---
title: "Mineral"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Sekolah Menengah Atas"
subject: earth
language: id
chapter: 16
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/16-mineral
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 16 — Mineral

Ambillah sebutir kerikil granit dan amatilah dengan kaca pembesar. Kerikil itu bukan satu zat, melainkan mozaik butir-butir yang saling mengunci: butir kelabu, seperti kaca dan hampir bening; butir merah muda, berbentuk balok, yang permukaan patahnya berkilat terkena cahaya ketika kerikil itu diputar; serpih hitam kecil yang dapat dicungkil ujung pisau menjadi lembaran tipis. Setiap jenis butir adalah sebuah mineral. Bab ini menunjukkan bagaimana ahli geologi membedakannya, mengapa hampir semuanya tersusun dari silikon dan oksigen, bagaimana mineral-mineral itu membentuk batuan yang telah kita jumpai sejauh ini — granit, basalt, [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) — dan bagaimana irisan batuan yang lebih tipis daripada sehelai rambut, bila dilihat dalam cahaya terpolarisasi, memperlihatkan semuanya sekaligus.

![Granit yang diamati dengan kaca pembesar: alat pertama untuk membedakan mineral-mineral. (Ilustrasi AI.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-b96c37e6eecc.jpg)

*Granit yang diamati dengan kaca pembesar: alat pertama untuk membedakan mineral-mineral. (Ilustrasi AI.)*

**Yang sudah kamu ketahui.**

Mineral adalah zat padat alami, yang tidak dibuat oleh makhluk hidup, dengan susunan yang tetap dan atom-atom yang tertata secara teratur; batuan terdiri atas satu atau beberapa mineral. Granit sebagian besar terdiri atas feldspar, kuarsa, dan mika. Batuan terbagi menjadi tiga golongan, batuan beku, sedimen, dan metamorf. Kekerasan sebuah mineral adalah seberapa baik mineral itu menahan goresan, yang diurutkan dari 1 (talk) sampai 10 (intan) pada skala Mohs; feldspar ortoklas berkekerasan 6 dan kuarsa 7, sedangkan pelat kaca sekitar 5.5 dan paku baja sekitar 6.5 (Buku 1, kelas 6). Massa jenis sebuah benda adalah massanya dibagi volumenya (fisika). Senyawa diperikan oleh rumus yang menghitung atom-atomnya; dalam zat padat yang tersusun dari ion, muatan positif dan negatif seimbang (kimia). [Peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) membentuk mantel; [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-gabbro) dan basalt membentuk [kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) ([Bab 14](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#ch-g11-ocean-ridges)).

## 16.1 Membedakan mineral

Mineral mempunyai susunan yang tetap dan tatanan atom yang teratur. Keduanya tampak dari luar: pada bentuk kristalnya, cara mineral itu pecah, cara mineral itu memantulkan cahaya, kekerasannya, dan massa jenisnya. Tidak satu pun dari sifat-sifat ini yang cukup sendirian; bersama-sama, sifat-sifat itu mengenali mineral-mineral umum pada contoh batuan, tanpa alat apa pun selain kaca pembesar, paku baja, dan pelat kaca.

**Bentuk.** Kristal yang tumbuh dengan bebas, di dalam rongga atau di dalam zat cair, mengambil bentuk yang mencerminkan tatanan atom-atomnya.

**Definisi 16.1 (Habitus).**

Yang disebut *habitus* sebuah mineral adalah bentuk umum yang diambil kristal-kristalnya: kubus, tabular (pipih, seperti tablet), prismatik (memanjang, seperti prisma), berbentuk bilah, asikular (seperti jarum), dan seterusnya.

Kuarsa tumbuh sebagai prisma bersisi enam yang berujung runcing; biotit, sebagai lempeng pipih bersisi enam (foto-foto di bawah). Namun pada kebanyakan batuan, butir-butirnya tumbuh saling berdesakan dan tidak mempunyai bidang-bidang sendiri: [habitus](#def-g11-minerals-habit) lalu hanya sedikit memberi tahu, dan sifat-sifat lain yang mengambil alih.

**Warna dan kilap.** Warna adalah hal pertama yang terlihat, dan yang paling tidak dapat diandalkan. Sedikit unsur lain sudah cukup untuk mengubahnya: kuarsa dapat bening, putih, hitam, merah muda, biru, atau ungu. Sebaliknya, beberapa mineral hampir tidak bervariasi: olivin hampir selalu hijau. Cara sebuah mineral memantulkan cahaya adalah petunjuk yang lebih baik.

**Definisi 16.2 (Kilap).**

Yang disebut *kilap* sebuah mineral adalah penampakannya dalam cahaya pantul. Kilap disebut *logam* bila mineral itu berkilau seperti logam, dan bukan logam bila tidak: *kaca* (seperti kuarsa), mutiara, damar, dan seterusnya.

**Cara mineral pecah.** Pukullah sebuah kristal, dan kristal itu pecah. Di tempat ikatan antara atom-atomnya lebih lemah di sepanjang bidang-bidang tertentu, kristal itu terbelah di sepanjang bidang itu, berulang-ulang, menjadi permukaan-permukaan datar yang berkilau; di tempat tidak ada bidang yang lebih lemah daripada yang lain, kristal itu pecah di sepanjang permukaan mana saja.

**Definisi 16.3 (Belahan; pecahan).**

Yang disebut *belahan* adalah kecenderungan sebuah mineral untuk pecah di sepanjang bidang-bidang datar, yang sejajar dengan arah tempat ikatan antara atom-atomnya lebih lemah. Yang disebut *pecahan* adalah patahnya mineral di sepanjang permukaan yang tidak teratur, pada mineral yang tidak mempunyai bidang lemah; pecahan dengan permukaan melengkung yang mulus, seperti kaca yang pecah, disebut *konkoidal*.

Sebuah mineral dapat mempunyai satu belahan, dua, tiga, atau tidak sama sekali. Mika mempunyai satu belahan yang sempurna: mika terkelupas menjadi lembaran. Feldspar mempunyai dua. Kuarsa tidak mempunyai [belahan](#def-g11-minerals-cleavage): kuarsa pecah dengan [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) konkoidal, yang langsung membedakannya dari feldspar yang berwarna kelabu atau putih yang sama. Sudut antara dua belahan ditentukan oleh tatanan atom, dan sudut itu dapat diukur pada butir yang pecah atau pada sebuah penampang: kedua belahan piroksen bertemu pada sekitar $87{}^{\circ}$ dan $93{}^{\circ}$, hampir siku-siku; [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) amfibol pada sekitar $56{}^{\circ}$ dan $124{}^{\circ}$. Piroksen dan amfibol sering gelap dan mirip; sudut [belahannya](#def-g11-minerals-cleavage) membedakan keduanya.

