Proses Pembentukan Endapan Mineral Primer Pembentukan bijih primer secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi lima jenis endapan, yaitu :
Fase Magmatik Cair Fase Pegmatitil Fase Pneumatolitik Fase Hidrothermal Fase Vulkanik
Dari kelima jenis fase endapan di atas akan menghasilkan sifat-sifat endapan yang berbedabeda, yaitu yang berhubungan dengan: 1. Kristalisasi magmanya 2. Jarak endapan mineral dengan asal magma a. intra-magmatic, bila endapan terletak di dalam daerah batuan beku b. peri-magmatic, bila endapan terletak di luar (dekat batas) batuan beku c. crypto-magmatic, bila hubungan antara endapan dan batuan beku tidak jelas d. apo-magmatic, bila letak endapan tidak terlalu jauh terpisah dari batuan beku e. tele-magmatic, bila disekitar endapan mineral tidak terlihat (terdapat) batuan beku 3. Bagaimana cara pengendapan terjadi a. terbentuk karena kristalisasi magma atau di dalam magma b. terbentuk pada lubang-lubang yang telah ada c. metosomatisme (replacement) yaitu :reaksi kimia antara batuan yang telah ada dengan larutan pembawa bijih 4. Bentuk endapan, masif, stockwork, urat, atau perlapisan 5. Waktu terbentuknya endapan a. syngenetic, jika endapan terbentuk bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan b. epigenetic, jika endapan terbentuk tidak bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan Fase Magmatik Cair (Liquid Magmatic Phase) Liquid magmatic phase adalah suatu fase pembentukan mineral, dimana mineral terbentuk langsung pada magma (differensiasi magma), misalnya dengan cara gravitational settling Mineral yang banyak terbentuk dengan cara ini adalah kromit, titamagnetit, dan petlandit Fase magmatik cair ini dapat dibagi atas : a. Komponen batuan, mineral yang terbentuk akan tersebar merata diseluruh masa batuan. Contoh intan dan platina. b. Segregasi, mineral yang terbentuk tidak tersebar merata, tetapi hanya kurang terkonsentrasi di dalam batuan.
c. Injeksi, mineral yang terbentuk tidak lagi terletak di dalam magma (batuan beku), tetapi telah terdorong keluar dari magma. Fase Pegmatitik (Pegmatitic Phase) Pegmatit adalah batuan beku yang terbentuk dari hasil injeksi magma. Sebagai akibat kristalisasi pada magmatik awal dan tekanan disekeliling magma, maka cairan residual yang mobile akan terinjeksi dan menerobos batuan disekelilingnya sebagai dyke, sill, dan stockwork (Gambar 7). Kristal dari pegmatit akan berukuran besar, karena tidak adanya kontras tekanan dan temperatur antara magma dengan batuan disekelilingnya, sehingga pembekuan berjalan dengan lambat. Mineral-mineral pegmatit antara lain : logam-logam ringan (Li-silikat, Besilikat (BeAl-silikat), Al-rich silikat), logam-logam berat (Sn, Au, W, dan Mo), unsur-unsur jarang (Niobium, Iodium (Y), Ce, Zr, La, Tantalum, Th, U, Ti), batuan mulia (ruby, sapphire, beryl, topaz, turmalin rose, rose quartz, smoky quartz, rock crystal).
Gambar 1.Skematik proses differensiasi magma pada fase magmatik cair
Keterangan untuk Gambar 1 : 1. Vesiculation, Magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H 2O), 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 unsurunsur yang lebih volatile seperti sodium dan potasium. 2. Diffusion, Pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan proses yang sangat lambat. Proses diffusi tidak seselektif proses-proses 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 yang lain dari dinding reservoar. 3. Flotation, Kristal-kristal ringan yang mengandung sodium dan potasium cenderung untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan unsurunsur sodium dan potasium. 4. Gravitational Settling, 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-mineral silikat dan lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral silikat yang lebih ringan. 5. Assimilation of Wall 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 menjadu komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan kalsium, magnesium dan besi, magma akan berubah menjadi berkomposisi gabroik. 6. Thick Horizontal Sill, Secara umum bentuk ini memperlihatkan proses differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding reservoirl Jika bagian sebelah dalam memebeku, terjadi
Crystal Settling dan menghasilkan lapisan,
dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada lapisan dasar dan mineral silikat yang lebih ringan.
