## KARAKTERISTIK GEOTEKNIK MINERAL LEMPUNG PADA TEROWONGAN TAMBANG BAWAH TANAH CIURUG LEVEL 600, PONGKOR, JAWA BARAT

## ROBBY GINANJAR, IMAM ACHMAD SADISUN
Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung (ITB), Jl. Ganesha No.10, Bandung, Jawa Barat, Indonesia. Email: robby.ginanjar@students.itb.ac.id
Sari – Zona argilik pada terowongan tambang bawah tanah Ciurug level 600 memerlukan penanganan dan perhatian khusus pada perkuatan terowongan. Hal ini perlu dilakukan karena zona argilik tersebut secara umum membuat massa batuan disekitar penambangan menjadi lemah. Zona argilik tersebut dapat diidentifikasi secara langsung pada bukaan terowongan atau dari hasil inti pemboran bawah permukaan. Argilitisasi yang terjadi pada bukaan XC 662 dan XC 6- 1a  memiliki  karakteristik  yang  berbeda,  baik  secara  persebarannya  maupun  jenis  kehadiran  mineral  lempungnya. Zona  argilik  yang  hadir  pada  bukaan  XC  662  menunjukan  distribusi  yang  terkonsentrasi  di  sekitar  urat  kuarsa, sedangkan pada bukaan XC 6-1a distribusinya lebih merata, sehingga melemahkan hampir di seluruh bagian bukaan terowongan.  Karakteristik  mineral  lempung  pada  zona  argilik  di  kedua  bukaan  terowongan  diuji  menggunakan beberapa  pengujian  salah  satunya  adalah  uji  batas  Atterberg.  Hasil  uji  batas  Atterberg  menunjukan  bahwa  Indeks Plastisitas (IP) dari mineral lempung pada zona argilik berkisar antara 17,64 – 33,33 dan nilai aktivitas yang berkisar antara 1,1 – 1,6. Nilai tersebut dipengaruhi oleh mineral lempung berupa kaolinit, vermiculite , smektit, dan halloysite .
Kata kunci: Zona argilik, karakteristik, batas Atterberg, nilai aktivitas
Abstract – Argillic zone in underground mining of Ciurug level 600 need a special handling and attention on tunnel support. The argillic zone is generally decreasing the strength of rock mass on mining site. The zone can be identified directly from tunnel cross cut or coring data of underground drilling. Argillitization on cross cut XC 662 and XC 6- 1a has their own different characteristics, either on the distribution or the kind of clay minerals appear. The argillic zone on cross cut XC 662 is concentrated around quartz vein, while on cross cut XC 6-1a is well distributed and decreasing the strength of the rock mass in almost the whole part around the cross cut. Clay minerals characteristics in argillic zone on both cross cut are tested using several methods, i.e. Atterberg limit. The results of Atterberg limit test are showing that the Plasticity Index (IP) of clay minerals in argillic zone are ranging from 17,64  – 33,33 and activity ranging from 1,1 – 1,6. These results are affected by clay minerals such kaolinite, vermiculite, smectite, and halloysite.
Keywords: Argillic zone, characteristics, Atterberg limit, activity

## 1. PENDAHULUAN
Mineral  lempung  merupakan  mineral  yang memiliki perilaku khusus, diantaranya adalah mengembang ( swelling ) dan menyusut ( shrinkage ).  Perilaku  tersebut  berhubungan langsung  dengan  perubahan  kadar  air  pada suatu  material  yang  mengandung  mineral lempung  (Wesley,  2010).  Mineral  lempung yang  memiliki  perilaku  khusus  berupa mengembang  ( swelling )  diantaranya  adalah kelompok  smektit  (montmorilonit, saponite , beidellite ,  dsb.),  yang  kehadirannya  perlu diperhatikan, khususnya pada bukaan tambang  bawah  tanah.  Kehadiran  mineral
lempung  tersebut  dapat  melemahkan  massa batuan disekitar bukaan terowongan, sehingga diperlukan penanganan dan perhatian khusus pada massa batuan tersebut. Mineral  lempung  yang  hadir  di  lokasi penelitian  merupakan  produk/hasil  dari aktivitas  hidrotermal  atau  lebih  tepatnya merupakan bagian dari zona alterasi argilik.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui sifat dan karakteristik mineral lempung yang hadir  di  sekitar  bukaan  terowongan  XC  662 dan XC 6-1a level 600 tambang bawah tanah Ciurug, Pongkor, Jawa Barat ( Gambar 1 ).

## BULLETIN OF
Institut Teknologi Bandung (ITB)
Gambar 1. Lokasi  penelitian  yang  berada pada tambang milik konsesi PT Antam  (Persero)  Tbk  UBPE Pongkor, Ciurug, Pongkor,
Jawa  Barat  (Syafrizal  dkk., 2007).

## 2. DATA AND METODOLOGI

## 2.1 Data
Data  yang  dipergunakan  pada  penelitian  ini diperoleh  secara  langsung  pada  bukaan terowongan  XC  662  dan  XC  6-1a.  Secara visual  sampel  yang  diambil  memiliki kandungan mineral lempung yang tinggi. Pada bukaan XC 662, sampel diambil pada tuf lapili teralterasi yang posisinya ada pada zona urat kuarsa ( Gambar 2 ).
Gambar 2. Lokasi pengambilan sampel pada bukaan XC 662.
Pada  bukaan  XC  662,  mineral  lempung terkonsentrasi  di  bagian hangingwall dekat zona urat, sementara pada bukaan XC 6-1a terdistribusi  merata  hampir  di  seluruh bagian  bukaan  terowongan  ( Gambar  3 ), yang dipengaruhi oleh jenis batuan samping berupa tuff lapilli.
Gambar 3. Lokasi  pengambilan  sampel  pada bukaan XC 6-1a.

## 2.2 Metodologi
4  buah  Sampel  (masing-masing  bukaan  2 sampel) yang diambil dari bukaan terowongan menggunakan pipa PVC berdiameter  10  cm  yang  ditancapkan  ke dinding  terowongan  sedalam  30  cm  dan dibungkus  menggunakan  kertas  alumunium foil agar kondisi sampel tetap terjaga seperti kondisi sebenarnya di lapangan. Selanjutnya sampel  tersebut  dilakukan  pengujian  di laboratorium,  berupa  pengujian  sifat  fisik, analisis  besar  butir,  batas  Atterberg,  kuat geser  langsung,  uji swelling ,  dan  analisis XRD ( X-Ray Diffraction ).

## 2.2.1. Uji Sifat Fisik
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kadar  air  alami  (ω),  densitas bulk (γ m ), densitas  kering  (γ d ),  berat  jenis  (G s ),  angka pori ( e ), porositas (n), dan derajat kejenuhan (Sr),  yang  menggunakan  standar  SNI  03- 2437-1991.

## 2.2.2. Analisis Besar Butir
Analisis  ini  bertujuan  untuk  mengetahui distribusi  ukuran  butir  yang  terdapat  pada material yang terpengaruh oleh alterasi

## Lokasi Penelitian
argilik.  Selain  itu,  pengujian  ini  bertujuan untuk mengetahui adanya kandungan material  halus  untuk  pengujian  batas Atterberg.  Pengujian  ini  menggunakan standar ASTM D6913-04.

## 2.2.3. Batas Atterberg
Pengujian  batas  Atterberg  ini  bertujuan  untuk mengetahui nilai batas cair (LL), batas plastis (PL), dan indeks plastisitas (PI). Nilai tersebut digunakan  untuk  memprediksi  kemungkinan pengembangan dan memprediksi jenis mineral lempung yang  hadir.  Selain  itu,  jika dikombinasikan  dengan  hasil  analisis  besar butir,  dapat  ditentukan  nilai  aktivitas  (Ac) mineral  lempung,  yang  juga  dapat  digunakan untuk  memprediksi  jenis  mineral  lempung yang hadir. Pengujian ini menggunakan standar ASTM 413 -17e1.

## 2.2.4. Uji Kuat Geser Langsung
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui properti  mekanik  dari  material/batuan  utuh yang  mengalami  alterasi  argilik.  Parameter yang  diperoleh  dari  pengujian  ini  adalah  nilai kohesi  dan  sudut  geser  dalam.  Pengujian  ini berdasarkan standar ASTM D3080/3080M.

## 2.2.5. Uji Swelling
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui potensi pengembangan yang dapat terjadi dari masing-masing  material  yang  diambil  dari kedua bukaan terowongan. Selain itu, pengujian ini berguna untuk memvalidasi hasil dari  pengujian  batas  Atterberg.  Pengujian  ini menggunakan standar ASTM D4546.

