Your SlideShare is downloading. ×
32998366 genesa-bahan-galian-complete2
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

32998366 genesa-bahan-galian-complete2

1,996
views

Published on


1 Comment
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
1,996
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
217
Comments
1
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIANI. PENDAHULUANLaju pertumbuhan penduduk dunia yang terus meningkat disertai standar hidupmasyarakat yang semakin tinggi, menyebabkan kebutuhan produksi untuk semua jenismineral juga terus meningkat. Pada saat bersamaan, usaha pencarian cadangan bijihmenjadi semakin kompleks. Semakin jarang ditemukan cadangan yang tersingkap dipermukaan, sehingga pencarian terutama ditujukan pada cadangan yang berada dibawah permukaan. Ini pun semakin lama semakin dalam dan semakin dalam.Untuk itulah, dibutuhkan kerja lebih keras di lapangan dan analisa laboratorium lebihteliti disertai kerja terpadu dari para ahli geologi, geokimia, geofisika, matematika danuntuk semua itu dibutuhkan keahlian komputer dari setiap orang yang terlibat didalamnya. Disamping itu, industri pertambangan harus terus mengembangkan―exploration thingking‖ yang berbasis pada pemahaman mendalam tentang geologistruktur, stratigrafi, petrologi, mineralogi, dan bagaimana fluida bermigrasi di bawahpermukaan atau genesa dari suatu deposit bijih.Genesa bahan galian adalah disiplin ilmu yang mempelajari cara terbentuknya suatudeposit bahan galian secara alamiah. Dengan mempelajari genesa bahan galian, makakarakteristik suatu deposit bahan galian dapat diketahui, seperti bentuk deposit, letakdeposit, luas penyebaran, besar cadangan, dan dengan petunjuk itu dapatlahditentukan metode penambangan yang dapat dilakukan serta cara pengolahannya.Dalam membahas genesa bahan galian, maka ada beberapa istilah yang seringdipakai dan harus dipahami, antara lain :• Bijih : Suatu deposit yang meliputi mineral bijih, mineral gang, dan Ore batuan samping, dimana dari deposit tersebut dapat diekstraksi satu atau lebih jenis logam. Pengertian bijih ini harus dibedakan dengan pengertian mineral bijih.• Mineral Bijih : Kumpulan dari satu mineral (simple ore) atau beberapa mineral Ore Mineral (complex ore) yang daripadanya dapat diekstraksi satu atau lebih logam secara menguntungkan.• Mineral Gang : Mineral pengiring atau mineral yang biasanya berasosiasi dengan Gangue Mineral mineral bijih dalam suatu deposit bijih. Biasanya bersifat tidak ekonomis seperti kuarsa, kalsit, fluorit, pirit, siderit dan lain-lain.• Batuan Samping : Batuan yang terdapat di sekeliling suatu deposit mineral. Country Rock• Syngenetic : Deposit yang terbentuk bersamaan dengan pembentukan batuan disekelilingnya.• Epigenetic : Deposit yang terbentuk lebih dulu dari batuan disekitarnya.• Deposit Mineral : Istilah yang digunakan untuk suatu akumulasi atau konsentrasi mineral dalam suatu tubuh mineral yang terbentuk secara alami dan memiliki nilai ekonomis untuk ditambang (Bateman, 1950). Dalam suatu deposit dapat dihasilkan beberapa mineral bijih yang berbeda. Teknik Pertambangan Unmul - 1
  • 2. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN Mineral bijih dapat ditemukan dalam bentuk logam murni seperti emas dan tembaga, dan bisa juga dalam bentuk kombinasi logam dengan sulfur, arsenik, oksigen, silicon, atau elemen-elemen lainnya. Umumnya deposit bijih ditemukan dalam bentuk kombinasi sehingga untuk mendapatkan logam murni harus diekstraksi lebih dulu. Suatu jenis logam dapat diekstraksi dari beberapa mineral bijih yang berbeda seperti tembaga dari chalcocite, bornite, chalcopyrite, cuprite, dan malachite. Suatu mineral bijih dapat mengandung lebih dari satu logam seperti stannite yang mengandung tembaga dan timah. Mineral bijih dapat dibagi lagi menjadi : 1. Bijih Primer : Deposit bijih yang terbentuk bersamaan dengan pembentukan batuan. Hypogene Deposit bijih yang merupakan hasil ubahan dari mineral- 2. Bijih Sekunder : mineral/batuan yang telah terbentuk sebelumnya. Supergene Pengertian mineral hypogene yang pertama kali diusulkan oleh Ransome sebenarnya tidak persis sama dengan pengertian mineral primer. Istilah hypogene menunjukkan mineral yang terbentuk langsung dari suatu larutan. Sehingga semua mineral hypogene adalah mineral primer, tapi sebaliknya tidak semua mineral primer termasuk mineral hypogene, seperti deposit hemati sedimenter dan bijih Kuroko.Dalam aplikasinya, para ahli tambang membedakan pengertian antara cadanganmineral (mineral reserves) dengan sumberdaya mineral (mineral resources). a. Sumberdaya mineral meliputi deposit mineral yang bersifat hipotetis dan spekulatif, deposit yang belum tersingkap, maupun deposit yang tidak ekonomis atau deposit yang belum diketahui ekonomis tidaknya (Gambar 1.1). b. Cadangan mineral adalah konsentrasi mineral yang berguna atau pun komoditas energi, yang memiliki nilai ekonomis dengan pasti. Undiscovered Resources Identified Resources In known districts In undiscovered districts Recoverable RESERVES HYPOTHETICAL SPECULATIVE RESOURCES RESOURCES Subeconomic CONDITIONAL RESOURCES Degrees of certainty of existence Potential resources = Conditional + Hypothetical + Speculative Gambar 1.1 Pengertian istilah reserve dan resources1.1 PENGERTIAN BAHAN GALIANPengertian umum bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadidengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagaikeperluan industrinya . Teknik Pertambangan Unmul - 2
  • 3. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN • Menurut UU No. 11 thn . 1967 tentang Pokok-Pokok Pertambangan; Bahan Galian adalah unsur-unsur kimia, mineral-mineral, bijih-bijih dan segala macam batuan termasuk batu-batu mulia yang merupakan endapan alam. • Bahan galian dapat berupa logam maupun bukan logam, dan dapat berupa bahan tunggal ataupun berupa campuran lebih dari satu bahan.Di Indonesia, berdasarkan PP No. 27 thn. 1980 bahan galian dibagi atas tiga golonganyaitu :1. Golongan A : Golongan bahan galian strategis artinya strategis dalam Pertahanan dan Keamanan Negara serta Perekonomian Negara. Contoh : minyakbumi, gas alam, uranium, batubara, dan lain-lain.2. Golongan B : Golongan bahan galian vital artinya dapat menjamin hajat hidup orang banyak atau yang dianggap dapat memenuhi kebutuhan masyarakat secara luas. Contoh : besi, mangan, kromit, bauksit, tembaga, timbal, seng, emas, platina, air raksa, dan lain-lain.3. Golongan C : Golongan bahan galian yang tidak termasuk golongan A dan B. Contoh : pasir, talk, magnesit, dan lain-lain.Unsur-unsur yang membentuk bahan-bahan deposit bahan galian diperoleh darimassa batuan cair pijar (magma) yang berasal dari mantel bumi bagian atas atau darikerak bumi bagian luar.Dari 98 unsur yang diketahui, hanya ada 8 unsur saja yang dijumpai pada kerak bumidalam jumlah lebih dari 1%; sedangkan kerak luar bumi sendiri (sampai kedalamankurang lebih 15km) tersusun dari 13 unsur utama, yaitu : oksigen (O) silicon (Si).aluminium (Al), besi (Fe), kalsium (Ca), natrium (Na), kalium (K), magnesium(Mg),titanium (Ti), fosfor (P), hydrogen (H), karbon (C), dan mangan (Mn).Termasuk dalam unsur-unsur yang jumlahnya sangat sedikit adalah kelompok logammulia dan bahan-bahan yang ekonomis seperti : platina , emas, perak, tembaga,timbal, seng, timah putih, nikel, dan lain-lain. Jadi jelaslah, tanpa proses-proses geologiyang dapat mengakumulasikan bahan-bahan tersebut, maka bahan-bahan tersebuttidak dapat dijumpai dalam jumlah yang ekonomis. Memahami proses terakumulasinyanya suatu deposit mineral sangat penting dalam pekerjaan ekplorasi, dengan mengenal cara terbentuknya bermacam- macam endapan mineral maka pencariannya dapat lebih terarah.Mineral-mineral pembentuk batuan jumlahnya juga sangat sedikit, dari lebih 1600 jenismineral yang dikenal, hanya kira-kira 50 jenis saja yang termasuk jenis mineralpembentuk batuan dan dari 50 jenis mineral pembentuk batuan tersebut, hanya 29jenis saja yang termasuk umum dijumpai. Teknik Pertambangan Unmul - 3
  • 4. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIANTabel 1.1. Persentase mineral pembentuk batuan yang umum dijumpai pada kerak bumi (Bateman, 1950). Mineral Litosfera Batuan Beku Batuan Sedimen• Feldspar 49 50 16• Kwarsa 21 21 35• Piroksin, Amfibol, Olivin 15 17 -• Mika 8 8 15• Magnetit 3 3 -• Titanit, ilmenit 1 1 - 3 - 3• Lain-lain - - 9• Kaolin - - 9• Dolomit - - 5• Khlorit - - 4• Kalsit - - 4• Limonit Jumlah (%) = 100 100 100 Mineral-mineral yang termasuk mineral ekonomi, kira-kira hanya sekitar 200 jenis dan dalam jumlah presentase yang tidak sebanyak jenis mineral pembentuk batuan. Batuan adalah bahan yang terjadi dengan sendirinya di alam dan merupakan agregasi atau kumpulan dari satu atau lebih mineral. Mineral adalah bahan anorganis yang terjadi dengan sendirinya di alam dan merupakan unsur pembentuk batuan. Mineral dapat terdiri dari satu jenis unsur kimia saja , misalnya mineral karbon yang hanya terdiri dari unsur C, atau lebih dari satu unsur, seperti pada mineral halit yang terdiri dari Na dan Cl, atau mineral silika yang terdiri dari SiO2.1.2 KLASIFIKASI BAHAN GALIANLingdren (1911) mengemukakan suatu klasifikasi yang didasarkan pada genetic suatudeposit bijih. Dengan berfokus pada penelitian kumpulan mineral yang dilakukan baikdi lapangan maupun di laboratorium, Lingdren berusaha meneliti kondisi Tekanan (P)dan Temperatur (T) pembentukan masing-masing mineral. Dari penelitian tersebutdisimpulkan bahwa kebanyakan deposit mineral terbentuk dari : (i) proses fisika-kimia dalam intrusi dan ekstrusi batuan beku, larutan atau dalam gas, yang terkumpul dalam jumlah besar, dan (ii) proses konsentrasi secara mekanik. Teknik Pertambangan Unmul - 4
  • 5. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIANKlasifikasi Bahan Galian (Lingdren, 1911) :I. Deposit dari Proses MekanikII. Deposit dari Proses Kimia o Temperatur C Tekanan A. Pada Permukaan Air 1. Oleh Reaksi 0 – 70 Menengah – Tinggi 2. Evaporasi B. Pada Tubuh Batuan 1. Konsentrasi subtansi yang terkandung dalam batuan a. oleh pelapukan 0 – 100 Menengah b. oleh airtanah 0 – 100 Menengah c. oleh metamorfisme 0 – 400 Tinggi 2. Konsentrasi dari subtansi luar a. Tanpa aktifitas magma 0 – 100 Menengah b. Berhubungan dengan aktifitas magma (i) Berkaitan dengan air - Deposit Epitermal 50 – 200 Menengah - Deposit Mesotermal 200 – 500 Tinggi - Deposit Hipotermal 500 – 600 Sangat Tinggi (ii) Emanasi magma langsung - Deposit Pirometasomatik 500 – 800 Sangat Tinggi - Sublimasi 100 – 600 Rendah - Menengah C. Konsentrasi dalam magma oleh difrensiasi 1. Deposit Magmatik 700 – 1500 Sangat Tinggi 2. Pegmatites ±575 Sangat tinggiKarena dasar utama klasifikasi tersebut adalah T dan P pembentukan deposit yangkadang hanya didasarkan pada pengamatan di laboratorium, beberapa deposit belumdapat dimasukkan kedalam klasifikasi diatas dan harus dipisahkan dengan istilah lainseperti deposits of native copper dan deposits resulting from oxidation and supergensulfide enrichment, serta regionally metamorphosed sulfide deposits.Kesulitan lain dalam penempatan deposit tertentu dalam klasifikasi Lingdren adalahseperti deposit yang terdapat di Cerro de Pesco Peru, dimana secara mineralogideposit tersebut termasuk deposit mesotermal, tapi menurut Craton dan Bowditchmineral-mineral tersebut ternyata terbentuk pada kedalaman yang relatif dangkaldengan kondisi pada tekanan rendah. Dengan demikian deposit tersebut bisa jugadimasukkan kedalam deposit epitermal. Untuk itu, faktor-faktor pengontrolterbentuknya suatu deposit bahan galian (selain temperatur dan tekanan) harus jugamendapat perhatian seperti faktor struktur geologi, pengaruh fisika dan kimia batuansamping, ratio relatif dari konsentrasi ion-ion yang berbeda dalam larutan asal, dankompleksitas kimiawi.Niggli (1925) memperkenalkan suatu klasifikasi yang didasarkan pada pemisahanproses magmatik menjadi plutonik dan vulkanik, yang terdiri atas : I. Plutonik : 1. Hidrotermal 2. Pegmatitik-Pneumatolitik 3. Orto-magmatik II. Vulkanik : 1. Exhalative to hydrothermal 2. Pneumatolitik 3. Ortomagmatik Teknik Pertambangan Unmul - 5
  • 6. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIANSchnederhohn (1932) mengembangkan klasifikasi genetic sebagai berikut :A. Magmatic Rocks and Ore Deposition a. Intrusive Magmatic I. Intrusive Rocks and Liquid Magmatic Deposits I-II. Liquid Magmatic – Pneumatolytic II. Pneumatolytic; 1. Pegmatite Veins, 2. Pneumatolytic Veins and Impregnations, 3. Contact Pneumatolytic II-III. Pneumatolytic – Hydrothermal III. Hydrothermal c. Extrusive Magmatic I. Extrusive – Hydrothermal II. ExhalationB. Sedimentary Deposits : 1. Weathered Zone (Oxidation & Enrichment); 2. Placers; 3. Residual; 4. Biochemical-inorganic; 5. Salts; 6. Fuels; 7. Descending groundwater deposits.C. Metamorphic Deposits 1. Thermal Contact Metamorphism 2. Metamorphism Rocks 3. Metamorphosed Ore Deposits 4. Rarely formed metamorphic deposits Teknik Pertambangan Unmul - 6
  • 7. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIANMead L. Jensen dan Alan M. Bateman (1981) mengembangkan klasifikasi sebagaiberikut : TEORI PROSES TIPE DEPOSITTerbentuk oleh proses internalKristalisasi Magmatik Presipitasi mineral bijih sebagai unsur  Disseminated intan di Kimberlit,Magmatic crystallization utama atau unsur minor batuan beku  Mineral REE di Carbonatites, dalam bentuk disseminated grains  Semua deposit granit, basal, atau segregations. dunit, nefelin-senit.Segregasi Magmatik Pemisahan mineral bijih oleh  Layer kromit di Great DykeMagmatic segregation kristalisasi fraksinasi dan proses Zimbabwe dan Bushveld Co,plex, yang berhubungan selama difrensiasi RSA magma. Liquation, Pemisahan liquid (liquid  Tubuh bijih tembaga-nikel immiscibility), pemisahan sulfida dari Sudbury, Canada; Pechenga, magma, larutan sulfida-oksida atau USSR dan Yilgam Block, Western oksida yang terakumulasidi bawah Australia silikat atau diinjeksikan ke batuan  Deposit Titanium Allard samping atau pada sejumlah kasus Lake, Quebec, Canada. dierupsikan ke permukaan.Hidrotermal Pengendapan dari hot aquaeous  Vein dan stockwork timah-Hydrothermal solution, yang bisa berasal dari tungsten- tembaga Cornwall, UK magmatik, metamorfik, permukaan  Deposit tembaga porfiri atau sumber lainnya. Panguna, PNG dan Bingham, USASekresi Lateral Difusi material pembentuk bijih atau  Deposit tembagaLateral secretion gangue dari batuan samping kedalam Yellowknife, Canada. patahan atau struktur lainnya.  Deposit emas Mother Lode, USA.Proses Metamorfik Metamorfisme kontak atau regional  Deposit Andalusit, Transvaal, RSAMetamorphic Processes yang menghasilkan deposit mineral  Deposit Garnet, NY, USA. industri  Deposit tembaga Mackay, USA dan Deposit pirometasomatik (skarn) Craigmont, Canada. terbentuk oleh proses replasemen  Deposit talk, Luzenac, France batuan samping disekitar intrusi. Konsentrasi awal atau further elemen  Beberapa vein emas dan bijih oleh proses metamorfisme, deposit disseminated nikel dalam seperti granitisasi, proses alterasi, dll. tubuh ultramafik. Teknik Pertambangan Unmul - 7
  • 8. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN TEORI PROSES TIPE DEPOSITTerbentuk oleh proses eksternalAkumulasi Mekanik Konsentrasi gravitasi, mineral  Timah placer Malaysia resisten ke dalam endapan placer.  Emas placer Yukon, Canada.  Deposit kaolin Georgia, USAPresipitasi Sedimenter Presipitasi particular elements dalam  Banded iron formations of theSedimentary precipitates suitable sedimentary environment, Precambrian shields. dengan atau tanpa intervensi  Deposit mangan Chiaturi, USSR organisme biologis.  Deposit evaporit Zechstein, Eropa.  Deposit Posfat Florida, USA.Proses Residual Pencucian (leaching) elemen yang  Nikel laterit New Caledonia, mudah larut dari batuan dan  Bauksit Hungaria, Prancis, meninggalkan elemen yang tidak Jamaika dan Arkansas, USA. larut sebagai material sisa.Pengayaan sekunder atau Pencucian (leaching) elemen  Beberapa bonanza emas dan peraksupergen berharga dari bagian atas suatu  Bagian atas sejumlahSecondary or supergene deposit mineral dan kemudian di- deposit tembaga porfirienrichment presipitasikan pada kedalaman untuk membentuk konsentrasi yang tinggi.Volcanic exhalatif Exhalations larutan hidrotermal di  Deposit logam dasar( = Sedimentary permukaan, biasanya di bawah laut Meggan, Jerman;exhalatif) dan umumnya menghasilkan tubuh  Deposit Kuroko, Jepang; Black bijih stratiform. Smoker deposits of modern oceans  Merkuri Almaden, Spanyol  Deposit solfatara (kaolin + alunit), Sisilia.1.3 FLUIDA PEMBAWA BIJIHBagaimana suatu deposit bijih bisa terbentuk?Pembentukan deposit mineral/bijih adalah suatu proses yang sangat kompleks. Setiapjenis mineral/bijih (ore) dan mineral gangue, memiliki tipe deposit sendiri yang berbedadengan tipe deposit lainnya, baik proses pembentukannya, mineralogy, tekstur,kandungan, bentuk, ukuran, dan lain-lain. Ada banyak hal yang saling menpengaruhidalam pembentukan suatu deposit mineral/bijih. Salah satu faktor yang paling dominandalam pembentukan deposit suatu mineral adalah fluida pembawa bijih.Fluida pembawa bijih terdiri atas :(1) fluida magmatik,(2) fluida hidrotermal,(3) air meteoric,(4) air laut,(5) air konat, dan(6) fluida metamorfik.Temperatur dan tekanan juga memegang peranan yang sangat penting, tapi sebagianproses bekerja pada temperatur dan tekanan permukaan. Faktor lain yang cukupberperan adalah gas, porositas dan permeabilitas batuan, atmosfer, organisme danbatuan samping. Teknik Pertambangan Unmul - 8
  • 9. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN1.3.1. MAGMAMagma adalah larutan pijar (a high temperature molten) yang bersifat mobil danterbentuk secara alamiah pada mantel bumi bagian atas atau pada kerak bumi.Temperatur magma sangat tinggi, berkisar antara 625oC (magma felsik) hingga>1200oC (magma mafik). Umumnya, komposisi magma tidak homogen; sebagian kayaakan unsur-unsur ferromagnesian, sebagian lainnya banyak mengandung silika,sodium atau potassium, volatile, xenolith reaktif, atau substansi-substansi lainnya.Komposisi magma juga terus berubah karena adanya reaksi kimia selama prosesasimilasi dan difrensiasi dalam magma berlangsung. Disamping itu, magma bersifattidak static dan bukan merupakan suatu system yang tertutup. Magma terus menujusuatu kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya.  Asimilasi magma adalah proses larutnya batuan samping ke dalam magma akibat pergerakan magma. Pergerakan magma sendiri terjadi akibat adanya : 1. Tekanan gravitasi batuan sekitarnya terhadap dapur magma 2. Tekanan lateral karena gerakan tektonik 3. Perubahan volume pada waktu magma mengkristal dimana gas-gas keluar 4. Stoping (batuan samping yang jatuh ke dalam magma akibat pergerakan/desakan magma ke batuan samping).  Difrensiasi magma adalah proses yang menyebabkan magma terpisah menjadi dua bagian atau lebih yang berbeda komposisi. Difrensiasi meliputi : 1. Liquid Immiscibility; pembentukan dua liquid yang tidak bercampur dalam suatu tempat (seperti minyak dan air). 2. Kristalisasi Fraksional; pemisahan kristal yang terbentuk lebih dulu dari larutan karena gaya gravity settling, mekanika filter pressing, atau pengaruh arus konveksi dalam dapur magma. 3. Transport material dalam larutan (magma) oleh pemisahan gas dari magma terletak pada bagian atas dapur magma. 4. Difusi thermal; gradient temperatur menyebabkan perbedaan mineral yang terbentuk.Pada proses pendinginan magma, kristalisasi dan pemisahan ke dalam fraksi-fraksiterjadi karena proses kristalisasi fraksinasi atau difrensiasi. Elemen logam (dalam halini) dapat terkonsentrasi oleh suatu mekanisme pembentukan batuan dalam berbagaibentuk (yang akan dibahas kemudian).Selama difrensiasi berlangsung, bagian magma yang bersifat lebih mafik kaya akankromium, nikel, platinum dan terkadang fosforous dan elemen-elemen lainnya.Sebaliknya, konsentrasi tin, zirconium, thorium dan berbagai elemen lain ditemukandalam unit silicic (felsik).• Kumpulan mineral penyusun batuan beku (logam dan non-logam) dari kristalisasi magma merepresentasikan sifat-sifat magma asal mineral-mineral tersebut.• Didalam dapur magma, terjadi beberapa proses yang saling terkait dan berkesinambungan (tergantung sifat magma asalnya). Teknik Pertambangan Unmul - 9
