Geochemical, Geokimia

A. DEFINISI DAN KONSEP DASAR

Ada banyak definisi tentang geokimia, tetapi definisi yang dilakukan oleh Goldschmidt menekankan pada dua aspek yaitu:

1. Distribusi unsur dalam bumi (deskripsi)
2. Prinsip-prinsip yang mengatur distribusi tersebut di atas (interpretasi)

Pada dasarnya definisi ini menyatakan bahwa geokimia mempelajari jumlah dan distribusi unsur kimia dalam mineral, bijih, batuan tanah, air, dan atmosfer. Tidak terbatas pada penyelidikan unsur kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti atom.

Eksplorasi geokimia khusus mengkonsentrasikan pada pengukuran kelimpahan, distribusi, dan migrasi unsur-unsur bijih atau unsur-unsur yang berhubungan erat dengan bijih, dengan tujuan mendeteksi endapan bijih. Dalam pengertian yang lebih sempit eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu atau lebih unsur jejak dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif, vegetasi, air, atau gas, untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap lingkungannya (background geokimia).

A.1 Prinsip Dasar Prospeksi/Eksplorasi Geokimia

Prospeksi/eksplorasi geokimia pada dasarnya terdiri dari dua metode :

1. Metode yang menggunakan pola dispersi mekanis diterapkan pada mineral yang relatif stabil pada kondisi permukaan bumi (seperti: emas, platina, kasiterit, kromit, mineral tanah jarang). Cocok digunakan di daerah yang kondisi iklimnya membatasi pelapukan kimiawi.

2. Metode yang didasarkan pada pengenalan pola dispersi kimiawi. Pola ini dapat diperoleh baik pada endapan bijih yang tererosi ataupun yang tidak tererosi, baik yang lapuk ataupun yang tidak lapuk. Pola ini kurang terlihat seperti pada pola dispersi mekanis, karena unsur-unsurnya yang membentuk pola dispersi bisa :

a. Memiliki mineralogi yang berbeda pada endapan bijihnya (contohnya: serussit dan anglesit terbentuk akibat pelapukan endapan galena)

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

c. Bisa tersembunyi dalam mineral lain (contohnya Ni dalam serpentin dan empung yang berdekatan dengan sutu endapan pentlandit)

d. Bisa teradsorbsi (contohnya Cu teradsosbsi pada lempung atau material organik pada aliran sungai bisa dipasok oleh airtanah yang melewati endapan kalkopirit)

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

A.2. Daur Geologi

Semua endapan bijih adalah produk dari daur yang sama di dalam proses-proses geologi yang mengakibatkan terjadinya tanah, sedimen dan batuan. Gambar merupakan ringkasan dari daur geologi dan contoh-contoh tipe bijih yang dihasilkan pada berbagai stadia daur :

A.3. Dispersi

Dispersi geokimia adalah proses menyeluruh tentang transpor dan atau fraksinasi unsur-unsur. Dispersi dapat terjadi secara mekanis (contohnya pergerakan pasir di sungai) dan kimiawi (contohnya disolusi, difusi dan pengendapan dalam larutan). Tipe dispersi ini mempengaruhi pemilihan metode pengambilan conto, pemilihan lokasi conto, pemilihan fraksi ukuran dsb.

Contohnya dalam survey drainage pertanyaan muncul apakah conto diambil dari air atau sedimen ; jika sedimen yang dipilih, haris diketahui apakah pengendapan unsur yang dicari sensitif terhadap variasi pH (contohnya adsorpsi Cu oleh lempung) atau kecepatan aliran sungai (contohnya dispersi Sn sebagai butiran detrital dari kasiterit). Jika adsorpsi dari ion-ion yang ikut diendapkan dicari dalam tanah atau sedimen, maka fraksi yang halus yang diutamakan; jika unsur yang dicari hadir dalam mineral yang resisten, maka fraksi yang kasar kemungkinan mengandung unsur yang dicari.

A.4. Lingkungan Geokimia

Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan di bawah zona pelapukan yang dicirikan oleh tekanan dan temperatur yang besar, sirkulasi fluida yang terbatas, dan oksigen bebas yang rendah. Sebaliknya, lingkungan geokimia sekunder adalah lingkungan pelapukan, erosi, dan sedimentasi, yang dicirikan oleh temperatur rendah, tekanan rendah, sirkulasi fluida bebas, dan melimpahnya O2, H2O dan CO2. Pola geokimia primer menjadi dasar dari survey batuan sedangkan pola geokimia sekunder merupakan target bagi survey tanah dan sedimen.

A.5. Mobilitas Unsur

Mobilitas unsur adalah kemudahan unsur bergerak dalam lingkungan geokimia tertentu. Beberapa unsur dalam proses dispersi dapat terpindahkan jauh dari asalnya, ini disebut mudah bergerak atau mobilitasnya besar, contohnya: unsur gas mulia seperti radon. Rn dipakai sebagai petunjuk dalam prospeksi endapan Uranium. Mobilias unsur akan berbeda dalam lingkungan yang berbeda, contohnya : F bersifat sangat mobil dalam proses pembekuan magma (pembentukan batuan beku), cebakan pneumatolitik dan hidrotermal, namun akan sangat tidak mobil (stabil sekali) dalam proses metamorfose dan pembentukan tanah. Bila F masuk ke air akan menjadi sangat mobil kembali.

Unsur yang berbeda yang ditemukan dalam suatu endapan bisa memiliki mobilitas yang sangat berbeda, sehingga mungkin tidak memberikan anomali yang sama secara spasial. Misalnya: Pb dan Zn sangat sering terdapat bersama-sama (berasosiasi) di dalam endapan bijih (di dalam lingkungan siliko-alumina), sedangkan dalam lingkungan pelapukan Zn yang jauh lebih mobil daripada Pb akan mudah mengalami pelindian, sehingga Pb yang tertinggal akan memberikan anomali pada zona mineralisasinya. Contoh lainnya :

1. Emas yang tahan terhadap larutan akan tertinggal dalam gossan

2. Galena terurai perlahan dan menghasilkan serusit dan anglesit yang relatif tidak larut. oleh karena itu Pb cenderung tahan dalam gossan

3. Mineral sulfida Cu, Zn dab Ag mudah terurai dan bermigrasi ke level yang lebih rendah membentuk bijih oksida yang kaya atau bijih supergen

A.6. Unsur Penunjuk

Karena unsur-unsur memperlihatkan mobilitas yang berbeda (dikontrol oleh perbedaan stabilitas dan oleh lingkungan tempat mereka bermigrasi) sering dilakukan penggunaan unsur penunjuk dalam prospeksi suatu unsur. Unsur penunjuk adalah suatu unsur yang jumlahnya atau pola penyebarannya dapat dipakai sebagai petunjuk adanya mineralisasi. Alasan penggunaan unsur penunjuk antara lain :

1. Unsur ekonomis yang diinginkan sulit dideteksi atau dianalisis

2. Unsur yang diinginkan deteksinya mahal

3. Unsur yang diinginkan tidak terdapat dalam materi yang diambil (akibat perbedaan mobilitas)

Contohnya : Emas kelimpahannya kecil dalam bijih, oleh karena itu pola dispersinya hanya mengadung kadar emas yang sangat rendah, kurang dari batas minimal yang dapat dianalisis. Di lain pihak, Cu, As, atau Sb dapat berasosiasi dengan emas dalam kelimpahan yang relatif besar.

A.7. Anomali Geokimia

Bijih mewakili akumulasi dari satu unsur atau lebih diatas kelimpahan yang kita anggap normal. Kelimpahan dari unsur khusus di dalam batuan barren disebut background. Penting untuk disadari bahwa tak ada unsur yang memiliki background yang seragam, beberapa unsur memiliki variasi yang besar bahkan dalam jenis batuan yang sama. Contohnya background nikel :

1. Dalam granitoid kira-kira 8 ppm dan relatif seragam
2. Dalam shale berkisar antara 20 - 100 ppm
3. Dalam batuan beku mafik Ni rata-rata sekitar 160 ppm dan relatif tidak seragam
4. Dalam batuan beku ultramafik Ni rata-rata sekitar 1200 ppm dengan variasi yang besar.

Tujuan mencari nilai background adalah untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu nilai di atas background yang sangat diharapkan berhubungan dengan endapan bijih. Karena sejumlah besar conto bisa saja memiliki nilai di atas background, maka ada nilai ambang/nilai batas yang digunakan untuk menentukan anomali, yang dikenal dengan sebutan threshold, yaitu nilai rata-rata plus dua standar deviasi dalam suatu populasi normal. Semua nilai di atas nilai threshold didefinisikan sebagai anomali. Teknik-teknik interpretasi baru melibatkan grafik frekuensi kumulatif, analisis rata-rata yang bergerak, analisis regresi jamak banyak menggantikan konsep klasik background dan threshold.

B. PERENCANAAN EKSPLORASI GEOKIMIA

Karena eksplorasi mineral makin lama makin sulit, mahal, dan kompetitif, maka eksplorasi perlu dilakukan seefisien mungkin, dengan biaya yang betul-betul efektif. Tiap eksplorasi geokimia terdiri dari tiga komponen, yaitu sampling (pengambilan conto), analisis, dan interpretasi. Ketiganya merupakan fungsi bebas yang saling terkait. Kegagalan pada tahap yang satu akan mempengaruhi tahap berikutnya.

B.1. Pemilihan Metode

Pemilihan teknik tergantung pada mineralogi dan geokimia daerah target. Komposisi badan bijih akan menentukan unsur yang dapat digunakan. Contohnya Cu sangat ideal untuk endapan tembaga, tapi As sangat berguna dalam pencarian mineralisasi emas, dll. Lebih jauh lagi mineralogi daerah target dikombinasikan dengan lingkungan sekunder (pola dispersinya). Contohnya dispersi Cu bisa hidromorfik dan mekanis, sedangkan timah putih sangat khas, hampir selalu mekanis sebagai butiran kasiterit, atau terdapat dalam biotit atau mineral asesori lainnya. Hal kedua yang perlu dipertimbangkan adalah relatif dari target (badan bijih) yang dapat dijumpai sebagai : (1) bijih yang tersingkap, (2) tersingkap sebagian, (3) tertimbun batuan penutup yang lebih muda, atau (4) tertutup dalam batuan induknya (blind ore).

Gambar Posisi relatif badan bijih terhadap permukaan

Penyontoan di permukaan akan efektif untuk tipe 1) dan 2), tapi perlu antisipasi untuk respon geokimia yang berbeda. Kasus 3) dan 4) perlu teknik yang optimum yang dapat mendeteksi melalui penutup, bawah penutup, gas bocor dari mineralisasi, atau mendeteksi halo (lingkaran) sekitar batuan. Survey geokimia diterapkan pada berbagai tahapan eksplorasi mineral, yaitu :

1. Survey regional dengan tujuan mencari jalur mineralisasi
2. Survey lokal dengan tujuan mengidentifikasi daerah target untuk keperluan evaluasi
3. Survey kekayaan dengan tujuan menentukan batas daerah termineralisasi
4. Survey deposit dengan tujuan menentukan lokasi dari badan bijih individual

Perlu adanya integrasi antara survey geokimia dengan strategi eksplorasi keseluruhan.

B.2. Optimasi Teknik Survey

Untuk optimasi survey geokimia perlu dilakukan identifikasi target yang maksimum. Suatu target perlu jelas terlihat dalam data geokimia, mungkin dicirikan oleh adanya penambahan atau pengurangan kelimpahan unsur tertentu atau asosiasinya. Target harus mudah dibedakan dari data survey lainnya. Dengan kata lain perlu adanya kontras geokimia yang maksimum (anomali). Pengambilan conto, penyiapan conto, dan pemilihan metode analitis dapat mempengaruhi kontras.

