GEOKIMIA

Tujuan utama ilmu geokimia (Goldschmidt,1954) adalah studi tentang :

■ Kelimpahan relatif dan kelimpahan absolut unsur dan isotop

■ Distribusi dan migrasi unsur

Ilmu yang mempelajari kimiawi bumi secara keseluruhan

ataupun unsur penyusunnya

BUMI DAN ALAM SEMESTA

Bumi adalah bagian dari tatasurya di dalam galaksi yang tersusun atas +

1011 bintang. Galaksi berbentuk lensa dengan Ø + 70.000 tahun cahaya

atau t.c. ( 1 t.c.= 1013 km). Berdasarkan teori ekspansi, umur alam

semesta = + 109 x 11 tahun.

Bidang Moho memisahkan antara

Crust (heterogen) dan Upper mantle

(homogen) dengan bukti kenaikan

mendadak gelombang seismic

STRUKTUR INTERNAL BUMI

MOHOROVICIC DISCONTINUITY

KOMPOSISI BUMI SECARA KESELURUHAN

• Kulit bumi (crust) = < 1 %

• Massa mantle + crust = 67,6 % komposisi mantle & core menyusun > 99%

• Massa core = 32,4 % total massa bumi

STUKTUR ZONAL BUMI

Ada 3 zone penting di sekeliling bumi yaitu

1.atmosfir gas

2.hidrosfir lapisan air

3.biosfir organisme

Massa kulit bumi (crust) sangat kecil = < 1 % tetapi kenapa komposisinya dibahas dengan detil ??

Komposisi rata-rata Kulit Bumi ditentukan oleh Kontribusi batuan metamorf dan batuan sedimen kecil. Menurut Clarke & Washington (1924): sampai dengan kedalaman 10 mil, bagian atas kulit bumi tersusun atas :

• 95% batuan beku & batuan metamorf

• 4% shale

• 0,75% batu pasir

• 0,25% batu gamping

Berdasarkan kombinasi hasil studi beberapa penulis, ada 8 unsur penyusun 99% total unsur kulit bumi, yaitu:

O paling dominan karena sebagian besar kulit bumi tersusun oleh senyawa oksigen terutama dalam bentuk silikat yang berikatan dengan Al, Ca, Mg, Na, K, dan Fe sehingga Goldschmidt berpendapat bahwa lithosphere bisa disebut oxysphere.

Komposisi Kulit Bumi

O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg

batuan beku.

UNSUR KIMIA YANG DOMINAN DI KULIT BUMI

UNSUR/

ELEMENT

BERAT JARI-JARI /RADIUS

ATOM (AO) PART PER

MILLION (PPM)

PER CENT

(%)

O 460.000 46.00 1.40

Si 277.200 27.72 0.42

Al 81.300 8.13 0.51

Fe 50.000 5.00 0.74

Mg 20.900 2.09 0.66

Ca 36.300 3.63 0.99

Na 28.300 2.83 0.97

K 25.900 2.59 1.33

KLASIFIKASI GEOKIMIA ELEMEN/UNSUR

Goldschmidt (1923) membuat 4 kelas :

siderofil afinitas dengan logam / besi

chalcofil afinitas dengan sulfide

lithofil afinitas dengan silikat

atmofil afinitas dengan atmosfir

Beberapa elemen memiliki afinitas dengan > 1 group disebabkan distribusi elemen bergantung pada perubahan :

– t

– p

– lingkungan kimiawi

Misalkan : Cr adalah lithofil pada crust, apabila oksigen berkurang berubah chalcofil

C & P pada lingkungan reduksi siderofil

Elemen yang berafinitas dengan > 1 group disebut afinitas sekunder

Secara geologi dan geokimia, bumi adalah suatu sistem yang dinamis di mana materialnya berpindah, berubah bentuk dan komposisinya oleh proses : Pencairan, kristalisasi, erosi, disolusi, presipitasi, penguapan, serta peluruhan radioaktif.

t (temperature) maka lingkungan

Berdasarkan pada aspek p (pressure/tekanan) geokimia dibagi menjadi

kimiawi 2 bagian besar yaitu:

- sirkulasi larutan <<

- t & p >>

(hypogene atau - Oksigen bebas <<

dalam bumi ) - proses magmatik metamorfik dominan.

