Proses terbentuknya Endapan Bahan Galian

Bahan galian adalah produk dari suatu magma dimana magma merupakan larutan

silica panas yang kaya akan elemen-elemen volatile dimana magma tersebut berada jauh di

bawahpermukaan bumi yang kemudian melalui reaksi panas dari massa padatan.

Proses pembentukan bahan galian dapat di bedakan menjadi dua yaitu:

A.Proses Internal (endogen)

Proses internal adalah suatu proses dimana terbentuknya endapan mineral yang

berasal dari kegiatan magma atau dipengaruhi oleh faktor endogen yang biasa disebut

dengan endapan mineral primer

Proses internal atau endogen pembentukan endapan mineralnya meliputi:

1. Kristalisasi dan segregrasi magma

Kristalisasi magma merupakan proses utama dari pembentukan batuan vulkanik

dan plutonik. Karena magma merupakan cairan yang panas, maka ion-ion yang menyusun

magma akan bergerak bebas tak beraturan. Sebaliknya pada saat magma mengalami

pendinginan, pergerakan ion-ion yang tidak beraturan ini akan menurun, dan ion-ion akan

mulai mengatur dirinya menyusun bentuk yang teratur. Proses ini disebut kristalisasi.

Pada proses ini yang merupakan kebalikan dari proses pencairan, ion-ion akan saling

mengikat satu dengan yang lainnya dan melepaskan kebebasan untuk bergerak. Ion-ion

tersebut akan membentuk ikatan kimia dan membentuk kristal yang teratur. Pada

umumnya material yang menyusun magma tidak membeku pada waktu yang bersamaan.

Kecepatan pendinginan magma akan sangat berpengaruh terhadap proses kristalisasi,

terutama pada ukuran kristal. Apabila pendinginan magma berlangsung dengan lambat,

ion-ion mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan

menghasilkan bentuk kristal yang besar. Sebaliknya pada pendinginan yang cepat, ion-ion

tersebut tidak mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan

membentuk kristal yang kecil. Apabila pendinginan berlangsung sangat cepat maka tidak

ada kesempatan bagi ion untuk membentuk kristal, sehingga hasil pembekuannya akan

menghasilkan atom yang tidak beraturan (hablur), yang dinamakan dengan mineral gelas

(glass). Pada saat magma mengalami pendinginan, atom-atom oksigen dan silikon akan

saling mengikat pertama kali untuk membentuk tetrahedra oksigen-silikon. Kemudian

tetrahedra- tetrahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan dengan ion-ion

lainnya akan membentuk inti kristal dari bermacam mineral silikat. Tiap inti kristal akan

tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak berubah. Mineral yang menyusun

1

magma tidak terbntuk pada waktu yang bersamaan atau pada kondisi yang sama. Mineral

tertentu akan mengkristal pada temperatur yang lebih tinggi dari mineral lainnya, sehingga

kadang-kadang magma mengandung kristal-kristal padat yang dikelilingi oleh material

yang masih cair. Komposisi dari magma dan jumlah kandungan bahan volatil juga

mempengaruhi proses kristalisasi. Karena magma dibedakan dari faktor-faktor tersebut,

maka kenampakan fisik dan komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. N.L.Bowen

merupakan seorang ahli yang pertama kali melakukan penyelidikan terhadap proses

kristalisasi magma pada awal abad ke 20 ini. Hasil penyelidikan Bowen di laboratorium

menunjukkan bahwa mineral tertentu akan mengkristal pertama kali. Dengan penurunan

temperatur, mineral lain akan mulai mengkristal. Sejalan dengan proses pengkristalan dari

magma, komposisi dari magma yang tersisa selalu mengalami perubahan juga. Sebagai

contoh, pada saat magma telah mengalami pembekuan kira-kira 50 %, magma yang tersisa

akan mengalami penurunan kandungan unsur-unsur besi, magnesium dan kalsium, karena

unsur-unsur ini dijumpai pada mineral-mineral yang terbentuk pertama kali. Tetapi pasa

saat yang bersamaan, komposisi magma lebih diperkaya oleh kandungan unsur-unsur yang

banyak terkandung dalam mineral-mineral yang terbentuk kemudian, seperti unsur-unsru

sodium dan potasium. Demikian juga kandungan silikon dalam larutan magma semakin

bertambah pada proses kristalisasi berikutnya. Bowen juga menunjukkan bahwa mineral-

mineral yang telah mengkristal dan masih terdapat dalam lingkungan magma yang masih

cair, akan bereaksi dengan sisa cairan magma dan menghasilkan mineral berikutnya. Oleh

sebab itu susunan atau urutan proses kristalisasi mineral dikenal dengan nama Bowen’s

reaction series.

Gambar 1 Bowen’s reaction Series

Pada bagian kiri dari susunan ini olivin yang merupakan mineral pertama yang terbentuk,

akan bereaksi dengan cairan magma dan membentuk piroksin. Reaksi ini akan terus

berlangsung sampai mineral yang terakhir dalam seri ini yaitu biotit, terbentuk. Susunan

2

sebelah kiri ini disebut sebagai discontinuous reaction series, karena tiap mineral yang

terbentuk mempunyai struktur kristal yang berbeda. Olivin disusun oleh tetrahera tungal,

dan mineral lain pada seri ini disusun oleh rangkaian rantai tunggal, rantai ganda dan

struktur lembaran. Pada umumnya reaksi yang terjadi tidak sempurna, sehingga mineral-

mineral yang bervariasi ini akan hadir pada saat yang bersamaan. Pada susunan bagian

kanan reaksi berlangsung terus menerus. Mineral yang pertama kali terbentuk adalah

mineral feldspar yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar) bereaksi dengan ion-ion sodium

(Na) yang semakin meningkat persentasenya di dalam magma. Kadangkala kecepatan

pendinginan berlangsung sangat cepat sehingga menghambat perubahan yang sempurna

dari kalsium feldspar menjadi sodium feldspar. Bila hal ini terjadi zoning pada mineral

feldspar, dimana kalsium feldspar di bagian intinya dikelilingi oleh sodium feldspar. Pada

proses kristalisasi, setelah magma mengalami pembekuan, sisa magma akan membentuk

mineral kuarsa, muskovit dan potas feldspar (ortoklas). Meskipun mineral-mineral yang

terakhir disebutkan terdapat dalam urutan Bowen’s reaction series, tetapi bagian ini tidak

benar-benar merupakan reaction series. Pada suatu tingkat proses kristalisasi magma,

bagian yang telah mengkristal lebih dulu (padat) akan selalu memisahkan diri dari bagian

yang cair. Hal semacam ini dapat terjadi, karena mineral-mineral yang mengkristal lebih

dahulu akan lebih berat daripada bagian magma yang masih cair, sehingga mineral-mineral

tersebut akan turun ke bawah dan terkonsentrasi pada dapur magma. Proses pengendapan

ini terjadi secara bertahap mulai dari mineral-mineral gelap seperti olivin. Proses segregasi

mineral oleh pemisahan dan diferensiasi kristalisasi disebut fractional crystallization

(kristalisasi fraksional). Pada tiap tingkatan dari proses kristalisasi, cairan magma terpisah

dari bagian magma yang telah padat. Akibatnya kristalisasi fraksional akan menghasilkan

batuan beku dengan rentang komposisi yang cukup lebar.

3

2. Hydrothermal

Gambar 2. Saiklus Hydrotermal yang merupakan sumber terbesar (90%) dari proses

pembentukan endapan

Air panas yang naik akibat proses magmatik ataupun dari proses lainnya seperti air

meteorik atau yang terbebaskan pada suatu proses malihan. Air panas tersebut dapat

melarutkan unsur logam dari batuan yang dilaluinya, kemudian diendapkan di suatu tempat

pada temperatur yang lebih rendah, sebagian besar cebakan mineral berasal dari proses

ini.Larutan hydrothermal ini dipercaya sebagai salah satu fluida pembawa bijih utama yang

kemudian terendapkan dalam beberapa fase dan tipe endapan. Hidrothermal adalah larutan

sisa magma yang bersifat "aqueous" sebagai hasil differensiasi magma. Hidrothermal ini

kaya akan logam-logam yang relatif ringan, dan merupakan sumber terbesar (90%) dari

proses pembentukan endapan. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal dua

macam endapan hidrothermal, yaitu :

a.Cavity filing, mengisi lubang-lubang (opening-opening) yang sudah ada di dalam batuan.

b.Metasomatisme, mengganti unsur-unsur yang telah ada dalam batuan dengan unsur-

unsur baru dari larutan hidrothermal.

Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal beberapa jenis endapan

hidrothermal, antara lain Ephithermal (T 00C-2000C), Mesothermal (T 1500C-3500C),

dan Hipothermal (T 3000C-5000C). Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu

4

membawa mineral-mineral yang tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan

barbagai macam batuan dinding. Tetapi minera-mineral seperti pirit (FeS2), kuarsa (SiO2),

kalkopirit (CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan

hidrothermal.

3. Lateral secretion

Merupakan proses dari pembentukan lensa-lensa dan urat kuarsa pada batuan

metamorf pengisian zona regangan atau fractures oleh silika yang migrasi dari batuan

sekitarnya, termasuk komponen-komponen sulfida dan sulfur dari batuan samping. Mineral

utama ; kuarsa, karbonat, serisit, pirit, arsenopirit, stibnite, kalkopirit, sphalerit,

sulphosalts, galena dan emas.

Ada 2 kemungkinan proses :

a.    Silika berasal dari larutan magma dan difusi pada batuan samping.

b.    Silika berasal dari batuan membentuk vein.

4. Metamorphic Processes

Proses metamorfosa diakibatkan oleh dua faktor utama yaitu Tekanan dan

Temperatur (P dan T). Panas dari intrusi magma adalah sumber utama yang menyebabkan

metamorfosa. Tekanan terjadi diakibatkan oleh beban perlapisan diatas (lithostatic

pressure) atau tekanan diferensial sebagai hasil berbagai stress misalnya tektonik stress

(differential stress). Fluida yang berasal dari batuan sedimen dan magma dapat

mempercepat reaksi kima yang berlangsung pada saat proses metamorfosa yang dapat

menyebabkan pembentukan mineral baru. Jenis-jenis metamorfosa ada 2 :

1.   Metamorfosa Lokal

a.    Metamorfisme Kontak/thermal : Panas tubuh batuan intrusi yang diteruskan ke batuan

sekitarnya, mengakibatkan metamorfosa kontak dengan tekanan berkisar antara 1000 –

3000 atm dan temperatur 300 – 8000C. Pada metamorfisme kontak, batuan sekitarnya

berubah menjadi hornfels atau hornstone (batutanduk). Susunan batu tanduk itu sama

sekali tergantung pada batuan sediment asalnya (batulempung) dan tidak tergantung pada

jenis batuan beku di sekitarnya. Pada tipe metamorfosa lokal ini, yang paling berpengaruh

adalah faktor suhu disamping  faktor tekanan, sehingga struktur metamorfosa yang khas

adalah non foliasi, antara lain hornfels itu sendiri.

5

b.   Metamorfisme dislokasi/dinamik/kataklastik : Batuan ini dijumpai pada daerah yang

mengalami dislokasi, seperti di sekitar sesar. Pergerakan antar blok batuan akibat sesar

memungkinkan akan menghasilkan breksi sesar dan batuan metamorfik dinamik.

2.   Metamorfosa Regional

a.    Metamorfisme Regional Dinamotermal : Metamorfosa regional terjadi pada daerah

luas akibat orogenesis. Pada proses ini pengaruh suhu dan tekanan berjalan bersama-

sama.Tekanan yang terjadi di daerah tersebut berkisar sekitar 2000 – 13.000 bars ( 1 bar =

10 6 dyne/cm2), dan temperatur berkisar antara 200 – 8000 C.

b.   Metamorfisme Beban : Metomorfisme regional yang terjadi jika batuan terbebani

oleh sedimen yang tebal di atasnya. Tekanan mempunyai peranan yang penting daripada

suhu. Metamorfisme ini umumnya tidak disertai oleh deformasi ataupun perlipatan

sebagaimana pada metamorfisme dinamotermal. Metamorfisme regional beban, tidak

berkaitan dengan kegiatan orogenesa ataupun intrusi magma. Temperatur pada

metamorfisma beban lebih rendah daripada metamorfisme dinamotermal, berkisar antara

400 – 450 oC. gerak-gerak penetrasi yang menghasilkan skistositas hanya aktif secara

setempat, jika tidak, biasanya tidak hadir.

c.     Metamorfisme Lantai Samudera : Batuan penyusunnya merupakan material baru

yang dimulai pembentukannya di punggungan tengah samudera. Perubahan mineralogy

dikenal juga metamorfisme hidrotermal . Dalam hal ini larutan panas (gas) memanasi

retakan-retakan batuan dan menyebabkan perubahan mineralogi batuan sekitarnya.

Metamorfisme semacam ini melibatkan adanya penambahan unsur dalam batuan yang

dibawa oleh larutan panas dan lebih dikenal dengan metasomatisme.

Gambar 3. Diagram sederhana ilustrasi hubungan dari batuan metamorf dengan material induk

6

5.Volcanic Exhalative

Exhalations dari larutan hydrothermal pada permukaan, yang terjadi pada kondisi

bawah permukaan air laut dan umumnya menghasilkan tubuh bijih yang berbentuk

stratiform.

Ekshalasi dibagi menjadi : fumarol (terutama terdiri dari uap air H2O), solfatar (berbentuk

gas SO2), mofette (berbentuk gas CO2), saffroni (berbentuk baron). Bentuk (komposisi

kimia) dari mata air panas adalah air klorida, air sulfat, air karbonat, air silikat, air nitrat,

dan air fosfat.

Gambar 4. Deposit Mineral Sulfida akibat proses Volcanic Exhalative

B.Proses External (eksogen)

Proses external adalah suatu proses dimana terbentuknya endapan endapan mineral

yang dipengaruhi faktor eksogen seperti proses weathering, inorganic sedimentasion, dan

organic sedimentation disebut dengan endapan sekunder, membentuk endapan plaser,

residual, supergene enrichment, evaporasi/presipitasi, mineral-energi (minyak&gas bumi

dan batubara dan gambut).

eksternal atau eksogen pembentukan endapan mineral yaitu meliputi:

1. Mechanica Accumulation

Cebakan Mineral yang terbentuk oleh konsentrasi mekanik dari mineral bijih dan

pemecahan dari residu. Proses pemilahan yang mana menyangkut pengendapan tergantung

oleh besar butir dan berat jenis disebut sebagai endapan plaser. Mineral plaser terpenting

7

adalah Pt, Au, kasiterit, magnetit, monasit, ilmenit, zirkon, intan, garnet, tantalum, rutil,

dsb.

Berdasarkan tempat dimana diendapkan, plaser atau mineral letakan dapat dibagi menjadi :

1. Plaser aluvium, diketemukan dekat atau sekitar sumber mineral bijih primer. Mereka

terbentuk dari hanya sedikit perjalanan residu (goresan), material mengalami pelapukan

setelah pencucian. Sebagai contoh endapan platina di Urals.

2. Plaser aluvium, ini merupakan endapan plaser terpenting. Terbentuk di sungai bergerak

kontinu oleh air, pemisahan tempat karena berat jenis, mineral bijih yang berat akan

bergerak ke bawah sungai. Intensitas pengayaan akan didapat kalau kecepatan aliran

menurun, seperti di sebelah dalam meander, di kuala sungai dsb. Contoh endapan tipe

ini adalah Sn di Bangka dan Belitung. Au-plaser di California.

3. Plaser laut/pantai, endapan ini terbentuk oleh karen aktivitas gelombang memukul

pantai dan mengabrasi dan mencuci pasir pantai. Mineral yang umum di sini adalah

ilmenit, magnetit, monasit, rutil, zirkon, dan intan, tergantung dari batuan terabrasi.

4. Fossil plaser, merupakan endapan primer purba yang telah mengalami pembatuan dan

kadang-kadang termetamorfkan. Sebagai contoh endapan ini adalah Proterozoikum

Witwatersand, Afrika Selatan, merupakan daerah emas terbesar di dunia, produksinya

lebih 1/3 dunia. Emas dan uranium terjadi dalam beberapa lapisan konglomerat.

Mineralisasi menyebar sepanjang 250 km. Tambang terdalam di dunia sampai 3000

meter, ini dimungkinkan karena gradien geotermis disana sekitar 10 per 130 meter.

