Perilaku mineral zeolit dan pengaruhnya terhadap perkembangan tanah
PERILAKU MINERAL ZEOLIT DAN PENGARUHNYA
TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
Oleh
ASTIANA SASTIONO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gektr Doktor pada Program Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1993
RINGKASAN
ASTIANA SASTIONO.
Perilaku Mineral Zeolit Dan Pengaruhnya
Terhadap Perkembangan Tanah (Dibawah bimbingan Sarwono
Hardjowigeno, sebagai Ketua dan Goeswono Soepardi, H.A.M.
Satari, I.P.G.
Komisi)
.
Widjaja Adhi dan Fred Rumawas sebagai Anggota
Penelitian mengenai aplikasi pemanfaatan mineral zeolit
telah banyak dilakukan, akan tetapi sifat-sifat dasar serta
perilaku mineral tersebut dalam kaitan pemanfaatannya sangat
sedikit diketahui ataupun diteliti.
Tujuan dari penelitian
ini adalah mengkaji sifat-sifat dasar dan perilaku mineral
zeolit, serta mempelajari pengaruh bahan induk zeolitik terhadap perkembangan dan sifat-sifat tanah yang terbentuk.
Dalam penelitian ini telah dilakukan analisis terhadap
komposisi batuan induk zeolitik serta perilaku mineral zeolit terhadap perlakuan aktifasi, pertukaran kation serta
selektifitas penyerapan kation dengan tujuan untuk dapat
mempelajari proses-proses yang berkaitan dengan reaksi fisik
ataupun kimia yang terjadi di dalam tanah.
Batuan induk zeolitik sebagai bahan induk tanah diasumsikan akan mempengaruhi sifat-sifat tanah yang terbentuk.
Pedon yang diambil untuk penelitian adalah berasal dari
daerah Cikembar, Sukabumi, daerah Bayah, Banten Selatan dan
daerah Cikalong, Tasikmalaya.
Ketiga daerah tersebut me-
ngandung deposit endapan batuan zeolitik.
Pedon penelitian diambil pada puncak-puncak lereng yang
relatif agak datar,
Di daerah Cikembar, P-1 memiliki kemi-
ringan lereng makro 47 %,
P-2
62 % dan P-3 40 %.
Pedon di
daerah Bayah yaitu P-4 memiliki kemiringan makro 34 %,
29 %,
dan P-6 19 %,
P-5
sedangkan di daerah Cikalong P-7 dengan
kemiringan lereng 7 %,
P-8 dan P-9 masing-masing 5 %.
Hasil penelitian yang diperoleh dapat diuraikan sebagai
berikut :
Batuan zeolitik yang berasal dari lokasi yang berbeda
mengandung komposisi mineral yang berbeda.
Batuan zeolitik
dari daerah Cikembar mengandung mineral zeolit jenis mordenit 19.5 % dan klinoptilolit 7.05 %.
daerah
Batuan zeolitik dari
ayah mengandung mineral zeolit mordenit 38.8
klinoptilolit 18.9 %,
% dan
sedangkan dari daerah Cikalong mengan-
dung zeolit mordenit 63.1 % dan klinoptilolit 10.0 %.Mineral silika yang lain adalah mineral liat montmorilonit,
mika, kuarsa dan plagioklas.
Komposisi kimia dari batuan zeolitik Cikembar mengandung K20 yang paling tinggi yaitu 3.81 % dan Fe203 2.59 %,
batuan zeolitik Bayah mengandung Ca yang paling tinggi 1.83%
sedangkan di Cikalong Na20 yang paling tinggi 1.10 % dan MgO
0.92 %.
Mutu zeolit alam akan dapat ditingkatkan setelah melalui proses aktifasi,
Hal tersebut dapat dicirikan dari pe-
ningkatan nilai KTK-nya.
Aktifasi pemanasan pada suhu
2 5 5 O ~ ,pengasaman dengan HCL 0.25N dan penambahan NaOH 0.5N
memberikan nilai KTK tertinggi.
Setelah aktifasi pemanasan
2 5 5 O ~zeolit Cikalong memiliki KTK 135.06 me/100 g, Bayah
121.78 me/100 g dan Cikembar 79.70 me/100 g, sedangkan setelah pengasaman HC1 0.25Nt zeolit Cikalong KTK-nya 138.67
me/100 g, Bayah 115.77 me/100 g dan Cikembar 90.34 me/100 g.
Penambahan NaOH 0.5N menyebabkan zeolit Cikalong mempunyai nilai KTK 130.21 me/100 g, Bayah 119.01 me/100 g dan
Cikembar 84.85 me/100 g.
Tindakan aktifasi yang berlebihan
baik dengan cara pemanasan, penambahan asam atau basa akan
menyebabkan kemampuan pertukarannya menurun, karena terjadinya kerusakan struktur yang dapat diidentifikasikan dari hilangnya intensitas puncak diffraksinya pada hasil analisis
diffraktogram.
Di dalam mempertukarkan kation-kation yang ada di dalam
rongga atau saluran zeolit, kemampuan pertukaran larutan
NH4C1 > KC1> NaCl > CaCIZ > MgC12.
Kapasitas penyerapan
zeolit terhadap N H ~ +lebih tinggi dibandingkan terhadap K+,
dan kemampuan menyerap diantara ketiga zeolit ialah zeolit
Cikalong > zeolit Bayah > zeolit Cikembar.
Analisis terhadap sifat-sifat tanah yang berbahan induk
zeolitik menunjukkan, bahwa susunan mineral1 fraksi pasir
pada daerah penelitian di Cikembar dan Bayah berasosiasi
hiperstein-augit, sedangkan di Cikalong adalah augit-hiperstein.
Dilihat dari jumlah dan susunan mineralnya pada
masing-masing daerah penelitian terdapat perbedaan, yang
menunjukkan bahwa tanah berkembang dari bahan induk zeolitik
yang tidak sama.
yang
menunjukkan
Di daerah Cikalong terdapat mineral orthit
sifat bahan
induk
yang lebih masam dari
kedua daerah yang lain.
Susunan mineral pada setiap lapisan dari pedon yang
diteliti tidak terdapat perbedaan jenis mineral kecuali pada
pedon P-1.
Ini berarti bahan induk tanah tersebut homogen
susunannya, tidak terdapat penimbunan bahan yang berbeda
susunannya.
Komposisi mineral fraksi liat tanah menunjukkan dominasi mineral kaolinit pada horison atas.
Mineral lain yang
terdapat dalam jumlah sedikit adalah montmorilonit, mika,
interstratifikasi illit-montmorilonit, kuarsa dan plagioklas.
Intensitas puncak diffraksi sinar-x memperlihatkan
.bahwa kandungan mineral zeolit sangat sedikit sekali dijumpai pada horison tersebut dibandingkan yang terdapat pada
batuan induknya, yang menunjukkan terjadinya pelapukan yang
intensif terhadap mineral tersebut didalam tanah.
Kemampuan memegang air pada semua pedon yang diteliti
meningkat pada horison bawah, yamg menunjukkan masih adanya
pengaruh bahan induk zeolitik yang mempunyai kemampuan memegang air cukup tinggi.
Kadar air tersedia pada horison
bawah di daerah Cikembar 15.15-18.54
18.50-35.42
%,
%,
dan di Cikalong 22.29-44.34
di daerah Bayah
%.
Hasil analisis tekstur tanah menunjukkan bahwa fraksi
debu pada semua pedon memiliki nilai persentase yang hampir
sama, pada pedon yang diteliti di daerah Bayah dan Cikalong
menunjukkan peningkatan dengan kedalaman tanah.
Kandungan
fraksi debu berkaitan erat dengan tekstur dari bahan induk
tufa vulkanik.
Pola distribusi basa-basa Ca, Mg, K dan Na yang dapat
dipertukarkan di dalam semua pedon penelitian konsentrasinya
cenderung meningkat dengan kedalaman tanah yang diikuti oleh
nilai KTK tanah dan muatan permanen.
Konsentrasi basa-basa
yang tinggi pada horison bawah jelas masih menunjukkan pengaruh dari bahan induk zeolitik.
Kandungan basa-basa pada
horison atas relatif rendah dan tidak lagi menunjukkan adanya pengaruh bahan induk.
Tipe kation basa-basa tersedia di dalam tanah sama
dengan tipe kation basa-basa dapat dipertukarkan pada mineral zeolitnya.
Di Cikembar memiliki tipe kation Ca, Mg, K
.dan Na, di daerah Bayah Cat K t Mg dan Na, sedangkan di Cikalong adalah Ca, Na, Mg dan K.
Berdasarkan konsentrasi oksida-oksida bebas Fe, A1 dan
Si serta nilai perbandingannya menunjukkan terjadinya pemindahan liat halus dari horison A ke B (lessivage) yang disertai dengan terjadinya migrasi A1 dan Fe, sehingga konsentrasi Si pada horison atas meningkat.
(Cikembar )
,
Pedon P-1 dan P-3
pedon P-5 dan P-6 (Bayah) dan pedon P-7, P-8
dan P-9 (Cikalong) menunjukkan terbentuknya horison argilik,
sedangkan P-2 (Cikembar) dan P-4 (Bayah) horison kambik.
Hasil analisis mikromorfologi menunjukkan bahwa pada
pedon-pedon yang memiliki horison argilik, pada irisan tipis
dapat dicirikan dari penampakan plasma yang lebih padat dibandingkan pada horison di atas atau dibawahnya, karena
adanya akumulasi liat yang halus ataupun asimilasi liat pada
matriks.
Penampakan spesifik lain yang dijumpai adalah pe-
lapukan mineral zeolit menjadi mineral liat yang tampak dari
perubahan orientasi plasma yang terdapat di atas matriks
yang berbeda yang disebut sebagai pedoplasma.
Selain mine-
ral zeolit, pelapukan mika dan plagioklas menunjukkan pula
terjadinya proses kaolinisasi.
Ditinjau dari genesis mineral liat yang terdapat di
daerah penelitian, mineral montmorilonit, illit, mika, kuarsa dan plagioklas adalah berasal pewarisan bahan induknya.
Terbentuknya mineral liat kaolinit berasal dari pelapukan
mineral zeolit dan mineral liat 2:l yang ditunjukkan oleh
meningkatnya jumlah mineral tersebut pada horison atas.
Berdasarkan penilaian tingkat pelapukan di daerah Cikembar pedon penelitian P-1 dan P-3 mempunyai tingkat pelapukan yang lebih lanjut dibandingkan dengan P-2.
Di
daerah Bayah P-5 dan P-6 mempunyai tingkat pelapukan yang
lebih lanjut dibandingkan P-4, sedangkan di daerah Cikalong
P-7 dan P-8 lebih terlapuk lanjut dibandingkan dengan P-9.
Tingkat perkembangan tanah pada masing-masing daerah penelitian sejalan dengan tingkat pelapukannya.
Klasifikasi tanah pada pedon P-1 dan P-5 adalah Typic
Hapludult, pada pedon P-2 dan P-4 Typic Dystropept, sedangkan pada pedon P-3, P-6, P-7, P-8 dan P-9 adalah Typic
Hapludalf
.
Judul D i s e r t a s i
:
PERILAKU MINERAL ZEOLIT 9AN PENGARUMNYA
TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
Nama Mahasiswa
:
ASTIANA SASTIONO
N ~ m o rPokok
:
85502
Program S t u d i
:
ILMU TANAH
1.
~ e n y e t u j u:i
Komisi Pembimbing
( D r I r Sarwono Mardjowigeno)
Ketua
/
Angg~ta
(Dr I r I P u t u G.
Anggota
Widjaja-Adhi)
Anggota
2.
Anggota
Ketua Program S t u d i
I l m u Tanah,
b
6
Q
(Or I r Sarwono Hardjowigeno)
Tanggal Lu1us
:
( D r I r Fred Rumawas)
13 FEBRUARI 1993
RIWAYAT HIDUP
Penulis
dilahirkan pada tanggal 8 November 1950,
di
Surabaya sebagai anak kedua dari keluarga Abdullah dan
Maring Moektiani.
Setelah tamat dari Sekolah Menengah
Atas Negeri I1 di Malang, penulis melanjutkan ke Fakultas
Pertanian,
Institut Pertanian Bogor pada tahun 1970.
Gelar Sarjana Pertanian diperoleh pada tahun 1977.
Sejak tahun 1978, bekerja menjadi staf pengajar pada
Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, IPB.
Pada tahun 1980,
penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan studi ke
Rijks-Universiteit di Ghent, Belgia.
Gelar Master of Soil
Science dapat diselesaikan pada tahun 1982.
Pada tahun
1985 penulis mendapatkan kesempatan mengikuti program
doktor atas biaya Tim Manajemen Program Doktor, Direktorat
Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan Republik Indonesia.
Penulis bersuamikan dr. Sastiono dan dikaruniai tiga orang
putri bernama Prani, Arini dan Triska.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T.
atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penelitian
tentang PERILAKU MINERAL ZEOLIT DAN PENGARUHNYA TERHADAP
PEMEMBANGAN TANAH dapat diselesaikan.
Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Dr Ir Sarwono
Hardjowigeno, M.Sc.;
sebagai Ketua Komisi Pembimbing dan
Bapak Prof. Dr Ir Goeswono Soepardi, Prof. Dr Ir H. A. M.
