetik Logam Pemetaan Geologi Semua

Pengukuran Penampang Stratigrafi Batubara

Sampling Stream Sediment Sampling Logam Dasar

Pendulangan Mineral Berat

Prospeksi Umum Pemetaan Geologi Semua

Sampling Stream Sediment Logam Dasar

Gaya Berat Non Metalik

Seismik Singenetik Magnetik Logam

Rock Sampling Semua

Prospeksi Detail Pemetaan Geologi Semua

Soil Sampling (Geokimia) Logam Dasar

Rock Sampling (Geokimia) Semua

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.

2.3 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 akan

mempengaruhi pemilihan metode pengambilan conto, pemilihan lokasi conto, pemilihan

fraksi ukuran dan sebagainya.

2.4 Lingkungan Geokimia

Dalam Eksplorasi Geokimia kita juga perlu mengetahui jenis jenis lingkungan geokimia itu

sendiri.Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan yang berada 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 sedimen.

2.5 Mobilitas Unsur

Mobilitas unsur yang dimaksud disini 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), jebakan 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.Seperti yang

sudah dijelaskan sebelumnya mobilitas unsur ini juga dipengaruhi pergerkan lempeng akibat

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

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

2.6 Anomali Geokimia

Anomali geokimia dapat kita cari dengan terlebih dahulu mencari nilai background dimana

nilai background berhubungan dengan endapan bijih.Dalam menentukan anomali geokimia

diperlukan adanya nilai ambang/nilai batas yang digunakan untuk menentukan anomali.Nilai

batas tersebut disebut threshold yaitu nilai rata-rata plus dua standar deviasi dalam suatu

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

2.7 Aplikasi

 Aplikasi atau contoh nyata yang dapat dilihat dari geokimia salah satunya adalah metode

yang digunakan oleh sedimentologist dalam mengumpulkan data dan bukti pada sifat dan

kondisi depositional batuan sedimen, yaitu analisis kimia dari batu, melingkupi geokimia

isotop, termasuk penggunaan penanggalan radiometrik, untuk menentukan usia batu, dan

kemiripan dengan daerah sumber. Metode ini pertama kali dipakai pada tahun 1970an dimana

penelitian sedimentologi mulai beralih dari makroskopis dan fisik ke arah mikroskopis dan

kimia. Dengan perkembangan teknik analisa dan penggunaan katadoluminisen dan

mikroskop elektron memungkinkan para ahli sedimentologi mengetahui lebih baik tentang

geokimia. Perkembangan yang pesat ini memacu kita untuk mengetahui hubungan antara

diagenesa, pori-pori dan pengaruhnya terhadap evolusi porositas dengan kelulusan batu pasir

dan batugamping.

Saat ini berkembang perbedaan antara makrosedimentologi dan mikrosedimentologi.

Makrosedimentologi berkisar studi fasies sedimen sampai ke struktur sedimen. Di lain fihak,

mikrosedimentologi meliputi studi batuan sedimen di bawah mikroskop atau lebih dikenal

dengan petrografi.