106
5.2 Faktor-faktor Pembentukan Tanah di ModADA
Proses perkembangan
tailing menjadi
tanah sangat ditentukan oleh seberapa banyaknya pelapukan mineral primer terjadi disusul pelepasan kation-kation dan
terbentuknya partikel halus, waktu berakhirnya pengendapan tailing, serta vegetasi. Proses pelapukan dapat terjadi secara kimia, fisik, dan biologi. Ketiga proses tersebut
dapat berlangsung berurutan atau simultan. Pelapukan juga dapat terjadi oleh karena pengaruh air, O
2
, jenis organik, asam inorganik CO
2
, dan agent pengompleks. Pelapukan sangat tergantung pada stabilitas mineral yang terkandung di
tailing. Berdasarkan komposisi mineral di ModADA, total mineral primer tertinggi adalah kuarsa, disusul feldspar dan beberapa kelompok mineral garnet, karbonat,
sulfat, Fe- dan Cu-sulfida, Fe-oksida, mika, liat, serta amphibol-serpentin dalam jumlah sangat rendah. Oleh karena kandungan mineral yang relatif stabil cukup
banyak, maka total mineral liat masih sangat rendah, kecuali di bagian selatan cenderung agak meningkat pada beberapa lapisan permukaannya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase mineral liat klorit ditemukan lebih tinggi disusul montmorillonit, illit, dan mineral campuran illit-montmorillonit.
Persentase total mineral liat ini umumnya lebih tinggi pada lapisan permukaan
dibandingkan lapisan bawah. Di Area Suksesi, rata-rata total mineral liat di PS-5
adalah 9.82 atau tertinggi pada horison Ag 18.63, disusul Ag2 14.90, kemudian menurun drastis menjadi 1.74 pada horison bawah ACg2. Fenomena
yang mirip di Area Reklamasi Mile 21.5, rata-rata total mineral liat adalah 5.62 pada horison A 8.60, kemudian menurun pada lapisan di bawahnya, yaitu 4.90-
4.78. Proses pelapukan mineral primer meliputi pelepasan kation-kation dari
struktur mineralnya. Pelapukan mineral feldspar agak nyata di ModADA dibandingkan jenis mineral lainnya, karena termasuk mudah lapuk. Umumnya
pelapukan golongan mineral feldspar dengan melepaskan K
+
dan Na
+
dari struktur mineralnya, sedangkan pelepasan Mg
2+
diduga berasal dari pelapukan mineral piroksen, namun dalam jumlah sangat rendah. Sebaliknya Ca
2+
ditemukan tertinggi di ModADA karena berasal dari bubur kapur CaO yang ditambahkan pada proses
pemisahan bijih di Mile 74. Penambahan kapur ini mutlak dibutuhkan pada proses pemisahan bijih
tambang melalui pemberian reagen agar konsentrat menjadi hydrophobic dan
107 mengapung. Proses untuk membuat hydrophobic membutuhkan pH alkalin, sehingga
dilakukan penambahan kapur yang secara tidak langsung akan meningkatkan pH tailing. Pemberian kapur juga untuk menetralkan pH akibat oksidasi pirit Coleman
dan Veloo, 1996; Coleman dan Napitupulu, 1998. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian kapur dapat menetralkan pH
≥ 7, sehingga unsur mikro Cu, Fe, Mn, dan Zn tidak mengalami pelarutan secara berlebihan di ModADA. Umumnya
pelapukan mineral golongan sulfida menyebabkan produksi hidronium yang memasamkan lingkungan tailing, namun dapat dinetralkan oleh CaO yang terkandung
di tailing.
Pada Gambar 25a, pemberian kapur sebelum tailing memasuki ModADA
menyebabkan Ca
2+
meningkat drastis dibandingkan Mg
2+
, K
+
, dan Na
+
. Konsentrasi Ca
2+
meningkat dan bervariasi terhadap kedalaman lapisan dan cenderung meningkat ke arah selatan. Hal ini terjadi karena Ca
2+
lebih mudah tercuci ke bawah maupun ke samping. Sementara Mg
2+
dan K
+
relatif rendah, kecuali Na
+
sedikit meningkat dan merata dari utara ke selatan pada partikel berpasir PS-1, berdebu kasar PS-3, dan
berlempung halus PS-5.
