## ANALISIS XRD DAN SUSEPTIBILITAS MAGNETIK UNTUK IDENTIFIKASI KARAKTERISTIK ENDAPAN LUMPUR PADA WILAYAH TIMUR LAUT GUNUNG LUMPUR X
Akbar Dwi Kurniawan 1 , Amien Widodo 1 , dan Mariyanto 1
1 Departemen Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil, Perencanaan, dan Kebumian, Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail : akbar2kurniawan@gmail.com
Abstrak. Identifikasi  karakteristik  endapan  lumpur  menjadi  penting  dalam  pemahaman  proses pembentukan  dan  pemanfaatannya.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk menganalisis  hubungan  antara data geokimia dan suseptibilitas magnetik dalam mengidentifikasi karakteristik endapan lumpur pada gunung lumpur X. Analisis geokimia menggunakan metode X-ray diffraction (XRD) untuk memperoleh kandungan mineral  penyusun  endapan  lumpur.  Sementara  itu,  analisis  suseptibilitas  magnetik  dilakukan  dengan menggunakan  Bartington  MS2B Susceptibility  Meter ,  yang  memberikan  informasi  mengenai  sifat magnetik  endapan  lumpur.  Hasil  XRD  mengungkapkan  bahwa  endapan  lumpur  hasil  erupsi  sebagian terdiri  dari  kuarsa,  albit,  kalsit,  siderit,  pirit,  dan  kelompok  mineral  lempung  seperti  kaolinit, montmorillonit,  dan  illit.  Secara  keseluruhan  mineral  yang  terdeteksi  mengindikasikan  lingkungan pengendapan  vulkaniklastik di  lingkungan  laut.  Karakterisasi  endapan  lumpur  berdasarkan  hasil  nilai suseptibilitas magnetik ( χLF ) adalah (0,27 -  0,41) × 10 -6 m 3 /kg yang menunjukkan kandungan campuran Superparamagnetic (SP) dan butiran non- SP yang lebih kasar, atau butiran SP <0,005μm.
Kata Kunci: Gunung Lumpur; Suseptibilitas Magnetik; XRD.
Abstract. Identification of the characteristics of mud deposits is important in understanding the process of their formation and utilization. This study aims to analyze the relationship between geochemical data and  magnetic  susceptibility  in  identifying  the  characteristics  of  mud  deposits  in  mud  volcano  X. Geochemical analysis was carried out using the XRD method to obtain the mineral content making up the mud  deposits.  Meanwhile,  magnetic  susceptibility  analysis  was  carried  out  using  the  Bartington  MS2B Susceptibility  meter,  which  provides  information  on  the  magnetic  properties  of  the  mud  deposits.  XRD results revealed that the mud deposits resulting from the eruption consisted mostly of quartz and albite. Other  clay  minerals  such  as  kaolinite,  montmorillonite  and  illite  were  also  detected  in  the  samples.  In addition  there  are  other  minerals  such  as  calcite,  siderite,  and  pyrite.  Overall  the  detected  minerals indicate a volcaniclastic depositional environment in the marine environment. The characterization of the mud deposits based on the results of t he χLF magnetic susceptibility value is (0.27 - 0.41) × 10-6 m3/kg which indicates a mixture of Superparamagnetic (SP) and coarser non- SP grains, or granular SP<0.005μm . Keywords: Mud Vulcano; Magnetic Susceptibility; XRD

## PENDAHULUAN
ISTILAH 'sistem gunung lumpur' sering digunakan untuk  menggambarkan  kumpulan  struktur  yang terkait  dengan  gunung  lumpur  dan  kompleks penghubung  gunung  berapi  ke  satuan  stratigrafi sumbernya  (Stewart  dan  Davies  2005).  Sistem didorong  oleh  tekanan  dan  sumber  fluida  yang letaknya berdekatan dengan sumber lumpur. Diatas sumber  lumpur  terdapat  jalur  fluida    yang  terdiri dari  struktur  rekahan  yang  kompleks  dan  tanggul berisi  lumpur  yang  materialnya  bercampur  cairan sedimen  ke  permukaan  bumi.  Campuran  cairan- sedimen  kemudian  meletus  membentuk  gunung
lumpur  (Planke  et  al.,  2003).  Keberadaan  gunug lumpur seringkali diasosiasikan  dengan  keberadaan minyak dan gas bumi, struktur patahan dan potensi bencana  (Widodo  et  al.,  2023).  Dari  segi  geologi, pemahaman  mengenai  karakteristik  endapan lumpur  dapat  dijadikan  dasar  untuk  mengetahui dari  formasi  apa  endapan lumpur tersebut  berasal. Penggunaan  metode  difraksi  sinar-X  (XRD)  dalam menetukan  mineralogi  sampel  endapan  gunung lumpur dibuktikan dengan hasil fasa mineral sampel dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh (Agustawijaya  et  al.,  2017).  Dalam  beberapa penelitian,  penggunaan  metode  analisis  geokimia
dinilai  efektif  dan  dapat  menentukan  karakter mineral yang terdapat pada sampel gunung lumpur (Cangemi  et  al.,  2010).  Sedangkan  penggunaan parameter suseptibilitas magnetik diperlukan dalam menentukan karakteristik mineralogi sampel karena sifat  magnetik  yang  ada  pada  sampel  bergantung pada  kandungan  mineral  magnetik  dan  lingkungan pembentukan  mineral  tersebut.  Penelitian  yang dilakukan oleh [Sasmita et al. (2020) dan Yunginger et  al.  (2022)]  berhasil  mengidentifikasi  mineralogi magnetik  pada  sampel  sedimen  sungai  dan  danau dengan  menggunakan  nilai  suseptibilitas  magnetik. Fokus  penelitian  ini  adalah  untuk  mengidentifikasi mineral  penyusun  endapan  gunung  lumpur  X  dan mengetahui sifat magnetiknya.

