20

BAB IV

TEORI DASAR DAN METODE ANALISIS

4.1 Tinjauan Umum

Hidrotermal berasal dari kata ”hidro” artinya air dan ”termal” artinya panas.

Adapun hidrotermal itu sendiri didefinisikan sebagai larutan panas (50oC sampai

>500oC) yang mengandung Na, K, Ca, Cl sebagai komponen utama dan komponen

lain sebagai penyusun minor seperti Mg, B, S, Sr, Co, H2S, NH4, Cu, Pb, Zn, Sn, Mo,

Au, dan Ag. Alterasi hidrotermal adalah proses yang sangat kompleks, berkaitan

dengan kandungan mineral, kimia, dan perubahan tekstur akibat berinteraksinya

larutan hidrotermal dengan batuan yang dilewatinya, dalam kondisi fisika dan kimia

tertentu (Pirajno, 1992). Pada sistem hidrotermal segala unsur logam yang terdapat

didalamnya karena perubahan kondisi dan lingkungan serta temperatur akan

menyebabkan pengendapan unsur tersebut dengan pembentukan mineral alterasi dan

mengubah tekstur dari batuan (Gambar 4.1).

Secara esensial pembentukan endapan hidrotermal (Bateman, 1960):

(1)Keterdapatan larutan mineralisasi yang mampu melarutkan dan

mentransportasi bahan atau material. Dengan karaktektistik berupa larutan

panas dengan suhu 500oC-50oC

(2) Keterdapatan rekahan atau bukaan dalam batuan yang dapat dilalui oleh

batuan

(3) Keterdapatan tempat untuk mengendapkan mineral

(4) Adanya reaksi kimia yang menjadi hasil pengendapan

(5) Larutan hidrotermal memiliki konsentrasi yang cukup untuk terendapkannya

material mineral.

Gambar 4.1 Sistematika sistem hidrotermal (NIPPONIA, 2008).

21

Mineral-mineral ubahan yang dihasilkan dari proses ubahan hidrotermal dapat

terjadi melalui empat cara, yaitu:

1. Pengendapan langsung dari larutan pada rongga, pori, retakan membentuk

urat

2. Penggantian pada mineral primer batuan untuk mencapai kesetimbangan

pada kondisi dan lingkungan yang baru yang lebih stabil

3. Pelarutan dari mineral primer batuan

4. Pelemparan akibat arus turbulen dari zona didih.

Suatu daerah yang memperlihatkan penyebaran kesamaan himpunan

memperlihatkan kesamaan himpunan mineral alterasi dapat dijadikan sebagai zona

alterasi dengan digunakan untuk mengenali asosiasi mineral dengan mineral lainya

dan fungsi kimia dari proses alterasi. Berikut merupakan klasifikasi zona alterasi

menurut (Lowell dan Guilbert, 1970; dalam Pirajno, 1992):

• Argilik lanjut: zona ini terdiri dari rangkaian mineral alunit, diaspor dan atau

piropilit, kuarsa, kalsedon, kaolinit, dan dikit. Proses pembentukan zona ini

sangat dipengaruhi oleh migrasi larutan magmatik asam.

• Argilik: zona ini kaya dengan didominasi oleh kumpulan mineral lempung

temperatur rendah seperti kaolinit, smektit, dan perlapisan antara illit dan

smektit. Pembentukan terjadi dalam temperatur rendah (< 230oC) yang

dikontrol oleh fluida asam sampai netral.

• Propilitik : zona ini dicirikan oleh serangkaian kumpulan mineral diantaranya

klorit, epidot, kalsit, mineral opak berupa pirit dan kalsit terjadi pada

temperatur menengah dengan suhu 200oC-300oC

• Filik : zona ini didominasi oleh kehadiran mineral serisit, kuarsa ± anhidirit ±

klorit dan kalsit. Zona ini terbentuk pada temperatur tinggi sekitar 200oC-

400oC. Zona ini hadir akibat adanya kontak dengan fluida meteorik yang

memiliki temperatur lebih rendah dan pH yang lebih asam.