Kation Basa di Area Suksesi
5 10
15 20
25
Ag -9
c m
A C
g 9-
21 c m
A C
g 2
21- 26 c
m A
C g
3 26-
28 c m
A C
g 4
28- 50 c
m Ag
-5 c
m A
C g
5- 17 c
m A
C g
2 17-
22 c m
A C
g 3
22- 30 c
m A
C g
4 30-
50 c m
A g
0- 10 c
m A
g 2
10- 24 c
m A
C g
24- 38 c
m A
C g
2 38-
50 c m
PS-1 PS-3
PS-5
Profil Pewakil kedalaman, cm
Ko n
se n
tr a
si KB
1 2
3 4
5 6
7 8
9
N ila
i p H
Ca me100g Mg me100g
K me100g Na me100g
pH
Gambar 25a. Kation Basa di Area Suksesi, ModADA
Penambahan kapur menyebabkan pH tailing
≥ 7. Pada Gambar 25b, di bagian
utara dimana kondisi belum terjadi oksidasi sulfida ditunjukkan oleh total S 1,
108 sehingga pH stabil 7.5 - 8.5, dan Cu 300 mgkg. Selanjutnya ke arah selatan, karena
oksidasi sulfida membentuk sulfat ditujukkan oleh meningkatnya total S, sehingga pH menurun yang menyebabkan Cu meningkat, walaupun sudah dinetralkan oleh CaO.
Terlihat bahwa Ca
2+
meningkat terhadap kedalaman lapisan dengan meningkatnya
total S pada partikel berpasir PS-1, berdebu kasar PS-3, dan berlempung halus PS-5.
Pada PS-1, terlihat bahwa Cu
2+
mengalami peningkatan dan penurunan bervariasi terhadap kedalaman lapisan. Konsentrasi Cu tertinggi pada horison bawah
ACg, yaitu 288 mgkg, kemudian menurun terhadap kedalaman lapisan. Meningkatnya Cu pada horison ACg merupakan dampak dari penurunan pH pada
horison permukaan, sehingga Cu
2+
terlarut, dan diikuti oleh Ca
2+
untuk menetralkan pH. Selain itu sebagian besar lapisan tanah PS-1 berpasir, sehingga Cu mudah tercuci,
sedangkan ke arah selatan pada PS-3 berdebu kasar dan PS-5 berlempung halus, Cu meningkat dan terakumulasi pada lapisan bawah. Semakin ke lapisan bawah,
proses buffer oleh Ca
2+
meningkat, sehingga pH stabil 7 - 8.
Unsur Esensial di Area Suksesi
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 80
85
A g
-9 c
m A
C g
9 -21 c
m
A C
g 2
2 1-
26 c
m
A C
g 3
2 6-
28 c
m
A C
g 4
2 8-
50 c
m A
g -5
c m
A C
g 5
-17 c m
A C
g 2
1 7-
22 c
m
A C
g 3
2 2-
30 c
m
A C
g 4
3 0-
50 c
m A
g -1
c m
A g2
10- 2
4 c
m A
C g
24- 3
8 c
m
A C
g 2
3 8-
50 c
m
PS-1, 2000 PS-3, 2000
PS-5, 2000
Profil Pewakil kedalaman, cm, Tahun Suksesi
Ko n
se n
tr a
si C
a
2+
,Cu
2+
1 2
3 4
5 6
7 8
9
Ni la
i pH , C-
o r
g ,
To t S
Ca2+ me100 g Cu2+ 10 x mgkg
Tot-S C-org
pH
Gambar 25b. Dinamika Unsur di Area Suksesi, ModADA
Bila dihubungkan dengan total sulfur S terlihat mengalami sedikit peningkatan dan cenderung tinggi pada horison bawah ACg4, yaitu 0.40, sementara
109 Ca
2+
adalah 6.61 me100g. Linday 1979 melaporkan bahwa secara umum total S di tanah mineral berkisar 30-1000 mgkg dengan nilai rata-rata diperkirakan 700 mgkg
0.07. Tabatabai 1996 menyatakan bahwa total S di tanah mineral berkisar 20 mgkg pada tanah berpasir hingga 600 mgkg pada tanah bertekstur padat,
sementara sebagian besar tanah mengandung S di antara 100 dan 500 mgkg. Total S relatif tinggi karena berasal dari batuan induk Grasberg yang
mengandung jenis-jenis mineral golongan sulfida. MacDonald dan Arnold 1994 melaporkan bahwa total S yang terkandung pada batuan induk Grasberg yang
ditambang adalah 1.59. Pada Gambar 25b, total S cenderung meningkat menurut kedalaman lapisan, sehingga pada lapisan-lapisan bawah ditemukan total S 1
terutama pada partikel berdebu kasar PS-3 dan berlempung halus PS-5. Hal ini