  • 10. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN1.3.2. FLUIDA HIDROTERMALSisa magma semakin banyak mengandung air magmatik (juvenil). Air magmatiktersebut mengandung volatile dan larutan mineral yang memiliki titik beku yang cukuprendah dan merupakan ―mother liquors‖ dari larutan hidrotermal. Bowen dan ahligeologi lainnya menyatakan bahwa larutan hidrotermal adalah residu dari injeksipegmatite setelah unsur-unsur pegmatite mengkristal.Kandungan volatile dan larutan mineral yang memiliki titik beku yang cukup rendahtersebut dikenal dengan istilah mineralizers. Mineralizers ini mengandung (1) elemenbersifat mobil dalam jumlah cukup banyak dalam batuan, (2) elemen seperti tembaga,lead, zinc, perak, emas dan lain-lain; LIL (large-ion lithophile), (3) elemen seperti Li,Be, B, Rb, dan Cs; dan (4) dalam jumlah cukup banyak berupa alkali, alkali earth, danvolatile khususnya Na, K, Ca, Cl, dan CO2. Kesemuanya itu memegang perananpenting dalam transportasi metal pada proses hidrotermal.Kandungan air magmatik menyebabkan turunnya viskositas magma, titik beku mineralsemakin rendah dan memungkinkan pembentukan mineral yang tidak bisa terbentukpada ―dry melt‖. White (1967) menyatakan bahwa komposisi air magmatik bisadideterminasi dari (1) tipe magma dan sejarah kristalisasi, (2) hubungan temperaturdan tekanan selama dan setelah pemisahan dari magma, (3) jenis air lain yangkemungkinan bercampur dengan air magma pada saat bergerak, dan (4) reaksidengan batuan samping.Air adalah komponen bersifat mobil paling penting dalam magma, jumlahnya yangterus bertambah seiring dengan proses difrensiasi memegang peranan penting dalamtransportasi komponen bijih. Jumlah air dalam magma berkisar antara 1 – 15 % yangmerupakan fungsi dari berbagai parameter seperti – kandungan air dalam magmaawal, banyaknya air yang masuk dari batuan samping, tingkat porositas-permeabiliatasbatuan samping, tekanan magma dan tekanan dinding dapur magma, dan temperatur. Teknik Pertambangan Unmul - 10
  • 11. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN Gambar 1.2. Kandungan dan sirkulasi air dalam dapur magma (magma chamber)Pemahaman sifat fluida (hidrotermal) sangat penting untuk menjelaskan potensi kimiadan bagaimana fluida tersebut dapat bergerak disepanjang zona-zona lemah sepertipatahan, kekar, pori-pori batuan dan lain-lain. Disamping sifat air magmatik diatas,maka hal-hal lain yang mempengaruhi pembentukan deposit bijih adalah kandunganvolatile, densitas fluida, salinitas dan kandungan senyawa-senyawa kompleks dalamfluida tersebut.  Kandungan volatile, meskipun jumlahnya kecil, sangat berperan dalam mengurangi viskositas larutan, menurunkan titik melting, mengumpulkan dan media transportasi logam, dan juga berperan penting dalam pembentukan deposit mineral.  Densitas fluida hidrotermal mempengaruhi viskositas, dinamika aliran (flow dynamics) dan mengontrol kelarutan komponen bijih (Helgeson, 1964).  Salinitas berhubungan langsung dengan konsentrasi logam pada temperatur tinggi, dimana semakin tinggi salinitas fluida semakin besar konsentrasi logam berat dalam larutan (Ellis, 1970).  Senyawa kompleks yang paling penting dalam fluida adalah kompleks klorida karena perannya dalam transportasi dan pembentukan deposit bijih. Kompleks ini dapat membentuk bijih dengan berbagai unsur seperti Cu+2, Zn+2, Pb+2, Ag, Hg+2. Teknik Pertambangan Unmul - 11
  • 12. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN1.3.3. AIR METEORIKAir yang berasal dari atmosfir (hujan, salju) disebut air meteorik. Air tersebutmengalami perkolasi ke bawah dan bereaksi dengan lithosfer dalam proses supergen.Dalam proses tersebut, air meteoric melarutkan oksigen, nitrogen, karbondioksida, dangas-gas lain serta berbagai elemen kerak bumi lainnya - sodium, calcium, magnesium,sulfat dan karbonat – yang sangat penting untuk mengikat dan membentuk depositbijih.1.3.4. AIR LAUTKarakteristik air laut sebagai fluida pembentuk bijih adalah dalam konteks evaporit,fosforit, submarine exhalites, nodul mangan, dan endapan kerak samudera. Air lautdiasumsikan dapat (1) berperan pasif sebagai medium dispersi untuk pelarutan ion,molekul, dan partikel suspensi, dan (2) berperan aktif dalam melarutkan ion dalambatuan di lantai dasar samudera (table 15.1).1.3.5. AIR KONATAir yang terperangkap dalam batuan sedimen bersamaan dengan pengendapanmaterial sedimen disebut air konat. Air konat sangat banyak diteliti dalamhubungannya dengan eksplorasi dan produksi lapangan minyak. Disamping itu airkonat sangat banyak mengandung sodium dan klorida, dan juga mengandung calcium,magnesium, dan bikarbonat, dan kadang strontium, barium, dan nitrogen (White,1968). Pada kondisi aktif, air konat memiliki daya pelarutan yang sangat tinggiterhadap unsur-unsur logam.1.3.6. FLUIDA METAMORFIKAir konat dan air meteoric yang berada di dalam bumi karena pengaruh panas dantekanan (oleh pengaruh intrusi magma atau metamorfisme regional) menjadi sangatreaktif (Shand, 1943). Perubahan inilah yang kemudian menjadi air metamorfik yangdiyakini sangat aktif sebagai pembawa bijih. Teknik Pertambangan Unmul - 12
  • 13. muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN Teknik Pertambangan Unmul - 13 13
  • 14. II. KONSENTRASI MAGMATIKDeposit magmatik dihasilkan dari kristalisasi langsung, atau konsentrasi oleh prosesdifrensiasi di dalam dapur magma. Beberapa bijih terbentuk karena adanya efek fisikaseperti gravitasi; misalnya pembentukan kristal kromit yang terendapkan pada lantaidapur magma, dan sebagian lainnya terbentuk karena perubahan kimia, sepertiperubahan pH yang dihasilkan dari reaksi antara fluida pembawa bijih dengan batuaninduk (host rock). Turunnya temperatur dan tekanan, atau perubahan velocity mediatransport, atau pemisahan larutan, juga dapat menyebabkan reaksi kimia yangmenghasilkan pengendapan bijih.Secara umum dalam pembentukan deposit mineralnya, magma asal yang terbentukpada awalnya masih bersifat mafik, terutama yang terbentuk di sepanjang zonasubduksi (dibawah kerak kontinen atau pada kerak samudera). Magma mafik inisebagian besar mengandung komponen silikat dan dalam jumlah terbatas komponenoksida dan sulfida (gambar 2.1). Pada kondisi ini elemen metal dapat terkonsentrasidalam berbagai bentuk oleh mekanisme pembentukan batuan berupa kristalisasi,fraksinasi, dan difrensiasi magma (gambar 2.2).• Kristalisasi magma mafik menghasilkan kromit, nikel, platinum dan lain-lain.Kristalisasi magma selanjutnya, magma sisa (rest magma) semakin bersifat felsik dansemakin banyak mengandung komponen sulfida dan oksida. Proses difrensiasi magmapada tahapan ini memegang peranan penting dalam membentuk deposit-depositmineral berharga.• Kristalisasi magma felsik menghasilkan tin, zirconium, thorium dan elemen lainnya.Sebagian magma sisa kemudian menerobos batuan samping yang dikenal sebagaiperistiwa injeksi magmatik. Komponen berharga dari proses ini disebut deposit injeksimagmatik.Secara berangsur, kadar air dan konsentrasi volatile di dalam magma sisa (restmagma) bertambah banyak. Disamping itu, banyak juga terkandung CO2, boron,fluorine, chlorine, sulfur, phosphorus, dan elemen-elemen lainnya. Kesemuakomponen tersebut membantu mengurangi viskositas magma dan menurunkan titikbeku mineral. Magma sisa pada kondisi ini memasuki tahapan aqueo-igneous - yaitusuatu peralihan antara fase igneous menjadi fase hidrotermal – yang disebut tahappegmatitik.Jika kandungan gas dalam magma - yang terdiri atas unsur air (±90%); CO2, H2S, danS melimpah; dan CO, HCL, HF, H2, N, Cl, F, B dan lain-lain - semakin besar, prosesmagmatik akan memasuki proses pneumatolitik yaitu proses yang disebabkan olehlepasnya gas dari dalam magma. Gas-gas tersebut merupakan agen yang baik untukmemisahkan dan mengangkut material berharga dari magma. Proses pneumatolitikadalah proses yang sangat penting dalam membentuk metasomatisme kontak(Daubree, 1841). Teknik Pertambangan Unmul - 14
  • 15. Gambar 2.1. Skema sekuen proses magmatik awal yang mengawali pembentukan ore magma dan penempatannya. Gambar ini menunjukkan proses difrensiasi yang semakin ke kanan semakin asam (digambar ulang dari A.J. Naldrett dalam Gulibert & Park, 1981).Guilbert & Park, 1981, menyatakan bahwa pengendapan bijih magmatik dapat terjadimelalui lima cara, yaitu : 1. Sedimentasi Magmatik (magmatic sedimentation) atau pengendapan dan akumulasi mineral yang telah mengkristal (crystal settling). 2. Kristalisasi langsung pada dinding atau lantai dapur magma. 3. Pemisahan liquid magmatik dan pemadatannya. 4. Konsolidasi batuan beku yang mengandung asesori mineral ekonomik. 5. Kristalisasi magma secara keseluruhan.Pengendapan terjadi karena pada saat terjadi konveksi, terjadi penurunan temperaturmagma yang memungkinkan mineral-mineral tertentu mulai terbentuk terutama padapuncak dapur magma. Kristal mineral-mineral tersebut memiliki variasi berat jenis,ukuran butir, dan bentuk kristal. Variasi ini menyebabkan kristal-kristal tersebutbergerak kebagian bawah dapur magma karena gaya gravitasi dan didukung olehviskositas magma asal yang masih rendah. Akumulasi mineral tertentu dapat terjadi Teknik Pertambangan Unmul - 15
  • 16. karena hanya larutan bersifat mafik yang memiliki viskositas rendah yang dapatterbentuk melalui proses ini.• Olivine membentuk dunit,• Olivine dan ortopiroksin membentuk peridotit (90% atau lebih olivine),• Olivine dan piroksin membentuk pyroxenite (90% atau lebih enstatite). Gambar 2.2 Modifikasi Bowen’s reaction series (Guilbert & Park, 1981)Jensen & Bateman, 1981, membagi deposit bijih dari konsentrasi magmatik ke dalamdua tipe, yaitu : 1. Magmatik Awal (Early Magmatic) a. Dissemination b. Segregation c. Injection 2. Magmatik Akhir (Late Magmatic) a. Residual liquid segregation b. Residual liquid injection - Residual liquid Pegmatitic Injection c. Immiscible liquid segregation d. Immiscible liquid injection Teknik Pertambangan Unmul - 16
  • 17. 2.1. Magmatik Awal (Early Magmatic).Deposit magmatik awal dihasilkan dari pembekuan magma langsung yang disebutorthotectic dan orthomagmatic. Deposit ini terbentuk oleh (1) kristalisasi langsungtanpa konsentrasi, (2) segregasi kristal yang terbentuk lebih dahulu, dan (3) injeksimaterial padat ke tempat lain oleh difrensiasi. Mineral bijih mengkristal lebih duludibanding batuan silikat dan sebagian kemudian terpisah karena difrensiasi kristalisasi.2.1.1. Diseminasi (Dissemination)Proses kristalisasi magma untuk pertama kali, terjadi relatif pada kedalaman besar,menghasilkan batuan beku granular. Kristal mineral (termasuk mineral bijih dalambentuk fenokris) yang terbentuk dalam proses ini tidak terkonsentrasi, tapi tersebarmerata (disseminated) di dalam tubuh batuan beku intrusive, bisa berbentuk dike, pipaatau massa berbentuk stok. Ukuran depositnya sangat besar dibandingkan jenisdeposit lainnya. Contoh deposit adalah pipa intan Afrika Selatan yang tersebar meratadalam batuan kimberlite dan korundum yang tersebar dalam nephelin syenite diOntario.2.1.2. Segregasi (Segregation)Segregasi magmatik awal adalah konsentrasi pertama pertama yang menghasilkanunsur-unsur berharga dari magma, terbentuk karena difrensiasi kristalisasi akibat gayagravitasi. Karena kristalisasi tersebut, sebagian material menjadi lebih berat darilarutan sehingga material tersebut terendapkan dan terakumulasi pada bagian bawahdapur magma. Bentuk deposit mineral jenis ini biasanya lenticular dan berukuran kecil.Kadang juga ditemukan dalam bentuk layer dalam batuan induk. Contoh depositnyaadalah deposit kromit Bushveld Igneous Complex (BIC) di Afrika Selatan.2.1.3. Injeksi (Injections)Beberapa deposit bijih magmatik terbentuk dalam grup ini. Mineral bijih kemungkinanterbentuk karena difrensiasi kristalisasi, lebih dulu atau bersamaan dengan denganmineral batuan silikat yang berasosiasi dengan mineral bijih tersebut. Mineral-mineralyang terbentuk tidak terakumulasi pada tempatnya terendap, tapi di-injeksi-kan danterkonsentrasi pada batuan samping. Contoh deposit seperti ini adalah diketitanoferous magnetit di Cumberland, dan pipa platinum di Afrika selatan.2.2. Magmatik Akhir (Late magmatic).Deposit magmatik akhir terdiri atas deposit mineral bijih yang mengkristal dari magmaresidual setelah pembentukan batuan silikat sebagai bagian akhir dari prosesmagmatik. Gejala yang sering diperlihatkan berupa pembentukan mineral-mineralkemudian yang memotong endapan magmatik awal, dicirikan oleh adanya reaction rimpada sekeliling mineral yang telah terbentuk. Deposit yang terbentuk berasal dariproses difrensiasi kristalisasi, akumulasi gravitatif dari heavy residual liquid, danpemisahan liqud sulfide droplets (yang disebut liquid immiscibility), dan berbagaibentuk difrensiasi lainnya. Teknik Pertambangan Unmul - 17
  • 18. Perbedaan nyata antara proses magmatik awal dan akhir adalah deposit magmatikawal terbentuk pada tempat dimana tubuh intrusi batuan beku (magma) terbentuk dansetelah akumulasi mineral bijih membeku, tidak ada lagi perpindahan tempat. Sedangpada deposit magmatik akhir, kadang-kadang akumulasi tersebut masih berpindah dandiendapkan pada batuan samping.2.2.1. Gravitative Liquid AccumulationResidual Liquid SegregationPemisahan yang terjadi di dalam dapur magma oleh proses difrensiasi kristalisasisudah terjadi mulai dari tahap awal sampai konsolidasi akhir. Karena mineral-mineralmafik mengkristal lebih dulu, maka magma residu yang lebih bersifat felsik menjadisangat kaya akan silika, alkali, dan air. Kristal yang terbentuk pertama cenderungakan bergerak ke dasar dapur magma karena berat jenisnya lebih besar dari liquidresidu-nya. Deposit mineral pada tipe ini terbentuk karena adanya proses difrensiasikristalisasi dan akumulasi magma residual. Contoh endapannya adalah depositTitanomagnetik di Bushveld.Residual Liquid InjectionLiquid residual yang banyak mengandung logam yang terakumulasi di dalam dapurmagma, sebelum terkonsolidasi, bisa mengalami pergerakan dan diinjeksikan ketempat lain yang tekanannya lebih rendah (karena adanya tekanan dari batuan indukatau tekanan dari dalam magmanya sendiri) membentuk mineral-mineral berikutnyasecara terkonsentrasi (Residual Liqud Injection).2.2.2. Residual Liquid Pegmatitic InjectionPembentukan pegmatitik dihasilkan dari injeksi fluida magmatik yang mengandungbahan-bahan mineral pembentuk batuan yang masih tersisa, air, karbondioksida,konsentrasi rare elements, mineralizers, dan logam. Beberapa deposit pegmatitememiliki deposit mineral berharga dan layak untuk dieksploitasi. Tubuh pegmatitikbiasanya berupa intrusi dike atau intrusi irregular.Pegmatit yang memiliki nilai ekonomi umumnya berasosiasi dengan batuan beku felsikseperti granit dan diorit. Deposit pegmatite dicirikan oleh dominasi kuarsa, feldspar,dan mika; mineral tersebut membentuk zonasi dari dinding (wall) ke inti (core) injeksi.Feldspar dan mika dominan pada bagian dinding hingga intermediet, kuarsa dominanpada bagian inti. Kristal-kristal besar pada zona inti dihasilkan dari fluiditas magmayang sangat tinggi (viskositas rendah) memungkinkan ion-ion dapat bergerak lebihcepat untuk membentuk muka kristal. Deposit logam yang cukup penting adalahtantalium, niobium, tin, tungsten, molybdenum, dan uranium. Disamping itu, terdapatpula deposit mineral industri seperti feldspar, mika, kuarsa, korondum, kriolit,gemstone, rare earth, dan mineral-mineral yang mengandung beryllium, lithium,cesium, dan rubidium. Teknik Pertambangan Unmul - 18
  • 19. 2.2.3. Immiscible LiquidImmiscible Liquid SegregationPada tahap ini, terjadi penetrasi larutan magma yang tersisa dan kemudianmembentuk mineral-mineral berikutnya secara terkonsentrasi (Immiscible LiquidSeparation & Acumulation). Skinner & Peck menemukan suatu larutan immisciblesulfide melt pada tahap akhir pendinginan lava Hawai yang jenuh akan sulfide sulfurpada temperatur 1065oC. Sulfide-rich phases terdiri atas dua – yang pertamaimmiscible sulfide-rich liquid dan yang kedua adalah copper-rich pyrrhotite solidsolution. Sulfide-rich liquid terdiri atas kombinasi pyrrhotite, chalcopyrite, danmagnetite. Larutan tersebut mengandung oksigen yang cukup banyak, yangmenurunkan permukaan sulfide liquidus. Skinner & Peck menyimpulkan bahwa padafase pertama yang mengkristal adalah copper-nickel-rich pyrrhotite solid solution. Jadifase pertama kristalisasi immiscible sulfide liquid dapat mengkonsentrasikan copperdan nickel yang dapat menghasilkan suatu ore bodies yang komersial.Vogt dalam Jensen & Bateman, 1981, melihat bahwa iron-nickel-copper sulfides larutsekitar 6 atau 7 persen dalam magma mafik dan selama pendinginan larutan tersebutmemisahkan diri sebagai immiscible sulfide drops, yang kemudian terakumulasi padadasar dapur magma dan membentuk liquid sulfide segregation.• Dalam hal ini segregasi tersebut akan menyerupai akumulasi molten copper (matte) yang terkumpul pada bagian bawah tungku peleburan.Sulfida-sulfida akan tetap dalam bentuk liquid hingga semua silikat mengkristal;karenanya sulfida-sulfida tersebut melakukan penetrasi dan merusak silikat yangterbentuk lebih dulu dan kemudian mengkristal disekitarnya. Jadi sulfida adalahmineral pyrogenic yang mengkristal paling akhir, dan karena sulfida-sulfida tersebutmelakukan penetrasi dan merusak silikat yang terbentuk sebelumnya, kadan merekadinterpretasikan sebagai hidrotermal.Immiscible Liquid InjectionJika fraksi yang kaya akan sulfida telah terakumulasi (seperti dijelaskan diatas) dankemudian mengalami gangguan sebelum terkonsolidasi, fraksi tersebut akanmendesak ke dinding dapur magma membentuk celah atau membentuk daerahbreksiasi pada batuan samping dan akhirnya terkonsolidasi membentuk immiscibleliquid injection.• Setelah proses-proses di atas terjadi (Early Magmatic Process dan Late Magmatic Process) jika magma asalnya banyak mengandung unsur volatile, maka unsure- unsur volatile tersebut bersama larutan sisa, disebut larutan magma sisa (rest magma) akan membentuk jebakan transisi ke pegmatitit-pneumatolitis.• Apabila pembentukan deposit pegmatitit-pneumatolitis sudah berakhir, maka larutan sisa magmanya akan sangat encer, karena tekanan gasnya sudah menurun dengan cepat. Larutan terakhir ini akan membentuk jebakan hidrotermal. Teknik Pertambangan Unmul - 19
  • 20. III. METASOMATISME KONTAK perubahan metamorfik yang disertai pengantaran material dari external sourceUmumnya magma tidak sempat mencapai permukaan bumi, tapi terkonsolidasi didalam kerak bumi. selama proses konsolidasi tersebut (1) emanasi fluidabertemperatur tinggi (selama atau sesaat setelah konsolidasi magma) menghasilkanefek pada invaded rock, dan (2) kristalisasi cenderung menyebabkan konsentrasivolatil dalam residual liquid bertambah, sehingga pada akhir konsolidasi terdapat volatildalam jumlah besar yang akan bereaksi dengan batuan samping.Efek emanasi magma pada batuan samping terdiri atas dua tipe, yaitu (1) efek panastanpa aksesi dari magma yang menghasilkan metamorfisme kontak, dan (2) efekpanas yang disertai aksesi dari dapur magma yang menghasilkan metasomatismekontak. Kedua tipe tersebut agak sulit dibedakan, dalam kaitannya dengan depositmineral metamorfisme kontak jarang menghasilkan deposit mineral yang cukupeonomis dan sebaliknya metasomatisme kontak sering menghasilkan deposit mineralyang ekonomik.Metamorfisme kontak memperlihatkan sifat-sifat yang dipengaruhi oleh (1) endogeneatau efek internal pada daerah diluar margin tubuh intrusif dan (2) exogene atau efekeksternal pada batuan yang kontak dengan intrusi magma. Efek endogene berupa perubahan tekstur dan mineral pada border zone; mineral pegmatit seperti tourmalin, beryl, atau garnet bisa ditemukan. Efek exogene terdiri atas baking atau pengerasan pada batuan samping dan secara umum menyebabkan transformasi. Mineral lama diurai, dan ion-ionnya mengalami rekombinasi untuk membentuk mineral stabil pada kondisi tersebut. Sebagai contoh, mineral AB dan CD bisa ter-rekombinasi menjadi AC dan BD. Dalam impure limestone yang mengandung Calcium Carbonat, magnesium, iron, kuarsa dan lempung dapat terjadi alterasi seperti : ⇒ Calcium oksida + kuarsa → wollastonite ⇒ dolomit + kuarsa + air → termolite ⇒ dolomit + kuarsa + air + iron → actinolite ⇒ kalsit + lempung + kuarsa → grossularite garnetDalam semua alterasi tersebut komposisi kimia batuan hampir tidak ada perubahan.Alterasi semakin kuat pada daerah yang dekat dengan tubuh intrusi dan menghasilkansuatu metamorphic aureule disekitar intrusi dalam berbagai bentuk dan ukurantergantung pada bentuk dan ukuran intrusi.Metasomatisme kontak berbeda dengan metamorfisme kontak dalam hal banyaknyaaccessions dari magma yang terlibat dalam reaksi. Dalam reaksi metasomatik denganbatuan kontak, mineral baru yang terbentuk dibawah kondisi temperatur dan tekananyang tinggi bisa terdiri atas sebagian atau seluruhnya berasal dari magma.Mineraloginya pun lebih bervariasi dan kompleks dibanding metamorfisme kontak,sedang depositnya terbentuk dengan baik terutama pada batuan calcareous. Teknik Pertambangan Unmul - 20
