Mineral Radioaktif dan Uranium

Uranium adalah elemen paling berat yang ditemukan secara alami di bumi ini. Salah satu mineral pembawa uranium adalah uraninit (UO2), namun uraninit bukan merupakan satu-satunya mineral yang mempunyai sifat radioaktif. Beberapa mineral lain seperti monazit, zirkon, apatit dan xenotim juga mengandung tingkat radiasi tertentu. 

Alpha particles ( a ) are relatively slow and heavy.They have a low penetrating power - you can stop them with just a sheet of paper.
Alpha particles can not penetrate your skin. Due to the low penetrating power of Alpha particles, they are generally not a cause for concern, unless you ingest some material that emits Alpha radiation.
For the most part, materials that emit Alpha particles, also emit some Beta or Gamma radiation.

Beta particles ( b ) are fast, and light.
Beta particles have a medium penetrating power - they are stopped by a thin sheet of aluminum (such as aluminum foil) or plastic. Beta particles can penetrate deeply into your skin.

Gamma rays ( g ) have a high penetrating power - it takes a thick sheet of metal such as lead, or concrete to reduce them significantly.
Gamma rays penetrate your skin, and continue on... going right through your body

adopted from https://www.unitednuclear.com/index.php?main_page=index&cPath=2_15

Tabel 2. Keterdapatan Unsur Radioaktif di Alam

Unsur	Isotop Simbol	Keterdapatan di Alam	Waktu Paruh (tahun)	Peluruhan
Tellurium	130Te	33.97%	2,400,000,000,000,000,000,000.00
Vanadium	50V	0.25%	390,000,000,000,000,000.00	EC
Zirconium	96Zr	2.80%	360,000,000,000,000,000.00
Samarium	149Sm	13.80%	10,000,000,000,000,000.00	Alpha
Samarium	148Sm	11.30%	7,000,000,000,000,000.00	Alpha
Osmium	186Os	1.58%	2,000,000,000,000,000.00	Alpha
Neodymium	145Nd	8.30%	1,100,000,000,000,000.00	Alpha
Platinum	192Pt	0.79%	1,000,000,000,000,000.00	Alpha
Indium	115In	95.70%	600,000,000,000,000.00	Beta
Gadolinium	152Gd	0.20%	110,000,000,000,000.00	Alpha
Tellurium	123Te	0.89%	13,000,000,000,000.00	EC
Platinum	190Pt	0.01%	690,000,000,000.00	Alpha
Samarium	147Sm	15.00%	108,000,000,000.00	Alpha
Rubidium	87Rb	27.83%	49,000,000,000.00	Beta
Rhenium	187Re	62.60%	45,000,000,000.00	Beta
Lutetium	176Lu	2.59%	22,000,000,000.00	Beta
Thorium	232Th	100.00%	14,000,000,000.00	Alpha
Uranium	238U	99.28%	4,460,000,000.00	Alpha
Potassium	40K	0.01%	1,250,000,000.00	Beta
Uranium	235U	0.72%	704,000,000.00	Alpha

sumber: http://webmineral.com/help/Radioactivity.shtml tanggal akses 19 September 2015

Bagaimana cara mengukur radiasi?

Salah satunya dengan menggunakan alat yang bernama scintillometer. Alat ini mengukur intensitas radiasi dengan mengukur fluktuasi dari indeks refraksi dari udara akibat adanya variasi temperatur, kelembapan dan tekanan. Pada bagian dalam scintillometer, terdapat beberapa sensor (transmitter) yang mengidentifikasi gelombang optik atau radio, yang berundulasi (scintillation). 

Alat yang saya gunakan adalah Delta-Epsilon portable scintillometer untuk mengetahui radioaktivitas dari sebuah singkapan yang mengandung anomali radiasi di Kalimantan Timur. 