Satari, Dr Ir Putu Gejer Widjaja-Adhi dan Dr Ir Fred
Rumawas masing-masing sebagai Anggota Komisi Pembimbing
atas segala saran, kritik serta pengarahannya hingga dapat
diselesaikan penulisan ini.
Kepada Tim Manajemen Program Doktor (TMPD), Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan
dan Kebudayaan Republik Indonesia atas pemberian kesempatan dan dana selama studi di Fakultas Pasca Sarjana IPB.
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Bapak Ir
Soedjoko Tirtosoekotjo, M.Sc.,
Kepala Bidang Teknologi
Rekayasa Mineral, Pusat Pengembangan Teknologi Mineral
(PPTM), Departenen Pertambangan dan Energi atas segala
bantuan fasilitas laboratorium kimia dan mineral selama
penelitian berlangsung.
Kepada Ketua Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor beserta rekan-rekan staf pengajar penulis
mengucapkan rasa terima kasih atas bantuannya
baik
secara langsung maupun tidak langsung, demi tercapainya
penyelesaian studi ini.
Kepada seluruh karyawan baik di Laboratorium Jurusan
Tanah dan Administrasi, yang telah banyak membantu kami
dalam analisa dan pengetikan, kami ucapkan terima kasih.
Akhirnya, ucapan terima kasih ini penulis sampaikan
kepada kedua orang tua dan
saudara-saudaraku, kakakku
terutama Ir Sustiono yang telah memberikan dorongan dengan
segala upaya agar penulis dapat menyelesaikan studi ini.
Kepada
dr. Sastiono sebagai suami, anak-anakku Prani,
Arini dan Triska yang telah menunjukkan pengertian dan
kesabaran serta pengorbanannya, untuk ini kami sampaikan
penghar-gaan yang setinggi-tingginya.
Semoga Allah S.W.T.
memberikan rahmat dan imbalan
kepada semua fihak yang telah disebutkan diatas.
Bogor,
Amien.
Februari
Penulis
1993
DAFTAR IS1
Halaman
.
................................
1.1.
Latar Belakang .......................
1.2.
Tujuan Penelitian ....................
Hipotesis Penelitian .................
1.3.
I1. TINJAUAN PUSTAKA ...........................
Sejarah Penemuan Mineral Zeolit ......
Lingkungan Pembentukan Zeolit ........
Pembentukan Zeolit di Dalam Tanah ....
Endapan Zeolit di Indonesia ..........
2.4.1.
Komposisi Mineral Batuan Zeolit
di Indonesia .................
Struktur Kristal Mineral Zeolit ......
Komposisi Kimia dan Klasifikasi Mineral
Zeolit ...............................
2.6.1. ~omposisiKimia ...............
2.6.2. Klasifikasi Mineral Zeolit ....
Sifat Fisik dan Kimia Zeolit .........
Sifat-sifat Dasar Batuan Zeolit ......
2.8.1. Sifat Adsorpsi Mineral'zeolit .
2.8.2. Selektivitas Pertukaran Ion ...
2.8.3. Sifat Pertukaran Ion ..........
Aktifasi Mineral Zeolit ..............
2.9.1. Aktifasi Secara Fisik .........
2.9-2. ~ktifasiSecara Kimia .........
Pembentukan dan Perubahan Mineral Liat
Silikat dalam Tanah ..................
I
PENDAHULUAN
1
1
5
5
6
Sifat-sifat Tanah Berbahan Induk Zeolitik ..................................
I11
.
41
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
41
41
45
3.5.
3.6.
IV .
.............
Letak Administrasi dan Geografi .......
Fisiografi dan Bentuk Wilayah .........
~eologidan Bahan Induk ...............
Pembentukan Zeolit di Daerah Penelitian ..................................
Iklim .................................
KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN
BAHAN
4.1.
....
DAN METODA PENELITIAN .................
Metoda Penelitian .....................
Vegetasi dan Pola Penggunaan Lahan
4.1.1.
Pengamatan Lapang
..............
47
52
55
58
59
59
Halaman
V.
.....
61
65
........................
71
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1.
5.2.
5.3.
VI .
4.1.2. Analisis Perilaku Mineral Zeolit
4.1.3. Analisis Sifat-sifat Tanah
Komposisi Mineral Batuan Zeolit di Daerah Penelitian
Komposisi Kimia dan Ukuran Butir
5.2.1. Komposisi Kimia Zeolit di Daerah
Penelitian
5.2.2. Ukuran Butir Zeolit
Perilaku Mineral Zeolit
5.3.1. Perilaku Terhadap Pemanasan
5.3.2. Perilaku Terhadap Pengasaman
(Dealuminasi)
5.3.3. Perilaku Terhadap Penambahan
NaOH (Dekationisasi)
5.3.4. Pertukaran Kation
5.3.5. Selektifitas Penyerapan Kation .
........................
......
.....................
............
..............
....
..................
...........
..............
PENGARUH ZEOLIT TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
ZEOLITIK
....................................
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
Bahan Induk dan Susunan Mineral Tanah
Komposisi Mineral Fraksi Liat
Sifat-sifat Tanah
6.3.1. Sifat Morfologi Tanah
6.3.2. Sifat Fisik tanah
.
.........
.....................
..........
..............
6.3.2.1. Tekstur ......................
6.3.2.2. Bobot Isi, Porositas. Permeabilitas dan Retensi Air ......
6.3.3. Sifat Kimia Tanah ..............
6.3.4. Aktifitas Oksida-oksida Tanah ..
Analisis Mikromorfologi Tanah .........
Genesis Mineral Liat ..................
Penilaian Tingkat Perkembangan Tanah ..
Klasifikasi Tanah .....................
Prospek Penggunaan Lahan ..............
KESIMPULAN DAN SARAN ..............................
DAFTAR PUSTAKA ....................................
LAMPIRAN ..........................................
71
75
75
79
82
83
95
107
118
121
137
137
142
166
166
172
250
254
264
DAFTAR TABEL
Tabel
Teks
Halaman
Hasil Analisis Mineralogi Zeolit Alam di Indonesia
Data Curah Hujan, Suhu Udara dan Suhu Tanah
di Daerah Cikembar, Kab. Sukabumi, Bayah,
Kab. Lebak dan Cikalong, Kab. Tasikmalaya
Komposisi Mineral Batuan Zeolitik di Daerah
Penelitian
Hasil
Analisis Komposisi Mineral
Batuan
Zeolitik dengan Mikroskop Petografi
Hasil Analisis Komposisi Kimia Zeolit di
Daerah Penelitian
Pengaruh Ukuran Batuan Zeolit Terhadap Kapapasitas Tukar Kation (NH40Ac 1 N pH 7)
Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan Terhadap
Nilai Kapasitas Tukar Kation Zeolit
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit
Cikembar Setelah Pemanasan
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Bayah
Setelah Pemanasan
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit
Cikalong Setelah Pemanasan ...................
pH Zeolit Setelah Perlakuan Pemanasan
Kandungan Oksida-oksida Si dan A1 Zeolit
Setelah Pemanasan
Intensitas Puncak Diffraksi Zeolit di Daerah
Penelitian Setelah Perlakuan Pemanasan
Pengaruh Normalitas Larutan Asam HC1 dan
Waktu Pengocokan Terhadap Kapasitas Tukar
Kation Zeolit
Total Basa-basa Tercuci di Dalam Larutan HC1
dari Zeolit pada Perlakuan Pengasaman
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Cikembar
Setelah Pengasaman ..........................
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Bayah
Setelah Pengasaman
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Cikalong
Setelah Pengasaman
pH Zeolit Setelah Pengasaman
Kandungan Oksida Si dan A1 Zeolit Setelah
Pengasaman ..................................
Intensitas Puncak Diffraksi Sinar-X Zeolit di
Daerah ~enelitianSetelah Pengasaman ........
......................................
...................................
.........
...........................
......
.........
...................
..........................
.......
...........................
......
...............................
.......
..........................
..........................
................
Tabel
Teks
Halaman
Pengaruh Normalitas Larutan NaOH dan Waktu
Pengocokan Terhadap Kapasitas Tukar Kation
Zeolit
Kalium Zeolit Tercuci di Dalam Larutan pada
Pemberian NaOH
Basa-basa
Dipertukarkan
Zeolit
Cikembar
Setelah Pemberian NaOH
Basa-basa Dipertukarkan Zeolit Bayah Setelah
Pemberian NaOH
Basa-basa
Dipertukarkan
Zeolit
Cikalong
Setelah Pemberian NaOH
pH Zeolit Setelah Penambahan NaOH
Intensitas Puncak Diffraksi Sinar-X Mineral
Zeolit Setelah Penambahan NaOH
Kandungan Oksida Si dan A1 Zeolit setelah
Penambahan NaOH
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Cikembar
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Bayah
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Cikalong
Serapan K Zeolit Cikembar
Serapan K Zeolit Bayah
Serapan K Zeolit Cikalong
Hasil Analisis Mineral Fraksi Pasir dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Mineral Fraksi Berat dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Morfologi Tanah dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Fisik Tanah dari Pedon
yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Kimia Tanah dari Pedon
yang Diteliti
Hasil Analisis Aktifitas Oksida-oksida Bebas
Tanah dari Pedon yang Diteliti
Indeks Pelapukan Tanah Berdasarkan
Sifat
Fisik pada Pedon yang Diteliti
Indeks Pelapukan Tanah Berdasarkan
Sifat
Kimia dari Pedon yang Diteliti ..............
......................................
..............................
......................
..............................
......................
...........
..............
.............................
.....
........
.....
...................
......................
...................
.........................
.........................
.........................
...............................
...............................
.............
..............
Lampiran
Teks
Halaman
Klasifikasi Mineral Zeolit Berdasarkan Topologinya
Jarak d Penciri Mineral-mineral di Daerah
Penelitian
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NaCl
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan NaCl
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NaCl .............
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan CaC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan CaC12 ..................
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan CaC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan MgC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan MgC12 ..................
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan MgCIZ
Rasio Oksida Si Terhadap A1 Zeolit Sebagai
Akibat Perlakuan
Hasil Analisis Tekstur 10 Fraksi Tanah pada
Pedon yanq Diteliti .........................
Kelas Tekstur dan Ukuran Butir pada Pedon
yang Diteliti ...............................
.....................................
..................................
............
..................
............
..............
....................
..............
.............
...................
............
............
............
............
............................
DAFTAR CAMBAR
Gambar
Teks
Lokasi Penyerapan Endapan Zeolit di Indonesia
Komposisi Mineral Zeolit Indonesia ..........
Pertautan 14 Polihedral yang Menyusun Struktur Kristal Mineral Sodalit
Skematik Pertukaran Antara Kation Larutan dengan Kation Zeolit
Peta Daerah Penelitian Kec. Cikembar, Kab.
Sukabumi, Kec. Bayah, Kab. Lebak dan Kec.
Cikalong Kab. Tasikmalaya
Peta Fisiografi Jawa Barat
Peta Geologi Daerah Cikembar, Sukabumi
Peta Geologi Daerah Suwakan dan Sekitarnya
Peta Geologi Daerah Cikalong, Tasikmalaya
Peta Iklim Daerah Jawa Barat
Hasil Diffraktogram Batuan Zeolit Cikembar,
Bayah, dan Cikalong
SEM dari Deposit Zeolit Cikembar
SEM dari Deposit Zeolit Bayah
SEM dari Deposit Zeolit Cikalong
Pengaruh Ukuran Butir Zeolit Terhadap Nilai
Kapasitas Tukar Kation
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Perlakuan Pemanasan
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Perlakuan Pemanasan .................
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Perlakuan Pemanasan
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Pemberian NaOH
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Pemberian NaOH
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Pemberian NaOH ......................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Daerah
Btl (33-53 cm) pada Pedon P-1 dari
Cikembar ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (92-120 em) pada Pedon P-1 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt21 (30-58 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
halaman
.................
..........................
...................
..................
......
...
...
................
.........................
............
..............
............
......................
.................
.................
................
................
................
......................
......................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (124-166 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (49-69 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C (91-122 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Hasil SEM pada Fraksi Liat Pedon P-1 pada
Horison Bt (33-53 cm)
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bw (30-60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (27-52 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 76 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (46-82 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (82-125 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (25-45 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 67 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (15-32 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 55 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (13-36 cm) pada Pedon P-9 dari
Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (30-62 cm) pada Pedon P-9 dari Daerah
Cikalong ....................................
....................................
....................................
....................................
.......................
...
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
....................................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (124-166 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (49-69 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C (91-122 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Hasil SEM pada Fraksi Liat Pedon P-1 pada
Horison Bt (33-53 cm)
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bw (30-60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (27-52 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 76 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (46-82 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (82-125 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (25-45 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 67 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (15-32 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 55 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (13-36 cm) pada Pedon P-9 dari
Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (30-62 cm) pada Pedon P-9 dari Daerah
Cikalong ....................................
....................................
....................................
*...................................
.......................
...;...................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
....................................
....................................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Hasil SEM Fraksi Liat dari Horison Bt (15-32
cm), pada Pedon P-8 yang mengandung Mineral
Liat Smektit-Khlorit (D-HI 4-8) yang Bercampur dengan Kaolinit (B-G, 11-16). Pemb. 2500X
Profil Tanah yang Berkembang dari Bahan Induk
Zeolitik di Daerah Penelitian
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Cikembar
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Bayah
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Cikalong
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari Daerah Cikembar.