• Potasik : zona yang didominasi oleh kehadiran mineral sekunder berupa biotit,

K-feldspar, kuarsa, dan magnetit dan mineral aksesoris berupa aktinolit, epidot,

klorit dan anhidrit, dan mineral ubahan dalam jumlah sedikit berupa albit.

Zona ini terbentuk dekat dengan intrusi, fluida panas bersuhu > 300oC dan

kemungkinan 400oC - 600oC terpengaruh kuat karakter magmatik dan salinitas

tinggi.

22

Endapan hidrotermal menurut Lindgren (1933; dalam Batemen, 1960) dibagi

hipotermal dengan suhu pembentukan (300-600oC), mesotermal (200oC-300oC),

epitermal (200oC-100oC), teletermal (<100oC), dan xenotermal (kedalaman dangkal,

tetapi memiliki temperatur tinggi). Endapan hidrotermal dapat dibagi menjadi porfiri

dan epitermal.

Endapan epitermal menurut Lindgren (1933; dalam Hedenquist dkk., 2000)

lingkungan epitermal adalah lingkungan dengan permukaan dangkal 1-2 km yang

memiliki karakteristik endapan Au, Ag dan logam dasar serta Hg, Sb, S, kaolinit,

alunit, dan silika, berdasarkan dengan jangkauan temperatur berdasarkan inklusi

fluida <150oC-300oC. Berdasarkan tipe endapan yang terbentuk dari perbedaan sifat

kimia fluida endapan epitermal dibagi menjadi dua subtipe endapan yaitu sulfida

tinggi dan sulfida rendah (Gambar 4.2 dan Tabel 4.1).

Gambar 4.2. Dua tipe dari endapan epitermal yaitu sistem epitermal sulfida rendah dan

sistem epitermal sulfida tinggi (Hedenquist dan White, 1995)

23

Tabel 4.1. Perbedaan antara epitermal sulfida rendah dan sulfida tinggi (Hedenquist dan

White ,1995).

Aspek Sulfida tinggi Sulfida rendah

Pembentukan endapan Sulfat asam

- Vein subordinate

- Mineral bijih tersebar

dominan

- Penggantian mineral

bijih terjadi dominan

- Stockwork ore minor

adularia-serisit

- Open space vein

- Mineral bijih tersebar

minor

- Penggantian mineral

bijih minor

- Stockwork ore terjadi

Tekstur Penggantian batuan

samping, breksia, urat

Urat, cavity filling (bands,

colloforms), breksia

Mineral gangue Kuarsa, alunit, barit,

kaolinit, piropilit

Kuarsa, kalsedon, kalsit,

adularia, illit, karbonat

Mineral bijih Pirit, enargit, kalkopirit,

tennantit, kovelit, emas,

tellurit

Pirit, elektrum, gold,

sfalerit, galena, arsenopirit

Alterasi hidrotermal Fluida asam (pH <1

sampai >3)

Alunit, kaolinit, piropilit,

diaspor, illit pada zona

terluar

Fluida netral

Illit (serisit), perlapisan

lempung

Mineral logam Au, Ag, As, Cu, Sb, Bi,

Hg, Te, Sn, Pb, Mo, Te/Se

(K, Zn, Ag/Au)

Au, Ag, As, Sb, Hg, Zn,

Pb, Se, K, Ag/Au (Cu,

Te/Se)

4.2 Pengamatan Petrografi

Pengamatan petrografi menggunakan analisisi sayatan tipis untuk menentukan

sifat fisik suatu mineral yang belum teramati jelas dalam pengamatan megaskopis.

Pengamatan petrografi hanya digunakan dalam pengamatan mineral yang non logam.

Selain itu, juga mengamati alterasi pada batuan tersebut, sehingga zonasi alterasi,

intesitas alterasi dan paragenesa dari alterasi dapat diketahui.

24

Intesitas alterasi merupakan perbandingan antara volume mineral ubahan terhadap

volume total keseluruhan dari mineral penyusun batuan (Browne, 1989). Intensitas

alterasi (Tabel 4.2) menunjukkan pengaruh fluida hidrotermal terhadap suatu masa

batuan. Variasi intensitas dapat dibagi menjadi empat tingkatan yaitu lemah, sedang,

kuat, dan sangat kuat (Browne, 1989).