Cara lain untuk mengetahui unsur adalah dengan mendeteksi dengan menggunakan portable XRF. Prinsipnya sama seperti analisa XRF, dimana dengan membawa "pistol" ke lapangan, kita akan mengetahui komposisi dari batuan/mineral yang kita amati. Mengapa diperlukan? Karena pada saat di lapangan, tingkat radiasi dari suatu singkapan kadang-kadang tidak diketahui, sehingga sering kali kita tidak waspada jika ternyata radiasi dari suatu area cukup tinggi. 

Sempat saya dengar (semoga salah) tentang eksplorasi mineral radioaktif, tim tersebut memang mengetahui bahwa mereka akan melakukan penelitian di daerah dengan radiasi yang cukup tinggi. Namun sayangnya, beberapa pemandu lapangan (helper) tidak mengetahui dan mereka asal minum air sungai dari sumber yang ada, karena airnya yang bersih. Ternyata, air tersebut terkontaminasi mineral radioaktif, yang membuat helper mengalami sakit kuning, setelah 1 minggu eksplorasi tersebut selesai. 

Sehingga, saran saya, untuk eksplorasi yang memang ditujukan untuk mencari mineral radioaktif ini, perlu adanya petunjuk dari Koordinator Tim, supaya prinsip K3 untuk eksplorasi, yaitu sebelum, selama, dan sesudah eksplorasi, semua anggota tim aman. Memang untuk mencari deposit ini tidak begitu mudah, perlu teknologi yang tinggi karena keterdapatan di alam yang sangat sedikit. 

 Mineral zirkon diamati di electron microprobe 

Sifat khas mineral radioaktif - Phleochroic Halo

Pada pengamatan mineral dengan menggunakan mikroskop polarisasi (petrografi-sayatan tipis), sering dijumpai mineral seperti biotit, amfibol dan apatit,tampak adanya bercak berwarna hitam yang disebut sebagai  phleochroic halo. Hal ini akibat adanya efek radiasi dari inklusi dari mineral yang mengandung unsur radioaktif, seperti zirkon, apatit, allanit, dan monazit. Sifat ini sangat bermanfaat untuk mengetahui mineral aksesoris dari pengamatan mineral dan batuan di sayatan tipis karena umumnya ukuran inklusi sangat kecil dibandingkan mineral pembentuk batuan.

Phleochroic halo pada biotit, nikol silang, gambar kedua sampel diputar 90 derajat

http://www.ucl.ac.uk/~ucfbrxs/PLM/biotite.html

Manfaat uranium dan mineral radioaktif?

Banyak orang menganggap uranium sangat berbahaya seperti efek dari bom atom di Hiroshima dan Nagasaki. Atau kasus ledakan reaktor di Jepang 3 tahun lalu karena dampak gempa bumi. Semua orang akhirnya menjadi paranoid dan menganggap bahwa uranium sangat berbahaya karena radiasinya. 



Sebenarnya uranium mempunyai banyak manfaat seperti:

- pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi ini menggunakan prinsip reaksi "fisi" atau "fission", dimana U-238 di tembak oleh neutron, sehingga akan memancarkan panas yang dikonversi menjadi energi. Reaksi ini dikontrol sehingga benar-benar diketahui energi yang dihasilkan dari proses fisi untuk mencegah reaksi berlebih yang berbahaya di reaktor. Hal ini yang membuat pembangkit energi nuklir tidak menimbulkan polusi, renewable di masa mendatang (walaupun beberapa negara ketakutan kalau teknologi ini dikuasai negara berkembang seperti kasus Amerika dan Iran)

https://cna.ca/technology/energy/how-reactors-work/

- geokronologi (mengetahui umur dari batuan hingga 4500 juta tahun yang lalu). Uranium-238 adalah unsur yang tidak stabil dan akan meluruh dari parent isotope  menjadi daughter isotope serta memancarkan energi dan panas, hingga menjadi unsur-Pb yang stabil. 

Untuk melakukan geokronologi dengan metode U-Pb, diperlukan mineral radioaktif (zirkon/monazit) dengab ukuran yang cukup besar ( >50 mikrometer), kemudian zirkon tersebut di analisa dengan alat yang bernama LA-ICP MS (laser ablation induced coupled plasma mass spectroscopy). 