![Penampang kristal piroksen (kiri) dan kristal amfibol (kanan), dipotong melintang terhadap panjangnya (gambar). Garis-garis tipis adalah jejak kedua belahan, dua di antaranya digambar lebih tebal di tempat sudutnya dibaca; sudut-sudut di antaranya, hampir siku-siku pada piroksen, jauh lebih terbuka dan jauh lebih tertutup pada amfibol, membedakan dua mineral gelap yang selebihnya mirip.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/fig-3724c817a650.svg)

*Penampang kristal piroksen (kiri) dan kristal amfibol (kanan), dipotong melintang terhadap panjangnya (gambar). Garis-garis tipis adalah jejak kedua belahan, dua di antaranya digambar lebih tebal di tempat sudutnya dibaca; sudut-sudut di antaranya, hampir siku-siku pada piroksen, jauh lebih terbuka dan jauh lebih tertutup pada amfibol, membedakan dua mineral gelap yang selebihnya mirip.*

**Kekerasan dan massa jenis.** Kekerasan, yang dijumpai di Buku 1, memisahkan mineral-mineral yang mirip: kuarsa (7) menggores kaca dan tidak tergores oleh paku baja; feldspar (6) juga menggores kaca, tetapi paku itu menggoresnya. Massa jenis adalah petunjuk terakhir. Di tangan, sebutir butir tidak dapat ditimbang, tetapi contoh yang terdiri atas satu mineral dapat ditimbang, dan mineral-mineral umum dalam batuan mencakup rentang yang sempit, dari sekitar $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ sampai sekitar $3.4\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ (diagram di bawah): yang paling ringan kaya akan silikon, aluminium, natrium, dan kalium, yang paling rapat kaya akan besi dan magnesium.

**Metode 16.4 (Mengenali mineral pada contoh batuan).**

1. Amati bentuk butir atau kristalnya ( [habitus](#def-g11-minerals-habit) ), warnanya — hanya sebagai petunjuk — dan [kilapnya](#def-g11-minerals-lustre) .
2. Cari [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) : permukaan-permukaan datar yang berkilau yang menangkap cahaya bersama-sama ketika contoh itu diputar. Hitung arah [belahannya](#def-g11-minerals-cleavage) dan taksirlah sudut di antaranya; jika tidak ada [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) , perikan [pecahannya](#def-g11-minerals-cleavage) .
3. Uji kekerasannya terhadap benda-benda acuan: pelat kaca (sekitar 5.5) dan paku baja (sekitar 6.5).
4. Jika contoh itu terdiri atas satu mineral, bandingkan massa jenisnya dengan massa jenis mineral-mineral yang mungkin.
5. Simpulkan dari gabungan sifat-sifatnya, jangan pernah dari satu sifat saja.

**Contoh 16.5 (Kuarsa atau feldspar?).**

Dua butir putih kelabu dalam granit. Butir pertama tidak memperlihatkan bidang datar, hanya patahan melengkung yang mulus, dan paku baja tidak meninggalkan bekas padanya: [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) konkoidal dan kekerasan di atas 6.5, butir itu kuarsa (7). Butir kedua pecah menjadi permukaan datar yang berkilau ke dua arah dan tergores oleh paku, meskipun butir itu menggores kaca: dua belahan dan kekerasan antara 5.5 dan 6.5, butir itu feldspar (6).

![Empat mineral pembentuk batuan. Dari kiri ke kanan: kristal kuarsa, prisma bersisi enam yang berujung runcing di kedua ujungnya, panjangnya sekitar 5\, cm; feldspar ortoklas, dua kristal yang tumbuh bersatu, sekitar 7\, cm; lempeng-lempeng mika biotit bersisi enam, sekitar 6\, cm, yang terbelah menjadi lembaran tipis di sepanjang belahannya yang tunggal; butir-butir olivin hijau dalam basalt. Foto Shannon Heinle, Darla Sondrol, Dexter Perkins, dan Nessa Eull, Perpustakaan Citra Digital Geologi (GeoDIL) (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-6bed336aca45.jpg)

![Empat mineral pembentuk batuan. Dari kiri ke kanan: kristal kuarsa, prisma bersisi enam yang berujung runcing di kedua ujungnya, panjangnya sekitar 5\, cm; feldspar ortoklas, dua kristal yang tumbuh bersatu, sekitar 7\, cm; lempeng-lempeng mika biotit bersisi enam, sekitar 6\, cm, yang terbelah menjadi lembaran tipis di sepanjang belahannya yang tunggal; butir-butir olivin hijau dalam basalt. Foto Shannon Heinle, Darla Sondrol, Dexter Perkins, dan Nessa Eull, Perpustakaan Citra Digital Geologi (GeoDIL) (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-229eec44c1a5.jpg)

![Empat mineral pembentuk batuan. Dari kiri ke kanan: kristal kuarsa, prisma bersisi enam yang berujung runcing di kedua ujungnya, panjangnya sekitar 5\, cm; feldspar ortoklas, dua kristal yang tumbuh bersatu, sekitar 7\, cm; lempeng-lempeng mika biotit bersisi enam, sekitar 6\, cm, yang terbelah menjadi lembaran tipis di sepanjang belahannya yang tunggal; butir-butir olivin hijau dalam basalt. Foto Shannon Heinle, Darla Sondrol, Dexter Perkins, dan Nessa Eull, Perpustakaan Citra Digital Geologi (GeoDIL) (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-05c2b1b57b72.jpg)

![Empat mineral pembentuk batuan. Dari kiri ke kanan: kristal kuarsa, prisma bersisi enam yang berujung runcing di kedua ujungnya, panjangnya sekitar 5\, cm; feldspar ortoklas, dua kristal yang tumbuh bersatu, sekitar 7\, cm; lempeng-lempeng mika biotit bersisi enam, sekitar 6\, cm, yang terbelah menjadi lembaran tipis di sepanjang belahannya yang tunggal; butir-butir olivin hijau dalam basalt. Foto Shannon Heinle, Darla Sondrol, Dexter Perkins, dan Nessa Eull, Perpustakaan Citra Digital Geologi (GeoDIL) (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-f0f635785c35.jpg)

*Empat mineral pembentuk batuan. Dari kiri ke kanan: kristal kuarsa, prisma bersisi enam yang berujung runcing di kedua ujungnya, panjangnya sekitar $5\,\mathrm{cm}$; feldspar ortoklas, dua kristal yang tumbuh bersatu, sekitar $7\,\mathrm{cm}$; lempeng-lempeng mika biotit bersisi enam, sekitar $6\,\mathrm{cm}$, yang terbelah menjadi lembaran tipis di sepanjang [belahannya](#def-g11-minerals-cleavage) yang tunggal; butir-butir olivin hijau dalam basalt. Foto Shannon Heinle, Darla Sondrol, Dexter Perkins, dan Nessa Eull, Perpustakaan Citra Digital Geologi (GeoDIL) (CC0).*

## 16.2 Silikat

**Dua unsur membentuk kerak.** Komposisi kimia kerak benua diketahui dari analisis banyak batuan, yang dilaporkan sebagai persentase oksida: sekitar $60.6\,\%$ $\ce{SiO2}$, $15.9\,\%$ $\ce{Al2O3}$, dan seterusnya. Dari nilai-nilai ini, dan dari massa atom-atomnya, massa setiap unsur dapat dihitung. Oksigen membentuk $46\,\%$ massa kerak benua dan silikon $28\,\%$: dua unsur, sekitar tiga perempat massanya. Bersama enam logam — aluminium, besi, kalsium, magnesium, natrium, dan kalium — keduanya membentuk lebih dari $99\,\%$ massa itu.

