GENESA MINERAL

muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN
GALIAN

I. PENDAHULUAN
Laju pertumbuhan penduduk dunia yang terus meningkat disertai standar hidup
masyarakat yang semakin tinggi, menyebabkan kebutuhan produksi untuk semua jenis
mineral juga terus meningkat. Pada saat bersamaan, usaha pencarian cadangan bijih
menjadi semakin kompleks. Semakin jarang ditemukan cadangan yang tersingkap di
permukaan, sehingga pencarian terutama ditujukan pada cadangan yang berada di
bawah permukaan. Ini pun semakin lama semakin dalam dan semakin dalam.

Untuk itulah, dibutuhkan kerja lebih keras di lapangan dan analisa laboratorium lebih
teliti disertai kerja terpadu dari para ahli geologi, geokimia, geofisika, matematika dan
untuk semua itu dibutuhkan keahlian komputer dari setiap orang yang terlibat di
dalamnya. Disamping itu, industri pertambangan harus terus mengembangkan
―exploration thingking‖ yang berbasis pada pemahaman mendalam tentang geologi
struktur, stratigrafi, petrologi, mineralogi, dan bagaimana fluida bermigrasi di bawah
permukaan atau genesa dari suatu deposit bijih.

Genesa bahan galian adalah disiplin ilmu yang mempelajari cara terbentuknya suatu
deposit bahan galian secara alamiah. Dengan mempelajari genesa bahan galian, maka
karakteristik suatu deposit bahan galian dapat diketahui, seperti bentuk deposit, letak
deposit, luas penyebaran, besar cadangan, dan dengan petunjuk itu dapatlah
ditentukan metode penambangan yang dapat dilakukan serta cara pengolahannya.

Dalam membahas genesa bahan galian, maka ada beberapa istilah yang sering
dipakai 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

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 cadangan
mineral (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 resources

1.1 PENGERTIAN BAHAN GALIAN

Pengertian umum bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadi
dengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagai
keperluan industrinya .


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 golongan
yaitu :
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 dari
massa batuan cair pijar (magma) yang berasal dari mantel bumi bagian atas atau dari
kerak bumi bagian luar.

Dari 98 unsur yang diketahui, hanya ada 8 unsur saja yang dijumpai pada kerak bumi
dalam jumlah lebih dari 1%; sedangkan kerak luar bumi sendiri (sampai kedalaman
kurang 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 logam
mulia dan bahan-bahan yang ekonomis seperti : platina , emas, perak, tembaga,
timbal, seng, timah putih, nikel, dan lain-lain. Jadi jelaslah, tanpa proses-proses geologi
yang dapat mengakumulasikan bahan-bahan tersebut, maka bahan-bahan tersebut
tidak 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 jenis
mineral yang dikenal, hanya kira-kira 50 jenis saja yang termasuk jenis mineral
pembentuk batuan dan dari 50 jenis mineral pembentuk batuan tersebut, hanya 29
jenis saja yang termasuk umum dijumpai.


GALIAN

Tabel 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 GALIAN

Lingdren (1911) mengemukakan suatu klasifikasi yang didasarkan pada genetic suatu
deposit bijih. Dengan berfokus pada penelitian kumpulan mineral yang dilakukan baik
di lapangan maupun di laboratorium, Lingdren berusaha meneliti kondisi Tekanan (P)
dan Temperatur (T) pembentukan masing-masing mineral. Dari penelitian tersebut
disimpulkan 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.


GALIAN

Klasifikasi Bahan Galian (Lingdren, 1911) :
I. Deposit dari Proses Mekanik
II. 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 tinggi

Karena dasar utama klasifikasi tersebut adalah T dan P pembentukan deposit yang
kadang hanya didasarkan pada pengamatan di laboratorium, beberapa deposit belum
dapat dimasukkan kedalam klasifikasi diatas dan harus dipisahkan dengan istilah lain
seperti deposits of native copper dan deposits resulting from oxidation and supergen
sulfide enrichment, serta regionally metamorphosed sulfide deposits.

Kesulitan lain dalam penempatan deposit tertentu dalam klasifikasi Lingdren adalah
seperti deposit yang terdapat di Cerro de Pesco Peru, dimana secara mineralogi
deposit tersebut termasuk deposit mesotermal, tapi menurut Craton dan Bowditch
mineral-mineral tersebut ternyata terbentuk pada kedalaman yang relatif dangkal
dengan kondisi pada tekanan rendah. Dengan demikian deposit tersebut bisa juga
dimasukkan kedalam deposit epitermal. Untuk itu, faktor-faktor pengontrol
terbentuknya suatu deposit bahan galian (selain temperatur dan tekanan) harus juga
mendapat perhatian seperti faktor struktur geologi, pengaruh fisika dan kimia batuan
samping, ratio relatif dari konsentrasi ion-ion yang berbeda dalam larutan asal, dan
kompleksitas kimiawi.

Niggli (1925) memperkenalkan suatu klasifikasi yang didasarkan pada pemisahan
proses 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


GALIAN

Schnederhohn (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. Exhalation
B. 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


GALIAN

Mead L. Jensen dan Alan M. Bateman (1981) mengembangkan klasifikasi sebagai
berikut :

TEORI PROSES TIPE DEPOSIT
Terbentuk oleh proses internal

Kristalisasi 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 Dyke
Magmatic 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,
USA

Sekresi Lateral Difusi material pembentuk bijih atau  Deposit tembaga
Lateral 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, RSA
Metamorphic 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.


GALIAN

TEORI PROSES TIPE DEPOSIT
Terbentuk oleh proses eksternal

Akumulasi Mekanik Konsentrasi gravitasi, mineral  Timah placer Malaysia
resisten ke dalam endapan placer.  Emas placer Yukon, Canada.
 Deposit kaolin Georgia, USA

Presipitasi Sedimenter Presipitasi particular elements dalam  Banded iron formations of the
Sedimentary 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 perak
supergen berharga dari bagian atas suatu  Bagian atas sejumlah
Secondary or supergene deposit mineral dan kemudian di- deposit tembaga porfiri
enrichment 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 BIJIH

Bagaimana suatu deposit bijih bisa terbentuk?

Pembentukan deposit mineral/bijih adalah suatu proses yang sangat kompleks. Setiap
jenis mineral/bijih (ore) dan mineral gangue, memiliki tipe deposit sendiri yang berbeda
dengan tipe deposit lainnya, baik proses pembentukannya, mineralogy, tekstur,
kandungan, bentuk, ukuran, dan lain-lain. Ada banyak hal yang saling menpengaruhi
dalam pembentukan suatu deposit mineral/bijih. Salah satu faktor yang paling dominan
dalam 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 sebagian
proses bekerja pada temperatur dan tekanan permukaan. Faktor lain yang cukup
berperan adalah gas, porositas dan permeabilitas batuan, atmosfer, organisme dan
batuan samping.


GALIAN

1.3.1. MAGMA

Magma adalah larutan pijar (a high temperature molten) yang bersifat mobil dan
terbentuk 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 kaya
akan 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 proses
asimilasi dan difrensiasi dalam magma berlangsung. Disamping itu, magma bersifat
tidak static dan bukan merupakan suatu system yang tertutup. Magma terus menuju
suatu 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-fraksi
terjadi karena proses kristalisasi fraksinasi atau difrensiasi. Elemen logam (dalam hal
ini) dapat terkonsentrasi oleh suatu mekanisme pembentukan batuan dalam berbagai
bentuk (yang akan dibahas kemudian).