Pengamatan kontras anomali yang optimum dimulai di lapangan melalui pengenalan sekitar lingkungan lokal yang akan mempengaruhi proses dispersi, tempat-tempat yang mungkin mengalami pelindian atau peningkatan akibat perembesan, kehadiran pengendapan sekunder, perkembangan tanah yang tidak normal, dan distribusi tanah penutup yang tertranspor. Catatan lapangan merupakan bagian survey yang penting yang dapat digunakan bersama-sama dengan analisis data untuk interpretasi.

Pengambilan conto merupakan hal paling penting dalam eksplorasi geokimia. Preparasi conto yang baik dapat juga menunjang kontras yang baik. Thomson (1978) mendemonstrasikan bahwa analisis Zn pada fraksi -0+35 mesh dari material tanah yang diambil pada kedalaman 20 cm dari tanah semi residu di gurun Saudi Arabia menghasilkan kontras maksimum di atas badan mineralisasi Zn. Sebaliknya pada fraksi -150 mesh tanah yang sama mengalami dilusi oleh material barren aeolian sehingga kontras dan dispersinya jauh berkurang.

Pengkayaan sekunder dari logam yang terdispersi hidromorfik cenderung terjadi pada fraksi halus dari tanah (lempung dan silt) atau tanah los yang myelimuti partikel kasar. Pemisahan fraksi halus dan kasar dapat meningkatkan anomali. Jarak pengangkutan logam oleh airtanah dari pelapukan sulfida sangat bervariasi dan dapat menghasilkan pola geokimia yang sulit untuk diinterpretasikan. Konsentrasi logam yang tinggi karena pengendapan sekunder mengikuti pola hidromorfik, scavenging dll. Sering dicirikan oleh bentuk mineral yang lemah dan tidak stabil yang unsur-unsurnya dapat direcovery dengan teknik analisis yang lemah.

B.3. Parameter Survey

Tantangan dalam survey geokimia adalah mendesign program yang efektif, pada prakteknya adalah membuat keputusan tentang pemilihan point-point berikut ini :

1. Material Sample
2. Pola penyontoan
3. Preparasi conto
4. Prosedur Analitis
5. Kriteria interpretasi hasil

Untuk membuat keputusan diperlukan pengetahuan atau asumsi tentang keadaan daerah survey. Artinya diperlukan rujukan infomasi yang relevan tentang :

1. Dispersi dan karakter mobilitas dari unsur dalam mineral dan batuan induk
2. Pengaruh lingkungan lokal pada proses dispersi
3. Ukuran target, baik ukuran mineralisasi maupun ukuran yang diharapkan dari lingkaran dispersi sekelilingnya
4. Ketersediaan material conto
5. Kemampuan analitis
6. Kondisi logistik

Lingkungan lokal dapat mempengaruhi proses dispersi. Faktor yang paling penting yang berhubungan dengan iklim dan topografi adalah material/tanah di daerah survey, apakah tertranspor atau residu. Jika tertranspor, asalnya dari apa, kolovium, aluvium. Material eksotis seperti sedimen berlapis, aluvial, pasir fluvial, abu vulkanik, menutupi batuan dasar, tetapi tidak mengekspresikan geokimia dari batuan yang berada di bawahnya.

Ukuran target akan mempengaruhi pemilihan interval pengambilan conto. Arah orientasi tertentu dari target juga harus dipertimbangkan dalam lintasan dan grid pengambilan conto. Idealnya, grid pengambilan conto dibuat dengan garis dasar sejajar terhadap sumbu panjang target. Garis lintangnya tegaklurus terhadap garis dasar tadi untuk mendapatkan kemungkinan irisan maksimum.

Survey geokimia yang ideal didasarkan pada penyontoan yang sistematis dan beraturan untuk memperoleh database yang homogen, agar dapat dilakukan evaluasi komparatif dari gejala geokimia. Oleh karena itu penting sekali untuk memilih medium penyontoan yang seragam di seluruh daerah survey. Teknik preparasi dan teknik analitis harus dipilih yang dapat menghasilkan data yang dapat dipercaya dan menunjang kontras yang optimum. Terakhir, perlu dilakukan evaluasi terhadap hambatan-hambatan logisistik. Akses, kondisi medan, keterdapatan tenaga, budget dan waktu perlu dipertimbangkan dengan hati-hati.

B.4. Studi Orientasi

Studi orientasi digambarkan sebagai suatu seri percobaan pendahuluan untuk menentukan karakter dispersi geokimi yang berhubungan dengan mineralisasi pada daerah tertentu. Informasi tadi digunakan untuk :

1. Mendefinisikan bakcground dan respon geokimia yang abnormal
2. Mendefinisikan prosedur survey yang optimum
3. Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi dispersi dan kriteria interpretasi hasil survey
4. Mengenali gejala-gejala yang harus dicatat dan dilaporkan oleh pengambil conto

Survey orientasi klasik terdiri dari penyontoan dan analisis di lapangan sekitar badan yang representatif tetapi mineralisasinya tidak dikenal. Idealnya, pekerjaan ini dimulai dari mineralisasi yang telah dikenal yang secara geologi dan geomorfologi representatif untuk lokasi penelitian. Kemudian dilanjutkan menjauhi mineralisasi untuk mendapatkan harga background yang sesuai.

