1

KARAKTERISTIK LUMPUR SIDOARJO 

 

Sifat Umum 

Lumpur Sidoarjo merupakan  lumpur yang keluar dari perut bumi, berasal dari bagian  sedimentasi  formasi  Kujung,  formasi  Kalibeng  dan  formasi  Pucangan. Sedimen formasi Kujung terdiri atas bagian sedimen yang kaya klastik, sedimen bagian transgresi dari air dangkal mengandung karbonat dan serpihan batu yang mengandung  zat  kapur  dengan  karbonat  terkumpul  dan  dilokalisir  melalui daerah  dataran  tinggi.  Rata–rata  porositasnya  adalah  20  –  30%  dan permeabilitasnya adalah 160 ‐ 194  mD. 

Lumpur  ini  dicirikan  oleh  kandungan  napal  dan  batu  lempung  napalan, berwarna  abu–abu kehijauan,  kuning  kecoklatan dengan  sisipan batu  gamping bioklastik  yang  keras.  Kandungan  biota  umumnya  foraminifera  besar  dan ganggang. Bagian atas formasi Kujung berubah menjadi batu gamping bioklastik dan  reef.  Batuan napal  abu–abu dari  formasi Kujung dicirikan oleh kandungan fosil  foraminifera  kecil,  plankton,  maupun  benthon  yang  melimpah.  Hal  ini menunjukkan  batuan  diendapkan  pada  lingkungan  laut  terbuka  dengan kedalaman berkisar antara 200 – 500 meter. 

 

Sifat Fisik Lumpur 

Beberapa uji yang dilakukan terkait dengan sifat fisika lumpur antara lain adalah pengujian  densitas  lumpur,  analisa  keseragaman  butir,  pengujian  gambaran susunan partikel secara mikro dari lumpur.  

Hasil  pengujian  densitas  lumpur  menunjukkan  bahwa  lumpur  cukup  berat (berkisar 1,24 – 1,37) karena adanya kandungan oksida dan ukuran partikelnya. Oksida silika, kalsium, natrium dan kalium mempunyai densitas yang berat dan menyebabkan  lumpur  juga  mempunyai  densitas  yang  berat.  Di  samping  itu, secara fisik lumpur mempunyai ukuran partikel yang halus, sehingga ruang yang ditempati  akan  semakin kecil,  dan  jarak antar partikel  semakin  kecil,  sehingga dalam satuan volume tertentu akan ditempati partikel lebih banyak. 

Hasil analisa keseragaman butir (grain size) menggambarkan bahwa komponen terbesar adalah clay (sekitar 81,5%) yang berarti bahwa butiran lumpur sangat halus.  Karena  ukuran  partikel  sangat  halus,  maka  sesama  partikel  dapat menyusun diri sangat rapat sehingga tidak mudah diintroduksi oleh molekul lain (misalnya molekul air). Tetapi dengan pengadukan, interaksi antar partikel akan 

2

terlepas,  sehingga  apabila  ada  aliran  alir  yang  cukup  kuat,  secara  perlahan lumpur akan tergerus. 

Pengujian  sifat  fisika  lainnya  adalah  pengujian  untuk  memperoleh  gambaran susunan  partikel  lumpur  secara  mikro  dengan  menggunakan  foto  Scanning Electron Microscope  (SEM).  Pengujian  dilakukan  dengan  perbesaran  150,  600, 1.000, 2.500, 5000, 10.000, dan 20.000 kali.  

 

   

   Gambar 1. Perbesaran Lumpur 150, 600, 1.000 dan 2.500 kali 

 

Penampang  lumpur  dengan  perbesaran  1.000  kali  mulai  menunjukkan gambaran bahwa struktur kristalnya merupakan  lempeng dalam satuan 10 µm dan mulai kelihatan adanya poros. 

Perbesaran  penampang  partikel  sampai  2.500  kali  memperlihatkan  bahwa partikel lumpur mempunyai bentuk kristal berupa lempeng. Pada perbesaran ini belum dapat diukur tebal lempengnya, tetapi sudah jelas adanya poros di antara lempeng. 

3

   

Gambar 2. Perbesaran Lumpur 5.000 dan 10.000 kali 

 

Perbesaran  5.000  kali  memperlihatkan  dengan  jelas  bentuk  struktur  partikel lumpur.  Diperkirakan  ketebalan  lempeng  partikel  kurang  dari  1  µm  dan  lebar lempeng kristal dapat mencapai lebih dari 5 µm. Rongga antar lempeng terlihat cukup  besar  dibandingkan  dengan  ketebalan  lempeng.  Berdasarkan  data  ini dapat  diperkirakan  bahwa  pergerakan  antar  lempeng  dapat  terjadi  bila  ada energi,  minimal  50  kali  lebih  besar  dari  energi  yang  dibutuhkan  apabila kristalnya berbentuk kubus.  

