Slide 1

Geologi REEJohanes HutabaratProdi Teknik Geologi Fakultas Teknik Geologi Unpad1Unsur Tanah Langka (REE)Unsur tanah langka (REE) adalah lima belas (15) unsur dengan nomor atom 57 sampai 71, dari lantanum, La (57), sampai lutetium, Lu (71); yang merupakan seri lantanoid (sering kali nama ini dipertukarkan dengan lantanida), ditambah skandium , Sc (21), dan itrium, Y (39), yang secara kimia mirip dengan unsur-unsur lantanoid.

Lantanida adalah empat belas unsur dari Ce-Lu tanpa La .

Unsur tanah langka (REE) merupakan kelompok unsur logam dengan sifat fisika dan kimia yang serupa.Lantanoid2

Unsur tanah langka/jarang dan posisinya dalam tabel periodik Unsur-unsur ini ditempatkan terpisah dalam tabel periodik untuk menunjukkan bahwa keperiodikan struktur elektroniknya berbeda dengan umumnya unsur lain.LantanoidAktinoid3Unsur Tanah Langka (REE)Secara tradisional, REE dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan berat atom:unsur tanah langka ringan (LREE): lantanum hingga europium (nomor atom = 57 sampai 63);unsur tanah langka berat (HREE): gadolinium hingga lutetium (nomor atom = 64 sampai 71).

Yttrium (nomor atom = 39), meskipun ringan, termasuk kelompok HREE karena secara kimia dan fisika umumnya berafiliasi dengan REE berat di alam.

Semua REE adalah unsur lithophile, yaitu terjadi bersama-sama dengan oksigen biasanya dalam oksida, kombinasi silikat atau fosfat.

REE tidak pernah terdapat secara murni, terbentuk murni/asli (native) tetapi selalu bersama-sama dengan REE lainnya sebagai aksesoris/penyerta/pengiring dalam mineral; terutama agregasi sebagai LREE atau HREE dan beberapa bijih mineral kompleks .

4Unsur Tanah Langka (REE)Mineral REE yang khas :

monasit dan bastnaesite dengan kadar tinggi LREE atau ceritic earths danxenotim yang berisi kadar yang lebih tinggi HREE atau ytter earths.

Saat ini beberapa ratus mineral mengandung REE telah diketahui, namun hanya sedikit yang telah diidentifikasi penting secara ekonomi.Bastnasite (di eja bastnsite atau bastnaesite)XenotimeMonaziteAllanitePerovskite Synchysite Parisite

5

Mieneral-mineral pembawa Rare-earth-element6

(Lanjutan)7

(Lanjutan)8

Formula mineral bersumber dari Clark (1993) dan perkiraan konten REO berdasarkan komposisi Webmineral, dengan pengecualian apatit (Caster dan Hedrick 2006).

Nama mineral yang ada tanda kurung, formulanya untuk varian kimia khusus mineral yang teridentifikasi.

Catatan:satu atau lebih varian kimia lainnya, di mana unsur dominan bervariasi dari yang ditunjukkan, mungkin ada. na: tidak tersedia.Mineral pembawa REE utama9Unsur Tanah Langka (REE)Secara umum unsur jarang dapat diperkaya di bawah proses magmatik.Pengayaan REE terkait dengan anatexis parsial (peleburan bagian kerak bumi) dan diferensiasi magmatik berikutnya, yaitu kristalisasi fraksional.

Keterdapatan yang khas REE yaitu dalam granit, pegmatites, carbonatites dan perovskites .

Granit bersama-sama dengan batuan lainnya merupakan kelompok pluton (batuan magmatik yang mengkristal di bawah permukaan) yang paling penting. Pegmatites adalah batuan magmatik beukuran kasar hingga sangat besar yang dapat mengandung kristal tunggal dengan ukuran beberapa meter. Pada prinsipnya pluton dapat berbentuk sebagai pegmatites. Carbonatites adalah intrusi yang khas dan terhubung dengan volkano aktif zona rift intrabenua dan area hot-spot. Biasanya diperkaya dengan mineral fosfat seperti apatit dan monasit, juga bastnaesite dan lain-lainnya. Perovskites adalah kombinasi oksida logam dan oksigen, dalam hal ini CaTiO3; Ca dapat digantikan oleh REE.Perovskites terdapat sebagai penyerta dalam carbonatites dan beberapa formasi magmatik lainnya .

