Makalah Pa Abe [PDF]

Citation preview

CARA TERBENTUKNYA BATUBARA



Komposisi kimia batubara hampir sama dengan ko,posisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsure utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. Batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami proses pembatubaraan (coalification). Apabila jaringan tumbuhan dibakar dalam suasana reduksi, yaitu dengan cara sesudah jaringan tumbuhan disulut dengan api, kemudian di atas tumpukkan ditutup tanah agar tidak berhubungan dengan udara luar (atau dengan kata lain agar jaringan tumbuhan tidak terbakar), maka jaringan tumbuhan (umum disebut sebagai kayu), akan menjadi arang kayu. Makin keras kayu yang dipergunakan sebagai bahan baku,arang kayu yang dihasikan mutunya semakin baik. Komposisi kimia utama arang kayu serupa dengan komposisi kimia utama batubara. Perbedaannya, arang kayu dapat dibuat sebagai hasil rekayasa dan inovasi manusia, selama jangka waktu yang pendek, sedang batubara terbentuk oleh proses alam , selama jangka waktu ratusan hingga ribuan tahun. Di dalam mempelajari cara terbentuknya batubara dikenal 2 teori yaitu teori insitu dan teori drift (Krevelen, 1993). Teori insitu menjelaskan, tempat dimana batubara terbentuk sama dengan tempat terjadinya proses coalification dan sama pula dengan tempat dimana tumbuhan tersebut berkembang. Oleh sebab itu beberapa penciri yang dapat dipergunakan untuk mengetahui berlakunya teori insitu pada suatu daerah tambang batubara antara lain didapatkannya getah tumbuhan yang telah mengeras (membatu), dalam istilah geologi disebut Harz (istilah setempat dikenal sebagai dammar selo/gandarukem). Warna Harz, kuning-tua sampai kuning kehitaman, relative lunak dibandingkan dengan kekerasan kuku manusia, dan mudah digerus menjadi butir-butir halus , apabila dibakar berbau sepeti kemenyan. Teori drift menjelaskan, bahwa endapan batubara yang terdapat pada cekungan sedimen berasal dari tempat lain, dengan kata lain tempat terbentuknya batubara berbea dengan tempat tumbuhan



semua berkembang kemudian mati. Penyebaran batubara



dengan konsep teori drift, mungkin luas ataupun sempit, tergantung pada luas cekungan sedimentasi.



1



A. FAKTOR YANG BERPENGARUH Cara terbentuknya batubara melalui proses yang sangat panjang dan lama, disamping dipengaruhi faktor alamiah yang tidak mengenal batas waktu, terutama ditinjau dari segi fisika, kimia ataupun biologis. Secara rinci, hal-hal tersebut diatas diuraikan lebih lanjut sebagai berikut : 1.



Posisi Geoteknik posisi geoteknik adalah letak suatu tempat yang merupakan cekungan sedimentasi yang keberadaannya dipengaruhi oleh gaya-gaya tektonik lempeng. Kejadian ini juga akan berpengaruh pada penyebaran batubara yang terbentuk.



2.



Keadaan topografi daerah Daerah tempat tumbuhan berkembang baik, merupakan daerah yang relative tersedia air. Oleh karenanya tempat tersebut mempunyai topografi yang relative lebih rendah dibandingkan daerah-daerah yang mengelilinginya. Makin luas daerah dengan topografi relative rendah,makin banyak tanaman yang tumbuh sehingga makin banyak bahan pembentuk batubara. Hal ini merupakan salah satu faktor yang mengakibatkanpenyebaran batubara berbentuk seperti lensa.



3.



Iklim daerah Iklim berperan penting dalam pertumbuhan tanaman. Di daerah beriklim tropis dengan curah hujan silih berganti sepanjang tahun, disamping tersedianya sinar matahari sepanjang waktu, merupakan tempat yang cukup baik untuk pertumbuhan tanaman. Kebanyakan luas tanaman yang keberadaannya sangat ditentukan oleh iklim akan menentukan penyebaran dan ketebalan batubara yang nantinya akan terbentuk.



4.



Proses penurunan cekungan sedimentasi Cekungan sedimentasi yang ada di alam bersifat dinamis, artinya dasar cekungannya akan mengalami proses penurunan atau pengangkatan. Makin sering dasar cekungan sedimentasi mengalami proses penurunan, batubara yang terbentuk akan makin tebal.



2



5.