Orientasi sample tanah harus diambil minimal dari dua lintasan melalui mineralisasi dan dilanjutkan ke dalam background. Spasi pengambilan conto tergantung pada luas mineralisasi. Minimal empat atau lima contoh di atas mineralisasi dan juga dari background. Penting agar karakter tanah yang berbeda dievaluasi. Hasilnya, lintasan ini harus mencakup kondisi fisiografi normal dan tipe major tanah, seperti daerah yang penirisan baik lereng curam, daerah rembesan, dan rawa. Berbagai fraksi dari material conto perlu dianalisis. Fraksi yang disarankan adalah :

Tabel Fraksi-fraksi untuk analisis kimia

Mesh (ASTM)	Mikron
- 35 + 80	-500-177
-80	-177
-80+140	-177+105
-140+230	-105+63
-230	-63

Bradshaw (1975) juga menyarankan preparasi fraksi mineral berat jika diduga ada dispersi fragmen yang resisten, apalagi kalau terdapat emas, timah putih dan tungsten. Semua contoh harus dianalisis dengan teknik ekstraksi total. Sebagai tambahan disarankan conto tanah dianalisis dengan teknik hot acisd extractable dan cold acid extractable dan dengan teknik khusus yang mungkin diinginkan (misalnya khusus sulfida, khusus timah putih, khusus material organik).

B.5. Studi Literatur

Tidak praktis untuk mengunjungi lapangan dan melakukan survey orientasi sebelum program eksplorasi dibuat. Informsi yang berguna dapat diperoleh dari penyelidikan terdahulu yang telah dilakukan orang. Bisa berupa paper atau dokumen intern perusahaan. Seringkali dapat dilakukan orientasi terbalik dengan mengevaluasi survey terdahulu secara kristis. Survey literatur sebaiknya disertakan dalam diskusi dengan orang yang mengetahui kondisi daerah survey dan ahli geokimia yang profesional.

B.6. Orientasi Teoritis

Pendekatan yang sangat spekulatif ini berdasarkan pada aplikasi model teoritis, prinsip-prinsip dasar geokimia, asumsi-asumsi geologi, geomorfologi dan iklim dari daerah yang diselidiki.

B.7. Organisasi Survey dan Operasi

Checklist dari hal-hal yang perlu dipertimbangkan khususnya dalam survey tanah dapat dilihat pada Tabel 2. Jika telah dilakukan orientasi praktis untuk mendefinisikan parameter survey, maka ahli geokimia harus ada disana untuk :

1. Memperlihatkan kepada pengambil conto apa yang ingin diambil untuk melatih mereka tentang prosedur survey

2. Menguji dan menkonfirmasikan karakter dan distribusi dari penutup (overburden) yang tertranspor.

3. Verifikasi kondisi tanah pada lokasi kunci

4. Kenalilah fisiografi daerah survey untuk keperluan interpretasi

C. TIPE SURVEY GEOKIMIA

C.1. Survey Sedimen Sungai Aktif (Stream Sediment)

Survey sedimen sungai aktif banyak digunakan untuk program penyelidikan pendahuluan, khususnya pada daerah yang medannya sulit. Di daerah tropis, pengambilan conto sedimen sungai dapat dilakukan bersamaan dengan pengamatan geologi dari float dan batuan dasar yang tersingkap. Ada empat variasi dalam survey sedimen sungai aktif , yaitu :

1. Prospeksi mineral berat tanpa analisis kimia
2. Analisis konsentrasi mineral berat dari sedimen sungai
3. Analisis fraksi halus dari sedimen sungai
4. Analisis beberapa fraksi selain fraksi terhalus dari sedimen sungai

C.1.1. Prospeksi mineral berat

Teknik ini merupakan metode prospeksi paling tua. Sampai sekarang masih banyak digunakan untuk prospeksi endapan yang mengandung mineral resisten seperti: kromit, kasiterit, emas, platina, mineral tanah jarang, rutil, sirkon, turmalin, garnet, silimanit, kianit dsb. Material conto yang optimum adalah kerakal dengan diameter rata-rata 5 cm. Untuk dapat melakukan pembandingan antar conto, perlu jumlah conto yang seragam dengan teknik konsentrasi yang standar. Metode yang paling sederhana adalah pendulangan atau dengan meja Wilfey. Spasi conto bervariasi antara satu per 50 – 100 km2 sampai l satu per 0,5 km2. Waktu yang diperlukan tergantung ukuran butir conto, keadaan medan dan metode konsentrasi. Identifikasi akhir dari mineral dilakukan secara petrografis di laboratorium.

C.1.2. Analisis konsentrat mineral berat dari sedimen

Konsentrat mineral berat yang diperoleh dianalisis unsur jejaknya untuk mengetahui mineral asalnya. Contohnya pirit dipisahkan dari sedimen sungai dan dianalisis Cu-nya. Pirit yang berasal dari endapan Cu dapat mengandung 1100–1700 ppm Cu, pirit dari endapan Au mengandung 40–480 ppm Cu, dan pirit dari batubara menandung 100 -120 ppm Cu.

C.1.3. Analysis fraksi halus sedimen sungai aktif

Pengambilan contoh sedimen sungai aktif fraksi halus banyak digunakan di daerah yang drainagenya cukup besar dan mengalami erosi aktif. Kerapatan conto ditentukan oleh kerapatan drainage, namun secara kasar kerapatan conto dapat diambil satu per 2 –10 km2 untuk survey regional, kerapatan conto satu per 0,5 – 2 km2 digunakan untuk penyontoan pendahuluan yang lebih rinci.

Survey sedimen sungai aktif harus dilakukan pada sungai kecil, sedangkan sungai yang besar dengan catchment area yang luas tidak sesuai untuk penyontoan. Interval penyontoan tergantung pada keperluan. Teknik yang dilakukan umumnya sebagai berikut :

1. Conto diambil dari muatan dasar sungai yang bergerak

2. Menganalisis fraksi ukuran tertentu (umumnya fraksi pasir halus dan silt atau fraksi mineral berat. Hal ini sulut dilakukan pada daerah yang pegunungan dengan erosi yang aktif, kadang perlu dicari dibalik bongkah untuk mendapatkan fraksi yang sesuai. Material fraksi –80 mesh yang dibutuhkan untuk analisisi 80 – 120 gram sedimen, ditempatkan pada kantong conto yang standar.