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari' Daerah Bayah.
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari Daerah Cikalong.
Horison Bt-2 pada Pedon P-1 Cikembar yang
Menunjukkan Liat Illuviasi dan Pembentukan
Liat Insitu dari Pelapukan Bahan Induk
Liat Illuviasi pada Horison Bt-2, Pedon P-3
di Daerah Cikembar
Pelapukan Mineral Mika dan Tufa Zeolit yang
Mengalami
Alterasi Menjadi Mineral
Liat
Kaolinit pada Pedon P-2, Cikembar
Liat Illuviasi pada Horison Bt-2, Pedon P-5
di Daerah Bayah
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-6 di
Daerah Bayah
Horison Ap pada Pedon P-4 di Daerah Bayah ...
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-7 di
Daerah Cikalong
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-8 di
Daerah Cikalong
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-9 di
Daerah Cikalong
...............
.............................
................................
.............................
......
..........................
...........
.............................
................................
.............................
.............................
.............................
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang.
Zeolit adalah mineral senyawa alumina silikat hidrat
dengan logam alkali dan alkali tanah, yang memiliki struktur kerangka yang berbentuk rongga.
Bahan induk yang di-
dominasi oleh mineral zeolit disebut bahan induk zeolitik.
Mineral ini mempunyai sifat yang khas yang penting yaitu:
(1) kapasitas tukar kation yang tinggi, (2) sifat penya-
ring molekuler, serta (3) dehidrasi dan rehidrasi.
Potensi zeolit alam di Indonesia cukup besar yang diperkirakan tersebar pada kurang lebih 47 daerah lokasi di
Jawa maupun luar Jawa.
Di bidang industri zeolit digunakan sebagai bahan
filler pada industri kertas, karet, plastik dan cat, bahan
pembuat tapal gigi dan detergen, bahan kosmetika, bahan
penyerap dan penyaring serta pengawet pada industri makanan, pencampur bahan keramik, bahan pembuatan bata ringan,
dan semen, pengganti perlit untuk bahan isolator dan sebagainya.
Dalam kaitannya dengan limbah industri, zeolit
dapat dipergunakan sebagai salah satu bahan pencegah pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh pembuangan bahan
radioaktif dari reaktor atom serta pengolahan air limbah.
Di bidang peternakan zeolit dimanfaatkan sebagai
campuran makanan ternak baik unggas ataupun mamalia, penyerap bau dan meningkatkan kualitas pupuk kandang.
Penggunaan zeolit di bidang pertanian antara lain
adalah untuk meningkatkan kualitas air pada tambak udang,
meningkatkan produktifitas tanah ataupun sebagai campuran
media tanam, bahan pembuatan
pupuk
penyedia lambat serta
pembawa insektisida maupun fungisida.
Jepang menggunakan
zeolit alam sejak tahun 1950, terutama untuk memperbaiki
sifat fisik dan kimia tanah serta meningkatkan efisiensi
pemupukan.
Penggunaan zeolit di bidang pertanian pada akhirakhir ini menunjukkan kecenderungan yang meningkat.
Menurut Minato (1968), pemberian zeolit jenis klinoptilotit bersama pupuk urea pada lahan padi sawah dapat meningkatkan ketersediaan nitrogen
sebesar 63 persen, se-
dangkan penelitian Torii (1978), penambahan zeolit akan
meningkatkan produksi tanaman wortel, apel, terung dan
gandum.
MacKown dan Tucker (1985), Fergusson dan Pepper
(1987) dalam penelitiannya pada tanah berpasir menunjukkan
bahwa penambahan zeolit dapat meningkatkan kapasitas tukar
kation tanah serta retensi NH*+
Peningkatan nilai kapa-
sitas tukar kation berarti meningkatkan daya ikat tanah
terhadap pencucian hara.
Affinitas zeolit terhadap kation NH~',
daya adsorpsi
dan kapasitas tukar kation yang tinggi, serta kemampuannya
dalam
melepaskan amonium secara lambat
telah
membuatnya
potensial sebagai pencampur pupuk N, serta memberikan
dampak positif bagi pertumbuhan tanaman (Mumpton, 1984).
Penggunaan zeolit alam dalam bidang pertanian di
Indonesia relatif masih baru, namun dari berbagai hasil
penelitian yang dilakukan oleh beberapa lembaga penelitian, pengusaha dan petani, penggunaan zeolit telah menunjukkan respon yang positif terhadap produksi tanaman dan
efisiensi pemupukan.
PPTM (1991) melaporkan bahwa pemberian zeolit Bayah
pada tanah Podsolik Merah Kuning di Gajrug, Lebak memberikan peningkatan terhadap produksi gabah.
Hasil penelitian
pada tanaman perkebunan untuk tanaman teh pemberian zeolit
memberikan kenaikan hasil, disertai dengan peningkatan
effisiensi serapan N pupuk (Sunarto, Wibowo, Syarif dan
Widodo, 1990).
Sifat pertukaran ion yang dimiliki zeolit
tidak hanya dapat dimanfaatkan sebagai penyerap unsur
hara, akan tetapi dapat dipergunakan untuk mengikat ionion logam berat sehingga dapat mengurangi pengambilannya
dari rantai makanan.
Fugii (1974) mendapatkan bahwa
penambahan zeolit dapat mengurangi pengaruh logam berat
Cu, Cd, Pb dan Zn pada larutan tanah.
Minato (1988) mempergunakan zeolit klinoptilolit sebagai pengganti pasir kuarsa sebagai bahan penyaring dalam
pemurnian air, serta mengurangi jumlah unsur-unsur logam
berat yang terdapat pada air limbah industri.
Kandungan
logam-logam berat di dalam air jauh lebih rendah setelah
diperlakukan dengan zeolit.
Senyawa amoniak nitrogen ti-
dak dapat dihilangkan dengan penyaringan pasir kuarsa,
akan tetapi hampir secara keseluruhan dapat dihilangkan
oleh zeolit.
Manfaat zeolit yang multiguna tersebut disebabkan
oleh sifat dan perilaku mineral tersebut yang spesifik.
Helfferich (1962), Barrer (1982) menyebutkan bahwa tindakan pemanasan, pengasaman dan penambahan basa dapat meningkatkan daya serap dan daya pertukarannya.
Besarnya pe-
ningkatan tersebut tergantung dari jenis mineral dan kadar
zeolitnya.
Percobaan Husaini (1992) pada zeolit Polmas menunjukkan ze~lithasil pemanasan mempunyai kemampuan pertukaran
ion terhadap Zn, Cu, Mn dan Fe, hasil pengasaman meningkatkan pertukaran terhadap Zn, Mn dan Fe, sedangkan penambahan NaOH terhadap Co, Zn, Mn dan Fe.
Walaupun menurut beberapa peneliti, zeolit dapat memperbaiki sifat-sifat tanah, menurut Baldar dan Whittig
(1968) pengaruh zeolit terhadap tanah yang terbentuk dari
bahan induk zeolitik tidak nyata.
Zeolit tidak stabil
pada lingkungan tanah, kecuali apabila keadaan lingkungannya bersifat
alkali. ~enurutMing dan Dixon (1986) zeolit
sangat jarang ditemukan pada tanah masam.
Aplikasi penggunaan zeolit pada saat ini telah berkembang dengan pesat, akan tetapi penelitian yang mengkaji
mengenai perilaku mineral tersebut dalam tanah dan
pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah yang berkembang
dari bahan induk yang didominasi mineral zeolit belum
banyak dilakukan.
Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka dilakukan
penelitian untuk mengetahui perilaku mineral zeolit serta
pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah yang berasal dari
bahan induk zeolitik.
1.2. Tujuan Penelitian
1.
Mengkaji perilaku mineral zeolit.
2.
Mempelajari
pengaruh
bahan
induk
zeolitik terhadap
perkembangan tanah dan sifat-sifat tanah yang terbentuk.
1.3. Hipotesis Penelitian
Untuk
mengarahkan penelitian ini, maka diajukan hipo-
tesis sebagai berikut:
1.
Perbedaan
perilaku
batuan
zeolitik
disebabkan oleh
komposisi mineral yang berbeda.
2.
Adanya mineral zeolit di dalam bahan induk akan
hasilkan sifat-sifat tertentu pada tanah.
meng-
TINJAUAN PUSTAKA
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Penemuan Mineral Zeolit
Mineral zeolit pertama kali ditemukan
oleh seorang
ahli mineral berkebangsaan Swedia, Baron Axel Frederick
Crondsted pada tahun 1756 pada rongga-rongga batuan basalt
di pertambangan tembaga Lappmark, Swedia.
diberi nama dalam bahasa Yunani, yang
Mineral ini
berasal dari kata
"zein" dan "lithostlyang berarti batu membuih.
Nama
tersebut disesuaikan dengan sifat mineral zeolit yang
membuih bila dipanaskan dalam tabung terbuka pada suhu 100
sampai 3 5 0 ~ ~ .
Pada masa itu mineral zeolit dikenal oleh
para ahli geologi maupun mineralogi sebagai mineral
pengiring yang mengisi rongga-rongga batuan basalt, yang
tidak penting ataupun memiliki manfaat.
Kurang lebih
200
tahun kemudian barulah bahan ini menarik perhatian para
ahli kimia dan geologi untuk diteliti (Hay, 1966; Mumpton,
1973; 1978; Barrer, 1982).
Studi awal karakterisasi zeolit alam adalah mengenai
komposisi dan petrogenesis, kemudian Mc Bain (1926), dan
Sameshima (1929) meneliti sifat-sifat penyerapan serta
aspek penyaringan molekul yang dimiliki oleh mineral zeolit terhadap senyawa organik.
Bertitik tolak dari penemuan di atas terjadi peningkatan minat untuk meneliti mineral tersebut.
Tisselius
(1935), kemudian Barrer sejak dari tahun 1938 sampai 1982
melakukan penelitian yang mendalam mengenai sifat-sifat
pertukaran ion, sifat fisik, dan kimia serta reaksi termodinamika zeolit.
Milton
(1959) melakukan penelitian
pembuatan zeolit secara sintesa di laboratorium yang Sampai saat ini berkembang menjadi industri yang cukup penting.
Ames
(1960), mengemukakan sifat penyerapan dan
diffusi zeolit yang berkaitan dengan proses katalitik,
sedangkan Meier dan Olson (1978) mendalami struktur kimia
zeolit alam.
Sampai pada saat sekarang kurang lebih 40 spesies
zeolit telah ditemukan, akan tetapi dari sejumlah ini
hanya 7 spesies yang ditemukan dalam jumlah cukup banyak
untuk diusahakan sebagai sumberdaya mineral secara komersial.
Spesies zeolit tersebut
adalah: mordenit, klinop-
tilolit, khabasit, analsim, phillipsit, erionit dan ferrierit.
Cadangan endapan zeolit yang telah diketahui ada
diberbagai tempat tersebar di Amerika Utara, Amerika
Tengah, Mexico, Italia, Hongaria, Bulgaria, Yugoslavia,
Jerman, Rusia, Jepang, Korea, dan New Zealand baik yang
terdapat di atas permukaan daratan ataupun sebagai sedimen
dasar laut (Mumpton, 1978).
Negara yang telah memanfaat-
kan zeolit aolam untuk keperluan berbagai bidang antara
lain Amerika Serikat, Jepang, Hongaria, Jerman, Italia,
Yugoslavia, Bulgaria dan
Korea.
2.2 Lingkungan Pembentukan Mineral Zeolit
Zeolit tidak saja tersebar luas di dalam rongga batuan beku dalam basaltik, akan tetapi seringkali dikenali
sebagai salah satu kelompok mineral silika autigenik di
dalam batuan sedimen daerah vulkanik.
Batuan tersebut da-
pat terbentuk di dalam batuan sedimen dari berbagai lingkungan pengendapan, umur dan litologi yang berbeda.
Hay
(1966), Sheppard (1971), Mumpton (1973) dan Iijima (1978)
mengklasifikasikan ke dalam beberapa tipe lingkungan
pembentukan:
1.
Endapan
zeolit yang
ataupun rempah-rempah
terbentuk dari bahan piroklastik
gunung api di dalam sistem da-
nau salin-alkalin yang tertutup.
2.
Endapan
zeolit yang terbentuk di dalam lingkungan da-
nau air tawar atau di dalam lingkungan air tanah
terbuka.
3.
Endapan zeolit yang terbentuk dalam sistem lingkungan
air laut
4.
.
Endapan zeolit yang terbentuk karena proses metamorfosa berderajat rendah, yang disebabkan oleh proses
ataupun pengaruh penimbunan (burial metamorphisme).
5.
Endapan zeolit yang terbentuk oleh aktivitas hidroterma1 atau air panas (hot-spring).
6.
Endapan zeolit yang terbentuk dari rempah-rempah atau
debu gunung api di dalam tanah yang bersifat alkali.
7.
Endapan zeolit yang terbentuk dari batuan atau mineral
lain yang tidak menunjukkan bukti-bukti adanya hubungan langsung dengan kegiatan vulkanisme.
Berdasarkan ketujuh jenis lingkungan pembentukan mineral zeolit yang dikemukakan di atas, jenis kesatu sampai
keempat adalah yang terpenting.
