TRANSALD CONSULTING

A. Konsep Geologi Nikel

Geological Setting Batuan beku ultra mafik (ultrabasa) Mineral petunjuk Milerite, nicolite, pentlandite, pyrhotite. Kondisi pembentukan Residu yang terkonsentrasi saat pelapukan Tanah laterit hasil pelapukan peridotit, dunit Metode identifikasi. Petrografi, mineragrafi untuk mengenali mineral- mineral. Geokimia untuk menentukan unsur-unsur petunjuk (Ni, Co, Cr, Mn , Fe, MgO, SiO2) dan unsur target (Ni)

Gambar 1. Penampang skematik endapan nikel laterit di New Caledonia (de Chetalat, dalam Boldt, 1967)

TRANSALD CONSULTING

Gambar 2. Zonasi pelapukan diatas batuan ultramafik

TRANSALD CONSULTING

Gambar 3. Skema pembentukan bijih nikel dalam penampang laterit diatas batuan ultramafik (Darijanto, 1988)

TRANSALD CONSULTING

1. Profil Laterit pada Batuan Ultramafik

Laterit adalah produk residual pelapukan kimiawi pada batuan di permukaan

bumi, dimana mineral primer yang tidak stabil terlarutkan atau terurai dan

membentuk mineral baru yang lebih stabil. Tabel 1 menunjukan pengaruh utama

pelapukan kimiawi pada batuan secara umum dan bagaimana proses ini

dimanifestasikan dalam pelapukan batuan ultramafik.

Proses Umum Pengaruh pada Batuan Ultramafik

Pencucian unsur pokok yang mobile :

alkalis, alkalin

Penguraian olivin, piroksen, serpentin dan

pencucian Mg, Ni, Mn, Co

Pembentukan mineral sekunder yang stabil :

oksida Fe dan Al, lempung

Pembentukan goetit dan smektit,

penyerapan Ni dari larutan

Pencucian sebagian komponen yang kurang

mobile : silika, alumina, Ti

Pencucian silika di dalam iklim hutan dan

savana yang basah

Mobilisasi dan represipitasi sebagian unsur

pokok yang dipengaruhi kondisi redoks : Fe,

Mn

Presipitasi oksida Mn dan penyerapan Ni

dan Co dari larutan

Penyimpanan dan konsentrasi residual

mineral yang resisten : zirkon, kromit, kuarsa

Konsentrasi kromit residual

Tabel 1. Pengaruh utama pelapukan kimiawi pada batuan ultramafik

Proses laterisasi meliputi penguraian mineral primer dan pelepasan beberapa

komponen kimia ke dalam airtanah, pencucian komponen yang mobile,

konsentrasi komponen yang immobile atau tidak larut, dan pembentukan mineral

baru yang stabil dalam lingkungan pelapukan. Pengaruh transformasi mineral

dan mobilitas elemen yang berbeda-beda menghasilkan material pelapukan yang

berlapis yang menutupi batuan induk yang disebut profil laterit (Gambar 1).

Bagian paling bawah dari profil laterit disebut zona bedrock adalah batuan

ultramafik yang masih segar. Bagian atas dari bedrock adalah saprock yang

merupakan batuan ultramafik dimana pelapukan terjadi pada kontak antar

mineral dan pada batas rekahan, batuan segar masih melimpah dan sedikit

TRANSALD CONSULTING

tedapat produk pelapukan. Kemudian di atasnya terdapat zona saprolite, pada

zona ini proporsi mineral primer menurun, pada zona yang ter-fracture-kan

dengan kuat terjadi pelapukan yang menyeluruh dan akhirnya meninggalkan

bongkah-bongkah batuan dasar (tekstur batuan ultramafik masih terlihat) yang

mengambang di dalam campuran mineral-mineral primer dan ubahan (lapukan).

Bagian paling atas disebut zona limonit, yang seluruhnya terdiri dari mineral

ubahan (dominan goetit dan hematit), dimana tekstur batuan asal sudah tidak

terlihat.