  • 21. 3.1. PROSES DAN EFEKEmanation membawa unsur-unsur yang me-replace the intruded rock membentukmineral logam dan non-logam yang terdistribusi secara tidak teratur dalam contactaureule. Tapi tidak semua intrusi magma dapat menghasilkan deposit metasomatismekontak berharga karena sangat terkait dengan tipe magma dan lingkunganpembentukannya. Magma harus mengandung unsur-unsur berharga, dan batuankontak harus berupa batuan yang reaktif dan pada the invaded zone sebaiknya dapatdicapai oleh sirkulasi air konat dan air meteorik.Temperatur. Semakin jauh dari zona kontak, temperatur semakin menurun.Penurunan tersebut (secara gradual selama pendinginan magma yang lambat)menyebabkan terjadinya zona mineralisasi disekitar tubuh intrusif. Disampingtemperatur, zonasi tersebut juga sangat tergantung pada chemical gradient. Kehadiranmineral wollastonite, andalusite, sillimanite, kyanite, kuarsa, dan lain-lain,mengindikasikan bahwa metasomatisme kontak terjadi pada temperatur antara 300o-800oC, meski bisa juga (sangat jarang) terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi.Rekristalisasi, Rekombinasi, dan Accessions. Rekristalisasi dan rekombinasimineral penyusun batuan terjadi pada alteration halo. Rekristalisasi adalah indikasipaling ringan dalam aksi kontak magma dengan invaded rock, terbentuk pada zonaalterasi terluar. Rekombinasi ion-ion terjadi dengan penambahan material dari magma.Sebagai contoh, mineral AB dan CD te-rekombinasi menjadi AC dan BD, kemudianmenjadi ACX dan BDY, dimana X dan Y adalah Accessions dari magma. • Dolomit + kuarsa (+ temperatur tinggi) → tremolite, kemudian seiring dengan naiknya temperatur terbentuk forsterite, diopside, periclase, wollastonite, monticellite, spurrite, merwinite, dan larnite. • Magmatic accession terutama terdiri atas logam-logam, silika, sulfur, boron, chloride, fluorine, potassium, magnesium, dan sejumlah sodium.Perubahan Volume. Berbagai penelitian menunjukkan adanya ekspansi volumedalam metasomatisme kontak. Lingdren yang meneliti deposit metasomatik diMorenici, Arizona, menunjukkan jika CaO dalam 1cc CaCO3 dikonversi menjadiandradit garnet, volume CaO akan berubah menjadi 1,40cc, atau terjadi ekspansivolume hampir setengah dari volume semula.Tahap Pembentukan. Metasomatisme kontak mulai terjadi sesaat setelah intrusi danberlanjut hingga setelah bagian terluar intrusif terkonsolidasi. Secara umum, tahappertama terjadi rekristalisasi dan rekombinasi dengan atau tanpa accessions darimagma. Mineral yang pertama terbentuk adalah mineral-mineral silikat. Magnetit danhematite kadang terbentuk bersamaan atau sesudah pembentukan mineral-mineralsilikat tersebut, tapi secara umum kedua jenis mineral tersebut (silikat dan oksida)mendahului pembentukan mineral-mineral sulfida. Berturut-turut terbentuk pyrite danarsenopyrite, disusul oleh pyrhotite, molybdenite, sphalerite, chalcopyrite, galena, danpaling akhir terbentuk sulfo-salts. Pada beberapa tempat, sulfida ditemukan terbentukbersamaan dengan silikat, namun ini sangat jarang terjadi.Transfer material antara fluida magmatik dengan batuan samping terutama terjadipada periode akhir konsolidasi magma, yaitu setelah pendinginan border atau chillzone dan selama akumulasi magma sisa dimana mineralizer mulai terbentuk. Teknik Pertambangan Unmul - 21
  • 22. 3.2. HUBUNGAN METASOMATISME KONTAK DENGAN INTRUSIPembentukan deposit metasomatisme kontak sangat tergantung pada komposisimagma, batuan induk (host rock), dan kaitan antara ukuran dan kedalaman tubuhintrusif. Tubuh ekstrusif juga menghasilkan efek pada batuan samping seperti baking,pengerasan, atau efek lain pada daerah kontak, tapi sangat jarang menghasilkandeposit mineral.Komposisi Intrusi. Efek metamorfisme dapat terjadi pada semua jenis magma, tapimetasomatisme kontak umumnya hanya terbentuk pada intrusi yang bersifatintermediet hingga felsik. Jarang deposit yang dijumpai pada intrusi mafik dan hampirtidak ada dalam intrusi ultramafik. Penyebabnya adalah karena pada material felsiklebih banyak mengandung fluida dibanding material mafik.Ukuran dan Bentuk Intrusi. Umumnya deposit metasomatik kontak berasosiasidengan tubuh intrusi yang berukuran besar seperti stocks dan batholith. Jarangditemukan deposit yang berasosiasi dengan intrusi yang lebih kecil seperti laccolith,sill, ataupun dike. Disamping itu, tubuh intrusi yang membentuk kontak dengankemiringan landai dengan batuan samping menghasilkan zona mineralisasi yang lebihluas dibanding kontak intrusi dengan kemiringan besar.Kedalaman Intrusi. Kedalaman intrusi adalah faktor yang penting dalam pembentukandeposit metasomatisme, karena deposit hanya terbentuk pada batuan dengan massadasar granular, yang mengindikasikan pendinginan yang relatif lambat padakedalaman yang besar (±1000~2100m). Tidak adanya deposit pada batuan dengantekstur glassy atau afanitik yang mengindikasikan pendinginan yang cepat padakedalaman dangkal, menunjukkan bahwa kondisi dekat permukaan tidak cocok untukpembentukan deposit metasomatik.Alterasi pada Intrusi. Tubuh intrusi juga mengalami alterasi selama terjadinyametamorfisme kontak. Epidote misalnya, adalah mineral utama dalam tubuh intrusiyang kemungkinan dihasilkan dari absorpsi CaO dan CO2 dari the invaded rock.Mineral lain yang terbentuk dengan cara yang sama adalah sebagian garnet,vesuvianite, chlorite, diopside, disamping serisitisasi yang juga kadang ditemukan.3.3. HUBUNGAN METASOMATISME KONTAK DENGAN THE INVADED ROCKKarakter dan penyebaran alterasi pada the invaded rock tergantung pada komposisidan struktur (baik primer maupun sekunder) the invaded rock tersebut.Komposisi The Invaded Rock. Batuan karbonat adalah batuan yang paling pentingdalam pembentukan deposit metasomatik. Pure limestone dan dolomit mudahmengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan elemen-elemen dari external source.Sedang kehadiran unsur-unsur pengotor seperti silika, alumina, dan besi dalam impurecarbonate rocks memungkinkan terbentuknya lebih banyak kombinasi mineral.Batupasir juga mengalami rekristalisasi menjadi kuarsit dan kadang mengandung pulamineral-mineral metasomatik. Serpih (shale) dan slate teraltersi menjadi hornfels yangmengandung andalusite, sillimanite, staurolite, dan garnet, namun secara umumbatuan-batuan argillaceous jarang mengandung deposit metasomatisme yang bernilaiekonomis. Teknik Pertambangan Unmul - 22
  • 23. Struktur The Invaded Rock. Struktur yang terdapat pada the invaded rock baik primermaupun sekunder, seperti kemiringan bidang perlapisan dan sesar, mempengaruhiluas dan posisi zona metasomatik kontak. Kemiringan perlapisan yang condong kearahtubuh intrusi sangat baik untuk pembentukan zona metasomatik. Demikian juga sesardapat menjadi channelway untuk fluida metasomatik menyebar.3.4. DEPOSIT METASOMATISME KONTAKDeposit metasomatisme kontak umumnya ukurannya relatif kecil dengan dimensisekitar 30 - 120m, distribusinya tidak merata di dalam contact aureule dan cenderungterkonsentrasi pada sisi tubuh intrusi yang landai. Bentuknya umumnya irregular ataumengikuti bidang perlapisan, kekar-kekar, atau struktur lainnya.Mineral-mineral gang yang biasa ditemukan dalam deposit metasomatik antara lainadalah grossularite dan andradite garnet, hedenbergite, tremolite, actinolite,wollastonite, epidote, zoesite, vesuvianite, diopside, forsterite, anorthite, albite, fluorite,chlorite, mika dan lain-lain. Kuarsa dan mineral-mineral karbonat selalu ditemukan.Sebagai tambahan, silikat yang mengandung mineralizers seperti tourmaline, axinite,scapolite, ludwigite, chondrodite, dan topaz, kadang-kadang ditemukan juga.Mineral bijih terdiri atas oksida, logam murni (native), dan sulfida, arsenides, dan sulfo-salts. Bijih oksida terdiri atas magnetite (paling banyak), ilmenite, hematite(specularite), corondum, dan spinel. Logam murni yang paling banyak adalah graphite,sedang emas dan platinum dijumpai dalam jumlah sedikit. Sulfida terutama terdiri atasbase-metal sulfides. Kadang juga ditemukan sulfo-arsenides dan antimonides,tellurides, sceelit, dan wolframit.Tabel 3.1 Tipe-tipe deposit mineral, mineral utama, dan contoh deposit yang terbentuk oleh Metasomatisme Kontak (Bateman & Jensen, 1981)Deposit Chief Minerals Example of DepositIron Magnetite and hematite Cornwal. Pa. MexCopper Chalcopyrite and bornite, with pyrite, pyrhotite, Some deposits of Morenci(Tembaga) sphalerite, molybdenite, and iron oxides and Bisbee, ArizonaZinc Sphalerite with magnetite, sulfides of iron and lead Hanover, N. Mexico Galena, magnetite,and sulphides of iron, copper,Lead Magdalena, N. Mexico and zinc Cassiterite, wolframit, magnetite, scheelite,Tin Pitkaranta, Finland pyrrhotite Scheelite and minor sulphides, or wolframit withTungsten Mill City, Nevada molybdenite and minor sulfidesMolybdenum Molybdenite, pyrite, garnet Yetholm, AustraliaGraphite Graphite and contact silicates South Australia Gold with arsenopyrite, magnetite, and sulfides ofGold Cable, Mont.; Suan, Korea iron and copper Argentite, native, argentiferous galena Bingham district-Lark andSilver U.S. MinesManganese Manganese and iron oxides and silicates Langban, Swedwn Magnetite and corondum, with ilmenite and spinel Virginia, Peekskil, N.Y.;Emery Turkey; GreeceGarnet Garnet and silicates Corondum with magnetite, garnet, and other Peekskil, N.Y.; Chester,Corondum Mass. silicates Teknik Pertambangan Unmul - 23
  • 24. IV. HIDROTERMALProses pembentukan bijih secara primer pertama kali terbentuk dalam dapur magma,yang diikuti oleh proses-proses di luar dapur magma selama dan sesaat setelahproses konsolidasi berlangsung.Hydrothermal mineralizing solution sebagian berasosiasi dengan magma dan sebagianlagi tidak. Istilah hidrotermal secara harfiah diartikan sebagai air panas, dan air panasbisa saja berasal dari proses lain selain proses magmatik. Dia bisa berupa air meteorikatau air konat atau kandungan air yang dilepaskan dari dalam batuan selama prosesmetamorfisme dan membentuk larutan hidrotemal. Menurut Helgeson, larutanhidrotermal adalah larutan yang kental, weakly dissociated, dan larutan elektrolit yangkaya akan chloride. Dengan kandungan chloride dan hadirnya ion H+, menunjukkanbahwa bahwa larutan hidrotemal tersebut bersifat asam. Tentu saja hal ini sangattergantung pada derajat disosiasi HCl menjadi ion H+ dan Cl-. Pada temperatur 100oCatau kurang, HCl hampir komplit mengalami disosiasi dan pH menjadi rendah.Lingdren berdasarkan pada temperatur, tekanan dan asosiasi mineral deposithidrotermal, membagi deposit hidrotermal kedalam tiga kelas : 1. Hipotremal : Deposit hidrotermal yang terbentuk pada temperatur tinggi (300o – 500oC) dan tekanan sangat tinggi didekat intrusif 2. Mesotremal : Deposit hidrotermal yang terbentuk pada temperatur intermediet (200o – 300oC), tekanan tinggi, dan terletak cukup jauh dari intrusif. 3. Epitermal : Deposit hidrotermal yang terbentuk pada temperatu rendah (50o – 200oC), tekanan menengah, dan terletak jauh dari intrusif.Buddington menambahkan dua kelas : 4. Teletermal : Deposit hidrotermal yang terbentuk setelah larutan bermigrasi jauh dari intrusif dimana kemungkinan sebagian materialnya tidak berasal dari intrusif, temperatur dan tekanan rendah. 5. Xenotermal : Deposit hidrotermal yang terbentuk oleh larutan dekat permukaan pada kondisi temperatur awal dan tekanan awal tinggi menyebabkan terjadinya reaksi dan pengendapan yang cepatDalam perjalanan melewati batuan, larutan hidrotermal secara berangsurmengendapkan mineralnya dalam bentuk (1) pengendapan dalam berbagai jenisbukaan (cavity filling) dalam batuan, membentuk cavity-filling deposits, atau (2)replasemen metasomatik dalam batuan membentuk replacement deposits. Pengisianbukaan oleh presipitasi bisa bersamaan dengan replasemen batuan samping. Namunsecara umum, terjadi gradasi antara kedua tipe deposit mineral tersebut. Replasemendominan terbentuk relatif dekat dari tubuh intrusif dan dibawah kondisi temperatur dantekanan yang tinggi menghasilkan deposit hipotermal. Pengisian bukaan terbentukrelatif jauh dari tubuh intrusif dan dibawah kondisi temperatur dan tekanan yang rendahyang menghasilkan deposit epitermal. Sedang pada deposit mesotermal, keduabentuk tersebut dapat ditemukan.4.1. PRINSIP DASAR PROSES HIDROTERMALProses hidrotermal menghasilkan deposit mineral yang merupakan sumber suplaiutama dari berbagai jenis mineral seperti emas, perak, tembaga, timah, antimon,kobalt, merkuri, molybdenum, uranium, tungsten, fluorspar, barite, gems, dan lain-lain. Teknik Pertambangan Unmul - 24
  • 25. Beberapa hal yang menjadi syarat pembentukan deposit hidrotermal adalah : 1. Tersedia mineralizing solutions (mineralizers) yang cukup banyak untuk melarutkan dan menjadi media transport bahan-bahan mineral, 2. Tersedianya bukaan (opening) dalam batuan sebagai saluran migrasi larutan hidrotermal, 3. Tersedia tempat untuk pengendapan kandungan mineral, 4. Reaksi kimia yang menghasilkan deposit, dan 5. Konsentrasi larutan cukup mengandung bahan-bahan mineral deposit untuk membentuk deposit yang baik.Kandungan volatile dan larutan mineral yang memiliki titik beku yang cukup rendah tersebutdikenal dengan istilah mineralizers. Mineralizers ini mengandung (1) elemen bersifat mobildalam jumlah cukup banyak dalam batuan, (2) elemen seperti tembaga, lead, zinc, perak, emasdan lain-lain; LIL (large-ion lithophile), (3) elemen seperti Li, Be, B, Rb, dan Cs; dan (4)dalam jumlah cukup banyak berupa alkali, alkali earth, dan volatile khususnya Na, K, Ca, Cl, 2dan CO . Kesemuanya itu memegang peranan penting dalam transportasi metal pada proseshidrotermal.4.1.1. Pergerakan Larutan Hidrotermal Melalui BatuanPergerakan larutan hidrotermal dari sumber ke tempat pengendapan sangattergantung pada tersedianya bukaan (opening) dalam batuan, sedang pembentukantubuh bijih yang besar tergantung kepada banyaknya suplai material yang bisaterangkut melalui bukaan tersebut. Dengan demikian bukaan tersebut harus salingberhubungan antara satu dengan lainnya. Berbagai tipe bukaan dalam batuan yangdapat menjadi saluran migrasi larutan disajikan pada tabel 3.1. Tabel 3.1. Tipe-tipe bukaan dalam batuan Original CavitiesPore spaces Cooling cracksCrystal lattices Igneous breccia cavitiesVesicles or ―blow holes‖ Bedding PlanesLava drain channel Induced ChannelFissures, with or without faulting Volcanic pipesShear-zone cavities Tectonic pipesCavities due to folding and warping Collapse breccias Saddle reefs Solution caves Pitches and flats Rock alteration openings Anticlinal and synclinal cracking and slumpingPorositas. Porositas batuan adalah persentase pori dalam batuan. Pada batuandengan butiran berbentuk bulat, kisaran posositas dari minimum 25,95% danmaksimum 47,64%. Namun perlu diingat bahwa butiran batuan tidak pernahsepenuhnya bulat. Material berbentuk angular memiliki porositas yang lebih besardibanding yang berbentuk bulat, dan material berukuran halus relatif lebih besarposositasnya dibanding material berukuran kasar. Teknik Pertambangan Unmul - 25
  • 26. Persentase porositas dari beberapa sampel batuan adalah sebagai berikut : Rata-rata Maksimum Minimum Granit 0,369 0,62 0,19 Batugamping 4,88 13,36 0,53 Batupasdir 15,9 28,28 4,81 Oil sands 19,4 Batulempung 28,43Permeabilitas. Permeabilitas adalah kemampuan material meluluskan air.Permeabilitas tergantung pada porositas batuan, tapi batuan yang porous belum tentupermeabilitasnya bagus. Permeabilitas tergantung pada ukuran pori, banyaknya pori,dan interkoneksi antar pori. Beberapa lava vesikular berporositas tinggi, tapi karenatidak salin berhubungan menyebabkan permeabilitasnya rendah.Pore Spaces. Pori batuan adalah ruang antar butiran. Pore spaces ini menyebabkanbatuan menjadi permeabel dan memungkinkan transport dan akumulasi bijih-bijih,petroleum, gas, dan air.Bedding Planes. Kenampakan pada formasi sedimen berupa bidang perlapisan.Vesicles or ―Blow Holes‖. Vesicles ar ―blow holes‖ adalah bukaan yang dihasilkanoleh ekspansi vapor seperti terlihat pada bagian atas beberapa aliran lava basal. Jikavesicle tersebut terisi disebut amygdaloid.Volcanic Flow Drains. Volcanic Flow Drains terbentuk pada aliran lava manakala sisiluar lava telah solid dan lava cair pada bagian dalam keluar membentuk pipa/saluran.Cooling Cracks. Terbentuk sebagai hasil kontraksi betuan beku yang mendingin.Cooling cracks bisa berbentuk blok, paralel, atau irregular.Fissures. Fissures adalah bukaan berbentuk tabular memanjang dalam batuan.Terbentuk oleh gaya kompresi, tensile, atau torsion yang bekerja pada batuan dankadang diikuti oleh patahan. Jadi patahan termasuk fissures, tapi tidak semua fissuresdiikuti oleh patahan. Fissures ini merupakan saluran yang sangat baik untuktransportasi larutan. Jika fissures tersebut terisi oleh logam atau mineral, disebutfissures veins.Folding and Warping. Pelenturan dan lipatan lapisan sedimen menghasilkan bentuk :(1) bukaan saddle reef pada puncak lipatan yang tertutup, (2) pitches and flats adalahbukaan yang terbentuk oleh pemisahan lapisan pada gentle slumping, dan (3)longitudinal cracks sepanjang puncak antiklin atau sinklin.Igneous breccia Cavities. Breksi batuan beku ada dua tipe, yaitu : breksi vulkanikyang membentuk aglomerat dan breksi intrusif.Volcanic Pipe. Pada saat terjadi aktifitas vulkanik terbentuk bukaan berbentuk pipaakibat adanya material yang terlempar keluar. Material yang terlempar keluar tersebutkadang kembali jatuh ke dalam lubang vulkanik membentuk breksi dan menyisakanruang antar fragmen. Teknik Pertambangan Unmul - 26
  • 27. Tectonic Breccia, Collapse Breccia, etc. Breksi juga bisa terbentuk akibat adanyapenghancuran pada batuan brittle disebabkan oleh lipatan, sesar, intrusi atau berbagaigaya tektonik lain. Sama seperti breksi yang terbentuk pada volcanic pipes, fragmenbreksi yang terkonsolidasi menyisakan ruang antar fragmen.Rock Alteration Openings. Batuan yang mengalami alterasi bersifat lebih porousdibanding batuan yang tidak teralterasi.Pergerakan larutan melalui batuan umumnya melalui bukaan yang berbentuk fissureskarena sifatnya yang saling berhubungan, atau melalui bukaan lain yang lebih kecilseperti shear zone, lapisan lava vesikuler, atau sedimen yang porous.Disamping tersedianya bukaan, ukuran butir partikel batuan juga cukup penting dalampembentukan deposit hidrotermal, bukan hanya dalam kaitannya dengan pergerakanlarutan dalam batuan, tapi juga dalam kaitannya dengan reaksi kimia antara batuansamping dengan larutan. Batuan dengan ukuran partikel kecil (seperti claystone)menunjukkan luas permukaan yang kontak dengan larutan lebih besar dari batuandengan ukuran partikel besar (seperti sandstone), hal ini memungkinkan terjadinyareaksi kimia yang lebih banyak antara batuan dengan larutan. Sedang ukuran porinyasangat kecil sehingga permeabilitasnya menjadi rendah. Kondisi demikian memangkurang baik untuk migrasi larutan, tapi sebaliknya sangat baik untuk pengendapanmineral.Pengendapan mineral terjadi seiring dengan turunnya temperatur dan berkurangnyatekanan dalam larutan. Turunnya temperatur sangat tergantung pada jumlah larutanyang bergerak dan kapasitas batuan samping untuk menerima panas dari larutan.Sementara akan berkurang seiring dengan semakin berkurangnya kedalaman akibatpergerakan larutan relatif ke atas.4.2. ALTERASI BATUAN SAMPING DAN GANGUEBatuan samping (country rock) yang ditempati deposit bijih dari proses hidrotermal,hampir selalu memperlihatkan adanya efek reaksi yang dihasilkan dari fluida panasyang mengalami sirkulasi menuju kesetimbangan. Efek tersebut berbentuk selubung(isolasi) yang membatasi antara batuan segar dengan terobosan magma sisa.Selubung tersebut disebut alterasi batuan samping.Alterasi hidrotermal adalah setiap perubahan komposisi mineral batuan (baik fisikmaupun kimia) karena pengaruh fluida hidrotermal. Alterasi bisa disebabkan antaralain oleh : 1. Diagenesis dalam sedimen 2. Proses regional, termasuk metamorfisme 3. Proses postmagmatic atau postvolcanic yang berasosiasi dengan proses pendinginan 4. Proses mineralisasi langsungAdapun faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk dan intensitas alterasi hidrotermaladalah : 1. Karakteristik dan komposisi batuan induk (host rock) 2. Komposisi fluida hidrotermal yang meliputi Eh, pH, tekanan vapor, komposisi anion-kation, dan derajad hydrolysis. Teknik Pertambangan Unmul - 27
  • 28. 3. Kondisi temperatur dan tekanan dan perubahan fase hidrotermal 4. Perubahan akibat penguraian unsur-unsur dalam larutan, seperti penguraian H2S yang menyebabkan larutan menjadi lebih asam.Luas daerah alterasi untuk setiap deposit sangat bervariasi, kadang bisa mencapaibeberapa kilometer jika alterasi tersebut dipengaruhi oleh a network of vein.Perubahan minor dalam distribusi mineral gangue bisa menunjukkan arah penyebaranvein yang mengandung bijih. Mineral Bijih Mineral Gang Wall-rock Ore Minerals Ganggue Minerals Alteration HgS m k a a b r l a Epithermal Sb2S3 k s r Montmorillonite a e r f i Kaolinite Au AgS s d o l t V i o d u a t n s o o Barren i k r r d r i iG AgS Ag3SbS3 e o t ae r s bn Cu12Sb4S13 i i PbS l t te p ku k er Mesothermal ZnS i a a Chloritea r r l S Carbonatesl CuFeS2 i s s e t a ii t qz Au ue e Sericited FeAsS Bi n Quartz c Pyrite Hypothermal MoS2 e CaWO4 (Fe,Mn)WO4 SnO2 Diopsit DiopsideMetasomatik kontak Fe3O4 CaWO2 Garnet Garnet IdocraseContact Metasomatic Tremolit Idocrase SnO2 Be3Al2Si6O18 o t r u t r Quartz Pegmatik LiAlSi2O6 o m Muscovite pegmatite k a Tourmaline l l Topaz (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 a i s nGambar 4.2. Kondisi kimia dan mineralogi secara umum yang berasosiasi dengan zona epi- meso-hypothermal, metasomatik kontak, dan pegmatik (D. Garlick). Teknik Pertambangan Unmul - 28
