1

Genesa Bahan Galian

Pertemuan 9: Endapan Porfiri

Irianti, ST. MSc.

UMI-Makassar

2011

2

1. Definisi

2. Subtipe endapan porfiri3. Tatanan geologi:

Distribusi terpaut waktu (Temporal distribution)Skala Kontinen (Lingkungan Geotektonik)

Struktur-struktur Regional Tatanan Tektonik

Skala Endapan Tatanan Geologi dan Batuan magmatik yang terkait.

Morfologi dan Arsitektur

Struktur-struktur yang berasosiasi dan Model-model Mineralisasi Mineralogi

Alterasi

Materi Perkuliahan

3

Definisi (Kirkham, 1972; Misra, 2000)

Endapan porfiri adalah suatu endapan primer (hipogen) yang berhubungan dengan intrusi yang terbentuk pada sistem hydrothermal yang didominasi fluida/air magmatik meteorik dengan ukuran endapan relatif besar dengan kadar rendah sampai medium.

Dicirikan oleh alterasi pervasif pada host rocks, mineralisasi yang dikontrol umumnya oleh struktur geologi (mis: veins, vein sets, stockworks, fractures, 'crackled zones and breccia pipes).

Secara spasial dan genetik berhubungan dengan intrusi porfiritik felsik hingga intermedit.

Asosiasi dengan batuan porfiritik bukan merupakan bagian terpenting dalam pengertian endapan porfiri, tetapi hampir selalu berasosiasi dengan satu atau lebih batuan porfiritik, yang menunjukkan lingkungan pembentukan pada lingkungan epizonal (

2

7

Distribusi terpaut Waktu

Mendala metallogenik yang relatif memanjang dan dangkal yang berasosiasi dengan jalur orogenik.

Umumnya berasosiasi dengan jalur orogenik Mesozoikum Kenozoikum di bagian barat Amerika

Utara dan Selatan dan sekitar tepi barat Cekungan Pasifik, terutama pada kepulauan di Asia Tenggara.

Beberapa endapan besar juga dijumpai pada Paleozoic orogens di Asia Tengah dan bagian timur Amerika Utara.

Dijumpai pula pada Precambrian terranes.

8

Distribusi Global Endapan Porfiri

9

Regional tectonic map of SE Asia

showing the main porphyry Cu-Au and epithermal Au deposits

Sumber: Bert De Waele, Peter Williams, Gavin Chan (2009)

10

Skala Kontinen

-Tatanan Tektonik-

Endapan Porfiri terdapat pada setting tektonik yang bervariasi.

Endapan Porfiri Cu: terdapat pada root zones dari andesitic stratovolcanoes pada daerah dengan

tatanan yang berhubungan dengan subdaksi, kontinen dan busur kepulauan.

Endapan Porfiri Cu-Au: terbentuk pada tatanan busur kepulauan, meskipun kemungkinan terbentuk selama proses ekstensi. Grasberg and Porgera

formed in a continental-island-arc collisional zone during or immediately following subduction.

11

Porfiri Au: terbentuk pada tatanan busur kontinen sepanjang jurus ke arah utara dari endapan porfiri

Cu utama yang memiliki umur yang relatif sama. Contoh Sabuk Maricunga Chili.

Porfiri Mo: Secara tipikal berasosiasi dengan Granit tipe A atau Anorogen yang tertempatkan pada tatanan kontinen, khususnya pada lingkungan Rift

atau ekstensi. Contoh: Endapan Climax dan Henderson, secara genetik berhubungan dengan culopas kecil pada bagian atas batolith regional

yang tertempatkan di masa ekstensi aktif Rift Rio Grande.

Skala Kontinen

- Tatanan Tektonik-

12

Porfiri Mo lainnya: Terbentuk pada masa ekstensi di wilayah yang berdampingan dengan sesar-sesar

mendatar; berasosiasi dengan riolit silika tinggi dan granit yang terbentuk pada kaldera kontinen.