Deskripsi lapangan perlu dilakukan pada tiap lokasi conto Informasi harus mencakup: material organik, sifat sungai dan endapannya, kehadiran singkapan, apakah dijumpai endapan besi oksida atau mangan oksida sekunder. Pengukuran pH air sungai akan sangat berguna. Berikut ini adalah contoh lembar pengamatan lapangan.

Gambar Lembar pengamatan survey sedimen sungai aktif

Langkah pertama penyajian hasil survey drainage adalah mengeplot semua sungai yang ada di daerah penyelidikan dan mengeplot nomor conto dan nilainya. Setelah dilakukan pengolahan data secara statistik dapat dilakukan pemilihan background dan threshold. Lokasi conto dapat ditandai dengan titik hitam, yang ukurannya menunjukkan kandungan logamnya atau dengan menebalkan sungai yang kandungannya logamnya lebih tinggi.

Dalam ekksplorasi mineral, data sedimen sungai aktif biasanya tidak harus disajikan dalam bentuk peta kontur, tetapi dalam survey regional bentuk peta kontur lebih praktis untuk melihat kecenderungan geologi regional, kemungkinan daerah mineralisasi dan mendala geokimia.

Pekerjaan lanjut (Follow-up work ) biasa dilakukan dengan interval conto yang lebih rapat. Jika pada survey pendahuluan kerapatan conto cukup tinggi, maka survey dapat dilanjutkan dengan pengambilan conto tanah. Sebagai tahap awal dari survey tanah detil dapat dilakukan penyontoan tebing sungai dari kedua tepi sungai yang menunjukkan anomali, sehingga dapat terlihat arah asal dari anomali. Jika singkapannya bagus, pemetaan geologi dan prospeksi mungkin sudah cukup untuk melokalisasi sumber unsur anomali, namun umumnya memerlukan survey tanah.

Gambar Penyajian hasil survey sedimen sungai

C.2. Survey Tanah

Warna tanah dan perbedaan komposisi dapat merupakan indikator yang penting untuk berbagai kandungan logam. Contohnya, tanah organik dan inorganik reaksinya akan berbeda terhadap logam (kandungan logamnya berbeda). Dari kedua tipe ini dapat diharapkan perbedaan level background yang jelas. Mengabaikan perbedaan ini akan mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan eksplorasi, yaitu anomali yang signifikan tidak terlihat dan anomali yang salah.

Anomali yang salah umumnya berkaitan erat dengan komponen yang menunjukkan konsentrasi unsur yang ekstrim, seperti pada material organik dan mineral lempung, juga unsur jejak dalam airtanah. Kegagalan mendefinisikan kondisi anomali (yang menunjukkan adanya mineralisasi) dapat terjadi jika conto tidak berhasil menembus zona pelindian. Ini sering terjadi pada pengambilan conto yang tergesa-gesa, sehingga bukti mineralisasi tidak terlihat.

Unsur jejak yang dikandung conto tanah umumnya mewakili daerah terbatas. Oleh karena itu diperlukan sejumlah conto yang diambil secara sistematis untuk mengevaluasi sifat-sifat mineralisasi. Perencanaan penyontoan biasanya mengikuti grid bujur sangkar atau empat persegi panjang. Conto tambahan diambil dari lingkungan yang berasosiasi dengan akumulasi unsur jejak, seperti zona depresi atau rembesan untuk menguji dispersi hidromorfik dari badan mineral yang tertimbun.

Survey tanah terdiri dari analisis conto tanah yang biasanya diambil dari horizon tanah khusus, kemudian diayak untuk mendapatkan ukuran fraksi tertentu. Conto umumnya diambil pada pola kisi (grid) yang beraturan. Di daerah yang terisolir dengan medan yang sulit, akan sulit pula untuk membuat grid pengambilan conto yang baik.

Metode alternatif yang dapat digunakan adalah penyontoan ridge dan spur. Metode ini sangat baik dikombinasikan dengan survey sedimen sungai untuk medan yang sulit. Metode pengambilan conto yang paling ideal adalah dengan grid yang teratur. Prosedur yang normal adalah menentukan garis dasar kemudian buat lintasan yang tegak lurus terhadap garis dasar. Penentuan garis dapat dilakukan dengan theodolit atau kompas.

Pemilihan grid yang digunakan tergantung pada tipe target yang dicari. Jika diketahui bahwa mineralisasi di daerah itu memiliki dimensi panjang searah dengan jurus, seperti mineralisasi vein atau unit stratigrafi, maka garis dasar harus diletakan paralel terhadap jurus. Conto diambil sepanjang garis lintang yang tegak lurus pada garis dasar. Dalam kasus ini interval antar garis bisa lebih besar dari interval conto sepanjang garis dasar. Jika jurusnya tidak dikenal dan targetnya diduga equidimensional, maka pengambilan conto dilakukan dengan grid yang berbentuk bujur sangkar.

Untuk praktisnya sering digunakan grid segi empat panjang, karena penambahan frekuensi smpling sepanjang garis dasar tidak membutuhkan banyak waktu. Ukuran grid yang digunakan umumnya 500 m x 100 m atau 200 m x 200 m untuk survey pendahuluan dan 100 m x 50 m atau 50 m x 50 m untuk survey detil. Kadang-kadang digunakan juga grid jajaran genjang.
Pengambilan contoh :

1. Conto tanah umumnya diambil pada horizon B, pada kedalaman 30 - 50 cm. Untuk unsur tertentu seperti Ag dan Hg horizon A dapat memberikan hasil yang lebih baik. Pada daerah yang keras dan kering conto diambil dengan menggali lubang kecil dengan menggunakan sekop dan cangkul. Jika tanah lunak dan lembab dapat digunakan sekop kecil atau hand auger. Conto ditempatkan pada kantong conto standar, diberi nomor dan keterangan singkat yang mencakup tipe tanah, warna, kandungan organik. Gejala khusus sepanjang lintasan perlu dicatat, contohnya singkapan, jalan setapak, sungai.