- sirkulasi larutan >>

- t & p <<

(exogen atau - Oksigen bebas, air, CO2 >>

permukaan bumi) - lingkungan pelapukan, erosi, sedimentasi pada permukaan bumi.

LINGKUNGAN GEOKIMIA

Deep seated

Surficial

LINGKUNGAN GEOKIMIA

DISPERSI GEOKIMIA

Material cenderung berpindah tempat pecah bercampur dengan material lain dalam lingkungan geokimia baru

Dispersi geokimia adalah proses di mana atom dan partikel berpindah ke lokasi dan lingkungan geokimia baru. dalam proses yang terjadi dalam system dinamis ini, material mengalami perubahan : Lingkungan kimiawi, T, P, Gaya mekanis

Dispersi tergantung pada lingkungan geologi pada saat terjadinya, apakah di lingkungan deep seated ataukah surficial.

Adalah semua proses yang berperan dalam deposisi elemen/unsur selama masa pembentukan suatu deposit bijih.

Adalah redistribusi pola primer oleh proses akhir pada lingkungan surficial.

Ciri dispersi yang dihasilkan ditentukan oleh perbedaan lingkungan dan perbedaan waktu ketika proses tersebut terjadi.

Dispersi Primer

Dispersi Sekunder

Redeposisi

-Pada dispersi deep seated, redeposisi terjadi pada fissures dan struktur bukaan antar butir batuan.

-Pada dispersi surficial, redeposisi terjadi pada fissures, joint, unconsolidated overburden, sungai danau, vegetasi, udara terbuka.

-Material traces yang telah terdispersi dari tubuh bijih dicari dalam eksplorasi, karena material tersebut dapat membentuk zona yang lebih luas daripada zona bijih itu sendiri, serta dapat menunjukkan pola-pola anomali.

-Untuk mengetahui pola anomali, perlu diketahui pola normal asosiasi elemen dengan bijih.

MOBILITAS GEOKIMIA ELEMEN

Respon suatu elemen terhadap proses dispersi ditentukan oleh mobilitasnya.

Pada beberapa lingkungan, mobilitas tergantung pada sifat mekanisnya pada fase mobil. Sifat mekanis itu misalnya faktor kekentalan magma dan larutan pada lingkungan deep seated, atau ukuran, bentuk dan densitas butiran klastik dalam suatu aliran sungai pada lingkungan surficial. Dalam pada itu, hubungan antara mobilitas dengan diferensiasi kimiawi lebih berperan dalam proses dispersi.

Faktor utama yang berpengaruh pada mobilitas adalah stabilitas kimiawi dari elemen pada fase solid-immobile yang berada bersama elemen lain dalam fase fluid-mobile.

ASOSIASI ELEMEN

adalah elemen yang diukur/ dianalisis dan digunakan untuk menemukan tubuh bijih yang sama dengan elemen tersebut dan bernilai ekonomi tinggi,

Misalkan: Cu untuk menemukan bijih Cu

U untuk menemukan bijih U

adalah elemen / unsur yang berasosiasi dengan bijih yang dicari. Dibandingkan dengan unsur pandu, unsur pembentuk bijih tersebut justru tidak mobil/ kurang mobil, serta datanya sukar dianalisis atau sukar diinterpretasikan.

Supaya efektif maka harus dipilih Pathfinder (Pf) yang mempunyai sifat analitis dan geokimia sesuai dengan bijih yang dicari.

Elemen saling berasosiasi karena adanya kesamaan mobilitas relatif dalam suatu kelompok proses geologi.

Pathfinder/ unsur pandu

Unsur / elemen indikator

Di dalam sebuah kelompok asosiasi elemen ratio dari 2 elemen anggota relatif tetap, di mana kadarnya bisa sama-sama naik atau sama-sama turun

Keberadaan 1 anggota asosiasi merupakan tanda kemungkinan adanya anggota yang lain di situ.