Selama difrensiasi berlangsung, bagian magma yang bersifat lebih mafik kaya akan
kromium, nikel, platinum dan terkadang fosforous dan elemen-elemen lainnya.
Sebaliknya, konsentrasi tin, zirconium, thorium dan berbagai elemen lain ditemukan
dalam 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).


GALIAN

1.3.2. FLUIDA HIDROTERMAL

Sisa magma semakin banyak mengandung air magmatik (juvenil). Air magmatik
tersebut mengandung volatile dan larutan mineral yang memiliki titik beku yang cukup
rendah dan merupakan ―mother liquors‖ dari larutan hidrotermal. Bowen dan ahli
geologi lainnya menyatakan bahwa larutan hidrotermal adalah residu dari injeksi
pegmatite setelah unsur-unsur pegmatite mengkristal.

Kandungan volatile dan larutan mineral yang memiliki titik beku yang cukup rendah
tersebut dikenal dengan istilah mineralizers. Mineralizers ini mengandung (1) elemen
bersifat 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, dan
volatile khususnya Na, K, Ca, Cl, dan CO2. Kesemuanya itu memegang peranan
penting dalam transportasi metal pada proses hidrotermal.

Kandungan air magmatik menyebabkan turunnya viskositas magma, titik beku mineral
semakin rendah dan memungkinkan pembentukan mineral yang tidak bisa terbentuk
pada ―dry melt‖. White (1967) menyatakan bahwa komposisi air magmatik bisa
dideterminasi dari (1) tipe magma dan sejarah kristalisasi, (2) hubungan temperatur
dan tekanan selama dan setelah pemisahan dari magma, (3) jenis air lain yang
kemungkinan bercampur dengan air magma pada saat bergerak, dan (4) reaksi
dengan batuan samping.

Air adalah komponen bersifat mobil paling penting dalam magma, jumlahnya yang
terus bertambah seiring dengan proses difrensiasi memegang peranan penting dalam
transportasi komponen bijih. Jumlah air dalam magma berkisar antara 1 – 15 % yang
merupakan fungsi dari berbagai parameter seperti – kandungan air dalam magma
awal, banyaknya air yang masuk dari batuan samping, tingkat porositas-permeabiliatas
batuan samping, tekanan magma dan tekanan dinding dapur magma, dan temperatur.


GALIAN

Gambar 1.2. Kandungan dan sirkulasi air dalam dapur magma (magma chamber)

Pemahaman sifat fluida (hidrotermal) sangat penting untuk menjelaskan potensi kimia
dan bagaimana fluida tersebut dapat bergerak disepanjang zona-zona lemah seperti
patahan, kekar, pori-pori batuan dan lain-lain. Disamping sifat air magmatik diatas,
maka hal-hal lain yang mempengaruhi pembentukan deposit bijih adalah kandungan
volatile, densitas fluida, salinitas dan kandungan senyawa-senyawa kompleks dalam
fluida 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.


GALIAN

1.3.3. AIR METEORIK

Air yang berasal dari atmosfir (hujan, salju) disebut air meteorik. Air tersebut
mengalami perkolasi ke bawah dan bereaksi dengan lithosfer dalam proses supergen.
Dalam proses tersebut, air meteoric melarutkan oksigen, nitrogen, karbondioksida, dan
gas-gas lain serta berbagai elemen kerak bumi lainnya - sodium, calcium, magnesium,
sulfat dan karbonat – yang sangat penting untuk mengikat dan membentuk deposit
bijih.

1.3.4. AIR LAUT

Karakteristik air laut sebagai fluida pembentuk bijih adalah dalam konteks evaporit,
fosforit, submarine exhalites, nodul mangan, dan endapan kerak samudera. Air laut
diasumsikan dapat (1) berperan pasif sebagai medium dispersi untuk pelarutan ion,
molekul, dan partikel suspensi, dan (2) berperan aktif dalam melarutkan ion dalam
batuan di lantai dasar samudera (table 15.1).

1.3.5. AIR KONAT

Air yang terperangkap dalam batuan sedimen bersamaan dengan pengendapan
material sedimen disebut air konat. Air konat sangat banyak diteliti dalam
hubungannya dengan eksplorasi dan produksi lapangan minyak. Disamping itu air
konat 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 tinggi
terhadap unsur-unsur logam.

1.3.6. FLUIDA METAMORFIK

Air konat dan air meteoric yang berada di dalam bumi karena pengaruh panas dan
tekanan (oleh pengaruh intrusi magma atau metamorfisme regional) menjadi sangat
reaktif (Shand, 1943). Perubahan inilah yang kemudian menjadi air metamorfik yang
diyakini sangat aktif sebagai pembawa bijih.


muhammad dahlan balfas GENESA BAHAN GALIAN

Teknik Pertambangan Unmul - 13 13

II. KONSENTRASI MAGMATIK
Deposit magmatik dihasilkan dari kristalisasi langsung, atau konsentrasi oleh proses
difrensiasi di dalam dapur magma. Beberapa bijih terbentuk karena adanya efek fisika
seperti gravitasi; misalnya pembentukan kristal kromit yang terendapkan pada lantai
dapur magma, dan sebagian lainnya terbentuk karena perubahan kimia, seperti
perubahan pH yang dihasilkan dari reaksi antara fluida pembawa bijih dengan batuan
induk (host rock). Turunnya temperatur dan tekanan, atau perubahan velocity media
transport, atau pemisahan larutan, juga dapat menyebabkan reaksi kimia yang
menghasilkan pengendapan bijih.

Secara umum dalam pembentukan deposit mineralnya, magma asal yang terbentuk
pada awalnya masih bersifat mafik, terutama yang terbentuk di sepanjang zona
subduksi (dibawah kerak kontinen atau pada kerak samudera). Magma mafik ini
sebagian besar mengandung komponen silikat dan dalam jumlah terbatas komponen
oksida dan sulfida (gambar 2.1). Pada kondisi ini elemen metal dapat terkonsentrasi
dalam 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 dan
semakin banyak mengandung komponen sulfida dan oksida. Proses difrensiasi magma
pada tahapan ini memegang peranan penting dalam membentuk deposit-deposit
mineral berharga.

• Kristalisasi magma felsik menghasilkan tin, zirconium, thorium dan elemen lainnya.

Sebagian magma sisa kemudian menerobos batuan samping yang dikenal sebagai
peristiwa injeksi magmatik. Komponen berharga dari proses ini disebut deposit injeksi
magmatik.

Secara berangsur, kadar air dan konsentrasi volatile di dalam magma sisa (rest
magma) bertambah banyak. Disamping itu, banyak juga terkandung CO2, boron,
fluorine, chlorine, sulfur, phosphorus, dan elemen-elemen lainnya. Kesemua
komponen tersebut membantu mengurangi viskositas magma dan menurunkan titik
beku mineral. Magma sisa pada kondisi ini memasuki tahapan aqueo-igneous - yaitu
suatu peralihan antara fase igneous menjadi fase hidrotermal – yang disebut tahap
pegmatitik.