2. Sedimentary Precipitates

Presipitasi adalah proses reaksi terbentuknya padatan (endapan) di dalam sebuah

larutan sebagai hasil dari reaksi kimia tanpa bantuan organism biologi. Presipitasi ini

biasanya terbentuk ketika konsentrasi ion yang larut telah mencapai batas kelarutan dan

hasilnya adalah membentuk garam. Beberapa mineral terbentuk pada cekungan

pengendapan oleh proses kimia atau biokimia ini. Material tersebut disebut material

intrabasinal, yang bisa berupa mineral silikat maupun nonsilikat. Batuan sedimen yang

terbentuk dihasilkan dari proses presipitasi/kristalisasi larutan di dalam cekungan

pengendapan. Proses ini mengahsilkan batuan sedimen nonsiliklastik. Contoh mineralnya

adalah mineral karbonat, rijang, min. mengandung besi, evaporit, dan fosforit.

8

3. Residual Processes

Residual processes adalah suatu pengumpulan bahan residu yang berharga setelah

bagian-bagian tidak berharga tersingkirkan oleh proses pelapukan. Contoh deposit yang

terbentuk secara ini adalah bijih besi yang terkandung dalam gamping murni dalam bentuk

besi karbonat. Oleh proses Pelarutan (pelapukan kimiawi) gampingnya akan larut dan

besinya tertinggal. Seperti juga besi, mangan juga dapat terbentuk akibat pelapukan

kimiawi.

Meskipun aluminium termasuk unsur yang sangat banyak dijumpai pada kerak

bumi, tetapi sebagian besar ada dalam kombinasi dengan bahan lain yang masih

menimbulkan kesulitan untuk dapat diambil secara komersial. Sampai sekarang hanya

bauksit yang merupakan bijih aluminium yang komersial. Bauksit adalah suatu oksida

aluminium yang terhidrasi, dan berasal dari hasil pelapukan batuan beku yang kaya akan

mineral-mineral feldspar dan tidak mengandung mineral kuarsa, yaitu nepheline syenit.

Bauksit yang baik mengandung kira-kira 50% aluminium dan kurang dari 6% silika, 10%

oksida besi dan 4% oksida titanium.

Beberapa jenis batuan beku yang basa, mengandung sejumlah kecil nikel. Di bawah

pengaruh pelapukan di daerah tropis atau subtropis batuan semacam itu akan melepaskan

silika dan menghasilkan ikatan nikel dan magnesium. Di beberapa tempat, nikel tersebut

dalam bentuk mineral garnierit, oleh proses konsentrasi residual dapat menjadi deposit

yang komersial.

4. Supergene Enrichment

Pelindian (leaching) elemen-elemen tertentu dari bagian atas suatu endapan mineral

dan kemudian mengalami presipitasi pada kedalaman menghasilkan endapan dengan

konsentrasi yang lebih tinggi.

Supergene enrichment terjadi relatif di dekat permukaan. Proses supergene di

dominasi oleh sirkulasi air meteorit yang diiringi oleh oksidasi dan pelapukan kimiawi.

Proses supergene enrichment terjadi pada kondisi atmosferik dengan suhu 25°C. Mineral

sulfida adalah mineral yang paling sering mengalami supergene enrichment.

9

Zona Supergene dapat terbagi menjadi enam bagian yang berbeda bedasarkan

kedalamannya, yaitu

Gossan cap, lapisan kaya mineral besi, menindikasikan adanya

cadangan mineral pada lapisan bawah mneral

Leached zone, lapisan dimana terdapat air bawah tanah yang

mengandung oksigen dan karbon dioksida

Oxidated zone, lapisan dimana mineral mengalami oksidasi

Water table, lapisan peralihan antara lingkungan oksidasi dan

reduksi

Enriched zone, lapisan dimana mineral mengalami reduksi

Primary zone, lapisan dimana dapat ditemukan mineral primer

Gambar 5 Mineral Vein

10

Sumber Gambar

Pic 1 : http://www.geologycafe.com/class/chapter5.html

Pic 2 : www.marshallhydrothermal.com

Pic 3 : http://www.geologycafe.com/class/chapter8.html

Pic 4 : http://en.wikipedia.org/wiki/Volcanogenic_massive_sulfide_ore_deposit

Pic 5 : http://en.wikipedia.org/wiki/Supergene_(geology)

11