Teknik, 38 (2), 2017, 65-70
doi:10.14710/teknik.v38n2.12942                Copyright © 2017, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919
Identifikasi Jenis dan Karakteristik Lempung di Perbukitan Jiwo,
Bayat, Klaten dan Arahannya sebagai Bahan Galian Industri
Tri Winarno * , Anis Kurniasih, Jenian Marin, Istiqomah Ari Kusuma
Departemen Teknik Geologi, Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus Tembalang, Semarang, Indonesia 50275

## Abstrak
Perbukitan Jiwo di Bayat, Klaten, merupakan suatu inlier dari batuan Pra-Tersier dan Tersier di sekitar endapan Kuarter. Perbukitan Jiwo tersebut mempunyai kondisi geologi yang kompleks. Salah satu batuan yang  menyusun  Kompleks  Perbukitan  Jiwo  adalah  batuan  metamorf      berupa  sekis  dan  filit.  Batuan metamorf  tersebut  telah   mengalami  pelapukan  yang   intensif,  ditandai  dengan  hadirnya  soil   yang berwarna  merah.  Hasil  pelapukan  batuan  metamorf  tersebut  berupa  lempung  yang  telah  dimanfaatkan oleh  penduduk  sekitar  sebagai  bahan  pembuatan  gerabah.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengidentifikasi  jenis  mineral  lempung  di  Perbukitan  Jiwo  dan  juga  karakteristik  fisik  dan  kimia  dari mineral  lempung  tersebut  untuk  melihat  potensi  lempung  untuk  bidang  industri.  Metode  analisis  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  dengan  metode  analisis  XRD  untuk  mengetahui  karakteristik mineralogi lempung, analisis XRF untuk mengetahui kandungan kimia lempung dan metode analisis fisik untuk  mengetahui karakteristik  fisik  dan  megaskopis  lempung.  Berdasarkan hasil  analisis,  jenis  mineral lempung  yang dijumpai  adalah  kaolinit,  smektit  dan   serisit.  Lempung  tersebut  dapat  dimanfaatkan sebagai  bahan pembuatan gerabah. Lempung tersebut tidak dapat digunakan dalam industri lain seperti farmasi, kosmetik dan kertas karena tidak memenuhi persyaratan kadar kimia.
Kata kunci: Perbukitan Jiwo; Bayat; Mineral Lempung; XRD; XRF; Manfaat Lempung

## Abstract
[Title:  Identification  of  Clay  Minerals  Type  and  Characteristics  at  Jiwo  Hills,  Bayat,  Klaten  and  the Potential Use as Industrial Materials] Jiwo hills  in   Bayat,  Klaten,   is   an inlier  of  Pre-Tertiary rocks and  Tertiary    rocks    surrounded    by  Quaternary  sediment  with  a  complex  geological  relationship.  Jiwo Hills  Complex  is  comprised  of  metamorphic  rocks  of  schist  and  phyllite.  The  metamorphic  rocks  have undergone  intensive  weathering, characterized by  the  presence  of  red  clay  soil.  The  process  resulted  in clays that has been used by the local people as pottery materials. The purpose of this study was to identify the  type  of  clay  minerals  in  the  Jiwo  hills,  as  well  as  to  to  determine  the  physical  and  chemical characteristics of  the  clay  minerals  to  assess  the  potential  value  for  industrial  materials.  The  analytical method  used  in  this  research  was  XRD  analysis  to  determine  mineralogy  characteristics  of  clays,  XRF analysis  to  determine  the  chemical  content  of  clay  and  physical  analytical  methods  to  determine  the physical  characteristics  of  clay.  The  analysis  results  showed  that  minerals  found  in  were  Kaolinite, Smectite and  Sericite.  The clay is suitable for pottery material, however, it can not be used in pharmacy, cosmetics and paper industry due to the chemical content which does not meet the requirements .