Keempat jenis endapan
tersebut hingga saat ini diketahui merupakan jenis endapan
zeolit yang mempunyai arti ekonomi penting dan banyak ditambang untuk keperluan berbagai bidang baik industri maupun pertanian.
2.3. Pembentukan Zeolit Di Dalam lhnah
Ming dan Dixon (1988), mengemukakan suatu sistem
penggolongan zeolit yang didasarkan pada asal zeolit tersebut dalam tanah.
Terdapat dua sumber mengenai keber-
adaan zeolit dalam tanah, yaitu zeolit yang mengkristal
selama pembentukan tanah (pedogenik) dan yang diwarisi
dari bahan induk atau beberapa sumber lainnya (litogenik)
.
Beberapa tipe zeolit yang dibentuk dalam tanah
adalah: (1) zeolit pedogenik dalam lingkungan tanah salin,
atau alkalin yang bukan berasal dari hasil aktivitas
vulkanik,
(2) zeolit pedogenik dalam tanah salin, alkalin
yang berasal dari aktivitas vulkanik, (3) zeolit litogenik
dalam tanah dari sisa-sisa
bahan induk vulkanik,
(4)
zeolit dalam tanah dari penambahan hasil pengangkutan oleh
air dan angin atau pengendapan fluvial dan (5) zeolit
dalam tanah karena proses yang lain.
Zeolit dalam tanah umumnya terdapat berasosiasi dengan kompleks mineral yang heterogen seperti kuarsa,
feldspar, kalsit, dan smektit, atau dapat pula berasosiasi
dengan mineral-mineral non-kristalin seperti oksida besi
dan mangan, ataupun dengan fase bukan mineral seperti
bahan organik.
Zeolit dalam tanah dapat juga terbentuk
sebagai suatu fase residu dari tufa yang kaya dengan zeolit.
2.4. Endapan Zeolit di Indonesia
Menurut Soewarno (1990) mineral zeolit terbentuk dari
abu g u n u n g api purba yang telah mengalami perombakan
mineral akibat kegiatan alam yang sudah berlangsung sejak
masa Miosen yaitu kurang lebih 25 juta tahun yang lalu
sampai pada saat sekarang ini.
Pada masa Miosen, aktivitas vulkanik sangat hebat sehingga banyak terjadi kegiatan gunung api yang menghasilk a n muntahan abu yang sangat melimpah.
membentuk endapan yang disebut tufa.
Abu tersebut
Tufa umumnya berbu-
t i r halus dan terdiri dari berbagai senyawa kimia yang
dapat membentuk
bermacam-macam mineral.
Tufa dalam
lingkungan pengendapannya dapat berubah menjadi berbagai
macam mineral antara lain zeolit, montmorilonit, mika atau
lainnya tergantung pada senyawa kimia bahan asalnya.
Batuan zeolit alam mempunyai jenis dan komposisi
mineral yang beraneka ragam tergantung daerah pembentukannya.
Di Indonesia endapan zeolit tersebar di berbagai
daerah.
Peta penyebaran disajikan pada Gambar 1.
Dari
seluruh lokasi endapan zeolit tersebut, daerah Jawa Barat
merupakan lokasi yang sudah banyak diteliti.
I
i'd r 3 i $ t ~
f
I
ir 4
3
" t i1" r5 i ltjrii ,
ti
f
Zyd
df 2*
g i
%itit
i,- I //[il
, I f . t i ir
ii
fiir
- . #
U
B : ,
~
Z
i E :. B'."id
N N N
~
L
U
&.:dad
N
N
W
C
g
- t ?
P e a
),e
c'
;
t f Y302.::
!=:f : :-E 5q[ rsi l5ri
a
?
2
if
?;i:m,,
t , ?
= i ,.i++g
c*gg
a
1
r
Ij l l i i l l r ; j
f
5
1
g "E :; . ,ia r@rl l l
x
fg
-
- , . i * i h : X i g J
.
~
,
2.4.1. Komposisi Mineral Batuan Zeolit Indonesia
Zeolit alam didapatkan sebagai batuan tufa bersamasama mineral lainnya.
Komposisi mineral zeolit di Indone-
sia yang telah ditemukan sampai saat ini umumnya adalah
dari jenis klinoptilotit dan mordenit, dengan kandungan
yang sangat bervariasi (Tabel 1 dan Gambar 2). Menurut
Surdam dan Eugster (1976), Iijima dan Utada (1972),
zeolit jenis klinoptilolit dan mordenit merupakan hasil
alterasi diagenetik gelas vulkanik yang kaya akan silika
dan ion alkali yang tinggi pada lingkungan marin ataupun
air tawar.
Jenis zeolit yang berbeda dapat terbentuk dari
bahan prekursor yang sama karena;
(1) perbedaan suhu
pembentukannya,
dimana klinoptilolit
terbentuk pada suhu yang lebih rendah dari mordenit,
(2)
bereaksi dengan larutan yang berbeda komposisinya,
(3)
bereaksi dengan larutan yang berbeda jumlahnya,
(4)
alterasi diagenetik yang terjadi pada pembentukannya.
Klinoptilolit dan mordenit sebagai hasil alterasi
diagenetik dari gelas rhyolitik banyak dikemukakan terjadi
pada berbagai lingkungan sedimen (Hay, 1966; Sheppard dan
Gude, 1968).
Mineral lain yang sering dijumpai bersama
zeolit adalah bahan vulkanik segar yang tidak bereaksi,
mineral liat, K-felspar, plagioklas, detrital kuarsa dan
mika yang umumnya terdapat dalam butiran kasar serta
mineral autigenik lainnya.
Tabel 1.
Hasil Analisis
Indonesia
Mineralogi
Zeolit
Alam di
Komposisi
......................................
Lokasi
Klinoptilolit
Mordenit
Total
Sidomul o
Talampa ang
Cikalong
Wangon
Ar josari
Trengqalek
Kepan-Jen
Turen
Sukabumi
Bayah
Nanggung
5
Sumber : PPTM,
1991
Mineral liat
illit dan smektit umum berasosiasi
dengan zeolit karena merupakan produk alterasi yang pertama dari bahan gelas silika.
Terdapatnya zeolit dengan
mineral non zeolit dapat diterangkan karena terjadinya
proses kristalisasi yang seringkali ditemukan pada beberapa tempat berlangsung pada saat yang bersamaan, serta
lingkungan yang diperlukan untuk pembentukannya sama
(Barrer, 1982).
Menurut Sheppard dan Gude (1969), pem-
bentukan zeolit dari gelas vulkanik seringkali diikuti
pula dengan pembentukan K-feldspar.
2.5. Struktur Kristal Mineral Zeolit
Struktur kristal, mineralogi ataupun kristalografi
zeolit telah banyak dikemukakan oleh para peneliti diantaranya
Mumpton
(1977), Meier dan Olson
(1978), Gottardi
(1978), Barrer (1984), Kokotailo
~ l b e r t i (1988).
(1984), Gottardi dan
Zeolit merupakan mineral alumina silika
hidrat yang tergolong kedalam kelompok tektosilikat.
Unit
dasar pembentukan kerangka bangun tiga dimensi zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral.
rupakan
Tetrahedral tersebut me-
kelompok persenyawaan alumina (A104)+ dan kelom-
pok persenyawaan silikat (Si04)-4 dengan perbandingan
tertentu, tergantung menurut jenis zeolit yang disebut sebagai unit bangun primer.
Unit dasar tetrahedra tersebut
saling berikatan, dimana ion oksigen pada setiap ujung
tetrahedra dipakai bersama dengan tetrahedra yang berada
di sampingnya.
Susunan dari kelompok tetrahedra yang sama
atau berbeda tersebut selanjutnya akan membentuk satuan
unit bangun sekunder dalam bentuk cincin tunggal, ganda
ataupun komplek yang menghasilkan tipe kerangka kristal
zeolit yang tertentu (Meier dan Olson, 1971;
1978).
Meier,
Cincin-cincin tersebut dapat saling menggabungkan
diri membentuk suatu bangun kristal polihedral yang
simetris.
Cincin 4 dan 6 ganda akan ditemukan sebagai ku-
bus dan prisma heksagonal, sedangkan cincin 5,8, 10 dan 12
akan membentuk prisma oktagonal.
Struktur bangun sekunder
ini dinamakan sebagai topologi mineral zeolit yang selanjutnya dipergunakan sebagai dasar pengklasifikasiannya.
Pertautan dari rangkaian unit bangun sekunder dengan
polihedra-polihedra ini menghasilkan rongga-rongga ataupun
saluran yang kontinyu dalam kerangka zeolit yang berhu-
bungan satu sama lain. (Gambar 3).
Struktur bangun di
atas menyebabkan zeolit mempunyai struktur yang terbuka
atau porous dengan banyak rongga-rongga serta saluran yang
teratur dengan ukuran tertentu dalam tiga dimensi.
Tiap
t o p o l o g i masing-masing akan menghasilkan pori-pori
kristalin serta konfigurasi saluran yang berbeda.
Rongga-rongga dalam struktur kristal dihubungkan satu
sama lain oleh saluran dalam satu, dua atau tiga jurusan.
Ukuran rongga dan masing-masing tipe zeolit sangat bervariasi antara 2 sampai 10 Angstrom (Meier dan Olson, 1978).
Gambar 3.
Pertautan 14 Polihedral
yang Menyusun
Struktur Kristal Mineral Sodalit (Barrer, 1982)
2.6. Komposisi Kirnia dan Klasifikasi Mineral Zeolit
2.6.1. Kom~osisiKimia
S e c a r a umum formulasi kimia mineral zeolit yang
dikemukakan oleh Gottardi
(1978) adalah :
dimana : M = ,
'
a
~
K+ atau kation monovalen lainnya;
D = Mg2+, ca2+, sr2+, Ba2+, Fa2+ atau kation
divalen lain.
M dan D umumnya adalah kation logam alkali atau alkali
tanah, akan tetapi dimungkinkan pula adanya ion-ion yang
lain masuk kedalamnya pada saat terjadinya pertukaran ion
atau selama terjadinya proses
but di alam.
~
pemebentukan mineral terse-
e atau
~ + Ba2+ umumnya sebagai kation peng-
ganti di dalam struktur tetrahedra (Sheppard dan Gude,
1969).
Sebagian besar Fe terdapat dalam bentuk Fe203,
yang akan segera dilepaskan melalui pencucian dengan asam.
Parameter kimia yang penting diketahui pada mineral zeolit
adalah nilai
yang merupakan rasio perbandingan antara Si
dengan (Si+Al+Fe).
Untuk zeolit
nilai tersebut berkisar
antara 0.5 < R < 0.87 (Gottardi dan Alberti, 1988).
Formulasi kimia untuk
menggambarkan hubungan antara
komposisi kimia dengan struktur bangun zeolit menurut
Gottardi (1978) adalah :
(sit Al) ( O O e 5 )
n = (Si, ~ 1 o2
) n
Karena
setiap TO4
da setiap oksigen
trahedra
A1 + Si
---------
yang
= 112.
tetrahedra
yang
(T=Si atau Al) terbagi pa-
apikal dengan satu atau empat te-
lainnya, maka
rasio perbandingan antara
Menurut hukum Lowenstain's (A104) tet-
0
trahedra tidak terikat secara langsung dengan (A104)
tetrahedra yang lainnya, sehingga bila SiOZ
-----
= 2, maka ber-
A1203
arti setiap A1 dan Si
saling
bergantian
di dalam me-
ngisi setiap tetrahedral yang menyusun struktur bangun
kristal.
Dari hasil beberapa penelitian terhadap mineral alumina silika ini, diketahui bahwa
rasio perbandingan Si
dan A1 sangat bervariasi sekali tergantung pada komposisi
dari magma asal dan
kondisi kimia,
lingkungan terbentuk-
nya serta tersedianya kation-kation alkali tanah.
Pada proses pembentukannya, didalam struktur kristal
mineral zeolit dapat terjadi penggantian kation-kation secara isomorfik yang menghasilkan tipe zeolit tertentu se-
Terjadinya penggantian isomorfik pada struktur mineral
tersebut dimana beberapa kation bervalensi empat yaitu Si
digantikan oleh aluminium yang bervalensi tiga,
akan
me-
nyebabkan timbulnya ketidak seimbangan muatan dengan terbentuknya muatan negatif yang harus dinetralkan (Barrer,
1982; Tsitsisvili, 1988).
Muatan ini akan dinetralisasi
secara elektrokimia oleh kation kation golongan alkali
atau alkali tanah
baik mono ataupun divalen yang terletak
di luar tetrahedra yakni di dalam rongga ataupun saluran.
Kation-kation tersebut tidak secara keseluruhan
TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
Oleh
ASTIANA SASTIONO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gektr Doktor pada Program Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1993
RINGKASAN
ASTIANA SASTIONO.
Perilaku Mineral Zeolit Dan Pengaruhnya
Terhadap Perkembangan Tanah (Dibawah bimbingan Sarwono
Hardjowigeno, sebagai Ketua dan Goeswono Soepardi, H.A.M.
Satari, I.P.G.
Komisi)
.
Widjaja Adhi dan Fred Rumawas sebagai Anggota
Penelitian mengenai aplikasi pemanfaatan mineral zeolit
telah banyak dilakukan, akan tetapi sifat-sifat dasar serta
perilaku mineral tersebut dalam kaitan pemanfaatannya sangat
sedikit diketahui ataupun diteliti.