Persentase (%) Intensitas Ubahan

0-25 % Lemah

26-50% Sedang

51-75% Kuat

75-100% Sangat kuat

Tabel 4.2 Intensitas ubahan (Browne, 1989).

4.3 Pengamatan Mineragrafi

Suatu batuan merupakan kumpulan dari mineral-mineral yang terdiri atas mineral

logam dan mineral nonlogam. Pengamatan mineragrafi dilakukan untuk mengetahui

jenis mineral logam dan hubungan antara mineral logam tersebut dengan mengamati

tekstur mineral bijih tersebut. Pengamatan mineral bijih ini menggunakan sayatan

poles dan mikroskop bijih (Gambar 4.3).

Gambar 4.3 Mikroskop bijih dan sayatan poles.

Identifikasi mineral bijih dilakukan berdasarkan sifat fisik mineral dan sifat optik

dari mineral tersebut (Hadi, 1996). Sifat fisik mineral bijih meliputi bentuk kristal,

habit, belahan, kembaran dan zoning, sedangkan sifat optik meliputi warna, refleksi

ganda, anisotropisme, dan refleksi dalam (Craig dan Vaughan, 1981).

25

Sifat fisik :

a. Bentuk kristal dan perawakan : identifikasi mineral bijih, mineral yang

memiliki kekerasan keras cenderung membentuk bentuk kristal yang

sempurna (euhedral), seperti pirit, hematit, dan magnetit, sedangkan

mineral yang memiliki kekerasan rendah umumnya memiliki daya

kristalisasi yang rendah, sehingga bentuk kristalnya cenderung tidak

sempurna (anhedral), seperti kalkopirit, galena (Hadi, 1996). Perawakan

dalam pengamatan mineralgrafi merupakan bentukan kristal tersebut,

misal pirit memiliki habit kubik dan hematit memiliki perawakan

menjarum (accicular).

b. Belahan yang teramati bergantung pada jumlah arah bidang belah dan

orientasi kristalografi terhadap bidang asah.

c. Kembaran dan zoning, identifikasi berdasarkan adanya kontras warna.

Kembaran disebabkan oleh perubahan orientasi dari belahan, sedangkan

zoning disebabkan akibatkan oleh adanya inklusi yang tersusun secara

konsentris.

Sifat optik:

a. Warna merupakan warna mineral bijih yang terpantulkan. Untuk

pengamatan pada mineral bijih menggunakan nikol sejajar

b. Refleksi ganda (Bireflectance), pada beberapa mineral yang bukan

bersistem isometrik memiliki akan menunjukan perubahan intensitas

warna dan perubahan warna pada saat meja mikroskop diputar dan pada

pengamatan nikol sejajar, maka hal ini dapat disamakan dengan

pleokroisme yang dimiliki mineral yang tembus cahaya, pada pengamatan

mineral bijih disebut Refleksi ganda (Bireflectance)

c. Anistropisme adalah pengamatan nikol bersilang, apabila meja mikroskop

diputar 360o, bila mineral bijih yang diamati tidak menunjukan perubahan

intensitas dan warna, mineral tersebut disebut mineral isotrop dengan kata

lain mineral tersebut bersistem isometrik. Untuk mineral bijih sistem lain

seperti tetragonal, hexagonal, ortorombik, monoklin, dan triklin pada

pengamatan anistropisme menunjukan perubahan intensitas dan warna,

mineral tersebut disebut mineral anisotrop.

d. Refleksi dalam adalah sifat optik yang diamati dengan menggunakan nikol

bersilang, disebabkan oleh adanya penyinaran difusi yang berasal dari

26

bagian dalam mineral-mineral kedap cahaya yang semi tembus cahaya

(Hadi, 1996). Pada umumnya pantulan sinar berasal dari retakan atau batas

mineral.

