Perkembangan konsep dan klasifikasi endapan mineral
Pada kenyataannya tidak mudah membuat pengelompokan atau klasifikasi endapan mineral. Terdapat klasifikasi yang didasarkan pada genesanya, ada juga klasifikasi secara diskriptif, misal berdasarkan komoditi logamnya, atau berdasarkan batuan yang ditempatinya (host rocks-nya). Sebenarnya klasifikasi secara diskriptif berdasarkan komoditi logamnya relatif mudah untuk dipahami. Tetapi pada para ahli geologi tidak menggunakan klasifikasi tersebut, karena berbagai alasan, diantaranya tersebarnya banyak unsure logam pada beragam tatanan geologinya dan pembagian ini mungkin dirasa kurang ilmiah.
Pengelompokan yang sering digunakan oleh para ahli geologi, umumnya berdasarkan pada bentuk endapannya, wall rocknya, atau control strukturnya. Sebagai contoh Bateman (1950), dalam bukunya “Economic Mineral Deposit” mengelompokkan bijih berdasarkan control strukturnya, diantaranya bijih yang terbentuk pada sesar, pada lipatan, pada kontak batuan beku, diseminasi dan lain sebagainya. Masalahnya terdapat juga bijih yang terbentuk pada lipatan yang tersesarkan, atau diseminasi sepanjang kontak batuan beku. Sehubungan dengan munculnya teori tektonik lempeng yang dapat menjelaskan proses magmatisme dan keberadaan endapan bijih, maka klasifikasi secara genetic makin sering digunakan. Tokoh penting yang memulai membangun konsep dan klasifikasi endapan mineral adalah Waldemar Lindgren (1860-1939). Lindgren (1911), secara garis besar membagi endapan mineral menjadi dua macam yaitu :
a). endapan oleh proses mekanik dan
b). endapan oleh proses kimiawi (Tabel 3)
Endapan yang disebabkan oleh proses kimiawi, karena naiknya air magmatik, dibagi menjadi 3, berturut-turut dari bagian yang paling dalam adalah: Endapan hipotermal, Endapan Mesotermal, dan Endapan epitermal (Tabel 1). Endapan hipotermal terbentuk pada wilayah yang cukup dalam pada temperature yang relative panas, endapan epitermal merupakan endapan yang terbentuk di dekat permukaan, dengan kondisi temperature yang rendah. Sedangkan endapan Mesotermal terbentuk pada kedalaman dan temperature diantara endapan Mesitermal dan hipotermal. Dalam klasifikasi ini belum muncul istilah hidrotermal, tetapi hanya disebut dengan istilah “ karena naiknya air, berhubungan dengan aktivitas batuan beku”.
Tabel 1. Klasifikasi Lindgren (1911).
Tabel 2. Ciri-ciri umum endapan Hipotermal (Lingren 1933).
Tabel 3. Ciri-ciri umum endapan Mesotermal (Lingren 1933).
Tabel 4. Ciri-ciri umum endapan epitermal (Lingren 1933).
Niggli (1929) menyampaikan konsep pengelompokan mineral, menggabungkan konsep stadia magmatisme dengan jenis-jenis komoditi logamnya. Kelompok pertama adalah endapan endapan yang terkait dengan batuan plutonik, yang kemudian dibagi menjadi Kelompok Orthomagmatik, Kelompok Pneumatolitik-Pegmatik, dan kelompok Hidrotermal. Kelompok Othomagmatic dibagi Kelompok Intan-Platinum-kromium dan Kelompok Titanium-besi-nikeltembaga. Kelompok Pneumatolitik dibagi menjadi Logam berat-alkanine earthsfosforus- titanium, kelompok Silikon-alkali-fluorin-boron-tin-molibdenum-tungsten, dan Kelompok Tourmalin-kuarsa. Demikian halnya dengan Kelompok lain seperti hidrotermal dan volkanik, akan dibagi lagi menjadi kelompok komoditi logam (Tabel 2). Setelah banyak dilakukan eksplorasi dan eksploitasi endapan mineral di banyak tempat di dunia, diketahui ada banyak jenis komoditi logam seperti emas yang didapatkan pada beberapa kelompok. Sehingga penggolongan ini menjadi kurang relevan lagi.
Tabel 5. Klasifikasi endapan bijih Niggli (1929).
