CARA TERBENTUKNYA BATUBARA

Batubara terbentuk dengan cara yang sangat kompleks dan memerlukan waktu yang lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) dibawah pengaruh fisika, kimia dan keadaan geologi. Untuk memahami bagaimana batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan perlu diketahui dimana batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan perlu diketahui dimana batubara terbentuk dan faktor-faktor yang akan mempengaruhinya serta bentuk lapisan batubara.

Tempat Terbentuknya Batubara

Ada 2 macam teori yang menyatakan tempat terbentuknya batubara, yaitu :

A. Teori Insitu

Teori ini menyatakan bahwa bahan-bahan pembenrtuk lapisan batubara terbentuknya ditempat dimana tumbuh-tumbuhan asal itu berada. Dengan demikian setelah tumbuhan tersebut mati, belum mengalami proses transportasi, segera tertimbun oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran luas dan merata, kualitasnya lebih baik karena kadar abunya relatif kecil, Dapat dijumpai pada lapangan batubara Muara Enim (SumSel).

B. Teori Drift

Teori ini menyatakan bahwa bahan-bahan pembenrtuk lapisan batubara terbentuknya ditempat yang berbeda dengan tempat tumbuh-tumbuhan asal itu berada. Dengan demikian setelah tumbuhan tersebut mati, diangkut oleh media air dan berakumulasi disuatu tempat, segera tertimbun oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran tidak luas tetapi dijumpai dibeberapa tempat, kualitasnya kurang baik karena banyak mengandung material pengotor yang terangkut bersama selama proses pengangkutan dari tempat asal tanaman ke tempat sedimentasi. Dapat dijumpai pada lapangan batubara delta Mahakam Purba, Kaltim.

Faktor yang Berpengaruh

Batubara terbentuk dengan cara yang kompleks dan memerlukan waktu yang lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) dibawah pengaruh fisika, kimia ataupun keadaan geologi. Faktor yang berpengaruh pada pembentukan batubara, yaitu :

a. Posisi Geotektonik

Merupakan suatu tempat yang keberadaannya dipengaruhi gaya-gaya tektonik lempeng. Posisi ini mempengaruhi iklim lokal dan morfologi cekungan pengendapan batubara maupun kecepatan penurunannya.

b. Morfologi (Topografi)

Morfologi dari cekungan pada saat pembentukan gambut sangat penting karena menentukan penyebaran rawa-rawa dimana batubara tersebut terbentuk.

c. Iklim

Kelembaban memegang peranan penting dalam pembentukan batubara dan merupakan faktor pengontrol pertumbuhan flora dan kondisi yang sesuai. Tergantung pada posisi geografi dan dipengaruhi oleh posisi geotektonik.

d. Penurunan

Dipengaruhi oleh gaya-gaya tektonik. Jika penurunan dan pengendapan gambut seimbang akan dihasilkan endapan batubara tebal.

e. Umur Geologi

Posisi geologi menentukan berkembangnya evolusi kehidupan berbagai macam tumbuhan. Dalam masa perkembangannya secara tidak langsung membahas sejarah pengendapan batubara dan metamorfosa organik. Makin tua umur batuan makin dalam penimbunan yang tejadi, sehingga terbentuk batubara yang bermutu tinggi. Tetapi pada batubara yang mempunyai umur geologi lebih tua selalu ada resiko mengalami deformasi tektonik yang membentuk struktur perlipatan atau patahan pada lapisan batubara.

f. Tumbuhan

Flora merupakan unsur utama pembentuk batubara. Pertumbuhan dari flora terakumulasi pada suatu lingkungan dan zona fisiografi dengan iklim dan topografi tertentu, merupakan faktor penentu terbentuknya berbagai type batubara.

g. Dekomposisi

Dekomposisi flora merupakan bagian dari transformasi biokimia dari organik merupakan titik awal untuk seluruh alterasi. Dalam pertumbuhan gambut, sisa tumbuhan akan mengalami perubahan baik secara fisik maupun kimiawi. Setelah tumbuhan mati, proses degradasi biokimia lebih berperan. Proses pembusukan (decay) akan terjadi oleh kerja mikrobiologi (bakteri anaerob). Bakteri ini bekerja dalam suasana tanpa oksigen menghancurkan bagian yang lunak dari tumbuhan seperti celulosa, protoplasma dan pati.