Jika kandungan gas dalam magma - yang terdiri atas unsur air (±90%); CO2, H2S, dan
S melimpah; dan CO, HCL, HF, H2, N, Cl, F, B dan lain-lain - semakin besar, proses
magmatik akan memasuki proses pneumatolitik yaitu proses yang disebabkan oleh
lepasnya gas dari dalam magma. Gas-gas tersebut merupakan agen yang baik untuk
memisahkan dan mengangkut material berharga dari magma. Proses pneumatolitik
adalah proses yang sangat penting dalam membentuk metasomatisme kontak
(Daubree, 1841).


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 terjadi
melalui 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 temperatur
magma yang memungkinkan mineral-mineral tertentu mulai terbentuk terutama pada
puncak dapur magma. Kristal mineral-mineral tersebut memiliki variasi berat jenis,
ukuran butir, dan bentuk kristal. Variasi ini menyebabkan kristal-kristal tersebut
bergerak kebagian bawah dapur magma karena gaya gravitasi dan didukung oleh
viskositas magma asal yang masih rendah. Akumulasi mineral tertentu dapat terjadi


karena hanya larutan bersifat mafik yang memiliki viskositas rendah yang dapat
terbentuk 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 dalam
dua 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


2.1. Magmatik Awal (Early Magmatic).

Deposit magmatik awal dihasilkan dari pembekuan magma langsung yang disebut
orthotectic dan orthomagmatic. Deposit ini terbentuk oleh (1) kristalisasi langsung
tanpa konsentrasi, (2) segregasi kristal yang terbentuk lebih dahulu, dan (3) injeksi
material padat ke tempat lain oleh difrensiasi. Mineral bijih mengkristal lebih dulu
dibanding 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 dalam
bentuk fenokris) yang terbentuk dalam proses ini tidak terkonsentrasi, tapi tersebar
merata (disseminated) di dalam tubuh batuan beku intrusive, bisa berbentuk dike, pipa
atau massa berbentuk stok. Ukuran depositnya sangat besar dibandingkan jenis
deposit lainnya. Contoh deposit adalah pipa intan Afrika Selatan yang tersebar merata
dalam batuan kimberlite dan korundum yang tersebar dalam nephelin syenite di
Ontario.

2.1.2. Segregasi (Segregation)

Segregasi magmatik awal adalah konsentrasi pertama pertama yang menghasilkan
unsur-unsur berharga dari magma, terbentuk karena difrensiasi kristalisasi akibat gaya
gravitasi. Karena kristalisasi tersebut, sebagian material menjadi lebih berat dari
larutan sehingga material tersebut terendapkan dan terakumulasi pada bagian bawah
dapur magma. Bentuk deposit mineral jenis ini biasanya lenticular dan berukuran kecil.
Kadang juga ditemukan dalam bentuk layer dalam batuan induk. Contoh depositnya
adalah deposit kromit Bushveld Igneous Complex (BIC) di Afrika Selatan.

2.1.3. Injeksi (Injections)

Beberapa deposit bijih magmatik terbentuk dalam grup ini. Mineral bijih kemungkinan
terbentuk karena difrensiasi kristalisasi, lebih dulu atau bersamaan dengan dengan
mineral batuan silikat yang berasosiasi dengan mineral bijih tersebut. Mineral-mineral
yang terbentuk tidak terakumulasi pada tempatnya terendap, tapi di-injeksi-kan dan
terkonsentrasi pada batuan samping. Contoh deposit seperti ini adalah dike
titanoferous 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 magma
residual setelah pembentukan batuan silikat sebagai bagian akhir dari proses
magmatik. Gejala yang sering diperlihatkan berupa pembentukan mineral-mineral
kemudian yang memotong endapan magmatik awal, dicirikan oleh adanya reaction rim
pada sekeliling mineral yang telah terbentuk. Deposit yang terbentuk berasal dari
proses difrensiasi kristalisasi, akumulasi gravitatif dari heavy residual liquid, dan
pemisahan liqud sulfide droplets (yang disebut liquid immiscibility), dan berbagai
bentuk difrensiasi lainnya.


Perbedaan nyata antara proses magmatik awal dan akhir adalah deposit magmatik
awal terbentuk pada tempat dimana tubuh intrusi batuan beku (magma) terbentuk dan
setelah akumulasi mineral bijih membeku, tidak ada lagi perpindahan tempat. Sedang
pada deposit magmatik akhir, kadang-kadang akumulasi tersebut masih berpindah dan
diendapkan pada batuan samping.

2.2.1. Gravitative Liquid Accumulation

Residual Liquid Segregation

Pemisahan yang terjadi di dalam dapur magma oleh proses difrensiasi kristalisasi
sudah terjadi mulai dari tahap awal sampai konsolidasi akhir. Karena mineral-mineral
mafik mengkristal lebih dulu, maka magma residu yang lebih bersifat felsik menjadi
sangat kaya akan silika, alkali, dan air. Kristal yang terbentuk pertama cenderung
akan bergerak ke dasar dapur magma karena berat jenisnya lebih besar dari liquid
residu-nya. Deposit mineral pada tipe ini terbentuk karena adanya proses difrensiasi
kristalisasi dan akumulasi magma residual. Contoh endapannya adalah deposit
Titanomagnetik di Bushveld.

Residual Liquid Injection

Liquid residual yang banyak mengandung logam yang terakumulasi di dalam dapur
magma, sebelum terkonsolidasi, bisa mengalami pergerakan dan diinjeksikan ke
tempat lain yang tekanannya lebih rendah (karena adanya tekanan dari batuan induk
atau tekanan dari dalam magmanya sendiri) membentuk mineral-mineral berikutnya
secara terkonsentrasi (Residual Liqud Injection).

2.2.2. Residual Liquid Pegmatitic Injection

Pembentukan pegmatitik dihasilkan dari injeksi fluida magmatik yang mengandung
bahan-bahan mineral pembentuk batuan yang masih tersisa, air, karbondioksida,
konsentrasi rare elements, mineralizers, dan logam. Beberapa deposit pegmatite
memiliki deposit mineral berharga dan layak untuk dieksploitasi. Tubuh pegmatitik
biasanya berupa intrusi dike atau intrusi irregular.

Pegmatit yang memiliki nilai ekonomi umumnya berasosiasi dengan batuan beku felsik
seperti 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 dominan
pada bagian inti. Kristal-kristal besar pada zona inti dihasilkan dari fluiditas magma
yang sangat tinggi (viskositas rendah) memungkinkan ion-ion dapat bergerak lebih
cepat untuk membentuk muka kristal. Deposit logam yang cukup penting adalah
tantalium, niobium, tin, tungsten, molybdenum, dan uranium. Disamping itu, terdapat
pula deposit mineral industri seperti feldspar, mika, kuarsa, korondum, kriolit,
gemstone, rare earth, dan mineral-mineral yang mengandung beryllium, lithium,
cesium, dan rubidium.


2.2.3. Immiscible Liquid

Immiscible Liquid Segregation

Pada tahap ini, terjadi penetrasi larutan magma yang tersisa dan kemudian
membentuk mineral-mineral berikutnya secara terkonsentrasi (Immiscible Liquid
Separation & Acumulation). Skinner & Peck menemukan suatu larutan immiscible
sulfide melt pada tahap akhir pendinginan lava Hawai yang jenuh akan sulfide sulfur
pada temperatur 1065oC. Sulfide-rich phases terdiri atas dua – yang pertama
immiscible sulfide-rich liquid dan yang kedua adalah copper-rich pyrrhotite solid
solution. Sulfide-rich liquid terdiri atas kombinasi pyrrhotite, chalcopyrite, dan
magnetite. Larutan tersebut mengandung oksigen yang cukup banyak, yang
menurunkan permukaan sulfide liquidus. Skinner & Peck menyimpulkan bahwa pada
fase pertama yang mengkristal adalah copper-nickel-rich pyrrhotite solid solution. Jadi
fase pertama kristalisasi immiscible sulfide liquid dapat mengkonsentrasikan copper
dan nickel yang dapat menghasilkan suatu ore bodies yang komersial.