Pengertian Pneumatolitik yang disampaikan Niggli (1929), adalah stadia magmatisme yang didominasi oleh fase gas, sedangkan hidrotermal didominasi oleh fase cair. Pada klasifikasi ini telah muncul istilah hidrotermal, yang dibagi menjadi empat golongan komoditi logam. Niggli (1929) tidak membagi hidrotemla menjadi hipotermal, mesotermal, dan epitermal. Pada kenyataannya sulit dibedakan kenampakan hasil ubahan atau endapan mineral yang disebabkan oleh proses pneumatolitik dengan hidrotermal. Belakangan, para ahli geologi banyak menggunakan istilah fluida hidrotermal (hydrothermal fluid) untuk mewakili baik fase gas pneumatolitik maupun fase cair hidrotermal. Graton (1933) mengusulkan istilah teletermal, untuk endapan mineral pada daerah dangkal, yang terbentuk jauh dari sumbernya (T dan P rendah). Sedangkan Buddington (1935), mengenalkan istilah xenotermal, untuk endapan pada daerah dangkal tetapi terbentuk pada temperatur tinggi (T tinggi P rendah). Hal ini disebabkan oleh adanya intrusi pluton didekat permukaan.
Tabel 6. Klasifikasi Lindgren (1933) yang dimodifikasi oleh Graton (1933) dan Buddington (1935).
Tabel 7. Ciri-ciri umum endapan teletermal (Graton, 1933 dari Evans , 1993).
Stantan (1972) membuat klasifikasi endapan bijih didasrkan pada asosiasi batuan sampingnya (host rock), baik pada batuan beku, sedimen hingga metamorf.
Pengelompokkan tersebut meliputi :
1. Bijih pada batuan beku
• Bijih berasosiasi dengan mafik dan ultramafik
• Bijih berasosiasi dengan felsik
2. Bijih yang berafiliasi batuan sedimen
• Konsentrasi bijih besi
• Konsentrasi bijih mangan
• Strata-bound
3. Stratiform sulpide yang berasosiasi dengan volkanik laut
4. Bijih berasosiasi dengan urat
5. Bijih berasosiasi dengan batuan metamorf
Berapa ahli geologi melakukan pengelompokan endapan bijih didasarkan pada lingkungan tektoniknya, diantaranya yang telah dilakukan Mitchell dan Garson (1981), yang membagi endapan bijih menjadi:
1. Endapan di Continental Hot Spots, Rifts dan Aulacogens
2. Endapan pada Passive Continental Margins dan Interior Basins
3. Endapan pada lingkungan Oceanic
4. Endapan pada lingkungan subduksi
5. Endapan pada lingkungan yang terkait dengan collision
6. Endapan pada Transform Faults dan lineamentnya pada Continental.
Tabel 8. Klasifikasi endapan bijih Lindgren, di modifikasi tahun 1985.
Sejalan dengan berkembangnya konsep tektonik lempeng pada dasa warsa 60-70an, beberapa istilah yang dikemukakan oleh Lindgren, Graton, dan Buddington, Guilbert dan Pak, jarang digunakan. Variasi endapan magmatic makin bervariasi,. Istilah epitermal, sampai sekarang ini masih digunakan, walaupun pengertiannya sudah mengalami modifikasi dari konsep aslinya, yang disampaikan oleh Lindgren (1911). Istilah mesotermal, kadang masih digunakan, terutama untuk kategori endapan epitermal, tetapi menunjukkan temperature pembentukan yang tinggi, sedangkan istilah hipotermal, teletermal, maupun xenotermal, jarang digunakan lagi. Istilah-istilah yang banyak digunakan dalam eksplorasi endapan mineral adalah klasifikasi yang didasarkan pada pembentukan serta tatanan geologinya, seperti endapan logam dasar porifir, urat Cordilleran, Mississipi Valey dan sebagainya.