2. Sistem penomoran tergantung pada pola pengambilan contoh. Untuk pola grid lebih baik menggunakan sistem koordinat dengan mengambil titik 0 pada garis lintasan dasar, dan memberi nomor rujukan pada tiap garis lintang. Namun penomoran alfanumerik kurang praktis untuk analisis laboratorium. Cara penomoran lainmenggunakan kode enam sampai delapan digit yang merupakan kode proyek, daerah dan nomor conto, misalnya nomor 2040325 bisa berarti proyekk 2, kode daerah 04, conto 0325. Tipe ini lebih baik untuk pengolahan data dengan komputer.

3. Di daerah kering dan banyak matahari, conto dapat dikeringkan di tempat terbuka di camp, tapi di daerah basah dibutuhkan alat pengering. Jika conto sudah kering, dapat digerus dan diayak. Di daerah tropis yang didominasi tanah latosol penggerusan dapat dilakukan dengan mortar agar agregat oksida besinya hancur. Ayakan dari stainless steel atau dari nilon dapat digunakan Sebelum mengayak tiap-tiap sampel, ayakan harus bersih. Ayakan dapat dibersihkan dengan kuas ukuran 3,5 cm atau 5 cm. Hasil pengayakan dimasukkan ke dalam amplop kertas, kemudian ke dalam kantong plastik agar tidak bocor atau terkontaminasi pada waktu pengangkutan. Fraksi ukuran yang umum untuk conto geokimia adalah -80 mesh (0,2 mm), tapi ukuran yang lebih halus atau lebih kasar dapat digunakan untuk kasus-kasus tertentu.

4. Pada daerah baru yang belum diselidiki dianjurkan untuk melakukan survey orientasi untuk menentukan fraksi ukuran yang optimum untuk analisis, kedalaman penyontoan yang terbaik , jika mungkin respons geokimia dari mineralisasi .

Hasi survey tanah biasanya disajikan dalam bentuk peta kontur yang mengacu pada isopleth (garis yang konsentrasinya sama). Selang antar kontur dapat digambarkan dengan warna atau arsir. Tiap titik conto dan harganya harus diperlihatkan, tapi nomornya tidak perlu diterakan agar tidak membingungkan. Pola pengambilan conto yang tidak beraturan dapat disajikan dalam peta dot, atau dengan memberikan warna yang berbeda pada setiap titik conto.

Survey lanjut (follow-up) dilakukan dengan spasi grid yang lebih rapat. Contohnya suatu anomali yang terdapat pada grid penyelidikan pendahuluan 500x200 m dapat dipenyontoan lagi dengan grid 250x100 m atau lebih rapat lagi, tapi grid yang lebih rapat dari 25x25 m umumnya kurang menguntungkan, kecuali jika target yang diharapkan berupa vein yang sangat kecil atau pegmatit. Jika hasil survey lanjut menjanjikan, maka pada daerah anomali dapat dilnjutkan dengn survey geofisika sebelum diputuskan dilakukan pemboran.

C.3. Survey Batuan

Dalam rangka mendapatkan informasi kelimpahan background dari unsur yang dianalisis dalam survey tanah atau sedimen sungai aktif perlu dilakukan sedikitnya pengambilan contoh batuan secara terbatas. Survey batuan dapat dilakukan sendiri untuk mendeteksi kemungkinan dispersi primer yang berasosiasi dengan bijih. Survey batuan dapat digunakan untuk prospeksi mineralisasi pada kondisi berikut :

1. Prospeksi bijih yang meghasilkan pola dispersi batuan dasar yang luas (contohnya seperti Si, K, F, Cl dapat dijumpai pada lingkaran alterasi yang ekstensif mengitari bijih hidrotermal).
2. Prospeksi untuk endapan yang luas berkadar rendah (contohnya endapan Cu yang tersebar atau endapan Sn yang tersebar) yang pengenalannya tidak mungkin dilakukan dari contoh setangan karena kadarnya rendah atau mineral yang dicari tidak terlihat.
Pengambilan conto batuan bisa dilakukan dengan chip sampling secara acak pada singkapan atau dengan pemboran dengan pola grid (bor auger untuk kedalaman yang kecil, atau dengan rotary percussion untuk daerah yang overburdennya tebal). Conto batuan, yang diperoleh digerus dan diayak. Fraksi –80 mesh dianalisis.

C.4. Survey Air

Analisis air dari sungai, mata air, danau, rawa sumur, dan sumur bor, dapat dilakukan dalam prospeksi, tetapi kesulitan analisis sehubungan dengan rendahnya konsentrasi, ditambah lagi fluktuasi yang cepat akibat variasi musim menghambat meluasnya penggunaan metode ini. Airtanah bisa kontak dengan batuan dan melarutkan unsur-unsur dan terjadi kesetimbangan kimia yang erat kaitannya dengan kimia yang dikandung oleh akifer.

Air tanah mengandung padatan terlarut yang bervariasi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contohnya air dari ladang minyak dengan endapan halit dapat mengandung padatan terlarut yang lebih banyak dari air laut atau airtanah biasa. Namun airtanah digunakan juga dalam eksplorasi mineral, umumnya dari sumber yang dangkal.
Air sungai dan danau umumnya berasal dari air permukaan, tapi air tanah dapat memberi kontribusi melalui mata air dan sungai bawah tanah. Air danau dan sungai memperlihatkan kandungan padatan terlarut yang lebih bervariasi, karena adanya variasi penambahan air permukaan yang besar dan tiba-tiba, yang akan merubah pH, Eh, dan lingkungan kimia dalam jarak yang sangat pendek.