Dari proses diatas terjadi perubahan dari kayu menjadi lignit dan batubara berbitumen. Dalam suasana kekurangan oksigen terjadi proses biokimia yang berakibat keluarnya air (H2O) dan sebagian unsur karbon akan hilang dalam bentuk karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO) dan methan (CH4). Akibat pelepasan unsur atau senyawa tersebut jumlah relatif unsur karbon akan bertambah. Kecepatan pembentukan gambut tergantung pada kecepatan perkembangan tumbuhan dan proses pembusukan. Bila tumbuhan tertutup oleh air dengan cepat, maka akan terhindar oleh proses pembusukan, tetapi terjadi proses disintegrasi atau penguraian oleh mikrobiologi. Bila tumbuhan yang telah mati terlalu lama berada di udara terbuka, maka kecepatan pembentukan gambut akan berkurang, sehingga hanya bagian keras saja tertinggal yang menyulitkan penguraian oleh mikrobiologi.

h. Sejarah sesudah pengendapan

Sejarah cekungan batubara secara luas bergantung pada posisi geotektonik yang mempengaruhi perkembangan batubara dan cekungan batubara. Secara singkat terjadi proses geokimia dan metamorfosa organik setelah pengendapan gambut.

i. Struktur cekungan batubara

Terbentuknya batubara pada cekungan batubara umumnya mengalami deformasi oleh gaya tektonik, yang akan menghasilkan lapisan batubara dengan bentuk tertentu.

j. Metamorfosa organik

Tingkat kedua dalam pembentukan batubara adalah penimbunan atau penguburan oleh sedimen baru. Pada tingkat ini proses degradasi biokimia tidak berperan lagi tetapi lebih didominasi oleh proses dinamokimia. Proses ini menyebabkan terjadinya perubahan gambut menjadi batubara dalam berbagai mutu. Selama proses ini terjadi pengurangan air lembab, oksigen dan zat terbang (seperti CO2, CO, CH4 dan gas lainnya) serta bertambahnya prosentase karbon padat, belerang dan kandungan abu. Perubahan mutu batubara diakibatkkan oleh faktor tekanan dan waktu. Tekanan dapat disebabkan oleh lapisan sedimen penutup yang sangat tebal atau karena tektonik.

Terbentuknya Lapisan Batubara Tebal

Lapisan batubara tebal merupakan deposit batubara yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Salah satu syarat yang dapat membentuk lapisan batubara tebal adalah apabila terdapat suatu cekungan yang oleh karena beban pengendapan bahan-bahan pembentuk batubara diatasnya mengakibatkan dasar cekungan tersebut turun secara perlahan-lahan.

Cekungan ini umumnya terdapat didaerah rawa-rawa (hutan bakau) ditepi pantai. Dasar cekungan yang turun secara perlahan-lahan dengan pembentukan batubara memungkinkan permukaan air laut akan tetap dan kondisi rawa stabil. Apabila karena proses geologi dasar cekungan turun secara cepat, maka air laut akan masuk dalam cekungan sehingga menyebabkan kondisi rawa menjadi kondisi laut.

Akibatnya diatas lapisan pembentuk batubara akan terendapkan lapisan sedimen laut antara lain batugamping. Pada tahap selanjutnya akan terkumpul dan terendapkan bahan-bahan pembentuk batubara (sisa tumbuhan) diatas lapisan batu lempung (clystone). Demikian seterusnya sehingga terbentuk lapisan batubara dengan diselingi oleh lapisan antara yang berupa batu gamping dan batu lempung. Tidak jarang dijumpai lapisan batubara sering terbentuk lapisan antara yang berupa batulempung yang disebut dengan clayband atau clay parting.

Reaksi Pembentukan Batubara

Batubara terbentuk dari sisa tumbuhan mati dengan komposisi utama cellulose. Proses pembentukan batubara atau coalification yang dibantu oleh faktor fisika, kimia alam akan mengubah cellulose menjadi lignit, subbitumene dan antrasit. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagai berikut :

5(C6H10O5) ------> C20H22O4 + 3 CH4 + 8 H2O + 6 CO2 + CO

cellulose lignit methan

Keterangan :

Cellulosa (zat organik) yang merupakan zat pembentuk batubara. Unsur C dalam lignit lebih sedikit dibanding bitumine. Semakin banyak unsur C lignit semakin baik mutunya. Unsur H dalam lignit lebih banyak ketimbang pada bitumene. Semakin banyak unsur H lignit makin kurang baik mutunya. Senyawa CH4 (methan) lignit semakin baik kualitasnya.