Beberapa endapan porfiri Mo bersama-sama dengan endapan porfiri W-Mo dan endapan Sn terbentuk pada wilayah kontinen yang sangat tebal

yang berhubungan dengan kejadian tektonik tumbukan (collision).

Skala Kontinen

- Tatanan Tektonik-

3

13

Pengecualian dari tatanan tektonik yang tipikal: mengindikasikan individual endapan porfiri dapat

dijumpai pada tatanan tektonik yang unik dan beragam. Mis:- Endapan porfiri Cu-Mo Tribag dan Jogran di

Ontario berhubungan dengan lingkungan pemekaran kontinen.

- Endapan porfiri Mo Malmbjerg (East Greenland) berhubungan dengan mantel plume pada Iceland.

Skala Kontinen

- Tatanan Tektonik-

14

Diagram yang menunjukkan tatanan tektonik dari endapan porfiri.

15

Skala Kontinen

-Struktur geologi regional-

Pada beberapa endapan, penyebaran endapan porfiri dapat berhubungan

dengan struktur geologi regional. Mis: Sistem pemekaran Rio Grande di bagian barat US adalah tempat endapan

porfiri Mo.

Zona Retakan Barat sepanjang strike jalur endapan porfiri Cu berumur

Eosen di utara Chile, mulai dari El Salvador pada bagian selatan sampai

Collahausi di bagian utara, yang aktif selama dan mengikuti penempatan endapan porfiri dan aktivitas hydrothermal. Pada jalur ini, struktur yang

saling berpotongan mengontrol distribusi endapan secara individual seperti

Quebrada Blanca, Collahausi dan Escondida.

Sistem sesar geser/mendatar utama Philippina pada bagian utara sistem

island arc system, mirip dengan Zona Retakan Barat di utara Chile, kemungkinan juga merupakan kontrol pada penempatan pusat magmatik

dan hydrothermal utama, yang kemunginan tertempatkan pada area dengan

struktur pull apart structures pada dilational bends. Namun demikian, pada banyak distrik, kontrol struktur geologi regional tidak jelas, kemungkinan

karena tingginya intensitas alterasi dan intrusi berulang.

16

Skala endapan

-Tatanan geologi dan batuan magmatik yang berhubungan-

Endapan porfiri dijumpai erat kaitannya dengan intrusi porfiritik epizonal dan mesozonal, merupakan

tipikal pada root zones dari andesitik stratovolcanoes.

Pengecualian: Berhubungan dengan intrusi kecil batuan alkalin yang tertempatkan pada kedalaman yang sangat dangkal. Mis: Porgera, Papua

NewGuinea dan QR, British Columbia.

17

Skala Endapan

-Tatanan Geologi dan Batuan Magmatik yang berhubungan-

Adanya hubungan antara aktivitas

magmatisme dan mineralisasi hidrotermal pada endapan porfiri

ditunjukkan oleh kehadiran intrusi-intrusi

intermineral dan breksi yang tertempatkan diantara atau selama

proses mineralisasi.

18

Contoh intermineral dykes dan

breksi yang berasosiasi dengan endapan porfiri

4

19

Batuan-batuan intrusif asam yang berasosiasi dengan enapan porfiri dicirikan oleh tekstur yang khas seperti

comb-quartz layers dan tekstur undirectional solidification lainnya.

Comb-quartz layers dijumpai pada beberapa tempat sepanjang tepi dan bagian atas dari intrusi berukuran kecil atau cupolas.

Umumnya dengan ketebalan kurang dari 1 mm sampai beberapa sentimeter dan dipisahkan oleh

lapisan-lapisan grani aplitik yang berbutir halus.

Skala Endapan

-Tatanan Geologi dan Batuan Magmatik yang berhubungan-

20

A) Comb quartz layers containing molybdenite separated by aplite interlayers; growth direction from to to bottom. B) Multiple thin to thick comb quartz layers separated by aplite interlayers; growth direction of the quartz crystal in the comb layers was from the upper right to the bottom left. C) Multiple thin to thick comb quartz layers, hyghly concorted in places, and separated by interlayers of chloritized aplite; growth

direction of the quartz crystals in the comb layers was from top to bottom. D) Photomicrograph of a comb quartz layer in granite porphyry showing euhedral termination of quartz crystals approximately perpendicular to the layer; the very fine grined texture of the granite adjacent to the crystal faces is thought to have resulted frompressure quenching ad consequent rapid cooling related to sudden (catastrophic) release of the fluid phase in which the quartz crystals were growing.

Contoh comb-quartz

layers pada intrusi asam yang berasosiasi dengan

endapan porfiri

21

Batuan intrusif yang berasosiasi dengan endapan porfiri Cu, Cu-Mo, Cu-Au dan Au cenderung rendah silika, berupa pluton-pluton dioritik-granodioritik sederhana, sedangkan endapan porfiri Mo, W-Mo, W dan Sn dicirikan dengan asosiasinya dengan pluton granitik silika tinggi yang yang terdifferendiasi.

Oksidasi batuan granitik dicirikan oleh mineral asosiasi yang opak seperti magnetite, ilmenite, pyrite dan pyrrhotite, juga pengaruh komposisi logam pada endapan yang berhubungan. Mis: Endapan porfiri Cu, Cu-Mo, Cu-Au, Au, Mo dan W umumnya beraosiasi dengan pluton-pluton magnetit yang lebih bersifat oksida, berbeda dengan endapan porfiri Sn yang dicirikan dengan asosiasinya dengan pluton-pluton ilmenit yang bersifat reduksi.

Skala Endapan

-Tatanan Geologi dan Batuan Magmatik yang berhubungan-

22

Diagram fariasi SiO2-(Fe2O3/FeO) pada

batuan granitik yang berhubungan dengan endapan porfiri Cu,

Cu-Mo, Cu-Au, Mo, W-Mo dan Sn (dimodifikasi dari

Lehmann, 1990).

23

Skala Endapan

-Morfologi dan Arsitektur-

Secara umum, bentuk individual dari endapan porfiri sangat

bervariasi, seperti tidak beraturan (irregular), oval, padat, silinder

yang berlubang, dan bentuk menyerupai mangkuk yang terbalik. Tubuh endapan dapat dijumpai terpisah atau saling overlap, dan ada

pula yang dijumpai berada di atas tubuh endapan porfiri lainnya.

Ukuran individual tubuh endapan ratusan sampai ribuan meter dalam

tiga dimensi.

Tubuh endapan dicirikan dengan adanya zonasi. Tubuh endapan

dicirikan dengan adanya zonasi, dengan bagian inti yang barren dan Orebodies zona logam yang konsentrik yang dikelilingi oleh barren

pyritic halos dengan atau tanpa vein-vein yang mengelilinginya,

skarns, replacement manto zones dan edapan epithermal logam

berharga.

Tubuh endapan yang tidak beraturan, kompleks dan pola alterasi

disebabkan antara lain oleh superposisi dan pemisahan mineral secara spasial dan zona alterasi pada umur berbeda.

24

Model zonasi secara umum pada sistem endapan porfiri Cu yang kaya Au

(Jones, 1992)

5

25

Skala Endapan

-Struktur yang berhubungan dan Jenis mineralisasi-

Pada skala endapan, struktur-struktur yang berasosiasi dengan berbagai jenis mineralisasi, seperti urat-urat (veins dan vein sets), stockworks, rekahan-rekahan, crackled zones dan breccia pipes.

Pada endapan porfiri ekonomis yang besar dan kompleks, vein-vein yang termineralisasi dan rekahan-rekahan dicirikan oleh densitas yang sangatt tinggi. Orientasi struktur-sturktur yang termineralisasi dapat berhubungan dengan lingkungan tegasan lokal sekitar bagian atas pluton atau merefleksikan kondisi tegasan regional. Ketika terjadi saling superimposed pada jumlah batuan yang besar, kombinasi individual struktur yang termineralisasi dihasilkan pada higher-grade zones dan merupakan karakteristik dari endapan porfiri berukuran besar.