Elemen dengan mobilitas >> dalam lingkungan surficial merupakan petunjuk yang efektif akan keberadaan bijih. Contoh: Mo dalam lingkungan surficial lebih mobil dari pada Cu sehingga Mo dipakai sebagai Pf untuk menemukan deposit porphyry copper yang mengandung Mo.

Pf dapat menghasilkan suatu pola anomali yang lebih luas dibandingkan elemen lain yang lebih melimpah dalam bijih; misalkan Cu Pf untuk bijih Ni-Cu.

Pf lebih mudah terdeteksi dibandingkan elemen yang dicari; misalkan As Pf untuk Au

Pf harus memiliki afinitas yang konsisten dengan mineralisasi

Pf biasanya berguna untuk bijih / lingkungan geokimia tertentu; misalkan Mo Pf untuk deposit bijih Cu tipe porphyry copper, tidak untuk semua tipe deposit Cu.

TYPE OF DEPOSIT MAJOR COMPONENTS ASSOCIATED ELEMENTS

MAGMATIC DEPOSITS

Chromite ores (Bushveld) Cr Ni, Fe, Mg

Layered magnetite (Bushveld) Fe V, Ti, P

Immiscible Cu-Ni sulfide (Sudbury) Cu, Ni, S Pt, Co, As, Au

Pt-Ni-Cu in layered intrusion (Busveld) Pt-Ni-Cu Cr, Co, S

Immiscible Fe-Ti-oxide (Allard Lake) Fe, Ti P

Nb-Ta carbonatite (Oka) Nb, Ta Na, Zr, P

Rare metal pegmatite Be, Li, Cs, Rb B, U, Th, rare earths

HYDROTHERMAL DEPOSITS

Porphyry copper (Bingham) Cu, S Mo, Au, Ag, Re, As, Pb, Zn, K

Porphyry molybdenum (Climax) Mo, S W, Sn, F, Cu

Skarn-magnetite (Iron Springs) Fe Cu, Co, S

Skarn-Cu (Yerington) Cu, Fe, S Au, Ag

Skarn-Pb-Zn (Hanover) Pb, Zn, S Cu, Co

Skarn-W-Mo-Sn (Bishop) W, Mo, Sn F, S, Cu, Be, Bi

Base metal veins Pb, Zn, Cu, S Ag, Au, As, Sb, Mn

ASSOCIATED ELEMENTS (PATHFINDERS) USEFUL IN ORE-TYPINGa

a Some data from Beus and Grigorian (1977, p.232) and Boyle (1974)

TYPE OF DEPOSIT MAJOR

COMPONENTS ASSOCIATED ELEMENTS

Sn-W greisens Sn, W Cu, Mo, Bi, Li, Rb, Si, Cs, Re, F, B

Sn-sulfide vein Sn, S Cu, Pb, Zn, Ag, Sb

Co-Ni-Ag vein (Cobalt) Co, Ni, Ag, S As, Sb, Bi, U

“Epithermal” precious metal Au, Ag Sb, As, Hg, Te, Se, S, U

Mercury Hg, S Sb, As

Uranium vein U Mo, Pb, F

Copper in basalt (L.Superior type) Cu Ag, As, S

Volcanogenic massive-sulfide Cu Cu, S Zn, Au

Volcanogenic massive-sulfide Zn-Cu-Pb Zn, Pb, Cu, S Ag, Ba, Au As

Au-As rich Fe formation Au, As, S Sb

Mississippi Valley Pb-Zn Zn, Pb, S Ba, F, Cd, Cu, Ni, Co, Hg

Mississippi Valley fluorite F Ba, Pb, Zn

Sandstone-type U U Se, Mo, V, Cu, Pb

Red-bed Cu Cu Ag, Pb

Calcrete U U V

SEDIMENTARY TYPES

Copper shale (Kupfersciefer) Cu, S Ag, Zn, Pb, Co, Ni, Cd, Hg

Copper sandstone Cu, S Ag, Co, Ni

Propinsi Geokimia di Propinsi Bear rata-rata 4 X lebih tinggi dibandingkan Propinsi Slave