Umur geologi Zaman karbon (± 350 tahun yang lalu) diyakini merupakan awal munculnya tumbuh-tumbuhan didunia untuk pertama kali. Sejalan dengan proses tektonik yang terjadi didunia selama sejarah geologi berlangsung, luas daratan tempat tanaman hidup dan berkembang biak, telah mengalami proses coalification cukup lama, sehingga mutu batubara yang dihasilkan sangat baik. Jenis batubara ini umumnya terdapat di daerah benua seperti Australia, Asia, Afrika, Eropa dan Amerika. Makin tua lapisan batuan sedimen yang mengandung batubara, makin tinggi rank batubara yang akan diperoleh.



6.



Jenis tumbuh-tumbuhan Batubara yang terbuat dari tanaman keras dan berumur tua akan lebih baik dibandingkan dengan batubara yang terbentuk dari tanaman berbentuk semak dan hanya berumur bermusimPeat, dikenal pulau sebagai gambut yang didapatkan dikedua pulau tersebut terbentuk dari tanaman semak dan rumput yang dikenal merupakan jenis batubara rank rendah. Jadi dapat disimpulkan makin tinggi tingkat tumbuhan (dalam sistematika taksonomi) dan makin tua umur tumbuhan tersebut apabila mengalami proses coalification akan menghasilkan batubara dengan kualitas baik.



7.



Proses dekomposisi Proses dekomposisi pada tumbuhan merupakan bagian dari transpormasi biokimia pada bahan organik. Tahap awal dalam pembentuk batubara adalah proses pembentukan gambut dimana tumbuhan mengalami perubahan fisik dan kimia. Anaerombic adalah jenis bakteri yang bekerja dalam suasana tanpa oksigen , menghancurkan bagian lunak dari tumbuhan seperti



cellulosa,



protoplasma dan karbohidrat. Proses tersebut membuat kayu berubah menjadi lignit, bitumina.Kecepatan pembentukan gambut tergantung pada kecepatan perkembangan tumbuhan dan proses pembusukan.



3



8.



Sejarah setelah pengendapan Bahwa semakin dekat posisi cekungan sedimentasi terhadap posisi geoteknik yang selalu dinamis akan mempengaruhi perkembangan batubara dan cekungan



letak



batubara



berada



.



apabila



roses



dinamika



geoteknik



memungkinkan terbentuknya pelipatan pada lapisan batuan yang mengandung batubara dan pensesaran maka akan mempercepat terbentuknya batubara dengan rang yang lebih tinggi proses ini akan dipercepat apabila dalam cekungan atau berdekatan dengan cekungan tempat batubara tersebut berada terjadi proses intrusi magmatis.



Panas yang ditimbulkan selama terjadi proses perlipatan,



pensesaran ataupun proses intrusi magmatis akan memeprcepat terjadinya proses coalification atau pemuliaan batubara 9.



Struktur geologi cekungan Batuan sedimen merupakan bagian kulit bumi akan mengalami deformasi akibat gaya tektonik cekungan akan mengalami deformasi lebih hebat apabila cekungan tersebut berada dalam satu sistem geatiklin atau geosiklin. Akibat gaya tektonik yang terjadi pada waktu – waktu tertentu, batubara bersama dengan batuan sedimen merupakan pelapisan diantaranya akan akan terlipat dan tersesarkan . Prosesperlipatan dan pensesaran tersebut akan menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan akan berpengaruh pada prosesmetamorfosis batubara, dan batubara akan menjadi lebih keras dan lapisannya terpatah – patah. Makin banyak perlipatan dan persesaran terjadi di dalam cekungan sedimentasi yang mengandung batubara secara teoritis akan meningkatkan mutu batubara. Oleh sebat itu,pencarian batubara bernutu baik, di arahkan pada daerah geosiklin atau geatiklin, karena dikedua daerah tersebut diyakini kegiatan tektonik berjalan cukup insentif.



10. Metamorfosa organik Tingkat kedua dalam proses pembentukan batubara adalah penimbunan atau penguburan oleh sedimen baru. Apabila telah terjadi proses penimbunan, proses degradasi biokimia tidak berperan lagi tetapi mulai digantikan dan didominasi oleh proses dinamokimia. Proses ini menyebabkan terjadinya perubahan gambut menjadi batubara dalam berbagai mutu. Selama proses ini 4



