bab iii alterasi hidrothermal -...

BAB III ALTERASI HIDROTHERMAL

Studi Alterasi dan Mineralisasi Emas Berdasarkan Analisis Petrografi Conto Inti Pemboran Daerah Arinem, Kabupaten Garut, Jawa Barat. 26

BAB III

ALTERASI HIDROTHERMAL

3.1. Tinjauan Umum

Alterasi hidrotermal merupakan proses yang kompleks, meliputi perubahan secara

mineralogi, kimia dan tekstur yang dihasilkan dari interaksi larutan hidrotermal dengan batuan

yang dilaluinya pada kondisi kimia-fisika tertentu (Pirajno, 1992). Pada umumnya, fluida

hidrothermal merupakan fluida air bawah tanah atau air laut yang terpanaskan oleh adanya

intrusi magma dibawah permukaan sehingga fluida panas tersebut akan bergerak mencari zona

permeabel atau zona rekahan dan kemudian secara kimiawi akan mengubah mineral-mineral

pada batuan samping yang dilaluinya membentuk kumpulan mineral-mineral yang setimbang

pada kondisi yang baru. Proses ini disebut metasomatisme yaitu pertukaran komponen-

komponen kimia antara fluida dan batuan samping. Oleh karena itu, hal tersebut juga

memungkinkan adanya perubahan komposisi kimia pada fluida yang disebabkan oleh reaksinya

dengan batuan samping. Henley dan Ellis (1983) percaya bahwa produk alterasi pada sistem

epithermal tidak sepenuhnya tergantung pada komposisi batuan samping (termasuk

permeabilitas, temperatur, dan komposisi fluida batuan). Mereka menyatakan, sebagai contoh,

pada temperatur antara 250-280°C, kumpulan mineral yang sama (kuarsa-albit-K-feldspar-

epidot-illit-kalsit-pirit) terbentuk pada basalt, batu pasir, riolit, dan andesit. Sedangkan peneliti

lain percaya bahwa komposisi batuan samping memiliki peranan yang penting dalam proses

alterasi hidrothermal, terutama pada sistem porfiri-Cu.

Alterasi hidrothermal biasanya melibatkan volume fluida yang relatif besar. Fluida ini akan

menghasilkan alterasi yang intensif terhadap batuan samping bila batuan samping tersebut

bersifat permeabel (rekahan atau pori-pori yang saling berhubungan). Artinya, semakin banyak

fluida dan semakin permeabel suatu batuan maka alterasi hidrothermal akan semakin intensif.

Kemudian, rasio fluida terhadap batuan (w/r) ini menjadi penting untuk melihat seberapa besar

derajat alterasi yang dihasilkannya. Pada sistem hidrothermal rasio w/r umumnya berkisar antara

0.1-4 (Henley dan Ellis 1983).



3.2. Sistem Epitermal

Pirajno (1992) menyatakan bahwa endapan epithermal merupakan endapan yang

dicirikan oleh tekanan dan temperatur yang rendah hingga menengah (antara 50-350°C), dan

fluida hidrothermal yang umumnya memiliki komposisi salinitas rendah (<1 hingga rata-rata 5

wt. % NaCl ekuivalen). Meskipun endapan epithermal umumnya terbentuk pada batuan vulkanik

dan sering kali berhubungan dengan aktivitas vulkano-plutonik, tidak tertutup peluang

ditemukannya endapan tersebut pada batuan sedimen yang juga berhubungan dengan aktivitas

magmatik. Mineralisasi epithermal memiliki beberapa kenampakan yang khas seperti hadirnya

kalsedonik kuarsa, kalsit, pseudomorf kuarsa pada kalsit (kemungkinan mengindikasikan kondisi

boiling), dan breksi hidrothermal. Unsur – unsur mineral bijih yang hadir juga khas seperti Au,

Ag, As, Sb, Hg, Tl, Te, Pb, Zn, dan Cu. Tekstur mineral bijih yang hadir meliputi open space

filling (karakter endapan yang memiliki tekanan rendah), crustifications, colloform, dan struktur

comb. Endapannya sendiri (terbentuk mulai dari permukaan hingga kedalaman 1,5 km) berupa

urat, stockwork, dan disseminations. Bentuk – bentuk endapan ini bisa hadir sendiri – sendiri

atau bersamaan dan biasanya mudah ditambang dalam metode open cast atau terowongan

dangkal (shallow underground) dan juga umumnya memiliki tonase yang tinggi dengan kadar