## 2.2.6. Analisis XRD
Sama  halnya  dengan  pengujian swelling , analisis  XRD  berguna  untuk  memvalidasi kehadiran jenis mineral lempung pada masing- masing sampel dari kedua bukaan terowongan
dan membandingkannya dengan hasil prediksi jenis  mineral  yang  muncul  dari  nilai  indeks plastisitas  (PI)  dan  nilai  aktivitasnya  (Ac). Analisis  ini  dilakukan  dua  kali,  yaitu  kondisi bulk (2θ = 15 – 65) dan clay oriented (2θ = 5 – 35) . Dua  kondisi  ini  diperlukan  untuk mengidentifikasi  kandungan  mineral  secara umum ( bulk ) dan kandungan mineral lempung ( clay oriented ).

## 3. HASIL DAN DISKUSI
Hasil  dari  pengujian  sifat  fisik  menunjukan bahwa sifat fisik material dari bukaan XC 6-1a, relatif  lebih  rendah  dibandingkan  dengan material  dari  bukaan  XC  662.  Berikut rangkuman pengujian sifat fisik pada Tabel  1. Hal  ini  menunjukan  bahwa  intensitas  alterasi mempengaruhi  nilai  sifat  fisik  dari  massa batuan.
Hasil  dari  pengujian  besar  butir  menunjukan bahwa  material  dari  bukaan  XC  662  terdiri dari  partikel  halus  sejumlah  52,86%  dengan komposisi  material  lempungnya  sekitar 21,07%. Sementara material  dari bukaan  XC 6-1  terdiri  dari  material  halus  sejumlah 52,68%  dan  komposisi  material  berukuran lempung sekitar 16,65%.
Pengujian  batas  Atterberg  memberikan  hasil bahwa  pada  bukaan  XC  662  nilai  batas  cair (LL)  sekitar  66,76,  batas  plastis  (PL)  33,42, dan  indeks  plastisitas  (PI)  3,33,  yang berdasarkan  klasifikasi  Casagrande  (1948) tergolong pada lanau dengan plastisitas tinggi (MH).  Sementara  hasil  analisis  dari  bukaan XC  6-1a  menunjukan  bahwa  nilai  batas  cair (LL)  sekitar  46,16,  batas  plastis  (PL)  28,52, dan indeks plastisitas 17,64, yang berdasarkan pada klasifikasi Casagrande (1948) tergolong lanau dengan plastisitas rendah (ML).
Tabel 1. Hasil pengujian sifat fisik dari kedua bukaan terowongan No. Sampel ω (%) γ m (gr/cm 3 ) γ d (gr/cm 3 ) G s e n Sr (%) 1 XC 662 20 1,96 1,64 2,80 0,71 0,42 78 2 XC 6-1a 40 1,78 1,28 2,75 1,15 0,54 94
Dengan membandingkan antara nilai  indeks
plastisitas  (PI)  dan  persentase  material
berukuran  lempung,  dapat  ditentukan  nilai aktivitasnya, seperti pada perhitungan berikut:
Ac =

