endapan skarn

14
Istilah skarn digunakan pertama kali oleh ahli tambang Swedia, Alfred Elis Tornebohm pada tahun 1875 untuk menjelaskan material gangue kalk-silikat kaya Fe. Skarn merupakan salah satu bagian dari kelas utama endapan mineral penting karena menjadi host dari banyak jenis mineral bijih yang ada hampir di tiap benua dan umur. Logam yang ditambang pada skarn termasuk Fe, W, Cu, Pb, Zn, Mo, Ag, Au, U, REE, F, B, dan Sn (Meinert, 2005). Skarn merupakan batuan kalk-silikat yang terbentuk dari penggantian karbonat oleh mineral silikat akibat metamorfisme regional maupun proses metasomatisme kontak yang umumnya berhubungan dengan intrusi batuan beku sehingga banyak berasosiasi dengan sistem porfiri, walaupun terdapat pula skarn pada zona gerus sesar, sistem geotermal dangkal, lantai samudra, dan kerak bagian bawah pada terrain batuan metamorf. Skarn berkembang pada kontak pluton dan batuan samping yang bersifat karbonatan. Umumnya skarn ekonomis ditemukan pada batugamping, namun bisa juga terbentuk pada serpih, batupasir, granit, Iron Formation, basalt, dan komatit. Genesa skarn pada intinya berupa metamorfisme kontak isokimia diikuti metasomatisme akibat transfer panas, interaksi fluida (magmatik, metamorfik, meteorik, dan air laut), serta logam yang berasal dari tubuh magma yang mendingin. Umumnya batuan karbonat di

description

skarn

Transcript of endapan skarn

Page 1: endapan skarn

Istilah skarn digunakan pertama kali oleh ahli tambang Swedia, Alfred

Elis Tornebohm pada tahun 1875 untuk menjelaskan material gangue kalk-silikat

kaya Fe. Skarn merupakan salah satu bagian dari kelas utama endapan mineral

penting karena menjadi host dari banyak jenis mineral bijih yang ada hampir di

tiap benua dan umur. Logam yang ditambang pada skarn termasuk Fe, W, Cu, Pb,

Zn, Mo, Ag, Au, U, REE, F, B, dan Sn (Meinert, 2005).

Skarn merupakan batuan kalk-silikat yang terbentuk dari  penggantian

karbonat oleh mineral silikat akibat metamorfisme regional maupun proses

metasomatisme kontak yang umumnya berhubungan dengan intrusi batuan beku

sehingga banyak berasosiasi dengan sistem porfiri, walaupun terdapat pula skarn

pada zona gerus sesar, sistem geotermal dangkal, lantai samudra, dan kerak

bagian bawah pada terrain batuan metamorf. Skarn berkembang pada kontak

pluton dan batuan samping yang bersifat karbonatan. Umumnya skarn ekonomis

ditemukan pada batugamping, namun bisa juga terbentuk pada serpih, batupasir,

granit, Iron Formation, basalt, dan komatit. Genesa skarn pada intinya berupa

metamorfisme kontak isokimia diikuti metasomatisme akibat transfer panas,

interaksi  fluida (magmatik, metamorfik, meteorik, dan air laut), serta  logam yang

berasal dari tubuh magma yang mendingin. Umumnya batuan karbonat di sekitar

kontak intrusi berubah menjadi marmer atau batuan kalk-silikat.

SETTING TEKTONIK ENDAPAN SKARN

Setting tektonik dan petrogenesa pada endapan skarn terjalin erat, sehingga

pendekatan untuk pengklasifikasian skarn menggunakan parameter ini kurang

berhasil karena skarn dihasilkan dari proses yang dapat terjadi pada banyak setting

tektonik. Skarn dapat terjadi jika terdapat aktivitas magmatik dan perkembangan

batuan karbonat. Fitur kunci yang menjadi pembeda skarn pada tahap magma

awal dengan magma lanjut adalah asosiasi dengan gabbro dan diorit, endoskarn

melimpah, metasomatisme-Na yang luas, dan tidak adanya Sn dan Pb. Hal ini

mencerminkan kerak, batuan samping, dan pluton primitif.  

Page 2: endapan skarn

1.      Subduksi curam kerak samudra menghasilkan skarn kaya Fe, Cu, Au dengan

asosiasi batuan diorit dan granodiorit.

2.      Subduksi landai kerak samudra mengalami interaksi dengan kerak yang lebih

besar, menghasilkan skarn Mo, W-Mo dengan asosiasi monzonit dan granit.

3.      Subduksi pada batas benua menghasilkan skarn Zn-Pb, Cu, Au, W, Mo dengan

asosiasi granodiorit  dan granit

4.      Magmatisme tipe S asosiasi rifting akibat plume mantel denan asosiasi pluton

granitik mengasilkan skarn Sn-W yang dicirikan oleh muskovit dan biotit

primer, megacryst kuarsa abu-abu gelap, rongga miarolitik, alterasi tipe greisen,

dan anomali radioaktif. Skarn tipe ini juga menghasilkan unsur Be, B, Li, Bi, Zn,

Pb, U, F, dan REE.

VARIABEL-VARIABEL PENTING PADA ENDAPAN SKARN

Page 3: endapan skarn

Meinert dkk (2005) merumuskan tiga variabel penting yang berhubungan pada

pembentukan endapan skarn sebagai berikut:

1.       Evolusi dalam dimensi ruang dan waktu

Pada pembentukan skarn, terdapat tiga tahap penting, yaitu metamorfisme awal

yang dilanjutkan dengan metasomatisme pada suhu tinggi (600 -800⁰C) atau tahap

alterasi prograde, kemudian alterasi retrograde akibat penurunan suhu dan evolusi

fluida yang mengalami pemisahan fasa.

2.       Kedalaman pembentukan

Kedalaman merupakan salah satu kontrol mendasar pada ukuran, geometri,

dan style alterasi endapan skarn. Pada proses metamorfisme, efek kedalaman

merupakan fungsi suhu batuan samping. Metamorfisme yang lebih luas dan

intensif pada kedalaman dapat mempengaruhi permeabilitas batuan samping

sehingga mengurangi jumlah karbonat tersedia untuk reaksi metasomatisme.

Selain itu, kedalaman juga mempengaruhi sifat mekanik batuan samping, apakah

akan mengalami deformasi terlipat atau terekahkan hingga tersesarkan.

3.       Mineralogi skarn

Mineralogi merupakan dasar klasifikasi utama endapan skarn. Mayoritas skarn

memiliki zonasi khas garnet proksimal, piroksen distal, dan vesuvianit pada

kontak skarn dengan marmer. Mineralogi skarn retrograde berupa mineral hidrat

seperti epidot, amfibol, dan klorit dikontrol oleh struktur dan mencetak-tindih

zonasi alterasi prograde, sehingga zona mineral hidrat di sepanjang kontak sesar,

stratigrafi, atau intrusi merupakan hal umum. Zonasi retrograde lebih intensif dan

pervasif pada sistem skarn dangkal.

Page 4: endapan skarn

TERMINOLOGI PADA SKARN

Tidak semua skarn memiliki mineralisasi ekonomis. Skarn dengan

mineralisasi ekonomis disebut sebagai endapan skarn. Pada umumnya, pada

endapan skarn, skarn dan mineral bijih yang terbentuk berada pada sistem

hidrotermal yang sama. Kebanyakan endapan skarn yang penting berasal dari

transfer metasomatis skala besar di mana komposisi dan jalur infiltrasi fluida

mengontrol hasil akhir mineralogi skarn dan bijih.

Klasifikasi skarn dapat dipisahkan melalui beberapa kriteria. Contohnya,

Einaudi (1982) dalam Pirajno (2009) membedakan istilah reaction

skarn dengan  ore skarn. Reaction skarn/contact skarn terbentuk selama

metamorfisme isokimia dari perlapisan serpih-karbonat di mana transfer

metasomatismenya mungkin terjadi dalam skala sangat kecil dalam orde

sentimeter. Ore skarn adalah skarn dengan mineralisasi akibat infiltrasi fluida dari

intrusi batuan beku. Istilahskarnoid merupakan batuan kalk-silikat butir halus,

miskin Fe, dan merefleksikan sedikit kontrol protolith di mana skarnoid

merupakan peralihan hornfels metamorfik dan skarn metasomatis berbutir kasar.

Terdapat pula istilah endoskarn dan eksoskarn. Kedua hal tersebut dibedakan

dari determinasi protolith berupa batuan beku atau sedimen, namun bisa juga

merujuk pada lokasi skarn relatif terhadap intrusi pluton (interal versus eksternal).

Klasifikasi Mg-skarn, Mn-skarn, Ca-skarn, dan skarn pirit-silika didasarkan pada

komposisi dominan protolith dan mineral alterasi yang dihasilkan. Skarn juga

dapat diklasifikasikan melalui mineral logam yang dihasilkan. Klasifikasi skarn

atas mineralogi akan dibahas pada bagian berikutnya.

TAHAPAN PEMBENTUKAN SKARN

Genesa skarn melibatkan proses magmatik akhir dan hidrotermal pada intrusi

batuan beku yang disertai metamorfisme dan metasomatisme batuan samping

sehingga terdapat tiga tahap pembentukan skarn, yaitu tahap prograde

Page 5: endapan skarn

(metamorfisme isokimia), metasomatisme awal, dan tahap retrograde (alterasi

hidrotermal). Skarn terbentuk pada rentang suhu 200-700⁰C, tekanan 0.3-3 kbar,

serta fluida metasomatisme dengan salinitas 10-45% NaCl(eq). Berikut

merupakan rincian tiga tahap pembentukan skarn menurut Einaudi dkk. (1994)

dalam Pirajno (2009) pada sistem skarn yang berhubungan dengan intrusi profiri

(gambar 2):

1. Tahap prograde. Intrusi pluton menyebabkan metamorfisme kontak batuan

samping dengan proses dekarbonasi dan dehidrasi membentuk skarn diopsid dan

skarn wollastonit. Pada tahap ini terjadi kristalisasi pada tepi pluton yang

mengintrusi, dengan rentang suhu 500-900⁰C. Fluida yang dilepaskan dari intrusi

menginfiltrasi melalui rekahan. Pada tahap ini terjadi alterasi potasik dan

mineralisasi kalkopirit diseminasi pada batuan plutonik. Batuan samping mulai

membentuk fasies skarn tahap awal yang mengandung garnet, magnetit dan

sulfida dengan suhu 400-600⁰C.

Page 6: endapan skarn

2. Tahap metasomatisme. Andradit tergantikan magnetit, kuarsa, pirit, dan kalsit,

diopsid digantikan aktinolit, kalsit, dan kuarsa dengan sedikit kalkopirit. Hal ini

berkaitan dengan masa alterasi potasik yang berakhir dan dimulainya alterasi QSP

pada pluton dengan mineralisasi Cu ± Mo pada suhu 300-500⁰C.

Page 7: endapan skarn

3. Tahap retrograde. Tahap ini melibatkan destruksi dan cetak-tindih himpunan

mineral skarn sebelumnya dan dicirikan oleh pengendapan mineral lempung

(kaolinit, montmorillonit, nontronit), kalsit, klorit, kuarsa, hematit, dan pirit.

Mineralisasi berupa presipitasi mineral oksida dan sulfida yang terdiri dari pirit,

sfalerit, galena, dan tennantit yang cenderung mengisi urat.  Tahap ini analog

dengan alterasi QSP dan argilik pada intrusi porfiri yang lebih didominasi oleh air

meteorik.

Page 8: endapan skarn
Page 9: endapan skarn

Menurut Kwak (1994) dalam Pirajno (2009), himpunan mineral retrograde

terdiri dari mineral fasa hidrat seperti amfibol, biotit, epidot, dan klorit meskipun

kehadiran mineral hidrat tidak sepenuhnya berkaitan dengan proses retrograde.

Mineral retrograde mencerminkan penurunan suhu dan salinitas fluida yang

mengarah pada tren himpunan mineral amfibol-epidot biotit  muskovit-

klorit  sulfida  karbonat (+ fluorit atau scheelite atau powellite).

ZONASI ALTERASI SISTEM SKARN

Zonasi alterasi pada batuan samping berkaitan dengan jaraknya dengan

pluton intrusi karena reaksi batuan samping berbeda akibat variasi suhu dan

evolusi fluida. Alterasi hidrotermal pada skarn dikenal sebagai proses skarnifikasi

dan tak lepas dari dimensi ruang dan waktu. Alterasi memiliki rentang skala

mikrometer hingga kilometer. Garnet dan piroksen merupakan komponen penting

pada endapan skarn. Meinert (1997) membagi zona skarn berturut-turut dari batas

batuan intrusi menjadi proksimal skarn (garnet>klino-piroksen), intermediet skarn

(garnet = klino=piroksen), distal skarn (klino-piroksen>garnet), dan marmer.

Page 10: endapan skarn

Pada skala mikroskopis, zonasi kristal penciri  merupakan fungsi perbahan

kondisi psiko-kimia fluida. Rekaman evolusi fluida skarn dapat didekati melalui

investigasi zonasi kristal yang mencerminkan variasi unsur dan isotop. Contohnya

pada skarn terdapat dua tahap periode pertumbuhan garnet yang mencerminkan

komposisi unsur utama  protolith dan reaksi progresif fluida hidrotermal. Contoh

lain, komposisi unsur utama dan unsur jejak fase piroksen dapat digunakan untuk

klasifikasi endapan skarn. Namun variasi sampel setangan ini kurang berguna

dalam eksplorasi dibandingkan zonasi skala endapan dan geokimia whole rock.

Pada skala makroskopis luas, umumnya skarn memiliki zonasi spasial

pada kontak skarn dan marmer, secara berurutan yaitu alterasi endoskarn, garnet

proksimal, piroksen distal, dan vesuvianit.  Alterasi skarn sangat variatif, yang

bergantung pada kimia magma, komposisi batuan samping, kedalaman

pembantukan, dan  tahapan oksidasi. Rasio garnet/piroksen meningkat ke arah

pluton. Hal ini juga menyebabkan perubahan warna dan tekstur garnet dan

piroksen. Tiap tipe skarn memiliki rentang tertentu dalam ciri mineralogi dan

dapat bergeser akibat faktor komposisi, tahap oksidasi, jenis pluton, dan batuan

samping sehingga evaluasi endapan skarn spesifik dibutuhan dalam interpretasi