Conto diambil di lapangan dengan botol plastik yang bersih (250 – 500 ml) yang telah dicuci dua sampai tiga kali. Agar bebas kontaminasi botol harus dibersihkan dengan asam yang bebas logam sebelum dibawa ke lapangan. Untuk praktisnya, conto diasamkan dengan dua atau tiga tetes asam nitrit bebas logam untuk mencegah pengendapan logam yang ada. Jika diperlukan pengukuran pH dan Eh atau penentuan substansi yang mungkin dipengaruhi oleh asam, maka perlu diambil conto duplikat atau melakukan pengukuran ditempat. Jika conto mengandung padatan suspensi, maka perlu dilakukna filtrasi, tapi biasanya dilakukan di laboratorium sebelum analisis.

C.5. Survey Biogeokimia

Filosofinya adalah, bahwa akar tanaman menunjam jauh ke dalam tanah dan mengambil makanan dari batuan dasar yang lapuk. Contohnya tanaman teh telah memperlihatkan batas-batas anomali Ni di Australia Barat. Keuntungan metode ini dibandingkan dengan metode lainnya, yaitu dapat dilakukan untuk :

1. Prospeksi di daerah yang tanah penutupnya tertranspor
2. Prospeksi di daerah berawa
3. Prospeksi di daerah yang vegetasinya sangat rapat

Tanaman mengambil makanan dari tanah melalui akarnya. Dengan membandingkan konsentrasi unsur dalam jaringan tanaman dengan konsentrasi unsur dalam tanah, unsur-unsur dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok. Kelompok pertama terdiri dari unsur biogenikmencakup H, C, N, P, dan S, merupakan unsur pembangun jaringan tanaman, konsentrasinya di atas konsentrasi unsur-unsur tsb dalam tanah.

Kelompok kedua berupa unsur yang jejak yang diperlukan utuk pertumbuhan yang sehat, terdiri dari B, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu dan Zn yang konsentrasinya dalam tanaman hampir sama dengan dalam tanah. Kelompok ke tiga adalah unsur yang tidak diperlukan atau unsur toksik, antara lain Pb, Sr, HG, Be, U, NI, Cr, Ag, Sn. Dan Se. Unsur toksik mungkin diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit, sedangkan unsur yang diperlukan bisa menjadi toksik jika hadir dalam konsentrasi yang tinggi.

Pada tanah dengan konsentrasi Pb, Cu, Hg dan Ni tinggi, pertumbuhan vegetasi terhambat atau terbatas pada jenis tertentu. Ada tanaman yang toleran terhadap konsentrasi toksik yang tinggi, adapula yang seolah-olah membutuhkan unsur toksik untuk dapat mulai tumbuh. Tanaman yang demikian disebut tanaman indikator. Yang paling dikenal adalah bunga tembaga di Zambia dan tanaman Selenium di Amerika. Kehadiran bunga tembaga menjadi indikasi konsentrasi Cu ratusan sampai ribuan ppm. Tanaman selenium menjadi indikator yang baik untuk mineralisasi uranium karena Se sering menyertai U. Daun yang menguning (chlorosis) dapat disebabkan oleh konsentrasi unsur Cu, Zn, Mn dan Ni.

Penelitian biogeokimia dalam prospeksi dilakukan sejah tahun 1930. Material tanaman yang dikumpulkan dijadikan abu, untuk menghilangkan unsur biogenik penyusun jaringan, unsur yang dicari akan dijumpai dalam residu (abu). Abu umumnya mencapai 1-3% berat, sehingga unsur yang dicari akan terkonsentrasi sampai 100 kalinya dari unsur asal dalam jaringan. Keuntungan lain survey biogeokimia dibandingkan dengan survey tanah adalah anomalinya di dalam abu akan lebih mudah dideteksi karena konsentrasinya tinggi. Namun dalam hal pekerjaan, survey biogeokimia melibatkan pekerjaan yang lebih banyak.

Untuk melakukan survey biogeokimia, sedikitnya diperlukan 300 gram material dari tiap tanaman. Tanaman muda dan kurus umumnya memberikan hasil yang paling baik. Conto dapat divariasikan dengan spesies yang berbeda, tapi menggunakan satu spesies lebih praktis. Pengambilan conto harus sedekat mungkin pada gridnya. Setelah conto dimasukkan ke dalam kantung, material dikeringkan dan dapat dikirim ke laboratorium untuk dijadikan abu dan dianalisis, atau dapat dibiarkan hangus di udara atau dalam oven, kemudian masukan ke dalam kantung conto dan dikirim ke laboratorium. Sebelum conto dianalisis, dilakukan pengabuan terlebih dulu pada temperatur 450° - 500° C. Temperatur ini terlalu tinggi untuk Sb, Hg , Se, dan Te, sehingga perlu menggunakan metode pengabuan basah.

C.6. Survey Gas

Suatu teknik yang masih sedang dikembangkan adalah pengambilan conto gas untuk mencari anomali unsur volatil di sekitar bijih. Saat ini perhatian difokuskan pada pendeteksian gas Hg di sekitar berbagai endapan bijih. Sejumlah volume udara dilewatkan melalui suatui filter yang dapat menangkap uap Hg untuk dianalisis kemudian. Pengambilan conto dapat dilakukan dekat permukaan (misalnya melalui satu unit perangkat yang dipasang pada kendaraan beroda empat), dalam tanah, atau dengan pesawat yang terbang rendah. Keterbatasan metode ini adalah :

1. Konsentrasi gas yang diukur umumnya rendah
2. Sulit menentukan lokasi anomali yang akurat
3. Peka terhadap kondisi cuaca
4. Memelukan endapan bijih yang mengandung Hg yang cukup

Tipe penyelidikan lain adalah inderaja digunakan untuk mendeteksi hidrokarbon dalam prospeksi minyak dan untuk mendeteksi gas-gas radiogenik seperti Rn, He, dan Xe dalam prospeksi U dan Th. Gas radiogenik ini luruh dalam paruh waktu yang pendek (Rn220 54 jam, Rn222 4 hari) yang membatasi ukuran pola dispersi yang dapat dikenal. Walau begitu Rn222 banyak digunakan dalam prospeksi uranium, dan kadang-kadang berhasil. Gas seperti H2S, SO2, I2, CO2, N2 dan O2 memiliki potensi dalam prospeksi, tetapi pada saat ini banyak yang belum dieksploitasi.