  • 29. Reaksi yang penting untuk alterasi ada beberapa tipe yaitu : 1. Hidrolisis; Hidrolisis batuan samping sangat penting karena berfungsi untuk : a. merubah anhydrous silicates seperti feldspar menjadi hydrolyzed. b. Mempertahankan pH fluida yang pada gilirannya mempengaruhi solubility dan hubungan asosiasi-dissosiasi dalam fluida. Hydrolisis mengontrol transfer K+, Na+, Ca2+, Mg2+, dan ion-ion lainnya dari batuan silikat ke dalam larutan (solution). 2. Hydration-Dehydration 3. Metasomatisme alkali atau alkali tanah 4. Serpentinisasi mineral olivin dan rombik-piroksin 5. Kloritisasi mineral-mineral ferromagnesian 6. Saussuritisation atau alterasi basic plagiclase menjadi sodic plagioclase, epidote, kalsit, dan lain-lain. 7. Uralitisation atau alterasi piroksin menjadi amfibol 8. Propylitisation atau alterasi batuan beku berbutir halus (terutama andesit) menjadi klorit, epidot, serisit, dan lain-lain 9. Kaolinitisation atau alterasi feldspar menjadi mineral lempung.4.3. DEPOSIT MINERAL YANG DIHASILKANPengisian celah (cavity filling) adalah pengendapan larutan mineral dalam bukaanyang terdapat pada batuan samping (rock opening). Larutannya sendiri bisa dalamkondisi cair atau kental, panas atau dingin, dan berasal dari magmatik atau bukan.Umumnya mereka dalam bentuk cair dan panas. Mineral pertama tumbuh dari dindingbukaan kearah dalam bukaan.Dalam beberapa kasus, satu atau beberapa mineral terendapkan pada semua bagiandinding bukaan menghasilkan homogeneus atau massive ore. Dalam bukaan jugakadang terlihat adanya crustificatian atau adanya perulangan pengendapan mineraldari arah luar ke arah dalam bukaan. Perulangan tersebut bisa dalam bentuk simetrisjika terjadi perulangan secara sistematis (123454321) atau bentuk asimetris jikaperulangannya tidak sistematis (acbdbebfbgbka).Perulangan asimetris bisa terjadi jika ada reopening pada deposit yang telah terbentuksebelumnya, misalnya pertama terendapkan abba yang kemudian setelah reopeningcelah abba diisi oleh mineral lain c,d,e,f, dan seterusnya.Jika pengendapan mineral terjadi disekeliling fragmen-fragmen breksi, maka dihasilkancockade ore. Jika kristal mineral utama tumbuh dari dinding kearah dalam bukaan,terbentuk comb structure. Jika pengisiian bukaan tidak komplit dalam seluruh bukaanbatuan, terbentuk vugs yang kadang bisa dimasuki manusia.Pengisian celah meliputi dua proses utama, yaitu : (1) pembentukan bukaan, dan (2)pengendapan mineral. Keduanya bisa terjadi secara bersamaan, namun umumnyakeduanya terbentuk secara terpisah.Deposit pengisian celah (cavity filling) ditemukan dalam bentuk-bentuk berikut : 1. Fissure veins; tubuh bijih berbentuk tabular yang meliputi satu atau lebih fissure. Fissure veins adalah bentuk deposit cavity filling yang paling penting dan paling banyak ditemukan. Fissure veins terbentuk (1) oleh stresses yang bekerja pada kerak bumi dan bisa diikuti oleh pen-sesar-an, dan (2) oleh gaya dari dalam tubuh intrusi selama mineralisasi berlangsung. Vein matter pada Teknik Pertambangan Unmul - 29
  • 30. fissure terdiri atas beberapa mineral gang dan bijih. Tidak seperti pada deposit cavity filling lainnya, fissure veins umumnya mengandung lebih dari satu mineral gang seperti kuarsa, kalsit, dan rhodochrosite. Mineral bijih yang sering ditemukan dalam kelas ini adalah gold, silver, silver-lead, copper, lead, zinc, tin, antimony, cobalt, mercury, molybdenum, uranium, tungsten, fluorspar, barite, dan gems. Beberapa bentuk fissure veins adalah : a. Chambered veins; jika dinding fissure veins berbentuk irregular dan ter- breksiasi terutama pada hanging wall-nya. b. Dilation (lenticular) veins dalam batuan sekiss; jika fissure veins berbentuk lensa gemuk yang saling berhubungan. c. En echelon veins dalam batuan sekiss; jika fissure veins berbentuk lensa gemuk yang tidak saling berhubungan. d. Sheeted veins; kelompok fissure veins yang rapat dan paralel. e. Linked veins; kelompok fissure veins yang paralel dan dihubungkan oleh diagonal veinlets. 2. Shear-zone deposits; tubuh bijih yang tipis, melembar, bukaan yang saling berhubungan sehingga sangat baik dalam pembentukan deposit cavity filling. Bijih yang sering ditemukan dalam bentuk ini adalah gold dan pyrite. 3. Stockwork; veinlet pembawa bijih berukuran kecil, membentuk network, dan saling berhubungan. Bijih yang biasa ditemukan dalam bentuk ini adalah tin, gold, silver, copper, molybdenum, cobalt, lead, zinc, mercury, dan asbestos. 4. Saddle reef; suatu celah (ruang) pada puncak lipatan antiklin berbentuk sadel kuda, yang kemudian terisi dengan deposit cavity filling. 5. Ladder veins; vein pendek yang biasanya adalah cabang dike. 6. Pitches and flat- fold cracks 7. Breccia-filling deposits, volcanic, collapse, and tectonic 8. Solution cavity filling : cave, channel, and gash vein 9. Pore-space filling 10. Vesicular filling.Metasomatic replacement atau simply replacement adalah proses yang sangat pentingdalam pembentukan deposit mineral hipotermal, mesotermal, dan penting dalampembentukan deposit mineral epitermal. Metasomatic replacement umumnyamenghasilkan deposit mineral-mineral bijih seperti iron, copper, lead, zinc, gold, silver,tin, mercury, molybdenum, manganese, barite, fluorite, magnesite, dan kyanite. Bentukdepositnya adalah disseminated, massive, dan lode. Teknik Pertambangan Unmul - 30
  • 31. V. GENESA DEPOSIT TEMBAGA PORFIRITambang tembaga tertua yang diketahui terletak di Maadi pada zaman pra-dinastiEgiptian sekitar 10 km dari Kairo dan artefak tembaga yang ditemukan menunjukkanbahwa industri peleburan bijih tembaga telah dimulai sejak 3300SM. Di Zambia jugaditemukan tambang tembaga di daerah Bwana Mkubwa dekat Ndola. Selanjutnyadiketahui pula bahwa di Asia Kecil dan Siprus telah ada peleburan dan pengolahantembaga, dan mencapai puncaknya pada zama Egiptian (Bowen & Gunatilaka, 1977).Catatan sejarah menunjukkan bahwa antara tahun 1580 – 1850 produksi tembaga pertahun 10.000 ton. Jadi pada saat itu, hanya deposit tembaga berkadar tinggi yang telahdieksploitasi. Di Eropa Utara, bijih tembaga yang ditambang pada tahun 1540 berkadar8% tembaga. Pada tahun 1890 deposit tembaga berkadar 6% tembaga sudah mulaidigarap dan menjelang 1906, berkat kemajuan teknologi penambangan, deposittembaga dengan kadar 2% tembaga sudah dianggap ekonomis.Dewasa ini Amerika Serikat, Kanada, Cili, Peru, dan Zambia merupakan negara-negara penghasil tembaga utama dunia. Sedangkan negara-negara konsumentembaga utama adalah Eropa barat, Jepang, dan negara-negara di Amerika Utara.Penggunaan tembaga umumnya adalah untuk keperluan industri listrik,telekomunikasi, keteknikan, transportasi, dan lain-lain.• Meski terdapat logam pengganti tembaga, seperti aluminium, kenyataan menunjukkan bahwa kebutuhan akan tembaga terus meningkat seiring dengan kemajuan teknologogi dan taraf hidup masyarakat yang membaik.Sistem pengolahan tembaga dilakukan dengan ekstraksi tembaga, dimana tembagadipisahkan dengan cara flotasi. Bijih tembaga pekat dari flotasi tersebut kemudiandibakar dalam tanur pada temperatur tinngi sehingga tembaganya memisah.Pengolahan tahap akhir dilakukan dengan elektrolisis atau pemurnian tembaga(Moeller, 1968).5.1. HAKEKAT DAN KLASIFIKASI TEMBAGATembaga adalah salah satu unsur transisi periode keempat dan anggota golongan IBdalam sistem periodik. Sebagaimana unsur transisi lainnya, tembaga juga merupakanlogam padat dengan sifat kimia seperti pada tabel 5.1. Unsur ini di alam dapatberbentuk logam bebas atau dalam bentuk senyawa-senyawa sulfida dan oksida,berwarna merah tembaga, berat jenis 8 dan kekerasan 3. Tabel 5.1 Sifat kimia tembaga (Goates, 1981) Sifat Kimia Tembaga (Cu) Jari-jari Atom (A) 1,28 o Titik leleh ( C) 1080 Elektronegativitas 1,8 Konfigurasi elektron 3d104s1 Tingkat oksidasi +1, +2, +3 Nomor atom 29 Berat atom 63,54 Titik didih (oC) 2310 Teknik Pertambangan Unmul - 31
  • 32. Berdasarkan asosiasi batuannya, Jacobsen (1975) dalam Bowen dan Gunatilaka(1977) telah membagi deposit tembaga ke dalam empat kategori yang terdiri atas : 1. Plutonik; termasuk kompleks ultramafik dan mafik, kompleks karbonat dan porfiri, dan pirometasomatik skarn 2. Hidrotermal; termasuk vein hidrotermal, replasemen dan bijih pipa breksi (breccia pipe ores). 3. Volkanogenik; termasuk stratabound massive base metal sulphides dan disseminated sulphides dalam tufa dan aglomerat. 4. Sedimen; termasuk deposit yang terbentuk dalam lapisan merah kontinen (continental red beds) dan calc-arenites.Sebenarnya keempat kelas tersebut di atas sedikit banyak telah mengalami pengaruhhidrotermal. Alasan untuk memisahkan hidrotermal ke dalam kelas tersendiri karenakenyataan menunjukkan bahwa sebagian deposit tembaga yang berhubungan genetikdengan hidrotermal, seperti tipe deposit hidrotermal residu, tidak bisa dimasukkan kedalam ketiga kelas lainnya. Contoh deposit tembaga seperti ini adalah deposit bijihtembaga Butte di Montana yang berasosiasi dengan vein berbentuk anyaman.Selanjutnya dari keempat kelas di atas, terdapat empat jenis deposit tembaga utamayaitu (1) deposit bijih tembaga porfiri, (2) deposit bijih tembaga hidrotermal, (3) depositbijih tembaga sedimen vulkanik, dan (4) deposit bijih tembaga stratiform.Gambar 5.1 Total produksi per tahun dari empat jenis deposit tembaga utama dan umur relatif masing-masing deposit (Bowen dan Gunatilaka, 1977)Dari histogram di atas, menunjukkan bahwa secara ekonomi, produksi tembagaterbesar berasal dari deposit porfiri yang juga merupakan deposit berumur relatifmuda.5.2. DEFINISI DEPOSIT TEMBAGA PORFIRI DAN PENYEBARANNYAIstilah tembaga porfiri berasal dari hubungan mineralisasi tembaga dengan batuanplutonik. Deposit ini dicirikan oleh tembaga dan molibdenit dalam bentuk hamburan(disseminated) atau fenokris dalam batuan dengan tekstur porfiritik. Tembaga porfirididefinisikan sebagai suatu deposit besar, berkadar rendah hingga menengah dalam Teknik Pertambangan Unmul - 32
  • 33. sulfida hipogen yang dikontrol oleh struktur primer dan umumnya berasosiasi denganintrusi asam atau intermediat porfiri (Kirkham, 1971, dalam Guilbert dan Park, 1987).• Deposit besar adalah untuk menggambarkan total produksi tembaga dari deposit tembaga porfiri yang sangat besar, sekitar 15 milyar ton per tahun.• Deposit berkadar rendah hingga menengah adalah untuk menjelaskan konsentrasi tembaga dalam deposit tembaga porfiri. Umumnya kandungan tembaga berkisar antara 0,6 – 0,9% Cu, yang paling tinggi sekitar 1 – 2% Cu seperti di El Teniente dan Chuquimata, sedang yang paling rendah adalah 0,35% Cu hingga saat ini dianggap belum ekonomis. Mineral tembaga yang paling umum dijumpai adalah kalkopirit, sedang jenis lain seperti bornit dan kalkosit jumlahnya sangat kecil.Umumnya deposit tembaga porfiri berumur post-Paleozoikum, khususnya antara kalaKapur dan Paleogen. Sillitoe (1972) dalam Bowen dan Gunatilaka (1977) menyatakanpenyebaran tembaga porfiri tergantung pada tingkat erosi yang menyebabkantersingkapnya rantai plutonik-vilkanik dan pembentukannya berhubungan erat dengangenerasi magma pada zona-zona subduksi.Deposit tembaga porfiri yang utama ditemukan pada daerah bagian barat benuaAmerika yang memanjang dari Alaska, Kolumbia, Amerika Serikat (Wasington),Montana, Idaho, Kolorado, Utah, Nevada, New Mexico, Peru dan Cili bagian utarahingga Argentina, dan kemungkinan memanjang hingga Antartika. Sementara itu dibagian barat Pasifik ditemukan juga deposit tembaga porfiri memanjang dariKepulauan Solomon, Papua New Guinea, Papua Barat, Kalimantan Timur, Filifinahingga Taiwan.Tempat lain dimana deposit tembaga porfiri ditemukan adalah Rumania, Bulgaria, Iran,Pakistan, dan di negara-negara bekas Uni Soviet seperti Armenia dan Kazakhtan.5.3. HUBUNGAN TEKTONIK LEMPENG DENGAN PEMBENTUKAN DEPOSIT TEMBAGA PORFIRIVariasi gerakan arus konveksi pada lapisan astenolit mengakibatkan terjadinya tigajenis pola gerakan lempeng bumi yaitu konvergen, divergen, dan transform.Sehubungan dengan pembentukan deposit tembaga porfiri, maka pola gerakanlempeng yang paling penting menurut Sillitoe (1972) dalam Bateman (1979) adalahkonvergen dimana terjadi gerakan saling mendekati antara dua lempeng menyebabkanterjadinya suatu benturan, pembentukan palung dan banyak menimbulkan gempabumiserta gunungapi benua. Akibat benturan-benturan lempeng tersebut membentuk zonasubduksi yang umumnya terjadi antara lempeng benua dan lempeng samudera, yangdiikuti oleh peleburan sebagian akibat tekanan dan temperatur yang tinggimenghasilkan magma calc-alkali. Teknik Pertambangan Unmul - 33
  • 34. Gambar 5.2 Hubungan antara pembentukan deposit tembaga porfiri dengan zona subduksi (Sillitoe, 1972, dalam Bateman, 1979).Gambar 5.3 Hubungan penyebaran deposit tembaga porfiri dengan jalur subduksi Mesozoikum-Kenozoikum (Sillitoe, 1972, dalam Bateman, 1979).Kandungan logam di dalam magma calc-alkali umumnya berasal dari kerak samuderayang terdiri atas tiga layer, dimana layer 1 adalah endapan sedimen laut yang banyakmengandung logam, dan dibawahnya layer 2 dan 3 adalah basal dan gabro.Sejak zaman Kapur terjadi gerakan konvergen antara benua Amerika dengan lempengPasifik disepanjang bagian barat Amerika. Tabrakan ini membentuk rantai vulkanikdisepanjang jalur subduksi tersebut, sekaligus juga membentuk deposit tembagaporfiri. Sedangkan pada bagian barat Pasifik juga terjadi subduksi akibat gerakanlempeng Eurasia ke arah timur membentuk deposit tembaga porfiri di sepanjangbagian barat Pasifik termasuk kepulauan Solomon, Papua New Guinea, Jepang, danlain-lain. Sementara itu gerakan relatif lempeng Eurasia dan Afrika membentuk jugadeposit tembaga porfiri di Iran, Pakistan, dan Turki. Teknik Pertambangan Unmul - 34
  • 35. 5.4. MEKANISME PEMBENTUKAN DEPOSIT TEMBAGA PORFIRIDeposit tembaga porfiri dihasilkan melalui suatu proses geokimia-fisika dari rangkaianberupa magmatik akhir, magmatik hidrotermal, meteorik hidrotermal, hingga normalhidrotermal seiring dengan berkurannya kedalaman. Intrusi calc-alkali atau alkalimenghasilkan batuan berkomposisi tertentu dari monzonit kuarsa hingga granodioritatau diorit hingga senit. Batuan samping yang melarut ke dalam magma akan turutmempengaruhi komposisi magma danstruktur kemas magma. Umumnya deposittembaga porfiri berukuran jauh lebih besar dari deposit hidrotermal lainnya. Bentukdeposit ini memperlihatkan bahwa struktur berskala besar ikut mengontrol mineralisasidan kedalaman pembentukannya.Gustafon dan Hunt, 1975, dalam Park dan Guilbert, 1986, yang menyelidiki prosespembentukan deposit tembaga porfiri di El Salvador Chili menyimpulkan tiga hal, yaitu : 1. Stok porfiri terbentuk di dalam atau di atas zona cupola dalam bentuk kompleks dike (dike swarm). 2. Transfer tembaga, logam lain dan sulfur ke dalam stok porfiri dan batuan samping terjadi karena adanya pemisahan fluida magma dan metasomatik secara menyeluruh. 3. Transfer panas dari magma ke batuan samping menyebabkan terjadinya sirkulasi airtanah.Hampir semua deposit tembaga porfiri memiliki kondisi yang sama dengan kondisi diatas. Perbedaan proses tergantung pada kedalaman pembentukan, kehadiranairtanah, volume dan tingkatan magma, konsentrasi logam, sulfur, dan volatil lainnya.Gambar 5.4 menunjukkan bahwa mineralisasi awal (b) terjadi pada kondisi airtanahminimum dan invasi larutan magmatik ke batuan samping menyebabkan terjadinyaalterasi K-feldspar dari pusat invasi ke arah luar, membentuk zona alterasi potasik danzona alterasi propilitik. Selanjutnya (c) invasi airtanah yang berkonveksi menghasilkanlarutan meteorik hidrotermal dan bersama dengan larutan magmatik hidrotermal yangsudah ada sebelumnya disertai oleh penurunan temperatur yang tajam, membentukserisit dan pirit yang memotong alterasi potasik-propilitik yang terbentuk duluan.Peristiwa ini menghasilkan zona altersi serisitisasi (phyllic) yang dikenal sebagai phyllicoverprint. Tahap akhir (d) didominasi oleh larutan meteorik hidrotermal hingga normalhidrotermal membentuk zona alterasi argilik.• Pembentukan zona alterasi yang lengkap sangat tergantung pada kandungan dan suplai airtanah dari batuan samping.5.4.1. PROSES PEMISAHAN TEMBAGA SELAMA KRISTALISASI MAGMARingwood dan Curtis (1955) dalam Bown dan Gunatilaka (1977) menjelaskan bahwakandungan tembaga dalam magma basal sekitar 200 ppm, sebaliknya dalam magmaultrabasa dan granitis kandungannya hanya sekitar 20 ppm. Selama difrensiasi magmabasal, kandungan Fe, Co, dan Ni cenderung terbentuk duluan dalam fraksinasikristalisasi, sedang tembaga belum terbentuk dalam silikat atau bentuk lainnya dancenderung menjadi konsentrasi residu dalam fraksi larutan. Tembaga akan cepatterbentuk tergantung pada fS2 (fugacity sulphur = tekanan parsial sulfur), fO2, dan pHlarutan. Tembaga dalam larutan tidak terbentuk dengan baik pada kondisi fS2 rendah. Teknik Pertambangan Unmul - 35
  • 36. Demikian pula pembentukan tembaga sebagai elemen chalcophile (logam-S)berlangsung dengan baik pada pH tertentu.Houghton (1974) dalam Bowen dan Gunatilaka (1977) menerangkan pengaruh fS2 danfO2 dalam pembentukan fase sulfida. Sulfur memisahkan diri dari larutan silikat dandigantikan oleh oksigen kemudian membentuk logam S (chalcophile). Reduksi dalamfO2 dikontrol oleh kristalisasi fraksinasi mineral yang kaya Fe-O. Dengan kata lain,kelarutan sulfur dalam magma tergantung pada besarnya kandungan Fe2+. Kristalisasifraksinasi akan meningkatkan fO2 dan tembaga dalam fraksi larutan, kemudianmemisah dalam fase sulfida.Pendinginan intrusi basa sangat jarang yang menghasilkan konsentrasi logam dalamfraksi hidrotermal. Hal ini karena kandungan air dalam magma primer sangat rendah.Magma basa baru bisa membentuk fluida hidrotermal setelah berasimilasi denganmaterial yang mengandung air. Jadi proses pengayaan untuk membentuk larutan bijihkurang efektif dalam magma basa dibanding dengan magma intermedit. Umumnyadeposit porfiri berasosiasi dengan batuan beku intermedit. Hubungan genetik antaraCu-Mo dengan batuan intermedit terlihat pada penyebaran geografisnya seperti dalamzona alterasi-mineralisasi model Lowell-Guilbert yang akan dibahas kemudian. Zonatersebut menjelaskan bagaimana perubahan temperatur, tekanan, dan reaktifitaskonveksi fluida dari pusat panas, dan sekaligus juga menerangkan bagaimanapergerakan fluida selama proses pendinginan berlangsung. Pembentukan bijih adalahmekanisme difrensiasi logam yang terkonsentrasi dari normal magma. Dalam kasusini, asosiasi batuan bekunya akan menentukan kandungan logam yang terbentuk.5.4.2. KONDISI MAGMATIK-HIDROTERMAL SELAMA PEMBENTUKAN DEPOSIT TEMBAGA PORFIRIKehadiran air atau fase aquatik dalam magma selama pembentukan tembaga porfirimerupakan hal yang sangat penting. Kontak air dengan magma yang sedang memisahterjadi dalam beberapa tahap. Fluida hidrotermal pertama yang memisah relatif kayaakan CO2 dibanding fluida yang memisah kemudian. Juga fraksi awal banyakmengandung klorida (NaCl>KCl>HCl>CaCl).Kehadiran air dalam magma menurunkan temperatur kristalisasi. Burnham (1967)dalam Bowen dan Gunatilaka (1977) menjelaskan bahwa pada saat magma yang tidakjenuh mengintrusi lapisan permeabel yang mengandung fluida, perbedaan tekananakan menyebabkan migrasi fluida tersebut. Jika tekanan fluida lebih besar dibandingtekanan hidrostatik, volatil akan keluar dari magma hingga tekanan kembali normal.Magma bisa jenuh dengan komponen volatil hanya jika tersedia cukup suplai fluida daribatuan samping, pada saat tekanan lebih besar dari tekanan litostatik. Sirkulasikonveksi fluida dapat terjadi karena perbedaan temperatur, kerapatan fluida dekatmagma, dan masuknya fluida dingin dari sekitar magma. Pola sirkulasi dikontrol olehpermeabilitas batuan samping. Perbedaan temperatur yang besar bisa menyebabkanterjadinya pemusatan dan kristalisasi besar-besaran secara serentak dalam magma.Pada saat kristalisasi berlangsung pada suatu kisaran temperatur, pemisahan kristalkomponen non volatil menyebabkan bertambahnya konsentrasi volatil dalam fraksicairan dan selanjutnya menambah tekanan gas dalam larutan. Jika tekanan gasselama pendinginan dan kristalisasi lebih besar dari tekanan batas, akanmenyebabkan terjadinya vesikulasi. Teknik Pertambangan Unmul - 36
  • 37. Proses pendinginan magma basa yang miskin air menyebabkan terjadinya breksiasiberskala besar. Bersamaan dengan bertambahnya permeabilitas, memungkinkan airmeteorik ber-konveksi dan masuk ke dalam zona intrusi, sehingga redistribusi dankonsentrasi bijih dapat terbentuk.5.4.3. PERUBAHAN GEOKIMIA SELAMA PEMBENTUKAN DEPOSITPendinginan larutan hidrotermal dan reaksi dengan batuan samping meningkatkankandungan K+, Na+, dan Ca+ dari larutan klorida. Replasemen plagioklas padatemperatur tinggi menjadi ortoklas dihasilkan dari subtitusi Ca+ dan Na+ menjadi K+.Alterasi dan presipitasi kuarsa (silisifikasi) diikuti oleh pembentukan molibdenit dankemudian pada temperatur lebih rendah diikuti oleh logam-logam dasar sulfida lainnya.Pengendapan logam sulfida dalam jumlah tertentu tergantung pada keaktifan logamdan sulfur dalam larutan.Alterasi batuan samping umumnya digunakan untuk menginterpretasi lingkungankimia-fisika deposit bijih. Zona alterasi tersebut menunjukkan bahwa fluida pembawabijih mulai bermigrasi keluar dari stok porfiri pada temperatur 500o – 700oC.Pada beberapa daerah tembaga porfiri, pola-pola struktur membantu dalammenentukan pola pengendapan bijih hidrotermal. Bukaan pada batuan (opening inrock) dapat menunjukkan berapa tingkatan pengendapan. Umumnya bukaan yangpertama pada deposit porfiri menunjukkan alterasi yang menghasilkan K-feldspar,muskovit, biotit, dan kumpulan Cu-Fe-S dengan kadar sulfur rendah.Proses kimia yang penting dalam alterasi adalah hidrasi, dehidrasi, metasomatis kationdan metasomatis anion. Dalam hal ini, yang paling penting adalah hidrolisis ataumetasomatis ion H+. Beberapa perubahan geokimia yang terjadi adalah sebagaiberikut :- Serisitisasi ortoklas : 3KalSi3O8 + 2H+ → Kal2AlSi3O10(OH)2 +2K+ + 6SiO2- Kloritisasi biotit : + 2+ + 2K(Mg,Fe)3AlSi3 O10 (OH)2 + 4H → Al(Mg,Fe)5AlSi3 O10 (OH)8 + (Mg,Fe) + 2K + 3SiO2- Kloritisasi albit : 2NaAlSi3O8 + 4(Mg,Fe)2+ + 2(Fe,Al)3+ + 10H2O → (Mg,Fe)42+((Fe,Al)23+ Si2O10(OH)8 + 4SiO2 + + 2Na + 12H- Serisitisasi klorit : 3+ + 2Al(Mg,Fe)5AlSi3O10(OH)8 + + 3Si(OH)4 + + 2H+ → 3Kal2AlSi3O10(OH)2 + 5Al 3K 10(Fe,Mg)2+ + 12 H2O- Silisifikasi serisit : Kal2AlSi3O10(OH)2 + 3Si(OH)4 + 10H+ → 3Al3+ + K+ + 6SiO2 + 12H2ODari reaksi di atas dapat dilihat bahwa secara kualitatif, sedikit atau banyak selamaproses alterasi dapat dihasilkan ion H+. Meyer dan Hemley (1967) dalam Bowen danGunatilaka (1977) mencatat bahwa ion H+ jumlahnya kecil dalam alterasi propilitik danK-feldspar, kemudian bertambah banyak dalam alterasi serisitisasi dan argilik.Dalam hubungan antara larutan hidrotermal dan kumpulan mineral sulfida, oksida, danalterasi batuan samping, parameter yang paling penting adalah fO2, fS2, dan pH Teknik Pertambangan Unmul - 37