4.4 Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) adalah suatu alat yang digunakan pada

metoda analisis yang digunakan untuk penentuan unsur-unsur logam dan metalloid

yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang

tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Gambar 4.4). Prinsip analisis cahaya

dengan panjang gelombang yang sesuai untuk partikel elemen dianalisis dilewatkan,

kemudian beberapa dari cahaya tersebut diabsorpsi oleh atom dari sampel (Mulyani,

2007). Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) dapat digunakan untuk menentukan

enam puluh satu logam. Non logam yang dapat dianalisis adalah fosfor dan boron.

Dari hasil analisis AAS akan didapatkan nilai konsentrasi dari unsur dalam satuan

ppm dan ppb yang kemudian akan dihitung harga ambangnya.

Gambar 4.4 Diagram alat (AAS) Atomic Absorption Spectroscopy (Mulyani, 2007).

4.5 Penentuan Harga Ambang

Nilai ambang adalah nilai yang berada pada perpotongan kelompok

latarbelakang dan kelompok anomali. Nilai harga ambang disuatu area dengan area

yang lain dapat berbeda. Hal ini, dikarenakan oleh konsentrasi unsur yang berbeda.

Penentuan harga ambang memiliki fungsi untuk mengetahui batas terendah dari suatu

populasi anomali. Nilai latar belakang adalah nilai rata-rata unsur di Bumi yang

normal atau dengan kata lain belum termineralisasi, sedangkan nilai anomali adalah

nilai penyimpangan dari nilai latarbelakang (Rose dkk., 1979). Pola penyebaran

anomali dalam analisis geokimia memiliki hubungan dengan adanya mineralisasi.

27

Dalam penentuan harga ambang dapat menggunakan metode diantaranya metode

simpangan baku dan metode kurva probabilitas.

4.5.1 Metode Simpangan Baku

Metode simpangan baku adalah metode penentuan nilai ambang dengan

menggunakan parameter rata-rata (Suroto, 2005). Simpangan baku adalah

bentukan akar kuadrat dari suatu variasi dispresi (gambaran penyebaran nilai-

nilai dari data geokimia) (Sinclair, 1987). Semakin besar nilai simpangan baku

mencerminkan data yang dianalisis semakin tersebar heterogen dari nilai rata-rata

data tersebut. Metode ini hanya dapat digunakan untuk nilai simpangan baku

yang lebih kecil dari nilai rata-rata (distribusi normal).

Nilai rata-rata diperoleh dengan rumus:

n

xix

n

ni∑==

x = nilai rata-rata konsentrasi unsur (ppm)

xi = nilai konsentrasi unsur ke i (ppm)

n = jumlah data unsur

Nilai simpangan baku diperoleh dengan rumus:

1

)(1

2

−

−=∑=

n

xxiSD

n

i

xi = nilai konsentrasi unsur ke i (ppm)

x = nilai rata-rata konsentrasi unsur (ppm)

n= jumlah data unsur

SD= standar deviasi (ppm)

Nilai ambang

Nilai ambang = x + 2SD

x = nilai rata-rata unsur (ppm)

SD= standar deviasi (ppm)

4.5.2 Metode Kurva Probabilitas

Metode ini dalam analisis data geokimia untuk penentuan harga ambang

menggunakan kertas semilog. Dalam menggunakan penentuan harga ambang

28

dengan menggunakan metode probabilitas memiliki beberapa prosedur

diantaranya :

a. Nilai konsentrasi unsur (data) yang memiliki satuan ppm diubah menjadi

logppm

b. Pada data unsur yang tersedia ditentukan nilai maksimum, nilai minimum

yang selanjutnya akan ditentukan nilai dari panjang kelas (Sinclair, 1974)

nK log3.31+=

K= koefisien

n= jumlah data

KXXP min)max( −

=

P= panjang kelas

c. Data dikelompokan menjadi kelas dengan jumlah tertentu sekitar sepuluh

kelas dengan menggunakan panjang kelas yang telah dihitung dan nilai

maksimum dijadikan patokan pengelompokan akhir kelas terbesar dan nilai

minimum dijadikan patokan pengelompokan awal kelas

d. Nilai tengah setiap kelas dihitung

2

)( BBBAM −=

M= nilai tengah

BA= batas atas kelas

BB= batas kelas bawah

e. Frekuensi dari setiap kelas dihitung jumlahnya

f. Kumulatif frekuensi dari setiap kelas dihitung

g. Kumulatif probabilitas (%) dihitung pada setiap kelas. Kumulatif probabilitas

dihitung dari jumlah kumulatif frekuensi mulai kelas terbesar dijumlahkan

dengan kelas berikutnya yang lebih kecil hingga jumlahnya mencapai 100%

h. Kumulatif probabilitas dan nilai tengah diplot dalam kertas semilog.