Gas-gas yang terbentuk selama proses coalification akan masuk dalam celah-celah vein batulempung dan ini sangat berbahaya. Gas methan yang sudah terakumulasi didalam celah vein, terlebih-lebih apabila terjadi kenaikan temperatur, karena tidak dapat keluar, sewaktu-waktu dapat meledak dan terjadi kebakaran. Oleh sebab itu mengetahui bentuk deposit batubara dapat menentukan cara penambangan yang akan dipilih dan juga meningkatkan keselamatan kerja.

Bentuk Lapisan Batubara

Bentuk cekungan, proses sedimentasi, proses geologi selama dan sesudah proses coalification akan menentukan bentuk lapisan batubara. Dikenal beberapa bentuk lapisan batubara, yaitu :

a. Bentuk Horse Back

Bentuk ini dicirikan oleh perlapisan batubara dan batuan yang menutupinya melengkung kearah atas akibat gaya kompresi. Ketebalan kearah lateral lapisan batubara kemungkinan sama ataupun menjadi lebih kecil atau menipis.

b. Bentuk Pinch

Bentuk ini dicirikan oleh perlapisan yang menipis dibagian tengah. Pada umumnya dasar dari lapisan batubara merupakan batuan yang plastis misalnya batulempung, sedang diatas lapisan batubara secara setempat ditutupi oleh batupasir yang secara lateral merupakan pengisian suatu alur.

c. Bentuk Clay Vein

Bentuk ini terjadi apabila diantara 2 bagian deposit batubara terdapat urat lempung. Bentukan ini terjadi apabila pada satu seri deposit batubara mengalami patahan, kemudian pada bidang patahan yang merupakan rekahan terbuka terisi oleh material lempung ataupun pasir.

d. Bentuk Burried Hill

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana batubara semula terbentuk terdapat suatu kulminasi sehingga lapisan batubara seperti terintrusi.

e. Bentuk Fault

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana deposit batubara mengalami beberapa seri patahan. Keadaan ini akan mengacaukan didalam perhitungan cadangan, akibat adanya perpindahan perlapisan akibat pergeseran kearah vertikal

f. Bentuk Fold

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana deposit batubara mengalami perlipatan. Makin intensif gaya yang bekerja pembentuk perlipatan akan makin kompleks perlipatan tersebut terjadi.

(sumber: Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D)

BATUBARA

 A. PENGERTIAN BATUBARA

1. Thiessen (1947)

Batubara adalah suatu benda padat yang kompleks, terdiri dari bermacam-macam unsur mewakili banyak komponen kimia dimana hanya sedikit dari komponen kimia tersebut yang dapat diketahui.

2. Spackman (1958)

Batubara adalah suatu benda padat karbonan berkomposisi maseral. Pengertian disini berarti termasuk semua batubara dari berbagai derajat batubara (coal rank) yang diawali dari gambut, lignit, batubara sub-bituminus, batubara bituminus, semi antrasit, antrasit dan meta antrasit.

3. The International Hand Book of Coal Petrography (1963)

Batubara adalah batuan sedimen yang mudah terbakar, terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan dalam variasi tingkat pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan terkubur dalam cekungan-cekungan yang diawali pada kedalaman yang tidak terlalu dangkal.

4. Wolf (1984)

Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, berasal dari tumbuh-tumbuhan (komposisi utamanya karbon, hidrogen, oksigen), berwarna coklat sampai hitam, sejak pengendapannya terkena proses kimia dan fisika yang mengakibatkan terjadinya pengkayaan kandungan karbonnya.

B. CARA TERBENTUKNYA BATUBARA

Batubara terbentuk dengan cara yang sangat komplek dan memerlukan waktu yang sangat lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) di bawah pengaruh fisika, kimia ataupun keadaan geologi. Untuk memahami bagaimana batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan perlu diketahui di mana batubara terbentuk dan faktor-faktor yang akan mempengaruhinya, serta bentuk lapisan batubara.

 C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMBENTUKAN BATUBARA

1. Posisi Geotektonik
2. Paleogeografi
3. Posisi geografi
4. Iklim
5. Jenis Tumbuh-tumbuhan
6. Pembusukan
7. Penurunan (Subsidence)
8. Umur Geologi
9. Sejarah Tempat Pengendapan
10. Metamorfosa organik

Proses pembatubaraan adalah perkembangan gambut lewat lignit, sub bituminous dan bituminous coal menjadi antrasit dan meta antrasit. Untuk suatu perubahan temperatur maka batubara merupakan alat ukur yang baik untuk diagenes sedimen. Reaksi yang timbul bisa berupa perubahan struktur kimia atau fisik.

