GENESA BATUBARA
Pengertian batubara
Batubara yang mempunyai rumus kimia C, adalah bahan tambang yang tidak termasuk dalam kelompok mineral. Batubara (coal) adalah : bahan bakar hidro-karbon padat yang terbentuk dari tetumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen dan terkena pengaruh P & T yang berlangsung lama sekali (hingga puluhan-ratusan juta tahun).
Batubara dapat dikategorikan sebagai salah satu batuan sedimen yang kaya akan material organik. Cook & Sherwood (1991) mengemukakan bahwa suatu deposit bisa disebut sebagai batubara jika kandungan material organiknya lebih dari 80%. Deposit batubara merupakan hasil akhir dari suatu efek kumulatif proses pembusukan dan penguraian tumbuhan, deposisi dan pembebanan sedimen, proses endogenik seperti pergerakan kerak bumi dan proses eksogenik contohnya erosi
Proses pembentukan batubara memakan waktu hingga puluhan juta tahun, dimulai dari pembentukan gambut (peat) kemudian menjadi lignite, sub-bituminous, bituminous hingga antrasit. Proses pembentukan batubara/pembatubaraan (koalifikasi) dapat diartikan sebagai proses pengeluaran berangsur-angsur dari zat pembakar (O2) dalam bentuk karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) hingga akhirnya menyebabkan konsentrasi karbon tetap (fixed carbon) dalam bahan asal batubara bertambah.
Kandungan Air :
Peat (gambut) < 60 %
--------------------------------------------------------------------
Lignite 30 – 40 %
Sub-bituminous 10 – 25 %
Bituminous 5 – 10 %
Antrasit 1 - 3 %
Gambut meskipun dalam banyak hal mempunyai kesamaan dengan batubara, tidak digolongkan sebagai batubara. Gambut secara umum mempunyai pengertian sebagai suatu sedimen organik yang dapat terbakar, berasal dari tumpukan hancuran atau bagian dari tumbuhan yang terhumifikasi dan dalam keadaan tertutup udara (di bawah air), tidak padat, kandungan air lebih dari 60 %. Ada satu hal penting yang menjadikan alasan, mengapa gambut tidak bisa digolongkan kedalam kelompok batubara, yaitu pada gambut belum/tidak terjadi metamorfosa akibat pengaruh P (pressure) & T (temperature), sehingga karakter fisik dan kimianya tidak jauh beda dengan kayu, meskipun penampakan fisualnya lebih mirip dengan batubara.
Terbentuknya Batubara
Untuk mengetahui bagaimana batubara itu terbentuk, ada dua hal penting yang harus diketahui, yaitu pertama; lingkungan atau kondisi yang bagaimana batubara itu dapat terbentuk (lingkungan pengendapan/pembentukan batubara) dan kedua ; tahapan dan proses apa saja yang berlangsung serta yang menyertainya selama pembentukan batubara, dari mulai tanaman hingga menjadi batubara..
Lingkungan Pengendapan Gambut /Batubara
Secara umum lingkungan pembentuk batubara dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu (1) lingkungan paralik atau marginal marine (daerah pesisir) dan (2) lingkungan limnik atau air tawar.
Pada lingkungan paralik atau marginal marine, terdapat beberapa sublingkungan dimana batubara umum terbentuk, yaitu pada:
- estuarin, lagun dan teluk: pada lingkungan ini terjadi deposisi sedimen klastik dan material organik dari marsh/swamp (paya/rawa) di sekitarnya serta kontribusi alga in situ.
- coastal marsh: lingkungan ini berada pada daerah rendah di belakang gosong pantai sehingga terpisah dari laut. Akan tetapi pada saat terjadi pasang tinggi dan badai, coastal marsh secara periodik dipengaruhi oleh air laut. Tumbuhan yang terdapat pada lingkungan ini adalah tumbuhan yang mampu beradaptasi dengan berbagai kondisi salinitas. Tumbuhan yang umumnya ditemukan pada coastal marsh daerah tropis adalah berupa mangrove.