PROPINSI GEOKIMIA DAN PROPINSI METALOGENIK

PROPINSI GEKIMIA

Bagian kulit bumi yang relatif luas dengan komposisi kimiawi cukup berbeda (lebih tinggi) dibandingkan komposisi kimiawi rata-rata kulit bumi

di daratan terjadi karena

– perbedaan komposisi sejak terbentuknya batuan berumur tua dalam kulit bumi

– atau oleh batuan berumur relative muda pada daerah luas,

– atau oleh proses sedimentasi

Pada umumnya propinsi geokimia paling banyak berupa batuan beku dengan kadar unsur kimia tertentu berkisar dari sedikit sampai melimpah melalui proses :

– Proses pelapukan dan erosi yang sangat besar yang memungkinkan terkumpulnya elemen / unsur dalam jumlah melimpah ke dalam batuan sedimen di daerah tersebut

– Proses asimilasi oleh magma terhadap material kulit bumi yang mengandung unsur tertentu yang melimpah, dapat menghasilkan komposisi tertentu pada batuan beku yang terbentuk

Batuan yang kaya atau miskin akan elemen tertentu dalam suatu daerah dapat memiliki umur berbeda, sehingga didalam suatu propinsi geokimia perlu dikenal sifat kimia yang khas dari batuan yang mendominasi dan berperan dalam periode yang lama.

PROPINSI GEOKIMIA DAN PROPINSI METALOGENIK

PROPINSI GEKIMIA

Daerah luas di kulit bumi yang mengandung bijih logam berharga/ penting dalam jumlah besar/ melimpah.

.

PROPINSI METALOGENIK

Kadar Cu dalam sedimen sungai dari contoh setiap 200 km2 di Zambia

Zaire

Lusaka Mine

Zambia

Pembentukan bijih terjadi oleh satu atau lebih proses konsentrasi hasil ekstraksi elemen logam yang berasal dari suatu daerah luas yang kemudian terkonsentrasikan ke daerah yang relatif sempit/ kecil sebagai tubuh bijih. Pembentukan tubuh bijih dapat terjadi pada beberapa keadaan:

– Batuan sumber kaya elemen kena proses normal

– Batuan sumber berkadar elemen normal kena proses yang luar biasa

– Kombinasi keduanya

Beberapa model propinsi metalogenik yang mempunyai beberapa tubuh bijih dapat berupa :

– Suatu propinsi geokimia di mana konsentrasi mutlak dari logam > normal

– Suatu daerah di mana lingkungan fisika dan kimiawinya mendukung proses kenaikan konsentrasi elemen bijih menjadi deposit.

.

PROPINSI METALOGENIK

INKLUSI FLUIDA

Inklusi fluida berperan penting dalam geologi karena memberikan suatu rekaman fluida

yang telah ada sejak puluhan ataupun ratusan bahkan jutaan tahun yang lalu.

Bagi economic geologist, inklusi fluida merupakan tetes kecil (droplet) berukuran

mikroskopik dari fluida bijih;

Bagi petrologist, inklusi fluida merupakan sample dari pelelehan silikat;

Bagi sedimentologist, inklusi fuida adalah sample dari fluida selama kompaksi dan

pemendaman/ proses terpendam.

Inklusi fluida sangat jelas diamati dalam mineral transparan, tetapi diduga terdapat juga di

dalam semua bahan2 alami. Mengingat ukuran diameternya ≤ 100 µm maka untuk

melakukan identifikasi dan analisis. diperlukan teknik spesial Selain itu, inklusi fluida juga

dapat digunakan untuk estimasi tekanan (p) dan temperature (t) pada proses geologi.

Studi inklusi fluida telah diaplikasikan pada berbagai problematika dalam petrologi batuan

beku, metamorf, geologi bijih,serta geokronologi. Salah satu dari penyelidikan yang paling

penting saat ini berkaitan dengan potensi peran inklusi fluida di dalam eksplorasi

mineral.