Fase Pneumatolitik (Pneumatolitik Phase) Pneumatolitik adalah proses reaksi kimia dari gas dan cairan dari magma dalam lingkungan yang dekat dengan magma. Dari sudut geologi, ini disebut kontak-metamorfisme, karena adanya gejala kontak antara batuan yang lebih tua dengan magma yang lebih muda. Mineral kontak ini dapat terjadi bila uap panas dengan temperatur tinggi dari magma kontak dengan batuan dinding yang reaktif. Mineral-mineral kontak yang terbentuk antara lain : wolastonit (CaSiO3), amphibol, kuarsa, epidot, garnet, vesuvianit, tremolit, topaz, aktinolit, turmalin, diopsit, dan skarn.
Gejala kontak metamorfisme tampak dengan adanya perubahan pada tepi batuan beku intrusi dan terutama pada batuan yang diintrusi, yaitu: baking (pemanggangan) dan hardening (pengerasan). Igneous metamorfism ialah segala jenis pengubahan (alterasi) yang berhubungan dengan penerobosan batuan beku. Batuan yang diterobos oleh masa batuan pada umumnya akan terrekristalisasi, terubah (altered), dan tergantikan (replaced). Perubahan ini disebabkan oleh panas dan fluida-fluida yang memencar atau diaktifkan oleh terobosan tadi. Oleh karena itu endapan ini tergolong pada metamorfisme kontak. Proses pneomatolitis ini lebih menekankan peranan temperatur dari aktivitas uap air. Pirometamorfisme menekankan hanya pada pengaruh temperatur sedangkan pirometasomatisme pada reaksi penggantian (replacement), dan metamorfisme kontak pada sekitar kontak. Letak terjadinya proses umumnya di kedalaman bumi, pada lingkungan tekanan dan temperatur tinggi.
Gambar.Contoh endapan Igneous Metamorfism berupa endapan iron rich fluids di Granite Mount, Utah (Dari Park, 1975 p 285).
Mineral bijih pada endapan kontak metasomatisme umumnya sulfida sederhana dan oksida misalnya spalerit, galena, kalkopirit, bornit, dan beberapa molibdenit (Tabel 4). Sedikit endapan jenis ini yang betul-betul tanpa adanya besi, pada umumnya akan banyak sekali berisi pirit atau bahkan magnetit dan hematit. Scheelit juga terdapat dalam endapan jenis ini (Singkep-Indonesia). Tabel1.Contoh beberapa jenis endapan metasomatisme kontak (Dari berbagai sumber). Endapa
Mineral Logam Utama
Lokasi
n Besi
magnetit, hematite
Cornwall, Pennsylvenia USA ; Banat Hongaria
Tembaga
kalkopirit, bornit, pirit, pirrotit, spalerit, molibdenit,
Beberapa endapan di
oksida besi
Morenci dan Bisbee, Arizona USA ; Suan,
Zn
spalerit + magnetit, sulfida Fe + Pb
Korea Hannover, N-Mexico,
Pb
galena + magnetit, sulfida Fe, Cu dan Zn
USA; Kamioka, Jepang Magdalena, N-Mexico,
Sn
kasiterit, wollframit, magnetit, scheelit, pirrotit
USA Pikaranta, Finlandia; Saxony, Jerman; Malaysia; Singkep
Wolfram
scheelit dengan molibdenit dan beberapa sulfida
Lainnya
grafit, emas. molibdenit, mangan, garnet, corundum
(Indonesia) Mill City, Nevada, USA; King Island, Australia
Fase Hidrothermal (Hydrothermal Phase) Hidrothermal adalah larutan sisa magma yang bersifat "aqueous" sebagai hasil differensiasi magma. Hidrothermal ini kaya akan logam-logam yang relatif ringan, dan merupakan sumber terbesar (90%) dari proses pembentukan endapan. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal dua macam endapan hidrothermal, yaitu : a. cavity filing, mengisi lubang-lubang (opening-opening) yang sudah ada di dalam batuan. b. metasomatisme, mengganti unsur-unsur yang telah ada dalam batuan dengan unsur-unsur baru dari larutan hidrothermal. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal beberapa jenis endapan hidrothermal, antara lain Ephithermal (T 00C-2000C), Mesothermal (T 1500C-3500C), dan Hipothermal (T 3000C-5000C) Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu membawa mineral-mineral yang tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan barbagai macam batuan dinding. Tetapi mineramineral seperti pirit (FeS2), kuarsa (SiO2), kalkopirit (CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan hidrothermal. Sedangkan alterasi yang ditimbulkan untuk setiap tipe endapan pada berbagai batuan dinding dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 2.Alterasi-alterasi yang terjadi pada fase hidrothermal
Keadaan Epithermal
Batuan dinding batuan gamping
Hasil alterasi silisifikasi
lava
alunit, clorit, pirit, beberapa sericit, mineralmineral lempung klorit, epidot, kalsit, kwarsa, serisit, mineral-
Mesothermal
batuan beku intrusi
mineral lempung
batuan gamping
silisifikasi
serpih, lava
selisifikasi, mineral-mineral lempung sebagian besar serisit, kwarsa, beberapa mineral
batuan beku asam
lempung serpentin, epidot dan klorit
Hypothermal
batuan beku basa batuan granit, sekis lava
greissen, topaz, mika putih, tourmalin, piroksen, amphibole.