Secara Genetik, endapan mineral dibagi menjadi endapan yang disebabkan oleh proses magmatik, proses hidrotermal, proses metamorfisme, serta prosesproses dipermukaan. Endapan magmatik , dibagi menjadi endapan yang disebabkan proses gravitational settling, liquid immisvibility, maupun pegmatik. Endapan hidrotemal meliputi endapan porfir (porphyry deposit), endapan greisen, massive sulphide deposit, skarn, epitermal (low sulphidation dan high sulphidation) dll. Endapan skarn kadang juga digolongkan sebagai endapan metamorfik. Sedangkan endapan-endapan permukaan meliputi endapan palcer, endapan evaporasi, endapan residual laterit, endapan supergen, maupun endapan volkanik-exhalative. Proses pembentukan bijih logam secara umum dapat di bagi menjadi empat kelompak, yaitu proses magmatik, proses hidrotermal, proses metamorfik dan proses permukaasn (disarikan dari Hutchison, 1983, Evans 1993).
a. Proses Magmatik
Mineral-mineral bijih seperti magnetit, ilmenit, kromit terbentuk pada fase awal diferensiasi magma, bersamaan dengan pembentukan mineral olivine, piroksen, Ca-Plagioklas. Semua mineral bijih yang terbentuk pada fase ini disebut sebagai endapan magmatik. Beberapa proses pada fase magmatisme diantaranya meliputi:
a. Proses kristalisasi (diseminasi), intan (C ) pada kimberlit
b. Proses segregasi (kumulat, gravity settling): kromit (Cr), magnetit
(Fe), platinum (Pt)
c. Liquid immiscibility : : Cu-Ni sulfide, Fe-Ti Oksida
d. Pegmatik : Fe, Sn
Di Indonesia endapan-endapan bijih yang disebabkan oleh proses magmatik, sampai sekarang belum menunjukksan nilai ekonomi yang signifikan. Konsentrasi bijih besi (Fe) atau nikel (Ni) lebih disebabkasn oleh proses pelapukan, baik kimiawi maupun fisik, membentuk endapan residusal atau placer.
b. Proses Hidrotermal
Sistem hidrotermal dapat didifinisikan sebagai sirkulasi fluida panas (50° sampai >500°C), secara lateral dan vertikal pada temperatur dan tekanan yang bervarisasi, di bawah permukaan bumi (Pirajno, 1992). Sistem ini mengandung dua komponen utama, yaitu sumber panas dan fase fluida. Sirkulasi fluida hidrotermal menyebabkan himpunan mineral pada batuan dinding menjadi tidak stabil, dan cenderung menyesuasikan kesetimbangan baru dengan membentuk himpunan mineral yang sesuasi dengan kondisi yang baru, yang dikenal sebagai alterasi (ubahan) hidrotermal. Endapan bijih hidrotermal terbentuk karena sirkulasi fluida hidrotermal yang melindi (leaching), menstranport, dan mengendapkan mineral-mineral baru sebagai respon terhadap perubahan kondisi fisik maupun kimiawi (Pirajno, 1992). Interaksi antara fluida hidrotermal dengan batuan yang dilewatinya (batuan dinding), akan menyebabkan terubahnya mineral-mineral primer menjadi mineral ubahan (alteration minerals. Semua mineral bijih yang terbentuk sebagai mineral ubahan pada fase ini disebut sebagai endapan hidrotermal. Endapan hidrotermal dapat dibagai menjadi beberapa kelompak, yaitu:
a. Berhubungan dengan batuan beku
1. Porfiri : Cu, Au, Mo . Contoh di Grasberg, Batuhijau
2. Skarn : Cu,Au,Fe. Contoh Ertzberg complex
3. Greisen : Sn, W. Contoh di P.Bangka
4. Epitermal (low and high sulphidation type, Carlyn type) : Au,
Cu, Ag, Pb. Contoh di Pongkor, M.Muro
5. Massive Sulphide Volcanogenic : Au, Pb, Zn. Contoh Wetar
b. Tidak berhubungan dengan batuan beku
5. Lateral secretion (Missisippi valley type) : Au,Pb,Zn.
Gambar 1. Diagram proses magmatisme-hidrotermal-vulkanisme, kaitannya dengan mineralisasi bijih logam.
Greisen didefinisikan agregat granoblasti dari kuarsa dan muskovit (atau lipidolit) dengan sejumlah mineral asesori seperti topas, tourmalin, dan fluorit yang dibentuk oleh ubahan metasomatik post-magmatik granit (Best 1982, Stemprok 1987 dalam Evans 1993). Greisen adalah tipe endapan penghasil utama logam timah dan tungsten, umumnya salah satu unsur hadir lebih dominan. Endapan tersebut umumnya di bentuk pada kontak bagian atas dari intrusi granit, yang kadang disertai oleh pembentukan stockwork. Mineraliasi umumnya sebagai tubuh besar yang tak beraturan atau sebagai lembaran di bawah kontak bagian atas dengan lebar sekitar 10-100 m, yang bergradasi melalui zona ubahan felspatik (albitisasi dan mikroklinisasi) ke arah granit segar (Pollard dkk., 1988 dalam Evans,1993).