Gambar 4. Profil laterit yang berkembang pada batuan ultramafik

di dalam iklim tropis dan komposisi kimianya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pelapukan dan perkembangan profil laterit

adalah :

Jenis batuan : Batuan sumber pembawa nikel adalah batuan ultramafik, seperti dunit, peridotit dan piroksenit. Mineralogi juga menentukan

kerentanan batuan terhadap pelapukan dan elemen-elemen yang tersedia

untuk rekombinasi sebagai mineral baru.

TRANSALD CONSULTING

Iklim : Iklim tropis dengan temperatur yang panas dan curah hujan yang tinggi akan memudahkan terjadinya proses pelapukan yang menghasilkan

laterit nikel.

Topografi : Kondisi topografi yang landai dengan slope 5-15% biasanya akan menghasilkan laterit nikel yang bagus karena tingkat erosinya relatif rendah

sehingga laterit nikel yang terbentuk tidak banyak yang tererosi.

Drainase : drainase mempengaruhi jumlah air yang tersedia untuk pencucian unsur pokok yang mobile dalam batuan dasar.

Tektonik : pengangkatan tektonik meningkatkan erosi pada bagian atas profil, meningkatkan relief topografi dan menurunkan muka airtanah.

Tektonik yang stabil memperkenankan pendataran bentang alam dan

pergerakan airtanah melambat.

Struktur : Batuan ultramafik yang terdapat di daerah yang mempunyai struktur geologi yang aktif akan lebih banyak terdapat sesar dan

fracture/rekahan-rekahan sehingga permeabilitas batuan dasar meningkat

dan memudahkan terjadinya proses pelapukan yang menghasilkan laterit

nikel. Struktur yang besar juga akan memudahkan terjadinya proses

serpentinisasi.

Ketebalan profil laterit ditentukan oleh keseimbangan antara kecepatan

pelapukan kimiawi pada bagian dasar profil dan penghilangan fisikal bagian

atas profil oleh erosi. Kecepatan pelapukan kimiawi bervariasi dari 10-50 m per

juta tahun, secara umum proporsional terhadap kuantitas air yang disaring

melewati profil dan 2-3 kali lebih cepat dalam batuan ultramafik daripada

batuan sialik (Nahon, 1986).

TRANSALD CONSULTING

Gambar 5. Skema pembentukan profil nikel laterit (Jajulit, 1992)

TRANSALD CONSULTING

1a. Kadar Nikel di Batuan Asal

Batuan asal peridotit mengandung mineral olivin (Mg,Fe,Ni)2SiO4 dengan kadar

Ni sekitar 0.3%.

Unsur Kadar relative (% berat)

Kadar absolute dari 1 kg batuan asal (gram)

SiO2 40 400

MgO 42 420

Fe2SO3 7.5 75

Al2O3 1 10

Ni 0.2 2

H2O 8 80

Unsur lainnya 0.8 8

Spinel Chrom 0.5 5

Jumlah 100 % 1000

Tabel 2. Kandungan unsur-unsur di batuan asal pada daerah tambang nikel PT. ANTAM

1b. Kemiringan Lereng

Air tanah yang bergerak dari pegunungan ke arah lereng yang lebih rendah

membawa Ni, Mg, Si ke zona pelindihan. Ni akan terjebak pada tempat yang

banyak rekahan dan berkemiringan lereng landai sedang.

Kemiringan lereng Proses % Ni % Fe

< 10o Kimia < mekanik kecil tinggi

10 20o Keseimbangan ideal tinggi

20 - 25o Mekanik > kimia sedang

25 - 30o Mekanik > kimia kecil kecil

>30o Mekanik > kimia Sangat kecil Sangat kecil

Tabel 3. Kemiringan lereng yang mempengaruhi proses pengayaan Ni dalam laterit

TRANSALD CONSULTING

2. Jenis Profil Laterit

Berdasarkan mineralogi dominan yang berkembang di dalam profil, profil laterit

dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu : (Gambar 4.2)

a. Laterit Oksida

Laterit ini sebagian besar terdiri dari hidroksida dan oksida Fe pada bagian atas

profil, yang menutupi batuan dasar yang sudah terubah atau yang masih segar.