Keywords: Jiwo hills; Bayat; clay minerals; XRD; XRF; benefits of clay

## 1. Pendahuluan
Bayat    adalah    sebuah    kota    kecamatan    yang termasuk   dalam   wilayah   Kabupaten   Klaten,   Provinsi Jawa  Tengah.  Daerah  Bayat  tepatnya  terletak  sekitar  14 km  di  sebelah  selatan  Kota  Klaten.  Di  daerah  Bayat terdapat  perbukitan  yang  terletak  di  antara  Kota  Klaten dan  Pegunungan  Selatan,  yang  dikenal  dengan  nama
Pegunungan Jiwo.
Daerah  Perbukitan  Jiwo  merupakan  daerah  yang relatif  sempit  namun  memiliki  kondisi  geologi  yang kompleks.  Semua  jenis  batuan  dapat  dijumpai  di  daerah ini.  Salah  satu  batuan  yang  tertua  di  Jawa  yang  berupa kompleks batuan metamorf  juga  dapat  dijumpai.
Batuan metamorf yang ada di kompleks Perbukitan Jiwo  tersebut  sebagian  dijumpai  dalam  kondisi  lapuk. Bahkan di beberapa tempat telah menjadi lempung   yang oleh      warga      setempat      dimanfaatkan  sebagai  bahan untuk  pembuatan  gerabah  Sampai  saat  ini  belum  ada penelitian  yang  secara  khusus membahas  tentang
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi.
E-mail: triwingeo@gmail.com
Copyright © 2017, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919
lempung  hasil  ubahan  dari metamorf tersebut. Penelitian yang  dilakukan  mengenai  kerajinan  gerabah  di  sekitar Perbukitan  Jiwo,  masih  berupa  penelitian  tentang  aspek sosial  budaya  dan  ekonomi    dari    keberadaan    industri gerabah    tersebut.  Penelitian  itu  diantaranya  adalah penelitian  Hastuti  (2009),  yang  meneliti  tentang  usaha industri  kerajinan  gerabah  di  Desa  Melikan,  Kecamatan Wedi, Kabupaten Klaten.
Lempung  di  kompleks  Perbukitan  Jiwo  ini merupakan  potensi  yang  sumber  daya  alam  yang  perlu digarap.  Dengan  pertimbangan  nilai  potensi  yang  ada, maka  perlu  dilakukan  penelitian  tentang  lempung tersebut. Dengan penelitian ini diharapkan dapat diketahui jenis  dan  karakteristik lempung  di Perbukitan Jiwo.  Data tentang  jenis  dan  karakteristik  lempung  ini  dapat dimanfaatkan  untuk  meningkatkan  nilai  guna  lempung, selain sebagai bahan gerabah.

## 2. Bahan dan Metode
Pengumpulan data mengenai karakteristik lempung      di  daerah  penelitian,  dilakukan  dengan melakukan  observasi  lapangan  dan  analisis  laboratorium. Pengamatan megaskopis dilakukan terhadap sampel untuk mengetahui sifat  fisik  lempung. Hal ini dilakukan dengan analisis  warna,  ukuran  butir,  sifat  lempung  jika dicampur air.
Mineralogi  lempung  diketahui  dengan  analisis X- ray   Diffractometry (XRD)   terhadap   3   sampel   tanah lempung      hasil      lapukan      batuan      metamorf. L a n g k a h p r e p a r a s i d i l a k u k a n dengan memisahkan sampel tanah lempung dan mengambil fraksi lempung saja dengan cara pemisahan sentrifugal. Analisis XRD  dilakukan  dalam  tiga  perlakuan,  yaitu air-dried , ethylene  glycolated ,  dan heated pada  550°C  secara berurutan.
Analisis geokimia berupa analisis X-Ray Fluorescence  (XRF )  juga  dilakukan  terhadap  sampel lempung.  Analisis  ini  dilakukan  untuk  menganalisis elemen-elemen  utama  dan  unsur-unsur  jejak  beserta konsentrasinya pada endapan kaolin dengan menggunakan  metode  spektrometri.  Saat  ini  XRF merupakan     metode     analisis     yang     paling     sering digunakan   dalam   penentuan   unsur   mayor   dan   unsur jejak  pada  sampel  batuan.  Dibandingkan  dengan  metode analisis  geokimia  lain,  analisis  XRF  ini  memiliki kemampuan  deteksi  lebih  peka  pada  unsur  terendah namun  tidak  dapat  mendeteksi  unsur  yang  lebih  ringan dari   Na   yang   memiliki   nomor   atom   11   (Rollinson, 1993).

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Sifat Fisik Lempung
Lempung   yang   dijumpai   di   Perbukitan   Jiwo, Bayat mempunyai sifat fisik: berwarna cokelat kemerahan;  berukuran  sangat  halus;  mudah      rekah dalam   kondisi   kering, namun sangat liat/lengket dalam kondisi  basah;  mudah  dibuat  menjadi  bentuk  yang diinginkan  dan  bersifat  elastis  (tidak  mudah  patah  dan
pecah)  dan  di  lapangan,  lempung  tersebut  sering bercampur  dengan  pecahan  kuarsit  yang  merupakan  urat di dalam  batuan  metamorf  yang  merupakan  batuan asal lempung tersebut (Gambar 1).
Gambar  1. Kenampakan  lempung  di  Gunung  Konang, Komplek Perbukitan Jiwo, Bayat

## 3.2. Mineralogi Lempung
Analisis  XRD  dilakukan  dengan  tahapan  yang dimulai  dari  pemisahan  fraksi  lempung  yang  diperoleh dari  agregat  tanah  lempung.  Pemisahan  dilakukan dengan    metode    sentrifugasi  dengan  meletakkan  fraksi lempung pada kaca preparat dan mengangin- anginkannya  di  udara  terbuka  ( air-dried )  sebelum ditembak  dengan  XRD.  Sampel  ditembak    kembali setelah    diperlakukan  dengan    etilen  glikol  ( ethylene glycolated) .  Terakhir,  sampel  ditembak  kembali  setelah dipanaskan  hingga  suhu  550°C  ( heated 550°C). Perlakuan  tambahan  tersebut      bertujuan      untuk mengidentifikasi   spesies mineral lempung tertentu yang tidak muncul pada perlakuan air-dried .
Analisis  XRD  dengan  menggunakan  tiga  metode tersebut  dilakukan  terhadap  semua  sampel,  kecuali sampel  lempung  dari  Pager  Jurang,  yang  hanya mendapat  dua  perlakuan,  yakni air-dried dan ethylene glycolated. Hasil analisis lempung dengan  metode XRD menunjukkan  bahwa  tanah  lempung  tersusun  oleh mineral lempung jenis kaolinit, serisit, dan smektit.
Hasil  analisis  sampel  l e m p u n g   dari  Pager Jurang  menunjukkan  kand ungan  mineral  Smektit dan Kaolinit  (Gambar  2),  sedangkan  sampel  dari  Gunung Sari, setelah melalui tiga perlakuan, hanya  menunjukkan komponen  Kaolinit  (Gambar  3).  Hasil  analisis  sampel l e m p u n g d a r i Gunung Konang dengan menggunakan  metode air-dried dan ethylene  glycolated m e n u n j u k k a n   adanya mineral Kaolinit dan Smektit. Setelah    melalui    perlakuan H eated 550°C,   terdapat mineral   lempung   lain   yaitu Serisit (Gambar 4). Hasil analisis  sampel  l e m p u n g   d a r i   Gunung    Gajah d e n g a n   m e n g g u n a k a n   m e t o d e air-dried dan ethylene  glycolated menunjukkan    adanya  kandungan Smektit    dan    Kaolinit.  Pada  perlakuan heated 550°C,
Copyright © 2017, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919
sampel ini menunjukkan kandungan Kaolinit  saja  (Gambar 5).