## METODOLOGI
Secara  umum,  tahapan  yang  dilakukan  dalam penelitian ini diilustrasikan pada Gambar 1.

## 1. Pengambilan dan Preparasi Sampel
Sampel  endapan  lumpur  dilakukan  di  area gunung  lumpur X menggunakan  bor  gambut  pada kedalaman  0  -  5  meter.  Proses  preparasi  sampel dibedakan untuk pengukuran suseptibilitas magnetik  dan  pengukuran  XRD.  Pada  pengujian suseptibilitas  magnetik,  sampel  lumpur  terlebih dahulu  dikeringkan  untuk  menghilangkan  kadar  air pada  sampel  lalu  dimasukkan  kedalam  holder plastik berbentuk  silinder dengan  ukuran  tinggi  2,2 cm  dan  diameter  2,54  cm  dan  dilanjutkan  dengan mengukur  massa  sampel  lumpur  (Mulyana  et  al., 2022). Untuk pengujian XRD sampel lumpur terlebih dahulu  melalui  tahap  pengeringan  dalam  oven bersih  dengan  suhu  sekitar  110 o C  hingga  benar- benar  kering.  Setelah  itu  dilanjutkan  dengan  tahap homogenisasi  pada  sampel  dengan  cara  digerus menggunakan ball  mill sehingga  menghasilkan
sampel  yang  lolos  ayakan  200  mesh.  Hasil  gerusan yang  telah  berupa  bubuk  homogen  diambil sebanyak  0,1  gr  yang  siap  untuk  selanjutnya dilakukan uji XRD (Irzon dan Permanadewi, 2010).

## 2. Pengujian Suseptibilitas Magnetik dan XRD
Pengukuran  Suseptibilitas  magnetik  dilakukan menggunakan  alat  Bartington  MS2B Susceptibility meter ( Bartington Instrument Ltd ., Oxford, UK). Nilai suseptibilitas magnetik diukur dengan menggunakan dua frekuensi, yaitu frekuensi rendah (470  Hz)  dan  frekuensi  tinggi  (4,7  kHz)  sehingga diperoleh  nilai  suseptibilitas  frekuensi  ren dah  χLF dan frekuensi tinggi χHF. Dari kedua nilai tersebut di hitung  perubahan  nilainya  sehingga  diperoleh  nilai frequency dependent susceptibility χFD(%)
menggunakan  persamaan  χFD(%)=[(χLF - χHF)/χHF] x 100%.    Klasifikasi  nilai χFD  menurut Dearing  et  al. (1999) dapat dilihat pada Tabel 1.