Tujuan dari penelitian
ini adalah mengkaji sifat-sifat dasar dan perilaku mineral
zeolit, serta mempelajari pengaruh bahan induk zeolitik terhadap perkembangan dan sifat-sifat tanah yang terbentuk.
Dalam penelitian ini telah dilakukan analisis terhadap
komposisi batuan induk zeolitik serta perilaku mineral zeolit terhadap perlakuan aktifasi, pertukaran kation serta
selektifitas penyerapan kation dengan tujuan untuk dapat
mempelajari proses-proses yang berkaitan dengan reaksi fisik
ataupun kimia yang terjadi di dalam tanah.
Batuan induk zeolitik sebagai bahan induk tanah diasumsikan akan mempengaruhi sifat-sifat tanah yang terbentuk.
Pedon yang diambil untuk penelitian adalah berasal dari
daerah Cikembar, Sukabumi, daerah Bayah, Banten Selatan dan
daerah Cikalong, Tasikmalaya.
Ketiga daerah tersebut me-
ngandung deposit endapan batuan zeolitik.
Pedon penelitian diambil pada puncak-puncak lereng yang
relatif agak datar,
Di daerah Cikembar, P-1 memiliki kemi-
ringan lereng makro 47 %,
P-2
62 % dan P-3 40 %.
Pedon di
daerah Bayah yaitu P-4 memiliki kemiringan makro 34 %,
29 %,
dan P-6 19 %,
P-5
sedangkan di daerah Cikalong P-7 dengan
kemiringan lereng 7 %,
P-8 dan P-9 masing-masing 5 %.
Hasil penelitian yang diperoleh dapat diuraikan sebagai
berikut :
Batuan zeolitik yang berasal dari lokasi yang berbeda
mengandung komposisi mineral yang berbeda.
Batuan zeolitik
dari daerah Cikembar mengandung mineral zeolit jenis mordenit 19.5 % dan klinoptilolit 7.05 %.
daerah
Batuan zeolitik dari
ayah mengandung mineral zeolit mordenit 38.8
klinoptilolit 18.9 %,
% dan
sedangkan dari daerah Cikalong mengan-
dung zeolit mordenit 63.1 % dan klinoptilolit 10.0 %.Mineral silika yang lain adalah mineral liat montmorilonit,
mika, kuarsa dan plagioklas.
Komposisi kimia dari batuan zeolitik Cikembar mengandung K20 yang paling tinggi yaitu 3.81 % dan Fe203 2.59 %,
batuan zeolitik Bayah mengandung Ca yang paling tinggi 1.83%
sedangkan di Cikalong Na20 yang paling tinggi 1.10 % dan MgO
0.92 %.
Mutu zeolit alam akan dapat ditingkatkan setelah melalui proses aktifasi,
Hal tersebut dapat dicirikan dari pe-
ningkatan nilai KTK-nya.
Aktifasi pemanasan pada suhu
2 5 5 O ~ ,pengasaman dengan HCL 0.25N dan penambahan NaOH 0.5N
memberikan nilai KTK tertinggi.
Setelah aktifasi pemanasan
2 5 5 O ~zeolit Cikalong memiliki KTK 135.06 me/100 g, Bayah
121.78 me/100 g dan Cikembar 79.70 me/100 g, sedangkan setelah pengasaman HC1 0.25Nt zeolit Cikalong KTK-nya 138.67
me/100 g, Bayah 115.77 me/100 g dan Cikembar 90.34 me/100 g.
Penambahan NaOH 0.5N menyebabkan zeolit Cikalong mempunyai nilai KTK 130.21 me/100 g, Bayah 119.01 me/100 g dan
Cikembar 84.85 me/100 g.
Tindakan aktifasi yang berlebihan
baik dengan cara pemanasan, penambahan asam atau basa akan
menyebabkan kemampuan pertukarannya menurun, karena terjadinya kerusakan struktur yang dapat diidentifikasikan dari hilangnya intensitas puncak diffraksinya pada hasil analisis
diffraktogram.
Di dalam mempertukarkan kation-kation yang ada di dalam
rongga atau saluran zeolit, kemampuan pertukaran larutan
NH4C1 > KC1> NaCl > CaCIZ > MgC12.
Kapasitas penyerapan
zeolit terhadap N H ~ +lebih tinggi dibandingkan terhadap K+,
dan kemampuan menyerap diantara ketiga zeolit ialah zeolit
Cikalong > zeolit Bayah > zeolit Cikembar.
Analisis terhadap sifat-sifat tanah yang berbahan induk
zeolitik menunjukkan, bahwa susunan mineral1 fraksi pasir
pada daerah penelitian di Cikembar dan Bayah berasosiasi
hiperstein-augit, sedangkan di Cikalong adalah augit-hiperstein.
Dilihat dari jumlah dan susunan mineralnya pada
masing-masing daerah penelitian terdapat perbedaan, yang
menunjukkan bahwa tanah berkembang dari bahan induk zeolitik
yang tidak sama.
yang
menunjukkan
Di daerah Cikalong terdapat mineral orthit
sifat bahan
induk
yang lebih masam dari
kedua daerah yang lain.
Susunan mineral pada setiap lapisan dari pedon yang
diteliti tidak terdapat perbedaan jenis mineral kecuali pada
pedon P-1.
Ini berarti bahan induk tanah tersebut homogen
susunannya, tidak terdapat penimbunan bahan yang berbeda
susunannya.
Komposisi mineral fraksi liat tanah menunjukkan dominasi mineral kaolinit pada horison atas.
Mineral lain yang
terdapat dalam jumlah sedikit adalah montmorilonit, mika,
interstratifikasi illit-montmorilonit, kuarsa dan plagioklas.
Intensitas puncak diffraksi sinar-x memperlihatkan
.bahwa kandungan mineral zeolit sangat sedikit sekali dijumpai pada horison tersebut dibandingkan yang terdapat pada
batuan induknya, yang menunjukkan terjadinya pelapukan yang
intensif terhadap mineral tersebut didalam tanah.
Kemampuan memegang air pada semua pedon yang diteliti
meningkat pada horison bawah, yamg menunjukkan masih adanya
pengaruh bahan induk zeolitik yang mempunyai kemampuan memegang air cukup tinggi.
Kadar air tersedia pada horison
bawah di daerah Cikembar 15.15-18.54
18.50-35.42
%,
%,
dan di Cikalong 22.29-44.34
di daerah Bayah
%.
Hasil analisis tekstur tanah menunjukkan bahwa fraksi
debu pada semua pedon memiliki nilai persentase yang hampir
sama, pada pedon yang diteliti di daerah Bayah dan Cikalong
menunjukkan peningkatan dengan kedalaman tanah.
Kandungan
fraksi debu berkaitan erat dengan tekstur dari bahan induk
tufa vulkanik.
Pola distribusi basa-basa Ca, Mg, K dan Na yang dapat
dipertukarkan di dalam semua pedon penelitian konsentrasinya
cenderung meningkat dengan kedalaman tanah yang diikuti oleh
nilai KTK tanah dan muatan permanen.
Konsentrasi basa-basa
yang tinggi pada horison bawah jelas masih menunjukkan pengaruh dari bahan induk zeolitik.
Kandungan basa-basa pada
horison atas relatif rendah dan tidak lagi menunjukkan adanya pengaruh bahan induk.
Tipe kation basa-basa tersedia di dalam tanah sama
dengan tipe kation basa-basa dapat dipertukarkan pada mineral zeolitnya.
Di Cikembar memiliki tipe kation Ca, Mg, K
.dan Na, di daerah Bayah Cat K t Mg dan Na, sedangkan di Cikalong adalah Ca, Na, Mg dan K.
Berdasarkan konsentrasi oksida-oksida bebas Fe, A1 dan
Si serta nilai perbandingannya menunjukkan terjadinya pemindahan liat halus dari horison A ke B (lessivage) yang disertai dengan terjadinya migrasi A1 dan Fe, sehingga konsentrasi Si pada horison atas meningkat.
(Cikembar )
,
Pedon P-1 dan P-3
pedon P-5 dan P-6 (Bayah) dan pedon P-7, P-8
dan P-9 (Cikalong) menunjukkan terbentuknya horison argilik,
sedangkan P-2 (Cikembar) dan P-4 (Bayah) horison kambik.
Hasil analisis mikromorfologi menunjukkan bahwa pada
pedon-pedon yang memiliki horison argilik, pada irisan tipis
dapat dicirikan dari penampakan plasma yang lebih padat dibandingkan pada horison di atas atau dibawahnya, karena
adanya akumulasi liat yang halus ataupun asimilasi liat pada
matriks.
Penampakan spesifik lain yang dijumpai adalah pe-
lapukan mineral zeolit menjadi mineral liat yang tampak dari
perubahan orientasi plasma yang terdapat di atas matriks
yang berbeda yang disebut sebagai pedoplasma.
Selain mine-
ral zeolit, pelapukan mika dan plagioklas menunjukkan pula
terjadinya proses kaolinisasi.
Ditinjau dari genesis mineral liat yang terdapat di
daerah penelitian, mineral montmorilonit, illit, mika, kuarsa dan plagioklas adalah berasal pewarisan bahan induknya.
Terbentuknya mineral liat kaolinit berasal dari pelapukan
mineral zeolit dan mineral liat 2:l yang ditunjukkan oleh
meningkatnya jumlah mineral tersebut pada horison atas.
Berdasarkan penilaian tingkat pelapukan di daerah Cikembar pedon penelitian P-1 dan P-3 mempunyai tingkat pelapukan yang lebih lanjut dibandingkan dengan P-2.
Di
daerah Bayah P-5 dan P-6 mempunyai tingkat pelapukan yang
lebih lanjut dibandingkan P-4, sedangkan di daerah Cikalong
P-7 dan P-8 lebih terlapuk lanjut dibandingkan dengan P-9.
Tingkat perkembangan tanah pada masing-masing daerah penelitian sejalan dengan tingkat pelapukannya.
Klasifikasi tanah pada pedon P-1 dan P-5 adalah Typic
Hapludult, pada pedon P-2 dan P-4 Typic Dystropept, sedangkan pada pedon P-3, P-6, P-7, P-8 dan P-9 adalah Typic
Hapludalf
.
Judul D i s e r t a s i
:
PERILAKU MINERAL ZEOLIT 9AN PENGARUMNYA
TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
Nama Mahasiswa
:
ASTIANA SASTIONO
N ~ m o rPokok
:
85502
Program S t u d i
:
ILMU TANAH
1.
~ e n y e t u j u:i
Komisi Pembimbing
( D r I r Sarwono Mardjowigeno)
Ketua
/
Angg~ta
(Dr I r I P u t u G.
Anggota
Widjaja-Adhi)
Anggota
2.
Anggota
Ketua Program S t u d i
I l m u Tanah,
b
6
Q
(Or I r Sarwono Hardjowigeno)
Tanggal Lu1us
:
( D r I r Fred Rumawas)
13 FEBRUARI 1993
RIWAYAT HIDUP
Penulis
dilahirkan pada tanggal 8 November 1950,
di
Surabaya sebagai anak kedua dari keluarga Abdullah dan
Maring Moektiani.
Setelah tamat dari Sekolah Menengah
Atas Negeri I1 di Malang, penulis melanjutkan ke Fakultas
Pertanian,
Institut Pertanian Bogor pada tahun 1970.
Gelar Sarjana Pertanian diperoleh pada tahun 1977.
Sejak tahun 1978, bekerja menjadi staf pengajar pada
Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, IPB.
Pada tahun 1980,
penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan studi ke
Rijks-Universiteit di Ghent, Belgia.
Gelar Master of Soil
Science dapat diselesaikan pada tahun 1982.
Pada tahun
1985 penulis mendapatkan kesempatan mengikuti program
doktor atas biaya Tim Manajemen Program Doktor, Direktorat
Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan Republik Indonesia.
Penulis bersuamikan dr. Sastiono dan dikaruniai tiga orang
putri bernama Prani, Arini dan Triska.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T.
atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penelitian
tentang PERILAKU MINERAL ZEOLIT DAN PENGARUHNYA TERHADAP
PEMEMBANGAN TANAH dapat diselesaikan.
Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Dr Ir Sarwono
Hardjowigeno, M.Sc.;
sebagai Ketua Komisi Pembimbing dan
Bapak Prof. Dr Ir Goeswono Soepardi, Prof. Dr Ir H. A. M.
Satari, Dr Ir Putu Gejer Widjaja-Adhi dan Dr Ir Fred
Rumawas masing-masing sebagai Anggota Komisi Pembimbing
atas segala saran, kritik serta pengarahannya hingga dapat
diselesaikan penulisan ini.
Kepada Tim Manajemen Program Doktor (TMPD), Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan
dan Kebudayaan Republik Indonesia atas pemberian kesempatan dan dana selama studi di Fakultas Pasca Sarjana IPB.
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Bapak Ir
Soedjoko Tirtosoekotjo, M.Sc.,
Kepala Bidang Teknologi
Rekayasa Mineral, Pusat Pengembangan Teknologi Mineral
(PPTM), Departenen Pertambangan dan Energi atas segala
bantuan fasilitas laboratorium kimia dan mineral selama
penelitian berlangsung.