Metode ini berbeda dengan ICP MS, karena analisa nya berupa analisa titik (spot analysis), bukan dengan melarutkan. Titik yang ditembak sinar laser akan meleleh dan berbentuk menyerupai kawah, dan uap yang dihasilkan dari tembakan laser tadi, akan dianalisa dalam chamber dengan ketelitian mencapai 1ppb (cmiiw). Hasil analisa tentunya harus selalu dikalibrasi dengan sampel standar untuk mendapatkan hasil yang valid.

http://www.coolmath.com/algebra/17-exponentials-logarithms/13-radioactive-decay-decibel-levels-01

http://www.physics-experiments.com/

- mendeteksi arah sungai bawah tanah, yaitu dengan menggunakan beberapa elemen yang dilarutkan di hulu (inlet), kemudian mendeteksi beberapa bagian dari sungai di hilir (outlet=, untuk mengetahui arah dari sungai bawah tanah. 

Apa pentingnya? Jika dikaitkan dengan isu lingkungan, misalnya di tambang batu gamping, sering kita menjumpai adanya sungai yang masuk ke dalam gua, namun kita tidak mengetahui dimana ujung dari sungai tersebut. Perusahaan sering kali disalahkan karena mengubah litologi dari alam, mencemari sungai dan berakibat pada warga, padahal kita belum tahu apakah sungai tersebut mengarah ke pemukiman warga atau tidak. 

Menambang Uranium

Metode penambangan uranium antara lain dengan tambang bawah tanah (block caving), in-situ leaching (novel mining). Kanada dan Australia sudah menerapkan kedua metode tersebut dan mempunyai standar yang ketat, terutama berkaitan dengan kesehatan dan keselamatan pekerjanya.

https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_mining

Link beberapa gambaran tambang uranium bawah tanah dari sebuah web interaktif berbasis di Australia: http://www.oresomeresources.com/interactives

Kali ini, saya kutip beberapa video tentang metode penambangan bawah tanah untuk uranium dengan peledakan, dengan in-situ leaching (melindi, dalam bahasa awam nya melarutkan di tempat), serta bagaimana cara pengolahannya. 

Klik gambar untuk melihat video interaktif tentang tambang uranium

Tambang Uranium Bawah Tanah

Lokasi Tambang Uranium di Australia

Diagram Pengolahan Uranium

In-situ Uranium Leaching

Artikel tentang Rare Earth Element dan Platinum Group Element

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More

Aplikasi Identifikasi Kekerasan Batuan di Sekitar Kita

http://thoughtchalk.com/2011/06/29/hardness-scale/

Skala Mohs sempat beberapa kali saya ulas di beberapa artikel saya, tapi saya tidak pernah kehabisan materi untuk diceritakan dari si Bapak yang bernama lengkap Carl Friedrich Christian Mohs. Kali ini saya coba kupas aplikasi skala Mohs , yang kadang tidak kita sadari bahwa penemuan beliau ada di sekitar kita. Sekedar me-refresh, skala kutip tulisan saya dari tulisan saya yang lain.

"........... skala Mohs adalah skala kekerasan relatif dari mineral. Metode ini digunakan untuk mengetahui, seberapa keras mineral yang kita lihat dibanding dengan mineral atau benda lain. Secara berurutan, skala mohs dari 1-10 adalah sebagai berikut.

Skala mohs 1: talk

Skala mohs 2: gypsum

Skala mohs 3: kalsit

Skala mohs 4: fluorit

Skala mohs 5: apatit

Skala mohs 6: feldspar

Skala mohs 7: kuarsa

Skala mohs 8: topaz

Skala mohs 9: korundum

Skala mohs 10: intan

Skala Mohs Relatif:

Kuku: 2.5

Koin "penny" : 4,5
Kaca: 5.5

Ujung pisau lipat atau paku besi:6.5

https://www.indiegogo.com/projects/periodic-table-of-super-elements#/story

Dari kekerasan tersebut, kita bisa uji, dimana mineral keras pasti bisa menggores mineral dengan skala mohs lebih rendah, namun mineral dengan skala mohs rendah tidak akan bisa menggores mineral yang lebih keras. Hal ini yang bisa kita aplikasikan, untuk mengetahui batu mulia yang kita miliki asli atau tidak. Caranya? Ya tinggal goreskan saja ujung pisau atau paku besi ke mineral tersebut. Kalau tergores, ya berarti skala mohs nya lebih rendah dari 6.5. Begitu lah kalau teman-teman berniat beli intan, minta izin sama mas yang jual, terus gores aja sama pisau. :D ......................."

Sekarang, saya coba ulas asal usul tentang sifat fisik dari mineral, yaitu kekerasan.

1. Manusia purba dan alat berburu

Manusia purba jelas tidak mengenal Friedrich Mohs, tapi manusia purba secara tidak sadar belajar bahwa ada batuan yang lebih keras dibandingkan batuan yang lain. Batu yang lebih keras kemudian dipakai untuk mengasah batu yang lebih lunak, sehingga akhirnya manusia purba bisa membuat ujung tombak, yang terbuat dari flint (varian dari grup mineral silika) serta obsidian (silika yang tidak mempunyai sistem kristal atau sering disebut amorf). 

Aplikasi ini akhirnya mengubah pola berburu dari manusia purba yang semula berburu tanpa alat, kemudian menggunakan batu untuk menghantam target buruannya, menjadikan batu yang diikat dengan kayu seperti parang, dan akhirnya menjadikan batu sebagai ujung mata tombak. 

Hal ini berlangsung hingga akhirnya muncul seorang filsuf Yunani yang menjadi suksesor dari Aristoteles bernama Theophratus. Theophratus awalnya belajar kepada Plato sebelum akhirnya menjadi murid Aristoteles. Dia yang juga menekuni ilmu tentang batuan menulis tentang sifat dari beberapa gemstone jika dipanaskan serta bermacam-macam perbedaan batuan dalam hal kekerasan. Di tulisannya, ada mineral yang dapat digores dengan besi dan ada yang tidak bisa. Dia juga menuliskan kalau intan adalah mineral yang sangat keras dan bisa menggores mineral yang lain. Setelah itu, tidak ada penelitian lagi yang menyebutkan tentang sifat fisik mineral yang berhubungan dengan "kekerasan."

Friedrich Mohs, yang sempat bekerja sebagai foreman di sebuah tambang di Jerman, akhirnya memutuskan untuk bekerja pada seorang banker yang juga kolektor mineral, dan mulai mengidentifikasi mineral di Graz. Pada tahun 1812, Mohs membagi mineral ke dalam 10 kelompok, dimana talk merupakan mineral paling lunak, sedangkan intan merupakan mineral paling keras. Semasa hidupnya, dia sempat menjadi professor di bidang mineralogi di Graz, Freiberg, Wina, serta sempat menjadi konselor di Leoben yang akhirnya menjadi cikal bakal kampus saya di Leoben, sebelum akhirnya meninggal tahun 1839. Nama Mohs diabadikan sebagai nama sebuah jalan di kota WIna dan Graz, Austria, serta di jalan tersebut, terdapat sebuah plakat yang menunjukkan 10 skala dari mineral, dimulai dari talk yang berada di bawah, hingga intan yang berada di paling atas. Saya sempat mengunjungi jalan Mohsgasse dan berfoto bersama plakat itu di Wina.

2. Uji kekerasan material

Skala Mohs memang sangat aplikatif untuk diterapkan bagi geologis untuk mengidentifikasi mineral di lapangan, namun kurang baik untuk mengetahui kekerasan dari sebuah material, karena skala mohs hanya memberikan rentang kekerasan relatif terhadap material lain. 

Untuk mengetahui kekerasan suatu material secara presisi, dilakukan sebuah pengujian dengan cara menggores material yang sangat keras dengan intan atau material lain seperti tungsten karbisa. Metode ini umum digunakan oleh kawan-kawan teknik mesin dan teknik material, yang diaplikasikan sebagai metode vickers, knoop, rockwell. Intan yang dipasang di ujung dari "pin", kemudian di tekan dengan gaya yang sudah ditentukan sebelumnya. Luas dari area yang ditinggalkan dari intan yang ditekan diukur untuk di konversi menjadi kekerasan dari material yang diukur.

3. Ujung mata bor dan Tunnel Boring Machine 

Ujung mata bor (drill bit) yang digunakan untuk mengebor tanah maupun batuan selalu dilengkapi dengan intan atau material sintetis lain yang harus mempunyai kekerasan yang lebih tinggi daripada batuan yang akan di bor. Sudah jelas, kalau mata bor nya tidak lebih keras dan lebih tajam, analoginya seperti mengiris daging dengan pisau yang tumpul. Tunnel Boring Machine (TBM) yang umum digunakan untuk membuat terowongan untuk konstruksi sipil sudah dengan mata bor dari intan atau material sejenisnya. 

4. Eksplorasi mineral berharga

Gambar di samping adalah prinsip yang digunakan oleh seorang geologis maupun eksplorer dalam mencari mineral berharga (misalnya emas), dengan memanfaatkan sifat fisik dari batuan yang diamati di lapangan. Kita dapat menentukan jauh tidaknya material itu sudah tertansport dari sumbernya dengan melihat kebundaran dari mineral berharga yang kita temukan. Misalnya kita melakukan pendulangan emas/ intan dan mendapatkan mineral berharga di alat dulang kita. Jika mineral yang kita cari yang didapat masih kasar, runcing dan butirannya menyudut, maka sumbernya sudah tidak jauh dari lokasi kita. Begitu pula sebaliknya. Emas merupakan mineral yang sangat lunak dan sangat mudah tergores. Kadang sering kali kita susah membedakan antara emas dengan mineral lain seperti pirit dan kalkopirit dari hasil pendulangan di lapangan. Cara paling mudah yang biasa saya lakukan, adalah dengan menekan emas dengan kuku kita. Emas sangat mudah berubah bentuk, berbeda dengan pirit dan kalkopirit yang lebih keras.

Hal ini yang menjelaskan mengapa butiran pasir pantai umumnya membundar dan berukuran sangat halus, tidak seperti butiran pasir yang ada di dekat gunung. Pasir pantai sudah tertransport sangat jauh dari gunung, sehingga ukurannya sudah sangat halus.

Bagaimana, sudah dapat gambaran dari aplikasi identifikasi kekerasan batuan yang ada di sekitar kita? Semoga bermanfaat.

Artikel lain tentang aplikasi skala Mohs bisa juga dilihat di link di bawah.

Kalsit vs Marmer, apa bedanya? Bagaimana kita membedakan batu mulia dan bukan batu mulia?

Eksotisme Geopark Merangin, Jambi

Maaf Pak, akik nya tergores dengan pisau saya

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More

Mengenal Sumberdaya Alam di Indonesia dengan webGIS

Indonesia (update 15-2-2019):

http://tanahair.indonesia.go.id/portal-web

Update 14 Juni 2017
peta geologi dan metalogenik Finlandia, Swedia, Norwegia
Update 5 Januari 2017
peta geologi dan metalogenik Austria

Teman-teman sebangsa dan seperjuangan, punya adik SD yang kebingungan mencari dimana saja sih gunung berapi di Indonesia? Atau dimana saja lokasi tambang yang ada di Indonesia? Pengalaman saya, ketika mata pelajaran IPS, saya ingat harus mengingat-ingat batubara ada di Ombilin, gas alam ada di Arun, aspal di Buton, dan sebagainya. Saya harus membuka peta, atau buku pintar bernama RPUL (belum ada google dan internet jaman dulu). :D

sumber: kaskus.us

Atau teman-teman yang lagi berjuang mengerjakan tugas Dosen untuk mencari tambang emas dan tembaga di di Indonesia? Panas bumi yang ada di Indonesia? Kita harus berterima kasih lah, karena kita kita punya sebuah lembaga hebat bernama Badan Geologi. 

