JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PALANGKA RAYA GENESA BAHAN GALIAN KLASIFIKASI DAN PEMBENTUKAN ENDAPAN BAHAN GALIAN JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

KLASIFIKASI DAN PEMBENTUKAN ENDAPAN BAHAN GALIAN * Perkembangan konsep genesa endapan. * Beberapa klasifikasi endapan. * Fluida pembawa bijih. * Proses Pembentukan Endapan

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 proses terbentuknya, yaitu INSITU dan ALLUVIAL. * Endapan insitu terdiri dari fissure veins, bedded, impregnations, stringers, seams, dan stockworks. * Endapan alluvial merupakan endapan-endapan yang berasal dari perombakan endapan insitu. * Menurut Hoover & Hoover (penerjemah De re Metallica), Agricola mendasarkan pengelompokan pada dua prinsip dasar, yaitu : Endapan yang terbentuk secara sekunder, sehingga lebih muda daripada batuan induknya Endapan yang terbentuk akibat sirkulasi larutan dalam channels.

Sejarah Konsep Genesa Bahan Galian (Charpentier, 1778-1799; Gerhard, 1781) * Charpentier : vein-vein terbentuk akibat alterasi pada batuan samping  keberadaan vein yang bergradasi dengan batuan samping. * Gerhard : vein-vein terbentuk pada suatu bukaan (open fissures filled) oleh mineral-mineral yang terlindikan (leached) dari batuan samping. * Berdasarkan Charpentier dan Gerhard tsb, maka muncul teori “lateral secretion”, yaitu : kandungan suatu endapan mineral sehingga menjadi suatu endapan bijih yang berasal dari batuan-batuan samping yang berdekatan akibat dari air (tidak harus air meteorik). * Teori ini menjadi referensi utama selama lebih dari 100 tahun.

Sejarah Konsep Genesa Bahan Galian (Others) 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)  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) menghasilkan suatu klasifikasi endapan berdasarkan proses genetik-nya.

Klasifikasi Endapan Bahan Galian * Berdasarkan kesamaan karakteristik dan deskripsi. * Persamaan proses genesa dan letak endapan. * Kesesuaian teori-teori dan lingkungan pengendapan. * Dibuat se-sederhana mungkin sehingga mudah dalam penerapan serta fleksibel. * Sampai saat ini, hanya endapan sedimenter dan endapan yang berasosiasi dengan batuan beku yang dapat dibedakan dengan jelas.

Klasifikasi Niggli (1929) Mengelompokkan endapan epigenetik menjadi volcanic (untuk dekat permukaan) dan plutonic (untuk yang jauh di bawah permukaan). Berdasarkan sumber/asal endapan berupa liquids atau gases atau yang ter-kristalisasi langsung dari 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 Schneiderhorn (1941) Dikelompokkan berdasarkan : Asal dari fluida pembawa bijih, Assosiasi mineral (mineral associations), Letak/posisi lingkungan pengendapan (terendapkan dekat permukaan dan terendapkan jauh di bawah permukaan), Tipe endapan, host rock, dan gangue mineral. Kategori pengelompokan utama adalah berdasarkan assosiasi mineral. Dalam klasifikasi ini, telah dikategorikan kelompok endapan berdasarkan mineral bijih (ore), batuan induk (host rock) dan mineral gangue (gangue minerals).

Sub klasifikasi Schneiderhorn (1941) untuk Grup IIIA

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. Skema temperatur dan tekanan merupakan parameter yang terus diteliti untuk disempurnakan. 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)

Klasifikasi Lindgren (1933)

Fluida Pembawa Bijih How do ore deposits form ? Sumber dan karakteristik fluida pembawa bijih, Sumber dari mineral bijih dan bagaimana mekanisme keterdapatannya dalam fluida atau larutan, Proses migrasi fluida pembawa bijih, Kontrol (penyebab) pengendapan mineral bijih dari fluida pembawa bijih.

Proses Pembentukan Endapan Merupakan rangkaian urutan-urutan kejadian dari magma hingga proses dipermukaan bumi akan menghasilkan type-type endapan tertentu. Berdasarkan urutan proses magmatik : Aktivitas magma (endapan magmatik cair) Injeksi larutan sisa magma pada dekat pemukaan (endapan hidrothermal). Berdasarkan proses eksternal : Endapan lateritik dan Endapan sedimenter.

Pengelompokan fluida pembawa bijih Silicate-dominated magma atau larutan magma yang kaya dengan oksida, karbonat atau sulfida. Water-dominated fluida hidrothermal yang terpisah dari magma. Air meteorik (yang berasal dari atmosfir) Air laut. Air connate (terperangkap dalam pori batuan sedimen). Fluida-fluida yang berasosiasi dengan proses-proses metamorfik.