![Unsur-unsur kerak benua, sebagai bagian massanya, yang dihitung dari komposisi rata-ratanya dalam oksida (Rudnick dan Gao, 2014). Oksigen dan silikon saja membentuk sekitar tiga perempat massanya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/fig-75acb72c9937.svg)

*Unsur-unsur kerak benua, sebagai bagian massanya, yang dihitung dari komposisi rata-ratanya dalam oksida (Rudnick dan Gao, 2014). Oksigen dan silikon saja membentuk sekitar tiga perempat massanya.*

**Tetrahedron silikon–oksigen.** Atom silikon itu kecil, dan empat atom oksigen muat di sekelilingnya, di sudut-sudut sebuah tetrahedron, yaitu limas dengan empat bidang segitiga. Gugus itu memuat satu ion silikon $\ce{Si^4+}$ dan empat ion oksigen $\ce{O^2-}$: gugus itu bermuatan $4 - 4 \times 2 = -4$, yang harus diseimbangkan oleh ion-ion lain — atau oleh tetrahedron-tetrahedron lain.

**Definisi 16.6 (Silikat; tetrahedron silikon–oksigen).**

Yang disebut *tetrahedron silikon–oksigen* adalah gugus $\ce{SiO4}$ yang dibentuk oleh satu atom silikon dan empat atom oksigen di sekelilingnya, di sudut-sudut sebuah tetrahedron. Yang disebut *silikat* adalah mineral yang tersusun dari tetrahedron-tetrahedron silikon–oksigen, yang terpisah atau saling terhubung melalui sudut-sudut yang dipakai bersama.

Tetrahedron-tetrahedron saling terhubung dengan memakai oksigen bersama: sudut satu tetrahedron adalah sudut tetrahedron berikutnya. Banyaknya sudut yang dipakai bersama oleh setiap tetrahedron menentukan struktur [silikat](#def-g11-minerals-silicate) itu, dan rumusnya.

- *Tetrahedron terpisah* , yang tidak memakai sudut bersama, yang diikat satu sama lain oleh ion-ion logam di antaranya: olivin, $\ce{(Mg,Fe)2SiO4}$ .
- *Rantai tunggal* , dengan setiap tetrahedron memakai dua sudut bersama dengan tetangganya: piroksen.
- *Rantai ganda* , dua rantai tunggal yang bergandengan berdampingan, dengan tetrahedron yang memakai dua atau tiga sudut bersama secara bergantian: amfibol.
- *Lembaran* , dengan setiap tetrahedron memakai tiga sudut bersama: mika, dan [mineral-mineral lempung](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/7-tanah-sumber-daya-yang-lambat-terbentuk#def-g10-soil-formation-clay) dalam tanah ( [Bab 7](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/7-tanah-sumber-daya-yang-lambat-terbentuk#ch-g10-soil-formation) ).
- *Kerangka* , dengan setiap tetrahedron memakai keempat sudutnya bersama, ke tiga arah ruang: kuarsa, $\ce{SiO2}$ , dan — dengan aluminium menggantikan sebagian silikon — feldspar.

![(a) Tetrahedron silikon–oksigen: satu atom silikon (hitam) dan empat atom oksigen (merah muda) di sudut-sudut sebuah tetrahedron. (b)–(e) Tetrahedron-tetrahedron dilihat dari atas, masing-masing sebagai segitiga: lingkaran-lingkarannya adalah oksigen alasnya, titiknya adalah silikon, di bawah oksigen keempat; dua segitiga yang bertemu di satu sudut memakai oksigen itu bersama. (f) Dalam kerangka setiap sudut dipakai bersama, dalam tiga dimensi: di sini satu tetrahedron dan keempat tetangganya. Gambar, tidak berskala.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/fig-c362581124ae.svg)

*(a) [Tetrahedron silikon–oksigen](#def-g11-minerals-silicate): satu atom silikon (hitam) dan empat atom oksigen (merah muda) di sudut-sudut sebuah tetrahedron. (b)–(e) Tetrahedron-tetrahedron dilihat dari atas, masing-masing sebagai segitiga: lingkaran-lingkarannya adalah oksigen alasnya, titiknya adalah silikon, di bawah oksigen keempat; dua segitiga yang bertemu di satu sudut memakai oksigen itu bersama. (f) Dalam kerangka setiap sudut dipakai bersama, dalam tiga dimensi: di sini satu tetrahedron dan keempat tetangganya. Gambar, tidak berskala.*

**Proposisi 16.7 (Menghitung oksigen).**

Dalam [silikat](#def-g11-minerals-silicate) yang setiap tetrahedronnya memakai $n$ sudutnya bersama dengan tetrahedron lain, terdapat $4 - n/2$ atom oksigen untuk setiap atom silikon. Tetrahedron terpisah memberikan $\ce{SiO4}$, rantai tunggal $\ce{SiO3}$, lembaran $\ce{Si2O5}$, dan kerangka $\ce{SiO2}$.

**Bukti.** Setiap tetrahedron mempunyai satu silikon dan empat sudut. Sudut yang tidak dipakai bersama hanya dimiliki tetrahedron ini dan dihitung sebagai satu oksigen; sudut yang dipakai bersama dimiliki dua tetrahedron dan dihitung sebagai setengah oksigen pada masing-masing. Dengan $n$ sudut yang dipakai bersama, sebuah tetrahedron memiliki $(4 - n) + n/2 = 4 - n/2$ oksigen. Untuk $n = 0$, $2$, $3$, dan $4$ hasilnya $4$, $3$, $5/2$, dan $2$ oksigen per silikon: $\ce{SiO4}$, $\ce{SiO3}$, $\ce{Si2O5}$, dan $\ce{SiO2}$. ∎

Rumus-rumus mineral membenarkan hal ini. Piroksen augit mengandung $\ce{(Si,Al)2O6}$, yaitu dua kali $\ce{SiO3}$, dan mika biotit $\ce{AlSi3O10}$, empat tetrahedron untuk sepuluh oksigen, dua kali $\ce{Si2O5}$; dalam feldspar, empat tetrahedron memuat delapan oksigen, empat kali $\ce{SiO2}$, tepat seperti pada kuarsa. Namun muatannya berbeda. Kuarsa netral: dalam kerangka, setiap oksigen dipakai bersama, dan muatan silikon dan oksigen seimbang. Pada struktur-struktur lain, oksigen yang tidak dipakai bersama membawa kelebihan muatan negatif, yang diseimbangkan oleh ion-ion logam — magnesium dan besi pada olivin, kalium pada ortoklas, tempat satu ion aluminium $\ce{Al^3+}$ yang menggantikan satu ion silikon $\ce{Si^4+}$ menyisakan satu muatan yang harus diseimbangkan.