Klasifikasi nilai frequency dependent susceptibility χFD (%)  digunakan  untuk  mendeteksi keterdapatan  mineral  bersifat  ferrimagnetik  atau superparamagnetik  ultrahalus  (<0,03  mm)  dan domain magnetik beserta sumber mineral magnetiknya. Butiran superparamagnetik mengindikasikan material dengan magnetisasi tinggi ketika  diberi  medan  magnet  eksternal,  namun ketika tidak ada pengaruh medan magnet eksternal nilai magnetisasinya nol. N ilai χFD yang relatif tinggi
Gambar 1.  Diagram alir penelitian
Tabel 1
Interpretasi Nilai frequency dependent susceptibility (Dearing et al., 1999) No Nilai χFD (%) Klasifikasi Keterangan 1 < 2,0 Rendah Hampir tidak ada atau mengandung sekitar < 10% butiran superparamagnetik (SP) 2 2,0 – 10,0 Sedang Mengandung campuran SP dan butiran non-SP yang lebih kasar, atau butiran SP <0,005μm 3 10,0 – 14,0 Tinggi Keseluruhan atau mengandung lebih dari 75% butir SP 4 > 14,0 Sangat tinggi Jarang ditemukan, kesalahan pengukuran, bersifat anistropi, sampel terkontaminasi
menunjukkan  konsentrasi  butiran  SP  dalam  tanah, dan jika kurang dari 4%, maka termasuk MD ( multi- domain )  dan  PSD  ( pseudo-single  domain )  atau didominasi  butiran  SSD  (Ranganai  et  al.,  2015). Sampel  yang  mengandung  mineral  ultrahalus  akan menunjukkan  nilai  yang  sedikit  lebih  rendah  bila diukur  pada  frekuensi  tinggi  (Dearing  et  al.,  1999). Sedangkan  pengukuran χ FD  dilakukan  dengan  alat Automated  Multipurpose  XRD-  SmartLab (Rigaku, Jepang)  dengan  tujuan  untuk  menginterpretasi presentase mineral penyusun sampel.
3. Pengolahan Data
Setelah  nilai  suseptibilitas  magnetik  (χFD), presentase  mineral  penyusun  pada  sampel diketahui,  selanjutnya  untuk  pengolahan  data sebagian  besar  diolah  menggunakan  software Ms. Excel untuk  proses visualisasi  data. Data suseptibilitas  dibuat  dalam  bentuk  tabel  dan divisualisasikan dalam bentuk peta kontur persebaran  nilai  suseptibilitas  dengan  variasi kedalaman  pengambilan  sampel  endapan  lumpur. Kemudian,  untuk  data  XRD  dilakukan  analisis  fasa mineral  dimana  akan  dilakukan  proses pencocokan puncak-puncak  difraksi  dengan  database  mineral, sehingga  dapat  diketahui  data  fasa  mineral penyusunnya yang selanjutnya akan ditabelkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1. Analisis XRD
Metode  pengujian  difraksi  sinar-X  (XRD) dilakukan  dengan  tujuan  untuk  mendapatkan  fasa mineral dari sampel lumpur. Sampel yang digunakan dalam  pengujian  XRD  diambil  pada  kedalaman  0 sampai  1  meter  atau  dapat  dianggap  sebagai sampel permukaan.  Fasa mineral diperoleh dengan cara mencocokkan peak dari data hasil pengukuran dengan database mineral  yang  ada.  Fasa  mineral yang  terdeteksi  pada  ketujuh  sampel  permukaan diklasifikasikan  pada  masing-masing  kelompok mineralnya dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Hasil  XRD  mengungkapkan  bahwa  endapan lumpur  hasil  erupsi  sebagian  besar  terdiri  dari kuarsa,  dan  albit.  Mineral  lempung  lain  seperti kaolinit,  montmorillonit  dan  illit  juga  terdeteksi pada sampel. Selain itu terdapat mineral lain seperti
kalsit,  siderit,  dan  pirit.  Mineral  yang  mendominasi adalah mineral kuarsa dikarenakan mineral tersebut merupakan  mineral  yang  terdapat  pada  urutan paling  akhir  pada  deret  reaksi  Bowen,  dimana  hal tersebut  mengindikasikan  bahwa  kuarsa  sebagai mineral yang paling stabil secara termal dan umum ditemukan  di  berbagai  jenis  batuan  dan  berbagai lingkungan  geologi.  Sedangkan  mineral  albit  dalam deret  reaksi  Bowen  merupakan  mineral  yang termasuk  kelompok  feldspar  plagioklas  yang  kaya akan  kandungan  natrium  (Na).  Albite  termasuk kedalam  rangkaian  reaksi  kontinu  paling  akhir  dan terbentuk pada lingkungan sedimentasi.
Fasa  mineral  dengan  presentase  tertinggi selanjutnya  adalah  mineral  illit,  kaolinit,  dan montmorillonit  yang  termasuk  kelompok  mineral lempung. mineral lempung dapat terbentuk melalui 2  skenario,  yaitu  melalui  proses  transformasi  dan neoformasi. Transformasi adalah perubahan mineral  lempung  yang  sudah  ada  menjadi  mineral lempung  yang  berbeda  akibat  suhu,  tekanan,  dan kondisi kimia pada lingkungan. Sedangkan neoformasi  merujuk  pada  proses  pembentukan mineral lempung yang baru terjadi, proses tersebut terjadi  ketika  senyawa  atau  larutan  yang mengandung  unsur-unsur  yang  diperlukan  untuk membentuk mineral lempung bereaksi secara kimia dan  membentuk  kristal  baru.  Ketiga  mineral tersebut dapat terbentuk melalui proses transformasi  sedangkan  untuk  proses  neoformasi hanya  dapat  terjadi  pada  mineral  kaolinit  dan montmorillonit saja.