Kepada Ketua Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor beserta rekan-rekan staf pengajar penulis
mengucapkan rasa terima kasih atas bantuannya
baik
secara langsung maupun tidak langsung, demi tercapainya
penyelesaian studi ini.
Kepada seluruh karyawan baik di Laboratorium Jurusan
Tanah dan Administrasi, yang telah banyak membantu kami
dalam analisa dan pengetikan, kami ucapkan terima kasih.
Akhirnya, ucapan terima kasih ini penulis sampaikan
kepada kedua orang tua dan
saudara-saudaraku, kakakku
terutama Ir Sustiono yang telah memberikan dorongan dengan
segala upaya agar penulis dapat menyelesaikan studi ini.
Kepada
dr. Sastiono sebagai suami, anak-anakku Prani,
Arini dan Triska yang telah menunjukkan pengertian dan
kesabaran serta pengorbanannya, untuk ini kami sampaikan
penghar-gaan yang setinggi-tingginya.
Semoga Allah S.W.T.
memberikan rahmat dan imbalan
kepada semua fihak yang telah disebutkan diatas.
Bogor,
Amien.
Februari
Penulis
1993
DAFTAR IS1
Halaman
.
................................
1.1.
Latar Belakang .......................
1.2.
Tujuan Penelitian ....................
Hipotesis Penelitian .................
1.3.
I1. TINJAUAN PUSTAKA ...........................
Sejarah Penemuan Mineral Zeolit ......
Lingkungan Pembentukan Zeolit ........
Pembentukan Zeolit di Dalam Tanah ....
Endapan Zeolit di Indonesia ..........
2.4.1.
Komposisi Mineral Batuan Zeolit
di Indonesia .................
Struktur Kristal Mineral Zeolit ......
Komposisi Kimia dan Klasifikasi Mineral
Zeolit ...............................
2.6.1. ~omposisiKimia ...............
2.6.2. Klasifikasi Mineral Zeolit ....
Sifat Fisik dan Kimia Zeolit .........
Sifat-sifat Dasar Batuan Zeolit ......
2.8.1. Sifat Adsorpsi Mineral'zeolit .
2.8.2. Selektivitas Pertukaran Ion ...
2.8.3. Sifat Pertukaran Ion ..........
Aktifasi Mineral Zeolit ..............
2.9.1. Aktifasi Secara Fisik .........
2.9-2. ~ktifasiSecara Kimia .........
Pembentukan dan Perubahan Mineral Liat
Silikat dalam Tanah ..................
I
PENDAHULUAN
1
1
5
5
6
Sifat-sifat Tanah Berbahan Induk Zeolitik ..................................
I11
.
41
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
41
41
45
3.5.
3.6.
IV .
.............
Letak Administrasi dan Geografi .......
Fisiografi dan Bentuk Wilayah .........
~eologidan Bahan Induk ...............
Pembentukan Zeolit di Daerah Penelitian ..................................
Iklim .................................
KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN
BAHAN
4.1.
....
DAN METODA PENELITIAN .................
Metoda Penelitian .....................
Vegetasi dan Pola Penggunaan Lahan
4.1.1.
Pengamatan Lapang
..............
47
52
55
58
59
59
Halaman
V.
.....
61
65
........................
71
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1.
5.2.
5.3.
VI .
4.1.2. Analisis Perilaku Mineral Zeolit
4.1.3. Analisis Sifat-sifat Tanah
Komposisi Mineral Batuan Zeolit di Daerah Penelitian
Komposisi Kimia dan Ukuran Butir
5.2.1. Komposisi Kimia Zeolit di Daerah
Penelitian
5.2.2. Ukuran Butir Zeolit
Perilaku Mineral Zeolit
5.3.1. Perilaku Terhadap Pemanasan
5.3.2. Perilaku Terhadap Pengasaman
(Dealuminasi)
5.3.3. Perilaku Terhadap Penambahan
NaOH (Dekationisasi)
5.3.4. Pertukaran Kation
5.3.5. Selektifitas Penyerapan Kation .
........................
......
.....................
............
..............
....
..................
...........
..............
PENGARUH ZEOLIT TERHADAP PERKEMBANGAN TANAH
ZEOLITIK
....................................
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
Bahan Induk dan Susunan Mineral Tanah
Komposisi Mineral Fraksi Liat
Sifat-sifat Tanah
6.3.1. Sifat Morfologi Tanah
6.3.2. Sifat Fisik tanah
.
.........
.....................
..........
..............
6.3.2.1. Tekstur ......................
6.3.2.2. Bobot Isi, Porositas. Permeabilitas dan Retensi Air ......
6.3.3. Sifat Kimia Tanah ..............
6.3.4. Aktifitas Oksida-oksida Tanah ..
Analisis Mikromorfologi Tanah .........
Genesis Mineral Liat ..................
Penilaian Tingkat Perkembangan Tanah ..
Klasifikasi Tanah .....................
Prospek Penggunaan Lahan ..............
KESIMPULAN DAN SARAN ..............................
DAFTAR PUSTAKA ....................................
LAMPIRAN ..........................................
71
75
75
79
82
83
95
107
118
121
137
137
142
166
166
172
250
254
264
DAFTAR TABEL
Tabel
Teks
Halaman
Hasil Analisis Mineralogi Zeolit Alam di Indonesia
Data Curah Hujan, Suhu Udara dan Suhu Tanah
di Daerah Cikembar, Kab. Sukabumi, Bayah,
Kab. Lebak dan Cikalong, Kab. Tasikmalaya
Komposisi Mineral Batuan Zeolitik di Daerah
Penelitian
Hasil
Analisis Komposisi Mineral
Batuan
Zeolitik dengan Mikroskop Petografi
Hasil Analisis Komposisi Kimia Zeolit di
Daerah Penelitian
Pengaruh Ukuran Batuan Zeolit Terhadap Kapapasitas Tukar Kation (NH40Ac 1 N pH 7)
Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan Terhadap
Nilai Kapasitas Tukar Kation Zeolit
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit
Cikembar Setelah Pemanasan
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Bayah
Setelah Pemanasan
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit
Cikalong Setelah Pemanasan ...................
pH Zeolit Setelah Perlakuan Pemanasan
Kandungan Oksida-oksida Si dan A1 Zeolit
Setelah Pemanasan
Intensitas Puncak Diffraksi Zeolit di Daerah
Penelitian Setelah Perlakuan Pemanasan
Pengaruh Normalitas Larutan Asam HC1 dan
Waktu Pengocokan Terhadap Kapasitas Tukar
Kation Zeolit
Total Basa-basa Tercuci di Dalam Larutan HC1
dari Zeolit pada Perlakuan Pengasaman
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Cikembar
Setelah Pengasaman ..........................
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Bayah
Setelah Pengasaman
Basa-basa Dapat Dipertukarkan Zeolit Cikalong
Setelah Pengasaman
pH Zeolit Setelah Pengasaman
Kandungan Oksida Si dan A1 Zeolit Setelah
Pengasaman ..................................
Intensitas Puncak Diffraksi Sinar-X Zeolit di
Daerah ~enelitianSetelah Pengasaman ........
......................................
...................................
.........
...........................
......
.........
...................
..........................
.......
...........................
......
...............................
.......
..........................
..........................
................
Tabel
Teks
Halaman
Pengaruh Normalitas Larutan NaOH dan Waktu
Pengocokan Terhadap Kapasitas Tukar Kation
Zeolit
Kalium Zeolit Tercuci di Dalam Larutan pada
Pemberian NaOH
Basa-basa
Dipertukarkan
Zeolit
Cikembar
Setelah Pemberian NaOH
Basa-basa Dipertukarkan Zeolit Bayah Setelah
Pemberian NaOH
Basa-basa
Dipertukarkan
Zeolit
Cikalong
Setelah Pemberian NaOH
pH Zeolit Setelah Penambahan NaOH
Intensitas Puncak Diffraksi Sinar-X Mineral
Zeolit Setelah Penambahan NaOH
Kandungan Oksida Si dan A1 Zeolit setelah
Penambahan NaOH
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Cikembar
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Bayah
Hasil Serapan N H ~ +pada Zeolit Cikalong
Serapan K Zeolit Cikembar
Serapan K Zeolit Bayah
Serapan K Zeolit Cikalong
Hasil Analisis Mineral Fraksi Pasir dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Mineral Fraksi Berat dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Morfologi Tanah dari
Pedon yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Fisik Tanah dari Pedon
yang Diteliti
Hasil Analisis Sifat Kimia Tanah dari Pedon
yang Diteliti
Hasil Analisis Aktifitas Oksida-oksida Bebas
Tanah dari Pedon yang Diteliti
Indeks Pelapukan Tanah Berdasarkan
Sifat
Fisik pada Pedon yang Diteliti
Indeks Pelapukan Tanah Berdasarkan
Sifat
Kimia dari Pedon yang Diteliti ..............
......................................
..............................
......................
..............................
......................
...........
..............
.............................
.....
........
.....
...................
......................
...................
.........................
.........................
.........................
...............................
...............................
.............
..............
Lampiran
Teks
Halaman
Klasifikasi Mineral Zeolit Berdasarkan Topologinya
Jarak d Penciri Mineral-mineral di Daerah
Penelitian
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NH4C1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan KC1
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NaCl
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan NaCl
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan NaCl .............
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan CaC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan CaC12 ..................
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan CaC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikembar yang
Dapat Dipertukarkan Dengan MgC12
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Bayah yang Dapat
Dipertukarkan Dengan MgC12 ..................
Konsentrasi Basa-basa Zeolit Cikalong yang
Dapat Dipertukarkan Dengan MgCIZ
Rasio Oksida Si Terhadap A1 Zeolit Sebagai
Akibat Perlakuan
Hasil Analisis Tekstur 10 Fraksi Tanah pada
Pedon yanq Diteliti .........................
Kelas Tekstur dan Ukuran Butir pada Pedon
yang Diteliti ...............................
.....................................
..................................
............
..................
............
..............
....................
..............
.............
...................
............
............
............
............
............................
DAFTAR CAMBAR
Gambar
Teks
Lokasi Penyerapan Endapan Zeolit di Indonesia
Komposisi Mineral Zeolit Indonesia ..........
Pertautan 14 Polihedral yang Menyusun Struktur Kristal Mineral Sodalit
Skematik Pertukaran Antara Kation Larutan dengan Kation Zeolit
Peta Daerah Penelitian Kec. Cikembar, Kab.
Sukabumi, Kec. Bayah, Kab. Lebak dan Kec.
Cikalong Kab. Tasikmalaya
Peta Fisiografi Jawa Barat
Peta Geologi Daerah Cikembar, Sukabumi
Peta Geologi Daerah Suwakan dan Sekitarnya
Peta Geologi Daerah Cikalong, Tasikmalaya
Peta Iklim Daerah Jawa Barat
Hasil Diffraktogram Batuan Zeolit Cikembar,
Bayah, dan Cikalong
SEM dari Deposit Zeolit Cikembar
SEM dari Deposit Zeolit Bayah
SEM dari Deposit Zeolit Cikalong
Pengaruh Ukuran Butir Zeolit Terhadap Nilai
Kapasitas Tukar Kation
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Perlakuan Pemanasan
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Perlakuan Pemanasan .................
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Perlakuan Pemanasan
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Perlakuan Pengasaman
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikembar
Setelah Pemberian NaOH
Diffraktogram Sinar-X dari
Zeolit
Bayah
Setelah Pemberian NaOH
Diffraktogram Sinar-X dari Zeolit Cikalong
Setelah Pemberian NaOH ......................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Daerah
Btl (33-53 cm) pada Pedon P-1 dari
Cikembar ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (92-120 em) pada Pedon P-1 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt21 (30-58 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
halaman
.................
..........................
...................
..................
......
...
...
................
.........................
............
..............
............
......................
.................
.................
................
................
................
......................
......................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (124-166 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (49-69 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C (91-122 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Hasil SEM pada Fraksi Liat Pedon P-1 pada
Horison Bt (33-53 cm)
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bw (30-60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (27-52 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 76 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (46-82 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (82-125 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (25-45 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 67 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (15-32 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 55 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (13-36 cm) pada Pedon P-9 dari
Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (30-62 cm) pada Pedon P-9 dari Daerah
Cikalong ....................................
....................................
....................................
....................................
.......................
...
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
....................................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (124-166 cm) pada Pedon P-2 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (49-69 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C (91-122 cm) pada Pedon P-3 dari Daerah
Cikembar
Hasil SEM pada Fraksi Liat Pedon P-1 pada
Horison Bt (33-53 cm)
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bw (30-60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 60 cm) pada Pedon P-4 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (27-52 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 76 cm) pada Pedon P-5 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (46-82 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
BC (82-125 cm) pada Pedon P-6 dari Daerah
Bayah
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt (25-45 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 67 cm) pada Pedon P-7 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (15-32 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
C ( > 55 cm) pada Pedon P-8 dari Daerah
Cikalong
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Btl (13-36 cm) pada Pedon P-9 dari
Daerah
Cikalong ....................................
Diffraktogram Komposisi Mineral Liat Horison
Bt2 (30-62 cm) pada Pedon P-9 dari Daerah
Cikalong ....................................
....................................
....................................
*...................................
.......................
...;...................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
.......................................
....................................
....................................
....................................
....................................