INKLUSI FLUIDA

Berdasarkan ukurannya, maka analisis kimiawi dari inklusi pada umumnya membutuhkan

teknik yang canggih, dan ultra sensitif seperti spektrometri massa atau inductively coupled

plasma-emission spectroscopy(ICP). Namun demikian, ada satu teknik yaitu thermometric

analisys, yang bersifat:

- Non destruktif (tak rusak);

- Aplikasinya sederhana;

- Memerlukan peralatan yang relatif terjangkau

Teknik ini didasarkan pada akurasi dalam pengukuran temperatur dari hasil pengamatan

pada perubahan fase inklusi selama pengontrolan terhadap proses pemanasan dan

pendinginan inklusi fluida. Dari data tersebut kita dapat mendapatkan estimasi tentang:

Komposisi fluida;

- Densitas;

- Kandungan compressed gases (CH4, CO2) dan

- Temperature pembentukan mineral

Meskipun terbatas pada mineral transparan, maka teknik analisis termometri tersebut

selain sangat sensitif namun dapat digunakan juga untuk mengukur salinitas dari inklusi

yang berukuran 5 µm ( ekivalen dengan 10-10 g NaCl). Informasi dari sifat alami tersebut

penting untuk menyempurnakan model2 konsepsi dalam eksplorasi mineral

INKLUSI FLUIDA

INKLUSI FLUIDA

INKLUSI FLUIDA

INKLUSI FLUIDA

Unit dasar semua struktur kristal adalah atom (termasuk ion), yang tersusun atas

netron – tidak bermuatan

proton – bermuatan +

elektron – bermuatan –

Dalam 1 atom jumlah proton = elektron

146 netron

238 memiliki = 238

U 92 proton

92 nomor atomnya 92, masa atomnya 238

PRINSIP STRUKTUR KRISTAL

ISOTOP adalah elemen yang memiliki NOMOR ATOM sama, MASA ATOM tidak sama (jumlah netron tidak sama)

Inti Atom (netron & proton) disebut NUKLIDA yang dibedakan menjadi: Nuklida Stabil (nomor atom dan nomor massa TETAP) Nuklida Tidak Stabil/ Nuklida Radioaktif/ RADIONUKLIDA

Apakah isotop selalu bersifat Radioaktif ?

HUBUNGAN ANTARA PERBANDINGAN JARI-JARI ATOM

(RADIUS RATIO) DAN JUMLAH KOORDINASI ION

RADIUS RATIO

(Rcation/Ranion)

ARRANGEMENT OF ANIONS AROUND

CATION

JUMLAH

KATION YANG

DIKOORDINASI

1 Closest packing 12

0,73 - 1 Corners of cube 8

0.41 - 0.73 Corners of an octahedron 6

0.22 - 0.41 Corners of a tetrahedron 4

0.15 - 0.22 Corners of an equilateral triangle 3

RADIUS RATIO DAN KOORDINASI

Pada umumnya, dalam semua struktur silikat, unsur silikon berada di antara 4 atom oksigen (kecuali yang terbentuk pada tekanan ekstrem)

Klasifikasi silikat didasarkan pada tipe ikatan sebagai berikut :

1) Grup tetrahedral bebas :

Tetrahedral silikon – oksigen benar-benar terpisah tetrahedral silikat

sejenisnya. Komposisinya berupa SiO4 mineral khasnya Forsterit

Mg2SiO4. Silikat tersebut disebut NESOSILIKAT.

2) Grup tetrahedral terikat terbatas :

2 tetrahedra dihubungkan oleh 1 atom oksigen yang merupakan milik

bersama. Komposisinya Si2O7 mineral khasnya Akermanit

Ca2MgSi2O7. silikat ini disebut SOROSILIKAT

SiO4

Si2O7

STRUKTUR SILIKAT

O

O

O

O

Si

O

O

O

O

O

O

O Si

Si

Jika terdapat ikatan > 2 tetrahedral akan terbentuk struktur lingkaran tertutup dengan komposisi SinO3n. Ikatan jenis ini disebut SIKLOSILIKAT