10

Tabel: Kelimpahan REE (dalam ppm) kondrit, mantel primitif dan kerak benua.Source: 1. McDonough and Sun (1995); 2. McDonough et al. (1992); 3. Palme et al. (2007); 4. Rudnick et al. (2003); 5. Taylor andMcLennan (1995).The LREE include La to Eu, and the HREE include Gd to Lu.11

Tabel Kelimpahan REE (dalam ppm) beberapa batuan beku yang pentingSource: 1. McDonough and Sun (1995); 2. Krasukopf (1989); 3. Turekian and Wedepohl (1961); 4. Hornig-Kjarsgaard (1998).The LREE include La to Eu, and the HREE include Gd to Lu.

12

Tabel: Rata-rata koefisien partisi larutan-mineral REE beberapa mineral penting (Henderson, 1984).1 The Nernst partition coefficient is defined by Kd = (concentration in the mineral)/(concentration in the melt). A mineral-melt partitioncoefficient of 1.0 indicates that the element is equally distributed between the mineral and the melt. A value greater than 1.0 indicates thatthe element has a preference for the mineral phase (i.e., behaves compatibly) whereas a value less than 1.0 implies that the element prefersthe melt (behaves incompatibly).13

Tabel: Kelimpahan REE (ppm) dalam airSource: 1. Krauskopf (1979); 2. Rollinson (1993).14

Tabel: Kelimpahan REE (ppm) di kondrit dan beberapa batuan sedimen yang pentingSource: 1. McDonough and Sun (1995); 2. Taylor and McLennan (1985); 3. Turekian and Wedpohl (1961); 4. Wedepohl (1970).The LREE include La to Eu, and the HREE include Gd to Lu.15

Tabel: Kelimpahan rata-rata REE (ppm) dalam nodul mangan dari Samudera Pasifik dan Hindia. Data dari Piper (1974). 1 Shallow water nodules are collected from depths less than 30003500 m, and deep water nodules from depths greater than 30003500 m.

16

Kelimpahan REE (ppm) dalam beberapa mineral pembentuk batuan yang umum (Taylor andMcLennan, 1985).Catatan: LREE : La - Eu, HREE : Gd -Lu.1 Basalt.2 Andesite.3 Granodiorite.4 Granite.5 Dacite.17

Kelimpahan REE (ppm) beberapa mineral minor dan penyerta yang umum(Taylor and McLennan, 1985).Catatan: LREE : La - Eu, HREE :Gd - Lu.18

Unsur Tanah Jarang (Rare Earth Elements)

Walaupun lantanoid (lanthanides) disebut unsur tanah jarang, kelimpahannya di kerak bumi tidak sedikit dan kimia penggunaan sifat-sifat lantanoid yang unik saat ini sangat berkembang cepat .19

Matriks kekritisan jangka pendek (0-5 tahun) tanah langka; menurut U.S. DOE Critical Materials Strategy report, Dec. 2010 Sumber: ucore.comKeadaan kritis REE untuk energi bersih (clean energy)20

Source: Compiled from presentations by the Rare Earth Industry and Technology Association, the United States Magnet Manufacturing Association, and David Pineault, Global Rare Earth Element Review, Defense National Stockpile Center, Spring 2010.Figure 1. Rare Earth Elements in Guidance and Control SystemsGambar 1. Rare Earth Elements di Bimbingan/tuntunan/petunjuk dan Pengendalian Sistem21

Source: Compiled from presentations by the Rare Earth Industry and Technology Association, the United States Magnet Manufacturing Association, and David Pineault, Global Rare Earth Element Review, Defense National Stockpile Center, Spring 2010.Figure 2. Rare Earth Elements in Defense Electronic WarfareGambar 2. Rare Earth Elements di Pertahanan Elektronik Perang22

Figure 3. Rare Earth Elements in Targeting and Weapon SystemsGambar 3. Rare Earth Elements di Target dan Senjata Sistem23

Figure 4. Rare Earth Elements in Electric MotorsGambar 4. Elemen Langka Bumi di Motor Listrik24

Figure 5. Rare Earth Elements and CommunicationGambar 5. Rare Earth Elements dan Komunikasi25

Harga Tanah Langka, menurut metal-pages.com. Mar 2013Sumber: ucore.comUnsur Tanah Langka Berat vs Ringan26