  • 38. 5.4.4. PERPINDAHAN BIJIHTransportasi tembaga dalam jumlah besar terjadi pada fluida aquatik (fase aquatik)dimana bijihnya dapat meliputi semua atau sebagian larutan. Karena itu, pada prosespengendapan bijih hidrotermal, sifat larutan dan stabilitas mineral merupakan dasaryang sangat penting. Fluida aquatik pada temperatur dan tekanan tertentumengandung logam dan sulfur dalam larutan sebagai ion atau molekul dalam jumlahbesar untuk pembentukan bijih tembaga porfiri. Konsentrasi logam dapat berkisarantara 1 – 104ppm. Dalam deposit hidrotermal, perbandingan antara total kandungansulfur dengan total logam berat (heavy metal) cukup tinggi. Kenyataan bahwakandungan sulfur dalam larutan (yang dapat mengikat logam) sangat besar dapatterlihat dari ditemukannya deposit sulfur murni pada beberapa deposit tembaga porfiri.Data inklusi fluida menunjukkan bahwa larutan bijih banyak mengandung alkali klorida(ditambah CO2, NH3, dan CH4) dan kandungan garamnya kadang sampai 50%. Hal inimenunjukkan bahwa larutan bijih juga bereaksi dengan klorida selama transportasi.Berdasarkan pH dan fO2, hanya lima jenis sulfur yang stabil dalam larutan aquatik,yaitu SO4 2-, S2-, HS-, H2S, HSO4-. Pada kondisi asam dengan temperatur rendah, sulfuryang paling penting untuk pembentukan logam kompleks adalah HSO4 - (pH 2),sebaliknya S2- adalah basa kuat (pH 13) yang penting sebagai media transport bijihpada temperatur tinggi, dan selanjutnya pada temperatur sekitar 250oC, pH larutanberkisar antara pH 6-8 dimana pada kondisi ini SO 42- , HS-, H2S merupakan sulfur yangpaling penting.Data kelarutan tembaga dalam larutan aquatik masih sedikit diketahui. CuFeS2 larutdalam air murni pada temperatur 350oC dan dalam air yang jenuh H2S padatemperatur di atas 200oC dengan tekanan 200 atm. Covelit larut H2S pada temperatur200oC dengan tekanan 43 atm. Selanjutnya pada temperatur rendah dimanakandungan sulfur rendah, maka senyawa kompleks klorida adalah merupakan agentransport tembaga yang penting.Pengendapan senyawa kompleks sulfida disebabkan oleh : 1. Pendinginan sebagai akibat dari pergerakan fluida di sepanjang daerah dengan perbedaan temperatur yang besar, 2. Percampuran dengan air meteorik, dan 3. Reaksi dengan batuan samping.5.4.5. STUDI PEMBENTUKAN DEPOSIT TEMBAGA PORFIRIStudi pembentukan deposit tembaga porfiri dilakukan dengan isotop oksigen danhidrogen yang sangat penting untuk :1. Menentukan asal dan kejadian air dalam deposit bijih hidrotermal, dan2. Perkiraan temperatur pembentukan tembaga porfiri.Studi isotop oksigen dan hidrogen didasarkan pada prinsip bahwa kandungan 18O danH dalam semua air alam berbeda. Analisa isotop oksigen dan hidrogen yangdihubungkan dengan kerangka geologi deposit tembaga porfiri menunjukkan adanyadua pola larutan yang berbeda tapi saling terkait (lihat gambar 5.3), yaitu :1. Larutan magmatik hidrotermal internal (magmatic hydrotermal solution) dibawah tekanan litostatik yang tinggi dan terbentuk selama kristalisasi tahap akhir, dan2. Sirkulasi meteorik-hidrotermal eksternal (external meteoric-hydrothermal circulation) dengan tekanan litostatik yang rendah dan terletak di bagian luar tubuh porfiri. Teknik Pertambangan Unmul - 38
  • 39. Gambar 5.5 Skema yang memperlihatkan pengaruh magmatik-hidrotermal dan meteorik hidrotermal dihubungkan dengan model Lowell-Guilbert (Taylor, 1974, dalam Bowen dan Gunatilaka, 1977).Pada tahap awal kedua sistem tersebut dapat saling berinteraksi, tapi kadang sisteminternal telah berhenti sementara sistem eksternal masih berpengaruh kuat. Akibatnyaterjadi invasi sistem eksternal ke bagian dalam dan membentuk zona serisit-pirit danargilik yang terletak dibagian luar zona potasik. Kedudukan utama kalkopirit dalamsistem deposit tembaga porfiri adalah pada daerah interaksi kedua sistem tersebut diatas atau pada daerah antara zona potasik dan zona serisitisasi. Zona mineralisasitembaga porfiri tersebut disebut kulit bijih (ore shell).Roedder (1971) dalam Imay (1978) yang melakukan penelitian tentang inklusi fluidapada deposit tembaga porfiri menemukan bahwa distribusi inklusi fluida sangat khas.Inklusi pada zona inti umumnya memiliki salinitas yang tinggi yang diperkirakan berasaldari magmatik primer pada temperatur sekitar 500oC. Sedang pada zona luar, inklusifluida memiliki salinitas rendah yang diperkirakan karena adanya percampuran denganair meteorik pada temperatur sekitar 200o – 350oC.5.5. MODEL GENETIK DEPOSIT TEMBAGA PORFIRISeperti dijelaskan di depan, proses pembentukan deposit tembaga porfiri yang diikutidengan penurunan temperatur menyebabkan terbentuknya zona alterasi disekitartubuh intrusi. Beberapa model genetik deposit tembaga porfiri yang telah diajukan olehpara ahli geologi pertambangan, kesemuanya untuk menjelaskan proses dankarakteristik dari tembaga porfiri.Semua model menekankan hubungan antara intrusibatuan plutonik dan deposit bijih yang terbentuk serta berdasarkan pada modelmagmatik-hidrotermal.Selama pergerakan magma ke permukaan, cairan pijar tersebut akan jenuh air dengantekanan gas yang semakin tinggi seiring kristalisasi. Kecenderungan dari intrusimagma melalui zona-zona lemah dan pelepasan volatil dari cairan yang mendingintersebut berdifusi melalui zona ini. Akibat adanya perbedaan suhu yang nyata antaramagma dengan batuan di sekitarnya menghasilkan suatu urutan zona alterasi danmineralisasi yang khas pada deposit tembaga porfiri. Teknik Pertambangan Unmul - 39
  • 40. 5.5.1. MODEL LOWELL-GUILBERTLowell dan Guilbert (1970) dalam Guilbert dan Park (1986) yang menyelidiki zonaalterasi-mineralisasi deposit tembaga porfiri di San Manuel-Kalamazoo mencatatbahwa pada sebagian besar deposit porfiri, terdapat hubungan yang sangat dekatantara batuan beku induk, tubuh bijih, dan batuan samping. Batuan samping umumnyaterbentuk antara Prakambrium-Kapur Akhir, berupa batuan sedimen dan metasedimen.Kedalaman intrusi berkisar antara 1000–1500m. Umumnya deposit porfiri berasosiasidengan tipe intrusi monzonit kuarsa hingga granodiorit dan kadang pula dijumpaiberasosiasi dengan diorit kuarsa, riolit, dan dasit. Model genetik Lowell-Guilbertmeliputi deposit porfiri yang berumur Trias-Tersier Tengah (200-30 jt tahun yang lalu).Ukuran dan bentuk batuan plutonik turut mengontrol ukuran dan bentuk tubuh bijih, tapihal ini kadang susah dikenali jika intensitas erosi tinggi. Bentuk stok yang memanjangtidak teratur sangat umum pada deposit porfiri, meski kadang juga dijumpai depositberbentuk kubah, bulat panjang, melensa, bundar, dan bentuk sumbat. Umumnyatubuh plutonik berupa kelompok dike (dike swarm) dan jarang ditemukan yangberbentuk sill. Tersingkapnya tubuh plutonik dipermukaan disebabkan oleh prosestektonik dan erosi yang bekerja setelah mineralisasi berlangsung. Tubuh deposittembaga porfiri umumnya berukuran kuran dari 2 km2, tapi kadang pula ada yangsangat luas seperti deposit Endako di Kolumbia yang berukuran 60.000 x 300.000 m.Bentuk dan ukuran intrusi porfiri juga dikontrol oleh struktur primer sekaligus juga ikutmengontrol pembentukan deposit tembaga porfiri. Struktur-struktur lokal yangberukuran kecil sulit dikenali. Struktur seperti ini bisa hadir sebelum dan sesudahdeposit porfiri terbentuk, kadang pula hilang karena pengaruh intrusi itu sendiri.Salah satu ciri khas batuan intrusi adalah bahwa mereka bukan merupakan tubuh yangpasif, tapi merupakan suatu tubuh dimana proses-proses seperti asimilasi,replasemen, dan pembekuan terjadi akibat adanya tenaga yang terkandung dalamtubuh magma. Akibat aadanya tenaga dalam tubuh intrusi menyebabkan deposit bijihporfiri selalu berasosiasi dengan breksiasi dan penkekaran disekitar tubuh bijih.Nielsen (1968) dalam Bowen dan Gunatilaka (1977) menyusun urutan pembentukandeposit porfiri yang diawali dengan suatu intrusi, kemudian disusul oleh kristalisasiawal yang membentuk lapisan solid shell. Kristalisasi tersebut yang kemudianmenghasilkan tekstur porfiritik hingga afanitik. Pada umumnya, proses metalisasiterjadi bersamaan atau setelah pembentukan tubuh porfiri itu. Komposisi batuan intrusiyang berasaosiasi dengan deposit tembaga porfiri umumnya intermedit yang secaralengkap urutannya adalah diorit, granodiorit, monzonit kuarsa, monzonit kuarsa porfiri,dan riolit. Jadi diorit adalah asosiasi deposit tembaga porfiri yang paling basa.ZONA ALTERASI TEMBAGA PORFIRIPergerakan larutan hidrotermal ke permukaan pada saat pendinginan magma denganmerembes pada batuan samping menyebabkan perubahan metasomatik pada batuandisekitarnya. Perubahan atau alterasi disekitar stok porfiri berbentuk coaxial. Umumnyaada empat zona alterasi yang dapat dikenali yang kesemuanya dicirikan olehkumpulan mineralnya (gambar 5.6). Kadang keempat zona alterasi tersebut tidaklengkap ditemukan disekitar intrusi. Zona alterasi tersebut digunakan dalam prospeksidan eksplorasi depost bijih tembaga porfiri. Teknik Pertambangan Unmul - 40
  • 41. Zona Potasik (Potassic Zone)Zona potasik merupakan zona alterasi yang paling dekat dengan tubuh intrusi dandicirikan oleh kumpulan mineral ortoklas-biotit dan ortoklas-klorit, dan pada beberapatempat keduanya ditemukan. Zona alterasi ini hampir selalu dijumpai dalam depositbijih porfiri. Replasemen mineral primer oleh biotit, K-feldspar, kuarsa, serisit, dankadang anhidrit. Pecahan stokwork (stockwork fracture) dan microveinlet dalam batuanprimer terisi oleh kuarsa dan K-feldspar.K-feldspar dan serisit yang stabil dapat terbentuk pada kondisi magmatik akhir (latemagmatic) dan hidrotermal awal (early hydrothermal). Biotit, klorit, K-feldspar, serisit,kuarsa, dan anhidrit terbentuk pada kondisi dimana kandungan Fe dan Mg terusbertambah pada tekanan gas tertentu. Variasi bijih sulfida pada zona ini tidak terlalubanyak dijumpai.Alterasi biotit berwarna coklat terang atau hijau terang dan bisa tumbuh bersama(intergrown) dengan klorit. Pada saat bersamaan massa dasar mengalami biotisasi,maka batuan ubahan mengalami perubahan warna.Batas stabilitas k-feldspar dan serisit pada zona ini diperkirakan merupakan batasantara kondisi magmatik akhir dengan hidrotermal awal. Umumnya kuarsa yangditemukan dalam zona ini adalah kuarsa hasil alterasi. Pada zona ini juga kadangdijumpai mineral karbonat, epatit, rutil, dan wolframit dalam veinlet dan mikroveinlet.Zona Serisitisasi (Phyllic Zone)Zona serisitisasi terletak disekitar zona potassik dan selalu hadir dalam urutan zonaalterasi deposit tembaga porfiri. Kadang pula zona ini saling overlap dengan zonapotasik. Zona ini dicirikan oleh mineral kuarsa, serisit, pirit dengan minor klorit,hidromika, dan rutil. Pirit dapat terbentuk lebih dari 20% dalam bentuk hamburan danveinlet, sedang serisit juga bisa hadir dalam jumlah cukup banyak. Bagian dalam zonaini dicirikan oleh kandungan alterasi serisit, sedang bagian luar dicirikan oleh berbagaikandungan mineral lempung (clay mineral) dan hidromika. Secara petrografi zona inidicirikan oleh serisitisasi yang kuat dari semua silikat. Ortoklas dan plagioklas digantioleh muskovit yang berbutir baik. Biotit juga terubah menjadi serisit dan akhirnyamenjadi rutil dan leukokson. Pada proses serisitisasi silikat, kuarsa juga terbentukdalam jumlah cukup besar dan merupakan komponen silisifikasi yang utama dalamzona serisitisasi. Serisitisasi mineral K-feldspar menunjukkan intensitas yang semakinbertambah dari bagian dalam zona ini ke bagian luar. Pirit dan kalkopirit tersebarmerata dalam daerah serisitisasi dan merupakan zona bijih yang penting dalam deposittembaga porfiri. Karbonat dan anhidrit sangat jarang ditemukan dalam zona ini. Kontakantara zona potasik dengan zona serisitisasi adalah kontak berangsur hingga puluhanmeter.Hubungan antara zona alterasi potasik dan zona serisitisasi berdasarkan data isotopoksigen dan hidrogen menunjukkan bahwa airtanah (groundwater) juga berperan aktifselama mineralisasi pada zona ini. Proses naiknya fluida magmatik ke permukaanbercampur dengan airtanah dan cenderung membentuk fumarolla bertemperatur tinggidi permukaan. Pemisahan volatil selama proses transportasi ke permukaan yangkemudian membentuk sublimasi dan kandungan logam pada kedua zona tersebut. Teknik Pertambangan Unmul - 41
  • 42. Gambar 5.6 Skema zona alterasi-mineralisasi deposit tembaga porfiri di San Manuel- Kalamazoo. (a) Zona Alterasi, (b) Zona Mineralisasi, dan (c) Bentuk deposit sulfida (Lowell dan guilbert (1970) dalam Guilbert dan Park (1986)).Zona Argilik (Argillic Zone)Zona argilik jarang ditemukan dalam urutan zona alterasi deposit tembaga porfiri dandicirikan oleh perubahan plagioklas menjadi kaolin pada bagian dalam ataumontmorilonit pada bagian luar. Pirit juga hadir, tapi tidak sebanyak dengan zonaserisitisasi dan lebih berbentuk veinlet daripada hamburan. Biotit tidak mengalamiperubahan dan K-feldspar hanya sedikit terubah. Jika zona ini hadir dalam urutan zonaalterasi, maka batasnya dengan zona serisitisasi sangat sulit ditentukan. Mineral lainyang juga ditemukan sebagai alterasi pada zona ini adalah piropilit, dickit, dan topaz.Contoh daerah dimana zona ini ditemukan adalah deposit porfiri Butte dan Bisbee. Teknik Pertambangan Unmul - 42
  • 43. VI. GENESA ENDAPAN MINERAL SEKUNDERMagma adalah sumber yang penting dalam pembentukan suatu deposit mineral. Meskibeberapa mineral bisa berasal dari air laut atau sumber lain, sebagian besar lainyaberasal dari proses magmatik dan proses–proses yang berkaitan. Setelah suatudeposit mineral tersingkap kepermukaan, maka proses konsentrasi sekunderdipermukaan mulai bekerja. Pelapukan melepaskan mineral berharga dari batuan asal(scarce rock) membentuk endapan residual atau memicu terjadinya redistribusielemen-elemen berharga dalam proses pengayaan supergen. Sebagian lagitertransportasi secara mekanik membentuk endapan placer atau sebagian larutanyang terbawa hingga kesuatu cekungan dan terbentuk sebagai endapan sedimenkonvensional. Proses terakhir bukan hanya menghasilkan batuan sedimen, tapi jugaendapan logam dan berbagai material industri yang bersifat ekonomik. Unsur–unsuryang mudah larut dalam air terakumulasi pada suatu lingkungan yang tertutup dimanaunsure-unsur tersebut terkonsentrasi sebagai endapan evaporasi.Proses organik juga memegang peranan yang cukup penting, baik sebagai katalisatormaupun sebagai sumber bahan organik misalnya dalam pembentukan endapanhidrokarbon.Proses non-magmatik lain yang berperan dalam pembentukan deposit bahan galianadalah proses metamorfisme yang tidak hanya merubah bentuk dan tekstur depositmineral yang sudah ada sebelumnya, tapi juga membuat deposit mineral yangbaru. Di bawah pengaruh tekanan dan temperatur yang tinggi, ditambah air padasejumlah kasus, mineral metamorfik yang stabil pada lingkungan yang baruterbentuk. Perubahan bukan hanya berupa rekristalisasi, tapi juga berupa rekombinasimaterial yang menghasilkan mineral baru.Ganesa endapan bahan galian yang dibahas pada bagian ini dibatasi padapembentukan endapan mineral sekunder yang meliputi : • Endapan mineral yang berhubungan dengan proses eksternal :  Konsentrasi Residual (Residual Concentration)  Oksidasi Permukaan dan Pengayaan Supergene (Surficial Oxidation and Supergene Enrichment)  Konsentrasi Mekanik (Mechanical Concentration)  Endapan Sedimenter  Evaporasi • Metamorfisme.6.1. ENDAPAN MINERAL YANG BERHUBUNGAN DENGAN PROSES EKSTERNAL6.1.1. KONSENTRASI RESIDUALEndapan yang berbentuk dari konsentrasi residual adalah endapan yang terakumulasiatau teronsetrasi di dekat atau di atas batuan sumbernya melalui proses pelapukan.Endapan residual hanya dapat terbentuk pada permukaan yang relatif datar, bilapermukaan berubah menjadi miring, maka endapan tersebut akan mengalamitransportasi dan membentuk endapan placer eluvial. Teknik Pertambangan Unmul - 43
  • 44. Pelapukan sebagai proses yang memegang peranan penting dalam konsentrasiresidual merupakan suatu kejadian komplek dan meliputi berbagai proses yang bisabekerja sendiri-sendiri atau bersama-sama dengan proses yang lain. Misalnyapelapukan batuan bisa terjadi dalam bentuk desintegrasi mekanik atau dekomposisikimiawi atau kedua-duanya. Mineral yang tidak stabil pada saat pelapukanberlangsung akan larut dan terbawa ketempat lain, sedangkan mineral stabil menjadiresidu dan kemudian terakumulasi membentuk konsentrasi residual. Tabel 1. Klasifikasi Batuan Sedimen Berdasarkan Proses Pembentukannya BATUAN SEDIMEN BATUAN SEDIMEN BATUAN SEDIMEN KLASTIK ORGANIK KRISTALINRUDACEOUS (sebagian) LIMESTONE (sebagian) LIMESTONE- Breksi - Reef Limestone 7. Oolitic & Pisolitic Ls.-Konglomerat - Shelly Limestone 8. Calc Tufa-Calcirudite (Limestone) - Coral LimestoneARENACEOUS - Algae Limestone EVAPORITE DEPOSITS- Quatoze Sandstone - Crinoidal Limestone 4. Potash & Magnesium Salt- Arkose - Foraminifera Limestone 3. Rock Salt ( Halite)- Flagstone ENDAPAN ABYSSAL 2. Gypsum & Anhydrite- Greensand - Biogenic Ooze 1. Calcite & Dolomite- Blaksand 1. Calcareous Ooze SEDIMENTARY IRON- Lithic Sandstone 2. Siliceous Ooze ORES- Calcarenite(Limestone) 3. Red Clay 1. DetritalARGILLACEOUS 2. Residual (laterite)-Claystone (sebagai)CHERT 3. Replacement&Diagenetik-Shale COAL tingkat Akhir-Mudstone PHOSPHATIC DEPOSITS 4. Marine- Siltstone 4. Primari Marine phosphate 5. Freshwater- Mari 5. Bone Beda- Calcilutite(Limestone) 6. Guana (sebagaian) CHERT Teknik Pertambangan Unmul - 44
  • 45. Gambar 1. Pembentukan deposit mineral yang dikontrol oleh proses-proses sekunder.Pelapukan (weathering) dipengaruhi oleh faktor-faktor eksternal seperti air, angin,perubahan temperatur, tumbuhan dan bakteri. Pelapukan adalah tahapan awal dariproses denudasi, dimana hasil lapukan biasanya tidak langsung mengalamitransportasi. Hal inilah yang membedakan antara istilah pelapukan dengan erosi.Secara umum, pelapukan dapat dibagi menjadi :a. Pelapukan mekanik yang menyebabkan terjadinya desintegrasi/penghancuran batuan terutama disebabkan oleh ekspansi air dalam pori atau kekar batuan akibat perubahan temperatur. Ekspansi air ini dikenal dengan istilah Frost Action. Pelapukan mekanik tidak menghasilkan mineral baru, tapi aksinya yang mereduksi ukuran dan memperluas permukaan partikel menyebabkan pelapukan kimiawi dapat bekerja lebih efektif. Desintegrasi mekanik umumnya terbentuk pada daerah kering.b. Pelapukan kimiawi yang menyebabkan terjadinya perubahan komposisi oleh aksi unsur-unsur yang terbawa dalam air hujan. Sebagai contoh adalah reaksi berikut : 2 CaCO3 + H2O + CO2 → 2Ca(HCO3)2 (limestone + water + carbondioksida → calcium bicarbonate) Pelapukan kimiawi ini sangat aktif terutama pada daerah beriklim tropis atau lembab dimana air hujan lebih banyak mengandung CO2.c. Pelapukan biologis yang terjadi karena adanya aktifitas bakteri dan organisme mikroskopik lainnya yang menghasilkan perubahan komposisi air dan udara di dalam tanah dan mengakibatkan perubahan kompleks mineral tanah. Demikian juga pergerakan dari mikroorganisme di dalam tanah dan aksi akar tanaman yang menerobos ke dalam tubuh batuan, biasanya cukup kuat untuk memecahkan tubuh batuan. Teknik Pertambangan Unmul - 45
  • 46. Syarat utama pembentukan deposit mineral dari konsentrasi residual adalah :1. kehadiran batuan atau lode yang mengandung mineral berharga yang resisten, sedang unsur-unsur yang tidak berharga mudah larut pada saat pelapukan berlangsung.2. kondisi iklim yang memungkinkan berlangsungnya pelapukan kimiawi; dalam hal ini iklim tropik dan subtropik adalah kondisi yang sangat tepat untuk pembentukan endapan residual.3. kemiringan lereng relatif landai, dan4. stabilitas lahan yang cukup lama sehingga residu yang terkumpul tidak terganggu oleh erosi.Deposit berharga yang dapat terbentuk dari suatu proses konsentrasi residualdiantaranya adalah :1. Endapan bauksit residual; merupakan endapan laterit didominasi oleh alumunium hidroksida (bauksit) yang merupakan bijih alumunium utama.2. Endapan nikel residual; endapan nikel (garnierit) residual terbentuk oleh pelapukan intensif di daerah tropis pada batuan basa-ultrabasa. Endapan laterit nikel di New Caledonia merupakan sumber produksi nikel terbesar di dunia yang telah ditambang sejak tahun 1876.3. Endapan besi residual; batuan asal endapan ini adalah batugamping yang mengandung endapan mineral besi dan bebas alumunium dan silika, atau batuan beku basa dengan kandungan Fe jauh lebih besar daripada Al. Kebanyakan laterit pembawa besi memiliki kandungan yang rendah dan tidak menguntungkan secara Teknik Pertambangan Unmul - 46