a. Lingkaran 3 tetrahedral misalkan Benitoit BaTiSi3O9

b. Lingkaran 6 tetrahedral misalkan Beril Be3Al2Si6O18

3) STRUKTUR RANTAI:

tetrahedra saling berhubungan membentuk rantai yang tak terbatas yang berkembang memanjang ke arah sumbu C kristal dan saling terikat oleh elemen/unsur logam. Tipe ikatan ini disebut INOSILIKAT. Ada 2 modifikasi dengan komposisi agak berbeda :

c. RANTAI TUNGGAL : di mana Si:O = 1:3 misalkan mineral Piroksen

d. RANTAI GANDA : 2 rantai tunggal paralel dengan posisi tetrahedra berselang-

seling terikat menyilang dengan ratio Si:O = 4:11 Dicirikan oleh mineral

Amfibol.

O

O

O

O O

Si

Si O

O

O Si O O O

O

O

Si

Si Si

SiO3 Si4O11

O

O

O

O

O

O

O O

O

O O

O O

O

O

O

O

O

O

O

O O

O

O O

O

O

O

O

O

O O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O O

O

O

O Si Si

Si Si

Si Si

Si Si

Si Si Si

Si

Si

Si

Si

O

O

SinO3n.

4) STRUKTUR LAPISAN (sheet structure):

3 oksigen dari tiap tetrahedra dibagi sama oleh tetrahedra di sekitarnya, membentuk lapisan datar yang luas. Tipe ikatan ini berasal dari inosilikat yang berkembang tak terbatas ke arah 2 dimensi. Ikatan ini memberi ratio Si:O = 2:5 dan sebagai unit dasar struktur mika dan lempung. Lapisan tersebut membentuk jaringan bidang segi 6, disebut selubung pseudohexagonal dan membentuk belahan sempurna yang sejajar dengan lapisan. Ikatan ini disebut PHYLLOSILICATE.

Si2O5

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O O

O Si

Si Si

Si

5) JARINGAN 3 DIMENSI :

Setiap tetrahedron SiO4 membagi sama semua pojok-pojoknya dengan tetrahedron yang lain membentuk jaringan 3 dimensi dengan ratio Si:O = 1:2. Ada beberapa bentuk silika: Kwarsa, Tridimit, Kristobalit memiliki susunan 3 dimensi tersebut. Silikon [4+] seimbang dengan 2 Oksigen [2-]. Dalam silikat tipe ini, sebagian Si terganti oleh Al membentuk (Si,Al)O2. Pengganti Si4+ oleh Al 3+ perlu tambahan ion positif untuk memulihkan kenetralan muatan listrik. Contohnya : Felspar, Zeolit. Tipe ini disebut TEKTOSILIKAT.

– Semua mineral silikat masuk dalam klasifikasi tipe-tipe ikatan tersebut di atas. Beberapa mineral memiliki > 1 tipe ikatan.

– Al adalah kation yang melimpah di kulit bumi sesudah silikon. Al stabil pada koordinasi 4 dan 6 dapat menggantikan Si dalam SiO4 dan juga kation lain berkoordinasi 6 seperti: Mg2+, Fe2+, Fe3+ dan sebagainya.

– Muatan valensi unit silikat :

SiO4 = {4+4(-2)} = -4 Si2O7 = {2(4)+7(-2)} = -6 SiO3 = {4+3(-2)} = -2

Si4O11= {4(4)+11(-2)} = -6 Si2O5 = {2(4)+5(-2)} = -2 SiO2 = {4+2(-2)} = 0

Menurut Mitscherlich (1819) : isomorf adalah SENYAWA YANG MEMILIKI FORMULA DAN KRISTALOGRAFI YANG SAMA. Disebut juga isostruktural atau isotipikal. Contoh beberapa grup isomorf adalah grup Spinel, grup Garnet, grup Amfibol. Dasar fenomena adalah :

– ukuran anion & kation sama, mengkristal dalam tipe struktural

– kondisi yang sama

– jumlah Contoh : karbonat anhydrous dari unsur bivalen membentuk 2 grup isomorf :

– grup ortorombik r ≥ Ca

– grup trigonal r < Ca

Mineral yang tersusun dari kation yang berukuran r ≥ Ca akan mengkristal ortorombik sedangkan kation yang ukuran r < Ca mengkristal trigonal.

CaCO3 mengkristal dalam kedua struktur tersebut, fenomena itu disebut. polimorfisme, sedangkan yang lain isomorfisme.

Contoh:

– Soda niter (NaNO3) isomorf dengan Calcite

– Niter (KNO3) isomorf dengan Aragonite

Dalam isomorfisme, kesamaan ukuran ion merupakan faktor yang lebih penting dibandingkan dengan kesamaan kimiawi. Contohnya SENYAWA CALCIUM dan MAGNESIUM JARANG MEMBENTUK ISOMORF meskipun memiliki tingkah laku kimianya serupa. Perbedaan ukuran r yaitu r Ca2+= 0,99Ao dan r Mg2+= 0,66Ao menyebabkan mustahil terjadi substitusi unsur tanpa terjadi perubahan struktur kristal. Jika terjadi perubahan struktur kristal maka tidak terjadi isomorfisme.

ISOMORFISME

POLIMORFISME Adalah suatu elemen atau SENYAWA YANG MEMILIKI LEBIH DARI 1 BENTUK STRUKTUR KRISTAL. Polimorfisme menunjukan bahwa struktur kristal tidak semata-mata ditentukan oleh komposisi kimianya.

Polimorfisme yang berlainan dari senyawa yang sama terbentuk pada :

– t yang ada sehingga dapat

– p menunjukan kondisi

– lingkungan kimiawi pembentukan batuan

Ada 2 tipe polimorfisme :

1) ENANTIOTROPI : perubahan dari satu ke lain polimorf secara bolak balik yang terjadi pada p & t tertentu

867oC

Contoh : kwarsa tridimit

1 atm

2) MONOTROPI : perubahan searah terjadi pada p & t tidak tentu

Contoh : markasit / pirit, tak mungkin ke arah sebaliknya

• Pada monotropi, suatu bentuk bersifat tidak stabil, sedangkan yang lain stabil. Bentuk tidak stabil cenderung berubah ke bentuk stabil. Sebaliknya tidak mungkin berlangsung tanpa terjadi terlebih dahulu suatu perusakan menyeluruh pada struktur oleh proses pelelehan, penguapan, pelarutan.

• Kecepatan perubahan dari satu ke lain polimorf bisa cepat, bisa lambat. Polimorf pada temperatur tinggi lebih simetris dibandingkan yang terbentuk pada temperatur rendah, disamping itu juga lebih merupakan struktur terbuka sehingga kurang rapat. Jika temperatur tinggi cenderung menambah terbukanya struktur, maka tekanan (p) tinggi justru kebalikannya yaitu memadatkan struktur.

SUBSTITUSI ATOM

Beberapa mineral mempunyai komposisi yang bervariasi dan wajar terjadi substitusi antar elemen.

– Contohnya Olivin : senyawa padat Mg2SiO4(Fo) dan Fe2SiO4 (Fa) komposisi Olivin dapat dituliskan Fo85Fa15 sebagai (Mg0,85Fe0,15)SiO4.

Dalam substitusi atom, faktor valensi atau muatan listrik selalu dipertahankan dengan substitusi elemen yang cocok. Contohnya substitusi Na+ oleh Ca2+ di dalam Albite (NaAlSi3O8) menjadi Anorthite (CaAl2Si2O8) dipertahankan dengan substitusi Si oleh Al. Menurut hukumnya, jika ion-ion memiliki perbedaan muatan listrik >1 meskipun r nya sesuai, maka tidak terjadi substitusi atau kalaupun terjadi hanya sedikit saja. Contohnya Zr4+ / Mn2+ Y3+ / Na+

Penyebabnya adalah kesulitan mendapatkan kesetimbangan muatan dalam substitusi.

Berkaitan dengan ukuran r, persyaratan terjadinya substitusi adalah: ukuran r ion dalam subsitusi tidak boleh berbeda > 15%