Reaksi Bowen

Seri Reaksi Bowen (Bowen Reaction Series) menggambarkan proses

pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma

mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini

suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral.

Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan bahwa

mineral-mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan

mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). Suhu magma dan

laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll).

Dan laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat

terbentuk.

Dalam skema tersebut reaksi digambarkan dengan “Y”, dimana lengan bagian atas

mewakili dua jalur/deret pembentukan yang berbeda. Lengan kanan atas

merupakan deret reaksi yang berkelanjutan (continuous), sedangkan lengan kiri

atas adalah deret reaksi yang terputus-putus/tak berkelanjutan (discontinuous).

1. Deret Continuous

Deret ini mewakili pembentukan feldspar plagioclase. Dimulai dengan feldspar

yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar, CaAlSiO) dan berlanjut reaksi dengan

peningkatan bertahap dalam pembentukan natrium yang mengandung feldspar

(Ca–Na-feldspar, CaNaAlSiO) sampai titik kesetimbangan tercapai pada suhu

sekitar 9000C. Saat magma mendingin dan kalsium kehabisan ion, feldspar

didominasi oleh pembentukan natrium feldspar (Na-Feldspar, NaAlSiO) hingga

suhu sekitar 6000C feldspar dengan hamper 100% natrium terbentuk.

2. Deret Discontinuous

Pada deret ini mewakili formasi mineral ferro-magnesium silicate dimana satu

mineral berubah menjadi mineral lainnya pada rentang temperatur tertentu dengan

melakukan reaksi dengan sisa larutan magma. Diawali dengan pembentukan

mineral Olivine yang merupakan satu-satunya mineral yang stabil pada atau di

bawah 18000C. Ketika temperatur berkurang dan Pyroxene menjadi stabil

(terbentuk). Sekitar 11000C, mineral yang mengandung kalsium (CaFeMgSiO)

terbentuk dan pada kisaran suhu 9000C Amphibole terbentuk. Sampai pada suhu

magma mendingin di 6000C Biotit mulai terbentuk.

Bila proses pendinginan yang berlangsung terlalu cepat, mineral yang telah ada

tidak dapat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma yang menyebabkan mineral

yang terbentuk memiliki rim (selubung). Rim tersusun atas mineral yang telah

terbentuk sebelumnya, misal Olivin dengan rim Pyroxene.

Deret ini berakhir dengan mengkristalnya Biotite dimana semua besi dan

magnesium telah selesai dipergunakan dalam pembentukan mineral.

3. Apabila kedua jalur reaksi tersebut berakhir dan seluruh besi, magnesium,

kalsium dan sodium habis, secara ideal yang tersisa hanya potassium, aluminium

dan silica. Semua unsur sisa tersebut akan bergabung membentuk Othoclase

Potassium Feldspar. Dan akan terbentuk mika muscovite apabila tekanan air

cukup tinggi. Sisanya, larutan magma yang sebagian besar mengandung silica dan

oksigen akan membentuk Quartz (kuarsa). Dalam kristalisasi mineral-mineral ini

tidak termasuk dalam deret reaksi karena proses pembentukannya yang saling

terpisah dan independent.

1. Endapan Hipothermal

Mineralisasi hipotermal adalah proses pembentukan mineral pada suhu tinggi

(300°C- 5000C) yang berada pada lingkungan jauh dengan permukaan pada

kedalaman kurang dari 4-6 km. prosesnya hamper sama dengan epithermal dan

endapan mesothermal.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi secara umum pada lingkungan ini,

yang mencirikan karakteristik dari proses mineralisasi, temasuk kondisi geologi

lokal (permeabilitas dan reaktivitas dari host-rocks) dan tekanan beserta

temperatur dari fluida hydrothermal (air pada temperatur 100°C dapat tetap

menjadi cairan dibawah tekanan yang tinggi tetapi ketika berada lingkungan

tekanan yang rendah dapat mendidih secara tiba-tiba bahkan meledak secara

explosive). Fluida hydrothermal mungkin dari residu magma asli, tetapi umumnya

terbentuk ketika airtanah terpanaskan oleh tubuh batuan yang meleleh, contohnya

sebuah sub-volcanic magma-chamber.

Endapan hipotermal terbentuk pada magma chamber pada kedalaman 4.000 –

6.000 meter. Pada endapan ini, biasa terdapat mineral logam yang berupa bornit,

kovelit, kalkosit, kalkopirit, pirit, tembaga, emas, wolfram, molibdenit, seng dan

perak. Mineral logam tersebut berasosiasi dengan mineral - mineral pengotor

seperti piroksen, amfibol, garnet, ilmenit, spekularit, turmalin, topaz, mika hijau

dan mika cokelat (Warmada, 2009).

Keberadaan dari endapan hipotermal terkait dengan pembentukannya yang

dipengaruhi oleh aktivitas magmatisme yang berada pada lokasi di bawah

permukaan, yaitu pada kedalaman 4.000 – 6.000 meter. Selain itu, dengan adanya

sistem hidrotermal yang membutuhkan adanya aktivitas magmatisme, maka

endapan hipotermal akan dapat ditemukan pada daerah-daerah yang terdapat

aktivitas magmatisme seperti sepanjang zona subduksi ataupun ring of fire.