Batubara dapat diklasifikasikan menurut tingkatan yaitu

1. lignit

2. sub bituminous

3. bituminous

4. antrasit.

D. PARAMETER KUALITAS BATUBARA BERDASARKAN KARAKTERISTIK  

     PENGAMATAN DILAPANGAN

PARAMETER	HIGH RANK ( kalori tinggi, moisture rendah, abu rendah)	LOW RANK ( kalori rendah, moisture tinggi, abu tinggi)
1. Warna	Batubara hitam mengkilap, litotipenya terdiri dari vitrain dan clarain.	Batubara kusam, litotipenya terdiri dari fusain dan durain.
2. Pelapukan	Tahan terhadap pelapu Kan	Mudah lapuk
3. Gores	Hitam	Coklat
4. Kilap	Cemerlang	Kusam
5. Kekerasan	Tidak keras, mudah pecah	Keras, sukar pecah
6. Pecahan	Concoidal,meniang	Tidak teratur dan membentuk kubus
7. Retakan	Serbuk halus, kecil-kecil	Berbentuk lempengan
8. Berat Jenis	Ringan	Berat
9. Dipukul palu	Berbunyi crik-crik	Dep-dep atau buk-buk
10.Pengotor	Tidak ada-sedikit, resin	Banyak clay band, pirit
11.Vitrain dan ukuran      Prosentase	1-2 mm 5-60 %	< 1 mm 1-30%

E. PARAMETER KUALITAS BATUBARA BERDASARKAN HASIL ANALISIS

     LABORATORIUM

1. High heating value (Kcal/kg)

High heating value sangat berpengaruh terhadap pengoperasian alat seperti :pipa batubara, burner. Semakin tinggi high heating value maka aliran batubara setiap jamnya semakin rendah.

2. Moisture content (kandungan lengas batubara)

Kandungan moisture mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya. Batubara dengan kandungan moisture tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak guna mengeringkan batubaranya.

3. Volatile matter (zat terbang)

Kandungan volatile mempengaruhi kesempurnaan pembakaraan dan intensitas nyala api. Sempurnanya pembakaran ditentukan berdasarkan :

fuel ratio = fixed karbon/volatile matter.

Semakin tinggi fuel ratio maka karbon yang tidak terbakar semakin banyak.

4. Ash content
5. Sulfur content
6. Hardgrove Grindability Indeks (HGI)

Kapasitas mill/pulverizer dirancang pada HGI tertentu, maka untuk HGI lebih rendah kapasitasnya lebih rendah dari nilai patokannya untuk menghasilkan fineness yang sama.

7. Fixed karbon
8. phosphorous/chlorine
9. ultimate analisis
10. proximate analisis
11. carbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur
12. calorivic value 

F. KENAMPAKAN GEOLOGI PADA LAPISAN BATUBARA

1. Splitting

Merupakan lapisan batubara yang bercabang atau terbelahnya lapisan batubara (secara lateral) dimana jarak antar percabangannya relatif dekat, dimana jarak antar belahan batubara tersebut diisi oleh sedimen bukan batubara (umumnya berupa channel batupasir)

Bentuk-bentuk splitting ada 3, yaitu :

1. Simple splitting : Splitting sederhana yang disebabkan oleh kehadiran tubuh lentikuler yang besar berupa sedimen bukan batubara (washout).

2. Progresif splitting : Terdiri dari beberapa lensa, dimana splitting dapat berkembang secara terus menerus.

3. Zig-zag splitting : Lapisan batubara yang terbelah kemudian bergabung lagi dengan lapisan batubara yang lain.

2. Washout

Adalah tubuh lentikuler suatu sedimen non batubara yang menonjol ke bawah, umumnya berupa batupasir yang akan menggantikan sebagian atau seluruhnya suatu lapisan batubara. Ketebalannya 1 m – beberapa meter.

3. Clastic dykes dan Cleats

Clastic dykes merupakan tubuh membaji atau tubuh seperti lembaran dari material sedimentasi yang memotong melintang perlapisan batubara.