Perbesaran 10.000 kali menunjukkan bahwa ketebalan  lempeng kurang dari  1 µm dan lebarnya ada yang mencapai lebih dari 5 µm.  

Perbesaran  20.000  kali  menunjukkan  bahwa  ketebalan  lempeng  partikel berkisar antara 0,01 – 0,05 µm dan  lebar lempeng dapat mencapai 5 µm. Hal ini menunjukkan bahwa gaya tarik antar partikel sangat besar.  

 

Gambar 3. Perbesaran Lumpur 20.000 kali 

 

4

Ada  dua  hal  yang  menyebabkan  lumpur  sulit  dipindahkan,  yaitu  besarnya densitas  dan  lebarnya  lempeng  partikel.  Hal  yang  lain  yang  dapat  diketahui adalah  bahwa porositasnya dapat mencapai  lebih dari 30%,  berarti  paling kurang ada ruang sebesar 30% material yang dapat disusupi air.  

Melihat susunan partikel  lumpur sampai dengan perbesaran 20.000 kali, dapat diperoleh informasi bahwa antar partikel lumpur tidak melekat atau masih ada rongga yang memungkinkan dilewati cairan. Bentuk kristal yang pipih dan luas menyulitkan  untuk  terjadinya  pergeseran  posisi  antar  lempeng  kristal  karena adanya  gaya  tarik‐menarik  antar  lempeng  partikel.  Bentuk  lempeng  yang  tipis dan luas membutuhkan energi yang besar untuk memisahkan antar lempengnya dan apabila tidak ada energi, maka antar lempeng akan merapat.  

Jadi  secara  makro,  lumpur  tidak  akan  mengendap  menjadi  seperti  semen (cementing),  tetapi  karena  lempeng  kristalnya  tipis  dan  permukaannya  luas, maka  dibutuhkan  energi  sebesar  luas  permukaan  lempeng  dikalikan  dengan ketebalan  lempeng  kali  lipat  dibanding  dengan  bentuk  kristal  kubus.  Adanya rongga paling kurang 30% memungkinkan air menyusup ke dalam rongga. Atas dasar  ini,  untuk  menghanyutkan  lumpur  dengan  air  adalah  upaya  yang masuk akal.  

 Gambar 4. Kondisi Kali Porong pada bulan Oktober 2007 (kiri) dan  

bulan Juli 2009 (kanan) 

 

 Gambar 5. Kondisi Kali Porong pada bulan September 2007 (kiri) dan bulan Juli 2009 

(kanan) ­ Lokasi: Hilir jembatan ex. Tol Gempol – Porong 

 

5

Hal yang perlu diperhatikan adalah jumlah air dan kecepatan harus lebih besar dari  rongga  yang  ada  atau  jumlah  air  untuk  menghanyutkan  lumpur  minimal harus lebih besar dari 30% dari jumlah lumpur ditambah dengan faktor densitas sekitar 1,35 kali berat lumpur. 

Sifat Kimiawi Lumpur 

Berdasarkan  komposisi  kimia  (kandungan  oksida  dan  logam),  dapat disimpulkan bahwa lumpur Sidoarjo: 

Mempunyai  kecenderungan  untuk  semakin  tinggi  kadar  SiO2  maka semakin rendah kandungan aluminanya.  

Mengandung  alumina  yang  tinggi  (sekitar  19%  Al2O3),  yang  dapat ditafsirkan sebagai lumpur yang kaya akan mineral felspar. 

Mempunyai  kadar  besi  oksida  yang  berkisar  antara  4,95  ‐  6,02%  Fe2O3, menunjukkan  adanya  jenis  serpih merah  (red  shales)  atau  batu  lempung besi/ kamosit (rata‐rata dalam batuan serpih/lempung merah sekitar 5%). Apabila kandungan besinya melebihi 12% merupakan sesuatu yang tidak normal.  Kandungan  pirit  Fe2O3  yang  tinggi  terbentuk  pada  lingkungan reduksi, kondisi anaerobis, genangan air tenang yang mungkin terdapat di tempat  yang  dalam  dan  terputus  hubungannya  dengan  atmosfer  oleh stratifikasi yang disebabkan oleh perbedaan densitas air yaitu  perlapisan air tawar yang terdapat di atas air asin. 