  • 47. ekonomi. Contoh yang baik dari endapan ini adalah di Conakry (Guinea) yang berasal dari batuan ultrabasa.4. Endapan mangan residual; kelarutan Mn lebih besar dibanding Fe atau Al, terutama pada daerah aktifitas organik. Mn cenderung bergerak kebagian bawah dan terakumulasi di dasar zona pelapukan pada batuan basa dan ultrabasa (pH tinggi).5. Lempung (kaolin) residual; Hydrous aluminomsilicate, kaolin, terbentuk dari pelapukan aluminumsilicate, terutama feldspar. Konversi ortoklas menjadi kaolin dapat diilustrasikan dengan reaksi berikut. 4KalSi3O8 + 2CO2 + 4H2O → 2K2CO3 + Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO26.1.2. OKSIDASI DAN PENGAYAAN SUPERGENEJika suatu deposit tersingkap pada zona oksidasi, deposit tersebut akan mengalamipelapukan dan teralterasi pada bagian permukaan batuannya. Air permukaanmengoksidasi beberapa mineral bijih dan melarutkan mineral lainnya. Deposit bijihyang teroksidasi kemudian mengalami pencucian, sehingga sebagian mineral-mineralberharga yang dikandungnya meresap turun hingga ke muka airtanah atau pada suatukedalaman dimana oksidasi sudah tidak bekerja lagi. Daerah dimana proses oksidasimasih dapat bekerja disebut zona oksidasi. Pengaruh oksidasi kadang bisa mencapaitempat yang cukup jauh dari zona oksidasi.Jika penetrasi larutan hasil pencucian pada zona oksidasi mencapai muka airtanah,kandungan logamnya mengalami presipitasi dan membentuk sulfida sekunder yangdikenal sebagai pengayaan sulfida supergene atau sekunder (secondary or supergenesulfide enrichment). Pada bagian bawah atau pada daerah yang tidak mengalamipengayaan disebut zona hipogen atau primer (primary or hypogene zone).Perubahan Kimia Selama Pengayaan Supergene BerlangsungAda dua perubahan kimia yang terjadi pada zona oksidasi :a. Oksidasi, pelarutan dan pemindahan mineral berharga, danb. Transformasi mineral logam in situ menjadi senyawa oksidaUmumnya deposit mineral logam mengandung pyrite. Mineral ini memberikan suplaisulfur untuk membentuk iron sulfat dan sulfuric acid. Demikian juga dengan pyrhotite.Reaksi berikut menggambarkan keadaan tersebut :[1] FeS2 + 7O + H2O ↔ FeSO4 + H2SO4[2] 2FeSO4 + H2SO4 + O ↔ Fe2(SO4)3 + H2O[3] 6FeSO4 + 3O + H2O ↔ 2Fe2(OH)3 + 2Fe(OH)3[4] Fe2(SO4)3 + 6H2O ↔ 2Fe(OH)3 + 3H2SO4[5] Fe2(SO4)3 + FeS2 ↔ 3FeSO4 + 2SReaksi-reaksi di atas menggambarkan peranan pyrite yang menghasilkan pelarut-pelarut utama, ferric sulfate dan sulfuric acid, dan juga ferric hydroxide dan basic ferricsulfates. Selain dari proses di atas, ferric sulfate juga bisa diperoleh dari chalcopyritedan sulfida lainnya. Ferric hydroxide berubah menjadi hematite dan goethite danterkadang limonit yang merupakan ciri khas semua zona oksidasi. Teknik Pertambangan Unmul - 47
  • 48. Tabel 2. Mineral yang berasosias dengan pelapukanTipe Proses Deposit Batuan Mineral-mineral Utama Assesori Ni-nontronite, revdanskite, humid dan panas Daerah beriklim Laterite (batuan Serpentine, nontronite, opal, chalcedony, gaethite,Pelapukan Kerak Bumi ultrabasa dan garnierite, magnesite, calcite, hallosyite, talc, basa) chlorites hydromagnesite, brucite Gaethite, kaolinite, nontronite, Bauksit (batuan Diasphore, boehmite, gibbsite chlorite, hydrohematite, basa dan asam) limonite beriklim Daerah Halloysite, montmorillonite, sejuk Kaolinites Kaolinite chalcedony, opal, goethite, allophane, limonite Melanterite, chalcanthite, Zona oksidasi deposit sulfida-gossans brochantite, antlerite, Malachite, azurite, limonite, Cu - deposits dioptase, libethenite, native Cu, cuprite, tenorite chalcophylitte, gypsum, aragonite, olivenite, atacamite Plumbojarosite, mimetite, vanadinite, crocoite, Smithsonite, anglesite, hydrozincite, hemimorphite, Pb - Zn deposits pyromorphite, cerrusite, limonite auricalcite, aragonite, gypsum, adamite, goslarite, phosgenite, wulfenite, linarite Kermesite, stibiconite, Valentinite, senarmontite, Sb - deposits bindheimite, aragonite, cervantite, limonite gypsum, scorodite Silver, cerargyrite, argentite, Electrum gold, chlorargyrite, Ag - deposits limonite acanthite Illite, pyrite, kaolinite, baryte, Fe - deposits Siderite, limonite Infiltrasi chalcedony U - deposits Carnotite Roscoelite Cu - deposits Covellite, chalcocite. Bornite, Pyrite, limonite, goethite, gold (zona sementasi) chalcopyrite Berikut ini adalah beberapa reaksi dimana ferric sulfate berperan dalam melarutkan beberapa mineral : [6] Pyrite FeS2 + Fe2(SO4)3 ↔ 3FeSO4 + 2S [7] Chalcopyrite- CuFeS2 + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 5FeSO4 + 2S [8] Chalcocite- Cu2S + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4 + 2S {9} Cavelllite- CuS + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4 + S [10] Sphalerite- ZnS + 4Fe2(SO4)3 + 4 H2O ↔ ZnSO4 + 8FeSO4 + 4H2SO4 [11] Galena- PbS+Fe2(SO4)3 +H2O+3O ↔ PbSO4 + 2FeSO4 + H2SO4 [12] Silver- 2Ag + Fe2(SO4)3 ↔ Ag2SO4 + 2FeSO4 Jika pyrit tidak tersedia dalam endapan, maka pelarut tidak akan tersedia dalam jumlah yang cukup banyak sehingga sulfida hypogene tidak mengalami pengkayaan. Hal seperti ini ditemukan di tambang New California di Ajo, Arizona, dimana chalcopyrite kemudian terubah menjadi capper cabonat dan supergene sulfide tidak ditemukan. Teknik Pertambangan Unmul - 48
  • 49. Gambar 3. Diagram zona pelapukan vein yang memperlihatkan zona oksidasi, zona pengayaan supergene dan zona primer ( Jensen & Bateman, 1981)Proses Oksidasi Menyebabkan Pemisahan LogamOksidasi pada sekumpulan bijih menyebabkan terjadinya pemisahan kandunganlogamnya pada tempat yang berbeda-beda, seperti pada kandungan lead-zinc-pyriteendapan batugamping ―manto‖ di Mexico. Pada endapan tersebut, pyrite terangkutketempat lain, galena mengalami oksidasi membentuk anglesite dan cerrusite dansphalerite larut sebagai zinc sulfate yang bermigrasi ke dalam batugampingmembentuk tubuh bijih zinc carbonate.Gossan dan CappingGossan adalah tanda atau jejak yang terletak di atas suatu daerah pengayaan karenaproses oksidasi. Gossan adalah konsentrasi mineral berat dari material ―limonitik‖ yangberasal dari mineral sulfida masif atau dari sisa besi yang tercuci dan meresap kebawah. Capping adalah bagian atas tubuh bijih atau batuan yang tercuci, tapi masihmemperlihatkan adanya kandungan mineral sulfide dalam bentuk hamburan(disseminated).6.1.3. KONSENTRASI MEKANIK (Endapan yang berhubungan dengan Sedimentasi Klastik)Konsentrasi mekanik adalah pemisahan moineral berat dari mineral ringan karenapengaruh gaya gravitasi secara alami (natural gravity separation) pada saat terbawaoleh air atau media transportasi lainnya. Pemisahan tersebut menghasilkan suatukonsentrasi mineral berat yang disebut endapan placer.Pembentukan endapan placer meliputi dua proses, yaitu :1. proses pembebasan mineral stabil dari matriksnya selama pelapukan berlangsung,2. proses konsentrasi mineral stabil tersebut. Teknik Pertambangan Unmul - 49
  • 50. Proses konsentrasi bisa terjadi jika mineral berharga memiliki tiga sifat berikut;1. memiliki berat jenis yang tinggi.2. komposisi kimia yang resisten terhadap pelapukan3. durability (melleability, toughness, atau hardness)Mineral-mineral yang memiliki sifat-sifat tersebut di atas dan banyak ditemukan dalamendapan placer adalah emas, platinum, tinstone, magnetite, chromite, ilmenit, rutile,native copper, gemstone, zircon, monazite, phosphate, dan kadang quicksilver. Pyritedan uraninite dijumpai pula pada beberapa endapan Prokambrium.Mineral-mineral yang terbentuk pada suatu endapan placer berasal dari :1. Endapan lode yang komersial, seperti vein emas di Mother Lode Gold of California.2. Endapan lode yang tidak komersial, seperti small gold quartz stringer atau veinlet cassiterite, endapan placer di Indonesia.3. Sparsely disseminated ore minerals, seperti sebaran platinum dalam intrusi basa di Ural Mountains.4. Mineral pembentuk batuan, seperti butiran magnetit, ilmenite, monazite, dan zircon, sebagai contoh, ilmenite beach sand di India dan Australia.Transportasi mineral dari tempatnya semula terutama dipengaruhi oleh gravitasi danmedia transportasi yang bekerja berupa air (sungai dan laut), angin atau es.Transportasi material hasil lapukan biasanya dalam bentuk :a. Suspention, danb. Bottom Traction, rolling and soltationJarak dan proses transportasi sangat mempengaruhi tekstur endapan mineral (bentukbutir, kebundaran dan ukuran butir) yang terbentuk.Transportasi akan terus berlangsung selama energi media transport lebih besar darigaya gravitasi yang bekerja. Jika gaya gravitasi lebih besar dari energi media,pengendapan mulai berlangsung dengan mengikuti berbagai kriteria, misalnya :1. Mineral yang lebih berat akan terendap lebih dulu dibanding mineral yang lebih ringan pada ukuran yang sama.2. Mineral yang lebih kecil akan terendap lebih dulu dibanding mineral yang lebih besar jika berat kedua mineral sama.3. Mineral berbentuk bulat terendapkan lebih cepat dibanding mineral pipih.Placer EluvialEndapan eluvial terbentuk jika terdapat kemiringan permukaan disekitar batuansumber (source rock). Mineral-mineral berat akan terkumpul atau terakumulasi dibagian bawah bukit dan mineral-mineral ringan yang tidak resisten akan larut danterbawa oleh media transport ke daerah lain. Pada beberapa kasus, endapan placeryang bernilai ekonomis terakumulasi di dalam kantong-kantong pada batuan dasarseperti endapan kasiterit di dalam potholes dan sinkholes pada batuan karbonat. Teknik Pertambangan Unmul - 50
  • 51. Gambar 4. Penampang endapan residual (kiri) dan placer eluvial (kanan) pada pelapukan vein-vein kasiterit.Placer Sungai atau aluvialEndapan aluvial merupakan salah satu tipe endapan placer terpenting yangmenghasilkan mineral/bijih dan tambang-tambang konvensional banyakmemanfaatkan endapan jenis ini. Endapan ini terbentuk setelah bahan rombakanmengalami transportasi dari batuan sumber oleh air sungai dan kandungan mineral-mineral yang terbawa mengalami pemilahan (sorting) berdasarkan berat jenis olehgaya gravitasi. Pemilahan ini memungkinkan endapan ini mudah diekstraksi denganmetode-metode yang konvensional.Tabel 3. Sifat fisik dan lingkungan pengendapan beberapa mineral ekonomik yang ditemukan pada endapan placer. Spesific Principal Placer Mineral Formula Hardness Gravity Environment Gold Au 15.5-19.4 2.5-3 Fluvial, eluvial (beach) Heavy heavy mineral Platinum Pt 14-19 4-4.5 Fluvial Cassiterite SnO2 6.8-7.1 6-7 Eluvial, fluvial, marine Wolframite (FeMn)(WO)4 7.0-7.5 5-5.5 Eluvial, colluvial Magnetite Fe2O4 5.2 5.5-6.5 Beach Sand Ilmenite FeTiO3 4.5-5.0 5.6 Beach Sand Rutile TiO2 4.2 6-6.5 Beach Sand - Columbite Light Heavy Tantalite (FeMn)(NbTa)2O6 5.3-7.3 6 Fluvial Mineral Pyrochlore (NaCa)2(NbTi)2(O,F)7 4.2-4.4 5-5.5 Eluvial Xenotime YPO4 4.5 4-5 Beach Sand Monazite (CeLaDi)PO4 4.9-5.3 5-5.5 Beach Sand Bastnaesite CeFCO3 4.9 4.5 Eluvial Baddeleyite ZrO2 5.5-6.0 6.5 Eluvial Zircon ZrSiO4 4.6-4.7 7.5 Beach Sand Diamond C 3.5 10 Beach, eluvial,fluvial Teknik Pertambangan Unmul - 51
  • 52. Gambar 5. Lokasi-lokasi khusus endapan placer alluvial : A. di depan batuan rintangan B. di bagian bawah air terjun C. di pertemuan dua anak sungai D. bagian dalam meander sungaiNamun demikian, pemilahan karena gaya berat juga menyebabkan fraksi butiranmineral-mineral berat yang didapatkan dalam suatu endapan placer alluvial Memilikiukuran butir lebih kecil daripada mineral-mineral ringan seperti kuarsa dan feldspar.Hal ini disebabkan oleh daya angkut dan daya endap media transport terhadap mineralringan yang mempunyai ukuran butir lebih besar sama dengan daya angkut dan dayaendap mineral berat dalam ukuran yang lebih kecil . Dengan demikian untukmendapatkan mineral berat dengan ukuran butir relatif besar, haruslah dicari padaendapan placer dengan ukuran butir mineral –mineral ringan yang lebih besar lagi.Placer PantaiBatuan sumber endapan placer pantai berasal dari batuan atau urat-urat yangtersingkap di tepi pantai, sungai, atau endapan placer tua yang mengalamiperombakan dan diendapkan dipantai dengan bantuan gelombang laut atau arusbawah laut.Mineral–mineral yang terpenting dari endapan placer pantai adalah kasiterit, intan,emas, ilmenit, magnetit, monazite,rutil, xenotime dan zircon. contoh endapan ini adalahendapan emas placer di Nome (Alaska) intan di Namibia, pasir ilmenit-monazit-rutil diTravencore dan Quilon India dan pasilmagnetit di North Island Selandia Baru.Endapan placer pantai terbesar terdapat dipantai timur Australia dengan dimensipanjang 900 Km dan tebal 30-40 Meter. Endapan tersebut merupakan daerah produksirutil dan zircon yang terpenting di dunia. Teknik Pertambangan Unmul - 52
  • 53. Placer Laut LepasEndapan placer laut lepas terbentuk di daerah Continental Shelf yang berjarakbeberapa kilometer dari garis pantai. Tipe placer laut lepas yang cukup pentingterdapat di Selat Karimata (sekitar pulau Bangka dan Pulau Belitung, Indonesia) yangberasal dari placer sungai dan placer pantai yang terbenam oleh permukaan air laut.Placer AeolianPembentukan endapan placer Aeolian yang terpenting adalah melalui perombakanplacer pantai oleh angin, seperti endapan pasir besi titanomagnetit di North IslandSelandia Baru. Tabel. 4 Mineral yang Berasosiasi Dengan Proses sedimenter Tipe Deposit Mineral-MineralProses Batuan Utama Assesori Gravel, Quartz, Fragmen batuan material Gold, uraninite, pyrite, marcasite, Konglomerat organik galena, sphalerite Gold, platinum, diamond, monazite, Pasir, Magnetite, ilmenit, ritile, quartz, Mekanik zircon, xenotime, cassiterite, batupasir pyroxenes, tourmaline, titanite, Ca wolfranite, scheelite, ruby sapphire, (deposit dan Mg carbonates, plagioclase, topaz, spinels, almandine, pyrope, alluvial) orthoclase chromite Lempung Limonie, goethite, calcite, opal, Illite, montmorillonite, kaolinite ,batulempung marcasite, halloysite Dolomite, cahlcedony, siderite, Limestone Calcite limonite, psilomelane, baryte, celestite Deposit Kimia dan Biokimia pada danau garam dan laut Calcite, limonite, psilomelane, Dolomite Dolomite quartz, glauconite, baryte, phosphorite Thenardite, mirabilite, glauberite, Evaporite Gypsum,anhydrite epsomite, halite, soda, polygorskite, sulphur, baryte, aragonite Halit, carnallite, sylvite, kainite, Gypsum, anhydrite, dolmite, calcite, Salt deposits polyhalite glauberite, epsomite, aragonite Ascharite, hydroboracite, baracite, Inyoite, inderite, realgar, calcite, Borates colemanite, pandermite, ulexite dolomite, magnesite Gluaberite, limonite, illite, quartz, Phosphorites Phosphorite, apatite. pyrite Pyrite, vivianite, baryte, psilomelane, Goethite, chamossite, thuringite, Fe-ores rhodochrosite, hematite, apatite, glauconite, siderite chalcedony Psilomelane, pyrolusite, manganite, Glauconite, chamosite, baryte, Mn-ores rodhochrocite, opal, hydrogoethite marcasite, pyrite, apatite Goethite, kaolinite, chlorites, Bauksit Diaspore, boehmite, gibbsite limonite, hydrohematite Silicides Opal,Quartz, Chalcedony Pyrite, marcasite, Calcite Illite, dawsonite, ankerite, quartz, Batubara Substansi organik pyrite, marcasite Teknik Pertambangan Unmul - 53
  • 54. 6.1.4. ENDAPAN SEDIMENTERProses sedimentasi konvensional meliputi proses-proses pelapukan → transportasi →pengendapan → diagenesa. Masing-masing proses tersebut menghasilkan bentukendapan mineral dengan karateristik sendiri-sendiri, seperti sebagian telah dibahaspada bagian depan, yaitu (i) proses pelapukan yang menghasilkan endapan residualdan pengayaan supergene, dan (ii) proses transportasi yang memungkinkan terjadinyakonsentrasi secara mekanik yang menghasilkan endapan placer.Pada bagian ini akan dibahas endapan mineral yang terbentuk pada saat atau setelahterjadinya pengendapan dan diagenesa yang sangat erat hubungannya dengansedimentasi kimiawi.Pembentukan endapan sedimenter dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :1. Sumber material (source of material) tersedia2. Pengumpulan material dalam bentuk larutan (solution) atau proses lain3. Transportasi material ke tempat akumulasi jika diperlukan4. Pengendapan material dalam suatu cekungan sedimenter yang diikuti oleh proses diagenesa (kompaksi, alterasi kimia, atau perubahan lainnya)Material yang menyusun suatu deposit sedimenter adalah mineral-mineral yangberasal dari pelapukan batuan. Terbentuknya suatu deposit mineral sedimenter yangbernilai ekonomis sangat tergantung pada jenis batuan asalnya. Batuan asal haruscukup mengandung mineral-mineral yang dibutuhkan, misalnya endapan bijih besibisa terbentuk dari pelapukan mineral pembawa besi pada batuan beku sepertihornblende, piroksin, atau mika, atau terbentuk dari pelapukan mineral-mineralpembawa besi dari batuan sedimen dan batuan metamorf.Menurut Walther (1894) diagenesis adalah semua perubahan yang terjadi pada materialsedimenter selama proses sedimentasi berlangsung. Diagenesis tersebut meliputi :a. Kompaksi (lithifaction); Kompaksi adalah proses penekanan material sedimenter karena gaya berat diatasnya sehingga pori dan kandungan airnya berkurangb. Sementasi (cementation); Sementasi adalah proses pengikatan material sedimenter lepas oleh material sekunder seperti material kalsium karbonat, silika, oksida besi, gipsum, mineral lempung dan lain-lain. Menurut Correns (1950) sementasi dipengaruhi oleh perubahan pH perubahan pH air dalam akumulasi sedimenter tersebut.c. Alterasi kimia dan rekristalisasi ; Partikel mineral yang kurang stabil cenderung berubah menjadi mineral yang lebih stabil di permukaan bumiPelarutan material sekunder terjadi saat pelapukan berlangsung, dimana yangterutama bertindak sebagai pelarut adalah :1. Air karbonat (carbonate water) yang sangat efektif dalam melarutkan batugamping, besi, mangan dan fosfor.2. Humic dan asam organik lainnya yang berasal dari dekomposisi vegetasi merupakan pelarut yang efektif untuk besi.3. Larutan sulfat yang efektif dalam melarutkan besi dan mangan tapi jarang tersedia dalam jumlah yang cukup besar.Material-material hasil pelarutan terbawa oleh air sungai atau air bawah permukaanhingga sebagian besar diantaranya mencapai lautan dan kemudian diendapkan. Besiumumnya diendapkan sebagai (i) ferrous carbonate (siderite); (2) hydrous ferric oxide,goethite (limonite); (3) ferric oxide (hematite); dan (4) minor basic ferric salt. Teknik Pertambangan Unmul - 54
  • 55. Glauconite, chamosite, dan greenalite jarang terbentuk, sedang mangan umumnyaterbentuk sebagai oksida. Endapan sedimenter lainnya adalah fosfor, sulfur, tembaga,uranium, karbonat dan material lempung.Kondisi pengendapan dapat dideterminasi dari komposisi mineral yang terbentuk,ukuran, purity dan distribusinya (areal dan stratigrafi). Besi dan mangan sedimenterbisa terendap baik pada lingkungan air tawar maupun lingkungan air asin, yakni dalambags, swamps, marshes, danau, laguna, dan laut. Fosfat dan sulfur umumnyaterbentuk dalam kondisi marine.6.1.5. EVAPORASIPengendapan mineral dalam proses evaporasi tergantung pada beberapa faktor,diantaranya yang paling penting adalah temperatur, tekanan, lingkunganpengendapan, dan perubahan musim dan iklim. Evaporasi lebih efektif terjadi padadaerah beriklim kering dan panas.Air laut adalah sumber utama mineral yang terbentuk oleh proses evaporasi. Sekitar3,45 persen air laut terdiri atas garam larut dimana 99,7 persen diantaranya terdiri atastujuh ion-ion berikut ini : Na+ 30,61 Cl- 55.04 Ca2+ 1,16 K+ 1,10 2+ 2- - Mg 3,69 SO4 7,68 HCO 3 0,41Sekitar 45 elemen lain dalam konsentrasi air laut ditemukan sebagai mineral jejakdalam evaporit. Misalnya endapan borate yang terbentuk sebagai endapan evaporit diDeath Valley, California. Salah satu contoh sekuen pengendapan evaporit dalam suatucekungan yang terisolasi adalah sebagai berikut : 4. Potash & Magnesium Salt 3. Rock Salt (Halite) 2. Gypsum & Anhydrite 1. Calcite & Dolomite6.2. METAMORFISMEMetamorfisme adalah proses rekristalisasi dan rekombinasi mineral yang telah adasebelumnya karena pengaruh panas, tekanan, waktu dan berbagai larutan yang ada,membentuk mineral baru tanpa melalui fasa cair. Proses ini juga dapat menghasilkandeposit mineral yang berharga, terutama metamorfisme kontak dan regional yangterutama dikontrol oleh pengaruh panas dari (misalnya) magma.Umumnya magma tidak sempat mencapai permukaan bumui, tapi terkonsolidasi didalam kerak bumi. Selama proses konsolidasi tersebut :1. emanasi fluida bertemperatur tinggi (selama atau sesaat setelah konsolidasi magma) menghasilkan efek pada batuan samping, dan2. kristalisasi cenderung menyebabkan konsentrasi volatil dalam jumlah besar yang akan bereaksi dengan batuan samping.Efek emanasi magma pada batuan samping terdiri atas dua tipe, yaitu1. efek panas tanpa aksesi dari magma yang menghasilkan metamorfisme kontak,2. efek panas yang disertai aksesi dari dapur magma yang menghasilkan metasomatisme kontak. Teknik Pertambangan Unmul - 55