sejalan dengan hasil penelitian Sumawinata 1999 pada sedimen yang mengandung pirit di Kalimantan Selatan. Kondisi ini dapat terjadi karena pelapukan mineral sulfida
lebih intensif pada partikel halus sebagai akibat dari pelapukan fisik. Korelasi nyata antara meningkatnya total S dan Cu
2+
bervariasi terhadap ukuran partikel. Total S 1 menyebabkan Cu
2+
meningkat dua kali lebih besar pada partikel berlempung halus dibandingkan total S 1 pada partikel berpasir.
Meningkatnya total S menyebabkan pH 8 pada semua lapisan yang diamati. Demikian pula Cu
2+
600 mgkg 642-768 mgkg ketika total S 1 pada lapisan bawah, yaitu 1.08 pada horison ACg, dan 1.20 pada horison ACg2. Fenomena ini
ditemukan pada partikel berdebu kasar, dimana Cu
2+
mencapai 682 mgkg ketika total S adalah 1.14 pada horison ACg4 dengan nilai pH 8.
Total S cenderung meningkat pada lapisan-lapisan bawah, karena tercuci dari lapisan permukaan sebagai akibat kondisi oksidatif lebih intensif dan air tanah yang
dangkal. Kondisi ini kemudian dinetralisir oleh bahan kapur yang terkandung di tailing, sehingga pelarutan Ca
2+
mengalami peningkatn terhadap kedalaman lapisan. Tabatabai 1996 menyatakan bahwa beberapa faktor yang mempengaruhi serapan
sulfat oleh tanah diantaranya kandungan liat, jenis mineral liat, pH, dan kation-kation dapat dipertukarkan.
Bahan kapur memberi dampak positif di ModADA, karena diperlukan untuk menetralkan pH tailing ketika terjadi oksidasi mineral sulfida, terutama pirit FeS
2
. Telah diketahui bahwa bahan utama pembentuk pirit adalah sulfat, mineral yang
mengandung besi, bahan organik yang dapat dimetabolik, bakteri pereduksi sulfat, dan kondisi anaerobik dengan aerasi sangat terbatas Sumawinata et al., 2000.
110 Menurut van Breemen 1976, kandungan pirit dalam sedimen dapat digolongkan
sebagai berikut : sangat sedikit 0.61, sedikit 0.61-1.21, sedang 1.2-2.4, banyak 2.41-4.50, dan sangat banyak 4.50. Bila kriteria ini diterapkan di
ModADA, diperkirakan potensi pirit di Area Suksesi pada partikel berdebu kasar dan berlempung halus dengan total S 1 termasuk kriteria sedang - banyak. Namun
kriteria ini lebih relevan ketika pH menurun drastis sekitar ≤ 4, karena bakteri
pereduksi sulfat akan menjadi aktif untuk memproduksi sulfat. Menurut Garel dan Thompson 1960, Bieger dan Swift 1979, serta Smith et
al . 1968 dalam Nordstrom 1982 bahwa pirit lebih cepat teroksidasi tanpa oksigen
pada pH rendah ketika tersedia ion ferri, menurut reaksi : FeS
2
+ 14Fe
3+
+ 8H
2
O Æ 15 Fe
2+
+ 2SO
4 2-
+ 16H
+
. Kondisi ini dapat terjadi karena aktivitas bakteri Thiobacillus ferrooxidans
berperan sebagai katalis dalam reaksi ini ketika pH rendah, yaitu 4 - 5 Nordstrom, 1982. Dent 1986 menyatakan bahwa oksidasi pirit oleh ion
Fe
3+
dibatasi oleh nilai pH, karena ion Fe
3+
hanya larut pada pH 4 dan T. ferrooxidans
tidak dapat berkembang pada pH tinggi. Oleh karenanya pH ≥ 7
merupakan kondisi aman di ModADA. Seperti di Area Suksesi, demikian pula di Area Reklamasi, Ca meningkat dan
bervariasi terhadap kedalaman lapisan dan Ca mengalami peningkatan drastis ke arah
selatan pada partikel berdebu kasar Mile 21.5. Pada Gambar 26a, konsentrasi Ca
2+
lebih tinggi di Mile 21.5 berdebu kasar dibandingkan Mile 21 berlempung kasar, dikarenakan Mile 21 didominasi partikel berpasir pada lapisan di bawahnya. Selain itu
proses pencucian Ca
2+
lebih intensif pada partikel kasar dibandingkan partikel halus.