Menunjukkan  adanya kandungan Cu dan Zn  yang  ekstrim. Adanya  kadar Cu  yang  ekstrim  ini,  kemungkinan  ditafsirkan  sebagai  akibat  adanya mineralisasi  Cu  dalam  “closed  environment”.  Sedangkan  adanya  Zn  yang ekstrim  kemungkinan  berasal  dari  batuan  sumber  yang  kaya  akan kandungan logam, yang kemungkinan berupa serpih bituminous. 

Untuk  menjelaskan  perubahan  sifat  kimiawi  lumpur  karena  berkurangnya kandungan  air  akibat  mengeringnya  lumpur  dapat  dibandingkan  dengan susunan kandungan semen.  

Secara garis besar, perbedaan komposisi unsur kimia berbagai jenis semen dan lumpur Sidoarjo adalah sebagai berikut: 

Unsur Kimia 

Semen Portland  Ciment Fondu 

Semen High­alumina

Lumpur Sidoarjo 

CaO (%)  60 – 66  35 – 38  26 – 29  1,78 – 2,67 Al2O3 (%)  5 – 9  38 – 40  70 – 72  17,96 – 19,96 SiO2 (%)  19 – 25  4 – 6  < 1  44,49 – 49,72 Fe2O3 (%)  2 – 4  14 – 18  < 1  4,95 – 6,02  

6

 

Dari data tersebut, diketahui perbandingan komposisi kimiawi lumpur Sidoarjo dan komposisi kimiawi semen sehingga dapat dijelaskan bahwa kandungan CaO pada  lumpur sangat kecil dibanding dengan kebutuhan kandungan CaO semen. Sebaliknya, kandungan SiO2 lumpur Sidoarjo relatif besar dibandingkan dengan kebutuhan SiO2 pada semen.  

Dengan  demikian,  kemungkinan  lumpur  menjadi  kaku  (cementing)  pada  saat lumpur kehilangan kandungan air tidaklah mudah, apalagi untuk mencapai sifat sepereti “semen” yang memerlukan panas tinggi untuk proses kalsinasi.  

Komposisi  oksida  pada  lumpur  Sidoarjo  cukup  berbeda  dengan  komposisi semen,  sehingga  adopsi  sifat  semen  tidak  terjadi  (lumpur  tidak  mengalami reaksi  kimia  ketika  bercampur  dengan  air),  artinya  lumpur  hanya  mengalami interaksi antar partikel dan tidak terjadi reaksi kimia 

Pada kasus lumpur Sidoarjo, setelah lumpur mengering akibat penumpukan yang agak lama, tidak akan terjadi pengikatan antar partikel secara kimia, atau  tidak  terjadi  reaksi  kimia.  Antar  partikel  yang  halus  hanya  terjadi  gaya antar partikel secara fisika dan dapat dipisahkan secara fisika pula. 

Kesimpulan  Sebagian  besar  lumpur  Sidoarjo  terdiri  atas  jenis  “clay”  (sekitar  81%) dimana kandungan komponen silikatnya lebih rendah dari kaolin. 

Ukuran partikel  lumpur “halus” dan pada sebagian lumpur tidak ditemukan partikel  berukuran  “gravel”,  sehingga  porositas  lumpur  sangat  halus  dan massa jenisnya besar. 

Pergerakan lumpur sangat tergantung pada porositas, karena semakin besar porositas semakin memudahkan pergerakan air. 

Lumpur  yang  mengendap  dan  mengering  tidak  mengalami  reaksi  kimia (tidak seperti adonan beton) yang berarti  tidak mengalami proses kimiawi, dan  hanya  mengalami  proses  fisika  (pelepasan  molekul  air  dari  pori  dan pengurangan  jarak  antar  partikel  lumpur).  Apabila  pada  lumpur  yang mengering  diberikan  air,  maka  air  akan  segera  memasuki  pori‐pori  antar partikel,  berarti  akan  terjadi  pergerakan  partikel  lumpur.  Karena gravitasinya  besar,  maka  diperlukan  energi  yang  cukup  besar  untuk mengalirkan lumpur. 

Bentuk  partikel  yang  pipih menyulitkan  untuk memisahkan  antar  partikel, apalagi  dengan  berat  jenis  yang  besar.  Dengan masih  adanya  rongga  antar partikel  sebesar  paling  kurang  30%,  maka  lumpur  masih  mungkin dihanyutkan oleh air dengan tenaga yang lebih besar.  

(Kontr. AHR ­ Infra, Sumber: Basic Design PLS).