Vogt dalam Jensen & Bateman, 1981, melihat bahwa iron-nickel-copper sulfides larut
sekitar 6 atau 7 persen dalam magma mafik dan selama pendinginan larutan tersebut
memisahkan diri sebagai immiscible sulfide drops, yang kemudian terakumulasi pada
dasar 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 yang
terbentuk lebih dulu dan kemudian mengkristal disekitarnya. Jadi sulfida adalah
mineral pyrogenic yang mengkristal paling akhir, dan karena sulfida-sulfida tersebut
melakukan penetrasi dan merusak silikat yang terbentuk sebelumnya, kadan mereka
dinterpretasikan sebagai hidrotermal.

Immiscible Liquid Injection

Jika fraksi yang kaya akan sulfida telah terakumulasi (seperti dijelaskan diatas) dan
kemudian mengalami gangguan sebelum terkonsolidasi, fraksi tersebut akan
mendesak ke dinding dapur magma membentuk celah atau membentuk daerah
breksiasi pada batuan samping dan akhirnya terkonsolidasi membentuk immiscible
liquid 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.


III. METASOMATISME KONTAK

perubahan metamorfik yang disertai pengantaran material dari external source

Umumnya magma tidak sempat mencapai permukaan bumi, tapi terkonsolidasi di
dalam kerak bumi. selama proses konsolidasi tersebut (1) emanasi fluida
bertemperatur tinggi (selama atau sesaat setelah konsolidasi magma) menghasilkan
efek pada invaded rock, dan (2) kristalisasi cenderung menyebabkan konsentrasi
volatil dalam residual liquid bertambah, sehingga pada akhir konsolidasi terdapat volatil
dalam jumlah besar yang akan bereaksi dengan batuan samping.

Efek emanasi magma pada batuan samping terdiri atas dua tipe, yaitu (1) efek panas
tanpa aksesi dari magma yang menghasilkan metamorfisme kontak, dan (2) efek
panas yang disertai aksesi dari dapur magma yang menghasilkan metasomatisme
kontak. Kedua tipe tersebut agak sulit dibedakan, dalam kaitannya dengan deposit
mineral metamorfisme kontak jarang menghasilkan deposit mineral yang cukup
eonomis dan sebaliknya metasomatisme kontak sering menghasilkan deposit mineral
yang ekonomik.

Metamorfisme kontak memperlihatkan sifat-sifat yang dipengaruhi oleh (1) endogene
atau efek internal pada daerah diluar margin tubuh intrusif dan (2) exogene atau efek
eksternal 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 garnet

Dalam semua alterasi tersebut komposisi kimia batuan hampir tidak ada perubahan.
Alterasi semakin kuat pada daerah yang dekat dengan tubuh intrusi dan menghasilkan
suatu metamorphic aureule disekitar intrusi dalam berbagai bentuk dan ukuran
tergantung pada bentuk dan ukuran intrusi.

Metasomatisme kontak berbeda dengan metamorfisme kontak dalam hal banyaknya
accessions dari magma yang terlibat dalam reaksi. Dalam reaksi metasomatik dengan
batuan kontak, mineral baru yang terbentuk dibawah kondisi temperatur dan tekanan
yang 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.


3.1. PROSES DAN EFEK

Emanation membawa unsur-unsur yang me-replace the intruded rock membentuk
mineral logam dan non-logam yang terdistribusi secara tidak teratur dalam contact
aureule. Tapi tidak semua intrusi magma dapat menghasilkan deposit metasomatisme
kontak berharga karena sangat terkait dengan tipe magma dan lingkungan
pembentukannya. Magma harus mengandung unsur-unsur berharga, dan batuan
kontak harus berupa batuan yang reaktif dan pada the invaded zone sebaiknya dapat
dicapai 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. Disamping
temperatur, zonasi tersebut juga sangat tergantung pada chemical gradient. Kehadiran
mineral 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 rekombinasi
mineral penyusun batuan terjadi pada alteration halo. Rekristalisasi adalah indikasi
paling ringan dalam aksi kontak magma dengan invaded rock, terbentuk pada zona
alterasi terluar. Rekombinasi ion-ion terjadi dengan penambahan material dari magma.
Sebagai contoh, mineral AB dan CD te-rekombinasi menjadi AC dan BD, kemudian
menjadi 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 volume
dalam metasomatisme kontak. Lingdren yang meneliti deposit metasomatik di
Morenici, Arizona, menunjukkan jika CaO dalam 1cc CaCO3 dikonversi menjadi
andradit garnet, volume CaO akan berubah menjadi 1,40cc, atau terjadi ekspansi
volume hampir setengah dari volume semula.

Tahap Pembentukan. Metasomatisme kontak mulai terjadi sesaat setelah intrusi dan
berlanjut hingga setelah bagian terluar intrusif terkonsolidasi. Secara umum, tahap
pertama terjadi rekristalisasi dan rekombinasi dengan atau tanpa accessions dari
magma. Mineral yang pertama terbentuk adalah mineral-mineral silikat. Magnetit dan
hematite kadang terbentuk bersamaan atau sesudah pembentukan mineral-mineral
silikat tersebut, tapi secara umum kedua jenis mineral tersebut (silikat dan oksida)
mendahului pembentukan mineral-mineral sulfida. Berturut-turut terbentuk pyrite dan
arsenopyrite, disusul oleh pyrhotite, molybdenite, sphalerite, chalcopyrite, galena, dan
paling akhir terbentuk sulfo-salts. Pada beberapa tempat, sulfida ditemukan terbentuk
bersamaan dengan silikat, namun ini sangat jarang terjadi.

Transfer material antara fluida magmatik dengan batuan samping terutama terjadi
pada periode akhir konsolidasi magma, yaitu setelah pendinginan border atau chill
zone dan selama akumulasi magma sisa dimana mineralizer mulai terbentuk.


3.2. HUBUNGAN METASOMATISME KONTAK DENGAN INTRUSI

Pembentukan deposit metasomatisme kontak sangat tergantung pada komposisi
magma, batuan induk (host rock), dan kaitan antara ukuran dan kedalaman tubuh
intrusif. Tubuh ekstrusif juga menghasilkan efek pada batuan samping seperti baking,
pengerasan, atau efek lain pada daerah kontak, tapi sangat jarang menghasilkan
deposit mineral.

Komposisi Intrusi. Efek metamorfisme dapat terjadi pada semua jenis magma, tapi
metasomatisme kontak umumnya hanya terbentuk pada intrusi yang bersifat
intermediet hingga felsik. Jarang deposit yang dijumpai pada intrusi mafik dan hampir
tidak ada dalam intrusi ultramafik. Penyebabnya adalah karena pada material felsik
lebih banyak mengandung fluida dibanding material mafik.