Gambar 2 . Hasil analisis mineral lempung sampel Pager Jurang dengan dua metode XRD (AD = Air dried , EG = Ethylene glycolated ), mengidentifikasi keberadaan mineral lempung Kaolinit dan Smektit
Gambar 3 . Hasil analisis mineral lempung sampel G. Sari dengan tiga metode XRD (AD = Air dried, EG = Ethylene glycolated , dan heated 550° C), ketiganya mengidentifikasi satu jenis mineral lempung yaitu Kaolinit
Gambar 4. Hasil analisis mineral lempung sampel G. Konang dengan tiga metode XRD (AD = Air dried, EG = Ethylene Glycolated, dan heated 550°C) , mengidentifikasi keberadaan mineral lempung jenis Kaolinit, Smektit, dan Serisit
Copyright © 2017, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919

## 3.3 Geokimia Lempung
Komposisi kimia  lempung dapat  diketahui dengan analisis  XRF.  Analisis  ini  menghasilkan  keluaran persentase  unsur  oksida utama  yang  menyusun lempung. Analisis  XRF  dilakukan  di Laboratorium  Pusat Teknologi  Bahan  Galian  Nuklir-Badan  Tenaga  Nuklir Nasional (PTBGN-BATAN). Hasil analisis tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel  1. Komposisi  Kimia  Lempung  pada  daerah penelitian
NO Oksida Lempung Pagar Jurang (%) Lempung Gunung Sari (%) Lempung Gunung Konang (%) Lempung Gunung Gajah (%) 1 SiO 2 49,69 43,43 37,19 45,36 2 Al 2 O 3 22,03 28,98 19,14 22,45 3 Fe2O3 7,69 11,56 13,19 9,45 4 TiO2 0,86 1,13 1,30 0,92 5 CaO 0,36 0,29 0,82 0,77 6 MgO 1,21 1,38 0,33 1,12 7 K2O 2,84 0,07 0,26 0,39 8 Na2O 0,58 0,06 0,16 0,91 9 P2O5 0,13 0,051 0,14 0,14 10 MnO 0,066 0,076 0,17 0,19 11 Cr2O3 0,043 0,05 0,02 0,042

## 3.4 Saran Penggunaan Lempung
Berdasarkan    identifikasi    dengan    XRD,    jenis mineral  lempung  yang  terdapat  pada  sampel  lempung  di Perbukitan  Jiwo  adalah  Kaolinit,  Smektit  dan  Serisit. Mineral  lempung  tersebut  secara  umum  dapat  digunakan dalam   industri   keramik/gerabah,  industri   farmasi   dan kosmetik,  industri  kertas,    industri  karet  dan  lain-lain. Penggunaan  lempung  dalam    berbagai  bidang  tersebut harus memenuhi persyaratan kadar kimia tertentu sesuai
dengan  spesifikasi  yang  disyaratkan  dalam  berbagai industri.
a.  Sebagai bahan baku gerabah
Jenis  mineral  lempung  yang  paling  umum digunakan  sebagai  bahan  baku  gerabah  adalah  Kaolin. Lempung  tersebut  harus  cukup  plastis  dan    mudah dibentuk,  mudah  dibengkokkan serta tidak mudah patah (Smoot, 1961). Smektit  perlu  ditambahkan  dalam bahan gerabah  karena  mempunyai  sifat  dapat  menambah keplastisan  lempung  sehingga  lebih  mudah  dibentuk. Lempung  di  Perbukitan  Jiwo  tersusun  oleh  mineral Kaolinit  dan  Smektit,  dan  mempunyai  sifat  fisik  yang memenuhi  persyaratan  untuk  dijadikan  sebagai  bahan baku  gerabah,  sehingga  dapat  direkomendasikan  sebagai bahan baku gerabah.
Kelebihan  lempung  di  Perbukitan  Jiwo  ini  adalah kandungan Oksida Besi (Fe2O3) yang relatif tinggi yaitu berkisar  antara  7,67-13,19%  (Tabel  1).  Kandungan  ini terlihat  dari      warna  lempung      yaitu      cokelat kemerahan.      Warna  cokelat  kemerahan  ini  menjadi  ciri khas dari gerabah Bayat.
Kelemahan  lempung  di  Perbukitan  Jiwo  adalah banyaknya  fragmen  Kuarsit  dalam  berbagai  ukuran, sehingga  membuat  ukuran  butir  lempung  tersebut menjadi  tidak  seragam.  Kandungan  fragmen  Kuarsit tersebut  dapat  menimbulkan  retakan        pada  gerabah yang  telah  telah  dikeringkan  dan  dibakar.  Masalah  ini dapat  diatasi  dengan  membuang  fragmen  kuarsit  dari agregat lempung sebelum diolah menjadi gerabah.
b. Sebagai bahan industri farmasi dan kosmetik
Industri farmasi membutuhkan banyak bahan yang berasal  dari  mineral  lempung,  diantaranya  Kaolinit, Smektit,  Sepiolit,  Paligorskit,  dan  lain-lain.  Lempung yang  dijumpai  di  Perbukitan  Jiwo  adalah  Kaolinit, Smektit,  dan  Serisit.  Kaolinit  digunakan  sebagai pelindung  lambung,  anti  diare,  anti  inflamasi,  dan  bius lokal,  sedangkan  Smektit  digunakan  sebagai  bahan
Gambar 5 . Hasil analisis mineral lempung sampel G. Gajah dengan tiga metode XRD (AD = Air dried , EG = Ethylene glycolated , dan heated 550° C), mengidentifikasi keberadaan mineral lempung jenis Kaolinit dan Smektit
Copyright © 2017, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919
antasida  pelindung  lambung,  dan  anti  diare  (Carretero, Pozo, 2009).
Kaolin,  Smektit  dan  Serisit  dapat  dimanfaatkan dalam industri kosmetik. Sifat khusus    lempung     yang diperlukan      dalam industri  kosmetik  tersebut  meliputi sifat  fisik  (ukuran  dan  bentuk  butir  lempung),  luas permukaan,  tekstur,  warna  dan  tingkat  kecerahan,  serta karakteristik  kimia  yang  meliputi  luas  permukaan  kimia dan muatan ion (Lopez-Galindo, Viceras,  Cerezo,  2007).
Dalam  industri  kosmetik,  Kaolin      digunakan sebagai   bahan   krim kosmetik, pelindung kulit, bedak dan emulsi; Smektit  digunakan  sebagai  krim  kosmetik, pelindung  kulit,  bedak,  emulsi  dan  masker;  sedangkan Serisit      digunakan      sebagai      bahan      krim  kosmetik, bedak dan emulsi (Carretero, Pozo, 2009). Pemanfaatan lempung  dalam  industri  farmasi  kosmetik  dan  farmasi harus  memenuhi  spesifikasi  kandungan  kimia  tertentu, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel  2. Perbandingan  antara  spesifikasi  kadar  kimia mineral  lempung  dalam  industri  farmasi  dan  kosmetik (Lopez-Galindo,  Viceras,    Cerezo,    2007)  dengan  kadar kimia lempung daerah penelitian
No Oksida Kaolinit (%) Smektit (%) A B C D 1 SiO 2 44,6-46,4 51,2-65 49,69 43,43 37,19  45,36 2 Al 2 O 3 38,1-39,6 15,2-34 22,03 28,98 19,14  22,45 3 Fe 2 O 3 0,1-0,2 0,1-7,4 7,69 11,56 13,19 9,45 4 TiO 2 0,1-0,2 0-13,6 0,86 1,13 1,30 0,92 5 CaO 0,1-0,2 0-4,2 0,36 0,29 0,82 0,77 6 MgO 0-0,1 0-3,7 1,21 1,38 0,33 1,12 7 K 2 O 0-0,2 0-1,8 2,84 0,07 0,26 0,39 8 Na 2 O 0-1,4 0-0,13 0,58 0,06 0,16 0,91
Keterangan: A= Lempung Pager Jurang (Kaolinit, smektit) B= Lempung Gunung Sari (kaolinit) C= Lempung Gunung Konang (kaolinit, smektit) D= Lempung Gunung Gajah (kaolinit, smektit)
Dari  tabel  perbandingan  tersebut  dapat  dilihat bahwa  kadar  kimia  lempung  di  daerah  penelitian,  baik Kaolinit  maupun  Smektit,  tidak  memenuhi  spesifikasi untuk digunakan dalam industri farmasi dan kosmetik.
c. Sebagai bahan industri kertas
Mineral  lempung  yang  dapat  digunakan  dalam industri  kertas  adalah  Kaolin.  Kaolin  bisa  digunakan sebagai  bahan  pelapis  dan  pengisi,  bila  memiliki  tingkat kecerahan  yang  tinggi  dan  tingkat  abrasi  yang  rendah (Ciulli, 1996).
Lempung yang akan digunakan dalam industri kertas harus  memenuhi  spesifikasi  kandungan  kimia  tertentu, seperti  dapat  dilihat  pada  Tabel 3.  Tabel  3  menunjukkan bahwa  kadar  kimia  lempung  di  daerah  penelitian  tidak
memenuhi  spesifikasi  untuk  digunakan  dalam  industri kertas, baik sebagai bahan pelapis maupun pengisi.
Tabel 3. Perbandingan spesifikasi Kaolinit dalam industri kertas  (Suhala,  Arifin,  1997)  dengan  Kaolinit  di  daerah penelitian
No Oksida Bahan Pelapis (%) Bahan Pengisi (%) A B C D 1 SiO2 46,73 47,80 49,69 43,43 37,19 45,36 2 Al2O3 37,84 37,30 22,03 28,98 19,14 22,45 3 Fe2O3 0,92 0,52 7,69 11,56 13,19 9,45 4 TiO2 0,09 0,04 0,86 1,13 1,30 0,92 5 CaO 0,05 0,20 0,36 0,29 0,82 0,77 6 MgO 0,06 0,10 1,21 1,38 0,33 1,12 7 K2O 1,70 1,72 2,84 0,07 0,26 0,39 8 Na2O 0,07 0,05 0,58 0,06 0,16 0,91 9 LOI 12,33 12,30 - - - - Keterangan:
A= Lempung Pager Jurang (Kaolinit, smektit) B= Lempung Gunung Sari (kaolinit) C= Lempung Gunung Konang (kaolinit, smektit) D= Lempung Gunung Gajah (kaolinit, smektit)

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan        hasil        analisis    yang  dilakukan dalam   penelitian   ini,  dapat    disimpulkan bahwa jenis mineral    lempung    yang    dijumpai    di  Perbukitan  Jiwo adalah  Kaolinit,  Smektit  dan  Serisit.  Berdasarkan kandungan  mineral  yang  ada,  direkomendasikan  untuk memanfaatkan lempung di perbukitan Jiwo untuk bidang industri    gerabah,  namun  tidak  untuk  bahan  industri farmasi, kosmetik, dan kertas.

## Daftar Pustaka
Carretero,  M.I.,  Pozo,  M.  (2009).  Clay  and  non-clay Minerals  in  the  Pharmaceutical  and  Cosmetic Industry    Part     II     Active     Ingredients. Applied Clay Science, 47, 171-181.
Ciulli,  P.A. (1996) Industrial  Minerals  and  Their  Uses, A  Handbook  &  Formulary. New  Jersey:  Noyes Publications.
Hastuti,  I.  (2009).  Perkembangan  Usaha  Industri Kerajinan  Gerabah,  Faktor  yang  Mempengaruhi dan  Strategi  Pemberdayaan  pada  Masyarakat  di Desa      Melikan      Kecamatan      Wedi      Kabupaten Klaten. Thesis .  Surakarta:  Program  Pascasarjana Universitas Sebelas Maret.
Lopez-Galindo,  A.,  Viseras,  C.,  Cerezo,  P.  (2006). Compositional,    Technical    and    Safety Specifications of Clays to be used as Pharmaceutical  and  cosmetic  products. Applied Science, 36,  51-6
Rollinson,    H.  ( 1993) Using    Geochemical    Data    : Evaluation,  Presentation,  Interpretation. United Kingdom : Longman Group.
Smoot,  T.W.  (1961)  Clay  Minerals  in  The  Ceramic Industries. Clays  and  Clay  Minerals ,  10(1),  309- 317.
Suhala, S. dan Arifin, M. (1997). Bahan Galian Industri. Bandung:  Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan Teknologi Mineral.