Au + Ag yang rendah atau tonase yang rendah dengan kadar Au + Ag yang tinggi. Bila dilihat

dari segi umur maka endapan ini berkisar dari Tersier hingga sekarang yang masih aktif berupa

lapangan geothermal. Namun beberapa endapan epithermal berumur Mesozoik dan Paleozoik

telah ditemukan meskipun tidak umum seperti di cekungan Drummond di Queensland (Cunneen

dan Sillitoe 1989; White, dkk. 1989).

3.2.1. Tipe – Tipe Endapan Epithermal

Himpunan mineral alterasi, mineral bijih, dan jenis batuan samping adalah faktor – faktor

yang menjadi hal penting untuk memisahkan endapan epithermal menjadi beberapa macam.

Berdasarkan hal diatas maka endapan epithermal dapat dikelompokkan kedalam 3 jenis yaitu tipe

hot spring, tipe open vein, dan tipe disseminated-replacement.



Tipe Hot Spring

Sistem epithermal tipe hot spring yang terbentuk di dekat permukaan dicirikan dengan

adanya sinter silika yang menutupi hingga ke zona stockwork urat dan zona breksiasi

hidrothermal dibawahnya (Gambar 3.1). Asosiasi unsur yang dominan adalah Au, Ag, As, Sb,

Hg, Tl dengan minor Cu, Pb, Zn pada level yang lebih dalam. Mineralisasi umumnya memiliki

grade Au dan Ag yang rendah dan keterdapatan urat dan stockwork hanya terbatas di bawah

sinter silika. Bila terdapat grade Au dan Ag yang tinggi hal itu disebabkan oleh pengaruh boiling

di bawahnya. Episode breksiasi pada tipe ini memiliki peranan yang penting karena dapat

menunjukkan terjadinya pengendapan unsur-unsur logam.

Gambar 3.1. Penampang skematik dari tipe hot spring (Berger dan Eimon, 1982 op. cit., Pirajno, 1992)



Tipe Open Vein

Tipe ini terletak dibawah tipe hot spring dan sering juga dikenal sebagai tipe bonanza,

tipe urat, atau tipe lode (Silbermen dan Berger, 1985 op. cit., Pirajno, 1992). Tipe ini dibedakan

dengan tipe hot spring dari keterdapatan mineralisasi yang lebih dalam dibawah permukaan,

kandungan sulfida dan base metal yang lebih tinggi, ukuran urat yang lebih lebar, serta grade Au

dan Ag yang lebih tinggi tapi tonase yang lebih rendah. Unsur – unsur dominan yang hadir

adalah Au-Ag-As dengan minor Se, Te, Cu, Pb, Zn. Gambar 3.2a memperlihatkan gabungan tipe

open vein dengan hot spring. Secara umum urat mempunyai geometri vertikal dan terkadang

memiliki clay mineral di permukaannya, sedangkan pada posisi yang lebih dalam kuarsa,

adularia, kalsit, dan logam berharga hadir. Zona mineral logam berharga umumnya terbatas pada

kedalaman 100 hingga 350 m. Kandungan base metal meningkat pada posisi yang lebih dalam

dan mineral galena, kalkopirit, sphalerit dan kalkopirit hadir dengan jumlah yang banyak.

Gambar 3.2.a: Penampang skematik yang menunjukkan gabungan tipe open vein dan tipe hot spring (Buchanan, 1981, op. cit., Pirajno, 1992). b: penampang skematik yang memperlihatkan tipe Disseminated-Replacement (Radtke, dkk., 1980, op. cit., Pirajno, 1992).

a b



Tipe Disseminated-Replacement

Tipe ini secara skematik diperlihatkan pada Gambar 3.2b dan umumnya berasosiasi

dengan batuan karbonat. Tipe ini relatif umum terdapat pada cekungan-cekungan di USA dan

dicirikan oleh mineralogi, geokimia, sruktur, dan litologi yang khas. Tipe ini juga dikenal dengan

sebutan Carlin-type karena model dan kenampakan umumnya banyak mengacu pada

penambangan Carlin di Nevada. Endapan ini umumnya berbentuk tabular, memiliki kandungan

unsur berupa Au-As-Sb-Hg-Tl, dan relatif memiliki tonase yang tinggi dengan grade Au dan Ag

yang rendah.