**Definisi 16.8 (Silikat pembentuk batuan).**

Yang disebut *silikat pembentuk batuan* adalah enam golongan mineral [silikat](#def-g11-minerals-silicate) yang membentuk sebagian besar batuan beku dan metamorf yang umum: olivin, piroksen, amfibol, mika, feldspar, dan kuarsa. Feldspar terdiri atas dua jenis: *feldspar kalium*, seperti ortoklas, dan *plagioklas*, deret feldspar yang mengandung natrium dan kalsium.

| **golongan (contoh)** | **struktur** | **rumus** | **massa jenis** |
| --- | --- | --- | --- |
|  |  |  | ($\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$) |
| olivin | tetrahedron terpisah | $\ce{(Mg,Fe)2SiO4}$ | 3.32 |
| piroksen (augit) | rantai tunggal | $\ce{(Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6}$ | 3.4 |
| amfibol (hornblende) | rantai ganda | $\ce{Ca2[Mg4(Al,Fe)]Si7AlO22(OH)2}$ | 3.23 |
| mika (biotit) | lembaran | $\ce{K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,F)2}$ | 3.09 |
| mika (muskovit) | lembaran | $\ce{KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2}$ | 2.82 |
| feldspar kalium (ortoklas) | kerangka | $\ce{KAlSi3O8}$ | 2.56 |
| plagioklas (oligoklas) | kerangka | $\ce{(Na,Ca)(Si,Al)4O8}$ | 2.65 |
| kuarsa | kerangka | $\ce{SiO2}$ | 2.62 |

*[Silikat pembentuk batuan](#def-g11-minerals-rock-forming). Rumus dan massa jenis rata-rata dari webmineral.com; koma di antara dua unsur di dalam kurung berarti bahwa salah satunya dapat menempati tempat itu di dalam kristal.*

Tabel ini memuat sebuah aturan yang berlaku di sepanjang sisa buku ini. Mineral dengan tetrahedron terpisah dan rantai, yang kaya akan besi dan magnesium, adalah yang paling rapat, di atas $3.2\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$; kerangka, yang terdiri atas silikon, aluminium, natrium, kalium, dan kalsium, adalah yang paling ringan, sekitar $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Mika terletak di antaranya. Olivin dan piroksen membentuk [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) mantel; feldspar dan kuarsa, granit benua: batuan yang ringan mengapung di atas batuan yang rapat.

## 16.3 Mineral membentuk batuan

Sebuah batuan diperikan pertama-tama oleh mineral-mineralnya dan proporsinya. Tiga batuan yang telah dijumpai pada bab-bab sebelumnya menunjukkan rentangnya:

- *granit* : kuarsa, feldspar kalium, dan plagioklas, dengan sedikit biotit atau muskovit — batuan benua;
- *basalt* dan *[gabro](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-gabbro)* : plagioklas dan piroksen, sering dengan olivin — batuan [kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) , yang pertama berbutir halus, yang kedua berbutir kasar ( [Bab 17](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#ch-g11-igneous-rocks) );
- *[peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite)* : sebagian besar olivin, dengan piroksen — batuan mantel.

![Massa jenis rata-rata sembilan mineral pembentuk batuan (webmineral.com), dan massa jenis ketiga batuan contoh pada bagian ini yang dihitung dengan proposisi di bawah (garis putus-putus): granit dari kuarsa, feldspar, dan mika, basalt dari plagioklas, piroksen, dan sedikit olivin, peridotit dari olivin dan piroksen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/fig-d99c004a2400.svg)

*Massa jenis rata-rata sembilan mineral pembentuk batuan (webmineral.com), dan massa jenis ketiga batuan contoh pada bagian ini yang dihitung dengan proposisi di bawah (garis putus-putus): granit dari kuarsa, feldspar, dan mika, basalt dari plagioklas, piroksen, dan sedikit olivin, [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) dari olivin dan piroksen.*

Massa jenis sebuah batuan dapat diturunkan dari mineral-mineralnya. Bayangkan sebuah blok batuan bervolume $V$, yang bagian $\phi_1$-nya terdiri atas mineral pertama, $\phi_2$ atas mineral kedua, dan seterusnya.

**Proposisi 16.9 (Massa jenis batuan dari mineral-mineralnya).**

Batuan tanpa pori, yang terdiri atas mineral-mineral bermassa jenis $\rho_1, \rho_2, \dots,
\rho_k$ yang menempati bagian $\phi_1, \phi_2, \dots, \phi_k$ volumenya ($\phi_1 + \dots + \phi_k = 1$), mempunyai massa jenis

$$
\rho = \phi_1 \rho_1 + \phi_2 \rho_2 + \dots + \phi_k \rho_k ,
$$

yaitu rata-rata massa jenis mineral-mineralnya, yang diberi bobot menurut bagian volumenya.

**Bukti.** Dalam volume $V$ batuan, mineral $i$ menempati volume $\phi_i V$ dan bermassa $\rho_i \phi_i V$. Tanpa pori, massa batuan adalah jumlah massa-massa ini, $m = (\phi_1 \rho_1 + \dots + \phi_k \rho_k)\,V$, dan massa jenisnya adalah $m/V$. ∎

Bagaimana bagian volume itu diukur? Pada permukaan potongan batuan yang rata, atau pada [sayatan tipis](#def-g11-minerals-thin-section) (bagian berikutnya), dibuat kisi titik-titik yang teratur, dan pada setiap titik dicatat mineral yang ada di bawahnya. Bila butir-butirnya tersebar tanpa keteraturan, bagian titik yang jatuh pada sebuah mineral menaksir bagian luas yang ditutupi mineral itu, dan itu juga bagian volume yang diisinya: irisan tipis adalah contoh yang wajar bagi seluruh blok. Cara ini disebut *penghitungan titik*.

**Contoh 16.10 (Granit yang ringan, kaya akan kuarsa dan feldspar kalium).**

Penghitungan titik memberikan $35\,\%$ kuarsa ($2.62\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), $50\,\%$ ortoklas ($2.56\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), dan $15\,\%$ oligoklas ($2.65\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$). Massa jenis batuan itu adalah

$$
\rho = 0.35 \times 2.62 + 0.50 \times 2.56 + 0.15 \times 2.65
       = 0.917 + 1.280 + 0.398 \approx 2.59\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}.
$$

Pengukuran membenarkan orde besaran ini: dari $6454$ contoh batuan yang ditimbang dari sekitar dua ratus tubuh batuan granitik di Sierra Nevada, California, rata-ratanya $2.69\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, dan granit yang paling kaya akan silika dan kalium, seperti granit ini, berada di bawah $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$.