Kumulatif probabilitas menjadi bagian horizontal dari bagian kurva yang

memiliki nilai skala logaritmik, sedangkan nilai tengah menjadi bagian

vertikal dari kurva yang memiliki nilai skala normal.

i. Pada pengplotan akan terlihat adanya populasi data. Apabila populasi tunggal,

maka akan membentuk suatu garis lurus, sedangkan apabila populasi ganda

akan memperlihatkan dua garis lurus yang berbeda arah.

29

j. Penentuan harga ambang

a. Pada populasi tunggal, harga ambang tidak dapat ditentukan dengan metode

ini karena hanya terdapat satu garis lurus dan tidak terdapat berpotongan

b. Pada populasi ganda, perpotongan antara dua garis populasi merupakan nilai

ambang (Gambar 4.5).

Gambar 4.5 Kurva probabilitas dalam menentukan harga ambang.

4.6 Penentuan Asosiasi Unsur

Penentuan asosiasi unsur dilakukan untuk mengetahui korelasi diantara unsur-

unsur yang dianalisis yang akan berimplikasi pada ciri dari tipe mineralisasi yang

terdapat pada daerah penelitian. Metode yang digunakan adalah metode Pearson. Nilai

koefisien Pearson (r) ditentukan dengan rumus berikut (Sinclair, 1987):

rxy= koefisien Pearson

x = nilai konsentrasi unsur 1

y = nilai konsentrasi unsur 2

n = jumlah data

menurut Sinclair (1987), nilai koefisien korelasi Pearson berada pada kisaran antara

+1 dan -1. Apabila nilai yang dekati +1 atau mencapai +1 maka korelasi antara unsur

semakin kuat dan sebaliknya.

30

4.7 Portable Infrared Mineral Analyzer (PIMA)

PIMA (Portable Infrared Mineral Analyzer) adalah metode yang digunakan

dengan memanfaatkan pancaran sinar inframerah dalam menganalisis mineral

khususnya mineral-mineral halus (Gambar 4.6). Material mineral yang dapat

dianalisis oleh PIMA adalah hidroksil (kelompok OH); seperti pilosilikat (lempung,

klorit dan mineral sepentinit), hydroxylated silicates (epidot dan amphibol), sulfat

(gipsum) dan karbonat. Selain digunakan pada batuan, PIMA juga dapat digunakan

untuk analisis pada tanah dan sedimen.

Gambar 4.6 Perangkat analisis PIMA.

Kelebihan dari PIMA diantaranya pertama merupakan alat portable yang dapat

digunakan di lapangan ataupun di laboratorium. Kegiatan lapangan membantu

menganalisis mineral alterasi. Kedua, pengoperasian mudah dan pembacaan sampel

cepat berkisar antara 30 detik sampai 60 detik.

Pengambilan data PIMA, sampel dalam keadaan kering dan sampel permukaan

relatif datar. Sampel diletakkan pada lensa kecil pada instrument integrated

spectronic. Perangkat lunak yang digunakan untuk pengambilan data yaitu integrated

spectronic, PIMA SP/RAP Acquistion module (c) 98 version 2.1 (Gambar 4.7).

Pengambilan data memiliki patokan grafik gelombang pembacaan mineral. Setiap

sampel dilakukan tiga kali pengujian untuk mencapai tingkat presisi dan akurasi

pengujian. Setelah tiga kali pengujian, dilakukan kaliberasi pembacaan alat.

Setelah tahapan pengambilan data sampel, data diolah menggunakan perangkat

lunak TSG Professional, Versi 4. Hasil analisis dan pengolahan data ditampilkan

31

Il l i te; SRSS=76, SNR=2021.8, H2O=0.464

16:45_R-_r1

Wa ve le ngth in nm

R

efl

ect

an

ce

1300 1600 1900 2200 2500

0.22

70.

255

0.28

30.

310.

338

SRSS

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

>2000

dalam bentuk grafik antara reflektasi inframerah dan panjang gelombang inframerah (Gambar 4.8)

(a) (b)

Gambar 4.7 Pengambilan data mineral dengan PIMA (a) sampel rock chip diletakan diatas

lensa pada integrated spectronic kemudian (b) dilakukan pengambilan data dengan perangkat

lunak Intergrated Spectronic, PIMA SP/RAP Acquistion module.

Gambar 4.8 Grafik analisis PIMA.

Pancaran penggunaan

spektrum

Grafik patokan

Grafik pembacaan

Mineral hasil pembacaan PIMA Nilai Error

Nomor conto analisis

Nilai spektrum

32

4.8 Inklusi Fluida

Inklusi dikenal sebagai material berukuran mikro yang terdapat didalam suatu

mineral, pada umumnya terdapat tiga fasa yaitu fasa padat, cair, maupun gas (Roedder,

1974; dalam Yuwono, 1994). Selama proses kristalisasi dari suatu mineral, yaitu

perubahan dari fase cair menjadi padat diakibatkan oleh penurunan suhu, ada

kemungkinan bahwa sebagian cairan atau larutan akan terperangkap dalam kristal

tersebut, genesa seperti dikenali sebagai inklusi primer (Gambar 4.9). Genesa lainnya,

setelah suatu kristal terbentuk terjadi peristiwa geologi yang menyebabkan adanya

retakan halus, lalu terjadi adanya larutan hidrotermal yang mengisi retakan tersebut,

kemungkinan inklusi yang terbentuk terjadi dalam fasa cair setelah proses healing

disebut inklusi sekunder. Inklusi pseudosekunder adalah inklusi yang hadir saat

retakan hadir kristal juga ikut tumbuh dalam retakan tersebut. Inklusi psedousekunder

adalah inklusi secara deskriptif termasuk inklusi sekunder, tetapi secara genetis

termasuk inklusi primer ( Roedder, 1984; dalam Yuwono,1994).

Gambar 4.9 (a) Inklusi fluida primer (P) dan inklusi Pseudosekunder (Ps) (b) Pembentukan

inklusi sekunder (Roedder, 1984; dalam Yuwono, 1994).

Preparasi inklusi fluida untuk eksplorasi endapan bijih dipilih urat yang terisi

oleh mineral sekunder yang memiliki kristal-kristal jernih berukuran kasar berbentuk

euhedral dan tidak mengalami pelapukan. Menurut Yuwono (1994) mineral sekunder

yang umum untuk digunakan untuk analisis inklusi adalah kuarsa, kalsit, aragonit,

33

gipsum, anhidrit, dan flourit, sedangkan untuk mineral bijih yang baik untuk

digunakan adalah spalerit.

Pengamatan inklusi dilakukan dengan pengamatan petrografi pada sayatan poles

ganda. Pengamatan petrografi digunakan untuk mengetahui jenis inklusi yang

selanjutnya akan berguna untuk pengukuran Tt, Tm, dan Tf.

Pengukuran Th, Tf, dan Tm dilakukan dengan menggunakan perangkat yang

disebut freezing and heating stage yang dipasang pada mikroskop polarisasi (Gambar

4.10). Pengukuran Tf (temperature freezing) diawali dengan pembekuan fluida, pada

saat seluruh cairan berubah menjadi es. Pengukuran Tm (temperature melting)

didapatkan dengan cara menaikkan temperatur secara perlahan hingga seluruh es

mencair. Pengukuran Th (temperature homogenization) didapatkan dengan cara

menaikan temperatur secara perlahan hingga gelembung yang terdapat dalam inklusi

menghilang. Th mencerminkan temperatur minimum mineral tersebut terbentuk.

Gambar 4.10 Perangkat pengamatan inklusi fluida pada saat pengukuran Th dan Tm.