3.2.1.1 High Sulfidation dan Low Sulfidation

Sistem epitermal sulfida tinggi (HS) dan rendah (LS) terbentuk dari fluida dengan

komposisi kimia yang berbeda dalam lingkungan volkanik yang berbeda (Gambar 3.3 dan

Gambar 3.4). Endapan tipe HS berasosiasi dengan fluida asam yang dihasilkan dalam lingkungan

hidrotermal-volkanik. Berbeda dengan tipe HS, maka endapan tipe LS terbentuk oleh fluida

dengan pH netral pada lingkungan geotermal. Adapun karakter dari kedua tipe tersebut

dijabarkan pada Tabel 3.1.

Gambar 3.3. Model skematik lingkungan mineralisasi pada sistem geotermal dan hidrotermal- volkanik dalam endapan porfiri tembaga dan epitermal (Hedenquist, dkk. 1996).



Dibawah lingkungan epitermal (Gambar 3.4), pelepasan gas dari tubuh magma

ataupun sumber panas lainnya akan menghasilkan panas, air, gas-gas asam, dan logam bijih.

Dalam sistem LS, komponen magmatik mengalami kesetimbangan dengan batuan samping

selama terjadinya konveksi yang didominasi air meteorik, sebelum mencapai lingkungan

epitermal. Pada sistem HS, volatil magmatik langsung masuk kedalam lingkungan epitermal

dengan sedikit perubahan, kemudian di adsorbsi oleh air meteorik untuk menghasilkan fluida

hipogen asam yang akan melewati batuan melalui conduit (Hedenquist, dkk. 1996).

Gambar 3.4. Distribusi skematik alterasi hidrotermal yang berasosiasi dengan sistem epitermal HS dan LS; bijih akan diendapkan pada paleoconduits (ore vein/silisifikasi dan silika residual). Kuarsa stabil pada semua zona. Alterasi propilitik terbentuk di luar zona conduit yang menunjukkan sedikitnya rasio w/r (air/batuan) (Hedenquist, dkk. 1996). 3.2.2. Alterasi Hidrothermal pada Sistem Epithermal

Alterasi hidrothermal pada sistem epithermal memiliki kesamaan dengan sistem-sistem

lain yang berhubungan dengan aktivitas fluida hidrothermal yaitu merupakan fungsi temperatur,

tekanan, jenis batuan, sifat-sifat fluida (pH, aktivitas CO2, H2S), dan rasio w/r (Browne dan Ellis

1970). Hedenquist dan Browne (1989) menyebutkan bahwa fluida yang bekerja pada sistem

epithermal umumnya dibagi menjadi tiga: (1) fluida klorida netral, (2) fluida kaya CO2, dan (3)

fluida asam-sulfat.



Tabel 3.1: Karakter umum endapan epitermal.

Tabel 3.2. Himpunan mineral alterasi pada sistem epithermal (Pirajno, 1992).

A Zona alterasi Himpunan mineral Temperatur (°C) Potasik Serisitik Argilik Inner propilitik Propilitik

Adularia + biotit + magnetit ± epidot ± klorit ± muskovit Serisit + kuarsa ± sulfida ± oksida Smektit + illit ± sulfida ± zeolit ± kuarsa ± kalsit Epidot + aktinolit ± klorit ± illit Epidot + klorit ± illit ± sulfida

>320 >220 <200 >300 >250

B Zona alterasi Himpunan mineral Advance argilik Serisitik Potasik Propilitik

Kaolinit + alunit ± opal Serisit + kuarsa + kalsit ± klorit ± adularia Adularia + albit ± serisit ± kalsit ± kuarsa ± klorit Kalsit + klorit + kuarsa ± albit ± adularia

C Zona alterasi

Himpunan mineral

Temperatur (°C)

Advance argilik (temperatur tinggi) Advance argilik (temperatur rendah)

Pirofilit + diaspor + andalusit ± kuarsa ± sulfide ± turmalin ± enargit-luzonit Kaolinit + alunit ± kalsedon ± kuarsa ± pirit

250-300 <180

Keterangan : (A) alterasi pada fluida klorida netral (Hedenquist dan Lindqvist 1985), (B) alterasi pada fluida kaya CO2 (Browne dan Ellis 1970; Browne 1978), (C) alterasi pada fluida asam sulfat (Hedenquist dan Lindqvist 1985)



3.2.2.1 Alterasi Berhubungan dengan Fluida Klorida Netral dan Fluida Kaya CO2

Alterasi yang berhubungan dengan fluida klorida dan kaya CO2 dan biasanya berinteraksi

dengan batuan vulkanik intermediet hingga asam adalah albit + adularia ± wairakit ± serisit ±

epidot, umumnya berasal dari mineral primer plagioklas. Mineral primer biotit biasanya terubah

menjadi klorit ± sfen ± epidot, piroksen dan amfibol terubah menjadi serisit + klorit + sfen

kuarsa ± pirit. Massa dasar dapat terubah menjadi agregat mineral kuarsa + serisit + kalsit ±

zeolit ± sulfida ± klorit. Mineral pengisi rekahan dan hadir sebagai urat adalah kuarsa, kalsit,

serisit, adularia, zeolit (laumontit, wairakit), klorit, epidot, dan sulfida seperti pirit dan pirhotit

(Hedenquist dan Browne 1989). Penelitian detail oleh Hedenquist dan Browne (1989)

menyatakan bahwa adularia tidak akan hadir dibawah permukaan pada sistem epithermal bila

suhu kurang dari 180°C, dan seiring peningkatan intensitas alterasi (w/r bertambah) mineral

plagioklas akan berubah menjadi albit dan adularia. Serisit dan kuarsa dapat berasal dari ubahan

mineral feldspar, massa dasar, atau dari mineral mafik. Zeolit terutama pada spesies tertentu

seperti mordenit, laumontit, dan wairakit merupakan mineral yang sensitif dengan suhu. Kalsit

umumnya hadir dengan tekstur bladed yang kadang tergantikan oleh bladed silica, dalam sistem

epithermal merupakan indikasi pengendapan yang disebabkan oleh kondisi boiling.

3.2.2.2 Alterasi Berhubungan dengan Fluida Asam-Sulfat

Pada temperatur yang lebih rendah (<180°C) kumpulan mineral yang hadir dan berkaitan

dengan fluida kaya asam sulfat adalah kaolinit, alunit, kristobalit, gipsum, opal, native S, kuarsa

dan sulfida. Pirofilit, diaspor dan andalusit hadir stabil pada temperatur diatas 250°C, dan masih

bisa dijumpai pada suhu diatas 350°C untuk andalusit. Barit, anhidrit dan Fe oksida juga dapat

hadir pada kisaran temperatur yang rendah.

3.2.2.3 Variasi Geokimia pada Batuan Alterasi

Variasi geokimia pada batuan samping jelas menunjukkan gambaran dari perubahan

mineralogi akibat interaksi dengan fluida. Pada sistem epithermal, variasi unsur-unsur yang hadir

adalah Na, Ca, Ti, dan Ba, sisanya berupa K, Si, Rb, Sc, Ga, Sr, As, Sb, Ag, Au, Sn, Tl, dan W.

transfer unsur berasal dari alumino-silikat, mineral ferromagnesian, dan massa dasar (gelas atau

matriks kristalin). Sebagai contoh proses terbentuknya silika mengikuti reaksi seperti yang

ditunjukkan di bawah. Ketika CO2 hadir, asam karbonat terbentuk (H2CO3) dan selanjutnya akan



membebaskan H+. Reaksi ini juga akan membentuk mineral lempung seperti illit,

montmorillonit dan kaolinit sehingga temperatur pembentukan bisa diidentifikasi.

3.3. Alterasi Hidrothermal Daerah Ciarinem

3.3.1. Metode Pengamatan

Dalam penentuan jenis – jenis mineral alterasi yang muncul, tekstur serta hubungan

antara mineral-mineral tersebut, maka penulis menggunakan beberapa metode pengamatan yaitu

secara megaskopis, petrografis, dan XRD (X-Ray Diffractions). Ketiga metoda ini selanjutnya

akan saling mendukung untuk mendapatkan hasil akhir berupa zonasi alterasi di daerah

penelitian.

3.3.1.1. Pengamatan Megaskopis

Pengamatan megaskopis pada dasarnya merupakan metoda pengamatan awal yang paling

mudah dan paling murah untuk mengamati fenomena alterasi pada batuan. Pengamatan

megaskopis meliputi perubahan warna pada batuan asal, tekstur, dan kehadiran mineral penciri

alterasi. Pengamatan megaskopis pada conto into bor dilakukan secara detail pada sampel –

sampel yang dilanjutkan dengan pengamatan mikroskopis dan XRD.

Secara megaskopis, suatu batuan yang mengalami proses alterasi mudah dikenali dari

perubahan warna, tektur, dan kehadiran mineral alterasi. Pada pengamatan megaskopis mineral-

mineral alterasi tertentu biasanya dibedakan dari warna dan tekstur. Namun, pengamatan secara

megaskopis ini perlu dilakukan secara hati-hati karena beberapa mineral memiliki kenampakan

(warna, tekstur) yang berbeda-beda karena dipengaruhi oleh banyak faktor (seperti lingkungan

pengendapan, batuan samping, dll).

CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2 + H2O

K-feldspar + H+ → illite + K+ + SiO2

Na-feldspar + H+ → montmorillonit + Na+ + SiO2



3.3.1.2. Pengamatan Petrografis

Dalam studi alterasi, analisis petrografi pada prinsipnya dilakukan untuk

mengidentifikasi kehadiran mineral ubahan pada batuan berdasarkan sifat optik dari mineral

tersebut. Analisis petrografi selain dilakukan untuk mengenali keberadaan mineral

alterasi, juga dilakukan untuk mengamati tekstur-tekstur alterasi tertentu, seperti tekstur

penggantian (replacement) atau tekstur pengisian (vug filling). Informasi tekstur khas dalam

alterasi tersebut sangat diperlukan untuk melakukan paragenesa mineral ubahan dan indikasi

terjadinya overprinting.

3.3.1.3. Analisa XRD (X-Ray Diffractions)

Pengamatan megaskopis dan petrografi tidak selalu berhasil dalam menentukan semua

jenis mineral alterasi yang muncul. Beberapa teknik dapat dilakukan untuk mendukung upaya

tersebut dan salah satu teknik yang paling umum digunakan adalah analisa XRD. Teknik ini

sebenarnya sangat berguna untuk menentukan mineral alterasi yang sangat halus yang tidak

dapat dilihat secara petrogafi seperti mineral lempung atau mineral phyllosilicate. Analisa XRD

dari sembilan sampel di daerah penelitian dilakukan sepenuhnya oleh laboratorium PT. Antam,

Tbk di Jakarta.

3.3.2. Zonasi Alterasi

Berdasarkan pengamatan terhadap 41conto inti bor menggunakan gabungan metode-

metode pengamatan diatas dan dengan mengacu pada klasifikasi Corbett dan Leach (1998),

maka ubahan hidrothermal di daerah dapat dikelompokkan menjadi tiga zonasi ubahan

hidrothermal yaitu: (1) Zona zeolit – klorit – karbonat, (2) Zona kaolinit – montmorillonit –

siderit (3) Zona kuarsa – serisit – illit.

3.3.2.1. Zona Zeolit – Klorit – Karbonat

Zona alterasi ini hadir paling luas dan mengubah hampir 80% batuan yang ada di daerah

penelitian. Zona ini secara megaskopis dicirikan dengan warna batuan hijau dan relatif keras

(diduga disebabkan adanya penambahan silika pada batuan asal). Warna hijau tersebut



disebabkan kehadiran mineral ubahan klorit. Mineral ubahan lain yang hadir adalah zeolit, albit,

adularia, karbonat, kuarsa, prehnit dan montmorillonit (Foto 3.6 dan Foto 3.7 ).

Zeolit hadir sebagai agregat halus (0.25-0.4 mm) dan juga sebagai urat (Foto 3.6e).

Mineral ini terbentuk pada pH netral dengan temperatur berkisar 100-300°C (untuk semua jenis

zeolit). Pirajno (1992) mengatakan bahwa kestabilan temperatur dan tekanan yang dimiliki zeolit

membuat mineral ini memiliki peranan yang sangat penting pada endapan epithermal. Klorit

hadir menggantikan plagioklas, piroksen, dan hornblenda dan dibeberapa tempat juga hadir

sebagai urat (Foto 3.6.d). Klorit umumnya dijumpai pada alterasi propilitik dan stabil pada

temperatur ± 140 - 340° C (Henley, 1991, op.cit., Hedenquist, dkk. 1996) dengan pH fluida 5-6.

Karbonat dan mineral bijih (kemungkinan pirit) juga hadir dominan pada zona ini. Dibeberapa

tempat terjadi karbonitisasi (Foto 3.7) dan kehadiran mineral pirit yang banyak menjadi salah

satu indikator untuk membedakan zona ini dengan zona yang lain. Dari perajahan temperatur

pada Gambar 3.5, maka temperatur zona ini ± 200 - 300° C. Mengacu pada Corbett dan Leach

(1998) maka zona ini dapat disetarakan dengan zona subpropilitik (Gambar 3.13).

Gambar 3.5 Perajahan temperatur zona alterasi zeolit – klorit – karbonat (Lawless dkk., 1998)



Foto 3.6. a) dan b) Inti bor dan sampel batuan lava andesit piroksen yang menunjukkan ubahan subpropilitik berwarna kehijauan. (a: inti bor pada sumur BCAN-9, b: sampel WID-23). c) Urat kalsit dan klorit hadir di antara miineral bijih (sampel WID-9, sumur bor BCAN-2A). d) Klorit hadir menggantikan plagioklas dan juga sebagai urat (sampel WID-39, sumur bor BCAN-9). e) Urat zeolit dan urat karbonat hadir bersamaan memotong mineral lain (sampel WID-5, sumur bor BCAN-2 ) f) Mineral bijih hadir diantara mineral kalsit yang menggantikan sebagian urat kuarsa (sampel WID-30, sumur bor BCAN-4). (cb: karbonat, cly: mineral lempung, chl: klorit, zeo: zeolit Qz: kuarsa, op: mineral bijih)



Foto 3.7. Karbonitisasi (a) dan kehadiran mineral adularia (b) pada zona zeolit – klorit – karbonat. (carb:

carbonat, kal: kalsit, adul: adularia)

3.3.2.2. Zona Kaolinit –Montmorillonit – Siderit

Zona ini berkembang pada bagian yang dekat dengan urat dan di dekat permukaan

ditandai dengan kehadiran mineral lempung yang dominan. Pengamatan megaskopis terhadap

conto sampel pemboran memperlihatkan kenampakan warna putih keabu-abuan dan cenderung

lunak. Mineral alterasi yang dapat diidentifikasi secara petrografi adalah mineral lempung,

kuarsa, karbonat, siderit (Fe-karbonat), dan mineral bijih. Sedangkan untuk jenis mineral

lempung yang muncul berdasarkan analisis XRD adalah kaolinit dan montmorilonit. Tekstur dari

batuan asal sudah tidak dapat dilihat lagi pada zona ini dan mineral-mineral primer juga sudah

sepenuhnya tergantikan oleh kuarsa dan mineral lempung. Karbonat pada zona ini umumnya

sudah tergantikan sebagaian atau total oleh Fe-karbonat yaitu siderit (Foto 3.8.d, e dan f).

Kehadiran siderit ini juga dapat dilihat pada skala megaskopis (Foto 3.8.b). Menurut Corbett dan

Leach (1998) siderit muncul pada zona hidrotermal berasosiasi dengan kaolinit dan illit.

Kehadiran mineral siderit dan kaolinit menunjukkan pH fluida pada saat pembentukan mineral

ini yaitu 4-5 (Corbett dan Leach, 1998) dengan temperatur tidak lebih dari 200°C (Lawless dkk.,

1998). Dari perajahan temperatur pada Gambar 3.9, maka temperatur zona ini ± 100 - 200° C.

bab iii alterasi hidrothermal -...

Documents