Pembentukan Mineral Kuarsa, Komposisi serta Kegunaannya

Mineral kuarsa tergolong sebagai salah satu material alami yang paling banyak pemanfaatannya bagi kehidupan manusia masa kini. Dengan senyawa kimia yang terdiri dari satu bagian silikon dan dua bagian oksigen atau biasa menyebutnya silikon dioksida (SiO₂), bahan alami ini keberadaannya juga paling berlimpah di muka bumi. 

Kristal mineral kuarsa, wujudnya yang unik dan mengagumkan dipengaruhi dari proses pembentukan dan komposisi secara fisik dan kimiawi (palashinternationals.com)

Pembentukan: kuarsa adalah mineral yang sangat umum ditemukan dalam batuan yang terbentuk di lempeng benua. Mineral ini menjadi penyusun utama batuan ekstrusif dan intrusif asam seperti granit, granodiorit, ryolit dan pegmatit granit. Kuarsa umumnya juga terbentuk dalam wujud urat-urat dalam batuan atau yang dikenal sebagai urat kuarsa, serta berperan sebagai media perekat (cementing) dalam pembentukan kalsedon. Mineral yang memiliki ragam warna ini juga biasanya ditemukan dalam batuan metamorfik. Rijang (chert) yang memiliki sifat keras, berdensitas dan berkarakter mikro-kristalin hingga kripto-kristalin adalah variasi lainnya dari kuarsa yang terbentuk di lingkungan laut.

Proses pembentukan kuarsa terjadi melalui proses pembekuan magma yang sifatnya asam. Setelah proses magmatisme, kemudian masuk ke fase pegmatisme dan pneumatolisis. Pada proses hidrotermal dengan suhunya rendah yang berkisar 200^oC – 400^o C. Awalnya magma mengintrusi batuan pada bagian permukaan, sehingga menghasilkan gejala-gejala intrusi. 

Selanjutnya terbentuklah mineral-mineral yang memiliki sifat holokristalin dan asam seiring dengan penurunan suhunya. Penurunan suhu disebabkan oleh penyerapan panas oleh batuan yang dilewatinya serta adanya penurunan tekanan akibat makin jauhnya pergerakan magma dari sumbernya (dapur magma).

Mineral satu ini sering ditemukan pada batuan beku asam, seperti granit, granodiorit, tonalit, dan diorit. Serta pada batuan sedimen klastik sebagai detrital material. Pada batuan metamorf seperti filit, kuarsit granulit, dan eklogit. Selain itu kuarsa juga dijumpai dalam bentuk rongga geode pada batuan piroklastik.

Tridimit dan kristobalit adalah silika polimorfik yang terbentuk dalam temperatur tinggi dan dapat muncul sebagai fenokris atau sebagai bagian dari masa dasar dari batuan beku felsik ekstrusif, baik dalam struktur vesikuler maupun skoria.

Koesit dan stisovit adalah kristal mineral yang menjadi indikator pembentukan suatu batuan yang terjadi dalam kondisi bertekanan tinggi. Kedua kristal ini ditemukan dalam kawah tempat meteorit jatuh dan dalam kumpulan mineral batuan metamorfik yang terbentuk dalam tekanan tinggi.

Komposisi kimia dan struktur kristal: Kuarsa secara esensial merupakan silika murni, tridimit dan kristobalit juga memiliki kemiripan yang nyaris serupa dengan silika, namun memiliki struktur yang relatif lebih terbuka sehingga memberikan ruang bagi sejumlah kecil senyawa Na⁺, K⁺, dan Ca²⁺, dengan beberapa Al³⁺ sebagai pengganti untuk Si⁴⁺ yang berperan menyeimbangkan kondisi elektrostatiknya.

Struktur kerangka silikat mineral kuarsa dan struktur empat polimorfik diilustrasikan dalam gambar dibawah ini. 