## 16.4 Sayatan tipis

Kaca pembesar memperlihatkan butir-butir selebar satu milimeter. Untuk melihat butir-butir yang lebih halus, dan untuk mengenalinya dengan pasti, ahli geologi mengamati batuan melalui mikroskop — bukan permukaannya, melainkan menembus batuan itu.

**Definisi 16.11 (Sayatan tipis; mikroskop polarisasi).**

Yang disebut *sayatan tipis* adalah irisan batuan yang digerinda sampai setebal $0.03\,\mathrm{mm}$ dan dipasang pada kaca objek: pada tebal ini cahaya dapat menembus kebanyakan mineral. Yang disebut *mikroskop polarisasi* adalah mikroskop yang dilengkapi dua filter polarisasi, satu di bawah kaca objek dan satu di atasnya. Sayatan itu dilihat dalam *cahaya terpolarisasi bidang* dengan filter bawah saja, dan di antara *polarisator bersilang* bila filter atas ditambahkan dengan arahnya tegak lurus pada arah filter bawah.

![Kiri dan tengah: basalt yang sama dalam sayatan tipis, dalam cahaya terpolarisasi bidang dan di antara polarisator bersilang. Batuan itu berbutir halus: kristal-kristal kecil yang memanjang, sebagian besar plagioklas, dan bintik-bintik hitam yang tidak meneruskan cahaya sama sekali pada kedua pengamatan; di antara polarisator bersilang kristal-kristal itu menyala dalam warna kelabu dan warna-warni. Foto Chmee2 (CC BY-SA 3.0). Kanan: kristal-kristal kuarsa dalam granit, di antara polarisator bersilang, masing-masing dengan rona kelabunya sendiri (batang skala 0.5\, mm). Foto Michael C. Rygel (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-f42adf11cb03.jpg)

![Kiri dan tengah: basalt yang sama dalam sayatan tipis, dalam cahaya terpolarisasi bidang dan di antara polarisator bersilang. Batuan itu berbutir halus: kristal-kristal kecil yang memanjang, sebagian besar plagioklas, dan bintik-bintik hitam yang tidak meneruskan cahaya sama sekali pada kedua pengamatan; di antara polarisator bersilang kristal-kristal itu menyala dalam warna kelabu dan warna-warni. Foto Chmee2 (CC BY-SA 3.0). Kanan: kristal-kristal kuarsa dalam granit, di antara polarisator bersilang, masing-masing dengan rona kelabunya sendiri (batang skala 0.5\, mm). Foto Michael C. Rygel (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-fd1926d34b7b.jpg)

![Kiri dan tengah: basalt yang sama dalam sayatan tipis, dalam cahaya terpolarisasi bidang dan di antara polarisator bersilang. Batuan itu berbutir halus: kristal-kristal kecil yang memanjang, sebagian besar plagioklas, dan bintik-bintik hitam yang tidak meneruskan cahaya sama sekali pada kedua pengamatan; di antara polarisator bersilang kristal-kristal itu menyala dalam warna kelabu dan warna-warni. Foto Chmee2 (CC BY-SA 3.0). Kanan: kristal-kristal kuarsa dalam granit, di antara polarisator bersilang, masing-masing dengan rona kelabunya sendiri (batang skala 0.5\, mm). Foto Michael C. Rygel (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-minerals/img-077742e2c28c.jpg)

*Kiri dan tengah: basalt yang sama dalam [sayatan tipis](#def-g11-minerals-thin-section), dalam cahaya terpolarisasi bidang dan di antara polarisator bersilang. Batuan itu berbutir halus: kristal-kristal kecil yang memanjang, sebagian besar plagioklas, dan bintik-bintik hitam yang tidak meneruskan cahaya sama sekali pada kedua pengamatan; di antara polarisator bersilang kristal-kristal itu menyala dalam warna kelabu dan warna-warni. Foto Chmee2 (CC BY-SA 3.0). Kanan: kristal-kristal kuarsa dalam granit, di antara polarisator bersilang, masing-masing dengan rona kelabunya sendiri (batang skala $0.5\,\mathrm{mm}$). Foto Michael C. Rygel (CC BY-SA 3.0).*

Dalam cahaya terpolarisasi bidang, [sayatan tipis](#def-g11-minerals-thin-section) tampak seperti jendela kaca patri: kebanyakan mineral hampir tidak berwarna, sebagian berwarna lembut, dan garis tepi butir-butirnya, [belahannya](#def-g11-minerals-cleavage), dan [habitusnya](#def-g11-minerals-habit) tampak tajam. Di antara polarisator bersilang, kedua filter, yang dipasang saling bersilangan, sendirian tidak akan meneruskan cahaya sama sekali; kebanyakan mineral mengubah cahaya yang menembusnya, dan tampak dalam rona kelabu atau dalam warna-warna cerah, yang berubah ketika kaca objek diputar. Dua butir mineral yang sama dapat tampak berbeda, karena masing-masing terpotong ke arahnya sendiri: butir-butir kuarsa dalam granit di atas semuanya kuarsa, dalam rona yang berbeda-beda. Warna-warna itu, bagaimana warna itu berubah, dan apa yang diungkapkannya tentang setiap mineral adalah pokok bahasan tahun pertama di universitas; di sini, [sayatan tipis](#def-g11-minerals-thin-section) adalah gambar batuan, yang di dalamnya setiap butir dapat dilihat, dinamai, dan dihitung.

## 16.5 Latihan

**Latihan 16.1 ★.**

Definisikan [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) dan [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage). Mana yang diperlihatkan kuarsa, dan seperti apa permukaan patahnya? Berapa [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) yang dimiliki mika?

**Solusi Latihan 16.1.**

[Belahan](#def-g11-minerals-cleavage) adalah kecenderungan sebuah mineral untuk pecah di sepanjang bidang-bidang datar, yang sejajar dengan arah tempat ikatan antara atom-atomnya lebih lemah; [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) adalah patahnya mineral di sepanjang permukaan yang tidak teratur, pada mineral yang tidak mempunyai bidang lemah. Kuarsa tidak mempunyai [belahan](#def-g11-minerals-cleavage): kuarsa memperlihatkan [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) konkoidal, dengan permukaan melengkung yang mulus seperti kaca yang pecah. Mika mempunyai satu belahan yang sempurna: mika terkelupas menjadi lembaran.

**Latihan 16.2 ★.**

Mengapa warna adalah petunjuk yang buruk untuk mengenali kuarsa, tetapi cukup baik untuk olivin? Berikan dua sifat yang lebih dapat diandalkan daripada warna.

**Solusi Latihan 16.2.**

Sedikit unsur lain sudah cukup untuk mengubah warna kuarsa, yang dapat bening, putih, hitam, merah muda, biru, atau ungu; olivin hampir selalu hijau. Yang lebih dapat diandalkan: [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) (atau [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage)), kekerasan, [kilap](#def-g11-minerals-lustre), [habitus](#def-g11-minerals-habit) kristal yang tumbuh bebas, massa jenis.

