Tanah Liat

PENDAHULUAN

Tanah liat (lempung) adalah salah satu komoditi yang tergabung dalam bahan galian industri yang mempunyai arti penting dalam kehidupan manusia dan termasuk mineral komoditi yang dapat juga mendatangkan keuntungan, baik untuk para pengusaha maupun bagi negara sebagai suatu sumber devisa.
Tanah liat terdiri dari kumpulan mineral-mineral silikat hidrous yang mengandung unsur-unsur alumina, besi, alkali, dan alkali tanah. Secara megaskopis lempung menunjukkan kenampakan warna abu-abu kekuningan sampai coklat dan memiliki ukuran butir yang sangat halus.
Istilah tanah liat atau sebagian orang yang menyebutnya pula dengan nama “lempung” mempunyai arti dan pengertian yang sangat luas.
Bagi orang awam nama lempung dipakai untuk menerangkan jenis tanah yang mempunyai sifat plastis (liat) tanpa membedakan jenisnya baik untuk perdagangan maupun geologi.

Dalam dunia perdagangan istilah ini sebenarnya untuk menyebutkan jenis endapan mineral industri yang mempunyai partikel halus dengan diameter lebih kecil dari 2 mikron (0,002 mm) yang mempunyai sifat plastis bila diberi air. Lempung dikelompokkan menjadi beberapa jenis baik menurut jenis mineral penyusunnya, menurut sifat dan penggunaannya maupun menurut penamaan yang kadang-kadang diambil dari istilah geologi (mineralogi). Pengelompokan yang ditentukan menurut ahli ekonomi ialah kelompok kaolin, bentonit, fuller’s earth, lempung bola, lempung asam, lempung refraktori, lempung kembang, lempung batu, dan lempung semen dengan sifat dan penggunaan yang berbeda pula.

Di lain pihak, ahli tanah meng-gunakan istilah lempung untuk menyebutkan suatu jenis yang terdiri dari mineral atau partikel yang berdiameter kurang dari 2 mikron tanpa menghiraukan komposisi mineral penyusun nya. Para ahli tanah membagi tanah menjadi tiga kelompok yaitu pasir kasar (diameter partikel dari 0,2 - 2,0 mm); pasir halus (diameter partikel dari 0,02 - 0,2 mm); geluh (diameter partikel dari 0,002 - 0,02 mm); lempung (diameter partikel dari 0,002 mm).

Menurut ahli geologi, istilah lempung dipakai untuk menyebutkan suatu jenis batuan sedimen lepas yang mempunyai partikel berdiameter lebih kecil dari 0,004 mm (4 mikron), tanpa menghiraukan komposisi mineral penyusunnya. Mereka membagi batuan sedimen menjadi beberapa kelompok menurut ukuran partikelnya sebagai berikut : bolder (diameter partikel >25,6 cm); kobel (diameter partikel 6,4 - 25,6 cm); pebel (diameter partikel 4 - 64 mm); granul (diameter partikel 2 - 4 mm); pasir sangat kasar (diameter partikel 1 - 2 mm); pasir kasar (diameter partikel 0,5 - 1 mm); pasir pertengahan (diameter partikel 0,25 - 9,5 mm); pasir halus (diameter partikel 0,125 - 0,250 mm); pasir sangat halus (diameter partikel 0,0625 - 0,125 mm); geluh kasar (diameter partikel 0,031 - 0,0625 mm); geluh halus pertengahan (diameter partikel 0,0039 - 0,031 mm); Lempung (diameter partikel <0,0039 mm). Di lapangan, untuk membedakan antara lempung dengan geluh sangat sulit. Perbedaan ini hanya dapat dilakukan di laboratorium setelah dilakukan analisis butir. Apabila seseorang menyebutkan nama lempung, hal ini mengacu kepada sedimen lepas yang berbutir lebih dari 4 mikron (0,004 mm). Bila sedimen tersebut berbentuk padat, atau setengah padat (mengalami kompaksi), maka lebih tepat disebut batu lempung, batu sabak, atau serpih. Batu lempung adalah lempung padat yang tidak mempunyai perlapisan, bila berlapis tipis melengkung (concoidal) disebut batu serpih. Secara mineralogi lempung berarti endapan yang terutama terdiri dari mineral lempung. Penamaan jenis lempung biasanya menurut nama mineral penyesuaiannya yang dominan. Di samping itu ada ahli yang memasukkan beberapa mineral yang sebenarnya bukan mineral lempung ke dalam kelompok tertentu atau menamakannya sebagai kelompok tersendiri. Hal ini dilakukan karena berdasarkan beberapa pertimbangan yaitu : • mineral tersebut merupakan mineral pembentuk atau endapan lempung. • mineral tersebut selalu terdapat bersama-sama dengan mineral lempung • mineral tersebut mempunyai sifat yang sama seperti mineral lempung, walaupun komposisi kimianya berlainan. • mineral tersebut mempunyai struktur kristal dalam satuan sel-selnya yang sama dengan mineral lempung, meskipun sifat lainnya berbeda . Mineral lempung telah dipelajari dengan cukup mendalam karena kepentingan ekonomisnya terutama dalam pembuatan keramik, pengecoran logam, pemakaiannya di dalam lapangan minyak dan mekanika tanah.

Indonesia yang beriklim tropis mempunyai dua musim : musim basah (hujan) dan musim kering (kemarau) yang sangat besar pengaruhnya dalam pebentukan lempung dari batuan segar. Di samping pelapukan mekanik dan kimia, lempung juga terbentuk pdari proses ubahan batuan samping oleh larutan hidrotermal atau dikenal dengan nama alterasi hidrotermal.

Lempung yang termasuk ke dalam batuan rombakan (sedimen) dapat berupa endapan residu ataupun endapan sedimen. Endapan residu terjadi karena proses pelapukan mekanik dan kimia, sedangkan endapan sedimen terjadi karena proses sedimentasi dan diagnesis. Proses pelapukan mekanik terjadi bila dalam pebentukan mineral lempung dari mineral asalnya tanpa disertai proses kimia, misalnya batugamping lempungan yang banyak kehilangan unsur Ca dan Mg karena proses erosi terpilah, batuan basa yang banyak membebaskan unsur Mg atau batuan asam yang banyak melepaskan unsur K.

Pelapukan secara kimiawi dalam proses pembentukan tanah terjadi bila disertai reaksi kimia dengan air hujan, air tanah, atau air panas yang berasal dari dalam bumi (magma) sebagai mediator. Cairan tersebut karena pengaruh lingkungan akan menjadi asam dan sangat reaktif, mengubah beberapa jenis mineral tertentu menjadi mineral lempung.

Lempung residu yang terbentuk karena proses pelapukan oleh air hujan dan air tanah dapat dibedakan dari yang disebabkan oleh air panas (hidrotermal).
Lempung jenis pertama mempunyai derajat pelapukan yang mengarah ke bawah, makin ke bawah atau makin jauh dari permukaan makin banyak mineral yang dijumpai. Sebaliknya lempung jenis kedua mempunyai derajat pelapukan yang mengarah ke samping. Hal ini dapat dipahami karena air panas yang berasal dari dalam bumi naik ke atas melalui celah-celah atau retakan-retakan pada batuan asalnya dan mengubah mineral yang berada di sekitar tempat tersebut. Jadi ciri endapan lempung hidrotermal ialah makin jauh dari daerah retakan atau makin ke samping maka makin banyak mineral segar diketemukan. Hal ini akan lebih mudah lagi dikenal jika di antara mineral asal tersebut terdapat mineral jenis mika.

2. Mineralogi

Mineral penyusun batuan asal yang terubah menjadi mineral lempung adalah felspar, olivin, piroksin, amfibol, dan jenis mineral mika. Mineral-mineral tersebut di atas mempunyai derajat pelapukan yang berbeda, derajat pelapukan mineral felspar adalah yang paling tinggi.

Dalam deret ferogmanesian urutan daya tekan terhadap pelapukan (dari tinggi ke rendah) adalah muskovit - amfibol - piroksin - olivin - dan biotit. Dari urutan ini dapat disimpulkan bahwa dalam endapan lempung residu, mineral muskovit akan terdapat dalam jumlah yang relatif lebih banyak sebagai pengotor. Hal ini juga dapat digunakan untuk menentukan umur relatif dari proses pelapisan itu sendiri, atau dengan kata lain makin banyak kandungan mineral muskovit, makin muda umur pelapukan dari batuan yang bersangkutan.
Jenis mineral lempung yang terbentuk karena proses pelapukan tersebut terutama tergantung dari keadaan geokimia dan komposisi mineral batuan asal, jenis pelapukan, serta keadaan iklim daerah yang bersangkutan. Apabila proses pelapukan terjadi tidak sempurna pada batuan besar (unsur magnesium tidak seluruhnya terbebaskan) maka akan terbentuk kelompok mineral montmorilonit. Bila hal ini terjadi pada batuan asam (unsur Kalium tidak banyak terlepas) maka terbentuk kelompok mineral ilit.

Apabila proses pelapukan terjadi dengan sempurna pada batuan asam atau basa yang mengakibatkan unsur K dan Mg banyak terlepas atau bahkan terlepas seluruhnya, terbentuk kelompok mineral kaolinit. Di daerah yang bertemperatur rendah (dingin) mineral yang terbentuk bukan kaolinit melainkan montmorilonit atau ilit. Kedua jenis mineral ini akan tetap bertahan terhadap pengaruh pelapukan berikutnya, sehinga tidak akan berubah menjadi mineral kaolinit. Sebaliknya di daerah tropis yang lembab proses pelapukan berlangsung lama dan sempurna, sehingga mineral kaolinit akan kehilangan kandungan unsur Si, membentuk mineral gibsit, yang merupakan salah satu mineral penyusun endapan bauksit.

Proses pelapukan yang terjadi pada endapan piroklastis (abu gunung api yang banyak mengandung massa gelas) akan menyebabkan montmorilonit, jenis Na atau Ca-montmorilonit. Massa gelas yang banyak terdapat dalam abu gunung api yang bersifat realistis adalah massa yang tidak stabil dan mudah berubah akibat proses pelapukan. Lempung yang berasal dari pelapukan abu gunung api mudah dikenal dengan adanya massa gelas yang tidak berubah, kepingan-kepingan piroklastik dan mineral lain (plagioklas, biotit, zirkon dan kadang-kadang apatit.

Keadaan lingkungan pelapukan juga mempengaruhi, pembentukan jenis mineral lempung. Lingkungan yang bersifat asam alkali akan menghasilkan kelompok mineral montmorilonit dan hormit (atapulgit dan sepiolit), sedangkan lingkungan asam akan menghasilkan kelompok mineral kaolinit. Hal ini dikarenakan lingkungan asam sangat reaktif dan proses pelapukannya berlangsung lebih intensif.

Di daerah tropis yang proses pelapukannya terjadi dengan sempurna dan berlangsung lama, maka mineral kaolinit yang terbentuk akan terurai atau terpecah lebih lanjut, menghasilkan lempung yang mengandung unsur logam tertentu seperti aluminium, besi, nikel atau unsur lain : tergantung dari susunan mineral batuan asalnya. Lempung hasil uraian ini disebut lempung lateritik, misalnya laterit aluminium, besi, nikel dan sebagainya.

Lempung yang terbentuk karena proses pelapukan merupakan endapan yang paling banyak dijumpai dan umumnya mempunyai arti ekonomi. Kadang-kadang proses ini terjadi pada batuan asalnya sampai kedalaman beberapa puluh meter dari permukaan (residu mekanik dan kimia) atau puluhan meter penyebarannya ke samping (residu hidrotermal). Lempung residu yang tererosi, mineral lempungnya terlepas, terangkat, dan terendapkan di tempat lain, menjadi lempung sedimen yang mudah dibedakan dari lempung asalnya. Lempung sedimen biasanya mempunyai perlapisan, banyak mengandung mineral yang bukan mineral lempung, berbutir halus, kadang-kadang berfosil dan terdapat bersama-sama dengan sedimen lain dalam suatu cekungan. Mineral lempung sedimen ada dua macam terdiri dari mineral rombakan (detrital) dan mineral yang terbentuk di tempat (diagenesis). Jenis mineral pertama terbentuk seperti yang telah diuraikan di muka, sedangkan mineral jenis kedua terbentuk karena proses diagenesis. Proses ini terjadi pada waktu dan sesudah pengendapan mineral lempung rombakan. Cairan yang terdapat dalam sedimen tersebut merupakan faktor utama untuk terjadinya pertukaran ion.

Dari uraian tersebut di atas jelaslah bahwa endapan lempung selain terdiri dari penghancuran mineral bukan lempung, juga terdiri dari mineral sekunder berbutir halus. Mineral ini dihasilkan dari pelapukan/ubahan (alterasi) hidrotermal batuan yang mengandung kadar silika dan alumina tinggi. Seperti yang telah disinggung sebelumnya, kebanyakan mineral lempung terbentuk dari perubahan (alteration) mineral felspar.

Mineral lempung dibedakan atau diklasifikasi menjadi beberapa kelompok antara lain (Carol, 1970) :

a. Kelompok mineral kaolinit yang mempunyai komposisi kimia Al2O3 : SiO2 : H2O = 1 : 2 : 2. Kelompok ini terdiri dari mineral : kaolinit, dikit, haloysit, mulorit, anauksit, dofan, dan serpentin.

b. Kelompok mineral smektit, terdiri dari : monmorilonit, saponit, berdelit, nontronit, hektorit, sankonit, farasikit, lembugit, volkhomskoit, pirelit, dan kardenit. Mineral ini sebenarnya mempunyai struktur kristal dan komposisi yang sama, tetapi berbeda dalam jumlah dan jenis unsur (ion) pengotornya.
c. Kelompok mineral hormit yang terdiri dari : poligorshit dan sepiolit. Mineral poligorshit disebut juga vilolit, lasalit, atapulgit dengan rumus kimia : Mg5 Si8 O20 (OH)2 (OH2) . 4H2O, sedang sepidit disebut juga meerschaum dengan rumus kimia : H6 Mg8 Si12 O30 (OH)20 . 6H2O.

d. Kelompok mineral ilit, terdiri dari ilit, glaukonit, dan selabonit.

e. Kelompok mineral vermikulit disebut juga kelompok klorit dengan rumus kimia (Mg, Fe, Al)3 (Al, Si)4.4H2O. Kelompok ini tediri dari muskovit, paragonit, biotit, flogonit, penine, klinokhore, dan ploklorit.

f. Kelompok mineral pirofilit yang terdiri dari pirofilit, talk, dan batu sabun .

g. Kelompok mineral campuran. Dalam setiap endapannya terdiri dari lapisan yang mempunyai struktur yang dimiliki oleh dua atau beberapa mineral tersebut di atas.

Sifat fisik yang paling utama pada mineral lempung ialah derajat plastisitas, daya serap, daya pembersih, daya pengembang, derajat pergantian ion, warna, derajat kecerahan serta ukuran butir. Sifat fisik yang lain kadang-kadang hanya dianggap sebagai syarat tambahan. Walaupun penggunaan lempung lebih mengutamakan sifat fisiknya, bukan berarti bahwa komposisi kimianya tidak penting. Dalam beberapa hal sifat fisik tersebut ditentukan dan dipengaruhi oleh komposisi kimianya.

3. Potensi Sumberdaya

Data mengenai potensi sumberdaya tanah liat di Indonesia masih sangat terbatas. Berdasarkan informasi dari Direktorat Sumberdaya Mineral melalui Publikasi Khusus No. 36 Tahun 1990 yang dikelompokkan atas penyelidikan umum, lanjutan dan terinci; potensi tanah liat di Indonesia tersebar di seluruh wilayah nusantara ini, mulai dari Nangroe Aceh Darrusalam, Sumatera Utara, Riau, Sumatera Barat, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Kalimantan Selatan, Kalimantan Barat, Nusa Tenggara Barat, Nusa Tenggara Timur, Sulawesi Utara, Sulawesi Tenggara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tengah, Maluku, dan Propinsi Irian Jaya.