  • 56. Metamorfisme kontak memperlihatkan sifat yang dipengaruhi oleh (1) endogene atauefek internal pada daerah diluar kontak tubuh intrusif dan (2) exogene atau efekeksternal pada batuan yang kontak dengan intrusi magma. Efek endogene berupa perubahan tekstur dan mineral pada border zone, mineral pegmatite seperti tourmaline, beryl, atau garnet bisa ditemukan. Efek exogene terdiri atas baking atau pengerasan pada batuan samping dan secara umum menyebabkan transformasi. Mineral lama diurai, dan ion-ionnya mengalami rekombinasi untuk membentuk mineral stabil pada kondisi tersebut. Sebagai contoh, mineral AB dan CD bisa ter-rekombinasi menjadi AC dan BD. Dalam impure limestone yang mengandung Calcium Carbonat, magnesium, iron, kuarsa dan lempung dapat terjadi alterasi seperti : ⇒ Calcium oksida + kuarsa → wollastonite ⇒ Dolomite + kuarsa + air → termolite ⇒ Dolomite + kuarsa + air + iron → actinolite ⇒ Kalsit + lempung + kuarsa → grossularite garnetDalam semua alterasi tersebut komposisi kimia batuan hampir tidak ada perubahan.Alterasi semakin kuat pada daerah yang dekat dengan tubuh intrusi dan menghasilkansuatu metamorphic aureula disekitar intrusi dalam berbagai bentuk dan ukurantergantung pada bentuk dan ukuran intrusi. Tabel 5. Mineral yang berasosiasi dengan proses metamorfik Tipe Fasies mineral tipe-tipe Mineral-mineral Metamorfisme batuan Zeolite facies Quartz, albite, chlorites, pumpellyite, native Cu Green shist facies Quartz, albite, epidote, chlorites, actinolite, (chloritic schist) calcite, sericite, talc, serpentine, magnetite, hematite, graphite, chrysotile (fasies metamorfik utama) Metamorfisme Regional Glaucophane facies Quartz, spessartite, rhodonite, glauchopane, vesuvianite, jadeite, muscovite, epidote, chlorites, calcite Epidote - amphibolite Epidote, common amphibolite, plagioclase, facies (epidote biotite, almandine, sillimanite, andalusite, amphibolites) staurolite, anthophyllite, magnetite Amphibolite facies Common amphibole, diopside, hypersthene, (amphibolites) basic plagioclases, orthoclase, sillimanite, forsterite, rutile Eclogite facies (eclogites) Garnet, kyanite, enstatite, rutileSemakin jauh dari zona kontak, temperatur semakin menurun. Penurunan tersebut(secara gradual selama pendinginan magma yang lambat) menyebabkan terjadinyazona mineralisasi disekitar tubuh intrusif. Disamping temperatur, zonasi tersebut jugatergantung pada chemical gradient. Dolomit + kuarsa (+temperatur tinggi) → tremolite, kemudian seiring dengan naiknya temperatur terbentuk forsterite, diopside, periclase, wollastonite, monticellite, spurrite, merwinite, dan larnite. Teknik Pertambangan Unmul - 56
  • 57. Metamorfisme konyak mulai terjadi sesaat setelah intrusi dan berlanjut hingga setelahbagian terluar intrusif terkonsolidasi. Beberapa jenis deposit mineral non logam yangterbentuk adalah : ⇒ Asbestos ⇒ Grafit ⇒ Talk, soapstone, dan pyrophyllite ⇒ Silimanit grupBatuan karbonat adalah batuan yang paling penting dalam pembentukan depositmetamorfisme kontak yang membentuk endapan skarn. Pure limestone dan dolomitemudah mengalami rekristalisasi dan kehadiran unsur-unsur pengotor seperti silika,alumina, dan besi dalam impure carbonate rocks memungkinkan terbentuknya lebihbanyak kombinasi mineral. Batupasir juga mengalami rekristalisasi menjadi kuarsit.Serpih (shale) dan slate teralterasi menjadi hornfels yang mengandung andalusite,sillimanite, staurolite, dan garnet. Teknik Pertambangan Unmul - 57
  • 58. VII. MORFOLOGI DAN TIPE-TIPE DEPOSIT BIJIHDeposit syngenetic adalah suatu deposit yang terbentuk bersamaan dengan batuantempatnya berada dan kadang deposit ini adalah bagian dari suatu urutan stratigrafi,seperti horison sedimenter yang kaya akan besi (iron-rich sedimentary horizon).Sebaliknya deposit epigenetic adalah deposit yang terbentuk setelah batuan induknya(host rock) terbentuk. Jika suatu tubuh bijih (ore body) penyebarannya terlihat lebihpanjang dalam satu arah dibandingkan arah lainnya, maka arah penyebaran yang lebihpanjang tersebut adalah strike tubuh bijih (gambar 1). Kemiringan tubuh bijih yangtegak lurus terhadap strike adalah dip dan dimensi terpanjangnya adalah axis-nya.Dalam bagian ini, pembahasan klasifikasi tubuh bijih didasarkan pada bentuknya yangdiscordant atau concordant terhadap perlapisan batuan disekelilingnya.7.1. TUBUH BIJIH DISCORDANT7.2.1. Tubuh Berbentuk Regular (Regularly shaped bodies)• Tubuh Bijih TabularTubuh bijih tabular melebar dalam dua dimensi, tetapi restricted development padadimensi ketiga. Termasuk dalam kelas ini adalah vein-vein (kadang disebut fissure-veins) dan lode. Vein kadang berbentuk miring dan seperti pada patahan, bidang veindapat dibagi sebagai hanging wall dan foot wall (gambar 2).Pembentukan vein dapat diilustrasikan dalam pembentukan struktur pinch-and-swellpada vein. Pinch-and-swell adalah salah satu struktur vein yang terbentuk setelahadanya kekar (fracture) dalam batuan karena suatu gaya yang bekerja (gambar 2a).Selanjutnya perubahan posisi batuan menyebabkan terjadinya pembukaan celah (openspace = dilatant zones) yang merupakan suatu celah yang dapat dimasuki oleh suatumineral (gambar 2b). Material pengisi vein bisa terdiri dari satu mineral tetapi umumnyaterdiri atas intergrowth mineral bijih dan mineral ganggue.• Tubuh Bijih TubularTubuh bijih tubular relatif pendek dalam dua dimensi, tapi memanjang pada dimensiketiga. Jika tubuh ini berbentuk vertikal atau hampir vertikal maka disebut pipa atauchimneys, tapi jika berbentuk horisontal atau hampir horisontal maka disebut mantos.Mineral pengisi yang paling umum adalah kuarsa dan pada beberapa mineralisasiditemukan bismuth, molibdenum, tungsten, dan timah. Pipa memiliki beberapa tipedan cara pembentukan (Mitcham, 1974), tetapi umumnya terbentuk oleh partialdissolution batuan induk. Baik pipa maupun mantos kadang memiliki cabang-cabang(branch) dan anostomes. Pada beberapa deposit tubular yang terbentuk oleh aliransub-horisontal fluida pembawa mineral (mineralizing fluid), kadar bijih mineralisasi yangdihasilkan kadang bersifat diskontinu yang menghasilkan tubuh bijih berbentuk pod. Teknik Pertambangan Unmul - 58
  • 59. Gambar 5.1. Diagram yang menggambarkan istilah-istilah yang digunakan dalam deskripsi tubuh bijih (orebody). Teknik Pertambangan Unmul - 59
  • 60. Gambar 5.2. Pembentukan struktur pinch-and-swell dalam vein7.2.2. Tubuh Berbentuk Irregular (Irregularly shaped bodies)• Deposit DisseminatedPada deposit disseminated, mineral bijih tersebar dalam tubuh batuan induk sepertibentuk penyebaran mineral asesori dalam batuan beku. Disseminated mineralekonomik bisa meliputi (i) keseluruhan atau sebagian besar batuan induk dansepanjang veinlet yang memotong batuan induk dalam bentuk network yang sangatrapat (stockwork) atau bisa juga (ii) berupa disseminated mineral ekonomik dalamveinlet (stockwork). Stockwork umumnya terbentuk pada batuan beku intrusi yangbersifat asam hingga intermedit, tetapi ada juga yang memotong kontak ke batuansamping, dan hanya sebagian kecil yang terbentuk di dalam batuan samping (countryrock).Deposit disseminated merupakan penghasil tembaga dan molibdenum terbesar didunia disamping juga menghasilkan timah, emas, merkuri dan uranium. Depositnyahampir seluruhnya berbentuk cylindrical dan sisanya berbentuk caplike.• Deposit Replasemen Irregular (Irregular Replacement Deposits)Beberapa deposit bijih terbentuk oleh replasemen batuan yang telah ada padatemperatur rendah hingga menengah (<400oC), misalnya deposit magnetit dalamsedimen yang kaya akan karbonat (Morteani, 1989), tubuh bijih pyrophyllite dalamalterasi piroklastik (Stuckey, 1967) dan deposit siderit dalam batugamping (Pohl et al.1986).Proses replasemen lainnya terjadi dalam temperatur tinggi, pada daerah kontakdengan intrusi batuan beku berukuran menengah hingga besar. Deposit yangterbentuk disebut metamorfik kontak atau pirometasomatik; atau saat ini lebih populerdengan istilah skarn. Tubuh bijihnya dicirikan oleh pembentukan mineral calc-silicateseperti diopside, wollastonite, andradite garnet dan aktinolit. Deposit ini berbentukextremely irregular; lidah (tongues) bijih dapat terbentuk disepanjang struktur planar –bedding, joint, faults, etc.- dan terdistribusi pada aureole kontak kadang apparentlycapricious. Material-material yang paling penting dari deposit skarn adalah besi,tembaga, tungsten, grafit, zinc, lead, molibdenit, timah, uranium, garnet, talk danwollastonit. Teknik Pertambangan Unmul - 60
  • 61. 7.2. TUBUH BIJIH CONCORDANT7.2.1. Batuan Induk Sedimenter (Sedimentary host rock)Tubuh bijih concordant (terhadap bidang perlapisan) dalam batuan sedimen sangatpenting sebagai penghasil beberapa logam yang berbeda, terutama logam dasar danbesi. Depositnya merupakan bagian integral dari sekuen stratigrafi, seperti padadeposit Phanerozoic ironstones yang merupakan deposit bijih syngenetic yangterbentuk oleh proses sedimenter, atau sebagai epigenetic infillings pada pori-pori atausebagai tubuh bijih replasemen. Biasanya tubuh bijihnya paralel dengan bidangperlapisan (stratiform).Batuan sedimen sebagai batuan induk deposit bijih :- Batugamping; Batugamping sering menjadi batuan induk deposit base metal sulphide, dimana (i) jika dalam sekuen stratigrafi didominasi oleh batuan karbonat, bijih kadang terbentuk dalam sejumlah lapisan. Bijih tersebut terbentuk pada jika permeabilitas batuan bertambah besar karena adanya dolomitisasi atau retakan dan (ii) jika batuan karbonat hanya merupakan bagian minor dalam sekuen stratigrafi, maka batugamping (karena solubilitas dan reaktifitasnya) merupakan horison yang sangat baik bagi mineralisasi.- Batuan Argillaceous; Serpih, mudstone, argilit dan slate adalah batuan induk yang penting untuk tubuh bijih concordant dimana terkadang remarkably kontinu dan ekstensif. Bijih yang biasa dijumpai dalan batuan Argillaceous adalah tembaga, lead, zinc.- Batuan Arenaceous; Beberapa bahan galian yang biasa dijumpai dalam batupasir sebagai batuan induk adalah logam dasar seperti bijih tembaga, lead dan perak, dan vanadium-uranium, serta mineral berat yang terakumulasi secara mekanik seperti magnetit, ilmenit, rutil dan zircon.- Batuan Rudaceous; kerikil aluvial dan konglomerat juga merupakan batuan induk yang penting untuk deposit placer seperti deposit emas aluvial.- Sedimen kimia; Besi sedimenter, mangan, evaporit dan fosfat adalah bahan galian yang terbentuk oleh proses sedimentasi kimia.7.2.2. Batuan beku sebagai batuan induk (Igneous host rock)• Batuan Induk VulkanikAda dua tipe deposit yang paling sering ditemukan dalam batuan beku, yaitu vesicularfilling deposit dan volcanic-associated massive sulphide deposit. Tipe deposit yangpertama tidak terlalu penting tetapi tipe kedua memiliki penyebaran yang sangat luasdan merupakan penghasil logam dasar yang penting serta terkadang pula menjadipenghasil emas dan perak.Tipe pertama terbentuk dalam lubang vesikular yang permeabel pada bagian atasaliran lava basal dimana permeabilitasnya kemungkinan disebabkan olehautobreksiasi. Contoh mineralisasi yang biasa dijumpai dalam bentuk tembaga murnidan salah satu depositnya ditemukan pada basal berumur Prakmbrium Akhir diKeweenaw Peninsula di sebelah utara Michigan.Deposit sulfida masif yang berasosiasi dengan batuan vulkanik (volcanic-associatedmassive sulphide deposit) kadang bisa mengandung lebih dari 90% sulfida besi Teknik Pertambangan Unmul - 61
  • 62. terutama pirit atau pirhotit. Deposit ini umumnya adalah tubuh stratiform, lentikular atauberbentuk anyaman (sheet-like), terbentuk pada daerah interface antara batuanvulkanik dengan batuan vulkanik atau interface antara batuan vulkanik dengan batuansedimen. Seiring dengan bertambahnya kandungan magnetit, maka kandungan bijihsecara berangsur berubah menjadi bijih magnetit oksida masif dan/atau hematit,seperti terlihat pada Savage River di Tasmania, Fosdalen di Norwegia, dan Kiruna diSwedia (Solomon, 1976). Deposit ini dapat dibagi ke dalam tiga kelas deposit : (a)Zinc-lead-copper, (b) zinc-copper, dan (c) tembaga.Batuan induk yang paling penting adalah riolit dimana bijih pembawa lead umumnyahanya berasosiasi dengan batuan ini. Kelas tembaga hampir selalu berasosiasidengan batuan vulkanik mafik.• Batuan Induk PlutonikBeberapa intrusi batuan beku plutonik posses rhythmic layering dan hal ini terbentukdengan baik pada intrusi basik. Biasanya layer-layer tersebut merupakan perulanganantara mineral basik dengan mineral felsik, tetapi kadang mineral-mineral yangmemiliki nilai ekonomik, seperti kromit, magnetit dan ilmenit, bisa membentuk discretemineable seams such layered complexes. Seam ini secara alami stratiform danukurannya bisa mencapai beberapa kilometer, seperti seam kromit di BushveldComplex Afrika Selatan. Bentuk lain deposit ortomagmatik adalah tubuh bijih sulfidanikel-tembaga yang terbentuk oleh sinking immiscible sulphide liquid ke dasar dapurmagma yang mengandung magma basik dan ultrabasik.7.2.3. Batuan Induk MetamorfikBagian dari beberapa deposit yang terbentuk pada proses metamorfik,7.2.4. Deposit ResidualDeposit ini terbentuk oleh pergerakan kembali material non-bijih dari protore. Sebagaicontoh, pencucian silika dan alkali dari nefelin-senit may leave behind a surfacecapping of hydrous aluminium oxides (bauksit). Beberapa bauksit residual terbentukpada permukaan saat ini, lainnya terkubur di bawah sedimen muda yang membentukbasal beds. Pelapukan batuan feldspatik (granit, arkose, dll.) dapat menghasilkandeposit kaolin yangmana, di granit Cornish Inggris, membentuk funnel atau trough-shaped bodies yang mencapai kedalaman sekitar 230 meter dari permukaan.7.2.5. Pengayaan Supergen (Supergene Enrichment)Proses pengayaan supergen sedikit banyak telah mempengaruhi hampir semua tubuhbijih. Setelah deposit terbentuk, uplift dan erosi menyebabkan deposit tersebutmencapai sirkulasi airtanah, yang mencuci dan melepaskan beberapa jenis logam daritubuh bijih. Logam-logam tersebut kemudia mengalami redeposit ditempat lain danbanyak diantaranya menghasilkan deposit yang memiliki nilai ekonomis yang penting. Teknik Pertambangan Unmul - 62
  • 63. VIII. TEKSTUR DAN STRUKTUR ENDAPANStudi tekstur memberikan banyak informasi tentang genesis dan sejarah suatu tubuhbijih. Tekstur menceritakan apakah suatu mineral atau material terbentuk olehpengendapan dalam rongga oleh larutan silikat atau larutan aquaeous, atau olehreplasemen batuan atau mineral bijih yang telah ada sebelumnya. Subsequentmetamorphism bisa merubah tekstur primer secara drastis. Interpretasi tekstur mineraladalah suatu bahasan yang sangat luas dan sulit dan hanya beberapa poin pentingyang akan di bahas pada bagian ini.8.1. Pengisian rongga (open space filling)8.1.1. Presipitasi dari leburan silikat (silicate melt)Faktor kritis untuk situasi ini adalah pada saat kristalisasi dan ada tidaknya kristalisasisilikat secara simultan. Mineral bijih oksida, seperti kromit, kadang mengkristal lebihcepat sehingga bentuk kristalnya euhedral. Kromit terendapkan dengan interstitialliquid silikat may suffer corrosion dan partial resorption untuk menghasilkan teksturatoll dan butiran rounded, dimana mineral ini membentuk monomineral bands.Pada saat mineral oksida dan silikat mengkristal secara simultan, tekstur butir anhedral– subhedral seperti pada batuan granit terbentuk (?), owing to mutual interferenceselama pertumbuhan butiran semua mineral. Tekstur micrographic yang meliputimineral bijih oksida bisa juga terbentuk pada tahap ini.Sulfida, karena melting point-nya rendah, mengkristal setelah silikat dan, jika sulfidatidak dapat memisahkan diri dari silikat, akan hadir sebagai agregat butiran roundedrepresenting globules of immiscible sulphide liquid, atau sebagai butiran anhedral atauaggregat butiran yang mengkristal interstitially terhadap silikat dan bentuknya(governed) berada di sekeliling butiran silikat.8.1.2. Presipitasi dari larutan aquaeousRongga-rongga (open spaces), such a dilatant zones sepanjang patahan, merupakanjalan yang dilalui larutan pada topografi karst, dll. Jika prevailing kondisi Fisika—kimiainduce presipitasi, maka kristal akan terbentuk. Kristal ini terbentuk sebagai hasilspontaneous nucleation dengan larutan, atau lebih tepatnya, oleh oleh nucleation padaruang tertutup. Proses ini diawali oleh presipitasi dan pembentukan mineral padadinding vein. Jika larutan berubah komposisi maka bisa terjadi perubahan mineralsehingga pengisian vein membentuk banded yang disebut crustiform banding. Strukturini terlihat pada beberapa vein dimana mineralizing solutions mengalami perubahankomposisi seiring dengan waktu dan memperlihatkan kepada kita urutan mineral yangmengalami presipitasi, urutan ini disebut sekuen paragenetik (paragenetic sequence).Pengendapan pada kekar-kekar juga terbentuk di permukaan pada interface sedimen-air atau batuan-air selama pembentukan deposit masif sulfida yang berasosiasidengan vulkanik (misalnya). Dibawah situasi rapid flocculation terbentuknya materialdan tekstur primer menghasilkan bentuk colloform banding. Teknik Pertambangan Unmul - 63
  • 64. 8.1.3. ReplasemenEdward (1952) mendefinisikan replasemen sebagai dissolving suatu mineral dan padasaat bersamaan diendapkan mineral lain pada tempat tersebut, tanpa interveningdevelopment rongga dan tanpa adanya perubahan volume. Replasemen adalahproses yang yang penting dalam pembentukan beberapa deposit bijih, termasukdiantaranya kelas skarn. Proses ini tidak hanya meliputi mineral-mineral pada batuansamping, tapi juga mineral-mineral bijih dan ganggue. Pada hampir semua bijihmemperlihatkan terjadinya proses replasemen.Tanda-tanda the most compelling replasemen adalah pseudomorphism.Pseudomorphism kasiterit dari ortoklas ditemukan di Cornwall Inggris, dan pirhotit darihornblende di Sullivan British Columbia.Proses replasemen sekunder (supergen) diawali pengayaan sulfida oleh perkolasi airmeteorik ke bawah, kadang sangat dramatik dan fraught dengan economic importance.They can be every bit sama pentingnya dengan replasemen primer (hipogen) broughtabout by solution emanating dari crustal atau bawah permukaan.8.1.4. Inklusi fluida (fluid Inclusions)Pertumbuhan kristal tidak pernah sempurna dan memungkinkan terjebaknya fluidadalam kristal tersebut dalam ukuran <100 µm, yang disebut inklusi fluida. Studi inklusifluida dapat proved untuk digunakan dalam dechiphering sejarah pembentukanbeberapa tipe batuan dan genesa bijih, terutama mengenai transport danpengendapan bijih (Roedder, 1984).Inklusi fluida dibagi dalam beberapa tipe :o Inklusi Primer; terbentuk selama pertumbuhan kristal, provide us dengan sampel fluida pembentuk bijih. Inklusi ini juga merupakan data geotermometrik yang penting dan memberikan suatu informasi tentang physical state fluida, misalnya mengenai apakah fluida tersebut mendidih pada saat terjebak. Inklusi primer terdapat pada hampir semua batuan dan mineral deposit. Sepuluh mineral transparan dimana inklusi fluida paling banyak ditemukan menurut Sheperd et al. adalah : 1. Kuarsa 6. Dolomit 2. Fluorite 7. Sphalerit 3. Halite 8. Barit 4. Kalsit 9. Topaz 5. Apatit 10. Kasiterit Material yang paling penting dalam fluida adalah air dan karbondioksida. Inklusi primer dapat dibagi lagi ke dalam empat grup (Nash, 1976) sebagai berikut : Tipe I. Inklusi dengan salinitas sedang, secara umum terdiri atas dua fase, terutama terdiri atas air dan gelembung water vapour, meliputi 10-40% inklusi. Kehadiran gelembung mengindikasikan bahwa fluida terjebak pada elevated temperature. Sodium, potassium, kalsium dan klorin terbentuk dalam larutan dengan salinitas berkisar antara 0 – 23 wt% NaCl. Teknik Pertambangan Unmul - 64
  • 65. Tipe II. Inklusi yang kaya akan gas, umumnya mengandung lebih dari 60% vapour. Air juga merupakan unsur yang dominan, tapi CO2 hanya ditemukan dalam jumlah kecil. Tipe ini merepresentasikan trapped steam. Kehadiran secara bersamaan inklusi yang kaya akan gas dan inklusi aquaeous yang sedikit mengandung gas menunjukkan bahwa fluida mendidih pada saat terjebak. Tipe III, Inklusi yang membawa halite. kisaran salinitas tipe ini lebih dari 50%. Inklusi ini mengandung kristal halit kubik dan beberapa daughter minerals, seperti sylvite dan anhydrite. Semakin banyak jumlah dan variasi daughter minerals semakin kompleks fluida bijih (ore fluid). Tipe IV, Inklusi yang kaya akan CO2, dengan perbandingan CO2 : H2O berkisar antara 3 hingga lebih dari 30 mol%.o Inklusi Sekunder; inklusi ini terbentuk dari beberapa proses setelah kristalisasi mineral induk (host mineral). Salah satu cara pembentukan inklusi adalah selama healing retakan dan hal ini mengawali pembentukan planar arrays beberapa inklusi kecil. Inklusi sekunder sering ditemukan pada deposit tembaga porfiri karena hampir semua deposit ini berulang kali mengalami breksiasi. Inklusi pseudosecondary adalah inklusi yang terbentuk pada peralihan antara inklusi primer dengan inklusi sekunder.Contoh analisis inklusi fluida disampaikan oleh Kelly & Turneaure (1970) yangmenyajikan studi detail tentang mineralogi, paragenetic sequence (urutanpembentukan mineral) dan geotermometri vein timah dan tungsten di Bolivia. Merekamenyatakan bahwa bijih yang ditemukan adalah deposit plutonik hingga subvulkanik,terbentuk pada kedalaman 350-4000 m dan pada temperatur sekitar 350-70oC.Larutan bijih pada tahap awal vein merupakan highly saline brines (di atas 46 wt%NaCl tetapi CO2-nya rendah) dan kehadiran inklusi tipe I dan II dalam kuarsa dankasiterit mengindikasikan bahwa terjadi pendidihan. Inklusi fluida pada mineral yangterbentuk belakangan tidak memperlihatkan tanda-tanda pendidihan dan fluida yangterperangkap memiliki salinitas yang rendah, 2-10% baik untuk fluorit maupun siderit.8.1.5. Alterasi Batuan SampingAlterasi batuan samping umumnya terbentuk di sekitar vein dan tubuh bijih hidrotermallainnya yang antara lain ditunjukkan oleh perubahan warna, tekstur, perubahanmineralogi atau kimia, atau kombinasi dari semuanya. Semakin tinggi temperaturpengendapan mineral bijih, semakin intens alterasi, meskipun tidak selamanya berartipengaruh alterasi lebih luas karena daerah pengaruh alterasi sangat tergantungkepada banyak hal misalnya ukuran tubuh bijih. Teknik Pertambangan Unmul - 65