**Latihan 16.3 ★.**

Pasangkan setiap pemerian dengan sebuah mineral di antara kuarsa, ortoklas, biotit, dan olivin: (1) butir-butir hijau dalam basalt; (2) serpih hitam yang terkelupas menjadi lembaran tipis; (3) butir merah muda berbentuk balok dengan dua bidang pecah yang datar, yang tergores oleh paku baja; (4) butir kelabu seperti kaca dengan patahan melengkung, yang tidak tergores oleh paku.

**Solusi Latihan 16.3.**

(1) Olivin. (2) Biotit. (3) Ortoklas (sebuah feldspar: dua belahan, kekerasan 6). (4) Kuarsa (tanpa [belahan](#def-g11-minerals-cleavage), kekerasan 7).

**Latihan 16.4 ★.**

(1) Berapa atom yang dimuat sebuah [tetrahedron silikon–oksigen](#def-g11-minerals-silicate), dan di mana letaknya? (2) Dengan muatan ion $\ce{Si^4+}$ dan $\ce{O^2-}$, tentukan muatan gugus $\ce{SiO4}$.

**Solusi Latihan 16.4.**

(1) Lima atom: satu silikon di pusat dan empat oksigen di sudut-sudut sebuah tetrahedron. (2) $+4 + 4 \times (-2) = -4$: gugus itu adalah $\ce{SiO4^4-}$.

**Latihan 16.5 ★.**

Sebutkan keenam golongan [silikat pembentuk batuan](#def-g11-minerals-rock-forming) dan berikan, untuk masing-masing, cara tetrahedron-tetrahedronnya terhubung.

**Solusi Latihan 16.5.**

Olivin: tetrahedron terpisah. Piroksen: rantai tunggal. Amfibol: rantai ganda. Mika: lembaran. Feldspar dan kuarsa: kerangka.

**Latihan 16.6 ★★.**

Massa atom silikon dan oksigen adalah $28.085\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ dan $15.999\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$. (1) Hitung bagian oksigen dalam massa kuarsa, $\ce{SiO2}$. (2) Lakukan hal yang sama untuk forsterit, olivin magnesium $\ce{Mg2SiO4}$ (magnesium: $24.305\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$). (3) Bandingkan dengan bagian oksigen dalam kerak benua, sekitar $46\,\%$.

**Solusi Latihan 16.6.**

(1) $M(\ce{SiO2}) = 28.085 + 2 \times 15.999 = 60.083\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; oksigen: $31.998/60.083 \approx 53.3\,\%$. (2) $M(\ce{Mg2SiO4}) = 2 \times 24.305 + 28.085 + 4 \times 15.999 =
140.691\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; oksigen: $63.996/140.691 \approx 45.5\,\%$. (3) Kerak, dengan $46\,\%$, berorde sama: kerak hampir seluruhnya terdiri atas mineral yang kaya akan oksigen, yaitu [silikat](#def-g11-minerals-silicate).

**Latihan 16.7 ★★.**

Sebutir butir putih dalam granit menggores pelat kaca (sekitar 5.5) tetapi tergores oleh paku baja (sekitar 6.5); butir itu pecah di sepanjang bidang datar ke dua arah. Butir kedua yang kelabu tidak tergores oleh paku dan pecah di sepanjang permukaan yang melengkung. Kenali keduanya, dengan memberikan alasannya.

**Solusi Latihan 16.7.**

Butir putih itu mempunyai dua belahan dan kekerasan antara 5.5 dan 6.5: feldspar (6). Butir kelabu itu lebih keras daripada 6.5 dan memperlihatkan [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) konkoidal yang melengkung tanpa [belahan](#def-g11-minerals-cleavage): kuarsa (7).

**Latihan 16.8 ★★.**

Pada piroksen augit, setiap tetrahedron memakai dua sudut bersama. (1) Dengan proposisi tentang menghitung oksigen, berapa oksigen untuk setiap silikon? (2) Periksa bahwa bagian $\ce{(Si,Al)2O6}$ dari rumus augit sesuai.

**Solusi Latihan 16.8.**

(1) $4 - 2/2 = 3$ oksigen per silikon: $\ce{SiO3}$. (2) $\ce{(Si,Al)2O6}$ memuat dua atom silikon (atau aluminium) untuk enam oksigen, tiga per silikon: itu sama dengan dua kali $\ce{SiO3}$.

**Latihan 16.9 ★★.**

Sebuah basalt terdiri atas $55\,\%$ labradorit ($2.69\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), $35\,\%$ augit ($3.4\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), dan $10\,\%$ olivin ($3.32\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), menurut volume. Hitung massa jenisnya, lalu massa sebuah kubus basalt ini yang rusuknya $10\,\mathrm{cm}$.

**Solusi Latihan 16.9.**

$\rho = 0.55 \times 2.69 + 0.35 \times 3.4 + 0.10 \times 3.32 = 1.480 + 1.190
+ 0.332 \approx 3.00\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Kubus itu bervolume $1000\,\mathrm{cm}^{3}$, jadi massanya sekitar $3.00\,\mathrm{kg}$.

**Latihan 16.10 ★★.**

[Peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) mantel terdiri atas $75\,\%$ olivin ($3.32\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$) dan $25\,\%$ augit ($3.4\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$). (1) Hitung massa jenisnya. (2) Berapa persen [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) itu lebih rapat daripada basalt pada latihan sebelumnya, yang sekitar $3.00\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$? (3) Mengapa [kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) tetap berada di atas mantel?

**Solusi Latihan 16.10.**

(1) $0.75 \times 3.32 + 0.25 \times 3.4 = 2.49 + 0.85 = 3.34\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. (2) $(3.34 - 3.00)/3.00 \approx 0.11$: sekitar $11\,\%$ lebih rapat. (3) Basalt dan [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-gabbro) [kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) lebih ringan daripada [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) mantel: keduanya tetap berada di atasnya.

**Latihan 16.11 ★★.**

Pada [sayatan tipis](#def-g11-minerals-thin-section) sebuah batuan, kisi 400 titik jatuh 168 kali pada plagioklas, 132 kali pada piroksen, 60 kali pada olivin, dan 40 kali pada lubang yang ditinggalkan gelembung gas. (1) Hitung bagian masing-masing. (2) Mengapa proposisi tentang massa jenis batuan tidak dapat diterapkan langsung pada seluruh sayatan? (3) Hitung massa jenis bagian yang padat, dengan $2.69\,$, $3.4\,$, dan $3.32\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, lalu massa jenis batuan beserta lubangnya.