Ukuran dan Bentuk Intrusi. Umumnya deposit metasomatik kontak berasosiasi
dengan tubuh intrusi yang berukuran besar seperti stocks dan batholith. Jarang
ditemukan deposit yang berasosiasi dengan intrusi yang lebih kecil seperti laccolith,
sill, ataupun dike. Disamping itu, tubuh intrusi yang membentuk kontak dengan
kemiringan landai dengan batuan samping menghasilkan zona mineralisasi yang lebih
luas dibanding kontak intrusi dengan kemiringan besar.

Kedalaman Intrusi. Kedalaman intrusi adalah faktor yang penting dalam pembentukan
deposit metasomatisme, karena deposit hanya terbentuk pada batuan dengan massa
dasar granular, yang mengindikasikan pendinginan yang relatif lambat pada
kedalaman yang besar (±1000~2100m). Tidak adanya deposit pada batuan dengan
tekstur glassy atau afanitik yang mengindikasikan pendinginan yang cepat pada
kedalaman dangkal, menunjukkan bahwa kondisi dekat permukaan tidak cocok untuk
pembentukan deposit metasomatik.

Alterasi pada Intrusi. Tubuh intrusi juga mengalami alterasi selama terjadinya
metamorfisme kontak. Epidote misalnya, adalah mineral utama dalam tubuh intrusi
yang 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 ROCK

Karakter dan penyebaran alterasi pada the invaded rock tergantung pada komposisi
dan struktur (baik primer maupun sekunder) the invaded rock tersebut.

Komposisi The Invaded Rock. Batuan karbonat adalah batuan yang paling penting
dalam pembentukan deposit metasomatik. Pure limestone dan dolomit mudah
mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan elemen-elemen dari external source.
Sedang kehadiran unsur-unsur pengotor seperti silika, alumina, dan besi dalam impure
carbonate rocks memungkinkan terbentuknya lebih banyak kombinasi mineral.
Batupasir juga mengalami rekristalisasi menjadi kuarsit dan kadang mengandung pula
mineral-mineral metasomatik. Serpih (shale) dan slate teraltersi menjadi hornfels yang
mengandung andalusite, sillimanite, staurolite, dan garnet, namun secara umum
batuan-batuan argillaceous jarang mengandung deposit metasomatisme yang bernilai
ekonomis.


Struktur The Invaded Rock. Struktur yang terdapat pada the invaded rock baik primer
maupun sekunder, seperti kemiringan bidang perlapisan dan sesar, mempengaruhi
luas dan posisi zona metasomatik kontak. Kemiringan perlapisan yang condong kearah
tubuh intrusi sangat baik untuk pembentukan zona metasomatik. Demikian juga sesar
dapat menjadi channelway untuk fluida metasomatik menyebar.

3.4. DEPOSIT METASOMATISME KONTAK

Deposit metasomatisme kontak umumnya ukurannya relatif kecil dengan dimensi
sekitar 30 - 120m, distribusinya tidak merata di dalam contact aureule dan cenderung
terkonsentrasi pada sisi tubuh intrusi yang landai. Bentuknya umumnya irregular atau
mengikuti bidang perlapisan, kekar-kekar, atau struktur lainnya.

Mineral-mineral gang yang biasa ditemukan dalam deposit metasomatik antara lain
adalah 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 atas
base-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 Deposit
Iron Magnetite and hematite Cornwal. Pa. Mex
Copper Chalcopyrite and bornite, with pyrite, pyrhotite, Some deposits of Morenci
(Tembaga) sphalerite, molybdenite, and iron oxides and Bisbee, Arizona
Zinc 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 with
Tungsten Mill City, Nevada
molybdenite and minor sulfides
Molybdenum Molybdenite, pyrite, garnet Yetholm, Australia
Graphite Graphite and contact silicates South Australia
Gold with arsenopyrite, magnetite, and sulfides of
Gold Cable, Mont.; Suan, Korea
iron and copper
Argentite, native, argentiferous galena Bingham district-Lark and
Silver
U.S. Mines
Manganese Manganese and iron oxides and silicates Langban, Swedwn
Magnetite and corondum, with ilmenite and spinel Virginia, Peekskil, N.Y.;
Emery
Turkey; Greece
Garnet Garnet and silicates
Corondum with magnetite, garnet, and other Peekskil, N.Y.; Chester,
Corondum Mass.
silicates


IV. HIDROTERMAL
Proses pembentukan bijih secara primer pertama kali terbentuk dalam dapur magma,
yang diikuti oleh proses-proses di luar dapur magma selama dan sesaat setelah
proses konsolidasi berlangsung.

Hydrothermal mineralizing solution sebagian berasosiasi dengan magma dan sebagian
lagi tidak. Istilah hidrotermal secara harfiah diartikan sebagai air panas, dan air panas
bisa saja berasal dari proses lain selain proses magmatik. Dia bisa berupa air meteorik
atau air konat atau kandungan air yang dilepaskan dari dalam batuan selama proses
metamorfisme dan membentuk larutan hidrotemal. Menurut Helgeson, larutan
hidrotermal adalah larutan yang kental, weakly dissociated, dan larutan elektrolit yang
kaya akan chloride. Dengan kandungan chloride dan hadirnya ion H+, menunjukkan
bahwa bahwa larutan hidrotemal tersebut bersifat asam. Tentu saja hal ini sangat
tergantung pada derajat disosiasi HCl menjadi ion H+ dan Cl-. Pada temperatur 100oC
atau kurang, HCl hampir komplit mengalami disosiasi dan pH menjadi rendah.

Lingdren berdasarkan pada temperatur, tekanan dan asosiasi mineral deposit
hidrotermal, 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 cepat

Dalam perjalanan melewati batuan, larutan hidrotermal secara berangsur
mengendapkan mineralnya dalam bentuk (1) pengendapan dalam berbagai jenis
bukaan (cavity filling) dalam batuan, membentuk cavity-filling deposits, atau (2)
replasemen metasomatik dalam batuan membentuk replacement deposits. Pengisian
bukaan oleh presipitasi bisa bersamaan dengan replasemen batuan samping. Namun
secara umum, terjadi gradasi antara kedua tipe deposit mineral tersebut. Replasemen
dominan terbentuk relatif dekat dari tubuh intrusif dan dibawah kondisi temperatur dan
tekanan yang tinggi menghasilkan deposit hipotermal. Pengisian bukaan terbentuk
relatif jauh dari tubuh intrusif dan dibawah kondisi temperatur dan tekanan yang rendah
yang menghasilkan deposit epitermal. Sedang pada deposit mesotermal, kedua
bentuk tersebut dapat ditemukan.

4.1. PRINSIP DASAR PROSES HIDROTERMAL

Proses hidrotermal menghasilkan deposit mineral yang merupakan sumber suplai
utama dari berbagai jenis mineral seperti emas, perak, tembaga, timah, antimon,
kobalt, merkuri, molybdenum, uranium, tungsten, fluorspar, barite, gems, dan lain-lain.


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 tersebut
dikenal dengan istilah mineralizers. Mineralizers ini mengandung (1) elemen bersifat 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, dan volatile khususnya Na, K, Ca, Cl,
2
dan CO . Kesemuanya itu memegang peranan penting dalam transportasi metal pada proses
hidrotermal.

