G E N E S A
B A H A N
G A L I A N
( T T A
2 4 6 )
Materi - 03 KLASIFIKASI DAN PEMBENTUKAN PEMBENTUKAN ENDAPAN BAHAN GALIAN Dono Guntoro, S.T., M.T.
Sejarah Konsep Genesa Bahan Galian (Georgius Agricola, 1556)
Konsep dasar dimulai pada abad ke-16 oleh Georg Bauer (dengan nama latin Georgius Agricola) pada buku De re Metallica (1556). Menurut Agricola, mineral bijih dapat diklasifikasikan berdasarkan berdasar kan proses terbentuknya, terbentuknya, yaitu yaitu :
Endapan Insitu : terdiri dari fissure veins, bedded, impregnations, seams, dan stockworks Endapan Aluvial : merupakan endapan-endapan yang berasal dari perombakan endapan insitu
Menurut Hoover & Hoover (penerjemah De re Metallica), Agricola mendasark mendasarkan an pengelompok pengelompokan an pada dua prinsip dasar, yaitu:
Endapan yang terbentuk akibat sirkulasi larutan dalam larutan dalam channels. Endapan yang terbentuk secara sekunder, sekunder , sehingga lebih muda daripada batuan induknya
Sejarah Konsep Genesa Bahan Galian (Charpentier, 1778-1799; Gerhard, 1781)
Charpentier : vein-vein terbentuk akibat alterasi pada batuan samping yang dicirikan dengan keberadaan vein yang bergradasii dengan batuan bergradas batuan samping. Gerhard : Gerhard : vein-vein terbentuk pada suatu bukaan (open fissures filled) oleh mineral-mineral yang terlindikan (leached) dari batuan samping. samping. Berdasarkan Charpentier dan Gerhard tsb, maka muncul teori “lateral secretion “lateral secretion””: Suatu endapan mineral dapat menjadi suatu endapan bijih berasal pelindian pada batuan samping yang berdekatan akibat dari sirkulasi air (tidak harus air meteorik). Teori ini menjadi referensi utama selama lebih dari 100 tahun.
Sejarah Konsep Genesa Bahan Galian (Lain-lain)
Hutton (1788 & 1795) ; batuan beku dan mineral bijih berasal dari magma dan ditempatkan dalam kondisi cair (liquid) untuk menjadi kondisi sekarang. Pendapat-pendapat bahwa endapan bijih berasal dari magma juga didukung oleh Joseph Brunner (1801) dan Scipione Breislak (1811) sehingga muncul teori magma differentiation and magma segregation. Spurr (1933) menyempurnakan teori tersebut bahwa jenis mineral yang terbentuk tergantung pada jenis batuan asalnya. Teori-teori tsb terus berkembang, hingga Waldemar Lindgren (1907, 1913 dan 1922) 1922) menghasilkan suatu klasifikasi endapan berdasarkan berdasark an proses genetik-nya genetik-nya.
KLASIFIKASI ENDAPAN BAHAN GALIAN
Klasifikasi dibuat se-sederhana mungkin agar mudah dan fleksibel dalam penerapann penerapannya ya
Dasar Klasifikasi
Kesamaan karakteristik dan deskripsi.
Kesamaan proses genesa dan letak endapan.
Kesesuaian teori-teori dan lingkungan pengendapan
Klasifikasi Niggli (1929)
Mengelompokkan endapan epigenetik menjadi volcanic dan volcanic dan plutonic. Berdasarkan sumber/asal endapan berupa liquids atau gases atau terkristalisasi langsung dari magma, magma, maka endapan plutonik dikelompokkan lagi menjadi : hydrothermal, pegmatitic-pneumatolytic, dan orthomagmatic. Pengelompokan yang lebih kecil didasarkan pada komposisi kimia mineral dan mineral-mineral assosiasi.
Klasifikasi Niggli (1929) Nigglis classification of ore deposits I. Plutonic, or intrusive A. Orthomagmat Orthomagmatic ic 1. Diamond, platinum-ch platinum-chromium romium 2. Titanium-iron-nickel-coppe Ti tanium-iron-nickel-copperr B. Pneum Pneumatoly atolytic tic to pegm pegmatic atic 1. Heavy metals-alkaline earth-phosphorus-titanium earth-phosphorus-titanium 2. Silicon-alkali-fluorine-boron-tin-molybdenum-tungsten 3. Tourmaline-quartz association C. Hy Hydr drot othe herm rmal al 1. Iron-copper-gold Iron-copper-gold-arsenic -arsenic 2. Lead-zinc-silver 3. Nickel-cobal Nickel-cobalt-arsenic-silver t-arsenic-silver 4. Carbonates-oxides-sulfa Carbonates-oxides-sulfates-fluorides tes-fluorides II.
Volcanic, or extrusive A. Tin-silver-bismuth B. He Heav avy y meta metals ls C. Go Gold ld-s -sil ilve verr D. Antim Antimony-m ony-mercu ercury ry E. Nat Native ive cop copper per F. Subaq Subaquatic uatic-volca -volcanic nic and biochem biochemical ical deposits deposits
Klasifikasi Schneiderhorn (1941)
Dikelompokkan berdasarkan : Asal dari fluida pembawa bijih, Assosiasi mineral (mineral associations), Letak/posisi lingkungan pengendapan (dekat permukaan atau jauh di bawah permukaan), Tipe endapan, host rock, dan gangue mineral.
Dalam klasifikasi ini, telah dikategorikan kelompok endapan berdasarkan mineral bijih (ore minerals), batuan induk (host rock) dan mineral mineral gangue (gangue minerals).
Klasifikasi Schneiderhorn (1941)
I. II.
Intru Intr usi sive ve an and d liq liqui uidd-ma magm gmat atic ic de depo possit itss Pneumatolytic dep deposits A. Pegmatitic veins B. Pneum Pneumatolyt atolytic ic veins and impregnation impregnationss C. Conta Contact ct pneum pneumatolyt atolytic ic replac replacements ements III. Hy III. Hydr drot othe herm rmal al depo deposi sits ts A. Gold and silver associations B. Pyrit Pyritee and copper copper association associationss C. Lead-s Lead-silverilver-zinc zinc associa associations tions D. Silver-cobalt-nickel-bismuth-uranium associations E. Tin-si Tin-silver-t lver-tungste ungsten-bismu n-bismuth th associ associations ations F. Antimo Antimony-mer ny-mercurycury-arsen arsenic-sele ic-selenium nium associ associations ations G. Nonsu Nonsulfide lfide associatio associations ns H.Nonmetallic associations IV.. Ex IV Exh hal ala ati tio on de depo possit itss
Klasifikasi Schneiderhorn (1941)
Sub-type untuk Endapan Hydrothermal III. II I. Hydr Hydrot othe herm rmal al depo deposi sits ts A. Gold and silver associations 1. Hypabyssal suite (deep-seated) a. Katath Katathermal ermal (equivale (equivalent nt to hypotherma hypothermal) l) gold-quartz gold-quartz veins b. Gold-bearing impregnation deposits in silicate rocks c. Gold-b Gold-bearin earing g replacement replacement deposits deposits in carbonate carbonate rocks rocks d. Mesot Mesotherma hermall gold-lead-sele gold-lead-selenium nium deposits deposits 2. Subvolcanic suite (near-surface) a. Epith Epithermal ermal propylitic propylitic gold-qua gold-quartz rtz veins and silver-go silver-gold ld veins b. Epithermal gold-telluride veins c. Epi Epithe therma rmall gold-sele gold-seleniu nium m veins d. Alu Alunit nitic ic gold depos deposits its e. Epi Epithe therma rmall silver silver deposit depositss
Klasifikasi Lindgren (1933)
Sampai saat ini merupakan klasifikasi terbaik yang dapat digunakan (Park and MacDiarmid, 1975). Modifikasi oleh Graton (1933), Buddington (1935) dan Ridge (1968). Klasifikasi ini sebagian besar didasarkan pada tekanan dan temperatur. Klasifikasi ini digunakan sebagai klasifikasi standart di USA. Klasifikasi secara genetik ini berhubungan erat dengan zoning dan paragenesis, dimana secara teoritis zona-zona P-T berhubungan erat dengan zona-zona mineral-mineral tertentu.
Klasifikasi Lindgren (1933)
Lindgren’s classification of ore deposits, deposits, modified. modified. I. Depo De posi sits ts pro produ duce ced d by chem chemic ical al pro proce cess sses es of conc concen entr trat atio ion, n, temp temper erat atur ures es and and pressures vary between wide limits. A. In magmas, by processes of differentiation. 1. Magmatic deposits proper, magmatic segregation deposits, injection deposits. Temperatur 700 ᵒ to 1500ᵒ C; pressure very high. 2. Pegmatites. Temperature, Temperature, very high to moderate; moderate; pressure very high. B. In bodi bodies es of of rocks rocks.. 1. Concentration effected by introduction of subtances foreign to the rock (epigenetic). a. Ori Origin gin dep depend endent ent upon upon the eru erupt ption ion of igne igneous ous rock rocks. s. i. Volca Volcanogenic nogenic,, deposits deposits assoc associated iated usuall usually y with volca volcanic nic piles. piles. Temperatures 100ᵒ to 600ᵒ C; pressure moderate to atmospheric. atmospheric. ii. From effusive effusive bodies. bodies. Sublimates, Sublimates, fumaroles. fumaroles. Tempera Temperatures tures 100ᵒ to 600ᵒ C; pressure moderate to atmospheric. iii. From intrusive bodies. (Igneous metamorphic deposits). Temperatures 500ᵒ to 800ᵒ C; pressure very high.
Klasifikasi Lindgren (1933)
b. By hot ascending waters of uncertain origin, possibly magmatic, metamorphic, metamorph ic, oceanic, connate, or meteoric. i. Hypo Hypotherm thermal al deposits. deposits. Deposi Deposition tion and concent concentration ration at great depth depthss or at high temperature and pressure. Temperatures, 300 ᵒ to 5ooᵒ C; pressure very high. ii. Mesot Mesotherm hermal al deposits. deposits. Deposition Deposition and concentration concentration at intermediate intermediate depths. Temperatures 200 ᵒ to 300ᵒ C; pressure high. iii. Epithermal deposits. deposits. Deposition and concentration at slight depths. depths. Temperatures 50ᵒ to 200ᵒ C; pressure moderate. iv. Telethermal deposits. Deposition Deposition from nearly spent solutions. Temperature and pressure low; upper terminus of the hydrothermal range. v. Xenothermal deposits. Deposition and concentration at shallow depths, but at high temperatures. Temperature high to low; pressure moderate to atmospher atmospheric. ic. c. Origin by circulating meteoric waters at moderate or slight depth. Temperature up to 100ᵒ C, pressure moderate.
Klasifikasi Lindgren (1933)
B. In bodi bodies es of of rock rocks. s. 2. By concentration of subtances contained in the geologic body itself. a. Con Concen centra tratio tion n by dynamic dynamic and regiona regionall metamor metamorphi phism. sm. Tempe Temperat rature ure up to 400 C; pressure high. b. Concentration by ground water of deeper circulation. Temperature 0ᵒ to 100 C; pressure moderate. c. Con Concen centra tratio tion n by rock decay decay and and residua residuall weathe weatherin ring g near surfa surface. ce. Temperature 0ᵒ to 100 C; pressure moderate to atmospher atmospheric. ic. C. In bo bodi dies es of wa wate ter. r. 1. Vol Volcan canoge ogenic. nic. Under Underwat water er springs springs associa associated ted with with volcanism volcanism.. Tempera Temperatur turee high to moderate; pressure low to moderate. 2. By int intera eratio tion n of sol soluti utions ons.. Temp Temper eratu ature re 0ᵒ to 70 C; pressure moderate. a. In Inor orga ganic nic reac reacti tion onss b. Organic reactions 3. By ev evap apor orat atio ion n of of so solv lven ents ts.. II. Deposits produced by mechanical processes of concentration. Temperature and pressure moderate to low. ᵒ
ᵒ
ᵒ
ᵒ
KONSEP-KONSEP DASAR PROSES PEMBENTUKAN ENDAPAN
Fluida-fluida yang berperan dalam pembentukan endapan Differensiasi magma Proses pembentukan endapan (proses internal dan eksternal)
FLUIDA-FLUIDA YANG BERPERAN DALAM PEMBENTUKAN ENDAPAN
Fluida-fluida yang berperan dalam pembentukan endapan
Larutan magmatik (silicate-dominated magma), Fluida hidrothermal (water-dominated hydrothermal fluids) : sebagai larutan sisa magma. Air meteorik (yang berasal dari atmosfir) : merupakan produk dari sirkulasi air Air laut : berperan dalam pembentukan endapan di bawah permukaan laut. Air connate : merupakan air yang terperangkap dalam pori batuan sedimen. Fluida-fluida yang berasal dari proses-proses metamorfik .
Magma dan Fluida Magmatik
Magma (rock melt) : larutan dengan temperatur tinggi yang terdiri dari cairan (liquid) dan kristal-kristal (solid). Umumnya memiliki komposisi yang tidak homogen, dimana setempat dapat kaya akan ferromagnesian, silika, sodium dan potassium, mengandung volatiles, xenoliths (inclusions atau unmelted fragment), dll. Bersifat tidak statik atau bukan dalam suatu sistem yang tertutup sehingga dapat bergerak secara konvektif. Pada saat pendinginan, dapat mengalami kristalisasi dan terpisah-terpisah menjadi fraksi-fraksi tertentu melalui proses “ fractional crystallization” crystallization” atau atau “ magma magma differentiation” . Unsur-unsur logam dapat terkonsentrasi melalui mekanisme pembentukan batuan dalam komposisi yang bervariasi sesuai dengan kandungan logam-nya.
DIFFERENSIASI MAGMA
Skema proses magmatik dan pengendapannya
Konsentrasi unsur pada proses differensiasi magma
Pada magma mafic (ferromagnesian rock forming silicates - SiO4) chromium, nickel, platinum, dll. Pada magma silicic (kaya akan silica - SiO2) timah, zirconium, thorium, dll. Titanium dan Iron dapat terbentuk dalam range komposisi magma yang lebar. Proses-proses kristalisasi seperti differentiation magma and crystal settling, secara gradual meningkatkan konsentrasi volatile pada larutan-larutan sisa magma.
Proses Kristalisasi
Skematik proses differensiasi magma
Skematik proses differensiasi magma
1. Vesi Vesicu cula lati tion on,, magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H2O), karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2), sulfur (S) dan klorin (Cl). Pada saat magma naik kepermukaan bumi, unsur-unsur ini membentuk gelombang gas, seperti buih pada air soda. Gelombang (buih) cenderung naik dan membawa serta unsur-unsur yang lebih volatile seperti sodium dan potasium. 2. Di Diff ffus usio ion n, pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan dengan proses yang sangat sangat lambat. Proses diffusi diffusi tidak seselektif prosesprosesproses mekanisme differensiasi magma yang lain. Walaupun demikian, proses diffusi dapat menjadi sama efektifnya, jika magma diaduk oleh suatu pencaran (convection) dan disirkulasi dekat dinding dimana magma dapat kehilangan beberapa unsurnya dan mendapatkan unsur y ang lain dari dinding reservoar. 3. Fl Flot otat atio ion n, kristal-kristal ringan yang mengandung sodium dan potasium cenderung untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan unsur-unsur sodium dan potasium. 4. Grav Gravitatio itational nal Settlin Settling g, mineral-mineral berat yang mengandung kalsium, magnesium dan besi, cenderung memperkaya resevoir magma yang terletak disebelah bawah reservoir dengan unsur-unsur tersebut. Proses ini mungkin menghasilkan kristal badan bijih dalam bentuk perlapisan. Lapisan paling bawah diperkaya dengan mineral-mineral yang lebih berat seperti mineral-minera mineral-minerall silikat dan lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral silikat yang lebih ringan. 5. Assim Assimilatio ilation n of Wall Wall Rock Rock , selama emplacement magma, batu yang jatuh dari dinding reservoir akan bergabung dengan magma. Batuan ini bereaksi dengan magma atau secara sempurna terlarut dalam magma, sehingga merubah komposisi magma. Jika batuan dinding kaya akan sodium, potasium dan silikon, magma akan berubah menjadi komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan kalsium, magnesium dan besi, magma akan berubah b erubah menjadi berkomposisi gabroik. 6. Thick Hori Horizonta zontall Sill, Sill, secara umum bentuk ini memperlihatkan proses differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding reservoir. Jika bagian sebelah dalam membeku, terjadi Crystal Settling dan menghasilkan lapisan, dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada lapisan dasar dari mineral silikat yang lebih ringan.
PROSES PEMBENTUKAN ENDAPAN (PROSES INTERNAL DAN EKSTERNAL)
Proses Pembentukan Endapan
Proses internal Kristalisasi dan segregrasi magma Hydrothermal Lateral secretion Metamorphic Processes
Proses eksternal Mechanical Accumulation Sedimentary precipitates Residual processes Secondary or supergene enrichment Volcanic exhalative (= sedimentary exhalative)
Proses Pembentukan Endapan
Merupakan rangkaian urutan-urutan kejadian dari magma hingga proses di permukaan bumi untuk menghasilkan tipe endapan tertentu. Berdasarkan urutan proses magmatik : (endapan magmatik cair) Aktivitas magma (endapan Injeksi larutan sisa magma pada dekat pemukaan (endapan hidrothermal). Berdasarkan proses eksternal : Endapan lateritik dan Endapan sedimenter. •
•
PROSES INTERNAL
Kristalisasi dan segregrasi magma Hydrothermal Lateral secretion Metamorphic Processes
Proses Pembentukan Endapan (Internal)
Type batuan, differensiasi magma dan fluida hydrothermal
Kristalisasi and segregasi magma
Pengendapan mineral bijih sebagai komponen utama atau minor dalam batuan beku. Kristalisasi magma merupakan proses utama dari pembentukan batuan vulkanik dan plutonik. Terminologi endapan segregasi magma atau orthomagmatic deposit dapat digunakan untuk endapan-endapan yang terbentuk (mengkristal) secara langsung dari magma
FRACTIONAL CRYSTALLIZATION ; proses-proses yang terjadi sepanjang sepanjang differensiasi differensiasi magma magma LIQUATION ; Terpisah dari magma berupa sulfide, LIQUATION sulfideoxide atau larutan oxide yang kemudian terakumulasi di bawah larutan silikat.
Hydrothermal Hydrotherm al Processes
Hot aqueous solutions (hydrothermal solutions) larutan 3 fase (liquid + gas + solid). Penting pada pembentukan beberapa type endapan (stockwork, vein, volcanic-exhalative, dll). Range pembentukan endapan berada diperkirakan pada temperatur 50 – 650ᵒC (sinter – porfiri/mesothermal). Larutan hydrothermal ini dipercaya sebagai salah satu fluida pembawa bijih utama yang kemudian terendapkan dalam beberapa fase dan tipe endapan.
Hydrothermal Hydrotherm al Processes
Proses Lateral Secretion
Silika berasal dari larutan magma magma dan difusi pada batuan samping samping (kiri) dan silika berasal dari batuan membentuk vein (kanan)
Proses Metamorfik
Umumnya merupakan hasil dari contact dan regional metamorphism. Proses pembentukan umumnya mirip dengan lateral secretion. Dalam proses metamorfik, perubahanperubahan secara metamorfik akibat dari rekristalisasi dan redistribusi material melalui proses diffusi (umumnya material yang mobile).
PROSES EKSTERNAL Mechanical Accumulation Sedimentary precipitates Residual processes Secondary or supergene enrichment Volcanic exhalative (= sedimentary sedimentary exhalative)
Proses eksternal
Mechanical Accumulation ; Konsentrasi dari mineral berat dan lepas menjadi endapan placer (placer deposit) Sedimentary Precipitates ; Presipitasi elemen-elemen tertentu pada lingkungan tertentu, dengan atau tanpa bantuan organisme biologi. Residual Processes ; Pelindian (leaching) elemen-elemen tertentu pada batuan meninggalkan konsentrasi elemen-elemen yang tidak mobile mobile dalam material material sisa. Secondary or Supergene Enrichment ; Pelindian (leaching) elemen-elemen tertentu dari bagian atas suatu endapan mineral dan kemudian presipitasi pada kedalaman menghasilkan menghasilk an endapan dengan konsentra konsentrasi si yang lebih tinggi. Volcanic Exhalative (= sedimentar sedimentary y exhalative) ; Exhalations dari larutan hydrothermal pada permukaan, yang terjadi pada kondisi bawah permukaan air laut dan umumnya menghasilkan tubuh bijih yang berbentuk stratiform.
