Kristalografi Dasar - Introduction

Bagi teman-teman yang sudah pernah ikut Olimpiade Kebumian, pasti sudah kenal ilmu kristal yang namanya kristalografi ini. Disini, saya akan sedikit merefresh apa itu kristalografi, kenapa penting dipelajari di kebumian, dan mengapa kita harus mempelajari kristalografi dalam geologi.

PENGERTIAN & KAITAN dengan ILMU LAIN

Kristalografi adalah ilmu yang mempelajari kristal. Dalam perkembangannya, tentu saja Kristalografi tidak dapat berdiri sendiri tanpa dukungan ilmu lain. Selain didukung ilmu lain, Kristalografi juga mendukung ilmu lain.

Secara ringkas kristalografi mendukung mineralogi deskriptif, Kimia kristal, dan taksonomi mineralogi. Dimana ketiganya itu merupakan pendukung mineralogi. Mineralogi selanjutnya menjadi pendukung utama petrologi. Mineralogi sendiri didukung oleh Kimia anorganik, Termokimia, dan Geokimia.

MENGAPA PENTING MEMPELAJARI KRISTALOGRAFI?

Sebagai ilmu yang paling dasar untuk mempelajari mineral, tentulah kita bertanya-tanya, 'seberapa pentingkah mempelajari ilmu ini?'. Berikut ada beberapa alasan mengenai pentingnya belajar kristalografi:

1. Hampir semua mineral di alam berbentuk kristalin.

Kristalin disini artinya mineral itu mempunyai susunan atom yang padat dan teratur. Hal ini telah dibuktikan dengan "Scanning Electron Microscope" dan secara mineralogi.

2. Sifat-sifat optis mineral ditentukan oleh sistem kristalnya 

Penjabaran lebih lanjut mengenai ini ada di mineral optik dan petrografi.

3. Sifat-sifat difraksi mineral tergantung pada struktur kristal dan jarak antar kisi-kisi kristal 

Dibuktikan oleh Difraksi Sinar X (X-Ray Diffraction)

TUJUAN MEMPELAJARI KRISTALOGRAFI

1. Untuk mengidentifikasi mineral, penentuan morfologi, komposisi dan sifat-sifat fisiknya.

Metode analisis yang biasa digunakan adalah:

a. Mineralogi optik menggunakan mikroskop polarisasi

   Mineral Ortopiroksen

b. Difraksi Sinar-X (XRD)

c. Scanning Electron Microscope (SEM)

   Metode ini dilakukan khusus untuk mineral yang berukuran sangat kecil 

   seperti mineral lempung.

     Peralatan untuk melakukan SEM

2. Eksplorasi endapan mineral dan bijih.

3. Mineralogi industri (mineral untuk semen dan zeolith)

  

       Zeolit yang mempunyai banyak manfaat

4. Industri gemologi (batu permata)

5. Aspek mineralogi ilmu material, ex keramik

6. Biomineralogi 

7. Mineralogi sebagai bencana kesehatan, ex asbes (mineralogi modis)

RUANG LINGKUP ILMU KRISTALOGRAFI & MINERALOGI

1. Pendahuluan

2. Kristalografi

3. Kimia dan struktur kristal

4. Pertumbuhan kristal

5. Sifat-sifat fisik mineral

6. Sistematika mineralogi

7. Genesa dan asosiasi mineral

8. Mineral silikat

9. Karbonat, sulfosalt, dan fosfat

10. Oksida dan hidroksida

11. Sulfida

12. Unsur murni

13. Mineral pembentuk Batuan

14. Endapan mineral ekonomis

PENGERTIAN

Kristalografi adalah penjabaran mengenai kristal-kristal. Kristal sendiri adalah zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur dimana keteraturan susunan tersebut dapat dilihat pada permukaannya yang terdiri dari bidang-bidang datar.

Hal-hal penting yang dipelajari di kristalografi antara lain:

- Sistem kristal

- Kimia dan struktur kristal

- Pertumbuhan kristal

- Bentuk luar kristal

- Struktur dalam kristal

Kristal dapat terbentuk oleh melalui dua cara yakni presipitasi dan kristalisasi. Kecepatan kristalisasi akan mempengaruhi bentuk dan ukuran butir kristal. Semakin lama proses kristalisasi berlangsung, maka ukuran kristal akan semakin besar dan sebaliknya.

a. Contoh dari larutan (solution) mengalami presipitasi--> Gipsum, Halit, Kalsit

b. Contoh dari lelehan (melt) mengalami kristalisasi --> Orthoklas, Kuarsa

c. Contoh dari uap (vapour) mengalami presipitasi --> Gipsum, Belerang, Alunit

SIFAT KRISTAL

Kristal mempunyai sifat dasar yang diutarakan oleh Steno yaitu dua bidang muka kristal yang berimpit selalu membentuk sudut yang besarnya tetap pada suatu kristal. Hukum ini kemudian dikenal dengan Hukum Ketetapan Sudut bidang dua atau Hukum Steno)

Bidang muka kristal adalah bidang-bidang datar yang membentuk permukaan kristal. Masing-masing kristal akan mempunyai letak dan arah bidang muka kristal tertentu dan berbeda-beda.

Contoh: Kristal tawas [(NH4)2Al2(SO4)4.24H20]

Sumber: slide kuliah kristalografi

Mengapa Palung Mariana menjadi tempat terdalam di Bumi?

Bagi teman-teman pecinta pelajaran Geografi atau suka menonton channel TV National Geographic, pastilah tahu dengan tempat terdalam di bumi ini. Jika kalian memikirkan Palung Mariana, ya, jawaban kalian sangat tepat. Saat ini, palung Mariana adalah tempat terdalam di bumi dengan kedalaman mencapai 10.924 meter(35.840 feet). Luar biasa dalam bukan? Tubuh manusia bisa hancur di kedalaman seperti itu jika tanpa pengaman yang sangat sangat kuat karena tekanan akan sangat besar.

Ilustrasi yang membandingkan antara Gunung Everest dan Palung Mariana

Gambar di atas adalah ilustrasi antara dua tempat yang memiliki rekor sama, hanya berkebalikan. Jika kita umpamakan Gunung Everest bisa dimasukkan ke dalam Palung Mariana, maka bumi akan tertutup oleh air dengan ketinggian lebih dari 1 mil.

Titik terdalam di Palung Mariana adalah 'Challenger Deep' dengan kedalaman mencapai 11.035 meter. Nama ini diberikan setelah dilakukannya observasi oleh kapal selam Inggris yang bernama 'Challenger II' yang menemukan tempat ini tahun 1951.

Titik Challenger Deep pertama kali dieksplorasi oleh Jacques Piccard dan Don Walsh dengan kapal 'the Trieste Bathyscaphe' tahun 1960. Saat itu, mereka mampu mencapai kedalaman 10.916 meter (35.814 meter). Tahun 2009, peneliti dari 'Woods Hole Oceanographic Institution' menyelesaikan penyelaman dengan mengirim robot selam tanpa awak di titik 'Challenger Deep'. Robot  ini mampu mencapai kedalaman 10.902 meter.

Pertanyaan, mengapa palung Mariana bisa jadi yang terdalam? kenapa tidak palung lainnya?

Itu adalah pertanyaan yang cukup singkat, tetapi kadang masih sulit untuk dijawab. Padahal kita mengetahui bahwa proses subduksi yang menyebabkan terbentuknya semua palung di bumi ini prosesnya sama, lalu apa yang membedakan? jawabannya sangat mudah. Kuncinya ada pada usia kerak samudra yang menunjam ke bawah kerak benua.

Peta tektonik & gunung api dunia

Sumber: wikipedia.org

Gambar di atas adalah peta tektonik dunia yang dibuat oleh USGS. Seperti kita ketahui, proses subduksi dan proses pemekaran kerak akan saling mempengaruhi satu sama lain seperti halnya siklus. Proses subduksi tidak akan bisa terjadi tanpa adanya proses pemekaran kerak, dan sebaliknya. Dalam hal ini, saya akan menyorot lempeng Pasifik (Lempeng Samudra) dan lempeng Filipina (lempeng Benua) sebagai 2 lempeng utama pembentuk Palung Mariana.

Pertama kita cermati adanya pemekaran tengah samudra (MOR) yang ada di tengah Samudra Pasifik. Seperti diketahui, MOR adalah pusat tempat keluarnya magma dari dalam bumi untuk selanjutnya membentuk kerak samudra baru, sehingga semakin jauh dari zona rekahan, usia kerak samudra akan semakin tua. Usia yang semakin tua otomatis kerak akan semakin dingin dan berat sehingga jika mengalami subduksi, akan menunjam paling dalam.

 

 Gambar kenampakan 3D dari MOR, semakin jauh dari pusat MOR usia kerak samudera akan semakin tua

Sumber: wikipedia.org

Pada gambar peta tektonik dunia di atas, simbol lingkaran yang berhimpitan dengan garis adalah letak zona subduksi, sedangkan garis putus-putus yang membentuk seperti sisir adalah letak zona pemekaran samudra. Ukurlah jarak dari kedua garis itu secara horisontal di semua tempat di bumi melalui peta (jarak diukur hanya pada kerak benua dan kerak samudra yang berpasangan - saling mekar dan menunjam), maka jarak dari zona rekahan di tengah Pasifik sampai ke zona subduksi yang merupakan letak Palung Mariana adalah yang terjauh sehingga kerak samudranya berusia paling tua dari semuanya. Implikasinya adalah kerak samudra akan mempunyai gaya berat paling besar dari semuanya.

 Gambar yang menunjukkan usia kerak samudra di bumi dimana warna biru menunjukkan usia paling tua

Ilustrasi yang menjelaskan kenapa Palung Mariana bisa menjadi tempat terdalam di bumi. Lokasi Palung Mariana ditunjukkan oleh tanda panah putih

Sumber gambar: futurepredictions.com dengan modifikasi

Maka lempeng ini akan menunjam lebih dalam karena gaya gravitasi yang lebih besar, sehingga membentuk palung Mariana seperti sekarang ini.

Semoga bisa dipahami penjelasan ini. :)

Gunung Tertinggi di Dunia, apakah Everest?

GUNUNG EVEREST 

(GUNUNG TERTINGGI di DUNIA=jika diukur dari permukaan air laut)

Keindahan Gunung Everest dengan salju putihnya

 Hampir semua orang tahu bahwa Gunung Everest yang ada di rantai Pegunungan Himalaya adalah gunung tertinggi di dunia dengan ketinggian mencapai 8.850 meter dpl (29.035 feet above sea level). Banyak pendaki yang datang dari seluruh dunia tertantang untuk menaklukan gunung ini. 

Tetapi tidak semua orang mengetahui bahwa gunung tertinggi ini dulunya, jutaan tahun yang lalu, adalah dasar dari samudra Hindia yang terangkat karena adanya tumbukan antara Lempeng Eurasia dan Indo Australia dimana keduanya adalah lempeng benua. Tumbukan ini mengakibatkan kedua lempeng naik, sehingga berdasarkan penelitian, Gunung Everest mengalami peningkatan ketinggian sebesar 1 cm per tahun. Bukti bahwa dahulunya puncak Everest adalah dasar laut adalah ditemukannya fosil pada puncak gunung ini.

GUNUNG MAUNA KEA 

(Gunung terpanjang di dunia dan tertinggi di dunia jika diukur dari permukaan kerak bumi)

Gunung Mauna Kea di pulau Hawaii yang berbentuk perisai
Sumber: George Kourounis

Jika dilihat dari ketinggian di atas permukaan laut, Gunung Mauna Kea yang ada di Kepulauan Hawaii memang masih kalah jauh ketinggiannya dibandingkan Gunung Everest yakni hanya 4.205 meter dpl (13.796 feet above sea level). Tetapi, ada rahasia terselubung yang dimiliki gunung Mauna Kea ini, karena sebenarnya, dia adalah gunung tertinggi di bumi jika bumi tidak ditutupi oleh perairan. 


Ya, Mauna Kea adalah sebuah pulau yang dibentuk oleh aktivitas magma setempat yang disebut hotspot. Karena hotspot yang membentuk kepulauan Hawaii ini berada di tengah Samudra Pasifik, tentulah akan ada sebagian dari gunung Mauna Kea yang tenggelam di dasar laut. Dan bagian yang tenggelam itu tidak main-main, mencapai sekitar 6000 meter atau 6 kilometer.

Jadi keseluruhan tinggi dari gunung Mauna Kea dari dasar samudra sampai ke atas mencapai lebih dari 10.000 meter. Dan karena Mauna Kea sekarang ini adalah gunung yang tepat berada di atas hotspot kepulauan Hawaii, maka ketinggiannya akan terus meningkat.


Karena yang digunakan sebagai dasar perhitungan internasional adalah ketinggian dari permukaan air laut, maka Mauna Kea harus mengalah kepada Everest.

GUNUNG CHIMBORAZO 

(Gunung tertinggi jika diukur dari pusat bumi)

Sejak dari SD, jika masih ingat kita pasti sudah diajarkan bahwa bumi itu berbentuk bulat, tetapi tidak bulat sempurna, melainkan pepat di kedua kutubnya. Penjelasan ini membawa kita ke satu lagi rekor yaitu adanya gunung tertinggi dari pusat bumi yaitu Gunung Chimborazo yang ada di Ekuador.

Gunung Chimborazo bisa memiliki rekor tersebut meskipun hanya memiliki ketinggian 6310 meter dpl (20.703 feet above sea level) karena mereka terletak di bagian bumi yang menggembung ke samping, yaitu pada bagian ekuator, sehingga akan semakin menjauhkan jaraknya dari pusat bumi. Berdasarkan data yang ada, Gunung Chimborazo berjarak 6384 kilometer dari pusat bumi, lebih jauh 2 kilometer dari jarak Gunung Everest ke pusat bumi.

Keindahan Gunung Chimborazo yang tertutup gletser

Gunung ini sekarang statusnya adalah dormant atau istirahat, terakhir meletus tahun 550 AD ± 150 tahun. Terbentuk sebagai akibat subduksi antara Lempeng Amerika Selatan dengan Lempeng Nazca.


sumber: geology.com (dengan pengembangan)

Cantiknya Mineral-Mineral di Bumi ini

AZURITE





TOURMALINE on SMOKY QUARTZ





ROSE QUARTZ





HEMATITE





ELBAITE TOURMALINE





PARGASITE in MARBLE








PYRARGYRITE with POLYBASITE and QUARTZ





TOURMALINE





BERYL, APATITE and MUSCOVITE





ARGENTITE






STEPHANITE



ANTIMNPEARCEITE



RHODOCHROSITE





DIOPTASE



BERYL, MORGANITE with ALBITE





SMITHSONITE





NEPTUNITE





TITANITE





BASTNAESITE





BARYTE with DOLOMITE





AZURITE





RUTILE





CATAPLEIITE





NATIVE LEAD





HEDENBERGITE





AZURITE, ARAGONITE and TARNOWIZITE





CALCITE, CHRYSOCOLLA, and CALCITE





FLUORITE and QUARTZ





BERYL





ROSE QUARTZ on QUARTZ



OPAL





MIMETITE





SPINEL on MARBLE





SPERRYLITE