4.1.1. Pergerakan Larutan Hidrotermal Melalui Batuan

Pergerakan larutan hidrotermal dari sumber ke tempat pengendapan sangat
tergantung pada tersedianya bukaan (opening) dalam batuan, sedang pembentukan
tubuh bijih yang besar tergantung kepada banyaknya suplai material yang bisa
terangkut melalui bukaan tersebut. Dengan demikian bukaan tersebut harus saling
berhubungan antara satu dengan lainnya. Berbagai tipe bukaan dalam batuan yang
dapat menjadi saluran migrasi larutan disajikan pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Tipe-tipe bukaan dalam batuan
Original Cavities
Pore spaces Cooling cracks
Crystal lattices Igneous breccia cavities
Vesicles or ―blow holes‖ Bedding Planes
Lava drain channel
Induced Channel
Fissures, with or without faulting Volcanic pipes
Shear-zone cavities Tectonic pipes
Cavities due to folding and warping Collapse breccias
Saddle reefs Solution caves
Pitches and flats Rock alteration openings
Anticlinal and synclinal cracking and slumping

Porositas. Porositas batuan adalah persentase pori dalam batuan. Pada batuan
dengan butiran berbentuk bulat, kisaran posositas dari minimum 25,95% dan
maksimum 47,64%. Namun perlu diingat bahwa butiran batuan tidak pernah
sepenuhnya bulat. Material berbentuk angular memiliki porositas yang lebih besar
dibanding yang berbentuk bulat, dan material berukuran halus relatif lebih besar
posositasnya dibanding material berukuran kasar.


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 28,43

Permeabilitas. Permeabilitas adalah kemampuan material meluluskan air.
Permeabilitas tergantung pada porositas batuan, tapi batuan yang porous belum tentu
permeabilitasnya bagus. Permeabilitas tergantung pada ukuran pori, banyaknya pori,
dan interkoneksi antar pori. Beberapa lava vesikular berporositas tinggi, tapi karena
tidak salin berhubungan menyebabkan permeabilitasnya rendah.

Pore Spaces. Pori batuan adalah ruang antar butiran. Pore spaces ini menyebabkan
batuan 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 dihasilkan
oleh ekspansi vapor seperti terlihat pada bagian atas beberapa aliran lava basal. Jika
vesicle tersebut terisi disebut amygdaloid.

Volcanic Flow Drains. Volcanic Flow Drains terbentuk pada aliran lava manakala sisi
luar 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 dan
kadang diikuti oleh patahan. Jadi patahan termasuk fissures, tapi tidak semua fissures
diikuti oleh patahan. Fissures ini merupakan saluran yang sangat baik untuk
transportasi larutan. Jika fissures tersebut terisi oleh logam atau mineral, disebut
fissures veins.

Folding and Warping. Pelenturan dan lipatan lapisan sedimen menghasilkan bentuk :
(1) bukaan saddle reef pada puncak lipatan yang tertutup, (2) pitches and flats adalah
bukaan 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 vulkanik
yang membentuk aglomerat dan breksi intrusif.

Volcanic Pipe. Pada saat terjadi aktifitas vulkanik terbentuk bukaan berbentuk pipa
akibat adanya material yang terlempar keluar. Material yang terlempar keluar tersebut
kadang kembali jatuh ke dalam lubang vulkanik membentuk breksi dan menyisakan
ruang antar fragmen.


Tectonic Breccia, Collapse Breccia, etc. Breksi juga bisa terbentuk akibat adanya
penghancuran pada batuan brittle disebabkan oleh lipatan, sesar, intrusi atau berbagai
gaya tektonik lain. Sama seperti breksi yang terbentuk pada volcanic pipes, fragmen
breksi yang terkonsolidasi menyisakan ruang antar fragmen.

Rock Alteration Openings. Batuan yang mengalami alterasi bersifat lebih porous
dibanding batuan yang tidak teralterasi.

Pergerakan larutan melalui batuan umumnya melalui bukaan yang berbentuk fissures
karena sifatnya yang saling berhubungan, atau melalui bukaan lain yang lebih kecil
seperti shear zone, lapisan lava vesikuler, atau sedimen yang porous.

Disamping tersedianya bukaan, ukuran butir partikel batuan juga cukup penting dalam
pembentukan deposit hidrotermal, bukan hanya dalam kaitannya dengan pergerakan
larutan dalam batuan, tapi juga dalam kaitannya dengan reaksi kimia antara batuan
samping dengan larutan. Batuan dengan ukuran partikel kecil (seperti claystone)
menunjukkan luas permukaan yang kontak dengan larutan lebih besar dari batuan
dengan ukuran partikel besar (seperti sandstone), hal ini memungkinkan terjadinya
reaksi kimia yang lebih banyak antara batuan dengan larutan. Sedang ukuran porinya
sangat kecil sehingga permeabilitasnya menjadi rendah. Kondisi demikian memang
kurang baik untuk migrasi larutan, tapi sebaliknya sangat baik untuk pengendapan
mineral.

Pengendapan mineral terjadi seiring dengan turunnya temperatur dan berkurangnya
tekanan dalam larutan. Turunnya temperatur sangat tergantung pada jumlah larutan
yang bergerak dan kapasitas batuan samping untuk menerima panas dari larutan.
Sementara akan berkurang seiring dengan semakin berkurangnya kedalaman akibat
pergerakan larutan relatif ke atas.

4.2. ALTERASI BATUAN SAMPING DAN GANGUE

Batuan samping (country rock) yang ditempati deposit bijih dari proses hidrotermal,
hampir selalu memperlihatkan adanya efek reaksi yang dihasilkan dari fluida panas
yang 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 fisik
maupun kimia) karena pengaruh fluida hidrotermal. Alterasi bisa disebabkan antara
lain oleh :
1. Diagenesis dalam sedimen
2. Proses regional, termasuk metamorfisme
3. Proses postmagmatic atau postvolcanic yang berasosiasi dengan proses
pendinginan
4. Proses mineralisasi langsung

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk dan intensitas alterasi hidrotermal
adalah :
1. Karakteristik dan komposisi batuan induk (host rock)
2. Komposisi fluida hidrotermal yang meliputi Eh, pH, tekanan vapor, komposisi
anion-kation, dan derajad hydrolysis.


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 mencapai
beberapa kilometer jika alterasi tersebut dipengaruhi oleh a network of vein.
Perubahan minor dalam distribusi mineral gangue bisa menunjukkan arah penyebaran
vein 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 i
G AgS Ag3SbS3 e o t a
e r s b
n Cu12Sb4S13 i i
PbS l
t t
e p ku k e
r Mesothermal ZnS i a a Chlorite
a r r l S Carbonates
l CuFeS2 i s s e
t a i
i t
q
z Au u
e e Sericite
d FeAsS Bi n Quartz
c Pyrite
Hypothermal MoS2 e

CaWO4 (Fe,Mn)WO4

SnO2
Diopsit Diopside
Metasomatik kontak Fe3O4 CaWO2 Garnet Garnet
Idocrase
Contact 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 n
Gambar 4.2. Kondisi kimia dan mineralogi secara umum yang berasosiasi dengan zona epi-
meso-hypothermal, metasomatik kontak, dan pegmatik (D. Garlick).


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 DIHASILKAN

Pengisian celah (cavity filling) adalah pengendapan larutan mineral dalam bukaan
yang terdapat pada batuan samping (rock opening). Larutannya sendiri bisa dalam
kondisi cair atau kental, panas atau dingin, dan berasal dari magmatik atau bukan.
Umumnya mereka dalam bentuk cair dan panas. Mineral pertama tumbuh dari dinding
bukaan kearah dalam bukaan.

Dalam beberapa kasus, satu atau beberapa mineral terendapkan pada semua bagian
dinding bukaan menghasilkan homogeneus atau massive ore. Dalam bukaan juga
kadang terlihat adanya crustificatian atau adanya perulangan pengendapan mineral
dari arah luar ke arah dalam bukaan. Perulangan tersebut bisa dalam bentuk simetris
jika terjadi perulangan secara sistematis (123454321) atau bentuk asimetris jika
perulangannya tidak sistematis (acbdbebfbgbka).
Perulangan asimetris bisa terjadi jika ada reopening pada deposit yang telah terbentuk
sebelumnya, misalnya pertama terendapkan abba yang kemudian setelah reopening
celah abba diisi oleh mineral lain c,d,e,f, dan seterusnya.

Jika pengendapan mineral terjadi disekeliling fragmen-fragmen breksi, maka dihasilkan
cockade ore. Jika kristal mineral utama tumbuh dari dinding kearah dalam bukaan,
terbentuk comb structure. Jika pengisiian bukaan tidak komplit dalam seluruh bukaan
batuan, 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 umumnya
keduanya 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


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 penting
dalam pembentukan deposit mineral hipotermal, mesotermal, dan penting dalam
pembentukan deposit mineral epitermal. Metasomatic replacement umumnya
menghasilkan deposit mineral-mineral bijih seperti iron, copper, lead, zinc, gold, silver,
tin, mercury, molybdenum, manganese, barite, fluorite, magnesite, dan kyanite. Bentuk
depositnya adalah disseminated, massive, dan lode.


V. GENESA DEPOSIT TEMBAGA PORFIRI

Tambang tembaga tertua yang diketahui terletak di Maadi pada zaman pra-dinasti
Egiptian sekitar 10 km dari Kairo dan artefak tembaga yang ditemukan menunjukkan
bahwa industri peleburan bijih tembaga telah dimulai sejak 3300SM. Di Zambia juga
ditemukan tambang tembaga di daerah Bwana Mkubwa dekat Ndola. Selanjutnya
diketahui pula bahwa di Asia Kecil dan Siprus telah ada peleburan dan pengolahan
tembaga, dan mencapai puncaknya pada zama Egiptian (Bowen & Gunatilaka, 1977).

Catatan sejarah menunjukkan bahwa antara tahun 1580 – 1850 produksi tembaga per
tahun 10.000 ton. Jadi pada saat itu, hanya deposit tembaga berkadar tinggi yang telah
dieksploitasi. Di Eropa Utara, bijih tembaga yang ditambang pada tahun 1540 berkadar
8% tembaga. Pada tahun 1890 deposit tembaga berkadar 6% tembaga sudah mulai
digarap dan menjelang 1906, berkat kemajuan teknologi penambangan, deposit
tembaga 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 konsumen
tembaga 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 tembaga
dipisahkan dengan cara flotasi. Bijih tembaga pekat dari flotasi tersebut kemudian
dibakar dalam tanur pada temperatur tinngi sehingga tembaganya memisah.
Pengolahan tahap akhir dilakukan dengan elektrolisis atau pemurnian tembaga
(Moeller, 1968).

5.1. HAKEKAT DAN KLASIFIKASI TEMBAGA

Tembaga adalah salah satu unsur transisi periode keempat dan anggota golongan IB
dalam sistem periodik. Sebagaimana unsur transisi lainnya, tembaga juga merupakan
logam padat dengan sifat kimia seperti pada tabel 5.1. Unsur ini di alam dapat
berbentuk 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


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 pengaruh
hidrotermal. Alasan untuk memisahkan hidrotermal ke dalam kelas tersendiri karena
kenyataan menunjukkan bahwa sebagian deposit tembaga yang berhubungan genetik
dengan hidrotermal, seperti tipe deposit hidrotermal residu, tidak bisa dimasukkan ke
dalam ketiga kelas lainnya. Contoh deposit tembaga seperti ini adalah deposit bijih
tembaga Butte di Montana yang berasosiasi dengan vein berbentuk anyaman.

Selanjutnya dari keempat kelas di atas, terdapat empat jenis deposit tembaga utama
yaitu (1) deposit bijih tembaga porfiri, (2) deposit bijih tembaga hidrotermal, (3) deposit
bijih 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 tembaga
terbesar berasal dari deposit porfiri yang juga merupakan deposit berumur relatif
muda.

5.2. DEFINISI DEPOSIT TEMBAGA PORFIRI DAN PENYEBARANNYA

Istilah tembaga porfiri berasal dari hubungan mineralisasi tembaga dengan batuan
plutonik. Deposit ini dicirikan oleh tembaga dan molibdenit dalam bentuk hamburan
(disseminated) atau fenokris dalam batuan dengan tekstur porfiritik. Tembaga porfiri
didefinisikan sebagai suatu deposit besar, berkadar rendah hingga menengah dalam


sulfida hipogen yang dikontrol oleh struktur primer dan umumnya berasosiasi dengan
intrusi 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 kala
Kapur dan Paleogen. Sillitoe (1972) dalam Bowen dan Gunatilaka (1977) menyatakan
penyebaran tembaga porfiri tergantung pada tingkat erosi yang menyebabkan
tersingkapnya rantai plutonik-vilkanik dan pembentukannya berhubungan erat dengan
generasi magma pada zona-zona subduksi.

Deposit tembaga porfiri yang utama ditemukan pada daerah bagian barat benua
Amerika yang memanjang dari Alaska, Kolumbia, Amerika Serikat (Wasington),
Montana, Idaho, Kolorado, Utah, Nevada, New Mexico, Peru dan Cili bagian utara
hingga Argentina, dan kemungkinan memanjang hingga Antartika. Sementara itu di
bagian barat Pasifik ditemukan juga deposit tembaga porfiri memanjang dari
Kepulauan Solomon, Papua New Guinea, Papua Barat, Kalimantan Timur, Filifina
hingga 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 PORFIRI

Variasi gerakan arus konveksi pada lapisan astenolit mengakibatkan terjadinya tiga
jenis pola gerakan lempeng bumi yaitu konvergen, divergen, dan transform.
Sehubungan dengan pembentukan deposit tembaga porfiri, maka pola gerakan
lempeng yang paling penting menurut Sillitoe (1972) dalam Bateman (1979) adalah
konvergen dimana terjadi gerakan saling mendekati antara dua lempeng menyebabkan
terjadinya suatu benturan, pembentukan palung dan banyak menimbulkan gempabumi
serta gunungapi benua. Akibat benturan-benturan lempeng tersebut membentuk zona
subduksi yang umumnya terjadi antara lempeng benua dan lempeng samudera, yang
diikuti oleh peleburan sebagian akibat tekanan dan temperatur yang tinggi
menghasilkan magma calc-alkali.


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 samudera
yang terdiri atas tiga layer, dimana layer 1 adalah endapan sedimen laut yang banyak
mengandung logam, dan dibawahnya layer 2 dan 3 adalah basal dan gabro.

Sejak zaman Kapur terjadi gerakan konvergen antara benua Amerika dengan lempeng
Pasifik disepanjang bagian barat Amerika. Tabrakan ini membentuk rantai vulkanik
disepanjang jalur subduksi tersebut, sekaligus juga membentuk deposit tembaga
porfiri. Sedangkan pada bagian barat Pasifik juga terjadi subduksi akibat gerakan
lempeng Eurasia ke arah timur membentuk deposit tembaga porfiri di sepanjang
bagian barat Pasifik termasuk kepulauan Solomon, Papua New Guinea, Jepang, dan
lain-lain. Sementara itu gerakan relatif lempeng Eurasia dan Afrika membentuk juga
deposit tembaga porfiri di Iran, Pakistan, dan Turki.


5.4. MEKANISME PEMBENTUKAN DEPOSIT TEMBAGA PORFIRI

Deposit tembaga porfiri dihasilkan melalui suatu proses geokimia-fisika dari rangkaian
berupa magmatik akhir, magmatik hidrotermal, meteorik hidrotermal, hingga normal
hidrotermal seiring dengan berkurannya kedalaman. Intrusi calc-alkali atau alkali
menghasilkan batuan berkomposisi tertentu dari monzonit kuarsa hingga granodiorit
atau diorit hingga senit. Batuan samping yang melarut ke dalam magma akan turut
mempengaruhi komposisi magma danstruktur kemas magma. Umumnya deposit
tembaga porfiri berukuran jauh lebih besar dari deposit hidrotermal lainnya. Bentuk
deposit ini memperlihatkan bahwa struktur berskala besar ikut mengontrol mineralisasi
dan kedalaman pembentukannya.

Gustafon dan Hunt, 1975, dalam Park dan Guilbert, 1986, yang menyelidiki proses
pembentukan 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 di
atas. Perbedaan proses tergantung pada kedalaman pembentukan, kehadiran
airtanah, volume dan tingkatan magma, konsentrasi logam, sulfur, dan volatil lainnya.

Gambar 5.4 menunjukkan bahwa mineralisasi awal (b) terjadi pada kondisi airtanah
minimum dan invasi larutan magmatik ke batuan samping menyebabkan terjadinya
alterasi K-feldspar dari pusat invasi ke arah luar, membentuk zona alterasi potasik dan
zona alterasi propilitik. Selanjutnya (c) invasi airtanah yang berkonveksi menghasilkan
larutan meteorik hidrotermal dan bersama dengan larutan magmatik hidrotermal yang
sudah ada sebelumnya disertai oleh penurunan temperatur yang tajam, membentuk
serisit dan pirit yang memotong alterasi potasik-propilitik yang terbentuk duluan.
Peristiwa ini menghasilkan zona altersi serisitisasi (phyllic) yang dikenal sebagai phyllic
overprint. Tahap akhir (d) didominasi oleh larutan meteorik hidrotermal hingga normal
hidrotermal 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 MAGMA

Ringwood dan Curtis (1955) dalam Bown dan Gunatilaka (1977) menjelaskan bahwa
kandungan tembaga dalam magma basal sekitar 200 ppm, sebaliknya dalam magma
ultrabasa dan granitis kandungannya hanya sekitar 20 ppm. Selama difrensiasi magma
basal, kandungan Fe, Co, dan Ni cenderung terbentuk duluan dalam fraksinasi
kristalisasi, sedang tembaga belum terbentuk dalam silikat atau bentuk lainnya dan
cenderung menjadi konsentrasi residu dalam fraksi larutan. Tembaga akan cepat
terbentuk tergantung pada fS2 (fugacity sulphur = tekanan parsial sulfur), fO2, dan pH
larutan. Tembaga dalam larutan tidak terbentuk dengan baik pada kondisi fS2 rendah.


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 dan
fO2 dalam pembentukan fase sulfida. Sulfur memisahkan diri dari larutan silikat dan
digantikan oleh oksigen kemudian membentuk logam S (chalcophile). Reduksi dalam
fO2 dikontrol oleh kristalisasi fraksinasi mineral yang kaya Fe-O. Dengan kata lain,
kelarutan sulfur dalam magma tergantung pada besarnya kandungan Fe2+. Kristalisasi
fraksinasi akan meningkatkan fO2 dan tembaga dalam fraksi larutan, kemudian
memisah dalam fase sulfida.

Pendinginan intrusi basa sangat jarang yang menghasilkan konsentrasi logam dalam
fraksi hidrotermal. Hal ini karena kandungan air dalam magma primer sangat rendah.
Magma basa baru bisa membentuk fluida hidrotermal setelah berasimilasi dengan
material yang mengandung air. Jadi proses pengayaan untuk membentuk larutan bijih
kurang efektif dalam magma basa dibanding dengan magma intermedit. Umumnya
deposit porfiri berasosiasi dengan batuan beku intermedit. Hubungan genetik antara
Cu-Mo dengan batuan intermedit terlihat pada penyebaran geografisnya seperti dalam
zona alterasi-mineralisasi model Lowell-Guilbert yang akan dibahas kemudian. Zona
tersebut menjelaskan bagaimana perubahan temperatur, tekanan, dan reaktifitas
konveksi fluida dari pusat panas, dan sekaligus juga menerangkan bagaimana
pergerakan fluida selama proses pendinginan berlangsung. Pembentukan bijih adalah
mekanisme difrensiasi logam yang terkonsentrasi dari normal magma. Dalam kasus
ini, asosiasi batuan bekunya akan menentukan kandungan logam yang terbentuk.

5.4.2. KONDISI MAGMATIK-HIDROTERMAL SELAMA PEMBENTUKAN DEPOSIT
TEMBAGA PORFIRI

Kehadiran air atau fase aquatik dalam magma selama pembentukan tembaga porfiri
merupakan hal yang sangat penting. Kontak air dengan magma yang sedang memisah
terjadi dalam beberapa tahap. Fluida hidrotermal pertama yang memisah relatif kaya
akan CO2 dibanding fluida yang memisah kemudian. Juga fraksi awal banyak
mengandung 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 tidak
jenuh mengintrusi lapisan permeabel yang mengandung fluida, perbedaan tekanan
akan menyebabkan migrasi fluida tersebut. Jika tekanan fluida lebih besar dibanding
tekanan hidrostatik, volatil akan keluar dari magma hingga tekanan kembali normal.
Magma bisa jenuh dengan komponen volatil hanya jika tersedia cukup suplai fluida dari
batuan samping, pada saat tekanan lebih besar dari tekanan litostatik. Sirkulasi
konveksi fluida dapat terjadi karena perbedaan temperatur, kerapatan fluida dekat
magma, dan masuknya fluida dingin dari sekitar magma. Pola sirkulasi dikontrol oleh
permeabilitas batuan samping. Perbedaan temperatur yang besar bisa menyebabkan
terjadinya pemusatan dan kristalisasi besar-besaran secara serentak dalam magma.
Pada saat kristalisasi berlangsung pada suatu kisaran temperatur, pemisahan kristal
komponen non volatil menyebabkan bertambahnya konsentrasi volatil dalam fraksi
cairan dan selanjutnya menambah tekanan gas dalam larutan. Jika tekanan gas
selama pendinginan dan kristalisasi lebih besar dari tekanan batas, akan
menyebabkan terjadinya vesikulasi.


GENESA MINERAL

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (11)

Similar to GENESA MINERAL

Similar to GENESA MINERAL (20)

GENESA MINERAL