Jenis laterit ini sangat umum sebagai produk akhir laterisasi pada batuan

ultramafik. Dengan kehadiran air, mineral primer (olivin dan atau serpentin,

ortopiroksen dan klinopiroksen) terurai oleh hidrolisis melepaskan ion ke dalam

larutan yang encer. Olivin adalah mineral yang paling tidak stabil dan mineral

pertama yang lapuk, Mg2+ tercuci dan hilang ke airtanah, dan sebagian besar Si

tercuci dan hilang. Fe2+ teroksidasi dan terendapkan sebagai ferric hydroxide,

dan membentuk goetit. Ortopiroksen dan serpentin juga melepaskan Mg, Si dan

akan diganti oleh goetit. Transformasi mineralogi melibatkan hilangnya Mg dan

konsentrasi residual Fe terlihat jelas. Pada profil laterit, kandungan Mg semakin

menurun ke bagian atas profil, sedangkan kandungan Fe semakin meningkat ke

bagian atas profil (Gambar 6).

Gambar 6. Jenis profil laterit

TRANSALD CONSULTING

Ni dan Co menunjukan reaksi yang berbeda terhadap major element (Gambar

4.3B). Hampir semua Ni dan Co dalam batuan ultramafik terjadi dalam larutan

pada olivin dan serpentin. Pada saat olivin dan serpentin terurai, melepaskan ion

Ni dan Co yang mempunyai afinitas kimia membentuk Fe hydroxides, dan mereka

tergabung serta terkonsentarsi ke dalam struktur oleh kombinasi adsorpsi dan

penggantian Fe3+. Kandungan 1,5% Ni dan 0,1% Co terlihat dalam goetit masif

yang berkembang dari olivin (kandungan 0,3% Ni dan 0,02%). Ni dan Co juga

bergabung ke dalam Mn oxides, yang terendapkan oleh reaksi redoks sebagai

vein dan menyelimuti permukaan mineral dan fracture.

Trend mineralogi dalam zona limonit merefleksikan transformasi gradual goetit

(yellow limonite) ke hematit (red limonite). Di dalam red limonite, pada bagian

paling atas profil, berkembang kerak sebagai nodul yang bersatu dan keras, yang

TRANSALD CONSULTING

dikenal sebagai ferricrete, kerak besi atau cuirasse. Tipe laterit oksida banyak

ditemui di daerah Moa Bay dan Pinares (Kuba), Goro dan Prony (Kaledonia Baru)

serta Soroako dan Halmahera (Indonesia).

Gambar 7. Diagram major element dan minor element pada profil laterit

b. Laterit Lempung

Laterit ini sebagian besar terdiri dari lempung smectitic pada bagian atas profil.

Di dalam kondisi pelapukan yang berat (iklim dingin atau panas), silika tidak

tercuci seperti dalam lingkungan tropis, dan malahan bergabung dengan Fe dan

Al membentuk zona yang kaya smectite clay nontronite. Nontronite clay

mengandung 1-1,5% Ni. Kelebihan silika dapat terendapkan sebagai nodul opalin

atau kalsedonik di dalam lempung. Laterit lempung juga berkembang pada

TRANSALD CONSULTING

daerah, dimana pergerakan airtanah terbatas seperti di daerah yang luas dengan

relief topografi yang rendah. Horizon lempung mungkin ditutupi oleh zona tipis

oksida kaya Fe, yang mana umumnya Ni nya rendah dan bagian bawahnya terdiri

dari saprolit yang lapuk sebagian, yang mengandung serpentin dan nontronin.

Tipe laterit lempung banyak ditemukan di Murrin Murrin (Australia), Bulong dan

Marlborough (Brazil).

c. Laterit Silikat

Laterit ini sebagian besar terdiri dari silikat Mg-Ni (mineral serpentin dan

garnierite) yang terjadi pada bagian dalam profil, yang mungkin ditutupi oleh

laterit oksida. Laterit silikat dicirikan oleh pengayaan mutlak atau konsentrasi Ni

dalam zona saprolit yang terdiri dari mineral primer yang terubah seperti

serpentin goetit, lempung smektit dan garnierit. Sebagian besar nikel berasal

dari pelepasan oleh rekristalisasi goetit ke hematit pada bagian atas profil. Nikel

terendapkan kembali dalam saprolit oleh substitusi Mg di dalam serpentin (yang

mana dapat mengandung sampai 5% Ni) dan di dalam garnierit yang kadarnya

lebih dari 20% Ni (Pelletier, 1996). Di dalam laterit silikat, rata-rata kandungan

Ni 2-3%. Contoh laterit silikat yang secara ekonomik penting dapat dijumpai di

Kaledonia Baru.

3. Tatanan Geologi Endapan Laterit Nikel

Endapan Laterit Nikel ditemukan dalam dua tatanan tektonik (Brand et. Al.,

1998) yaitu :

a. Daerah Akresi (accreationary terrains) : secara tektonik merupakan zona

aktif sering berasosiasi dengan zona batas lempeng samudera atau benua dan

zona tumbukan. Sesar naik telah mengobduksi slab peridotit mantel atas dan

batuan yang berasosiasi membentuk komplek ofiolit dengan daerah luas yang

tersingkap di permukaan. Proses tektonik (pengangkatan) mempunyai pengaruh

yang besar dalam pembentukan tipe endapan laterit ini. Umur batuan

ultramafik dan laterisasi dari Kapur sampai Tersier akhir. Daerah Akresi khas

TRANSALD CONSULTING

pada tatanan busur kepulauan yang aktif dan tidak aktif, seperti di Indonesia,

Filipina dan Kaledonia Baru.

b. Daerah Kraton (cratonic terrains) : laterit berkembang pada komplek mafik

fase komatites dan ultramafik yang berumur Archaean sampai Paleozoic.

Tektonik yang relatif stabil mengizinkan pembentukan peneplain (dataran yang

luas) dan laterit berkembang pada relief yang sedang-landai. Drainase yang

terbatas sering menghasilkan pembentukan smektit daripada oksida. Kestabilan

tektonik mengizinkan laterisasi yang menerus pada waktu yang lama

memberikan pelapukan yang tinggi sampai dalam dan pembentukan laterit

memanjang ke dalam zona iklim yang lebih dingin atau kurang lembab.

Contohnya di Yilgarn craton, Australia Barat, Brazil, Afrika Barat dan Ural di

Ruisa/Ukarina.

Pada skala lokal, berdasarkan topografi, laterit dapat dikelompokan menjadi

tiga yaitu a. Endapan Plateau : dipengaruhi oleh proses drainase yang aktif

tetapi kurang erosi, karena itu cenderung menunjukan perkembangan profil yang

lengkap dan membentuk zona saprolit yang tebal. Contohnya endapan plateau

The Thio dan Koniambo di Kaledonia Baru.

b. Endapan Slope : lebih dipengaruhi oleh erosi dan zona oksida kurang

berkembang atau absen. Perkembangan laterit silikat dapat juga lebih tipis

daripada endapan plateau seperti pergerakan airtanah yang mempunyai

komponen lateral lebih besar. Meskipun, aliran airtanah lateral yang meningkat

dapat menyebabkan kadar Ni yang lebih tinggi.

c. Endapan Teras : adalah sisa peneplain yang dahulu atau permukaan erosi dan

menunjukan pengangkatan tektonik yang berhenti sementara. Endapan ini

cenderung menunjukan perkembangan profil yang lengkap dan zona saprolit

yang tebal. Teras dapat meliputi produk erosi laterit dari plateau disekitarnya