Umumnya mengisi retakan-retakan dalam batubara (cleats)

4. Intrusi Batuan Beku

Pengaruh intrusi batuan beku terhadap material organik batubara adalah sangat besar terutama akan  meningkatkan nilai kalori dan berkurangnya kadar air (nilai moisture) lapisan batubara, akibat panas yang dihasilkan.

5. Plies, Bands dan Partings

Plies atau benches merupakan kehadiran lapisan bukan batubara untuk membagi lapisan batubara (coal seam) kedalam satuan-satuan yang lebih kecil.

Bands merupakan lapisan yang terdiri dari material, terjadi karena suplai akumulasi sedimen klastik telah melebihi akumulasi gambut.

Lapisan bukan batubara umumnya dikenal dengan istilah : bands atau partings.

G. GEOMETRI LAPISAN BATUBARA

v  Geometri lapisan batubara merupakan aspek dimensi atau ukuran dari suatu lapisan batubara yang meliputi parameter ketebalan, kemiringan, kemenerusan, keteraturan, sebaran, bentuk, kondisi roof dan floor, cleat, dan pelapukan.

v  Aspek geometri lapisan batubara berhubungan atau dikendalikan oleh faktor lingkungan pengendapan dan proses tektonik yang berlangsung. Kedua faktor tersebut dicerminkan oleh proses-proses geologi, yaitu

a. Proses geologi yang berlangsung bersamaan dengan pembentukan batubara:

    perbedaan kecepatan sedimentasi dan bentuk morfologi dasar pada cekungan,    

    pola strukur yang sudah terbentuk sebelumnya, dan kondisi lingkungan saat 

    batubara terbentuk.

b. Proses geologi yang berlangsung setelah lapisan batubara terbentuk: adanya sesar, erosi oleh proses-proses yang terjadi di permukaan atau terobosan batuan beku (intrusi).

v  Parameter geometri lapisan batubara

Menurut Jeremic (1985), parameter geometri lapisan batubara berdasarkan hubungan dengan dapatnya suatu lapisan batubara ditambang dan kestabilan lapisannya meliputi : 

1.Ketebalan lapisan batubara : (a) sangat tipis, apabila tebalnya < 0,5 m,  (b) tipis, 0,5-1,5 m, (c) sedang, 1,5-3,5 m, (d) tebal, 3,5-25 m, (e) sangat tebal, >25 m.

2.Kemiringan lapisan batubara : (a) lapisan horizontal (b) lapisan landai, bila 

   kemiringannya < 25º, (c) lapisan miring, kemiringannya berkisar 25º – 45º, (d)

   lapisan miring curam, kemiringannya berkisar 45º – 75º , (e) vertikal

3.Pola kedudukan lapisan batubara atau sebarannya : (a) teratur (b) tidak teratur

4.Kemenerusan lapisan batubara : (a) ratusan meter (b) ribuan meter 5-10 km dan (c) menerus sampai lebih dari 200 km

H. POTENSI CADANGAN BATUBARA

a.    Potensi Cadangn Tereka

Adalah jumlah batu bara dalam ton yang perhitungannya berdasarkan pada data geologi berdasarkan hasil penelitian lapangan dalam bentuk peta geologi, geofisika, dan kualitas batubara yang telah dapat memberikan model tentatif dari pola sedimentasi batubara.

b.  Potensi Cadangan Terkira

Adalah jumlah batubara dalam ton yang perhitungannya mendasarkan atas model tentatif lapisan batubara dari keterpaduan penelitian lapangan dan penelitian laboratorium serta telah dibuktikan dengan beberapa pemboran eksplorasi. Indicated reserves perlu diketahui untuk perencanaan tambang.

c.  Mineable In-situ Reserves

Jumlah ton batubara in-situ dari penampang lapisan batubara yang direncanakan dapat ditambang. Dari padanya diperoleh cukup informasi yang berguna dalam perencanaan. Mineable in-situ reserves dapat diperhitungkan dari indicated reserves.

d.  Potensi Cadangan Terambil

Adalah jumlah batubara dalam ton yang perhitungan potensi diperoleh secara rinci dari beberapa pemboran eksplorasi teknis maupun pertimbangan keekonomiannya. Besaran cadangan batubara merupakan hasil perkalian luas pelamparan, ketebalan dan berat jenis batubara dari suatu daerah prospek batubara.

e.  Marketable Reserves

Jumlah ton batubara yang akan dapat dipasarkan atau dijual, dapat berupa run of mine tonage (kalau dilakukan pengolahan) maupun setelah dilakukan pengolahan.