Pada Gambar 26b di Area Reklamasi pada partikel berpasir, total S 1
pada horison bawah C3 dan C8, sedangkan total S 1 pada partikel berlempung
kasar dan berdebu kasar. Pada partikel berpasir PR-4, total S meningkat dan
bervariasi dari 0.25-1.48 menurut kedalaman lapisan. Total S 1 pada horison C3 1.07 dan horison C8 1.48, namun peningkatan Cu
2+
masih lebih rendah di Area Reklamasi dibandingkan di Area Suksesi. Di Area Reklamasi, pada lapisan
permukaan dan bawah partikel berpasir ditemukan kecenderungan total S 1 ketika pH 8, namun tidak menyebabkan Cu
2+
meningkat drastis seperti di Area Suksesi. Sementara pada partikel berlempung kasar dan berdebu kasar di Area Reklamasi,
ketika pH menurun, dinetralkan oleh Ca
2+
, sehingga total S 1 dan Cu
2+
≤ 350 mgkg.
111
Kation Basa di Area Reklamasi
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
Ap -5
A 2
5 -10
A 3
1 0-
20 A
C 2
0- 29
A C
2 2
9- 3
5 C
3 5-
48 C
2 48
-68 C
3 68
-75 C
4 75
-81 C
5 81
-88 C
6 88
-97 C
7 9
7-11 2
C g
11 2
Ap -1
A C
1 0-
14 C
1 4-
27 C
2 27
-42 C
3 42
-50 C
4 50
-76 C
5 76
-89 C
6 89
-96 C
7 9
6-10 3
C8 1
03 -1
15 C
9 1
15 A
-9 A
2 9
-13 A
g 1
3-19 A
g 2
1 9-30
A C
g 3
0-37 A
C g
2 3
7-45 A
C g
3 4
5-55 Cg
5 5
A -7
A C
7-12 C
1 2-
19 C
g 1
9-35 C
g 2
3 5-50
PR7, 2003 PR4, 2001
M21.5, 1998 M21, 1992
Profil Pewakil Kedalaman, cm, Tahun Reklamasi
Ko n
se n
tr a
si K
B
1 2
3 4
5 6
7 8
9
Ni la
i p H
Ca me100g Mg me100g
K me100g Na me100g
pH
Gambar 26a. Kation Basa di Area Reklamasi, ModADA
Rendahnya pH pada horison permukaan partikel berpasir dikarenakan bersifat porous yang menyebabkan pergerakan O
2
meningkat dan terjadi oksidasi sulfida, sehingga meningkatkan Cu
2+
. Sementara Ca
2+
≥ 6 me100g pada horison-horison bawah C8 dan C9 sebagai akibat menurunnya pH. Fenomena ini mengindikasikan
bahwa peningkatan total S diikuti oleh meningkatnya pelarutan Ca
2+
untuk menetralkan pH tailing, sehingga pH 8.