Gambar
Teks
Halaman
Hasil SEM Fraksi Liat dari Horison Bt (15-32
cm), pada Pedon P-8 yang mengandung Mineral
Liat Smektit-Khlorit (D-HI 4-8) yang Bercampur dengan Kaolinit (B-G, 11-16). Pemb. 2500X
Profil Tanah yang Berkembang dari Bahan Induk
Zeolitik di Daerah Penelitian
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Cikembar
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Bayah
Pola Distribusi Fraksi Pasir, Debu, Liat,
Debu Halus dan Liat Halus pada Profil Tanah
Daerah Cikalong
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari Daerah Cikembar.
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari' Daerah Bayah.
Pola Basa-basa Dapat Ditukar dengan Kedalaman
Solum Tanah pada Profil dari Daerah Cikalong.
Horison Bt-2 pada Pedon P-1 Cikembar yang
Menunjukkan Liat Illuviasi dan Pembentukan
Liat Insitu dari Pelapukan Bahan Induk
Liat Illuviasi pada Horison Bt-2, Pedon P-3
di Daerah Cikembar
Pelapukan Mineral Mika dan Tufa Zeolit yang
Mengalami
Alterasi Menjadi Mineral
Liat
Kaolinit pada Pedon P-2, Cikembar
Liat Illuviasi pada Horison Bt-2, Pedon P-5
di Daerah Bayah
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-6 di
Daerah Bayah
Horison Ap pada Pedon P-4 di Daerah Bayah ...
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-7 di
Daerah Cikalong
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-8 di
Daerah Cikalong
Liat Illuviasi pada Horison Bt, Pedon P-9 di
Daerah Cikalong
...............
.............................
................................
.............................
......
..........................
...........
.............................
................................
.............................
.............................
.............................
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang.
Zeolit adalah mineral senyawa alumina silikat hidrat
dengan logam alkali dan alkali tanah, yang memiliki struktur kerangka yang berbentuk rongga.
Bahan induk yang di-
dominasi oleh mineral zeolit disebut bahan induk zeolitik.
Mineral ini mempunyai sifat yang khas yang penting yaitu:
(1) kapasitas tukar kation yang tinggi, (2) sifat penya-
ring molekuler, serta (3) dehidrasi dan rehidrasi.
Potensi zeolit alam di Indonesia cukup besar yang diperkirakan tersebar pada kurang lebih 47 daerah lokasi di
Jawa maupun luar Jawa.
Di bidang industri zeolit digunakan sebagai bahan
filler pada industri kertas, karet, plastik dan cat, bahan
pembuat tapal gigi dan detergen, bahan kosmetika, bahan
penyerap dan penyaring serta pengawet pada industri makanan, pencampur bahan keramik, bahan pembuatan bata ringan,
dan semen, pengganti perlit untuk bahan isolator dan sebagainya.
Dalam kaitannya dengan limbah industri, zeolit
dapat dipergunakan sebagai salah satu bahan pencegah pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh pembuangan bahan
radioaktif dari reaktor atom serta pengolahan air limbah.
Di bidang peternakan zeolit dimanfaatkan sebagai
campuran makanan ternak baik unggas ataupun mamalia, penyerap bau dan meningkatkan kualitas pupuk kandang.
Penggunaan zeolit di bidang pertanian antara lain
adalah untuk meningkatkan kualitas air pada tambak udang,
meningkatkan produktifitas tanah ataupun sebagai campuran
media tanam, bahan pembuatan
pupuk
penyedia lambat serta
pembawa insektisida maupun fungisida.
Jepang menggunakan
zeolit alam sejak tahun 1950, terutama untuk memperbaiki
sifat fisik dan kimia tanah serta meningkatkan efisiensi
pemupukan.
Penggunaan zeolit di bidang pertanian pada akhirakhir ini menunjukkan kecenderungan yang meningkat.
Menurut Minato (1968), pemberian zeolit jenis klinoptilotit bersama pupuk urea pada lahan padi sawah dapat meningkatkan ketersediaan nitrogen
sebesar 63 persen, se-
dangkan penelitian Torii (1978), penambahan zeolit akan
meningkatkan produksi tanaman wortel, apel, terung dan
gandum.
MacKown dan Tucker (1985), Fergusson dan Pepper
(1987) dalam penelitiannya pada tanah berpasir menunjukkan
bahwa penambahan zeolit dapat meningkatkan kapasitas tukar
kation tanah serta retensi NH*+
Peningkatan nilai kapa-
sitas tukar kation berarti meningkatkan daya ikat tanah
terhadap pencucian hara.
Affinitas zeolit terhadap kation NH~',
daya adsorpsi
dan kapasitas tukar kation yang tinggi, serta kemampuannya
dalam
melepaskan amonium secara lambat
telah
membuatnya
potensial sebagai pencampur pupuk N, serta memberikan
dampak positif bagi pertumbuhan tanaman (Mumpton, 1984).
Penggunaan zeolit alam dalam bidang pertanian di
Indonesia relatif masih baru, namun dari berbagai hasil
penelitian yang dilakukan oleh beberapa lembaga penelitian, pengusaha dan petani, penggunaan zeolit telah menunjukkan respon yang positif terhadap produksi tanaman dan
efisiensi pemupukan.
PPTM (1991) melaporkan bahwa pemberian zeolit Bayah
pada tanah Podsolik Merah Kuning di Gajrug, Lebak memberikan peningkatan terhadap produksi gabah.
Hasil penelitian
pada tanaman perkebunan untuk tanaman teh pemberian zeolit
memberikan kenaikan hasil, disertai dengan peningkatan
effisiensi serapan N pupuk (Sunarto, Wibowo, Syarif dan
Widodo, 1990).
Sifat pertukaran ion yang dimiliki zeolit
tidak hanya dapat dimanfaatkan sebagai penyerap unsur
hara, akan tetapi dapat dipergunakan untuk mengikat ionion logam berat sehingga dapat mengurangi pengambilannya
dari rantai makanan.
Fugii (1974) mendapatkan bahwa
penambahan zeolit dapat mengurangi pengaruh logam berat
Cu, Cd, Pb dan Zn pada larutan tanah.
Minato (1988) mempergunakan zeolit klinoptilolit sebagai pengganti pasir kuarsa sebagai bahan penyaring dalam
pemurnian air, serta mengurangi jumlah unsur-unsur logam
berat yang terdapat pada air limbah industri.
Kandungan
logam-logam berat di dalam air jauh lebih rendah setelah
diperlakukan dengan zeolit.
Senyawa amoniak nitrogen ti-
dak dapat dihilangkan dengan penyaringan pasir kuarsa,
akan tetapi hampir secara keseluruhan dapat dihilangkan
oleh zeolit.
Manfaat zeolit yang multiguna tersebut disebabkan
oleh sifat dan perilaku mineral tersebut yang spesifik.
Helfferich (1962), Barrer (1982) menyebutkan bahwa tindakan pemanasan, pengasaman dan penambahan basa dapat meningkatkan daya serap dan daya pertukarannya.
Besarnya pe-
ningkatan tersebut tergantung dari jenis mineral dan kadar
zeolitnya.
Percobaan Husaini (1992) pada zeolit Polmas menunjukkan ze~lithasil pemanasan mempunyai kemampuan pertukaran
ion terhadap Zn, Cu, Mn dan Fe, hasil pengasaman meningkatkan pertukaran terhadap Zn, Mn dan Fe, sedangkan penambahan NaOH terhadap Co, Zn, Mn dan Fe.
Walaupun menurut beberapa peneliti, zeolit dapat memperbaiki sifat-sifat tanah, menurut Baldar dan Whittig
(1968) pengaruh zeolit terhadap tanah yang terbentuk dari
bahan induk zeolitik tidak nyata.
Zeolit tidak stabil
pada lingkungan tanah, kecuali apabila keadaan lingkungannya bersifat
alkali. ~enurutMing dan Dixon (1986) zeolit
sangat jarang ditemukan pada tanah masam.
Aplikasi penggunaan zeolit pada saat ini telah berkembang dengan pesat, akan tetapi penelitian yang mengkaji
mengenai perilaku mineral tersebut dalam tanah dan
pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah yang berkembang
dari bahan induk yang didominasi mineral zeolit belum
banyak dilakukan.
Berdasarkan uraian tersebut di atas, maka dilakukan
penelitian untuk mengetahui perilaku mineral zeolit serta
pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah yang berasal dari
bahan induk zeolitik.
1.2. Tujuan Penelitian
1.
Mengkaji perilaku mineral zeolit.
2.
Mempelajari
pengaruh
bahan
induk
zeolitik terhadap
perkembangan tanah dan sifat-sifat tanah yang terbentuk.
1.3. Hipotesis Penelitian
Untuk
mengarahkan penelitian ini, maka diajukan hipo-
tesis sebagai berikut:
1.
Perbedaan
perilaku
batuan
zeolitik
disebabkan oleh
komposisi mineral yang berbeda.
2.
Adanya mineral zeolit di dalam bahan induk akan
hasilkan sifat-sifat tertentu pada tanah.
meng-
TINJAUAN PUSTAKA
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Penemuan Mineral Zeolit
Mineral zeolit pertama kali ditemukan
oleh seorang
ahli mineral berkebangsaan Swedia, Baron Axel Frederick
Crondsted pada tahun 1756 pada rongga-rongga batuan basalt
di pertambangan tembaga Lappmark, Swedia.
diberi nama dalam bahasa Yunani, yang
Mineral ini
berasal dari kata
"zein" dan "lithostlyang berarti batu membuih.
Nama
tersebut disesuaikan dengan sifat mineral zeolit yang
membuih bila dipanaskan dalam tabung terbuka pada suhu 100
sampai 3 5 0 ~ ~ .
Pada masa itu mineral zeolit dikenal oleh
para ahli geologi maupun mineralogi sebagai mineral
pengiring yang mengisi rongga-rongga batuan basalt, yang
tidak penting ataupun memiliki manfaat.
Kurang lebih
200
tahun kemudian barulah bahan ini menarik perhatian para
ahli kimia dan geologi untuk diteliti (Hay, 1966; Mumpton,
1973; 1978; Barrer, 1982).
Studi awal karakterisasi zeolit alam adalah mengenai
komposisi dan petrogenesis, kemudian Mc Bain (1926), dan
Sameshima (1929) meneliti sifat-sifat penyerapan serta
aspek penyaringan molekul yang dimiliki oleh mineral zeolit terhadap senyawa organik.
Bertitik tolak dari penemuan di atas terjadi peningkatan minat untuk meneliti mineral tersebut.
Tisselius
(1935), kemudian Barrer sejak dari tahun 1938 sampai 1982
melakukan penelitian yang mendalam mengenai sifat-sifat
pertukaran ion, sifat fisik, dan kimia serta reaksi termodinamika zeolit.
Milton
(1959) melakukan penelitian
pembuatan zeolit secara sintesa di laboratorium yang Sampai saat ini berkembang menjadi industri yang cukup penting.
Ames
(1960), mengemukakan sifat penyerapan dan
diffusi zeolit yang berkaitan dengan proses katalitik,
sedangkan Meier dan Olson (1978) mendalami struktur kimia
zeolit alam.
Sampai pada saat sekarang kurang lebih 40 spesies
zeolit telah ditemukan, akan tetapi dari sejumlah ini
hanya 7 spesies yang ditemukan dalam jumlah cukup banyak
untuk diusahakan sebagai sumberdaya mineral secara komersial.
Spesies zeolit tersebut
adalah: mordenit, klinop-
tilolit, khabasit, analsim, phillipsit, erionit dan ferrierit.
Cadangan endapan zeolit yang telah diketahui ada
diberbagai tempat tersebar di Amerika Utara, Amerika
Tengah, Mexico, Italia, Hongaria, Bulgaria, Yugoslavia,
Jerman, Rusia, Jepang, Korea, dan New Zealand baik yang
terdapat di atas permukaan daratan ataupun sebagai sedimen
dasar laut (Mumpton, 1978).
Negara yang telah memanfaat-
kan zeolit aolam untuk keperluan berbagai bidang antara
lain Amerika Serikat, Jepang, Hongaria, Jerman, Italia,
Yugoslavia, Bulgaria dan
Korea.
2.2 Lingkungan Pembentukan Mineral Zeolit
Zeolit tidak saja tersebar luas di dalam rongga batuan beku dalam basaltik, akan tetapi seringkali dikenali
sebagai salah satu kelompok mineral silika autigenik di
dalam batuan sedimen daerah vulkanik.
Batuan tersebut da-
pat terbentuk di dalam batuan sedimen dari berbagai lingkungan pengendapan, umur dan litologi yang berbeda.
Hay
(1966), Sheppard (1971), Mumpton (1973) dan Iijima (1978)
mengklasifikasikan ke dalam beberapa tipe lingkungan
pembentukan:
1.
Endapan
zeolit yang
ataupun rempah-rempah
terbentuk dari bahan piroklastik
gunung api di dalam sistem da-
nau salin-alkalin yang tertutup.
2.
Endapan
zeolit yang terbentuk di dalam lingkungan da-
nau air tawar atau di dalam lingkungan air tanah
terbuka.
3.
Endapan zeolit yang terbentuk dalam sistem lingkungan
air laut
4.
.
Endapan zeolit yang terbentuk karena proses metamorfosa berderajat rendah, yang disebabkan oleh proses
ataupun pengaruh penimbunan (burial metamorphisme).