(A) Struktur kristal kuarsa (kuarsa tingkat rendah atau kuarsa a) seperti yang terlihat di sepanjang sumbu c, dengan (0001) bidang proyeksi. Sebuah sel heksagonal primitif melingkupi bagian luarnya. Bagian pembuka mempunyai garis luar trigonal. (B) Struktur kuarsa tingkat tinggi (kuarsa b) dari sudut yang sama dengan kuarsa a. Bagian pembuka besarnya mempunyai garis luar heksagonal (C. Klein dan A. Philpotts)

Struktur silika empat polimorfik dengan sebuah sel unit yang melingkupi masing-masing struktur (C. Klein dan A. Philpotts)

 

Bentuk kristal: Kuarsa tingkat rendah (yang selanjutnya disebut sebagai kuarsa saja) memiliki bentuk kristal heksagonal (trigonal), 32. Sedangkan kuarsa tingkat tinggi memiliki bentuk kristal heksagonal, 622. Kristal kuarsa umumnya berbentuk prismatik dengan bagian atas dan atau bagian bawahnya yang merupakan batas antara kombinasi dua bentuk rombohedra. Bentuk ini mungkin bisa berkembang secara seimbang sehingga memberikan kesan bentuk dipiramid heksagonal. 

Komposisi fisik: kekerasan dalam skala mohs mineral ini adalah 7, sedangkan berat jenisnya 2.65 kg/m³. Kuarsa memiliki pecahan dengan bentuk konkoidal. Mineral ini umumnya berwarna putih atau tidak berwarna, serta mempunyai kilap kaca atau yang dikenal sebagai kilap vitreous (dari kata Latin vitrum yang berarti kaca). Variasi warna kristal ini masing-masing memiliki nama yang spesifik.

Ametis – memiliki beragam kombinasi warna violet (ungu)

Kuarsa mawar (rose quartz) – berwarna merah terang atau merah muda dan umumnya berstruktur masif

Smoky quartz – berwarna kuning keabu-abuan, coklat hingga abu-abu gelap

Citrine – dicirikan dengan warna kuning terang hingga oranye kecokelatan, sangat mirip dengan kristal mineral topas

Batu kristal – umumnya tidak berwarna atau transparan jernih

Contoh mineral-mineral kuarsa dengan beragam warna dan bentuk yang berbeda. Searah jarum jam dari kiri ke kanan:kuarsa mawar, citrine, smoky quartz, ametis dan batu kristal (C. Klein dan A. Philpotts)

Cara determinasi: mineral kuarsa diidentifikasi melalui karakternya yang mempunyai kilap kaca, tingkat kekerasan, pecahan konkoidal serta bentuk kristalnya.

Pemanfaatan: Kegunaan utama dari silika adalah dalam proses pembuatan gelas/kaca dan industri keramik. Kuarsa juga digunakan sebagai campuran dalam pasir pengecoran untuk mencetak baja dan besi. Mineral ini juga merupakan komponen utama dari pasir dan gravel dalam konstruksi bangunan serta dimanfaatkan sebagai kertas pasir abrasif dan sandblasting. Kuarsa adalah sumber utama dari silika serta dimanfaatkan sebagai silikon dalam produksi chip silikon (yang banyak digunakan dalam industri komputer) dan panel surya.

Mineral ini terkenal dengan wujud dan warnanya yang mengagumkan, sehingga dimanfaatkan sebagai batu permata di samping bahan pembuatan kaca. Pemanfaatan lainnya sebagai bahan pembuatan filter, kontrol frekuensi, dan timer, serta sirkuit elektronik seperti yang ditemukan dalam komponen penting telepon seluler. Selain itu untuk jam tangan, penangkap sinyal televisi, komputer, dan alat navigasi. Bahkan kuarsa dimanfaatkan untuk pembuatan lensa, penutup laser, dan yang lainnya.

Kuarsa juga dimanfaatkan sebagai fluks dalam proses metalurgi, industri kimia, industri cat, bahan pengisi dan  industri keramik. Selain itu sebagai material dekorasi, penahan panas, dsb. Para ahli menduga bahwa ada sekitar sepuluh miliar kuarsa/silika yang digunakan setiap tahunnya.

 

Sumber:

Klein C., Philpotts A. R.2017. Earth Materials Introduction to Mineralogy and Petrology ( Second Edition). Cambridge University Press.