Pada umumnya, endapan hipotermal berupa perlapisan endapan yang tersusun

oleh butiran yang kasar. Endapan mineral yang terdapat pada zona hipotermal

antara lain emas, wolframite, scheelite, pyrrhotite, pentlandite, pyrite,

arsenopyrite, chalcopyrite, sphalerite, galena, uranite, dan cobalt. Flourite, barite,

magnetite, dan ilmenite, dalam jumlah kecil juga mungkin terdapat pada zona ini.

Selain mineral-mineral tersebut, terdapat juga mineral – mineral lain yang

merupakan penyusun dari batuan beku dan metamorf yang juga dapat

dimungkinkan terdapat pada zona hipotermal, biasanya ditemukan bersamaan

dengan urat hipotermal.

Berdasarkan data-data eksperimen dan pemodelan memperlihatkan bahwa logam

logam pada umumnya termobilisasi (berasosiasi) dengan magma. Berdasarkan

pengukuran-pengukuran pada material hasil letusan gunung api memperlihatkan

bahwa gas-gas yang terlepas dari magma (degassing magma) dapat membawa

logam-logam. Berdasarkan studi terhadap beberapa tipe endapan, memperlihatkan

adanya hubungan antara jenis (komposisi) magma yang berasosiasi dengan

kandungan unsur-unsur logam tertentu, antara lain :

• Magma (batuan beku) dengan kandungan K2O dan Na2O yang tinggi dapat

menjadi host untuk unsur-unsur lithophile seperti Zr, Nb dan Lanthanides.

•Magma dengan komposisi aluminous yang kaya dengan F secara spesifik

berasosiasi dengan Sn, Mo, dan B.

•Timah (Sn) dan tungsten (W) memperlihatkan kecenderungan berasosiasi dengan

“reduced magma” (dicirikan dengan absen-nya magnetite).

•Tembaga (Cu) dan Molibdenum (Mo) memperlihatkan kecenderungan

berasosiasi dengan “oxided magma” (dicirikan dengan kehadiran magnetite).

Berdasarkan pemetaan terhadap keberadaan (sebaran) endapan-endapan pada

lingkungan hydrothermal memperlihatkan korelasi antara lingkungan tektonik

(busur magmatik) dengan distrik (komplek) bijih.

2. Endapan Mesothermal

Endapan mineral mesothermal merupakan endapan mineral yang terbentuk pada

temperature dan tekanan menengah. Bijih endapan mineral ini terbentuk pada

suhu sekitar 200-300˚C dengan kedalaman sekitar 1200-3600m dibawah

permukaan bumi. Pada dasarnya pembentukannya tidak jauh berbeda dengan

pembentukan endapan mineral epitermal dan hipotermal, yang membedakan

hanya suhu dan tekanan pada saat pembentukannya.

Magma mengalami diferensiasi seiring penurunan suhu secara bertahap, mineral

yang pertama kali terbentuk adalah mineral yang terbentuk secara pegmatitic yang

sarat akan unsur logam, selanjutnya pada tingkat diatasnya kandungan unsur

logam mulai berkurang seiring pembentukan mineral secara pneumolitik,

sehingga tahapan pembentukan mineral yang selanjutnya adalah melalui proses

hidrotermal akibat kandungan unsur mineral logam yang sudah mulai berkurang.

Dalam proses pembentukan endapan mineral hidrotermal ini diawali dengan

endapan mineral hypothermal pada suhu sekitar 300-500˚C dengan tekanan yang

masih sangat tinggi, kemudian terbentuk endapan mineral mesothermal pada suhu

200-300˚C pada tekanan moderat, dan yang terakhir adalah endapan mineral

epitermal pada suhu sekitar 150-200˚C dengan tekanan rendah dekat dengan

permukaan.

Semakin mendekati permukaan, maka mineral-mineral yang terbentuk cenderung

kepada mineral yang bersifat acid(asam) seiring berkurangnya kandungan unsur

logam sehingga kandungan silikanya secara otomatis akan mendominasi.

Macam Endapan Mineral Mesothermal

Endapan mineral mesothermal terdiri dari beberapa beberapa mineral logam yang

beberapa diantaranya adalah timbal, seng, perak, dan emas. Mineral-mineral

logam tersebut dapat terendapkan bersama dengan mineral-mineral lain seperti

kuarsa, pirit, dan juga mineral karbonat. Zona altrasi yang luas mengeliilingi

endapan mineral mesothermal tersebut. Produk dari altrasi itu antara lain, sericite,

kuarsa, kalsit, pirit, dolomit, piroklas, klorit , dan mineral lempung. Ortoklas

sekunder dan mineral lempung dijumpai pada endapan tembaga yang tersebar

dalam zona tersebut. Beberapa mineral tersebut seperti klorit dan lempung lebih

memiliki karakteristik seperti endapan epithermal, akan tetapi biasanya endapan

tersebut terdapat pada bagian luar dari endapan mesothermal.

Berikut merupakan ciri-ciri umum dari endapan mesothermal :

- Pada endapan ini tekanan temperaturnya medium(300o - 200oC),

- Karena bertemperaturnya medium maka proses pengendapan hanya mengisi

cela-cela (cavity filling) pada batuan yang dibentuk oleh tekanan dan juga kadang-

kadang mengalami replacement karena temperature yang masih medium.

