Endapan skarn mesotermalEndapan skarn mesotermal

I Wayan WarmadaI Wayan WarmadaLaboratorium Bahan Galian

Jurusan Teknik Geologi FT-UGMJl. Grafika No. 2 Bulaksumur

Yogyakarta 55281

Endapan skarnEndapan skarn Istilah skarn pada awalnya digunakan untuk

mengacu asosiasi antara batuan yang berkomposisi calc-silicate dan endapan bijih besi,

Skarn merupakan batuan yang tersusun oleh silikat Ca-Fe-Mg-Mn yang terbentuk oleh penggantian batuan kaya karbonat selama proses metamorfisme regional ataupun kontak dan metasomatisme (Einaudi et al., 1981), sebagai respons pada intrusi batuan beku dari bermacam-macam komposisi,

Istilah endapan skarn digunakan untuk memerikan skarn yang berasosiasikan mineral-mineral ekonomis.

Jenis endapan skarnJenis endapan skarn Berdasarkan jenis batuan asalnya (protolit), endapan

skarn dapat dibagi menjadi dua, yaitu eksoskarn dan endoskarn,

Eksoskarn yaitu skarn yang terbentuk pada batuan sedimen di sekitar intrusi batuan beku, sedangkan endoskarn yaitu skarn yang terbentuk pada batas atau di dalam batuan beku itu sendiri,

Berdasarkan jenis mineralnya, skarn dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu skarn prograde yang terbentuk pada fase awal (T tinggi) dan skarn retrograde yang terbentuk pada fase pendinginan (T rendah).

Mineralogi endapan skarnMineralogi endapan skarn Ciri mineralogi dari masing-masing jenis skarn:

Skarn prograde yang terbentuk pada suhu tinggi umumnya dijumpai mineral-mineral bersuhu tinggi, seperti garnet, klinopiroksen, biotit, humit, montiselit, dll.

Skarn retrograde yang terbentuk pada suhu rendah umumnya tersusun oleh mineral-mineral serpentin, amfibol, tremolit, epidot, klorit, kalsit, dll.

Berdasarkan jaraknya dari sumber panas, skarn dapat dibagi menjadi skarn proksimal, yang dekat dengan sumber dan skarn distal, yang jauh dari sumber.

Mineralogi endapan skarnMineralogi endapan skarn Urat-urat mineralogi skarn barangkali hadir baik

pada intrusi dan sedimen karbonat, Skarn kalsik terbentuk oleh penggantian

batugamping dan menghasilkan alterasi yang kaya akan Ca, seperti garnet (grosularit-andradit), klinopiroksen (diopsid-hedenbergit), vesuvianit, dan wolastonit,

Skarn magnesian terbentuk oleh penggantian dolomit dan menghasilkan alterasi yang kaya akan Mg, seperti diopsid, forsterit, dan flogopit,

Skarn biasanya menampilkan kumpulan mineral yang komplek dan polifase.

Proses pembentukan skarnProses pembentukan skarn Evolusi skarn terjadi melalui tiga tahap proses:

Skarn isokimia (prograde isochemical) ekuivalen dengan pembentukan alterasi potasik-propilitik sebagai respon atas perpindahan panas konduktif dalam sistem porfiri tembaga.

Skarn metasomatik (prograde metasomatic) dapat dise-bandingkan dengan pembentukan urat kuarsa stokwork dan alterasi argilik lanjut suhu tinggi selama eksolusi larutan magmatik dari kristalisasi tubuh porfiri.

Retrograde skarn berhubungan dengan proses pendi-nginan akibat bercampurnya air meteorik.

Evolusi endapan skarnEvolusi endapan skarn

Model endapan skarnModel endapan skarn

Isokimia progradeIsokimia prograde Skarn isokimia terbentuk ketika intrusi menerobos

sedimen karbonatan dengan sedikit atau tanpa penambahan komponen kimia.

H2O diperoleh dari air magmatik (intrusi), sedangkan CO2 dari batuan sedimen karbonatan.

Pembentukan skarn dikontrol secara dominan oleh suhu dan komposisi batuan dinding serta tekstur (sistem konduktif)

Metamorfisme kontak membentuk zonasi termal alterasi aureole: silikat Ca-Al/hornfels pada serpih karbonatan atau napal, silikat Ca-Mg pada dolomit, marmer silikat-kalk dan atau wolastonit pada batugamping.

Skarn isokimia progradeSkarn isokimia prograde Zonasi mineralogi yang terbentuk sebagai respon

penurunan suhu, dan penambahan konsentrasi CO2 (e.g., progresif menjauh dari intrusi) dapat digeneralisasi sebagai berikut: pada dolomit

garnet piroksen tremolit talc/flogopit pada batugamping

garnet vesuvianit + wolastonit marmer Kandungan Fe pada garnet bertambah searah intrusi,

di mana rasio Fe:Mg pada piroksen berkurang.

Skarn metasomatik progradeSkarn metasomatik prograde Pembentukan skarn isokimia diikuti oleh pembentukan

suatu tahap alterasi metasomatik atau hidrotermal yang dicirikan oleh penggantian H2O, Si, Al, dan Fe, yang dihasilkan dari pengkristalan intrusi, dengan CO2, Ca, dan Mg dari batuan sedimen karbonatan.

Hydrofracturing saat pendinginan pluton dan sebelumnya terbentuk skarn isokimia/hornfels diikuti oleh pelepasan air magmatik. Air magmatik mengisi sepanjang kontak intrusi, rekahan, celah, patahan, kontak sedimen, pre-skarn dikes dan sills, dan zona-zona permeabel yang lain (Meinert, 1992).

Model endapan skarnModel endapan skarnErtsberg/Irian JayaErtsberg/Irian Jaya

Skarn metasomatik progradeSkarn metasomatik prograde Zonasi mineralogi hampir sama dengan skarn

isokimia. Garnet dan piroksen secara progresif mengalami pengkayaan Fe dan penurunan kadar Mg.

Mineral-mineral bersuhu rendah umumnya saling tumbuh dan mengganti kumpulan mineral yang terbentuk sebelumnya pada suhu yang lebih tinggi (e.g., piroksen menggantikan garnet).

Peningkatan pengendapan oksida dan sulfide terjadi pada tahap akhir pembentukan skarn metasomatik. Magnetit lebih dominan dibandingkan sulfida, yang terbentuk menggantikan garnet atau piroksen.

Skarn retrogradeSkarn retrograde Skarn retrograde terbentuk pada fase penurunan

suhu dan komposisi cairan menjadi lebih dominan air meteorik, khususnya pada skarn yang terbentuk pada daerah dangkal.

Alterasi retrograde dicirikan oleh penggantian mineral-mineral anhydrous yang terbentuk pada fase prograde oleh mineral-mineral hydrous seperti epidot, amfibol, klorit, dan lempung (pelepasan Ca yang diganti oleh volatil).

Tidak seperti skarn metasomatik, skarn retrograde memilikai kumpulan mineral fase ganda yang komplek.

Skarn retrogradeSkarn retrograde Mineralogi alterasi yang biasa dijumpai pada skarn

retrograde: garnet grosularit low Fe-epidote + klorit + kalsit garnet andradit kuarsa + oksida besi + kalsit garnet almandin biotit + hornblende + plagioklas diopsid tremolit/aktinolit talc forsterit serpentin

Kumpulan mineral sulfida pirit-kalkopirit ( magnetit) terbentuk pada daerah proksimal sedangkan bornit-kalkopirit dominan pada daerah distal.

Endapan bijih skarnEndapan bijih skarn Endapan bijih yang terdapat pada skarn

diklasifikasikan sebagai endapan skarn. Klasifikasi yang umum endapan skarn didasarkan

atas dominasi kandungan logamnya, seperti Cu, Au, Pb-Zn, Fe, Mo, W,dan Sn.

Skarn Cu-Au (e.g., Ertsberg, Irian Jaya; Ok Ted, Selandia Baru) dan skarn Au (e.g., Red Dome, Australia bagian timur) merupakan endapan skarn yang sangat ekonomis di bagian barat daya lingkar pasifik (Pacific Rim).

Endapan bijih skarnEndapan bijih skarn Skarn Cu

umumnya didominasi oleh andradit (Fe-rich) garnet, dan garnet masif yang terbentuk pada daerah proksimal intrusi, yang semakin menjauh terjadi peningkatan piroksen (Fe-poor) hingga vesuvianit dan atau wollastonit dekat dengan kontak marmer.

kalkopirit dominan pada daerah proksimal, sedangkan bornit terjadi pada zona alterasi wolastonit.

epidot-aktinolit/tremolit menggantikan garnet. kehadiran mineral hematit (specular hematite)

mencirikan lingkungan oksidasi dangkal.

Endapan bijih skarnEndapan bijih skarn Skarn Au (e.g., Red Dome, Australia; Gunung Bijih

[Ertsberg] District, Irian Jaya; Wabu, Irian Jaya) berasosiasi dengan pluton diorit-granodiorit dan

umumnya mengandung mineralisasi sub-ekonomis Cu, Pb, Zn,

K-feldspar, skapolit, vesuvianit, apatit, dan Cl-rich amfibol umum dijumpai,

kehadiran mineral arsenopirit dan pirhotit sebagai sulfida utama mengindikasikan bahwa mineral ini terbentuk pada lingkungan reduksi.

sebagian besar Au terjadi sebagai elektrum.

Endapan bijih skarnEndapan bijih skarn Skarn Pb-Zn

terjadi pada bagian distal dari sumber intrusi, dan umumnya terjadi penurunan pembentukan mineralogi skarn,

pada tempat tertentu, mineralogi skarn barangkali tidak ada,

sebagian besar mineral pada skarn Pb-Zn adalah kaya akan mangan (manganese-rich),

rasio piroksen:garnet dan kandungan mangan pada piroksen meningkat dari arah intrusi

Endapan bijih skarnEndapan bijih skarn Skarn Fe

merupakan endapan skarn terbesar, meskipun yang ditambang hanya kandungan magnetit dengan sedikit kandungan Cu, Co, Ni, dan Au,

skarn ini umumnya terbentuk pada cekungan busur belakang (back-arc) sampai busur kepulauan berasosiasi dengan intrusi diabas atau diorit kaya Fe.

Skarn Mo dan Sn terbentuk pada lingkungan continental rift dan berasosiasi dengan granit leucocratic dan high-silica,

Skarn W dijumpai pada batolit granodiorit sampai monzonit kuarsa calc-alkaline tererosi dalam.

Endapan mesotermalEndapan mesotermal Endapan mesotermal merupakan salah satu tipe

endapan hidrotermal yang terbentuk pada lingkungan batuan metamorfik,

Karakteristik endapan mesotermal: Urat emaskuarsa yang terdapat di sekitar batuan

metamorfik Ekstraksi Au dari batuan samping melalui air

kristal (H2O) dan CO2, oleh perubahan metamorfik antara fasies sekis hijau ke amfibolit pada T sekitar 400-600C

Contohnya: greenstone belts Homstake mine/S-Dakota, USA

Endapan mesotermalEndapan mesotermal

Endapan mesotermalEndapan mesotermal

Shear zonesShear zones Sebagian besar shear zones menunjukkan

kenampakan baik deformasi brittle maupun deformasi ductile, yang terbentuk pada waktu yang berbeda selama pembentukan shear zone.

Transisi antara ductile dan brittle mungkin terjadi sebagai konsekuensi dari kenaikan kompetensi batuan melalui shear zone, kenaikan laju tegangan, atau kenaikan tekanan pori pada shear zone.

Shear zonesShear zones

Shear zonesShear zones

Shear zonesShear zones

Penjelasan gambar pada slide sebelumnya: Hubungan antara flat veins dan bulk strain pada

suatu tambang endapan mesotermal, Urat-urat yang terbentuk pada extension fractures

melewati dari shear zone ke dalam daerah yang mengalami tegangan tanpa rotasi (irrotational strain)

Urat-urat ini tegak lurus terhadap sumbu-X dari elip tegangan.

Alterasi batuan sampingAlterasi batuan samping Alterasi batuan beku, yang berasosiasi dengan endapan

pada batuan fasies sekis hijau berderajat rendah, yang dicirikan oleh proses hidrolisis dan karbonatisasi dari mineral-mineral feromagnesia dan oksida.

Pada batuan beku mafik, kumpulan sekis hijau dari aktinolit-epidot-albit-kuarsa antara zona alterasi klorit, yang dicirikan oleh kumpulan mineral klorit-kalsit, dan suatu zona karbonat dalam dari dolomit Fe-serisit-pirit-kuarsa.

Komponen utama yang ditambahkan pada batuan teralterasi adalah: CO2, K, S, dan H2O. Unsur langka termasuk: Au, B, As, Rb, W, Mo, Ba, dan Sb.

Reaksi kimia alterasiReaksi kimia alterasi Aktinolit + epidot + larutan (CO2+H2O) klorit + kalsit

+ silika Klorit + kalsit + larutan (K+ + CO2) serisit + dolomit

+ silika + larutan (H2O + H+)

Magnetit + CO2 siderit + O2 Siderit + larutan (H2S) pirit + larutan (CO2 + H2O) Magnetit + larutan (H2S + O2) pirit + H2O Albit + larutan (K+ + H+) serisit + silika + larutan

(Na+)Tugas: carilah rumus kimia lengkap dari mineral di atas dan lengkapi koefisiennya secara stoikiometri.

Proses pembentukanProses pembentukan Komposisi dari larutan pembentuk mineral dan

kemungkinan asal mula dari larutan dapat dipelajari dari analisis inklusi fluida dan isotop stabil (C, H, O, dan S).

Umumnya suhu rata-rata pembentukan dari mineralisasi mesotermal berdasarkan analisis inklusi fluida didapatkan sekitar 277 48C. Suhu homogenisasi yang diperolah dari pengukuran inklusi fluida (suhu minimum) pada endapan yang lain jenis ini bervariasi antara 200 sampai 490C.

Salinitas yang diestimasi dari data inklusi fluida rendah: < 4 wt.% NaCl equivalent.

Sumber larutanSumber larutan Ada beberapa sumber larutan pembentuk

mineralisasi mesotermal yang telah diusulkan: Larutan metamorfik, Larutan juvenil yang terbentuk karena proses

granu-litisasi kerak bagian bawah atau pengeluaran gas pada mantel bagian atas,

Larutan hidrotermal magmatik, Sirkulasi kembali airlaut

Komposisi larutan pada batuan metamorf dapat diseban-dingkan dengan komposisi larutan pembentuk bijih.

Sumber larutanSumber larutan Salinitas larutan dari hasil analisis inklusi fluida

pada batuan metamorf umumnya rendah, dan rasio CO2:H2O bertambah dari fasies sekis hijau, dimana larutan dido-minasi oleh H2O, hingga fasies granulit yang didominasi oleh CO2.

CO2 pada batuan metamorf dihasilkan baik dari proses internal (reaksi dekarbonatisasi, atau oksidasi material karbonatan), atau dari sumber eksternal (deep-seated source, seperti pengeluaran gas oleh mantel).

Sumber larutanSumber larutan Larutan yang berasosiasi dengan granulitisasi

merupakan sumber potensial dari larutan hidrotermal. Inklusi yang kaya akan CO2 banyak dijumpai pada granulit.

Komposisi larutan berasosiasi granulit dapat disebanding-kan dengan fluida yang kaya CO 2 dari beberapa endapan emas.

Ini merupakan hasil pemisahan fase dari larutan induk yang kaya akan H2O, dengan demikian trans-formasi larutan metamorfik menjadi larutan pem-bentuk bijih membutuhkan dilusi yang signifikan.

Shear zonesShear zones