Tabel 2
Fasa dan Presentase Mineral pada Sampel Permukaan Endapan Gunung Lumpur X
Fasa Mineral Presentase Mineral (%) 2-3 m Kuarsa Quartz 24 Lempung Illite 19,3 Kaolinite 17,4 Montmorillonite 5,5 Magnetik Pyrite 4,9 Feldspar Albite 23,1 Karbonat Calcite 3,5 Siderite 2,3
Mineral  sisanya  yang  termasuk  kelompok mineral  sulfida  dan  karbonat  terbentuk  melalui proses presipitasi kimia yang menandakan lingkungan  pengendapan  laut.  Secara  keseluruhan mineral yang terdeteksi mengindikasikan lingkungan vulkaniklastik di lingkungan laut.
2. Analisis Suseptibilitas Magnetik
Sampel  dengan  5  variasi  kedalaman  pada rentang  0  hingga  5  meter  dari  permukaan  diukur nilai  suseptibilitasnya  pada  2  frekuensi  yaitu frekuensi rendah  (470  Hz) dan frekuensi tinggi  (4,7 kHz) yang kemudian dihitung sehingga menghasilkan  nilai χFD, n ilai rata-rata suseptibilitas magnetik  yang  terukur  tersebut  disajikan  pada Tabel 3.
Nilai  suseptibilitas  magnetik  frekuensi  rendah bervariasi  pada  rentang  0,27  ×  10 -6 m 3 /kg  hingga 0,41  ×  10 -6 m 3 /kg,  untuk  suseptibilitas  magnetik frekuensi  tinggi  memiliki  rentang  nilai  0,26  ×  10 -6 m 3 /kg  hingga 0,39 × 10 -6 m 3 /kg. Dari hasil tersebut tampak  bahwa  nilai  χLF  memiliki  nilai  lebih  besar daripada  χHF,  hal itu  disebabkan  karena  pada frekuensi  tinggi,  butir  superparamagnetik  tidak sempat terukur sehingga nilai suseptibilitasnya lebih rendah.
Untuk  nilai suseptibilitas  magnetik  bergantung frekuensi  (χFD)  memiliki  rentang  nilai  dari  2,95% hingga 8,26%, sehingga hasil tersebut mengindikasikan bahwa sampel memiliki nilai χFD 2 - 10  %  (sedang).  Nilai  χFD  sedang  berarti mengandung campuran SP dan butiran non-SP yang lebih kasar, atau butiran SP <0,005μm. Hasil nilai χLF diplot pada masing-masing kedalaman dan disajikan pada Gambar 2.
Gambar  2  menunjukkan  secara  keseluruhan nilai  suseptibilitas  magnetik  menghasilkan  tren cenderung menurun seiring bertambahnya kedalaman.  Adanya  pola  penurunan  tersebut dipengaruhi  oleh  kandungan  didominasi  oleh domain  SP  berubah  menjadi  didominasi  oleh domain  SD  yang  lebih  kecil,  hal  tersebut  didukung oleh  nilai χFD  yang  terdeteksi  bernilai  se dang. Besarnya  nilai  suseptibilitas  magnetik  lebih dikontrol  oleh  mineral  yang  mengandung  unsur magnetik  yang  dominan  seperti  Fe.  domain magnetik  berhubungan  dengan  ukuran  bulir magnetik, variasi pada nilai χLF bisa jadi dipengaruhi
oleh  skala  mikrostrutural  yakni  fasa  mineral magnetik pada sampel endapan lumpur.

## PENUTUP

## Simpulan dan Saran
Karakterisasi  endapan  lumpur  berdasarkan  hasil pengukuran  suseptibilitas  magnetik  dan  mineralogi pada adalah: Nilai suseptibilitas magnetik χLF adalah (0,27  -    0,41)  ×  10 -6 m 3 /kg  yang  menunjukkan kandungan  campuran  SP  dan  butiran  non-SP  yang lebih  kasar,  atau  butiran  SP  <0,005μm.  Secara keseluruhan hasil mineral yang terdeteksi mengindikasikan lingkungan pengendapan vulkaniklastik di lingkungan laut. Penelitian ini dapat dikembangkan  lebih  lanjut  dengan  dilakukannya pengujian  XRF  untuk  identifikasi  senyawa  yang terkandung  pada  sampel  sebagai  validasi  hasil pengujian  XRD  dan  suseptibilitas  magnetik. Diperlukan  juga  pengukuran  parameter  magnetik yang  lainnya,  seperti  ARM  dan  hysteresis  agar persebaran  domain  magnetik  dan  hubungannya
Gambar 2.  Grafik s useptibilitas χLF terhadap kedalaman
Tabel 3
Nilai Suseptibilitas Kedalaman
(m) Nilai Pada kedalaman χLF (x 10 -6 m 3 kg -1 ) χHF (x 10 -6 m 3 kg -1 ) χFD (%) 1 0,41 0,39 2,95 2 0,36 0,35 3,24 3 0,28 0,27 3,63 4 0,33 0,30 8,26 5 0,27 0,26 6,56
dengan grain  size beserta  mineraloginya  diketahui. Dapat  juga  ditambah  uji  pengukuran  SEM  dengan perbesaran  yang  lebih  mikro  agar  pola  mineral magnetiknya diketahui.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustawijaya,  D.  S.,  Karyadi,  K.,  Krisnayanti,  B.  D.,  dan Sutanto,  S.  (2017).  Rare  earth  element  contents  of the  LUSI  Mud:  An  attempt  to  identify  the environmental origin of the hot mudflow in East Java
– Indonesia. Open Geosciences , 9 (1). https://doi.org/10.1515/geo-2017-0052
Cangemi,  M.,  Di  Leonardo,  R.,  Bellanca,  A.,  Cundy,  A., Neri, R., dan Angelone, M. (2010). Geochemistry and mineralogy  of  sediments  and  authigenic  carbonates from  the  Malta  Plateau,  strait  of  sicily  (Central Mediterranean): Relationships with mud/fluid
release  from  a  mud  volcano  system. Chemical Geology , 276 (3-4), 294 – 308. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2010.06.014
Dearing, J. (1999) Environmental magnetic susceptibility:
Using  the  bartington  MS2  system.  Chi  Publishing, Keniloworth.
Irzon, R. dan Permanadewi, S., 2010. Elements Study of
Igneous  and  Altered  Rocks  in  Kulonprogo  and  Its Surrounding  Using  ICP-MS.  Proceeding  PITIAGI,
Lombok: 1-10
Mulyana,  M.,  Tiwow,  V.  A.,  dan  Sulistiawaty,  S.  (2022). Analisis  suseptibilitas  Magnetik  Tanah  TPA  antang Makassar  Berdasarkan  kedalaman. ORBITA:  Jurnal Kajian,  Inovasi  Dan  Aplikasi  Pendidikan  Fisika , 8 (2), 234. https://doi.org/10.31764/orbita.v8i2.11252
Planke,  S.,  Svensen,  H.,  Hovland,  M.,  Banks,  D.  A.,  dan Jamtveit, B. (2003). Mud and fluid migration in active mud  volcanoes  in  Azerbaijan. Geo-Marine  Letters ,
23 (3-4),  258 – 268. https://doi.org/10.1007/s00367- 003-0152-z
Ranganai,  R.  T.,  Moidaki,  M.,  dan  G.  King,  J.  (2015). Magnetic  susceptibility  of  soils  from  eastern Botswana:  A  reconnaissance  survey  and  potential applications. Journal of Geography and Geology , 7 (4), 45. https://doi.org/10.5539/jgg.v7n4p45
Sasmita,  Amelia (2019) Analisis  Suseptibilitas  Magnetik Abu  Vulkanik  Pada  Lahan  Gambut  Danau  Diatas Kabupaten Solok Menggunakan Metoda Kemagnetan Batuan. Skripsi thesis, Universitas Negeri Padang
Stewart,  Simon  dan  Davies,  Richard.  (2006).  Structure and  emplacement  of  mud  volcano  systems  in  the South Caspian Basin. Aapg Bulletin  - AAPG BULL. 90. 771-786. 10.1306/11220505045.
Widodo, A., Rochman, J. P., Hilyah, A., dan Novian, D. P. (2023).  Asesmen  Sumberdaya  Warisan  geologi semburan  Lumpur  di  Kecamatan  Sedati,  Kabupaten Sidoarjo. Jurnal
Geosaintek , 9 (1), 37.
https://doi.org/10.12962/j25023659.v9i1.16656
Yunginger,  R.,  Supu,  I.,  Zulaikah,  S.,  Wijaya,  A., Ramadani, A. I., dan Mariyanto, M. (2022). Investigasi Sumber mineral Magnetik Pada sedimen Sungai
-------------------