terjadi pengurangan air lembab, oksigen dan senyawa kimia lainnya CO,CO2 dan CH serta gas lainnya. Di lain pihak terjadi pertambahan prosentase karbon (C), belerang (S) dan kandungan abu. Peningkatan mutu batubara sangat ditentukan oleh faktor tekanan dan waktu. Tekanan dapat diakibatkan oleh lapisan sedimen penutup yang tebal tau karena tektonik. Waktu ditunjukkan bila bahan utama pembentuk batubara mulai bergradasi. Makin lama selang waktu semenjak saat mulai bergradasi hingga berubah menjadi batubara , makin baik mutu batubara yang diperoleh. Faktor – faktor tersebut mengakibatkan bertambahnya tekanan dan percepatan proses metamorfosa organik. Proses ini akan mengubah gambut menjadi betubara sesuai dengan perubahan kimia fisika dan tampak pula pada saat optiknya. Dari uraian tersebut di atas nyata bahwa paling tidak terdapat sepuluh perameter yang berpengaruh dalam pembentukan batubara. Untuk menentukan faktor mana yang paling berpengaruh hanya mungkin dapat diinterpresentasikan berdasarkan atas data / gejala / kenampakan yang dijumpai dilapangan tempat batubara tersebut ditambang. Jadi diantara masing – masing parameter tersebut saling berinteraksi satu sama lain. B. BERBAGAI BENTUK LAPISAN BATUBARA Bahwa hasil data dari kegiatan ekspolasi tidak menjamin kemberadaan batubara dilapangan baik setelah dilakukan pengeboran inti (couring) diperoleh core batubara yang menerus hingga ratusan meter. Sesudah dilakukan rekonstruksi struktur geologi dari hasil pemetaan geologi berdasarkan atas singkapan batubara di lapangan diketahui bahwa lapisan batubara tempat pemboran dilakukan telah mengalami perubahan kedudukan lapisan yang semula miring menjadi tegak akibat dari tektonik yang berpengaruh di daerah tersebut dan mungkin saja batubara yang ada menjadi menipis dan lama – lama hilang. Dari hasil pengamatan pada singkapan batubara yang diperoleh dilapangan dikombinasikan dengan hasil pemboran eksplorasi akan dapat diketahui berbagai macam bentuk lapisan batubara yang ada diantara lapisan batuan sedimen. Dari fenomena yang terjadi dianjurkan memadukan semua data geologi yang diperoleh dari hasil pemboran ini



5



interpretasi geologi akan mendekati keadaan sebenarnya



walau pun tidak mungkin



menjamin seratus persen. Mencermati berbagai bentuk lapisan batubara dikenal beberapa tipe antara lain sebagai berikut : 1. Bentuk Horse Back Bentuk ini dicirikan oleh lapisan batubara dan lapisan batuan sedimen yang menutupinya melengkung keatas yang berakibat adnya gaya kompresi, tingkat pelengkungan sangat ditentukan oleh besaran gaya kompresi. Tingkat pelengkungan sangat ditentukan oleh besarnya gaya kompresi makin kuat gaya kompresi yang berpengaruh makin besar tingkat pelengkungannya kearah lateral lapisan batubara mungkin akan sama tebalnya atau menjadi lebih tipis. Kenampakan ini akan dapat dilihat langsung pada singkapan lapisan batubara yang tampak dijumpai dilapangan ( dalam skala kecil) atau dapat diketahui dari hasil rekonstruksi beberapa lubang pemboran eksplorasi pada saat dilakukan coring secara sistematis. Akibat dari pelengkungan ini lapisan batubara terlihat pecah – pecah akibat batubara menjadi kurang kompak. Pengaruh air hujan yang selanjutnya menjadi air tanah akan mengakibatkan sebagian butiran batuan sedimen yang terletak diatasnya bersama air tanah akan masuk diantara rekahan lapisan batubara . kejaian ini akan mengakibatkan apabila batubara tersebut ditambang batubara mengalami pengotoran (kontaminasi) dalam bentuk butiran – butiran batuan sedimen sebagai kontaminan anorganik sehingga batubara menjadi tidak bersih. Keberadaan pengotor ini tidak diinginkan apabila batubara tersebut akan dipergunakan sebagai bahan bakar. Pada gambar dibawah ini tampak lapisan batubara berbentuk Horse Back.



Gambar 2.1. Pelapisan Batubara Bentuk Horse Back



6



2. Bentuk Pinch Bentuk ini diceritakan oleh lapisan batubara yang menipis dibagian tengah. Pada umumnya bagian bawah lapisan batubara bentuk ini merupakan batuan yang plastis misalnya batu lempung sedang bagian atas dari lapisan batubara secara setempat



-



setempat ditutupi oleh batupasir yang secara lateral merupakan pengisian suatu alur. Sangat dimungkinkan bentuk pinch ini bukan merupakan penampakan tunggal melainkan merupakan penampakan yang berulang – ulang ukuran bentuk pinch bervariasi dari beberapa meter sampai puluhan meter (lihat gambar 2.2). dalam proses penambangan batubara batupasir yang mengisi pada alur – alur tersebut tidak terhindarkan ikut tergali sehingga keberadaan fragmen – fragmen batupasir tersebut juga dianggap sebagi pengotor organik. Keberadaan pengotor ini tidak diinginkan apabila batubara tersebut akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar.