5.
Endapan zeolit yang terbentuk oleh aktivitas hidroterma1 atau air panas (hot-spring).
6.
Endapan zeolit yang terbentuk dari rempah-rempah atau
debu gunung api di dalam tanah yang bersifat alkali.
7.
Endapan zeolit yang terbentuk dari batuan atau mineral
lain yang tidak menunjukkan bukti-bukti adanya hubungan langsung dengan kegiatan vulkanisme.
Berdasarkan ketujuh jenis lingkungan pembentukan mineral zeolit yang dikemukakan di atas, jenis kesatu sampai
keempat adalah yang terpenting.
Keempat jenis endapan
tersebut hingga saat ini diketahui merupakan jenis endapan
zeolit yang mempunyai arti ekonomi penting dan banyak ditambang untuk keperluan berbagai bidang baik industri maupun pertanian.
2.3. Pembentukan Zeolit Di Dalam lhnah
Ming dan Dixon (1988), mengemukakan suatu sistem
penggolongan zeolit yang didasarkan pada asal zeolit tersebut dalam tanah.
Terdapat dua sumber mengenai keber-
adaan zeolit dalam tanah, yaitu zeolit yang mengkristal
selama pembentukan tanah (pedogenik) dan yang diwarisi
dari bahan induk atau beberapa sumber lainnya (litogenik)
.
Beberapa tipe zeolit yang dibentuk dalam tanah
adalah: (1) zeolit pedogenik dalam lingkungan tanah salin,
atau alkalin yang bukan berasal dari hasil aktivitas
vulkanik,
(2) zeolit pedogenik dalam tanah salin, alkalin
yang berasal dari aktivitas vulkanik, (3) zeolit litogenik
dalam tanah dari sisa-sisa
bahan induk vulkanik,
(4)
zeolit dalam tanah dari penambahan hasil pengangkutan oleh
air dan angin atau pengendapan fluvial dan (5) zeolit
dalam tanah karena proses yang lain.
Zeolit dalam tanah umumnya terdapat berasosiasi dengan kompleks mineral yang heterogen seperti kuarsa,
feldspar, kalsit, dan smektit, atau dapat pula berasosiasi
dengan mineral-mineral non-kristalin seperti oksida besi
dan mangan, ataupun dengan fase bukan mineral seperti
bahan organik.
Zeolit dalam tanah dapat juga terbentuk
sebagai suatu fase residu dari tufa yang kaya dengan zeolit.
2.4. Endapan Zeolit di Indonesia
Menurut Soewarno (1990) mineral zeolit terbentuk dari
abu g u n u n g api purba yang telah mengalami perombakan
mineral akibat kegiatan alam yang sudah berlangsung sejak
masa Miosen yaitu kurang lebih 25 juta tahun yang lalu
sampai pada saat sekarang ini.
Pada masa Miosen, aktivitas vulkanik sangat hebat sehingga banyak terjadi kegiatan gunung api yang menghasilk a n muntahan abu yang sangat melimpah.
membentuk endapan yang disebut tufa.
Abu tersebut
Tufa umumnya berbu-
t i r halus dan terdiri dari berbagai senyawa kimia yang
dapat membentuk
bermacam-macam mineral.
Tufa dalam
lingkungan pengendapannya dapat berubah menjadi berbagai
macam mineral antara lain zeolit, montmorilonit, mika atau
lainnya tergantung pada senyawa kimia bahan asalnya.
Batuan zeolit alam mempunyai jenis dan komposisi
mineral yang beraneka ragam tergantung daerah pembentukannya.
Di Indonesia endapan zeolit tersebar di berbagai
daerah.
Peta penyebaran disajikan pada Gambar 1.
Dari
seluruh lokasi endapan zeolit tersebut, daerah Jawa Barat
merupakan lokasi yang sudah banyak diteliti.
I
i'd r 3 i $ t ~
f
I
ir 4
3
" t i1" r5 i ltjrii ,
ti
f
Zyd
df 2*
g i
%itit
i,- I //[il
, I f . t i ir
ii
fiir
- . #
U
B : ,
~
Z
i E :. B'."id
N N N
~
L
U
&.:dad
N
N
W
C
g
- t ?
P e a
),e
c'
;
t f Y302.::
!=:f : :-E 5q[ rsi l5ri
a
?
2
if
?;i:m,,
t , ?
= i ,.i++g
c*gg
a
1
r
Ij l l i i l l r ; j
f
5
1
g "E :; . ,ia r@rl l l
x
fg
-
- , . i * i h : X i g J
.
~
,
2.4.1. Komposisi Mineral Batuan Zeolit Indonesia
Zeolit alam didapatkan sebagai batuan tufa bersamasama mineral lainnya.
Komposisi mineral zeolit di Indone-
sia yang telah ditemukan sampai saat ini umumnya adalah
dari jenis klinoptilotit dan mordenit, dengan kandungan
yang sangat bervariasi (Tabel 1 dan Gambar 2). Menurut
Surdam dan Eugster (1976), Iijima dan Utada (1972),
zeolit jenis klinoptilolit dan mordenit merupakan hasil
alterasi diagenetik gelas vulkanik yang kaya akan silika
dan ion alkali yang tinggi pada lingkungan marin ataupun
air tawar.
Jenis zeolit yang berbeda dapat terbentuk dari
bahan prekursor yang sama karena;
(1) perbedaan suhu
pembentukannya,
dimana klinoptilolit
terbentuk pada suhu yang lebih rendah dari mordenit,
(2)
bereaksi dengan larutan yang berbeda komposisinya,
(3)
bereaksi dengan larutan yang berbeda jumlahnya,
(4)
alterasi diagenetik yang terjadi pada pembentukannya.
Klinoptilolit dan mordenit sebagai hasil alterasi
diagenetik dari gelas rhyolitik banyak dikemukakan terjadi
pada berbagai lingkungan sedimen (Hay, 1966; Sheppard dan
Gude, 1968).
Mineral lain yang sering dijumpai bersama
zeolit adalah bahan vulkanik segar yang tidak bereaksi,
mineral liat, K-felspar, plagioklas, detrital kuarsa dan
mika yang umumnya terdapat dalam butiran kasar serta
mineral autigenik lainnya.
Tabel 1.
Hasil Analisis
Indonesia
Mineralogi
Zeolit
Alam di
Komposisi
......................................
Lokasi
Klinoptilolit
Mordenit
Total
Sidomul o
Talampa ang
Cikalong
Wangon
Ar josari
Trengqalek
Kepan-Jen
Turen
Sukabumi
Bayah
Nanggung
5
Sumber : PPTM,
1991
Mineral liat
illit dan smektit umum berasosiasi
dengan zeolit karena merupakan produk alterasi yang pertama dari bahan gelas silika.
Terdapatnya zeolit dengan
mineral non zeolit dapat diterangkan karena terjadinya
proses kristalisasi yang seringkali ditemukan pada beberapa tempat berlangsung pada saat yang bersamaan, serta
lingkungan yang diperlukan untuk pembentukannya sama
(Barrer, 1982).
Menurut Sheppard dan Gude (1969), pem-
bentukan zeolit dari gelas vulkanik seringkali diikuti
pula dengan pembentukan K-feldspar.
2.5. Struktur Kristal Mineral Zeolit
Struktur kristal, mineralogi ataupun kristalografi
zeolit telah banyak dikemukakan oleh para peneliti diantaranya
Mumpton
(1977), Meier dan Olson
(1978), Gottardi
(1978), Barrer (1984), Kokotailo
~ l b e r t i (1988).
(1984), Gottardi dan
Zeolit merupakan mineral alumina silika
hidrat yang tergolong kedalam kelompok tektosilikat.
Unit
dasar pembentukan kerangka bangun tiga dimensi zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral.
rupakan
Tetrahedral tersebut me-
kelompok persenyawaan alumina (A104)+ dan kelom-
pok persenyawaan silikat (Si04)-4 dengan perbandingan
tertentu, tergantung menurut jenis zeolit yang disebut sebagai unit bangun primer.
Unit dasar tetrahedra tersebut
saling berikatan, dimana ion oksigen pada setiap ujung
tetrahedra dipakai bersama dengan tetrahedra yang berada
di sampingnya.
Susunan dari kelompok tetrahedra yang sama
atau berbeda tersebut selanjutnya akan membentuk satuan
unit bangun sekunder dalam bentuk cincin tunggal, ganda
ataupun komplek yang menghasilkan tipe kerangka kristal
zeolit yang tertentu (Meier dan Olson, 1971;
1978).
Meier,
Cincin-cincin tersebut dapat saling menggabungkan
diri membentuk suatu bangun kristal polihedral yang
simetris.
Cincin 4 dan 6 ganda akan ditemukan sebagai ku-
bus dan prisma heksagonal, sedangkan cincin 5,8, 10 dan 12
akan membentuk prisma oktagonal.
Struktur bangun sekunder
ini dinamakan sebagai topologi mineral zeolit yang selanjutnya dipergunakan sebagai dasar pengklasifikasiannya.
Pertautan dari rangkaian unit bangun sekunder dengan
polihedra-polihedra ini menghasilkan rongga-rongga ataupun
saluran yang kontinyu dalam kerangka zeolit yang berhu-
bungan satu sama lain. (Gambar 3).
Struktur bangun di
atas menyebabkan zeolit mempunyai struktur yang terbuka
atau porous dengan banyak rongga-rongga serta saluran yang
teratur dengan ukuran tertentu dalam tiga dimensi.
Tiap
t o p o l o g i masing-masing akan menghasilkan pori-pori
kristalin serta konfigurasi saluran yang berbeda.
Rongga-rongga dalam struktur kristal dihubungkan satu
sama lain oleh saluran dalam satu, dua atau tiga jurusan.
Ukuran rongga dan masing-masing tipe zeolit sangat bervariasi antara 2 sampai 10 Angstrom (Meier dan Olson, 1978).
Gambar 3.
Pertautan 14 Polihedral
yang Menyusun
Struktur Kristal Mineral Sodalit (Barrer, 1982)
2.6. Komposisi Kirnia dan Klasifikasi Mineral Zeolit
2.6.1. Kom~osisiKimia
S e c a r a umum formulasi kimia mineral zeolit yang
dikemukakan oleh Gottardi
(1978) adalah :
dimana : M = ,
'
a
~
K+ atau kation monovalen lainnya;
D = Mg2+, ca2+, sr2+, Ba2+, Fa2+ atau kation
divalen lain.
M dan D umumnya adalah kation logam alkali atau alkali
tanah, akan tetapi dimungkinkan pula adanya ion-ion yang
lain masuk kedalamnya pada saat terjadinya pertukaran ion
atau selama terjadinya proses
but di alam.
~
pemebentukan mineral terse-
e atau
~ + Ba2+ umumnya sebagai kation peng-
ganti di dalam struktur tetrahedra (Sheppard dan Gude,
1969).
Sebagian besar Fe terdapat dalam bentuk Fe203,
yang akan segera dilepaskan melalui pencucian dengan asam.
Parameter kimia yang penting diketahui pada mineral zeolit
adalah nilai
yang merupakan rasio perbandingan antara Si
dengan (Si+Al+Fe).
Untuk zeolit
nilai tersebut berkisar
antara 0.5 < R < 0.87 (Gottardi dan Alberti, 1988).
Formulasi kimia untuk
menggambarkan hubungan antara
komposisi kimia dengan struktur bangun zeolit menurut
Gottardi (1978) adalah :
(sit Al) ( O O e 5 )
n = (Si, ~ 1 o2
) n
Karena
setiap TO4
da setiap oksigen
trahedra
A1 + Si
---------
yang
= 112.
tetrahedra
yang
(T=Si atau Al) terbagi pa-
apikal dengan satu atau empat te-
lainnya, maka
rasio perbandingan antara
Menurut hukum Lowenstain's (A104) tet-
0
trahedra tidak terikat secara langsung dengan (A104)
tetrahedra yang lainnya, sehingga bila SiOZ
-----
= 2, maka ber-
A1203
arti setiap A1 dan Si
saling
bergantian
di dalam me-
ngisi setiap tetrahedral yang menyusun struktur bangun
kristal.
Dari hasil beberapa penelitian terhadap mineral alumina silika ini, diketahui bahwa
rasio perbandingan Si
dan A1 sangat bervariasi sekali tergantung pada komposisi
dari magma asal dan
kondisi kimia,
lingkungan terbentuk-
nya serta tersedianya kation-kation alkali tanah.
Pada proses pembentukannya, didalam struktur kristal
mineral zeolit dapat terjadi penggantian kation-kation secara isomorfik yang menghasilkan tipe zeolit tertentu se-
Terjadinya penggantian isomorfik pada struktur mineral
tersebut dimana beberapa kation bervalensi empat yaitu Si
digantikan oleh aluminium yang bervalensi tiga,
akan
me-
nyebabkan timbulnya ketidak seimbangan muatan dengan terbentuknya muatan negatif yang harus dinetralkan (Barrer,
1982; Tsitsisvili, 1988).
Muatan ini akan dinetralisasi
secara elektrokimia oleh kation kation golongan alkali
atau alkali tanah
baik mono ataupun divalen yang terletak
di luar tetrahedra yakni di dalam rongga ataupun saluran.
Kation-kation tersebut tidak secara keseluruhan