D. METODE ANALITIS

Dalam eksplorasi geokimia tidak perlu mengutamakan akurasi yang tinggi, yang penting cepat, tidak mahal dan sederhana. Metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geokimia adalah kromatografi, kolorimetri, spektroskopi emisi, XRF, dan AAS. Metode lain yang juga digunakan dalam kasusu khusus adalah aktivasi neutron, radiometri dan potensiometri.

AAS (atomic absorpsion spectrometry) merupakan teknik yang paling banyak dipakai dalam analisis unsur tunggal standar. Alat-alat yang lebih canggih dapat menganalisis multi unsur, seperti :
1. Plasma emissin spectrometry menganalisis 12 unsur utama (Cu, Pb, Zn, Ag, W, Sb, Ba, Ni, Mn, Fe, Cr, Sn) dan 10 unsur berguna baik sebagai unsur pennyertamaupun untuk pemetaan geologi: V, P, As, Mo, B, Be, Cd, Co, Ni, Y.
2. Optical emission spectrometry yang langsung dibaca : quantometer, yang mengukur secara simultan 7 unsur dan 26 unsur jejak.

E. INTERPRETASI DATA GEOKIMIA

Interpretasi data geokimia melibatkan kesimpulan statistik dan geologi. Perlu disadari bahwa kesuksesan interpretasi data tergantung pada keberhasilan porgram pengambilan conto. Jika mungkin program pengambilan conto dibuat fleksibel sehingga interpretasi dapat dilakukan secara progresif, mulai dari interpretasi subyektif, diteruskan dengan prosedur yang lebih kompleks sampai kemungkinan anomali ditemukan atau sampai dapat dikenali tanpa ragu jika tidak terdapat anomali.

E.1. Pengolahan Data Geokimia Strategis

Geokimia strategis dan analisis multi unsur dengan data yang banyak (33 unsur/ conto) membutuhkan pengolahan data dengan komputer. Analisis ini sering dilakukan di pusat-pusat pengolahan data. Prospektor hanya perlu menyediakan peta lokasi dan data lapangan (buku catatan penyontoan).

Pengolahan data dimulai dengan mengambil informasi geokimia dari conto yang dikumpulkan. Hal ini dapat diperoleh dengan cara mengelompokkan conto dengan indeks yang sama, sebagai berikut:
1. Hasil analisis dari laboratorium
2. Koordinat conto
3. Observasi lapangan

Pengolahan data melibatkan manipulasi sejumlah besar variabel (nilai conto). Ini dapat menentukan variabilitas dalam dan antara populasi conto. Ada tiga metode statistik yang digunakan: pertama melibatkan pengolahan variabel yang diambil satu persatu (analisis univariate), kedua teknik analisis bivariate, dan ketiga analisis multivariate.

Analisi univariate atau analisis elementer memungkinkan perangkuman karakteristik dari distribusi unsur baik melalui penghitungan maupun secara grafis. Grafik yang disajikan untuk distribusi unsur tertentu dapat digunakan untuk menentukan hukum statistik mana yang sesuai dengan distribusi unsur atau menentukan populasi yang berbeda (jika ada) dalam conto global.

Analisis statistik bivariate terdiri dari analisis dua karakter dari variasi simultan , baik dengan grafik ataupun perhitungan koefisien korelasi linier. Analisis multivariate terdiri dari: regresi multiple dan analisis faktorial. Regresi multiple memungkinkan variasi-variasi dari suatu variabel dihubungkan dengan variasi-variasi dari satu atau beberapa variabel lain. Gunanya untuk membantu menonjolkan atau mengeliminasi material logam dari endapan primer.

Contohnya Cu yang tinggi yang berasosiasi dengan batuan basa dapat ditekan atau dihapus dengan studi distribusi Ni, Co dan V. Di lain pihak anomali yang signifikan akan kelihatan lebih kontras. Analisis faktorial bertujuan mendapatkan informasi dari data numerik yang besar. Sintesis ini membutuhkan perhitungan matematis yang kompleks. Contohnya jika satu seri plutonik dipelajari, dimulai dengan data kimia Fe, Mg dan Ti dikelompokkan pada faktor yang sama., ini dapat mengekspresikan variasi dalam level mineral feromagnesia dalam conto yang berbeda. Dalam prospeksi geokimia, fakta-fakta ini dapat dapat menggambarkan kehadiran berbagai mineralisasi, kontras antara unit geologi utama, fenomena pedologi, dan sebagainya.

Penyajian hasil disajikan dalam bentuk :
1. Peta data mentah
2. Peta nilai anomali dengan menggunakan pola yang berbeda
3. Peta dari background geokimia lokal

E.2. Geokimia Taktis

Jika data tidak terlalu banyak, tidak perlu pengolahan data dengan komputer. Konsekuensinya prospektor harus memproses dan menyajikan sendiri datanya. Analisis statistik elementer dapat membantu memisahkan background dari anomali. Hal ini dapat dilakukan secara manual melalui perhitungan nilai rata-rata, deviasi standar dapat pula disajikan dalam bentuk grafis dengan melakukan langka-langkah sebagai berikut :
1. Pemilihan data populasi yang tepat, sebesar mungkin dan sehomogen mungkin
2. Pengumpulan harga-harga menjadi jumlah kelas yang cukup
3. Menghitung frekuensi tiap kelas kemudian plot terhadap unit kelas untuk mendapatkan histogram
4. Menghaluskan histogram untuk mendapatkan kurva frekuensi
5. Pengeplotan frekuensi kumulatif sebagai ordinat untuk mendapatkan kurva frekuensi kumulatif yang merupakan bagian integral dari kurva frekuensi.
6. Dengan mengubah ordinat di atas menjadi skala probabiliti, maka kurva frekuensi akan menjadi garis lurus.

Artikel Terkait