Gambar
2.1. Proses Hidrotermal
Berdasarkan cara pembentukan
endapan, dikenal dua macam endapan hidrothermal, yaitu:
1.
Cavity
Filing, mengisi lubang-lubang bukaan yang sudah ada di dalam
batuan.
2.
Metasomatisme, mengganti
unsur-unsur yang telah ada dalam batuan dengan unsur-unsur baru dari larutan
hidrothermal.
Dalam perjalanan
menerobos batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang
dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity
filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pergantian
(replacement deposit). Secara umum deposit replasemen terjadi pada
kondisi suhu dan tekanan tinggi, pada daerah lebih dekat dengan batuan
intrusifnya yang merupakan deposit hipotermal, sedang deposit celah lebih
banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, yang merupakan deposit
epitermal yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.
Proses cavity filling dapat di kelompokan menjadi :
Ø Veins merupakan
pengisian mineral pada celah-celah batuan yang berupa urat-urat contohnya urat
kuarsa terbentuk pada endapan larutan celah pada batuan yang terbuka, sehingga
menbentuk mineral berupah urat-urat. Biasanya pada batuan yang bersifat britle.
Endapan-endapan yang terisi pada urat-urat antara lain kuartz, gold, silver,
Zink dan copper.
Ø
Shear Zone deposits merupakan
zona tipis, sheetlike, sambungkan celah-celah atau Zona, berfungsi sebagai
saluran istimewa untuk proses mineralisasi, dan terjadi dalam lapisan batuan
dan celah batuan yang dibentuk oleh endapan-endapan yang berukuran halus.
Ø Stockwork merupakan
hubungan yang berjalinan antara mineral biji yang berukuran kecil pada urat
yang melewati batuan dengan skala yang luas. Dari ukuran centimeter sampai
beberapa meter yang urat-uratnya saling mengikat. Pada umumnya terjadi pada
pengisian celah yang terbuka, celah tersebut karena intrusi.
Proses replacement terdiri dari :
Ø Endapan
massive. Yang mencirikan adalah ukuran endapan bervariasi
danterbentuk secara irregular. Pada umumnya terdapat pada batugamping dengan
lapisan yang menebal sampai menipis karena mengikuti ronga-ronga pada
batugamping.
Ø Replacement
lode deposits merupakan pengisihan celah tipis yang telah mengalami
replacement berupah lapisan sisipan atau sendiri. Biasanya mencapai beberapa
centimeter sampai beberapa meter
Ø Disseminated
replacement deposits merupakan endapan replacement yang
menebar berupa urat-urat.
Syarat penting terjadinya
deposit hidrotermal adalah:
1.
Adanya larutan yang mampu melarutkan
mineral.
2.
Adanya rekahan/rongga pada batuan,
di mana larutan dapat lewat.
3.
Adanya tempat, di mana larutan akan
mendepositkan kandungan mineralnya.
4.
Adanya reaksi kimia yang
menghasilkan pengendapan mineral
5.
Konsentrasi mineral yang cukup di
dalam deposit, sehingga menguntungkan kalau ditambang.
2.1.1
Reaksi – Reaksi Pada Proses Alterasi
Reaksi – reaksi yang berperan penting
didalam proses alterasi (reaksi kimia antara batuan dengan fluida) adalah :
·
Hidrolisis
Merupakan proses pembentukan mineral baru
akibat terjadinya reaksi kimia antara mineral tertentu dengan ion H+, contohnya
:
3 KalSiO3
O8 + H2O(aq) Kal3Si3O10 (OH)2 + 6SiO2 + 2K
K –
Feldspar Muscovite (Sericite) Kuarsa
·
Hidrasi
Merupakan proses pembentukan mineral baru
dengan adanya penambahan molekul H2O. Dehidrasi adalah sebaliknya. Reaksi
Hidrasi :
2
Mg2SiO4+ 2H2O + 2 H+ Mg3 Si2O5 (OH)4 + Mg2+
Olivine
Serpentinite
Reaksi
dehidrasi :
Al2Si2O5(OH)4
+ 2 SiO2 Al2Si4O10 (OH)4 + Mg2+
Kaolinit
Kuarsa Pyrophilite
·
Metasomatisme alkali – alkali tanah
Contoh:
2CaCO3
+ Mg2+ CaMg (CO3)2 + Ca2+
Calcite
Dolomite
·
Dekarbonisasi reaksi kimia yang menghasilkan silika
dan§ oksida
Contoh :
CaMg(CO3)2
+ 2 SiO2 (CaMg)SiO2 + 2 CO2
Dolomite
Kuarsa Dioside
·
Silisifikasi
Merupakan proses penambahan atau produksi kuarsa
polimorfnya, contohnya:
2 CaCO3
+ SiO2 + 4 H- 2Ca2- + 2 CO2 + SiO2 + 2 H2O
Calcite
Kuarsa
·
Silisikasi
Merupakan
proses konversi atau penggantian mineral silikat, contohnya:
CaCO3 +
SiO2 CaSiO3 + CO2
Calcite
Kuarsa Wollastonite
2.2
Tipe-Tipe
Alterasi Hidrotermal
Creasey
(1966, dalam Sutarto, 2004) membuat klasifikasi alterasi hidrotermal pada endapan
tembaga porfir menjadi empat tipe yaitu propilitik, argilik, potasik, dan
himpunan kuarsa-serisit-pirit. Lowell dan Guilbert (1970, dalam Sutarto, 2004)
membuat model alterasi-mineralisasi juga pada endapan bijih porfir, menambahkan
istilah zona filik untuk himpunan mineral kuarsa, serisit, pirit, klorit,
rutil, kalkopirit. Adapun delapan macam tipe alterasi antara lain :
A. Propilitik
Dicirikan oleh kehadiran klorit disertai
dengan beberapa mineral epidot, illit/serisit, kalsit, albit, dan anhidrit.
Terbentuk pada temperatur 200°-300°C pada pH mendekati netral, dengan salinitas
beragam, umumnya pada daerah yang mempunyai permeabilitas rendah. Menurut
Creasey (1966, dalam Sutarto, 2004), terdapat empat kecenderungan himpunan
mineral yang hadir pada tipe propilitik, yaitu :
·
Klorit-kalsit-kaolinit.
·
Klorit-kalsit-talk.
·
Klorit-epidot-kalsit.
·
Klorit-epidot.
B. Argilik
Pada tipe argilik terdapat dua kemungkinan
himpunan mineral, yaitu muskovot-kaolinit-monmorilonit dan
muskovit-klorit-monmorilonit. Himpunan mineral pada tipe argilik terbentuk pada
temperatur 100°-300°C (Pirajno, 1992, dalam Sutarto, 2004), fluida asam-netral,
dan salinitas rendah.
C. Potasik
Zona potasik merupakan zona alterasi yang
berada pada bagian dalam suatu sistem hidrotermal dengan kedalaman bervariasi
yang umumnya lebih dari beberapa ratus meter. Zona alterasi ini dicirikan oleh
mineral ubahan berupa biotit sekunder, K Feldspar, kuarsa, serisit dan
magnetite. Pembentukkan biotit sekunder ini dapat terbentuk akibat reaksi
antara mineral mafik terutama hornblende dengan larutan hidrotermal yang
kemudian menghasilkan biotit, feldspar maupun pyroksen.
Dicirikan oleh melimpahnya himpunan
muskovit-biotit-alkali felspar-magnetit. Anhidrit sering hadir sebagai asesori,
serta sejumlah kecil albit, dan titanit (sphene) atau rutil kadang terbentuk.
Alterasi potasik terbentuk pada daerah yang dekat batuan beku intrusif yang
terkait, fluida yang panas (>300°C), salinitas tinggi, dan dengan karakter
magamatik yang kuat.
Selain biotisasi tersebut mineral klorit
muncul sebagai penciri zona ubahan potasik ini. Klorit merupakan mineral ubahan
dari mineral mafik terutama piroksin, hornblende maupun biotit, hal ini dapat
dilihat bentuk awal dari mineral piroksin terlihat jelas mineral piroksin
tersebut telah mengalami ubahan menjadi klorit. Pembentukkan mineral klorit ini
karena reaksi antara mineral piroksin dengan larutan hidrotermal yang kemudian
membentuk klorit, feldspar, serta mineral logam berupa magnetit dan hematit.
Alterasi ini diakibat oleh penambahan
unsur pottasium pada proses metasomatis dan disertai dengan banyak atau
sediktnya unsur kalsium dan sodium didalam batuan yang kaya akan mineral
aluminosilikat. Sedangkan klorit, aktinolite, dan garnet kadang dijumpai dalam
jumlah yang sedikit. Mineralisasi yang umumnya dijumpai pada zona ubahan
potasik ini berbentuk menyebar dimana mineral tersebut merupakan mineral –
mineral sulfida yang terdiri atas pyrite maupun kalkopirit dengan pertimbangan
yang relatif sama.
Bentuk endapan berupa hamburan dan veinlet
yang dijumpai pada zona potasik ini disebabkan oleh pengaruh matasomatik atau
rekristalisasi yang terjadi pada batuan induk ataupun adanya intervensi
daripada larutan magma sisa (larutan hidrotermal) melalui pori-pori batuan dan
seterusnya berdifusi dan mengkristal pada rekahan batuan. Berikut ini ciri –
ciri salah satu contoh mineral ubahan pada zona potasik yaitu Actinolite.
o
Sifat Fisik
Sifat fisik dari mineral ini ditunjukkan
dengan warna hijau sampai hijau kehitaman, Hal ini dikarenakan komposisi kimia
yang terkandung pada mineral ini, densitas pada mineral ini sebesar 3.03 – 3.24
g/cm3 kekerasan mineral ini adalah 5 – 6 skala mohs, dengan cerat berwarna agak
putih terang, kilap mineral ini termasuk kilap kaca sampai sutera, Karena komposisi
serta tekstur dan sistem mineral pada mineral maka mineral ini dapat ditembus
oleh cahaya hal itu sejalan dengan partikel paretikel pembentuk mineral ini
yang mudah dilalui oleh cahaya, Relief permukaan sedang/lembut.
Sesuai dengan lingkungan pembentukanya
yaitu pada daerah metamorfosa dan terbentuk di dalam sekis kristalin dimana
temperatur suhu sangat berpengaruh dalam pembentukan mineral ini, maka mineral
ini banyak ditemukan berasosiasi dengan mineral magnetit dan hematit.
o
Sifat Kimia
Komposisi kimia yang penting Ca, H, Mg, O,
Si, merupakan salah satu mineral anggota Amphibole, rumus kimia Ca2(Mg,
Fe2+)5(Si8O22)(OH)2.
o
Sifat Optik
Sistem kristal monoklin, kelas kristal
prismatic, kembaran berbentuk parallel, optik (α = 14.56-1.63, β= 1.61-1.65, γ
= 1.63-1.66).
D. Filik
Zona
alterasi ini biasanya terletak pada bagian luar dari zona potasik. Batas zona
alterasi ini berbentuk circular yang mengelilingi zona potasik yang berkembang
pada intrusi. Zona ini dicirikan oleh kumpulan mineral serisit dan kuarsa sebagai
mineral utama dengan mineral pirit yang melimpah serta sejumlah anhidrit.
Mineral serisit terbentuk pada proses hidrogen metasomatis yang merupakan dasar
dari alterasi serisit yang menyebabkan mineral feldspar yang stabil menjadi
rusak dan teralterasi menjadi serisit dengan penambahan unsur H+,
menjadi mineral phylosilikat atau kuarsa. Zona ini tersusun oleh himpunan
mineral kuarsa-serisit-pirit, yang umumnya tidak mengandung mineral-mineral
lempung atau alkali feldspar. Kadang mengandung sedikit anhidrit, klorit,
kalsit, dan rutil. Terbentuk pada temperatur sedang-tinggi (230°-400°C), fluida
asam-netral, salinitas beragam, pada zona permeabel, dan pada batas dengan
urat.
E. Propilitik dalam ( inner propilitik )
Menurut Hedenquist dan Linndqvist (1985, ,
dalam Sutarto, 2004), zona alterasi pada sistem epitermal sulfidasi rendah
(fluida kaya klorida, pH mendekati netral) ummnya menunjukkan zona alterasi
seperti pada sistem porfir, tetapi menambahkan istilah inner propylitic untuk
zona pada bagian yang bertemperatur tinggi (>300°C), yang dicirikan oleh
kehadiran epidot, aktinolit, klorit, dan ilit.
F. Argilik lanjut ( advanced argilic )
Sedangkan untuk sistem epitermasl
sulfidasi tinggi (fluida kaya asam sulfat), ditambahkan istilah advanced
argilic yang dicirikan oleh kehadiran himpunan mineral
pirofilit+diaspor±andalusit±kuarsa±turmalin±enargit-luzonit (untuk temperatur
tinggi, 250°-350°C), atau himpunan mineral
kaolinit+alunit±kalsedon±kuarsa±pirit (untuk temperatur rendah,< 180 °C).
G. Skarn
Alterasi ini terbentuk akibat kontak
antara batuan sumber dengan batuan karbonat, zona ini sangat dipengaruhi oleh
komposisi batuan yang kaya akan kandungan mineral karbonat. Pada kondisi yang
kurang akan air, zona ini dicirikan oleh pembentukan mineral garnet, klinopiroksin
dan wollastonit serta mineral magnetit dalam jumlah yang cukup besar, sedangkan
pada kondisi yang kaya akan air, zona ini dicirikan oleh mineral
klorit,tremolit – aktinolit dan kalsit dan larutan hidrotermal.
Garnet-piroksen-karbonat adalah kumpulan yang paling umum dijumpai pada batuan
induk karbonat yang orisinil (Taylor, 1996, dalam Sutarto, 2004). Amfibol
umumnya hadir pada skarn sebagai mineral tahap akhir yang menutupi
mineral-mineral tahap awal. Aktinolit (CaFe) dan tremolit (CaMg) adalah mineral
amfibol yang paling umum hadir pada skarn. Jenis piroksen yang sering hadir
adalah diopsid (CaMg) dan hedenbergit (CaFe).
Alterasi skarn terbentuk pada fluida yang
mempunyai salinitas tinggi dengan temperatur tinggi (sekitar 300°-700°C).
Proses pembentukkan skarn akibat urutan kejadian Isokimia – metasomatisme –
retrogradasi.
Dijelaskan sebagai berikut :
·Isokimia merupakan transfer panas antara larutan
magama dengan batuan samping, prosesnya H2O dilepas dari intrusi dan CO2 dari
batuan samping yang karbonat. Proses ini sangat dipengaruhi oleh
temperatur,komposisi dan tekstur host rocknya (sifat konduktif).
·Metasomatisme, pada tahap ini terjadi eksolusi larutan
magma kebatuan samping yang karbonat sehingga terbentuk kristalisasi pada
bukaan – bukaan yang dilewati larutan magma.
·Retrogradasi merupakan tahap dimana larutan magma sisa
telah menyebar pada batuan samping dan mencapai zona kontak dengan water falk
sehingga air tanah turun dan bercampur dengan larutan.
Berikut ini ciri – ciri salah satu contoh mineral
ubahan pada zona potasik yaitu Kalsit
·Sifat Fisik
Secara megaskopis mineral ini berwarna putih,
kuning,dan merah; kekerasan 3 skala mohs; cerat putih; pecahan
uneven/irrengular ; densitas 2.711 g/cm3; belahan 1 arah; kilap kaca, dapat
ditembus oleh cahaya.
·Sifat Kimia.
Komposisi kimia yang penting C, Ca, O; merupakan
anggota dari Calcite grup mineral; mengandung unsur karbonat; rumus kimia
CaCO3. Mineral ini kaya terhadap kandungan kalsium sehingga dalam proses
pelarutan dengan mineral asam ia sangat cepat beraksi.
·Sifat Optik.
Sistem kristal trigonal, termasuk dalam kelas
hexagonal scalenohedral, optik nω = 1.640 – 1.660 nε = 1.486.
·Lingkungan Pembentukan.
Terbentuk di laut, sebagai nodul dalam batuan sedimen,
selain itu juga bisa terbentuk pada urat-urat hydrothermal sebagai mineral gang
di dalam berbagai batuan beku. Umumnya berasosiasi dengan mineral magnetit,
hematit.
H. Greisen
Himpunan mineral pada greisen adalah
kuarsa-muskovit (atau lipidolit) dengan sejumlah mineral asesori seperti topas,
turmalin, dan florit yang dibentuk oleh alterasi metasomatik post-magmatik
granit (Best, 1982, Stempork, 1987, dalam Sutarto, 2004).
I. Silisifikasi
Merupakan salah satu tipe alterasi
hidrotermal yang paling umum dijumpai dan merupakan tipe terbaik. Bentuk yang
paling umum dari silika adalah (E-quartz, atau β-quartz,
rendah quartz, temperatur tinggi, atau tinggi kandungan kuarsanya
(>573°C), tridimit, kristobalit, opal, kalsedon. Bentuk yang paling umum
adalah quartz rendah, kristobalit, dan tridimit kebanyakan
ditemukan di batuan volkanik. Tridimit terutama umum sebagai produk
devitrivikasi gelas volkanik, terbentuk bersama alkali felspar.
Selama proses hidrotermal, silika mungkin
didatangkan dari cairan yang bersirkulasi, atau mungkin ditinggalkan di belakang
dalam bentuk silika residual setelah melepaskan (leaching) dari dasar.
Solubilitas silika mengalami peningkatan sesuai dengan temperatur dan tekanan,
dan jika larutan mengalami ekspansi adiabatik, silika mengalami presipitasi,
sehingga di daerah bertekanan rendah siap mengalami pengendapan (Pirajno,
1992).
J. Serpentinisasi
Batuan yang telah ada beruabah menjadi
serperite yang mineral utamanya adalah Cripiolite disamping ada juga mineral –
mineral lain. Batuan semuala biasanya batuan basa ( andesitte ) yang berubah
karena proses hidrotermal maka batuan basa ini berubah menjadi serpertisasi.
Misal : Geruilite di sulawesi dari kalimantan diubah menjadi serpentinisasi.
Serpentinisasi bisa pula akibat dari pada Weathering, tetapi daerah yang
teralterasi relatif terbatas kecil.
Permasalahannya, seringkali kita mendapati
dalam satu contoh batuan ditemukan beberapa mineral dari dua tipe atau lebih.
Prosedur yang baik untuk tahap awal observasi batuan tersebut di atas adalah
menulis semua mineral yang tampak sebagai himpunan mineral. Apabila dalam satu
batuan dijumpai mineral-mineral klorit, kuarsa, kalsit, dan kaolinit, maka
disebut sebagai himpunan mineral klorit-kuarsa-kalsit-kaolinit (Sutarto, 2004).
Gambar 2.2 Model mineralisasi emas-perak lingkaran Pasifik (Corbett, 2002)
Gambar 2.3 Model fluida sulfida
tinggi dan rendah (Corbett dan Leach, 1996)
Morrison, 1997,
mengemukakan beberapa asosiasi mineral petunjuk sistem hipogen dalam proses
magmatik yang berhubungan dengan mineralisasi epigenetik sebagai berikut:
Tabel 2.1 Asosiasi mineral petunjuk sistem hipogen
dalam proses magmatik yang
berhubungan dengan mineralisasi epigenetik (Morrison,
1997).
Zonasi alterasi
dapat mempunyai bentuk geometri yang berbeda-beda, mulai dari bentuk
konsentris, linier, sampai tidak teratur dan komplek. Zonasi alterasi endapan
Porfiri Cu mempunyai bentuk konsentris. Bagian inti/tengah terdiri dari
alterasi potasik, berkomposisi potasium feldspar dan biotit. Bagian tengah
merupakan zonasi alterasi philik tersusun oleh kuarsa-serisit-pirit. Bagian
paling luar mempuyai alterasi propilitik, mineraloginya tersusun oleh
kuarsa-klorit-karbonat, dan setempat-setempat terdapat epidot, albit atau adularia.
Endapan epitermal berbentuk urat/vein yang berasosiasi dengan struktur mayor
mempunyai pola linier dan paralel dengan arah struktur. Urut-urutan zonasi
alterasi dari temperatur tinggi ke temperatur rendah adalah argilik sempurna,
serisit, argilik, dan propilitik.
Mineralisasi/alterasi
endapan urat yang berasosiasi dengan endapan logam dasar dicirikan oleh zonasi
pembentukan mineral dari temperatur tinggi sampai rendah. Urat/vein di daerah
proksimal kaya kandungan tembaga dan rasio logam dibanding sulfur tinggi.
Daerah ini dicirikan oleh hadirnya alterasi argillik sempurna di bagian dalam
dan ke arah luar berubah menjadi alterasi serisitik. Daerah distal kaya
kandungan timbal dan zeng, dan terdiri dari mineral sulfida dengan rasio logam
dibanding sulfur rendah. Alterasi yang berkembang di daerah ini berupa alterasi
propilitik, semakin ke arah jauh dari urat tersusun oleh batuan tidak
teralterasi (Panteleyev, 1994; Corbett, 2002).
Tabel 2.2 Dominasi komposisi mineralisasi/alterasi pada temperatur tinggi
dan rendah (disederhanakan dari Corbett, 2002)
|
TEMPERATUR TINGGI
|
TEMPERATUR RENDAH
|
|
Kalkopirit
|
Galena, spalerit
|
|
Kuarsa kristalin (comb stucture)
|
Kalsedon-opal
|
|
Kuarsa butir kasar
|
Kuarsa butir halus
|
|
Serisit
|
Smektit-illit
|
|
Philik
|
Propilitik
|
Gambar 2.5 Alterasi hubungannya dengan mineralisasi dalam tipe endapan
epitermal logam dasar (Guilbert dan Park, 1986)
Berdasarkan pada kisaran temperatur
dan pH, komposisi alterasi pada sistem emas-tembaga hidrotermal di lingkaran
Pasifik dapat dikelompokan menjadi 6 tipe alterasi (Corbett dan Leach,
1996), yaitu:
1) Argilik sempurna (silika pH
rendah, alunit, dan group mineral alunit-kaolinit.
2) Argilik tersusun oleh anggota
kaolin (halosit, kaolin, dikit) dan illit (smektit, selang-seling
illlit-smektit, illit) dan group mineral transisi (klorit-illit).
3) Philik tersusun oleh anggota
kaolin (piropilit-andalusit) dan illit (serisit-mika putih) berasosiasi dengan
mineral pada temperatur tinggi seperti serisit-mika-klorit.
4) Subpropilitik tersusun oleh
klorit-zeolit yang terbentuk pada temperatur rendah dan propilitik tersusun
oleh klorit-epidot-aktinolit terbentuk pada temperatur rendah.
5) Potasik tersusun oleh
biotit-K-feldspar-aktinolit+klinopiroksen.
6) Skarn tersusun oleh mineral
kalk-silikat (Ca-garnet, klinopiroksen, tremolit).
Gambar 2.6 Mineralogi alterasi di dalam sistem hidrotermal (Corbett dan
Leach, 1996)