## PI (% material berukuran lempung)
Sehingga  diperoleh  nilai  aktivitas  material lempung pada bukaan XC 662 adalah 1,6 dan XC 6-1a adalah 1,1. Mengacu pada Skempton (1953),  nilai  aktivitas  tersebut  menunjukan kehadiran  monmorilonit  dan  ilit.  Sementara berdasarkan  nilai  indeks  plastistasnya  dan mengacu pada White (1949), mineral lempung yang hadir adalah ilit dan kaolinit.
Dengan karakteristik mineral lempung tersebut, nilai kohesi (c) material pada bukaan XC  662  adalah  0,073  MPa  dan  sudut  geser dalam (Ø) 19,3 o . Sementara pada bukaan XC 6-1a, nilai c sekitar 0,038 MPa dan Ø sekitar 13,8 o .  Selain  itu,  persentase  pengembangan rata-rata  pada  bukaan  XC  662  adalah  sekitar 9,44%,  sedangkan  pada  XC  6-1a  adalah 1,52%.  Hal  ini  menunjukan  bahwa  material pada  XC  662  lebih  ekspansif  dibandingkan XC 6-1a.
Berdasarkan  hasil  analisis  XRD,  mineral lempung  yang  hadir  pada  bukaan  XC  662 adalah  halloysite,  smektit  (monmorilonit, saponite , beidellite ),  dan  kaolinit.  Sementara pada bukaan XC 6-1a mineral lempung yang hadir adalah kaolinit dan vermiculite . Hasil ini sesuai dengan prediksi jenis mineral lempung yang hadir, berdasarkan karakteristik geotekniknya. Gambar 4 adalah hasil analisis XRD clay oriented pada bukaan XC 662 dan Gambar  5 adalah  hasil  analisis  XRD clay oriented pada bukaan terowongan XC 6-1a.
Color Ref. Code Compound Name Red 00-003-0009  Montmorillonite Grey 00-029-1491  Saponite-15A Brown  00-003-0182  Beidellite Blue 00-006-0221  Kaolinite 1Md
Gambar 4. Hasil  analisis  XRD clay  oriented pada bukaan XC 662.
Color Ref. Code Compound Name Red 01-083-2473  Quartz low, syn Blue 01-077-0022  Vermiculite Green  01-081-0463  Goethite, syn Grey 01-085-1352  Faujasite nickel m- dichlorbenzene Gambar 5. Hasil  analisis  XRD clay  oriented pada bukaan XC 6-1a.
Position [°2Theta] (Copper (Cu)) 10 20 30 Counts 0 200 400 600 800 XC 662 Position [°2Theta] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Peak List 00-003-0009 00-029-1491 00-003-0182 00-006-0221 Position [°2Theta] (Copper (Cu)) 10 20 30 Counts 0 100 200 300 400 XC 6-1a Position [°2Theta] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Peak List 01-083-2473 01-077-0022 01-081-0463 01-085-1352
Hasil analisis XRD ini memperkuat penyebab tingginya potensi pengembangan dari sampel pada  bukaan  XC  662.  Grup  smektit merupakan  jenis  mineral  lempung  yang reaktif terhadap air dan memiliki kemampuan ekspansif  yang  sangat  tinggi.  Namun  karena persentase  kehadiran  mineral  lempungnya tidak  terlalu  intensif  dan  terdistribusi  merata seperti  pada  bukaan  XC  6-1a,  maka  nilai pengembangannya  hanya  sekitar  9,44%. Persentase ini tergolong pada jenis pengembangan yang tinggi (USBR, 1998). Hal ini bertolak belakang dengan bukaan XC 6-1a.  Walaupun  intensitas  kehadiran  dan distribusi  mineral  lempungnya  lebih  merata, tetapi  karena  jenis  mineral  lempung  yang hadir  adalah  kaolinit  dan vermiculite yang tidak  reaktif  terhadap  kandungan  air,  maka tingkat  pengembangannya  hanya  sekitar 1,52%  saja.  Persentase  ini  tergolong  pada jenis  pengembangan  yang  sedang  (USBR, 1998).

## 4. KESIMPULAN
Rendahnya nilai hasil pengujian sifat fisik dan tingginya tingkat pengembangan pada material dari bukaan XC 662 disebabkan oleh adanya  kehadiran  mineral  lempung  grup smektit,  seperti  monmorilonit, saponite ,  dan beidellite .  Walaupun  proses  argilitisasi  lebih berkembang  pada  bukaan  XC  6-1a  yang ditunjukkan oleh tingginya intensitas kehadiran mineral lempung dan distribusinya yang  lebih  merata,  tetapi  jenis  mineral lempung yang cukup reaktif justru hadir pada bukaan  XC  662,  yang  kehadiran  mineral lempungnya  terkonsentrasi  di  sekitar  zona urat kuarsa.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  banyak  terima  kasih kepada  PT  Antam  (Persero)  Tbk.  UBPE Pongkor,  yang  telah  mengizinkan  penulis untuk menggunakan daerahnya sebagai objek penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
United States Bureau of Reclamation (1998):
Earth  Manual ,  3 rd edition,  Denver,
Colorado.
Casagrande,  A.  (1948):  Classification  and identification  of  soils, Transactions, American Socienty of Civil Engineers , 113, 901 – 991.
Skempton,  A.W.  (1953):  The  colloidal activity  of  clays, 3rd  International Conference  of  Soil  Mechanics  and Foundation Engineering , Switzerland, 1. Syafrizal, Imai, A., dan Watanabe, K. (2007): Origin of ore-forming fluids responsible for gold mineralization of the  Pongkor  Au-Ag  deposit,  West Java,  Indonesia:  Evidence  from mineralogic, fluid inclusion microthermometry and stable isotope study  of  the  Ciurug-Cikoret  veins, Resource Geology , 57(2), 136 – 148. Wesley, L.D. (2010): Mekanika Tanah untuk Tanah  Endapan  dan  Residu ,  ANDI, Yogyakarta.
White, W.A. (1949): Atterberg Plastic Limits of Clay Minerals , Report of investigation, State of Illinois, USA.