**Solusi Latihan 16.11.**

(1) Plagioklas $168/400 = 0.42$, piroksen $0.33$, olivin $0.15$, lubang $0.10$. (2) Proposisi itu berlaku untuk batuan tanpa pori; di sini sepersepuluh volumenya kosong. (3) Pada bagian yang padat, bagian-bagiannya adalah $0.42/0.90
\approx 0.467$, $0.367$, dan $0.167$: $\rho_{\text{padat}} \approx 0.467 \times 2.69 + 0.367 \times 3.4 + 0.167
\times 3.32 \approx 3.06\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Dengan lubang-lubangnya, yang menambah volume tanpa menambah massa, batuan itu bermassa jenis $0.42 \times 2.69 + 0.33 \times 3.4 +
0.15 \times 3.32 \approx 2.75\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, yaitu $0.9 \times 3.06$.

**Latihan 16.12 ★★★.**

Dalam $1\,\mathrm{kg}$ kerak benua terdapat sekitar $464\,\mathrm{g}$ oksigen, $283\,\mathrm{g}$ silikon, $84\,\mathrm{g}$ aluminium, $52\,\mathrm{g}$ besi, $46\,\mathrm{g}$ kalsium, $28\,\mathrm{g}$ magnesium, $23\,\mathrm{g}$ natrium, dan $15\,\mathrm{g}$ kalium. Massa atomnya adalah $16.0\,$, $28.1\,$, $27.0\,$, $55.8\,$, $40.1\,$, $24.3\,$, $23.0\,$, dan $39.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$. (1) Hitung banyaknya mol setiap unsur. (2) Berapa bagian atom kerak yang merupakan atom oksigen? (3) Mengapa kerak kadang-kadang diperikan sebagai susunan rapat ion-ion oksigen, dengan unsur-unsur lain di ruang-ruang di antaranya?

**Solusi Latihan 16.12.**

(1) Oksigen $464/16.0 = 29.0$ mol; silikon $283/28.1 \approx 10.1$; aluminium $84/27.0 \approx 3.1$; besi $52/55.8 \approx 0.93$; kalsium $46/40.1 \approx
1.15$; magnesium $28/24.3 \approx 1.15$; natrium $23/23.0 = 1.0$; kalium $15/39.1 \approx 0.38$. (2) Seluruhnya sekitar $46.8$ mol atom, dengan $29.0/46.8 \approx 0.62$ di antaranya oksigen: hampir dua dari tiga atom adalah oksigen. (3) Ion-ion oksigen yang besar membentuk sebagian besar atom, dan lebih besar lagi bagiannya dalam volume: pada skala atom, kerak adalah susunan rapat ion-ion oksigen, dengan ion-ion silikon dan logam yang kecil di ruang-ruang di antaranya.

**Latihan 16.13 ★★★.**

Pada rantai ganda amfibol, separuh tetrahedronnya memakai dua sudut bersama dan separuhnya tiga. (1) Berapa oksigen untuk setiap silikon? (2) Tuliskan hasilnya untuk empat silikon. (3) Dalam rumus hornblende, $\ce{Ca2[Mg4(Al,Fe)]Si7AlO22(OH)2}$, aluminium menggantikan silikon dalam satu dari setiap delapan tetrahedron. Periksa bahwa rumus itu sesuai.

**Solusi Latihan 16.13.**

(1) Banyaknya rata-rata sudut yang dipakai bersama adalah $(2 + 3)/2 = 2.5$, jadi ada $4 - 2.5/2 = 2.75$ oksigen per silikon. (2) Empat silikon untuk sebelas oksigen: $\ce{Si4O11}$. (3) $\ce{Si7AlO22}$ memuat delapan tetrahedron (tujuh silikon, satu aluminium) untuk 22 oksigen, yaitu $22/8 = 2.75$ per tetrahedron, atau dua kali $\ce{Si4O11}$. Kedua gugus $\ce{OH}$ bukan bagian dari tetrahedron-tetrahedron itu.

**Latihan 16.14 ★★★.**

Di seluruh Sierra Nevada, California, $6454$ contoh batuan granitik mempunyai massa jenis rata-rata $2.69\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$; massa jenisnya di atas $2.7\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ di bagian barat, dan di bawah $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ di tempat granit paling kaya akan silika dan kalium. Hitung massa jenis batuan yang terdiri atas $20\,\%$ kuarsa ($2.62\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$), $10\,\%$ ortoklas ($2.56\,$), $50\,\%$ oligoklas ($2.65\,$), $10\,\%$ biotit ($3.09\,$), dan $10\,\%$ hornblende ($3.23\,$). Bandingkan dengan granit pada contoh dalam bab ini, dan jelaskan perbedaan antara kedua bagian Sierra Nevada itu.

**Solusi Latihan 16.14.**

$0.20 \times 2.62 + 0.10 \times 2.56 + 0.50 \times 2.65 + 0.10 \times 3.09 +
0.10 \times 3.23 = 0.524 + 0.256 + 1.325 + 0.309 + 0.323 \approx
2.74\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, di atas $2.7\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$; granit pada contoh itu, yang lebih kaya akan kuarsa dan feldspar kalium, sekitar $2.59\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, di bawah $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Batuan di bagian barat lebih rapat karena memuat lebih banyak plagioklas serta lebih banyak biotit dan hornblende, yang kaya akan besi dan magnesium; granit yang tinggi kadar silikanya memuat lebih banyak kuarsa dan feldspar kalium, mineral pembentuk batuan yang paling ringan.

**Latihan 16.15 ★★★.**

Kerak benua bagian atas mengandung sekitar $66.6\,\%$ $\ce{SiO2}$ menurut massa, kerak benua secara keseluruhan $60.6\,\%$. (1) Dengan bagian silikon dalam $\ce{SiO2}$ ($46.7\,\%$), hitung bagian silikon yang terikat dalam $\ce{SiO2}$ pada masing-masing. (2) Mineral-mineral mana yang kamu duga lebih umum di kerak atas daripada di bagian yang lebih dalam? (3) Apa akibatnya bagi massa jenis kerak atas dibandingkan dengan kerak yang lebih dalam?

**Solusi Latihan 16.15.**

(1) Kerak atas: $66.6 \times 0.467 \approx 31.1\,\%$ silikon; seluruh kerak: $60.6 \times 0.467 \approx 28.3\,\%$. (2) Kerak atas, yang lebih kaya akan silika, seharusnya mengandung lebih banyak kuarsa dan feldspar, dan lebih sedikit mineral yang kaya akan besi dan magnesium; kerak yang lebih dalam, sebaliknya. (3) Kuarsa dan feldspar adalah mineral pembentuk batuan yang paling ringan: kerak atas seharusnya lebih ringan daripada kerak yang lebih dalam.

## 16.6 Soal: Massa Jenis Sebuah Granit

**Soal 16.1.**

Soal akhir pekan — dari penghitungan titik sampai massa jenis

Sebuah blok granit merah muda dipotong dan dipoles. Mineral-mineralnya dikenali, dihitung pada sebuah kisi, dan massa jenis batuan itu dihitung, lalu diperiksa dengan penimbangan.