Pada Gambar 26b di Area Reklamasi pada partikel berlempung kasar PR- 7
, konsentrasi Cu
2+
pada horison permukaan Ap, yaitu 316 mgkg, kemudian menurun tidak teratur hingga 100 mgkg terhadap kedalaman lapisan. Total S 1,
sedangkan Ca
2+
meningkat dari sangat rendah hingga tinggi, yaitu 0.64-14.43 me100g terhadap kedalaman lapisan. Sementara pH
≤ 4 - 6 pada beberapa horison Ap-AC2. Kondisi pH sangat rendah ini terjadi karena oksidasi sulfida, selanjutnya
diikuti oleh pelarutan Cu dan Ca ke arah selatan, sehingga pH sekitar 7 - 8. Pada kondisi oksidatif dan pH rendah dapat terbentuk H
2
SO
4
dari bahan sulfidik. Sementara tailing karena mengandung bahan kapur, sehingga memiliki
kemampuan menetralkan asam ketika terbentuk H
2
SO
4
dan kemudian dinetralisir melalui pelarutan kapur tersebut, oleh karenanya tidak menyebabkan pH menurun
drastis. Hal ini terlihat setelah kedalaman 29-35 cm, pH 4.30 pada horison AC
112 menjadi pH 6.05 pada horison AC2 hingga pH 8.06 pada horison C, kemudian pH
stabil 7 - 8.
Unsur Esensial di Area Reklamasi
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
Ap -5
A2 5
-1 A3
1 -2
A C
20- 29
AC 2
2 9
-3 5
C 35-
48 C2
4 8
-6 8
C3 6
8 -7
5 C4
7 5
-8 1
C5 8
1 -8
8 C6
8 8
-9 7
C 7
9 7-
112 C
g 112
A p
0-10 A
C 10-
14 C
14- 27
C2 2
7 -4
2 C3
4 2
-5 C4
5 -7
6 C5
7 6
-8 9
C6 8
9 -9
6 C
7 9
6- 103
C8 1
3 -115
C 9
115 A 0
-9 A2
9 -1
3 A
g 13-
19 A
g2 19-
30 A
C g
30- 37
A C
g2 37-
45 A
C g3
45- 55
Cg 5
5 A 0
-7 A
C 7-1
2 C
12- 19
C g
19- 35
C g2
35- 50
PR7, 2003 PR4, 2001
M21.5, 1998 M21, 1992
Profil Pewakil kedalaman, cm, Tahun Reklamasi
Ko n
se n
tr a
si C
a
2+
,Cu
2+
1 2
3 4
5 6
7 8
9
N ila
i p H
, C
-o r
g ,
To t S
Ca2+ me100 g Cu2+ 10 x mgkg
Tot-S C-org
pH
Gambar 26b. Dinamika Unsur di Area Reklamasi, ModADA
Di Area Reklamasi, pelarutan Cu lebih rendah rendah pada partikel berlempung kasar dibandingkan partikel berpasir. Hal ini terjadi karena partikel
berpasir memiliki ruang pori lebih besar daripada partikel berlempung kasar maupun berdebu kasar. Oleh karenanya pergerakan udara O
2
lebih rendah pada partikel berlempung kasar yang menyebabkan oksidasi sulfida terhambat, sehingga pelarutan
Cu rendah. Sementara di bagian selatan ModADA, Mile 21.5 dengan kedalaman air tanah lebih dangkal dan lembab memiliki peluang oksidasi lebih rendah, namun
pelarutan Cu lebih tinggi karena dalam kondisi tereduksi.
Fenomena ini ditemukan pada partikel berdebu kasar Mile 21.5, dengan
konsentrasi Cu pada horison Ag2, yaitu 541 mgkg, dan menurun terhadap kedalaman lapisan, sedangkan total S meningkat hingga 0.8 pada horison terbawah Cg.
Meningkatnya total S sangat berpengaruh terhadap Cu, namun ketika total S 1 tidak menyebabkan Cu 600 mgkg. Kondisi ini terjadi karena pH merupakan faktor
pembatas terhadap kelarutan unsur mikro. Jones dan Jacobsen 2005 melaporkan bahwa pelarutan Cu terjadi pada kisaran pH 5-7, sementara pH tailing
≥ 7-8. Nilai pH ini ditunjukkan oleh pelarutan Ca
2+
, yaitu 16.89 - 63.88 me100g terhadap kedalaman lapisan.
113
5.3 Vegetasi Reklamasi dan Suksesi Alami di ModADA
Kategori