Gambar 2.2 Pelapisan Batubara Bentuk Pinch 3. Bentuk Clay Vein Bentuk ini teradi apabila diantara 2 bagian (secara lateral) endapan batubara terdapat urat lempung ataupun pasir. Bentukan ini terjadi apabila pada satu seri endapan batubara mengalami petahan dan diantara 2 bidang patahan tersebut yang merupakan rekahan terbuka terisi oleh lempung ataupun pasir. Apabila batubaranya ditambang bentuk Clay Vein dipastikan ikut tergali dan merupakan pengotor anorganik yang tidak diinginkan (lihat gambar 2.3.).



pengotor ini harus dihilangkan apabila batubaranya



tersebut akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar.



7



Gambar 2.3. Pelapisan Bantubara Berbentuk Clay Vein 4. Bentuk Burried Hill Bentuk ini terjadi apabila di daerah batubara terbentuk terdapat suatu kulminasi seolah – oleh lapisan batubaranya seperti “ terintrusi “. Sangat dimungkinkan lapisan batubara pada bagian yang “ teritrusi “ menjadi menipis atau hampir hilang sama sekali. Bentukan “intrusi” mempunyai ukuran dari bebrapa meter sampai puluhan meter ( lihat gambar 2.4. ). Data hasil pemboran inti pada saat eksplorasi akan banyak membantu dalam menentukan dimensi bentukan tersebut. Apabila bentukan “ intrusi” tersebut merupakan batuan beku pada saat proses penambangan dapat dihindarkan tetapi apabila bentukan tersebut merupakan tubuh batupasir dalam proses penambangan sangat dimungkinkan akan ikut tergali.



Oleh sebab itu ketelitian dalam perencanaan



penambangan sangat diperlukan agar fragmen – fragmen batuan “ intrusi” tersebut dalam batubara yang dihasilkan dari kegiatan penambangan dapat dikurangi sehingga keberadaan pengotor anorganik tersebut jumlahnya dapat diperkecil.



Gambar 2.4. Pelapisan Batubara Berbentuk Burried Hill



8



5. Bentuk Fault (Patahan) Bentuk ini terjadi apabila didaerah endapan batubara mengalami beberapa seri patahan.



Apabila hal ini terjadi akan mempersulit dalam melakukan perhitungan



cadangan batubara.



Hal ini disebabkan telah terjadi pergeseran perlapisan batubara



kearah vertikal.



Dalam melaksanakan eksplorasi batubara di daerah yang



memperlihatkan banyak gejala patahan, diperlukan tingkat ketelitian yang tinggi, tidak dibenarkan hanya berpedoman pada hasil pemetaan geologi permukaan saja. Oleh sebab itu disamping kegiatan pemboran inti akan lebih baik apabila ditunjang oleh data hasil penelitian geofisika. Dengan demikian rekonstruksi perjalanan lapisan batubara dapat diikuti dengan batubara hasil interpretasi dari data geofisika. Apabila patahan – patahan secara seri didapatkan keadaan batubara pada daerah patahan akan ikut hancur. Akibatnya keberadaan kontaminan anorganik pada batubara tidak terhindarkan. patahan yang terjadi pada satu seri sedimentasi



Makin banyak



endapan batubara makin banyak



kontaminan anorganik terikut pada batubara pada saat ditambang .



Gambar 2.5. Pelapisan Batubara Berbentuk Fault 6. Bentuk Fold (Perlipatan) Bentuk ini terjadi apabila di daerah endapan batubara didapatkan mengalami prooses tektonik hingga terbentuk perlipatan . perlipatan tersebut dimungkinkan masih dalam bentuk sederhana, misalnya bentuk antiklin atau bentuk siklin, atau sudah merupakan kombinasi dari kedua bentuk tersebut pada lapangan batubara yang sangat luas , bentu – bentuk tersebut dapat berupa sinklinorium ataupun antiklinnorium (lihat gambar 2.6). lapisan batubara berbentuk Fold memeberi petunjuk awal pada kita bahwa batubara yang terdapat didaerah tersebut telah mengalami proses Coalification relatif lebih sempurna akibatnya batubara yang diperoleh kualitasnya relatif lebih baik. Sering kali terjadi lapisan batubara bentuk Fold berasosiasi denga lapisan batubara bentuk Fould.



9



Dalam melakukan eksporasi batubara didaerah yang banyak perlipatan dan patahan kegiatan pemboran inti perlu mendapat priioritas utama agar ahli geologi mampu membuat rekonstruksi struktur dalam usaha menghitung jumlah cadangan batubara.



Gambar 2.6. Pelapisan Batubara Berbentuk Fold C. TERBENTUKNYA LAPISAN BATUBARA TEBAL Lapisan batubara tebal merupakan endapan batubara yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Salah satu syarat agar terbentuk lapisan batubara tebal adalah apabila cekungan sedimentasi pada awalnya batubara terbentuk dasar cengungan mengalami proses tektonik dan mengalami penurunan dasar cekungan sedimentasi . peristiwa ini selalu terjadi



pada cekungan sedimentasi yang dinamis artinya dasar cekungan



sedimentasi selalu mengalami proses penurunan lebih dominan dibandingkan dengan proses pengangkatan. Terjadinya proses penurunan dasar cekungan sedimentasi selalu diikuti oleh semakin bertambah luasnya pinggiran cekungan sedimentasi selalu diikuti oleh semakin bertambah luasnya pinggiran cekungan sedimentasi selalu diikuti oleh semakin bertambah luasnya pinggiran cekunga sedimentasi. Keadaan ini akan berakibat semakin luasnya lahan yang merupakan sumber bahan baku pembentuk batubara yaitu tumbuh – tumbuhan.



Oleh sebab itu penambahan kedalaman cekungan sedimentasi



selalu diikuti dengan penambahan luas lahan tumbuh – tumbuhan. Salah satu ciri lapangan yang dapat dipergunakan untuk mengetahui kemungkinan suatu daerah terdapat batubara tebal antara lain adalah apabila diantara lapisan batubara yang relatif tebal kurang lebih 5 meter terdapat lapisan antara dalam bentuk batu lempung tipis dikenal sebagai Clay band atau clay pating. Keberadaan lapisan batubara yang selalu berselang – seling dengan clay band, merupakan faktor pengenal dilapangan untuk mengatakan didaerah tersebut kemungkinan besar didapatkan lapisan batubara tebal. Kadang – kadang diantara lapisan batubara terdapat lapisan batu



10



gamping . keberadaan lapisan batu gamping ini menunjukkan bahwa cekungan batubara tersebut pernah berhubungan dengan laut.



Sifat cekungan batubara yang demikian



banyak didapatkan dilapangan batubara Kalimantan antara lain Tenggarong , Samarinda dan Balikpapan. Batubara yang terdapat di Taman Nasional Bukit Suharto, merupakan contoh lapangan batubara dengan alpisan tebal. D. REAKSI PEMEBENTUKAN BATUBARA Batubara terbentuk dari sisa – sisa tumbuhan yang sudah mati, dengan komposisi utama terdiri dari cellulosa.



Proses pemebntukan batubara dikenal sebagai proses



pembatubaraan atau coalification. Faktor fisika dan kimia yang ada di alama akan mengubah cellulosa menjadi lignit, subbitumina, bitumina atau antrasit.



Reaksi



pembentukan batubara dapat diperlihatkan sebagai berikut : 5 ( C6 H10 O5 )



C20 H22 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO



Cellulosa



lignit



gas metan



Keterangan : 



Cellulosa (senyawa organik), merupakan senyawa pembentuk batubara







Unsur C lignit jumlahnya relatif lebih sedikit dibandingkan jumlah unsur C pada bitumina, semakin banyak unsur C pada lignit semakin baik kualitasnya







Unsur H pada lignit jumlahnya relatif banyak dibandingkan jumlah unsur H pada bitumina . semakin banyak unsur H pada lignit semakin rendah kualitasnya







Senyawa gas metas (CH4) pada lignit jumlahnya relatif lebih sedikit dibandingkan dengan pada bitumina. Semakin banyak CH4 lignit semakin baik kualitasnya. Gas metana yang terbentuk selam proses coalification akan masuk ke dalam celah



– celah vein batu lempung , dan ini sangat berbahaya.



Apabila lapisan lignitnya



tersingkat dipermukaan tanah , gas akan keluar dan apabila temperatur udara luar meningkat akan terjadi kebakaran. Apabila lignit masih berada didalam tanah diantara lapisan batubara , dan padanya terjadi peningkatan temperatur, gas akan keluar secara mendadak dan terjadilah ledakan. Oleh karena itu mengatahui bentuk endapan batubara dapat membantu menentukan cara penanganan yang tepat .



selain itu juga dapat



mencegah terjadinya ledakan yang berarti mampu meningkatkan keselamatan kerja.



11