- Asosiasi mineral yang ada berupah berupah sulfide Ag, As, Au, Sb dan oksida

(Sn) yang berasosiasi dengan batuan beku asam yang didekat permukaan bumi

oleh karena itu, mineral Au, Cu dapat dijumapi pada mineral kuarsa dan kalsit

pada batuan beku asam dan batuan sedimen.

Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu membawa mineral-mineral yang

tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan barbagai macam batuan

dinding. Tetapi minera-mineral seperti pirit (FeS2), kuarsa(SiO2), kalkopirit

(CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan

hidrothermal. Sedangkan alterasi yang ditimbulkan untuk tipe endapan

mesothermal khususnya pada dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.

Paragenesis dari endapan mesothermal dan mineral gangue antara lain stanite (Sn,

Cu) sulfida, sulfida-sulfida : spalerit, enargit (Cu3AsS4), Cu sulfida, Sb sulfida,

stibnit (Sb2S3), tetrahedrit (Cu,Fe)12Sb4S13, bornit (Cu2S), galena (PbS), dan

kalkopirit (CuFeS2), dengan mineral-mineral ganguenya : kabonat-karbonat,

kuarsa, dan pirit.

Lindgren (1933) menyatakan bahwa endapan mesothermal tidak mengandung

mineral garnet, topas, piroksen, amphibole, dan tourmaline yang merupakan

mineral dengan suhu pembentukan yang tergolong tinggi. sedangkan endapan

mesothermal juga tidak mengandung zeolite yang proses pembentukannya pada

suhu yang tergolong rendah.

Endapan mineral mesothermal berhubungan erat dengan batuan beku secara

spasial ataupun secara genetic (genesa), sedangkan dalam hal lain, tidak ada

asosiasi genetic yang bisa dijabarkan.

Lokasi Pembentukan Endapan Mineral Mesothermal

Lokasi Pembentukan dari Endapan Mineral Mesothermal adalah pada Urat-urat

polimetalik pada batuan yang berumur paleozoikum bawah, dengan contoh batuan

yang telah diketahui dari Pembrokeshire, melewati Wales tengah ke Snowdonia

dan pada Anglesey.

Secara khusus, urat-urat polimetalik terdapat pada patahan, rekahan-rekahan

batuan dan zona patahan. Proses mineralisasi dimungkinkan terdapat pada

struktur, atau berkembang dengan pola minim (jarang). Gerakan perulangan dan

proses aktivitas mineralisasi adalah hal yang khusus. Dip-dip sangat

dimungkinkan untuk berubah-ubah dan dip-dip curam merupakan hal yang lazim

pada batuan-batuan yang berkompeten (contoh batupasir, dolerite sills) dan dip-

dip yang kurang curam terdapat pada batuan-batuan yang tidak berkompeten

(contoh serpih, batulempung). Wallrock biasanya teralterasi, dengan

kenampakkan yang agak memudar.

Di dalam Urat-urat polimetalik terkandung tembaga, timbal, seng, perak, dan

emas (sangat ekonomis), arsenic, dan logam putih, selalu didapatkan sufida

langka, arsenide atau telluride,. Material – material ini terbentuk dari sejumlah

proses, yang berada di Wales,

Ketika sekuen sedimen tebal dan batuan vulkanik terkubur sangat dalam, hal ini

digunakan untuk penambahan tekanan dan suhu, menghasilkan produk dalam

metamorfisme tingkat rendah. Jumlah kebebasan air yang signifikan ini berasal

dari mineral yang terhidrasi, seperti lanau, sebagai rekristalisasinya. Unsur yang

mengandung air ini lalu pindah sebagai fluida hidrotermal sepanjang jalan yang

dapat dilewati air pada batuan, seperti patahan dan zona rekahan, dimana mineral-

mineral terdepositkan.

Beberapa sampel terbaik yang berasal dari Welsh, sama seperti urat-urat yang

berada di sabuk emas Dolgellau, diisi oleh batuan sedimen berumur tengah

sampai atas kambrian, dan intrusi, dan terbentuk lebih dahulu dari deformasi

Caledonian yang terangkat menjadi cekungan Welsh pada masa Devonian. Urat-

urat tersebut mengisi rekahan patahan dengan panjang strike hingga beberapa

kilometer dan khususnya terungkap menyerupai struktur pita sebagai contoh

ilustrasi diatas.

Reaksi metamorfisme menyebabkan pengisian air berskala luas pada batuan yang

terkubur sangat dalam, dipercaya telah mengalami proses mekanisme yang

memicu fluida hidrotermal.

3. Endapan Epithermal

Endapan epitermal didefinisikan sebagai salah satu endapan dari sistem

hidrotermal yang terbentuk pada kedalaman dangkal yang umumnya pada busur

vulkanik yang dekat dengan permukaan (Simmons et al, 2005 dalam Sibarani,

2008). Penggolongan tersebut berdasarkan temperatur (T), tekanan (P) dan

kondisi geologi yang dicirikan oleh kandungan mineralnya. Secara lebih detailnya

endapan epitermal terbentuk pada kedalaman dangkal hingga 1000 meter dibawah

permukaan dengan temperatur relatif rendah (50-200) oC dengan tekanan tidak

lebih dari 100 atm dari cairan meteorik dominan yang agak asin (Pirajno, 1992).

Tekstur penggantian (replacement) pada mineral tidak menjadi ciri khas karena

jarang terjadi. Tekstur yang banyak dijumpai adalah berlapis (banded) atau berupa

fissure vein. Sedangkan struktur khasnya adalah berupa struktur pembungkusan

(cockade structure). Asosiasi pada endapan ini berupa mineral emas (Au) dan

perak (Ag) dengan mineral penyertanya berupa mineral kalsit, mineral zeolit dan

mineral kwarsa. Dua tipe utama dari endapan ini adalah low sulphidation dan high

sulphidation yang dibedakan terutama berdasarkan pada sifat kimia fluidanya dan

berdasarkan pada alterasi dan mineraloginya.

Endapan epithermal umumnya ditemukan sebagai sebuah pipe-seperti zona

dimana batuan mengalami breksiasi dan teralterasi atau terubah tingkat tinggi.

Veins juga ditemukan, khususnya sepanjang zona patahan., namun mineralisasi

vein mempunyai tipe tidak menerus (discontinuous).

Pada daerah volcanic, sistem epithermal sangat umum ditemui dan seringkali

mencapai permukaan, terutama ketika fluida hydrothermal muncul (erupt) sebagai

geyser dan fumaroles. Banyak endapan mineral epithermal tua menampilkan

fossil ‘roots’ dari sistem fumaroles kuno. Karena mineral-mineral tersebut berada

dekat permukaan, proses erosi sering mencabutnya secara cepat, hal inilah

mengapa endapan mineral epithermal tua relatif tidak umum secara global.

Kebanyakan dari endapan mineral epithemal berumur Mesozoic atau lebih muda.

Mineralisasi epitermal memiliki sejumlah fitur umum seperti hadirnya kalsedonik

quartz, kalsit, dan breksi hidrotermal. Selain itu, asosiasi elemen juga merupakan

salah satu ciri dari endapan epitermal, yaitu dengan elemen bijih seperti Au, Ag,

As, Sb, Hg, Tl, Te, Pb, Zn, dan Cu. Tekstur bijih yang dihasilkan oleh endapan

epitermal termasuk tipe pengisian ruang terbuka (karakteristik dari lingkungan

yang bertekanan rendah), krustifikasi, colloform banding dan struktur sisir.

Endapan yang terbentuk dekat permukaan sekitar 1,5 km dibawah permukaan ini

juga memiliki tipe berupa tipe vein, stockwork dan diseminasi.

Dua tipe utama dari endapan ini adalah low sulphidation dan high sulphidation

yang dibedakan terutama berdasarkan pada sifat kimia fluidanya dan berdasarkan

pada alterasi dan mineraloginya (Hedenquistetal.,1996:2000 dalam

Chandra,2009).

Dibawah ini digambarkan ciri-ciri umum endapan epitermal (Lingren, 1933 dalam

Sibarani,2008)):

· Suhu relatif rendah (50-250°C) dengan salinitas bervariasi antara 0-5 wt.%

· Terbentuk pada kedalaman dangkal (~1 km)

· Pembentukan endapan epitermal terjadi pada batuan sedimen atau batuan beku,

terutama yang berasosiasi dengan batuan intrusiv dekat permukaan atau ekstrusif,

biasanya disertai oleh sesar turun dan kekar.

· Zona bijih berupa urat-urat yang simpel, beberapa tidak beraturan dengan

pembentukan kantong-kantong bijih, seringkali terdapat pada pipa dan stockwork.

Jarang terbentuk sepanjang permukaan lapisan, dan sedikit kenampakan

replacement (penggantian).

- Logam mulia terdiri dari Pb, Zn, Au, Ag, Hg, Sb, Cu, Se, Bi, U

- Mineral bijih berupa Native Au, Ag, elektrum, Cu, Bi, Pirit, markasit, sfalerit,

galena, kalkopirit, Cinnabar, jamesonite, stibnite, realgar, orpiment, ruby silvers,

argentite, selenides, tellurides.

- Mineral penyerta adalah kuarsa, chert, kalsedon, ametis, serisit, klorit rendah-Fe,

epidot, karbonat, fluorit, barite, adularia, alunit, dickite, rhodochrosite, zeolit

- Ubahan batuan samping terdiri dari chertification (silisifikasi), kaolinisasi,

piritisasi, dolomitisasi, kloritisasi

- Tekstur dan struktur yang terbentuk adalah Crustification (banding) yang sangat

umum, sering sebagai fine banding, vugs, urat terbreksikan.

Karakteristik umum dari endapan epitermal (Simmons et al, 2005 dalam Sibarani,

2008) adalah:

·- Jenis air berupa air meteorik dengan sedikit air magmatik

- Endapan epitermal mengandung mineral bijih epigenetic yang pada umumnya

memiliki batuan induk berupa batuan vulkanik.

- Tubuh bijih memiliki bentuk yang bervariasi yang disebabkan oleh kontrol dan

litologi dimana biasanya merefleksikan kondisi paleo-permeability pada

kedalaman yang dangkal dari sistem hidrotermal.

·Sebagian besar tubuh bijih terdapat berupa sistem urat dengan dip yang terjal

yang terbentuk sepanjang zona regangan. Beberapa diantaranya terdapat bidang

sesar utama, tetapi biasanya pada sesar-sesar minor.

- Pada suatu jaringan sesar dan kekar akan terbentuk bijih pada urat.

- Mineral gangue yang utama adalah kuarsa sehingga menyebabkan bijih keras

dan realtif tahan terhadap pelapukan.

- Kandungan sulfida pada urat relatif sedikit (<1 s/d 20%).

Pada lingkungan epitermal terdapat 2 (dua) kondisi sistem hidrotermal (Gambar

2.4) yang dapat dibedakan berdasarkan reaksi yang terjadi dan keterdapatan

mineral-mineral alterasi dan mineral bijihnya yaitu epitermal low sulfidasi dan

high sulfidasi (Hedenquist et al .,1996; 2000 dalam Sibarani, 2008).

Pengklasifikasian endapan epitermal masih merupakan perdebatan hingga saat ini,

akan tetapi sebagian besar mengacu kepada aspek mineralogi dan gangue mineral,

dimana aspek tersebut merefleksikan aspek kimia fluida maupun aspek

perbandingan karakteristik mineralogi, alterasi (ubahan) dan bentuk endapan pada

lingkungan epitermal. Aspek kimia dari fluida yang termineralisasi adalah salah

satu faktor yang terpenting dalam penentuan kapan mineralisasi tersebut terjadi

dalam sistem hidrotermal.

1. Karakteristik Endapan Epitermal Sulfida Rendah / Tipe Adularia-Serisit

( Epithermal Low Sulfidation )

a. Tinjauan Umum

Endapan epitermal sulfidasi rendah dicirikan oleh larutan hidrotermal yang

bersifat netral dan mengisi celah-celah batuan. Tipe ini berasosiasi dengan alterasi

kuarsa-adularia, karbonat, serisit pada lingkungan sulfur rendah dan biasanya

perbandingan perak dan emas relatif tinggi. Mineral bijih dicirikan oleh

terbentuknya elektrum, perak sulfida, garam sulfat, dan logam dasar sulfida.

Batuan induk pada deposit logam mulia sulfidasi rendah adalah andesit alkali,

dasit, riodasit atau riolit. Secara genesa sistem epitermal sulfidasi rendah

berasosiasi dengan vulkanisme riolitik. Tipe ini dikontrol oleh struktur-struktur

pergeseran (dilatational jog).

Genesa dan Karakteristik

Endapan ini terbentuk jauh dari tubuh intrusi dan terbentuk melalui larutan sisa

magma yang berpindah jauh dari sumbernya kemudian bercampur dengan air

meteorik di dekat permukaan dan membentuk jebakan tipe sulfidasi rendah,

dipengaruhi oleh sistem boiling sebagai mekanisme pengendapan mineral-mineral

bijih. Proses boiling disertai pelepasan unsur gas merupakan proses utama untuk

pengendapan emas sebagai respon atas turunnya tekanan. Perulangan proses

boiling akan tercermin dari tekstur “crusstiform banding” dari silika dalam urat

kuarsa. Pembentukan jebakan urat kuarsa berkadar tinggi mensyaratkan pelepasan

tekanan secara tiba-tiba dari cairan hidrotermal untuk memungkinkan proses

boiling. Sistem ini terbentuk pada tektonik lempeng subduksi, kolisi dan

pemekaran (Hedenquist dkk., 1996 dalam Pirajno, 1992).

Kontrol utama terhadap pH cairan adalah konsentrasi CO2 dalam larutan dan

salinitas. Proses boiling dan terlepasnya CO2 ke fase uap mengakibatkan kenaikan

pH, sehingga terjadi perubahan stabilitas mineral contohnya dari illit ke adularia.

Terlepasnya CO2 menyebabkan terbentuknya kalsit, sehingga umumnya dijumpai

adularia dan bladed calcite sebagai mineral pengotor (gangue minerals) pada urat

bijih sistem sulfidasi rendah

Endapan epitermal sulfidasi rendah akan berasosiasi dengan alterasi kuarsa–

adularia, karbonat dan serisit pada lingkungan sulfur rendah. Larutan bijih dari

sistem sulfidasi rendah variasinya bersifat alkali hingga netral (pH 7) dengan

kadar garam rendah (0-6 wt)% NaCl, mengandung CO2 dan CH4 yang bervariasi.

Mineral-mineral sulfur biasanya dalam bentuk H2S dan sulfida kompleks dengan

temperatur sedang (150°-300° C) dan didominasi oleh air permukaan

Batuan samping (wallrock) pada endapan epitermal sulfidasi rendah adalah

andesit alkali, riodasit, dasit, riolit ataupun batuan – batuan alkali. Riolit sering

hadir pada sistem sulfidasi rendah dengan variasi jenis silika rendah sampai

tinggi. Bentuk endapan didominasi oleh urat-urat kuarsa yang mengisi ruang

terbuka (open space), tersebar (disseminated), dan umumnya terdiri dari urat-urat

breksi (Hedenquist dkk., 1996). Struktur yang berkembang pada sistem sulfidasi

rendah berupa urat, cavity filling, urat breksi, tekstur colloform, dan sedikit vuggy

(Corbett dan Leach, 1996),

Epithermal Low Sulphidation terbentuk dalam suatu sistem geotermal yang

didominasi oleh air klorit dengan pH netral dan terdapat kontribusi dominan dari

sirkulasi air meteorik yang dalam dan mengandung CO2, NaCl, and H2S

Karakteristik Endapan Epitermal Sulfida Tinggi (Epithermal High

Sulfidation) atau Acid Sulfate

Tinjauan Umum

Endapan epitermal high sulfidation dicirikan dengan host rock berupa batuan

vulkanik bersifat asam hingga intermediet dengan kontrol struktur berupa sesar

secara regional atau intrusi subvulkanik, kedalaman formasi batuan sekitar 500-

2000 meter dan temperatur 1000C-3200C. Endapan Epitermal High Sulfidation

terbentuk oleh sistem dari fluida hidrotermal yang berasal dari intrusi magmatik

yang cukup dalam, fluida ini bergerak secara vertikal dan horizontal menembus

rekahan-rekahan pada batuan dengan suhu yang relatif tinggi (200-3000C), fluida

ini didominasi oleh fluida magmatik dengan kandungan acidic yang tinggi yaitu

berupa HCl, SO2, H2S (Pirajno, 1992).

Genesa dan Karakteristik

Endapan epitermal high sulfidation terbentuk dari reaksi batuan induk dengan

fluida magma asam yang panas, yang menghasilkan suatu karakteristik zona

alterasi (ubahan) yang akhirnya membentuk endapan Au+Cu+Ag. Sistem bijih

menunjukkan kontrol permeabilitas yang tergantung oleh faktor litologi, struktur,

alterasi di batuan samping, mineralogi bijih dan kedalaman formasi. High

sulphidation berhubungan dengan pH asam, timbul dari bercampurnya fluida yang

mendekati pH asam dengan larutan sisa magma yang bersifat encer sebagai hasil

dari diferensiasi magma, di kedalaman yang dekat dengan tipe endapan porfiri dan

dicirikan oleh jenis sulfur yang dioksidasi menjadi SO.

Epithermal High Sulphidation terbentuk dalam suatu sistem magmatic-

hydrothermal yang didominasi oleh fluida hidrothermal yang asam, dimana

terdapat fluks larutan magmatik dan vapor yang mengandung H2O, CO2, HCl,

H2S, and SO2, dengan variabel input dari air meteorik lokal.

Potensi Dan Keberadaan Endapan Epithermal

Jenis endapan epitermal yang terletak 500 m bagian atas dari suatu sistem

hidrotermal ini merupakan zone yang menarik dan terpenting. Disini terjadi

perubahan-perubahan suhu dan tekanan yang maksimum serta mengalami

fluktuasi-fluktuasi yang paling cepat. Fluktuasi-fluktuasi tekanan ini

menyebabkan perekahan hidraulik (hydraulic fracturing), pendidihan (boiling),

dan perubahan-perubahan hidrologi sistem yang mendadak. Proses-proses fisika

ini secara langsung berhubungan dengan proses-proses kimiawi yang

menyebabkan mineralisasi.

Terdapat suatu kelompok unsur-unsur yang umumnya berasosiasi dengan

mineralisasi epitermal, meskipun tidak selalu ada atau bersifat eksklusif dalam

sistem epitermal. Asosiasi klasik unsur-unsur ini adalah: emas (Au), perak (Ag),

arsen (As), antimon (Sb), mercury (Hg), thallium (Tl), dan belerang (S)

(www.terrasia.tripod.com) .

Dalam endapan yang batuan penerimanya karbonat (carbonat-hosted deposits),

arsen dan belerang merupakan unsur utama yang berasosiasi dengan emas dan

perak (Berger, 1983), beserta dengan sejumlah kecil tungsten/wolfram (W),

molybdenum (Mo), mercury (Hg), thallium (Tl), antimon (Sb), dan tellurium (Te);

serta juga fluor (F) dan barium (Ba) yang secara setempat terkayakan. Dalam

endapan yang batuan penerimanya volkanik (volcanic-hosted deposits) akan

terdapat pengayaan unsur-unsur arsen (As), antimon (Sb), mercury (Hg), dan

thallium (Tl); serta logam-logam mulia (precious metals) dalam daerah-daerah

saluran fluida utama, sebagaimana asosiasinya dengan zone-zone alterasi

lempung. Menurut Buchanan (1981), logam-logam dasar (base metals)

karakteristiknya rendah dalam asosiasinya dengan emas-perak, meskipun

demikian dapat tinggi pada level di bawah logam-logam berharga (precious

metals) atau dalam asosiasi-nya dengan endapan-endapan yang kaya perak dimana

unsur mangan juga terjadi. Cadmium (Cd), selenium (Se) dapat berasosiasi

dengan logam-logam dasar; sedangkan fluor (F), bismuth (Bi), tellurium (Te), dan

tungsten (W) dapat bervariasi tinggi kandungannya dari satu endapan ke endapan

yang lainnya; serta boron (B) dan barium (Ba) terkadang terkayakan.

(www.terrasia.tripod.com).

Mineral-mineral ekonomis yang dihasilkan dari epitermal antara lain Au, Ag, Pb,

Zn, Sb, Hg, arsenopirit, pirit, garnet, kalkopirit, wolframit, siderit, tembaga,

spalerite, timbal, stibnit, katmiun, galena, markasit, bornit, augit, dan topaz.

Berikut ini adalah beberapa contoh logam hasil dari endapan epitermal yang

memiliki nilai ekonomi yang tinggi, antara lain: Emas (Au) dan Perak (Ag).

4. Endapan Pegmatit

Pegmatit adalah suatu endapan dari batuan beku yang biasanya bersifat granitic

dan memiliki ukuran kristal yang sangat kasar (>2,5 cm). Pegmatit terbentuk

ketika tahap kristalisasi akhir, dengan kandungan air cukup tinggi dan

pertumbuhan kristal yang relatif cepat pada bagian atas suatu komplek struktur.

Pegmatit kadang mempunyai kensentrasi beberapa rare elements (lithium, boron,

fluorine, tantalum, niobium, REE dan uranium) yang bernilai ekonomis.Pegmatit

adalah sumber utama dari beryllium, lithium, cesium, tantalum, muscovite dan

feldspar. Pegmatit juga merupakan sumber minor dari Uranium, Yttrium, REE,

Tin dan Tungsten. Miarolitik pegmatite adalah sumber penting dari gemston

seperti beryl (emerald), topaz dan tourmaline.

 Pegmatit terdapat pada batuan berumur Archean sampai Kenozoik. Pegmatit pada

Prakambrium terdapat pada tatanan tektonik yang berasosiasi dengan

metamorfisme amfibolit, sedangkan pada umur yang lebih muda berasosiasi

dengan intrusi di sepanjang jalur tektonik.

Pegmatit bisa terbentuk dari metamorfisme regional yang menyebabkan batuan

menuju fase granitization, yang menghasilkan produk akhir berupa granit dan

pegmatite. Selain itu, pegmatit juga dapat terbentuk dari aktifitas magma, yaitu

ketika magma terbentuk sehingga terjadi diferensiasi yang mengakibatkan

kandungan volatile tinggi dan terinjeksikan pada batuan sekitar sehingga

terbentuk pegmatite. Material yang diinjeksikan pada sistem tertutup (sistem

kimia) sehingga terbentuk pegmatite sederhana yang mengandung albit, kuarsa,

mikroklin dan muskovit. Ketika ada interaksi dengan dapur magma sehingga

terjadi pergantian, maka akan terbentuk pegmatite kompleks yang membawa rare

minerals. Umumnya pegmatite muncul berupa dike atau vein.

Zonasi Endapan Pegmatit (berdasarkan mineralogi dan tekstur) berdasarkan

Cameron, dkk 1949 dalam Guilbert, 1986.

1. Border zone, tipis, terdiri dari mineral feldspar, kuarsa, muskovit, aksesoris

(garnet, tourmaline, beryl)

2. Wall zone, umum hadir dengan mineral yang hampir sama dengan border zone

tetapi lebih intensif dan kasal, muncul mineral logam

3. Intermediete zone : dapat mengandung mineral bijih yang ekonomis (Be, Nb,

Ta, Sn, Li, U), variasi mineral cukup banyak (berylniobite-tentalite-perthite-

cessiterite-uranite-gems), ukuran butir kasar

4. Core zone, didominasi kuarsa 

Contoh endapan pegmatit yang ada di dunia adalah pegmatite dike dalam quartz-

biotite schist di Northwest Territories, Canada dan Elba granitic pegmatit di Laut

Tyrrhenian, Italia.

5. Proses Kristalisasi

Karena magma merupakan cairan yang panas, maka ion-ion yang menyusun

magma akan bergerak bebas tak beraturan. Sebaliknya pada saat magma

mengalami pendinginan, pergerakan ion-ion yang tidak beraturan ini akan

menurun, dan ion-ion akan mulai mengatur dirinya menyusun bentuk yang teratur.

Proses inilah yang disebut kristalisasi. Pada proses ini yang merupakan kebalikan

dari proses pencairan, ion-ion akan saling mengikat satu dengan yang lainnya dan

melepaskan kebebasan untuk bergerak. Ion-ion tersebut akan membentuk ikatan

kimia dan membentuk kristal yang teratur. Pada umumnya material yang

menyusun magma tidak membeku pada waktu yang bersamaan.

Kecepatan pendinginan magma akan sangat berpengaruh terhadap proses

kristalisasi, terutama pada ukuran kristal. Apabila pendinginan magma

berlangsung dengan lambat, ion-ion mempunyai kesempatan untuk

mengembangkan dirinya, sehingga akan menghasilkan bentuk kristal yang besar.

Sebaliknya pada pendinginan yang cepat, ion-ion tersebut tidak mempunyai

kesempatan bagi ion untuk membentuk kristal, sehingga hasil pembekuannya

akan menghasilkan atom yang tidak beraturan (hablur), yang dinamakan dengan

mineral gelas (glass).

Pada saat magma mengalami pendinginan, atom-atom oksigen dan silikon akan

saling mengikat pertama kali untuk membentuk tetrahedra oksigen-silikon.

Kemudian tetahedra-tetahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan

dengan ion-ion lainnya akan membentuk inti kristal dan bermacam mineral silikat.

Tiap inti kristal akan tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak

berubah. Mineral yang menyusun magma tidak terbentuk pada waktu yang

bersamaan atau pada kondisi yang sama. Mineral tertentu akan mengkristal pada

temperatur yang lebih tinggi dari mineral lainnya, sehingga kadang-kadang

magma mengandung kristal-kristal padat yang dikelilingi oleh material yang

masih cair.

Komposisi dari magma dan jumlah kandungan bahan volatil juga mempengaruhi

proses kristalisasi. Karena magma dibedakan dari faktor-faktor tersebut, maka

penampakan fisik dan komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. Dari hal

tersebut, maka penggolongan (klasifikasi) batuan beku dapat didasarkan pada

faktor-faktor tersebut di atas. Kondisi lingkungan pada saat kristalisasi dapat

diperkirakan dari sifat dan susunan dari butiran mineral yang biasa disebut sebagai

tekstur. Jadi klasifikasi batuan beku sering didasarkan pada tekstur dan komposisi

mineralnya.

Tingkat Kristalisasi

Tingkat kristalisasi pada batuan beku tergantung dari proses pembekuan itu

sendiri. Bila pembekuan berlangsung lambat maka akan terdapat cukup energi

pertumbuhan kristal pada saat melewati perubahan dari fase cair ke fase padat

sehingga akan terbentuk kristal-kristal yang berukuran besar. Bila penurunan suhu

relatif cepat maka kristal yang dihasilkan kecil-kecil dan tidak sempurna. Apabila

pembekuan magma terjadi sangat cepat maka kristl tidak akan terbentuk karena

tidak ada energi yang cukup untuk pengintian dan pertumbuhan kristal sehingga

akan dihasilkan gelas.

Tingkat kristalisasi batuan beku dapat dibagi menjadi :

1. Holokristalin, jika mineral dalam batuan semua berbentuk kristal.

2. Hipokristalin, jika sebagian berbentuk kristal sedangkan yang lain berbentuk

mineral gelas.

3. Holohyalin, hampir seluruh mineral terdiri dari gelas. Pengertian gelas disini

adalah mineral yang tidak mengkristal atau amorf.

6. Proses diferensiasi

Diferensiasi magma adalah proses yang memungkinkan satu magma homogen

menghasilkan bermacam-macam batuan beku yang secara kimiawi berbeda.

Proses ini terjadi pada saat magma mulai mendingin, terjadilah kristal-kristal

mineral pada suhu yang tinggi. Akibat gaya gravitasi, kristal-kristal yang

terbentuk lebih dulu akan mengendap.dan demikianlah seterusnya sehingga

terjadilah pemisahan kristal yang mengakibatkan komposisi magma induknya

berubah. Hasilnya adalah batuan beku lain dengan komposisi berbeda. Yang

termasuk dalam diferensiasi magma antara lain:

1. Fraksinasi Kristal

Komposisi cairan magma dapat berubah sebagai hasil dari kristal dan magma

tersebut pada saat kristal terbentuk. Kondisi ini terjadi dalam semua kasus kecuali

pada komposisi eutetik. Kristalisasi mengakibatkan komposisi magma berubah

dan jika kristal dipindahkan oleh suatu proses maka akan muncul komposisi

magma baru yang berbeda dengan magma induk. Dan mineral yang dihasilkan

merupakan mineral baru atau mineral solid solution yang telah mengalami

perubahan. Fraksinasi kristal juga dapat menghasilkan komposisi larutan yang

berbeda dari kristalisasi normal yang dilakukan oleh magma induk.

Untuk menghasilkan fraksinasi Kristal dibutuhkan suatu mekanisme alami. Yang

dapat memisahkan Kristal dari magma atau memisahkan Kristal tersebut sehingga

tidak lagi bereaksi dengan magma. Mekanisme yang terjadi secara alami antara

lain:

Crystal Setling. Umumnya kristal yang terbentuk dari suatu magma akan

mempunyai densitas yang berbeda dengan larutannya, antara lain:

1. gravity settling: Kristal-kristal yang mempunyai densitas lebih besar dari

larutan akan tenggelam dan membentuk lapisan pada bagian bawah tubuh

magma (tekstur kumulat atau tekstur berlapis pada batuan beku).

2. Crystal floating: Kristal-kristal yang mempunyai densitas lebih rendah dari

larutan akan mengambang dan membentuk lapisan pada bagian atas tubuh

magma. Kristal-kristal tersebut kaya akan unsur silik.

Filter pressing, yaitu suatu mekanisme yang digunakan untuk memisahkan

larutan dari larutan Kristal. Dalam filter settling Kristal dengan konsentrasi

cairan yang tinggi, cairannya akan dipaksa keluar dari ruang antar Kristal, hal

ini dapat dicontohkan ketika kita sedang meremas spons yang berisi air.

Mekanisme ini sulit untuk diketahui karena:

1. Tidak seperti spons matriks Kristal getas dan tidak dapat mengubah bentuk

dengan mudah untuk menekan cairan keluar.

2. Dibutuhkan retakan pada Kristal untuk memindahkan cairan. Filter settling

adalah suatu metode umum yang digunakan dalam memnisahkan Kristal dari

larutan pada proses-proses industri tetapi belum ditemukannya yang terjadi

secara alami.

 2. Liquid immiscibility

Proses ini disebabkan oleh perpindahan atau menghilangnya kandungan gas,

sehingga terjadi pemisahan fraksi-fraksi hablur atau mineral berdasarkan

komposisinya masing-masing. Pelepasan kandungan gas menjadi semakin

meningkat dekat makin dekatnya magma tersebut ke permukaan.

Berdasarkan proses diferensiasi magma itulah, magma induk yang sama dapat

menghasilkan beberapa jenis batuan yang berbeda. Misalnya saja magma induk

berupa magma basa, jika mengalami diferensiasi magma, maka akan terbentuk

tiga jenis batuan beku berupa batuan beku basa, batuan beku intermedier, dan

batuan beku asam.