- Lower delta plain marsh/swamp: fasies ini terutama berupa daratan/pulau interdistributer yang ditumbuhi tumbuhan (mangrove) pada delta bagian depan yang berhadapan dengan laut. Pada saat terjadi pasang tinggi dan badai, air laut yang masuk dapat menyebabkan penambahan sulfur sehingga menyebabkan terbentuknya deposit gambut yang kaya akan pirit. Selain itu pada saat banjir, sedimen berbutir halus dapat diendapkan bersama material tanaman sehingga terbentuk gambut yang kandungan abunya tinggi.
Lingkungan limnik atau air tawar merupakan lingkungan yang didominasi oleh air tawar (atau di atas level pasang tertinggi) dan tidak memiliki hubungan hidrologis secara langsung dengan laut. Sub-lingkungan yang membentuk deposit batubara adalah:
- fluvial swamp (termasuk upper delta plain swamp): rawa fluvial banyak terdapat pada dataran banjir fluvial oleh karena terlindung dari suplai sedimen oleh adanya leeve sepanjang teras sungai. Gambut/batubara yang dihasilkan dapat berselang-seling dengan lapisan pasir atau lempung yang terbawa oleh adanya banjir. Kadang pembentukan gambut pada lingkungan ini juga diselingi dengan adanya fasies danau.
- danau: pembentukan gambut terutama terjadi pada pinggir danau, sedangkan pada posisi yang lebih dalam terbentuk lumpur organik oleh karena minimnya sirkulasi air.
- upland bog: gambut juga dapat terbentuk pada lingkungan yang tidak secara langsung berhubungan dengan kondisi fluviatil, akan tetapi tetap terjadi drainasi dan akumulasi material klastik tidak terlalu banyak melampaui akumulasi tumbuhan.
Syarat-Syarat Pembentukan Batubara :
Batubara dapat terbentuk setidaknya harus terpenuhi empat hal, yaitu :
1. Ketersediaan tumbuhan yang melimpah
2. Morfologi tempat pengendapan yang sesuai : kondisi rawa ideal untuk perkembangan organisme anaeraob, muka air tanah dangkal, iklim yang sesuai.
3. Penurunan dasar cekungan/rawa saat pengendapan (synsedimenter) :
§ Terjadi keseimbangan biotektonik, yaitu keseimbangan kecepatan sedimentasi bahan-bahan pembentuk humin atau gambut dengan penurunan dasar rawa.
§ Terjadi fase biokimia (proses-proses kimiawi dengan bantuan mikro organisme dalam lingkungan bebas oksigen).
4. Penurunan cekungan/dasar rawa sesudah pengendapan (postsedimenter) :
§ Proses-proses geotektonik
§ Terjadi fase geokimia, yaitu proses-proses kimiawi bahan/material oleh proses-proses alam yang terjadi di dalam bumi.
Tahapan dan Proses Terjadinya Batubara :
Tahapan dan Proses Pembentukan Batubara dapat digolongkan menjadi dua kejadian, yaitu pertama tahap/fase diagenesa (perusakan dan penguraian) oleh organisme, atau sering juga disebut sebagai tahap/fase biokimia. Kedua adalah tahap metamorfosa, yaitu perubahan dari gambut menjadi batubara, yang sering juga disebut sebagai tahap geokimia
Tahap/Fase Diagenesa (Biokimia)
Ekosistem rawa berbeda dengan ekosistem sungai dan danau, demikian pula kondisi air dan tanahnya. Pada lingkungan rawa, sirkulasi air sangat minim bahkan sering tidak ada sirkulasi air sama sekali, hal ini mengakibatkan minimnya kandungan oksigen di rawa. Dalam lingkungan seperti ini, tanaman dan sisa-sisa tanaman rawa yang mati tidak bisa membusuk secara wajar (untuk pembusukan dibutuhkan oksigen/bakteri –bakteri aerob/suka oksigen). Pada akhirnya yang dominan adalah bakteri-bakteri jenis an aerab.
Bakteri anaerob mengurai tanaman yang mati tidak menjadi kompos (busuk), tetapi menjadi bahan lain yang disebut dengan gel atau jelly. Penguraian ini terjadi di lingkungan yang bebas (minim) oksigen. Lingkungan rawa yang selalu basah/berair atau muka air tanah yang sangat dangkal dan tanpa sirkulasi air yang baik, menghasilkan lingkungan yang cocok untuk bakteri an aerob berkembang biak dan aktif mengurai tanaman menjadi gel.