Endapan bijih epitermal adalah endapan yang terbentuk pada lingkungan hidrotermal dekat permukaan, mempunyai temperatur dan tekanan yang relative rendah, berasosiasi dengan kegiatan magmatisme kalk-alkali sub-aerial, sebagian besar endapannya dijumpai di dalam batuan volkanik (beku dan klastik). Endapan epitermal berdasarkan karakter fluidanya dibagai menjadi epitermal sulfidasi rendah dan epitermal sulfidasi tinggi Pada kenyataannya tidak mudah untuk membatasi ciri-ciri endapan yang termasuk bahagian epitermal dari sistem hidrotermal lainnya. Seringkali kita mendapati kenampakan endapan, baik mineralogi maupun teksturnya merupakan gradasi dari endapan epitermal dengan endapan hidrotermal lain.
Endapan sulfida masif sering berasosiasi dengan batuan-batuan pelite sampai semipelite atau berasosiasi dengan endapan volkanik bawah laut . Endapan yang berasosiasi dengan volkanik sering dikenal sebagai endapan sulfida vulkanogenik, yang terutama banyak mengandung tembaga dan timah maupun emas dan perak sebagai by-product. Sawkind(l 976) membagi endapan massive sulphide volcanogenic menjadi tipe Kuroko, tipe Cyprus, tipe Besshi, dan tipe Sullivan.
c. Proses Metamorfisme-Hidrotermal
Suatu tubuh batuan yang diterobos magma (batuan beku) umumnya akan mengalami rekristalisasi, alterasi, mineralisasi, penggantian (replacement), pada bagian kontaknya. Perubahan ini disebabkan oleh adanya panas dan fluida yang berasal dari aktifitas magma tersebut. Istilah metamorfosa kontak dan metasomatosa kontak sangat terkait dengan proses-proses di atas.
Metamorfosa dan metasomatosa kontak yang melibatkan batuan samping terutama batuan karbonat seringkali menghasilkan skarn dan endapan skarn. Dalam proses ini berbagai macam fluida seperti magmatik, metamorfik, serta meteorik ikut terlibat. Fluida yang mengandung bijih ini sering tercebak dan terakumulasi antara tubuh pluton dan sesar-sesar disekitar pluton dengan batuan disekitarnya. Walaupun sebagian besar skarn ditemukan pada batuan karbonat, tetapi juga dapat terbentuk pada jenis batuan lainnya, seperti serpih, batupasir maupun batuan beku.
a. Kontak pirometasomatik (skarn): Cu, Au, Fe
b. Metamorfosa menyebabkan bijih terkonsentrasi : Au
Kata "skarn" pertama kali digunakan di pertambangan Swedia untuk sebuah material gangue kalk-silikat yang kaya akan bijih-Fe dan endapan-endapan sulfide terutama yang telah me-replace kalsit dan dolomit pada batuan karbonat. Klasifikasi skarn pada umumnya banyak mempertimbangkan tipe batuan dan asosiasi mineral dari batuan yang di-replace.. Pengertian endo-skarn dan exoskarn
mengacu pada skarnifikasi batuan beku dan batugamping yang terkait. Endoskarn adalah proses skarnifikasi yang terjadi pada batuan beku, sedangkan exoskarn adalah skarnifikasi pada batugampiong sekitar batuan beku. Pada kenyataannya sebagian besar bijih skarn hadir sebagai exo-skarn.
Tabel 9. Karakteristik berbagai tipe endapan bahan galian logam.
d. Proses-Proses di Permukaan
Endapan permukaan merupakan endapan-endapan bijih yang terbentuk relatif di permukaan, yang dipengaruhi oleh pelapukan dan pergerakan air tanah. Telah dikenal secara luas, bahwa endapan (sedimen} permukaan dibagi menjadi endapan alohton (allochthonous) dan endapan autohton (autochthonous). Endapan alohton merupakan endapan yang ditransport dari tempat lain (dari luar lingkungan pengendapan), sedangkan endapan autohton adalah endapan yang terbentuk secara insitu. Endapan alohton yang terkait dengan bijih atau secara ekonomi sering disebut sebagai endapan placer. Sedangkan endapan autohton yang terkait dengan bijih biasa dikenal sebagai endapan residual dan endapan presipitasi kimia atau evaporasi. Sedangkan pengkayaan supergen (supergen enrichment) walaupun tidak terbentuk di dekat permukaan, tetapi pembentukannnya terkait dengan proses-proses di permukaan.
- Endapan Placer
Endapan placer secara umum dapat dibagi menjadi empat golongan, yaitu endapan placer eluvial, endapan placer colluvial, endapan placer aluvial, dan endapan placer aeolian (Macdonald, 1983 dalam Evans ,1993). Secara tradisional juga sering digunakan istilah endapan placer residual, untuk endapan yang terbentuk dan berada di atas batuan sumbernya. Endapan ini umumnya terbentuk pada daerah yang mempunyai morfologi yang relatif datar. Penggunaan istilah endapan placer colluvial tidak begitu populer, beberapa penulis menyebut endapan ini terbentuk di dasar suatu tebing (cliff) dan sering diartikan sama dengan endapan talus. Endapan placer eluvial umumnya terbentuk pada daerah yang memiliki morfologi bergelombang. Mineralmineral berat akan terkonsentrasi di lereng-lereng dekat batuan sumber.Komoditi penting yang terbentuk sebagai endapan placer adalah emas (Au), platina (Pt) dan Timah (Sn).
- Endapan Residual
Endapan-endapan placer, seperti yang telah dibahas di atas terbentuk dari material yang terlepas dari batuan sumbernya baik secara mekanik maupun kimiawi. Seringkali material atau unsur yang tertinggal oleh karena proses tersebut mempunyai nilai ekonomi yang tinggi. Endapan-endapan sisa tersebut dikenal sebagai endapan residual. Untuk dapat terjadi endapan residual, pelapukan kimia yang intensif terutama untuk daerah tropis dengan curah hujan yang tinggi sangat diperlukan. Dalam kondisi tersebut sebagian besar batuan akan menghasilkan soil yang kehilangan materialmaterial yang mudah larut. Soil seperti ini dikenal sebagai laterit (laterites). Besi (Fe) dan aluminium (Al) hidroksid adalah sebagaian dari material yang paling tidak mudah larut, dan laterit umumnya mengandung material ini. Laterit yang sebagian besar mengandung aluminium hidroksid disebut sebagai bauxite dan merupakan bijih aluminium yang paling penting. Beberapa endapan bauxite mengalami melapukan dan terendapkan kembali membentuk bauxite sedimen (sedimentary bauxites). Selama lateritisasi, nikel yang terkandung dalam batuan peridotit dan serpentinit (0,25% Ni) pada awalnya terlarut, tetapi kemudian secara cepat mengalami presipitasi kembali ke dalam mineral-mineral oksida besi pada zona laterit atau zona limonit (1- 2% Ni) atau dalam garnierit pada zona saprolit (2-3%, zona lapuk di bawah zona laterit).
- Pengkayaan Supergen
Selama berlangsung pengangkatan dan erosi, suatu endapan bijih terekspos di dekat permukaan, kemudian mengalami proses pelapukan, pelindian (leaching), maupun oksidasi pada mineral - mineral bijih. Proses tersebut menyebabkan banyak unsur logam (Cu2+, Pb2+, Zn2+ dll.) akan terlarut (umumnya sebagai senyawa sulfat) dalam air yang bergerak ke dalam air tanah atau bahkan sampai ke kedalaman dimana proses oksidasi tidak berlangsung. Daerah dimana terjadi proses oksidasi disebut sebagai zona oksidasi. Sebagian larutan yang mengandung logam-logam yang terlarut bergerak terus hingga di bawah muka air tanah, kemudian logam-logam tersebut mengendap kembali membentuk sulfida sekunder. Zona ini dikenal sebagai zona pengkayaan supergen. Di bawah zona pengkayaan supergen terdapat daerah dimana mineralisasi primer tidak terpengaruh oleh proses oksidasi maupun pelindian, yang disebut sebagai zona hipogen. Logam yang paling banyak terbentuk karena proses ini adalah tembaga (Cu).
0 comments: