Endapan Pegmatitik dan Kontak Metasomatisme o Endapan Pegmatitik o Endapan Greissen o Endapan Skarn PEGMATITIK (Pegmatities) Apa yang dimaksud dengan Pegmatitik ? Adalah suatu batuan beku yang memiliki ukuran kristal yang (sangat) kasar, terbe ntuk selama kristalisasi magma (pada dapur magma ~ magma chamber) pada kondisi l arutan yang memiliki kandungan air cukup tinggi, pertumbuhan kristal yang relati f cepat. yang terbentuk berupa massa di dalam dike atau urat-urat pada daerah ba tas/kontak batholith. 1 GBG Materi Perkuliahan 2 GBG Materi Perkuliahan How large can minerals grow? Menurut beberapa referensi, telah diketahui lebih dari 550 mineral-mineral yang berbeda yang ditemukan dalam pegmatit. Pegmatite minerals dicirikan oleh ukuran yang lebih besar daripada ukuran mineral-mineral yang umum terbentuk. Sebagai co ntoh, mineral-mineral terdapat pada batuan granit biasanya berukuran beberapa mi limeter, tetapi mineral-mineral yang sama yang terbentuk pada lingkungan pegmati te dapat berukuran beberapa centimeter. The purple tourmaline GBG 3 PEGMATITIK (Pegmatities) Beberapa jenis pegmatit Granitic pegmatite ; keterdapatan suatu mineral dalam batuan granit dengan ukura n kristal yang abnormal (relatif sangat kasar), Gabbroic pegmatite ; keterdapata n kristal-kristal mineral yang kasar pada batuan gabbro. Pegmatite muncul pada t ahapan akhir kristalisasi magma dan kadang-kadang mengandung pengkayaan beberapa mineral jarang yang mengandung unsur-unsur seperti Boron, Lithium, Uranium dan REE. Terbentuk pada bagian atas suatu komplek struktur dan biasanya berasosiasi (berhubungan) secara spasial dengan intrusi plutonik dengan komposisi granitik. GBG Materi Perkuliahan 4 Materi Perkuliahan 1Genesis of Pegmatites? Pada larutan sisa kristalisasi kandungan silikat rendah memungkinkan meningkatny a keterdapatan air & volatile menurunkan viskositas larutan dan titik beku miner al-mineral menyebabkan pegmatitik terbentuk (Bateman, 1981). Lebih jauh, mungkin saja terbentuk suatu zona transisi (Aqueo-igneous stage) pegmatitic quartz lebi h lanjut dapat menyebabkan terbentuknya hydrothermal quartz vein carrying ore mi nerals. GBG Materi Perkuliahan 5 GBG Materi Perkuliahan 6 Hubungan Pegmatite dengan sistem hydrothermal Lutton (1959) memperlihatkan keberadaan granite pegmatite quartz molybdenite vei nlet di sekitar endapan porphyry molybdenum system. Silitoe (1973) menggunakan k ehadiran pegmatites pada porphyry copper mineralization untuk menjelaskan indika si bahwa pembentukannya dapat terjadi pada deep epizonal system. Hal ini membukt ikan bahwa kehadiran pegmatite dapat digunakan sebagai penjelasan adanya wilayah transisi dari kondisi magmatik menuju kondisi lingkungan hydrothermal. GBG Materi Perkuliahan 7 PEGMATITIK (Pegmatities) Asal pegmatite : Metamorphic and Igneous activity. Metamorphic : metamorfisme re gional menyebabkan batuan menuju fase granitization. Magma tidak terbentuk sehin gga granite and pegmatite merupakan produk akhir dari metamorfisme regional ini. Igneous Activity : magma terbentuk, sehingga terjadi differensiasi, kandungan v olatil tinggi dan terinjeksikan pada batuan sekitarsehingga terbentuk pegmatite. Material yang dinjeksikan pada sistem tertutup (sistem kimia) sehingga terbentuk simple pegmatite. Ada interaksi dengan dapur magma sehingga terjadi replacement membentuk complex pegmatite. GBG Materi Perkuliahan 8 2PEGMATITIK (Pegmatities) Simple pegmatites ; mengandung albite, quartz, microcline and possible minor mus covite. Complex pegmatites ; membawa mineral-mineral jarang (rare minerals) sepe rti columbite, beryl, zircon, monazite, polycrase and uraninite. Umumnya, pegmat ites memiliki komposisi granitic, muncul berupa dikes, lenses or veins. Kebanyak an kristal-kristal mineral-mineral yang terbentuk memiliki diameter > 1 cm, teta pi individual crystals dapat mencapai ukuran 10 m. Mineralization Zoning Simple pegmatit memiliki mineralogi yang sederhana, internal zoning tidak berkem bang dengan baik. Komplek pegmatit dicirikan dengan adanya komplek mineralogi be rupa mineral-mineral jarang, dan ditandai dengan adanya susunan mineral-mineral yang merefleksikan tahapan (zonal zoning) yang bergerak/berkembang dari kontak k e arah dalam. Derajat dari internal zoning juga meningkat dengan meningkatnya ra re metal (logam jarang) dan volatiles. GBG Materi Perkuliahan 9 GBG Materi Perkuliahan 10 Mineralization Zoning (Hipotesa) Menurut Jahns & Burnham (1969) menyatakan bahwa evolusi internal pada mineralisa si zoning dari granit pegmatit dihasilkan oleh (dari) kristalisasi leburan (melt ) jenuh air yang kemudian menghasilkan suatu sistem yang memisahkan leburan deng an fluida aqueous. Thomas et al. (1988) membuktikan teori Jahns & Burnham ini me lalui studi inklusi fluida, dimana intrusi awal dari pegmatit menunjukkan temper atur ~ 720 0C pada campuran aluminasilikat + H2O dan CO2 terlarut menuju suatu z ona kuarsa dengan temperatur ~ 262 0C. GBG Materi Perkuliahan 11 Zones of Pegmatite Berdasarkan mineralogi dan tekstur. Border zone : tipis-absent, feldspar (berbut ir halus), kuarsa, muskovit, aksesoris (garnet, tourmalin, beryl), metalik miner al absent. Wall zone : umum muncul, mineral hampir sama dengan border zone tetap i lebih intensif dan kasar, metalik mineral mungkin muncul. Intermediate zone : dapat mengandung metalik mineral yang ekonomis (Be, Nb, Ta, Sn, Li, U), variasi mineral cukup banyak (berylniobite-tantalite-perthite-cassiteriteuraninite-gems) , ukuran butir kasar. Core zone, didominasi oleh kuarsa. (Cameron et al., 1949 dalam Guilbert, 1986) GBG Materi Perkuliahan 12 3Zones of Pegmatite Keberadaan rare-metal pegmatite terhadap lingkungan pembentukan granit. Tipe Tipe Tipe Tipe Tipe Tipe 0 1 2 3 4 5 : : : : : : microcline, plagioclase, biotite, magnetite ; microcline, plagioclase, biotite, quartz (minor) biotite, black tourmaline, graphic (abundant) muscovite, biotite, black tourmaline (scattered) muscovite-black tourmaline (scattered) quartz, mus covite (major), microcline, beryl (minor) Tipe 6 : large prism beryl-columbite-tantalite-microclite, moderate albitization dan greisenization Tipe 7 : completely albitization, cassiterite, tantalite dan white beryl Tipe 7-8 : quartz vein, large microcline, cassiterite (minor) Tipe 8 : quartz vein, muscovite, cassiterite Tipe 9 : quartz vein, cassiterite, wolfr amite. GBG Materi Perkuliahan 13 GBG Materi Perkuliahan 14 Why are pegmatites important? Granitic pegmatites adalah sumber penting untuk rareelements, seperti beryllium, niobium, tantalum, tin, lithium, rubidium, cesium and gallium; Dari mineral-min eral rare-elements dapat dilakukan ekstraksi untuk bahan baku teknologi tinggi s eperti : lightweight alloys, nuclear engineering and electronics (beryllium); ceramics, p harmaceutical products, lubricants, smelting of aluminum ore and lithium-batteri es (lithium); electronic capacitors, jet engines and prosthetic devices (tantalu m); magneto-hydrodynamic electric generators, biological and medical research (c esium); and integrated circuits and light-emitting laser diodes (gallium). GBG Materi Perkuliahan 15 Why are pegmatites important? Granitic pegmatites adalah sumber penting untuk rare-elements, Sebagai bahan gal ian industri : feldspar and quartz untuk glass and ceramic industries. Beberapa varieties of beryl (aquamarine, golden, morganite), spodumene (kunzite, hiddenit e) and tourmaline (pink, green and multi-colored elbaite), as well as garnet and topaz gemstone. GBG Materi Perkuliahan 16 4Uraniferous Pegmatites (Rossing, Namibia) Endapan Greisen Merupakan penghasil uranium yang terbesar di dunia. Kadar 0,013% U3O8 yang ditam bang secara open pit dan underground. Uranium muncul pada hubungan antara uranif erous, granit pegmatit dan batuan samping. Iklim Namibia yang sangat kering meny ebabkan leaching (pelindian) oleh air-air meteorik. GBG GBG Materi Perkuliahan 17 Materi Perkuliahan 18 Pengertian Greissen Greisen didefinisikan sebagai suatu agregat granoblastik kuarsa dan muscovit (at au lepidolit) dengan mineral aksesoris antara lain topaz, tourmalin dan flourite yang dibentuk oleh post-magmatik alterasi metasomatik dari granit (Best, 1982; Stemprok, 1987). Endapan greisen merupakan salah satu tipe endapan yang penting untuk Timah (Sn) dan Tungsten (W) GBG Materi Perkuliahan 19 GBG Materi Perkuliahan 20 5Genesa Endapan Greisen Terbentuk pada kontak bagian atas antara intrusi granit, kadang-kadang muncul be rupa stockwork. Mineralisasi muncul secara irregular (tidak beraturan) yang terk onsentrasi pada sekitar zona kontak. Host rock menunjukkan komposisi granitik da n berkembang sampai kedalaman 10-100 m sebelum bergradasi menuju zona alterasi f eldspatik (albitization-microclinization) dan batuan granit (fresh granite). Flu ida pegmatitik sering migrasi pada bagian atas intrusi dan kadang-kadang mengisi sebagai intrusi-intrusi (stock ?) di sepanjang batas tubuh greisen. Endapan tim ah greisen kemungkinan terbentuk pada bagian atas suatu pluton granit yang konta k dengan batuan yang impermeable sehingga terakumulasi mineral-mineral sebagai p roduk dari kristalisasi awal. GBG Materi Perkuliahan 21 Genesa dan Letak Endapan Greisen GBG Materi Perkuliahan 22 Model genetik endapan greissen Sn-W Endapan vein terdiri dari komplek fissure filling atau replacement urat-urat kuars a. Dapat berupa urat tunggal, sistem urat dan stockwork. Ore Mineral utama : Hue bnerite-Ferberite series (FeMnWO4) dan Cassiterite (SnO2). Upper limit Lower limit Model genetik endapan greissen Sn-W Batholit granit GBG Materi Perkuliahan 23 GBG Materi Perkuliahan 24 6Model genetik endapan greissen Sn-W Contoh model genetik endapan greissen Sn-W Mineral assosiasi : Scheelite (CaWO4), molybdenit (MoS2), bismuthinite (Bi2S3), native bismuth (Bi), sulfida base metal, tetrahedrite (Cu,Fe,Zn,Ag)12Sb4S13, pyr ite (FeS2), stannite (Cu2(Fe,Zn)SnS4), fluorite (CaF2), muscovite, biotite, feld spar, beryl, tourmalin, toupaz, dan chlorite. Uranium, thorium, REE, dan mineral -mineral fosfat dapat hadir dalam jumlah yang sedikit. GBG Materi Perkuliahan 25 GBG Materi Perkuliahan 26 Host Rock dan Dimensi Endapan Endapan timah dan tungsten ini secara spasial berasosiasi dengan granitic plutoni c rocks. Pada umumnya tungsten terdapat dalam urat-urat kuarsa yang mengandung wo lframite dengan endapan yang bervariasi pada 0,1 s/d 10-an juta ton dengan kadar bijih 0,4 s/d 1,6 % WO3. Timah pada vein type bervariasi pada 0,1 s/d 10-an jut a ton dengan kadar bijih 0,5 s/d 2,5 % timah. Sedangkan pada greissen type berva riasi pada 0,8 s/d 70-an juta ton dengan kadar 0,2 s/d 0,5 % timah. Endapan yang berupa urat biasanya ditambang secara individual. Sedangkan yang berupa stockwo rk biasanya akan ditambang secara bulk. GBG Materi Perkuliahan 27 Potensi Lingkungan Pengendapan Ikutan (Turunan) Mineral bijih timah utama Cassiterite (SnO2) adalah mineralmineral yang relative tahan terhadap pelapukan kimia dan fisika, sehingga dapat tertransport dalam ja rak yang jauh dari sumbernya, dan kemudian terkonsentrasi dalam sungai, pantai a tau laut sebagai placer deposit. Mineral bijih tungsten utama Wolframite series (F eMnWO4) dan Scheelite (CaWO4) adalah mineral-mineral yang relative tahan terhada p pelapukan kimia, tetapi relatif kurang tahan terhadap pelapukan fisika (brittl e dan mudah pecah menjadi partikel yang halus) endapan sekunder tungsten ini bia sanya terkosentrasi dekat dengan sumbernya. Host rock dan bijih memiliki kemungk inan mengandung molibdenum, thorium dan uranium. GBG Materi Perkuliahan 28 7Pengertian dan Terminologi Skarn Skarn adalah sebuah terminology pada dunia pertambangan untuk mengidentifikasika n suatu lapisan seperti seam yang berwarna gelap (kehitaman) akibat dari adanya intrusi (terobosan) oleh fluida pembawa bijih. Endapan skarn juga dikenal dengan beberapa terminology lain, yaitu : hydrothermal metamorphic, igneous metamorphi c, dan contact metamorphic. Umumnya terbentuk (namun tidak selalu) pada kontak a ntara intrusi plutonik dengan batuan induk (country rock) karbonat. 29 GBG Materi Perkuliahan 30 Endapan Skarn GBG Materi Perkuliahan Endapan Skarn Pada saat kontak dengan batuan karbonat, maka batuan samping tersebut terubah (a ltered) menjadi marbel, calc-silicate hornfelses, dan/atau skarn akibat dari kon tak metamorfik ini. Temperatur pembentukan endapan skarn ini berkisar sekitar 65 0-440 C. Beberapa mineral bijih (oksida ataupun sulfide) dan fluorite biasanya mu ncul (terbentuk) pada lingkungan skarn ini. Umumnya dijumpai fluorite (CaF2) men dukung pendapat bahwa silika dan beberapa logam bereaksi dengan batuan gamping. GBG Materi Perkuliahan 31 Mineralisasi Endapan Skarn Mineral-mineral penting yang terbentuk (terdapat) pada skarn antara lain: andradite (Ca3Fe2Si3O12)-garnet, hedenbergite (CaFeSi2O6)-diopside (CaMgSi2O6), iron-rich hornblende, dan actionalite (Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2)-tremolite (Ca2Mg5 Si8O22(OH)2). Pada umumnya mineral-mineral di atas merupakan mineral-mineral yang umum terbent uk pada lingkungan metamorfik. GBG Materi Perkuliahan 32 8Mineralisasi Endapan Skarn Sebagai contoh, berikut bagaimana andradite dan flourite terbentuk : 2FeF3 + 2SiO2 + 6CaCO3 Ca3Fe2Si3O12 + 3CaF2 + 6CO2 Klasifikasi Endapan Skarn Skarn dapat dikelompokkan sesuai dengan batuan yang digantikannya. Ada 2 (dua) t erminologi pembagian utama, yaitu : EXOSKARN dan ENDOSKARN. Exoskarn : digunakan jika replacement yang terjadi pada batuan karbonat metasedi men (mumnya berupa marble). Endoskarn : digunakan jika replacement terhadap batu an intrusi. Beberapa ahli mengembangkannya untuk jenis batuan lain, termasuk sha les, vulkanik, dll. Bijih-bijih oksida sangat umum dijumpai pada skarn. Contohnya adalah pembentukan hematite. 2FeF3 + 3CaCO3 Fe2O3 + 3CaF2 + 3CO2 Tetapi kebanyakan endapan-endapan skarn yang ada di dunia terdapat dalam calcic e xoskarns. GBG Materi Perkuliahan 33 GBG Materi Perkuliahan 34 Beberapa Type Endapan Skarn Genesa Endapan Skarn Initial isochemical metamorphism (stage 1) GBG Materi Perkuliahan 35 GBG Materi Perkuliahan 36 9Genesa Endapan Skarn Initial isochemical metamorphism (stage 1) Tahapan ini mengakibatkan rekristalisasi dari batuan samping akibat adanya intru si. Batugamping marbel; shale hornfles; serta Batupasir kwarsit Reaksi-reaksi te rbentuknya skarn dapat terjadi di sepanjang kontak batuan. Secara prinsip, prose s-proses ini membentuk adanya isokimia metamorfisme akibat dari difusi unsur-uns ur akibat pergerakan fluida, dan merupakan bagian dari pergerakan air metamorfik . Batuan akan menjadi lebih brittle dan menjadi media yang lebih baik untuk infi ltrasi fluida-fluida pada tahapan selanjutnya (stage 2). Materi Perkuliahan 37 Genesa Endapan Skarn Multiple stages of metasomatism (stage 2) GBG GBG Materi Perkuliahan 38 Genesa Endapan Skarn Multiple stages of metasomatism (stage 2) Adanya infiltrasi antara fluida hidrothermal-metamorfik mengakibatkan terubahnya yang sebelumnya sudah terbentuk pada tahapan pertama menjadi skarn. Proses ini terjadi pada temperatur 800-400 C, mineral bijih akan mulai terendapkan pada saat pluton mulai mengalami pendinginan. Mineral-mineral yang terbentuk pada tahapan ini relatif bersifat anhydrous. Pengendapan mineral-mineral oksida (magnetite d an kasiterit) dan disusul oleh sulfida-sulfida mulai terbentuk pada tahapan akhi r di stage ini. Materi Perkuliahan 39 Genesa Endapan Skarn Retrograde alteration (stage 3) GBG GBG Materi Perkuliahan 40 10Genesa Endapan Skarn Retrograde alteration (stage 3) GBG References Anthony M. Evans., Ore geology and Industrial Minerals (An Introduction)., 1994 Charles S. Hutchinson., Economic Deposits and Their Tectonic Setting., 1987 John M. Guilbert and Charles F. Park Jr., ORE DEPOSIT., 1986 Tahapan ini merupakan retrograde (perusakan) yang diikuti oleh pendinginan pluto n dan menyebabkan terjadinya alterasi hydrous akibat infiltrasi air meteorik. Ka lsium akan terlindikan (leached) dan menghasilkan mineralmineral seperti epidot (low-iron), klorit, aktinolit, dll. Penurunan temperatur akan menyebabkan terben tuknya mineral-mineral sulfida. Kontak reaksi dengan marbel akan mengakibatnya n etralisasi larutan hidrothermal, sehingga mengakibatkan terbentuk bijih sulfida dengan kadar yang tinggi. Proses retrograde yng akan menghasilkan alterasi ini a kan lebih intensif berlangsung pada kedalaman yang dangkal. Materi Perkuliahan 41 GBG Materi Perkuliahan 42 11