Paragenesis endapan hipothermal dan mineral gangue adalah : emas (Au), magnetit (Fe 3O4), hematit (Fe2O3), kalkopirit (CuFeS2), arsenopirit (FeAsS), pirrotit (FeS), galena (PbS), pentlandit (NiS), wolframit : Fe (Mn)WO 4, Scheelit (CaWO4), kasiterit (SnO2), Mo-sulfida (MoS2), Ni-Co sulfida, nikkelit (NiAs), spalerit (ZnS), dengan mineral-mineral gangue antara lain : topaz, feldspar-feldspar, kuarsa, tourmalin, silikat-silikat, karbonat-karbonat Sedangkan paragenesis endapan mesothermal dan mineral gangue adalah : stanite (Sn, Cu) sulfida, sulfida-sulfida : spalerit, enargit (Cu 3AsS4), Cu sulfida, Sb sulfida, stibnit (Sb 2S3), tetrahedrit (Cu,Fe)12Sb4S13, bornit (Cu2S), galena (PbS), dan kalkopirit (CuFeS2), dengan mineral-mineral ganguenya : kabonat-karbonat, kuarsa, dan pirit. Paragenesis endapan ephitermal dan mineral ganguenya adalah : native cooper (Cu), argentit (AgS), golongan Ag-Pb kompleks sulfida, markasit (FeS 2), pirit (FeS2), cinabar (HgS), realgar (AsS), antimonit (Sb2S3), stannit (CuFeSn), dengan mineral-mineral ganguenya : kalsedon (SiO2), Mg karbonat-karbonat, rhodokrosit (MnCO3), barit (BaSO4), zeolit (Alsilikat)
Gambar 3.Endapan bijih perak berupa endapan hidrothermal tipe epithermal dengan pengkayaan bijih di sepanjang rekahan-rekahan dan urat-urat di Pachuca Meksiko (Dari Park, 1975 p 349).
Fase Vulkanik (Vulkanik Phase) Endapan phase vulkanik merupakan produk akhir dari proses pembentukkan bijih secara primer. Sebagai hasil kegiatan phase vulkanis adalah : a. lava flow b. ekshalasi c. mata air panas Ekshalasi dibagi menjadi : fumarol (berbentuk gas SO2), mofette
(terutama terdiri dari uap air H 2O), solfatar
(berbentuk gas CO2), saffroni
(berbentuk baron).
Bentuk (komposisi kimia) dari mata air panas adalah air klorida, air sulfat, air karbonat, air silikat, air nitrat, dan air fosfat. Jika dilihat dari segi ekonomisnya, maka endapan ekonomis dari phase vulkanik adalah : belerang (kristal belerang dan lumpur belerang), oksida besi (misalnya hematit, Fe 2O3 Sulfida masif volkanogenik berhubungan dengan vulkanisme bawah laut Tabel 6), sebagai contoh endapan tembaga-timbal-seng Kuroko di Jepang, dan sebagian besar endapan logam dasar di Kanada. ; Sato,1981). Tabel 3 .Model geologi sulfida masif volkanogenik tipe Kuroko (Cox DP, 1983) Geologi Regional Tipe batuan Tekstur Umur Tektonik Tipe endapan Assosiasi
Vulkanik laut felsik-intermediet, berasosiasi dengan sedimen Aliran, tuffs, piroklas, breksia, dan tekstur-tekstur vulkanik lain Archean – Cenozoic patahan dan rekahan-rekahan lokal urat-urat kuarsa dengan emas; perlapisan barit
Konsentrasi
Barium, emas
Logam Deskripsi endapan Mineral-mineral
Zona bawah (pirit, sfalerit, kalkopirit, pirotit, galena, barit); zona luar
Logam Tekstur/struktur
(pirit, kalkopirit, emas, perak) Sebagian besar (60%) merupakan sulfida; kadang-kadang ditemukan
Alterasi
perlapisan zona disseminated atau stockwork sulfida. Yang menyelubungi zona endapan a.l. zeolit, montmorilonit, kadang-
Kontrol bijih
kadang silika, klorit, dan serisit Pada bagian felsik didominasi batuan-batuan vulkanik/sedimen vulkanik; pada bagian pusat batuan vulkanik; kadang-kadang breksiasi
Pelapukan Contoh
dan dome felsik Gossan (kuning, nerah, dan coklat) Kidd Creek, Kanada; Hanaoka, Jepang; Macuchi, Equador
Proses Pembentukan Endapan Sedimenter Mineral bijih sedimenter adalah mineral bijih yang ada kaitannya dengan batuan sedimen, dibentuk oleh pengaruh air, kehidupan, udara selama sedimentasi, atau pelapukan maupun dibentuk oleh proses hidrotermal. Mineral bijih sedimenter umumnya mengikuti lapisan (stratiform) atau berbatasan dengan litologi tertentu (stratabound). Endapan sedimenter yang cukup terkenal karena proses mekanik seperti endapan timah letakan di daerah Bangka-Belitung dan endapan emas placer di Kalimantan Tengah maupun Kalimantan Barat. Endapan sedimenter karena pelapukan kimiawi seperti endapan bauksit di Pulau Bintan dan laterit nikel di Pomalaa/Soroako Sulawesi Tengah/ Selatan. Y. B. Chaussier (1979), membagi pembentukan mineral sedimenter berdasarkan sumber metal dan berdasarkan host rock-nya. Berdasarkan sumber metal dibagi dua yaitu endapan supergen endapan yang metalnya berasal dari hasil rombakan batuan atau bijih primer), serta endapan hipogen (endapan yang metalnya berasal dari aktivitas magma/epithermal). Sedangkan berdasarkan host-rock (dengan pengendapan batuan sedimen) dibagi dua, yaitu endapan singenetik (endapan yang terbentuk bersamaan dengan terbentuknya batuan) serta endapan epigenetik (endapan mineral terbentuk setelah batuan ada). Terjadinya endapan atau cebakan mineral sekunder dipengaruhi empat faktor yaitu : sumber dari mineral, metal atau metaloid, supergene atau hypogene (primer atau sekunder), erosi dari daerah mineralisasi yang kemudian diendapkan dalam cekungan (supergene), dari
biokimia akibat bakteri, organisme seperti endapan diatomae, batubara, dan minyak bumi, serta dari magma dalam kerak bumi atau vulkanisme (hypogene). Endapan mineral yang berhubungan dengan proses-proses magmatik Tergantung pada kedalaman dan temperatur pengendapan, mineral-mineral dan asosiasi elemen yang berbeda sangat besar , sebagai contoh oksida-oksida timah dan tungsten di kedalaman zona-zona bertemperatur tinggi; sulfida-sulfida tembaga, molibdenum, timbal, dan seng dalam zona intermediet; sulfida-sulfida atau sulfosalt perak dan emas natif di dekat permukaan pada zona temperatur rendah. Mineral-mineral dapat mengalami disseminated dengan baik antara silikat-silikat, atau terkonsentrasi dalam rekahan yang baik dalam batuan beku, sebagai contoh endapan tembaga porfiri Bingham di Utah (Gambar 14 dan Tabel 8). Tabel 4.Model Geologi Endapan Tembaga Porfiri Kaya Molibdenum (Cox DP, 1983) Geologi Regional Tipe batuan
Monzonit - tonalit kuarsa yang menerobos batuan beku, vulkanik, atau
Tekstur
sedimen Terobosan yang berasosiasi dengan bijih-bijih porfiri (masa dasar
Umur Tektonik Tipe endapan
mempunyai ukuran butir halus s/d sedang) Umumnya mesozoik s/d tersier Sesar Skarn yang mengandung Cu, Zn, atau Au; urat-urat logam dasar
assosiasi Konsentrasi
sulfosalts dan emas; emas placer Cu, Mo, Pb, Zn, Tn, Au, Ag
Logam Deskripsi endapan Mineral-mineral
Kalkopirit, pirit, molibdenit; endapan replacement dengan kalkopirit,
logam
sfalerit, galena, dan kadang-kadang emas; zona terluar kadang-kadang
Tekstur/struktur Alterasi
dengan emas dan sulfida-sulfida perak, tembaga, dan antimoni. Veinlets, disseminations, penggantian pada batuan samping masif. Batas zona alterasi (alteration rings) berupa lempung, mika, feldspar, dan mineral-mineral lain yang berjarang beberapa kilometer dari
Petunjuk geokimia
endapan. Zona pusat (Cu, Mo, W), zona terluar (Pb, Zn, Au, Ag, As, At, Te, Mn,
Contoh
Rb). El Savador, Chile; Silver Bell, Arizona (USA); Highland Valley, Bristish Columbia (Canada).
Batugamping di dekat intrusi bereaksi dengan larutan hidrotermal dan sebagian digantikan oleh mineral-mineral tungsten, tembaga, timbal dan seng (dalam kontak metasomatik atau endapan skarn). Jika larutan bergerak melalui rekahan yang terbuka dan logam-logam mengendap di dalamnya (urat emas-kuarsa-alunit epithermal), sehingga terbentuk cebakan tembaga, timbal, seng, perak, dan emas.
Gambar 15. Model Geologi Endapan Urat Logam Mulia (After Buchanan,1981)
Tabel 4.Model Geologi Urat Emas-Kwarsa-Alunit Epitermal (Cox DP, 1983) Geologi Regional Tipe batuan Tekstur Umur Tektonik Tipe endapan
Dasit vulkanik, kuarsa latit, riodasit, riolit Porfiritik Umumnya tersier Sistem fractute ekstensif Tembaga porfiri, sumber air panas asam sulfat, lempung hidrothermal
assosiasi Konsentrasi
Cu, Ar, An, At
Logam Deskripsi endapan Mineral-mineral
Emas native, enargit, pirit, sulfosalt pembawa perak, asosiasi dengan
Logam Tekstur/struktur Alterasi
kalkopirit, bornit, tellurida, galena, sfalerit, hubnerit Urat-urat, breccia pipe, pods, dikes Kuarsa, alunit, pirofilit; kadang-kadang terdapat alunit, kaolinit,
Kontrol bijih Pelapukan Contoh
montmorilonit di sekitar kuarsa Fracture, aktivitas intrusi Limonit kuning, jarosit, goethit, algirisasi dengan kaolinit, hematit Goldfiled, Nevada (USA); Guanajuoto, Meksiko; El Indio, Chile
Larutan hidrotermal yang membawa logam dapat juga berm\igrasi secara lateral menuju batuan yang permeabel atau reaktif secara kimia membentuk endapan blanket- shaped
sulfida, atau bahkan mencapai permukaan dan mengendapkan emas, perak, dan air raksa dalam pusat mata air panas silikaan atau karbonatan, seperti kadar emas tinggi yang terdapat dalam beberapa lapangan geotermal aktif di New Zealand. Jika larutan volkanik yang membawa logam memasuki lingkungan laut, maka akan terbentuk kumpulan sedimenvolkanik dari tembaga- timbal-seng. Endapan Mineral Yang Berhubungan Dengan Proses Metamorfisme Metamorfisme yaitu proses rekristalisasi dan peleburan akhir dari batuan beku atau batuan sedimen, yang disebabkan oleh intrusi dari magma baru atau oleh proses burial yang dalam . Endapan hidrotermal kontak metasomatik terbentuk di sekitar magma yang mengalami intrusi, seperti yang digambarkan di atas. Metamorfisme burial yang dalam dapat menimbulkan overprinting terhadap akumulasi mineral yang ada sebelumnya, sebagai contoh yang besar adalah endapan sediment-hosted lead-zinc di Broken Hill, Australia. Metamorfisme burial juga membebaskan sebagian besar larutan hidrotermal yang melarutkan logam-logam dari country rock, diendapkan saat larutan bertemu dengan suatu lingkungan dengan kondisi temperatur, tekanan, dan kimia yang tepat untuk formasi bijih. Formasi endapan emas di beberapa jalur metamorfik Precambrian berhubungan terhadap transportasi emas oleh metamorfic water menuju urat kwarsa yang mengandung emas. Kecuali jenis endapan tersebut, metamorfisme regional tidak terlalu banyak membentuk formasi dari endapan bijih metalik.