  • 66. I II L D aw so nit e L (NaAlCO3(OH)2) V V III IV V Halite V L LCO2 Sylvite Anhydrite L hematite Gambar 6.1. Sketsa empat tipe inklusi fluid yang paling penting (after Nash, 1976). L = liquid aquaeous, V = vapour, LCO2 = liquid CO2Ada dua divisi utama alterasi batuan samping, yaitu hipogen dan supergen. Alterasihipogen disebabkan oleh naiknya larutan hidrotermal, dan alterasi supergen olehnaiknya air meteorik yang bereaksi dengan mineral yang sudah ada srebelumnya.Pada bagian ini kita lebih terfokus pada alterasi hipogen karena (a) kontribusinyaterhadap pengetahuan kita tentang bagaimana kondisi dan evolusi larutan pembawabijih, (b) kadang memiliki nilai ekonomi untuk kegiatan eksplorasi, dan (c)menghasilkan mineral seperti phyllosilicates yang dapat digunakan untuk melakukanpengukuran radiometrik pada alterasi batuan samping dan pada asosiasi mineralisasi.Alterasi batuan samping sangat tergantung pada sifat batuan induk dan sifat larutanpembawa bijih-nya. Sifat batuan induk yang penting diantaranya adalah komposisikimia, ukuran butir, sifat fisik (terkekarkan atau tidak) dan permeabilitas. Sedang untuksifat larutan pembawa bijih (hidrotermal) adalah sifat kimia, pH, Eh, tekanan dantemperatur. Beberapa proses yang terjadi selama alterasi hidrotermal diilustrasikanpada gambar 4.Kurva 1 merepresentasikan alterasi K-feldspar menjadi muskovit (serisit) : 3KalSi3O8 + 2H+ (aq) ↔ Kal3Si3O10(OH)2 + 2K+ (aq) + 6SiO2 K-feldspar muskovit (serisit) kuarsaKurva 2 merepresentasekan tahap lain removal alkalis dari batuan oleh hidrolisis : 2Kal3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 3H2O ↔ 3Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ muskovit kaolinite Teknik Pertambangan Unmul - 66
  • 67. o C 500 K-mica Potassic Stable alteration Advanced argillic alteration 400 K.feldspar Pyrophyllite stable Kaolinite 1 300 Intermediate argillic 2 Propylitic alteration alteration K-mica 200 stable 1 2 3 4 5 log mKCl/mHClGambar 6.2. Some equilibrium relations in the system K2O-Al2O3-SiO2-H2O in chloride electrolyte environment. Total pressure is 0,1034 Gpa and quartz is present. The approximate positions of some wall rock alteration assemblages have been added. (After Meyer & Hemley, 1967).Selama alterasi batuan samping hampir semua mineral pembentuk batuan aresusceptible to attack oleh larutan asam, karbonat, zeolit, feldspatoid dan Ca-plagioklaskurang resisten; piroksin, ampibol dan biotit memiliki resistensi sedang, dan sodicplagioclase, potash feldspar dan muskovit memiliki resistensi tinggi. Kuarsa kadangentirely tidak terpengaruh dalam proses alterasi.Tipe-tipe alterasi batuan samping• Advanced argillic alteration; Alterasi yang dicirikan oleh kehadiran mineral dickite, kaolinite (keduanya Al2Si2O3(OH)4), pyrophyllite (Al2Si4O10(OH)2) dan kuarsa. Serisit biasanya juga ada dan frequently alunite, pyrite, tourmaline, topaz dan zunyite. Sedangkan andalusit kemungkinan bisa hadir pada temperatur tinggi. Alterasi ini adalah salah satu alterasi yang paling intense, kadang dijumpai pada zona bagian dalam (inner zone) bersama-sama dengan vein logam dasar atau deposit pipa berasosiasi dengan stok plutonik asam, seperti di Butte, Montana, dan Cerro de Pasco, Peru. Alterasi ini juga dijumpai pada lingkungan hot spring dan dalam telescoped deposit logam berharga yang dangkal. Asosiasi sulfida yang dijumpai dalam tubuh bijih umumnya kaya sulfur; covellite, digenite, pyrite dan enargite.• Sericitization; Dalam lapangan bijih dunia, sericitization adalah tipe alterasi yang paling banyak dijumpai pada batuan yang kaya akan aluminium seperti slates, granits, dll. Mineral yang dominan adalah sericite dan quartz, sedangkan pyrite kadang menyertai mereka. Jika potassium dilepas ke batuan samping sehingga batuan seperti diorit kekurangan elemen ini, maka serisitisasi dapat terjadi. Selama Teknik Pertambangan Unmul - 67
  • 68. berlangsungnya serisitisasi granit, feldspar dan mika bisa mengalami transformasi menjadi serisit, dengan kuarsa sekunder sebagai salah satu hasilnya, tapi kuarsa primer tetap tidak terpengaruh except pembentukan inklusi fluida sekunder. Dengan apperance potash feldspar sekunder dan biotit sekunder, serisitisasi berangsur menjadi alterasi potassic, yang banyak dijumpai pada bagian tengah deposit tembaga porfiri. Advanced argillic assemblages Sericite assemblages A kaol., dick., pyroph. A (topaz, tourm.,) serisit (topaz, tourm.,) phengitic alunit sericite Na, K C Na, K C F pyrite F pyrite Intermediate arrgillic assemblages (sericite) A kaol., halloysite montmorillonite amorphous clay C calcite Na, K (chl.) F pyrite Potassic alteration assemblages Propylitic assemblages A A montmorillonite sericite zeolite (sericite) epidote Na, K C calcite Na, K C anhydrite albite (chl.) (chl.) calcite K-feldspar ankerite biotite F pyrite, pyrrhotite F-pyrite, siderite, magnetite, hematite magnetit, hematite sideriteGambar 6.3. Kumpulan alterasi batuan samping yang sering dijumpai dalam batuan aluminosilicate di plot pada diagram ACF dan AKF. (After Meyer & Hemley, 1967) A adalah Al2O3 dan komponen lain yang sifat kimianya sama C adalah CaO ditambah komponen-komponen yang sama K adalah K2O + Na2O F adalah FeO + MgO + MnO kaol. : kaolinite, dick. : dickite, pyroph. : pyrophyllite, tourm. : tourmalin, chl. : chlorite• Intermediate argillic alteration; Mineral utama dalam alterasi ini adalah mineral kaolin- dan montmorillonit-grup sebagai alterasi plagioklas. Mineral-mineral ini bisa bersama-sama dengan amorphous clays (clay yang kelihatan amorphous di bawah X-rays dan biasanya disebut allophane). Intermediate argillic zone sebenarnya bisa dibagi dalam dua sub-zone dimana pada bagian luar alterasi didominasi oleh mineral montmorillonit dan pada bagian dalam yang berbatasan dengan zona Teknik Pertambangan Unmul - 68
  • 69. serisitisasi didominasi oleh mineral kaolin. Pada zona ini sulfida secara umum tidak penting. Zona ini berbatasan dengan alterasi propylitic pada bagian luar.• Propylitic alteration; Zona alterasi ini dicirikan oleh chlorite, epidote, albite dan carbonate (calcite, dolomite atau ankerite). Minor sericite, pyrite, dan magnetite kemungkinan juga bisa ditemukan dan meski jarang, zeolites dan montmorillonite kadang-kadang ditemukan pula. Istilah alterasi propylitic pertama kali diperkenalkan oleh Becker pada tahun 1882untuk alterasi diorit dan andesit di sekitar Comstock Lode, Nevada. Zona alterasi propylitic kadang-kadang sangat luas sehingga banyak digunakan sebagai penunjuk dalam eksplorasi. Zona alterasi ini bisa dibagi lagi dalam beberapa sub-zona berdasarkan kelimpahan mineral alterasinya, antara lain :  Chloritization; Chlorite bisa hadir sendiri atau dengan kuarsa atau tourmalin dalam kombinasi yang sangat simpel. Mineral propylitic yang lain bisa juga ditemukan dan anhydrite juga bisa dijadikan penciri. Klorit hidrotermal memperlihatkan perubahan perbandingan Fe : Mg seiring dengan bertambahnya jarak dari tubuh bijih, dimana Fe lebih banyak pada daerah yang dekat dengn sulfida. Perubahan perbandingan ini bisa direkam dengan pengukuran simple refractive index, yang juga bisa menjadi petunjuk dalam eksplorasi.Pembentukan klorit sekunder bisa dihasilkan dari alterasi mineral mafik yang telah ada sebelumnya pada batuan samping atau dari penghantara Mg dan Fe dari sumber lain.  Carbonatization; Dolomitisasi adalah alterasi yang sering ditemukan pada pengendapan bijih dengan temperatur rendah hingga menengah pada batugamping, dan dolomit adalah karbonat yang paling banyak terbentuk oleh aktifitas hidrotermal. Sama seperti pada chloritization, variasi perbandingan Fe : Mg with poximity to ore.• Potassic Alteration; Potasf feldspar sekunder dan/atau biotit adalah mineral yang paling penting pada alterasi ini. Mineral lempung tidak ada tapi chlorite, magnetit dan hematite bisa ditemukan dalam jumlah kecil. Anhydrit cukup penting khususnya dalam deposit tembaga porfiri, seperti di El Salvador, Chile, dimana anhydrite bisa lebih 15% dari batuan alterasi.• Silicification; Meliputi bertambahnya proporsi kuarsa atau silika crypto-crystalin (seperti cherty atau opaline silica) dalam batuan alterasi. Silika kemungkinan berasal dari larutan hidrotermal, seperti pada kasus cherthified batugamping yang berasosiasi dengan deposit lead-zinc-fluorite-baryte atau kemungkinan juga sebagai hasil dari alterasi feldspar dan mineral lain selama pencucian bagian dasar. Silisifikasi kadang dijadikan petunjuk kepada bijih, misalnya Black Hill, Dakota.• Feldspathization; Istilah feldspatisasi digunakan pada proses metasomatisma potasium atau sodium yang menghasilkan potash feldspar yang baru atau albite. Albitisasi ditemukan disekitar beberapa deposit emas.• Tourmalinization; Tourmalinisasi berasosiasi dengan deposit dengan temperatur menengah hingga tinggi, seperti pada beberapa vein emas dan timah yang memperlihatkan adanya tourmalinisasi yang kuat pada batuan samping. Jika batuan samping yang teralterasi banyak mengandung gamping (lime-rich) axinite dapat terbentuk. Teknik Pertambangan Unmul - 69
  • 70. • Tipe alterasi lainnya;  Pyritization; disebabkan oleh masuknya sulfur yang merubah oksida besi dan mineral mafik.  Hematitization; tipe alterasi yang kadang berasosiasi dengan uranium.  Bleaching; disebabkan oleh adanya reduksi hematit  Greisenization; alterasi sepanjang bagian pinggir deposit tin-tungsten dan beryllium pada batuan granitik atau gneisses  Fenitization; biasanya berasosiasi dengan deposit pada batuan karbonat dan dicirikan oleh pembentukan nephelin, aegirine, sodic amphiboles dan alkali feldspar pada aureoles massa karbonat.  Serpentinisasi; dan the allied pembentukan talk, dapat terbentuk baik pada batuan ultrabasik maupun pada batugamping. Serpentinisasi berasosiasi dengan deposit emas dan nikel.  Zeolitisasi; ditandai oleh pembentukan stilbite, natrolite, heulandite, dll., dan kadang disertai mineralisasi tembaga murni dalam basal amigdaloidal. tipe batuan tipe alterasi  serisitisasi,  argillasasi, BATUAN ASAM  silisifikasi, dan  piritisasi.  kloritisasi,  karbonatisasi, BATUAN INTERMEDIT - BASA  serisitisasi,  piritisasi, dan  propilitisasi.  Skarnifikasi BATUAN KARBONAT  tourmalinisasi Tabel 6.1. Hubungan antara tipe batuan dengan tipe alterasi yang terbentuk. Teknik Pertambangan Unmul - 70
  • 71. IX. BEBERAPA TEORI UTAMA GENESA BIJIH (ORE GENESIS)Teori tentang genesa deposit bijih secara umum dapat dibagi ke dalam dua kelompok,yaitu deposit bijih yang terbentuk melalui (i) proses internal dan (ii) proses eksternal(lihat bagian I halaman 7-8). Pada bagian ini, hanya akan dibahas beberapa teoriutama tentang genesa deposit bijih yang belum dibahas pada bagian depan.Pembentukan deposit bijih oleh proses internal• Lateral secretionLensa dan vein quartz dalam batuan metamorf dihasilkan oleh pengisian zone dilatasidan rongga (open fracture) oleh silika yang bermigrasi keluar dari batuan yangmelingkupinya. Pada saat migrasi, silika disertai oleh unsur-unsur batuan sampingyang lain termasuk komponen logam dan sulfur. Derivation mineral-mineral dariimmediate neighbourbood vein disebut lateral secretion. Dalam gambar (a) berikut,terdapat vein yang terbentuk saat larutan hidrotermal (yang jenuh dengan silika)bergerak ke atas. Sebagian larutan tersebut mengalami difusi ke batuan samping danmembentuk silisifikasi. Kurva menunjukkan berkurangnya level silika dari sumbernya(misalnya vein). Gambar (b) memperlihatkan situasi yang terbalik dimana kurva silikabertambah naik dari vein ke batuan samping. Dalam hal ini silika diabstraksi daribatuan samping dan kemudian terakumulasi dalam vein. (a) (b) 100 100 Kandungan silika % Kandungan silika % Vein Quartz Vein Quartz C C Batuan samping 0 0Gambar 9.1 Perbandingan hipotetis profil silika.(a) silika ditambahkan ke batuan samping dan (b) silika diabstraksi dari batuan samping dan diendapkan sebagai kuarsa dalam vein. C menunjukkan level normal silika dalam batuan samping.Deposit ekonomik di Yellowknife Field adalah deposit yang terbentuk di dalam lensaquartz-carbonate dalam extensive chloritic shear zones yang memotong amphibolites(metabasites). Deposit tersebut memperlihatkan konsentrasi, silika, karbondioksida,sulfur, air, emas, perak dan elemen logam lainnya. Mineral utama adalah quartz,karbonat, sericite, pyrite, arsenopyrite, stibnite, chalcopyrite, sphalerite, pyrrhotite,berbagai sulfosalt, galena, scheelite, emas dan aurostibnite. Batuan induk terbentukadalah batuan metamorfisme regional dari fasies amphibolite hingga greenschist.Alterasi carbonate-sericite-shist dan chlorite-carbonate-schist yang berbentuk ―halo‖terbentuk dalam batuan induk bersamaan dengan pembentukan deposit. Apakah metabasites dapat menjadi sumber (source) sulfur dan elemen logam yang terbentuk di dalam deposit ? Teknik Pertambangan Unmul - 71
  • 72. Metabasites terdiri atas lava dan tufa vulkanik basa yang termetamorfosis. Batuan inikaya akan elemen-elemen seperti emas, perak, arsenic, tembaga, dll., dibandingkanbatuan beku lainnya. Untuk unsheared metabasites di daerah Yellow Knife, kadarunsur berharga yang terkandung (semuanya dalam ppm) antara lain adalah : S =1500; As = 12, Sb = 1, Cu = 50, Zn = 50, Au = 0,01; Ag = 1. Sedang dimensi-nyaadalah : panjang = 152m, lebar = 152m, kedalaman = 4,8km. Jumlah bijih dalamsistem diasumsikan sekitar 6 x 106 dengan kadar rata-rata S = 2,34%, As = 1,35%, Sb= 0,15%, Cu = 0,07%, Zn = 0,28%, Au = 0,654 oz ton-1 dan Ag = 0,139 oz ton-1.Kandungan total elemen-elemen ini dalam shear system sebelum mengalami shearingdan alterasi, dan dalam deposit disajikan pada tabel berikut ini.Tabel 9.1. Kandungan elemen ―chalcopile‖ dalam shear zones dan deposit, Yellowknife gold deposit, Canada Elemen Kandungan total dalam shear system Kandungan total dalam deposit sebelum shearing and alterasi (juta ton) (juta ton) S 62 0.14 As 0.5 0.181 Sb 0.04 0.009 Cu 2.0 0.004 Zn 2.0 0.017 6 4 Au 12.2 x 10 oz 3.9 x 10 6 4 Ag 1219 x 10 oz 0.834 x 10 oz• Proses metamorfikMetamorfisme isokimia pada beberapa batuan dapat menghasilkan material untukkeperluan industri. Salah satu contoh adalah marble yang dapat terbentuk baik melaluimetamorfisme kontak maupun regional. Contoh lain adalah slate, asbestos, corundumdan emery, garnet, beberapa gemstone, graphite, magnesite, pyrophyllite, mineralsillimanite, talc dan wollastonite. Metamorfisme allokimia (metasomatisme) kadangmenyertai metamorfisme kontak atau regional. Proses ini menghasilkan deposit skarnyang banyak mengandung logam atau mineral industri.Peranan proses metamorfik lain dalam pembentukan bijihPada bagian ini kita akan membahas perubahan metamorfisme yang meliputirekristalisasi dan redistribusi material oleh difusi ionik dalam fasa padat. Pada kondisiini unsur bijih yang bersifat mobil bisa terangkut ke tempat lain dengan tekananrendah, seperti shear zone, retakan (fracture) atau puncak lipatan. Mela;ui cara ini veinquartz-chalcopyrite-pyrite dapat terbentuk dalam amphibolites dan schist dan beberapavein emas terbentuk dalam jalur greenstone (saager et al., 1982).Pembentukan deposit bijih oleh proses eksternalProses eksternal meliputi sedimentasi mekanik dan kimiawi, proses residual danpengayaan supergen (supergene enrichment), dan proses exhalative. Pada bagian ini,pembahasan akan difokuskan pada proses exhalative yang meliputi semua aktifitaslarutan hidrotermal yang muncul di permukaan termasuk didalamnya bijih sulfida masif. Teknik Pertambangan Unmul - 72
  • 73. • Proses volcanic-exhalative (sedimentary-exhalative)Deposit exhalative memiliki kaitan yang sangat erat dengan batuan vulkanik dansebagian lagi pada batuan induk sedimen yang dikenal dengan istilah deposit sedex(sedimentary-exhalative). Depositnya comformable dan banded; dan pada tipe yangberasosiasi dengan vulkanik unsur utamanya adalah pyrite dengan berbagai variasitembaga, lead, zinc dan baryte; logam mulia dan mineral lainnya juga bisa hadir dalamdeposit ini. Selama beberapa dekade, deposit exhalatif dimasukkan dalam kelompoktubuh bijih replasemen hidrotermal epigenetik (Bateman, 1950). Baru pada tahun1950-an, deposit ini ditemukan bersifat singenetik, submarine exhalative, tubuh bijihsedimenter, dan deposit tipe ini ditemukan pada proses pembentukan darihydrothermal vents (black smokers) pada tempat yang sangat luas disepanjang pusatpemekaran lantai samudera (Rona, 1988).Tubuh bijih exhalative yang berafiliasi dengan vulkanik memperlihatkan beberapa tipe : Tipe Cyprus; berasosiasi dengan vulkanik yang bersifat basik, biasanya dalam bentuk ophiolites dan kemungkinan terbentuk di samudera atau pada busur belakang pematang. Tipe ini terutama berupa tubuh cupriferous pyrite. Tipe Kuroko; berasosiasi dengan vulkanik yang bersifat felsik, terbentuk pada tahap akhir evolusi busur kepulauan (island arc), dengan kandungan logam yang lebih bervariasi seperti tembaga-zinc-lead dan terkadang emas dan perak. Baryte dalam jumlah besar, quartz dan gypsum juga bisa dijumpai pada deposit tipe ini.Deposit sulfida masif yang berasosiasi dengan vulkanik umumnya berbentuk gundukanatau berbentuk mangkok. Tipe yang terakhir kemungkinan terbentuk jika larutanhidrotermal lebih saline (padat) dibanding air laut disekitarnya muncul pada suatudepresi mawah laut (gambar …). Beberapa deposit tipe Cyprus terbentuk dengan caraseperti ini dan data inklusi fluida mendukung hipotesa tersebut (Rona, 1988).Untuk tipe Kuroko, proses pembentukannya melalui beberapa tahap berikut :1. Presipitasi sphalerite, galena, pyrite, tetrahedrite, baryte yang berukuran halus dengan minor chalcopyrite (black ore) oleh percampuran larutan hidrotermal yang relatif dingin (~200oC) dengan air laut yang dingin. Black ore : sp + ga + py + bar2. Rekristalisasi dan pertumbuhan butiran mineral-mineral tersebut dalam tahap 1 pada bagian dasar gundukan oleh larutan yang lebih panas (~250oC), bersama- sama dengan pengendapan lagi sphalerit, dll.3. Influx larutan panas yang kaya akan tembaga (~300-350oC) yang me-replace mineral yang terbentuk sebelumnya dengan chalcopyrite pada bagian bawah deposit (yellow ore). Redeposit mineral pengganti ini terjadi pada level yang tinggi. Yellow ore : py + cp dan bijih stockwork : py + cp + qz.4. Masih panas, larutan yang tidak jenuh dengan tembaga kemudian melarutkan chalcopyrite untuk membentuk pyrite di bagian bawah deposit.5. Pengendapan chert-hematite exhalites di atas dan di sekeliling deposit sulfida.Seperti telah diuraikan di depan, perbedaan tipe air dicirikan oleh perbandingan isotophidrogen (D/H) dan oksigen (18O/16O) (Shepard, 1977). Dengan menggunakanperbandingan tersebut, dapat dilihat variasi air yang terlibat dalam proses mineralisasisecara umum. Variasi perbandingan isotop hidrogen dan oksigen yang disimbolkandengan δ (o/oo), dimana : Teknik Pertambangan Unmul - 73
  • 74. ⎛R ⎞ δ = ⎜ sampel − 1⎟ × 1000 x ⎝ Rs tan dar ⎠Dalam formula diatas untuk hidrogen, δx = δD dan R = D/H; untuk oksigen, δx = δ18Odan R = 18O/16O.Standar untuk hidrogen dan oksigen adalah standar mean ocean water (SMOW).Secara alamiah, D/H sekitar 1/7000 dan 18O/16O sekitar 1/500. Nilai ini diukur langsungdari substansi asli seperti air thermal, air formasi dalam sedimen dan inklusi fluida,atau dideterminasi secara tidak langsung dengan menggunakan air yang diserap olehmineral.Gambar 7.2 Sketsa yang memperlihatkan pembentukan deposit sulfida masif pada lantai samudera (After Rona, 1988). (a) larutan hidrotermal dengan densitas yang lebih besar dari pada air laut disekitarnya, berkumpul dalam suatu cekungan membentuk deposit berbentuk mangkuk. (b) larutan dengan densitasnya lebih rendah dari air laut membentuk gundukan sulfida (sulphide mound) dan ada yang naik mengapung membentuk hydrothermal plume. Dari sini, partikel oksida, sulfida dan silika kemudian turun ke batuan disekitarnya membentuk deposit batuan ferromanganese oxide (chert) dengan atau tanpa pyrite dan akumulasi hydrothermal sedimentary yang disebut exhalites. Teknik Pertambangan Unmul - 74
  • 75. DAFTAR PUSTAKA- Edwards, R., & Atkinson, K., 1986, Ore Deposits Geology and Its Influence on Mineral Exploration, Chapman & Hall, New York.- Guilbert, J.M., & Park, JR., C.F., 1975, the Geology of Ore Deposits, W.H. Freeman & Co. New York.- Jensen, M.L., & Bateman, A.M., 1981, Economic Mineral Deposits, John Wiley & Sons, New York.- Rinawan, R., 2000, Pengantar Identifikasi Mineral (tidak dipublikasikan), Bandung Teknik Pertambangan Unmul - 75

×