**Bagian I — Mengenali mineral-mineralnya.**

1. Butir-butir A berwarna kelabu dan seperti kaca, tidak memperlihatkan permukaan pecah yang datar, hanya yang melengkung, dan tidak tergores oleh paku baja. Mineral apakah butir-butir itu?
2. Butir-butir B berwarna merah muda dan berbentuk balok, pecah di sepanjang bidang datar yang berkilau ke dua arah, menggores kaca tetapi tergores oleh paku. Mineral apakah butir-butir itu, dan berapa kekerasannya pada skala Mohs?
3. Butir-butir C mempunyai kekerasan dan [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) yang sama dengan butir-butir B tetapi berwarna putih; sebuah analisis menemukan natrium dan kalsium di dalamnya, dan tidak ada kalium. Jenis feldspar apakah butir-butir itu?
4. Butir-butir D berupa serpih hitam, butir-butir E serpih keperakan; keduanya terkelupas menjadi lembaran tipis. Mineral apakah keduanya, dan ciri struktur mana yang menjelaskan lembaran-lembaran itu?
5. Mineral mana di antara A sampai E yang merupakan [silikat](#def-g11-minerals-silicate) kerangka? Mana yang mengandung besi dan magnesium?

**Bagian II — Penghitungan titik.**

6. Kisi 500 titik jatuh 150 kali pada kuarsa, 175 kali pada ortoklas, 125 kali pada oligoklas, 30 kali pada biotit, dan 20 kali pada muskovit. Hitung bagian setiap mineral.
7. Mengapa bagian titik itu menaksir bagian volume batuan?
8. Berapa persen batuan itu yang berupa feldspar?
9. Jika satu titik salah dihitung, berapa sebuah bagian berubah?
10. Apakah batuan ini sebuah granit menurut pengertian Buku 1?

**Bagian III — Massa jenis.**

11. Nyatakan rumus yang memberikan massa jenis batuan tanpa pori dari mineral-mineralnya.
12. Dengan massa jenis kuarsa $2.62\,$ , ortoklas $2.56\,$ , oligoklas $2.65\,$ , biotit $3.09\,$ , dan muskovit $2.82\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ , hitung sumbangan $\phi_i \rho_i$ setiap mineral.
13. Jumlahkan: berapa massa jenis granit itu?
14. Mineral mana yang paling banyak menyumbang pada jumlah itu? Dua mineral mana yang, meskipun hanya membentuk sepersepuluh batuan, menaikkan massa jenisnya?
15. Ubahlah massa jenis itu ke $\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ , dan berikan massa $1\,\mathrm{m}^{3}$ granit ini.

**Bagian IV — Memeriksa dengan penimbangan.**

16. Sebuah blok bervolume $100\,\mathrm{cm}^{3}$ dipotong dari granit itu. Berapa massa yang kamu harapkan?
17. Bila digantung di dalam air, sebuah benda didorong ke atas oleh berat air yang didesaknya (fisika). Berapa massa yang dibaca timbangan ketika blok itu tergantung terbenam seluruhnya dalam air, yang bermassa jenis $1.00\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ ?
18. Laboratorium menghitung massa jenis contoh batuan sebagai $m_{\text{udara}}/(m_{\text{udara}} - m_{\text{air}})$ . Periksa bahwa kedua massamu memberikan kembali massa jenis pada pertanyaan 13.
19. Batuan granitik Sierra Nevada rata-rata bermassa jenis $2.69\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ , dan yang paling kaya akan silika dan kalium berada di bawah $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ . Di mana letak granit ini, dan mineral mana yang akan membuat sebuah granit lebih rapat?
20. Simpulkan: berapa massa jenis granit itu?

**Solusi Soal 16.1.**

**1.** Kuarsa: tanpa [belahan](#def-g11-minerals-cleavage), [pecahan](#def-g11-minerals-cleavage) konkoidal, [kilap](#def-g11-minerals-lustre) kaca, lebih keras daripada paku (7).

**2.** Ortoklas, sebuah feldspar kalium: dua belahan, kekerasan 6 pada skala Mohs.

**3.** Plagioklas (di sini oligoklas), feldspar yang mengandung natrium dan kalsium.

**4.** D adalah biotit, E muskovit: dua jenis mika. Tetrahedronnya membentuk lembaran, dan ikatan antara lembaran-lembaran itu lemah: keduanya terbelah di sepanjang [belahan](#def-g11-minerals-cleavage) tunggal yang sempurna ini.

**5.** Kuarsa dan kedua feldspar (A, B, C) adalah kerangka; biotit (D) mengandung besi dan magnesium.

**6.** Kuarsa $150/500 = 0.30$; ortoklas $0.35$; oligoklas $0.25$; biotit $0.06$; muskovit $0.04$.

**7.** Bila butir-butirnya tersebar tanpa keteraturan, bagian titik pada sebuah mineral menaksir bagian luas yang ditutupinya pada permukaan itu, dan bagian itu sama dengan bagian volume yang diisinya.

**8.** $0.35 + 0.25 = 0.60$: $60\,\%$ feldspar.

**9.** Sebesar $1/500 = 0.002$, yaitu $0.2\,\%$.

**10.** Ya: feldspar, kuarsa, dan mika.

**11.** $\rho = \phi_1 \rho_1 + \phi_2 \rho_2 + \dots + \phi_k \rho_k$, dengan $\phi_1 + \dots + \phi_k = 1$.

**12.** Kuarsa $0.30 \times 2.62 = 0.786$; ortoklas $0.35 \times 2.56 =
0.896$; oligoklas $0.25 \times 2.65 = 0.6625$; biotit $0.06 \times 3.09
\approx 0.185$; muskovit $0.04 \times 2.82 \approx 0.113$ (semuanya dalam $\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$).

**13.** $0.786 + 0.896 + 0.6625 + 0.185 + 0.113 \approx
2.64\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$.

**14.** Ortoklas, dengan $0.896$, karena mineral itu yang paling melimpah. Biotit dan muskovit, dengan $3.09\,$ dan $2.82\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, lebih rapat daripada mineral-mineral lain dan menaikkan massa jenis batuan di atas massa jenis kuarsa dan feldspar saja.

**15.** $2640\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$: $1\,\mathrm{m}^{3}$ granit itu bermassa sekitar $2.64\,\mathrm{t}$.

**16.** $100 \times 2.643 \approx 264.3\,\mathrm{g}$.

**17.** Blok itu mendesak $100\,\mathrm{cm}^{3}$ air, yang bermassa $100\,\mathrm{g}$: timbangan menunjukkan $264.3 - 100 = 164.3\,\mathrm{g}$.

**18.** $264.3/(264.3 - 164.3) = 264.3/100 \approx 2.64\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$.

**19.** Di antara keduanya: lebih ringan daripada rata-rata $2.69\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, di atas $2.6\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ granit yang paling kaya akan silika dan kalium. Lebih banyak plagioklas dan lebih banyak biotit atau hornblende, serta lebih sedikit kuarsa dan feldspar kalium, akan membuat sebuah granit lebih rapat.

**20.** Massa jenis granit itu sekitar **$2.64\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$**.