Endapan Mineral REE27

Endapan Mineral REECatatan:(a) Termasuk berafiliasi batuan beku, metamorf, dan endapan fluorit dan timbal lainnya (Orris dan Grauch, 2002).(b) Empat belas placers dari 'asal tidak pasti' dikecualikan.(c) Tergolong 'carbonatites dengan pengayaan sisa' menurut Orris dan Grauch (2002).28

Peta distribusi endapan REE global 29Mineral-system features of rare-earth-element deposits associated with the regolith (deposit types: residual REE related to carbonatite; residual scandium related to ultramafic-mafic igneous rocks).

30

31Mineral-system features of rare-earth-element-bearing placers (deposit types: heavy-mineral sands: beach; high dune; offshore shallow marine; channel).

32

33Mineral-system features of rare-earth-element deposits associated with (per)alkaline rocks (deposit types: orthomagmatic; volcanic; hydrothermal (vein); metasomatic (albitite)).

34

35Mineral-system features of rare-earth-element deposits associated with carbonatites (deposit types: orthomagmatic; hydrothermal (vein and replacement); metasomatic (skarn, fenite); regolith-related).

36

37Mineral-system features of rare-earth-element-bearing pegmatites (some REE-bearing apatite/fluorite veins may be related to pegmatite system).

38

39Mineral-system features of rare-earth-element deposits associated with skarn.

40

41Mineral-system features of rare-earth-element-bearing iron-oxide breccia complex.

42

43STRATEGI DAN METODE EKSPLORASIEndapan REE terkait Pasir mineral-berat dengan monasit pembawa REE (termasuk pantai (beach), gumuk tinggi (high-dune), laut dangkal lepas pantai (offshore shallow marine); alur (channel))

Daerah dengan potensi konsentrasi mineral-berat yang mengandung monasit dan xenotim pembawa REE secara luas dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Lingkungan ataspantai/darat (onshore)

Garis pantai masa kini (Present-day shorelines)Endapan Pantai (beach deposits)Endapan gumuk-tinggi dekat dengan garis pantai masa kini (high-dune deposits) Garis pantai fosil-pedalaman (Inland-fossil shorelines)Endapan Pantai (beach deposits)Endapan laut dangkal lepas pantai (offshore shallow marine deposits)Endapan alur (channel deposits)

Lingkungan lepas pantai (offshore) masa kini .

44STRATEGI DAN METODE EKSPLORASITeknik eksplorasi saat ini untuk endapan pasir mineral-berat antara lain meliputi (Belperio, 1999; Dickson, 1999;. Roy et al, 2000; Ferris et al, 2003;. Elsner, 2010).

Penelitian dan rekonstruksi proses geomorfologi regional dan lokal yang membentuk konsentrasi mineral-berat, baik garis pantai masa kini maupun fosil, untuk mengidentifikasi daerah sasaran untuk eksplorasi konsentrasi mineral-berat, yang melibatkan:

studi stratigrafi-sedimentologi untuk memungkinkan klasifikasi genetik sikuen sedimen; penggunaan satelit dan foto udara untuk mengidentifikasi lokasi dengan mengurangi energi transportasi; evaluasi data hidrografi-oseanografi untuk mengidentifikasi arus pesisir dan proses sedimentasi; Side-Looking Airborne Radar (SLAR) untuk mengidentifikasi struktur geomorfologi di bawah penutup/vegetasi.

45STRATEGI DAN METODE EKSPLORASIPenelitian sifat mineral berat yang memungkinkan pendeteksian dengan menggunakan metode prospeksi geofisika.

Teknik geofisika mencakup survei magnetik darat dan magnetik udara tingkat rendah dan radiometrik.

Model elevasi digital (Digital elevation models)

Pengeboran pada skala peninjauan (sigi awal) dan rinci dengan spasi rapat.

Peparit (trenching) identifikasi endapan pasir mineral-berat untuk percontohan meruah/limbak (bulk-samping) studi pemisahan mineral berat.

46STRATEGI DAN METODE EKSPLORASITantangan untuk eksplorasi endapan pasir mineral-berat di masa depan (Ferris et al. 2003) :

Tidak hanya menemukan nya dalam pasir gumuk (dune)/gosong/penghalang (barrier) di bawah penutup, tetapi juga di pantai (beach), muka-tepi laut (shore-face), gumuk (dune), saluran masuk pasang-surut (tidal inlet), dan sedimen lebih tercuci (wah-over sediments) di bawah penutup yang tipis.

Penggunaan pemodelan elevasi digital resolusi tinggi, magnet dan polarisasi induksi, penginderaan jauh (misalnya, NOAA dan Landsat) citra termal waktu-malam gempa dangkal dalam area penutup yang dangkal dapat menentukan perkembangan garis-pantai dalam fasies sedimen pantai energi tinggi.

Eksplorasi di masa depan harus mencari pemahaman yang lebih besar tentang pentingnya stratigrafi dari suksesi Kenozoikum dan menerapkan penekanan yang lebih besar untuk faktor paleogeomorphic dan paleogeografi.

47

Alur Jelajah (garis biru di peta di sebelah kanan) dan stratigrafi geologi yang diharapkan (panel kiri) (Kato et al., 2012). Lingkaran jingga dan abu-abu di peta mewakili konsentrasi tanah jarang/langka. Daerah merah muda menunjukkan kemungkinan daerah konsentrasi tinggi endapan REY (tanah jarang ittrium)Discovery and distribution of mud containing very high concentrations of rare earth elements and yttrium around Minami-Torishima Island48KESIMPULANSecara umum, sumber daya monasit tidak lagi ditentukan dalam penilaian sumber daya mineral berat saat ini (hampir di banyak negara), karena masalah biaya pembuangan (disposal) thorium. Jika monasit dianggap sebagai sumber REE di masa depan, maka:diharuskan pemercontohan endapan mineral-beratnya secara sistematis untuk menentukan kandungan monasitnya.

Analisis kandungan REE, thorium, dan uranium di monasit diperlukan untuk :membuat penilaian yang akurat sumber daya REE dan barangkali dapat mengidentifikasi endapan mineral berat dengan kandungan thorium dan uranium yang rendah dalam monasitnya.4950

Bagan alir pengolahan mineral untuk pasir mineral berat. (Teknik gravitasi, magnetik dan pemisahan elektrostatik)Penyaringan (untuk ukuran pasir), pemisahan gravitasi (untuk menghapus yang kurang padat, atau mineral ringan), dan pemisahan magnetik dan elektrostatik (untuk menghasilkan konsentrat ilmenite, zirkon, rutil dan monasit).Pasir dan konsentrat mineral di karakterisasi secara mineralogi dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM), analisis microprobe elektron (EPMA) dan difraksi sinar-X (XRD)..51

Data REE dinormalisisasi kondrit untuk monasit dari batuan sumber yang khas rocks (Fleischer and Altschuler, 1969)Data REE dinormalisisasi kondrit untuk monasit paisr pantai Malawi.52STRATEGI DAN METODE EKSPLORASIREE terkait dengan lignit

Strategi eksplorasi untuk endapan lignit pembawa-REE di Indonesia belum terdokumentasi dengan baik (?).

Pencarian literatur untuk kejadian global REE dalam lignit dan batubara bersama-sama dengan contoh geokimianya diperlukan untuk memahami distribusi dan potensi REE dalam lignit dan batubara di Indonesia.53STRATEGI DAN METODE EKSPLORASIPenyelidikan yang diperlukan untuk mengatasi kurangnya data yang tersedia pada distribusi REE dalam batubara yang secara komersial berpotensi, meliputi :

pencarian literatur yang komprehensif untuk data geokimia yang tersedia pada kandungan dan distribusi REE dalam gambut, lignit, batubara coklat, dan batu bara hitam untuk menentukan apakah konsentrasi REE secara komersial diketahui berpotensi dalam lignit dan batubara;

mengembangkan pemahaman tentang distribusi geokimia REE di batubara, dan penggunaan hasilnya untuk merumuskan lingkungan geologi yang baik untuk pengendapan REE dalam lignit/batubara;

melakukan sampling geokimia contoh yang ada lignit dan batubara di Indonesia untuk mengembangkan konsep geologi untuk identifikasi target eksplorasi potensial;

pemboran dan pemercontohan geokimia untuk menguji target eksplorasi.

54

Kronologi Penemuan REE55

56

Tabel : Jari-jari ion REE (dalam 10 metres atau angstrom units) (Shannon, 1976).57