Magma dan Fluida Magmatik Magma adalah suatu “rock melt” atau suatu larutan dengan temperatur tinggi yang berupa cairan (liquid) dan kristal-kristal. Umumnya memiliki komposisi yang tidak homogen; setempat dapat kaya akan ferromagnesian, silika, sodium dan potassium; mengandung volatiles, xenoliths (inclusions atau un-melted fragment), dll. Bersifat tidak statik atau bukan dalam suatu sistem yang tertutup, dapat bergerak secara konvektif. Pada saat pendinginan, dapat mengalami kristalisasi dan terpisah- terpisah menjadi fraksi-fraksi tertentu melalui proses “fractional crystallization” atau “magma differentiation”. Unsur-unsur logam dapat terkonsentrasi melalui mekanisme pembentukan batuan dalam komposisi yang bervariasi sesuai dengan kandungan logam-nya.

Skema proses magmatik awal dan lingkungan 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 and crystal settling, secara gradual meningkatkan konsentrasi volatile pada larutan-larutan sisa magma.

Skematik proses differensiasi magma

Skematik proses differensiasi magma 1. Vesiculation, 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. 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 unsur-unsur 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 menjadi 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 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 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 internal Kristalisasi dan segregrasi magma Hydrothermal Lateral secretion Metamorphic Processes

Proses pembentukan endapan (internal)

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 differensiasi magma LIQUATION ; Terpisah dari magma berupa sulfide, sulfide-oxide atau larutan oxide yang kemudian terakumulasi dibawah larutan silikat.

Hydrothermal 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 – 650°C (sinter – porfiri/mesothermal). Larutan hydrothermal ini dipercaya sebagai salah satu fluida pembawa bijih utama yang kemudian terendapkan dalam beberapa fase dan tipe endapan.

Tipe batuan, differensiasi magma dan fluida hydrothermal

Hydrothermal Processes Larutan berasal dari larutan sisa magma dengan temperatur yang lebih rendah sebagai sisa dari kristalisasi pada fase pegmatit  mengandung base metals dan elemen-elemen lain yang tidak ikut ter-kristal-kan pada pendinginan magma (W, U, Mo, Cs, Rb, Li, Be, B dan P). Larutan sisa magma ini diasumsikan ter-injeksi-kan sepanjang fractures atau media (channel) lain ke tempat yang lebih dingin di dekat permukaan dimana tipe-tipe endapan hidrothermal terdapat. Kandungan volatile : H2S, HCl, HF, CO2, SO2 dan H2. White (1955) menyatakan bahwa sistim geothermal kemungkinan merupakan pembentuk utama endapan-endapan epigenetik  dibuktikan lebih lanjut oleh peneliti lain  endapan umumnya berhubungan dengan (terdapat pada) ancient geothermal system.

Hydrothermal Processes

Hydrothermal Processes Sketsa yang memperlihatkan struktur dari sistem hidrothermal system (Henley and Ellis, 1983).   Sirkulasi air panas kemungkinan bereaksi dan mengandung kandungan terlarut dari batuan samping atau intrusi magma.

Hydrothermal Processes Sistem geothermal sebagai heat engine (biasanya magmatik) pada kedalaman beberapa kilometer berinteraksi dengan air meteorik dalam. Sirkulasi dalam air meteorik (A). Aliran panas (BD) dan outflow yang lebih lambat (C). • Lapisan yg jenuh air endapan skarn Sn-Fe (I). • Kristalisasi lanjut dengan kontribusi air meteorik membentuk endapan Sn-Cu vein (III dan IV). • Type II adalah pegmatitik.

Proses Lateral Secretation Merupakan proses dari pembentukan lensa-lensa dan urat kuarsa pada batuan metamorf. Terjadi pengisian zona regangan atau fractures oleh silika yang migrasi dari batuan sekitarnya, termasuk komponen-komponen sulfida dan sulfur dari batuan samping. Mineral utama ; kuarsa, karbonat, serisit, pirit, arsenopirit, stibnite, kalkopirit, sphalerit, sulphosalts, galena dan emas. Ada 2 kemungkinan proses. Silika berasal dari larutan magma dan difusi pada batuan Silika berasal dari batuan membentuk vein.

Proses Lateral Secretation Silika berasal dari larutan magma dan difusi pada batuan 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, perubahan-perubahan 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 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 Residual processes ; Pelindian (leaching) elemen-elemen tertentu pada batuan meninggalkan konsentrasi elemen-elemen yang tidak mobile dalam material sisa. Secondary or supergene enrichment ; Pelindian (leaching) elemen-elemen tertentu dari bagian atas suatu endapan mineral dan kemudian presipitasi pada kedalaman menghasilkan endapan dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Volcanic exhalative (= sedimentary exhalative) ; Exhalations dari larutan hydrothermal pada permukaan, yang terjadi pada kondisi bawah permukaan air laut dan umumnyamenghasilkan tubuh bijih yang berbentuk stratiform

References O Ore geology and Industrial Minerals (An Introduction)., Anthony M. Evans., 1994 (Chapter 4, p. 52-83). O The Geology of Ore Deposits., Guilbert, J.M., Park, C.F., W.H. Freeman & Company, 1985. O Economics Mineral Deposits., Jense, M., Bateman, A.M., 1981. O Getting gold from granites., Craig J.P. Hart., Handout SEG Gold Workshop., SGA Meeting, Beijing, 2005.