Tahap selanjutnya, gel atau jelly semakin lama semakin tebal, membentuk sedimen, mampat dan memadat. Pemadatan biasanya diikuti dengan penurunan kandungan air, hingga akhirnya membentuk endapan/sedimen yang kaya bahan-bahan organik (humin) yang dikenal sebagai gambut (peat).
Fase Metamorfosa (Geokimia)
Pada fase ini, terjadi perubahan yang mendasar dari sifat-sifat fisik dan kimiawi bahan gambut menjadi batubara. Perubahan mendasar ini ditandai dengan semakin menurunnya kandungan air, hydrogen, oksigen, karbon dioksida dan bahan-bahan lain yang mudah terbakar (volatile matter). Bakteri tidak lagi berperan disini, akan tetapi yang berperan adalah perubahan-perubahan dan aktivitas-aktivitas yang terjadi di dalam bumi, seperti adanya perubahan tekanan dan temperatur, struktur, intrusi dan lain sebagainya.
Tahapan pembentukan batubara
Cekungan atau dasar rawa tempat terdapatnya lapisan gambut, yang terus menurun, ditandai dengan timbunan sedimen dengan ketebalan hingga ribuan meter, mengakibatkan bertambahnya tekanan (P) dan suhu (T) yang cukup tinggi, hingga sebagian senyawa dan unsur (H2O, O2, CO2, H2, CH4, dll.) akan berkurang dan hilang. Dilain pihak, akibat berkurangnya kandungan za-zat tadi akan menambah prosentase unsur C (carbon) yang terkandung dalam batubara. Semakin tinggi kandungan C dalam batubara, maka tahap pembatubaraan (coalifikasi) semakin baik, ditandai dengan kenaikan kelas (rank) batubara. Dari unsure C inilah kalori batubara dihitung. Semakin tinggi prosentase C dalam batubara, maka nilai kalorinya semakin tinggi.
Skema proses pembatubaraan (Van Krevelen, 1992 dengan diolah kembali)
Peningkatan kelas (rank) batubara dapat juga terjadi akibat adanya intrusi magma atau hidrotermal. Lapisan gambut atau batubara yang terkena intrusi hingga radius tertentu akan mendapat P dan T yang lebih tinggi dibanding gambut dan batubara di tempat lain, sehingga kelas batubaranya akan naik.Reaksi pembentukan batubara dapat digambarkan sebagai berikut (Sukandarrumidi, 1995) :
5(C6H10O5) C20H22O4 + 3CH4 + 8H20 + 6CO2 + CO
cellulosa lignit gas metan
5(C6H10O5) C20H22O4 + 3CH4 + 8H20 + 6CO2 + CO
cellulosa bitumine gas metan
Tipe Pengendapan Batubara
Ditinjau dari mekanisme atau tipe pengendapan bahan-bahan pembentuk batubara maupun pengendapan batubara, dapat digolongkan menjadi dua kelompok (Sukandarrumidi, 1995), yaitu : batubara yang terbentuk secara in-situ atau autochthonous dan yang terbentuk secara drift atau allochthonous.
Pembentukan batubara tipe in-situ dan tipe drift
Batubara jenis in-situ atau autochthonous yaitu batubara yang terjadi dari sedimentasi gambut dimana rawa gambut tersebut berada. Jadi batubara benar-benar berasal dari rawa gambut tempat tumbuh dan berkembangnya tanaman rawa tersebut, yang kemudian oleh proses-proses biokimia, geokimia dan geotektonik, batubara terbentuk
Batubara jenis drift atau allochthonous adalah lapisan batubara yang terbentuk dari hasil pelapukan, erosi, transportasi dan akhirnya sedimentasi kembali dari lapisan batubara yang sudah terbentuk sebelumnya. Bahan asal batubara (tumbuhan maupun gambut) dapat terbawa, tererosi dan tertransportasi oleh aliran air. Sedimentasi kembali bahan-bahan organik ini dalam linkungan dan kondisi yang cocok untuk terjadinya proses pembatubaraan (coalification) dapat memungkinkan terbentuknya lapisan batubara.
Model Lapisan (Seam) Batubara Akibat Proses Geologi dan Sedimentasi
Endapan batubara sering dijumpai berlapis-lapis atau berselang-seling dengan batuan sedimen lain (clay stone, sand stone, limestone, dll.). Terkadang lapisan batubara ini (biasa disebut seam) sangat tebal, tipis-tipis, bercabang dan terkadang dijumpai pula sisipan-sisipan (lenses) batu lempung atau batu pasir .
Pada dasarnya model atau pola (pattern) endapan dan perlapisan pada batubara dapat digolongkan menjadi dua model, yaitu yang terjadi karena stratigrafinya (stratigraphic pattern) dan karena pengaruh struktur geologi (structural pattern).
Model atau Pola Stratigrafi (Stratigraphic Pattern)
Endapan batubara model ini terjadi bilamana tidak ada pengaruh struktur geologi (patahan, lipatan, dll.) yang berarti, tetapi oleh proses sedimentasi normal atau adanya erosi dan ketidakselarasan (unconformity). Model-model lapisannya berupa lapisan yang normal mendatar atau sedikit miring (tebal atau tipis, atau berselangseling) dan terkadang dijumpai sisipan-sisipan lempung atau batupasir.
Lapisan atau Seam Batubara yang Tebal
Lapisan (seam) batubara yang tebal diperkirakan terjadi karena pada saat pembentukan lapisan gambut, dasar rawa mengalami penurunan yang signifikan dan terus-menerus. Apabila kecepatan penurunan dasar rawa tempat pembentukan lapisan gambut tersebut sebanding (seimbang) dengan kecepatan pembentukan materi asal batubara (gel atau gambut), maka gambut yang terbentuk akan tebal, hingga memungkinkan terbentuk seam batubara yang tebal.. Keseimbangan ini dikenal sebagai keseimbangan biotektonik.
Lapisan atau Seam Batubara yang Tipis
Lapisan (seam) batubara yang tipis diperkirakan terjadi karena beberapa hal, diantaranya adalah ketersediaan bahan-bahan pembentuk gambut (tetumbuhan) kurang mencukupi. Kemungkinan lain adalah karena pada saat pembentukan lapisan gambut, rawa terus mengalami pendangkalan karena tidak adanya penurunan dasar rawa, hingga akhirnya ekosistem rawa berubah menjadi ekosistem darat.
Perubahan ekosistem dan iklim yang ekstrim (perubahan iklim basah ke iklim kering) diperkirakan juga menjadi penyebab terputusnya proses pembentukan dan sedimentasi gambut, hingga menghasilkan lapisan gambut dan batubara yang tipis.
Lapisan atau Seam Batubara dengan Sisipan Sedimen Lain
Model lapisan batubara jenis ini diperkirakan terjadi erosi oleh sungai yang memotong lapisan-lapisan gambut pada saat pembentukannya. Perpindahan letak sungai, seperti yang sering dijumpai pada proses meander, pada daerah rawa tempat pembentukan gambut tersebut diperkirakan menjadi penyebab utama munculnya sisipan-sisipan lempung atau pasir pada suatu seam batubara.
Pembentukan lapisan gambut pada suatu rawa gambut (mire/moor), dapat tererosi dan terpotong oleh aliran sungai, sehingga akan diendapkan sedimen asing di tempat tersebut. Apabila kemudian sungai ini mati/atau berpindah (sering dijumpai pada peristiwa meander sungai), sedimen yang terdapat di bekas sungai itu akan dapat tertutup lagi oleh sedimentasi gambut. Hasil akhir dari proses ini menghasilkan bentuk-bentuk perlapisan (seam) batubara yang disisipi oleh sedimen lempung atau pasir
Selama sedimentasi bahan gambut dan setelah batubara terbentuk, terjadi interaksi dengan berbagai macam proses geologi yang dapat menyebabkan adanya variasi distribusi lapisan batubara. Proses tersebut antara lain menyebabkan terjadinya splitting, washouts dan floor rolls. Selain itu struktur geologi dapat menghasilkan perubahan distribusi seam baik secara lateral maupun vertikal.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar