Sunday, October 9, 2016

Proses Alterasi Hidrotermal

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.
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

 Guilbert dan Park, 1986, mengemukakan model hubungan antara mineralisasi dan alterasi dalam sistem epitermal. Beberapa asosiasi mineral bijih maupun mineral skunder erat hubungannya dengan besar temperatur larutan hidrotermal pada waktu mineralisasi. Mineral bijih galena, sfalerit dan kalkopirit terbentuk pada horison logam dasar bagian bawah dengan temperatur ≥ 350oC. Pada horison ini alterasi bertipe argilik sempurna dan terbentuk mineral alterasi temperatur tinggi seperti adularia, albit dan feldspar. Fluida hidrotermal di horison logam dasar (bagian tengah) bertemperatur antara 200o- 400oC. Mineral bijih terdiri dari argentit, elektrum, pirargirit dan proustit. Mineral ubahan terdiri dari serisit, adularia, ametis, sedikit mengandung albit. Horison bagian atas terbentuk pada temperatur < 200oC. Mineral bijih terdiri dari emas di dalam pirit, Ag-garamsulfo dan pirit. Mineral ubahan berupa zeolit, kalsit, agat.

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)



Widget Animasi
Follow @chyt_chytra