Indonesia memiliki banyak geologis, eksplorer yang sudah menginventarisasi potensi sumber daya yang ada di Indonesia, serta mendigitalisi data tersebut sehingga bisa diakses oleh masyarakat awam. Data eksplorasi sejak jaman Belanda yang berjumlah ribuan hingga terbaru dikompilasi, dan bukan pekerjaan mudah untuk mengumpulkan, mendatanya dan menampilkan dalam web-gis. 

Peta ini berupa 

- peta dasar Indonesia

- batuan pembawa (formasi pembawa logam)

- energi fosil (batubara, gambut, bitumen padat)

- panas bumi (pendahuluan, rinci, siap dikembangkan, terpasang)

- logam dasar (air raksa, seng, tembaga, timah, timbal)

- logam mulia (emas primer, emas plaser, perak, platina)

- logam besi dan paduan besi (besi, besi laterit, kobal, kromit, kromit plaser, mangan, molibdenum, nikel, pasir besi)

- logam ringan dan langka (bauksit, monasit, titan laterit, titan plaser)

- mineral industri (barit, batugamping, belerang, bentonit, diatome, dolomit, fosfat, gypsum, kalit, oker (saya ga tahu ini apa), talk, yodium, zeolit

- bahan keramik (ball clay), felspar, kaolit, kuarsit, lempung, magnesit, pasir kuarsa, perlit, pirofilit, toseki)

- bahan bangunan (andesit, basal, batuapung, diorit, granit, marmer, obsidian, oniks, sirtu, tras)

- batu mulia dan batu hias (ametis, batu hias, batu sabak, dasit, gabro, intan, kalsedon, opal, rijang, serpentin, travertin, ultrabasa, granodiorit, jasper)

- WKP - wilayah kerja pertambangan (WKP ditetapkan 2011, WKP usulan 2011, WKP eksisting 2011)

web-GIS Sumber Daya Geologi bisa diakses di halaman ini . 

Sebagai contoh, saya ingin mencari lokasi logam dasar raksa, seng, tembaga, timah dan timbal yang ada di Indonesia. Saya tinggal men-centang logam yang ingin dicari, tunggu sebentar, dan taraaaa... peta nya sudah jadi. Teman-teman tinggal mengubah data yang diperlukan di toolbar di sebelah kanan. Tidak susah kan. 

Atau penasaran, berapa MW sih kapasitas panas bumi yang terpasang di Wayang Windu? Tinggal ubah peta nya menjadi Peta Panas Bumi, kemudian klik "identify" 

Untuk data tentang kegunung apian, silahkan akses di halaman yang lain dari badan geologi, yang bisa diakses disini.

Jadi, tidak ada alasan lagi tidak tahu potensi negara kita kan? Jadi, mari kita gunakan hasil karya dari anak negeri Selamat belajar.....


Tantangan ke depan?
Banyak sekali manfaat dari webGIS, karena kita dapat mendapatkan informasi dengan mudah dan terintegrasi satu sama lain. Sebagai contoh, ketika kita ingin mengoverlay peta dasar dengan kondisi iklim dan geologi, atau ingin melihat bukaan lahan, dan sebagainya.

Di Austria, webGIS sudah diintegrasikan per provinsi, yang juga memberikan informasi lain seperti keperluan wisata, air, iklim, perikanan, geologi, geoteknik, pekerjaan sipil dan sebagainya (akses disini). Sebagai contoh, saya mendapat tugas untuk membuat laporan dari pemetaan bawah tanah di tambang besi di provinsi Karintia. Saya akses halaman ini untuk mengetahui kondisi geologi regionalnya.  Kalau di bandingkan, pastinya perlu dana yang besar, kalau membandingkan Indonesia dengan Austria misalnya. Tidak ada yang mustahil kalau kita mau berusaha.

Kalau kita terlalu sibuk dengan urusan kita sendiri dan tidak pernah melihat kemajuan teknologi dari tetangga, kapan kita sadar bahwa kita masih harus banyak berbenah?

INDONESIA BISA....

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More