26

Contoh pola mineralisasi yang beragam pada endapan porfiri:

A) Urat-urat (vein dan veinlets) kuarsa pada apatit yang kaya kalkopirit dan bornit memotong

porfiri biotit-feldspar.B) Urat-urat kuarsa yang mengandung bornit dan kalkopirit

memotong granodiorit yang mengalami alterasi sericite.C) Stockwork of wolframite-bearing

fractures and quartz veinlets in altered Breccia. D) Quartz-pyrite-chalcopyrite

veinlets cutting fine-grained diopside-garnetskarn.

E) Pyrite and chalcopyrite disseminated, along fractures, and in deformed quartz vein in foliated

breccia consisting of felsic fragments in biotite-rich matrix. F) Breccia consisting of fragments

of silicified granite in a dark matrixof sphalerite and cassiterite.

27

Skala Endapan

-Mineralogi-

Mineralogi dari endapan porfiri sangat bervariasi, meskipun pirit merupakan mineral sulfida yang umum

pada endapan porfiri Cu, Cu Mo, Cu Au, Au dan Ag, menunjukkan bahwa sulfur dalam jumlah besar bertambah pada endapan tsb.

Pada endapan porfiri yang memiliki unsur-unsur yang lebih lithophile, seperti Sn, W dan Mo, komposisi mineral

sulfida dan sulfur secara keseluruhan rendah.

28

Endapan Porfiri Cu, Cu-Mo dan Cu-Mo-Au : Mineral bijih utama: kalkopirit, bornit, kalkosit, tennantit, enargit, sulfida Cu dan sulphosalts lainnya, molybdenit and elektrum.Mineral asosiasi: pirit, magnetit, kuarsa, biotit, K-feldspar, anhydrit, muskovit, mineral lempung, epidot and klorit.

Endapan Porfiri Cu-Au : Mineral bijih utama: kalkopirit, bornit, kalkosit, tennantit, mineral Cu lainnya, native Au, elektrum dan tellurides.Mineral asosiasi: pirit, arsenopirit, magnetit, kuarsa, biotit, K-feldspar, anhydrit, epidot, klorit, skapolit, albit, kalsit, fluorit dan garnet.

Subtipe Endapan Porfiri: Bijih utama dan mineral asosiasi

29

Endapan Porfiri Au : Mineral bijih utama: native Au, electrum, kalkopirit, bornit and molybdenit.

Mineral asosiasi: pirit, magnetit, kuarsa, biotit, K-feldspar, muskovit, mineral lempung, epidot dan klorit.

Endapan Porfiri Mo : Mineral bijih utama: molybdenit, scheelite, wolframit, cassiterite, bismuthinite

dan native bismuth.Mineral asosiasi: magnetit, kuarsa, K-feldspar, biotit, muskovit, mineral

lempung, fluorit dan topaz.

Endapan Porfiri W-Mo : Mineral bijih utama: scheelite, wolframite, molybdenit, cassiterite, stannite, bismuthinite dan native bismuth.

Mineral asosiasi: pirit, arsenopyrie, loellingite, kuarsa, K-feldspar, biotit,

muskovit, mineral lempung, fluorit dan topaz.

Subtipe Endapan Porfiri: Bijih utama dan mineral asosiasi

30

Endapan Porfiri Sn dan Sn-Ag : Mineral bijih utama: cassiterite, tetrahedrite, argentite, stannite, wolframite, kalkopirit, sphalerite, franckeite, cylindrite, teallite, molybdenit, bismuthinite, mineral sulphides dan sulphosaltslainnya, native Ag dan native Bi.Mineral asosiasi: pirit, arsenopyrite, loellingite, kuarsa, K-feldspar, biotit, muskovit, mineral lempung, fluorit dan topaz.

Endapan Porfiri Ag : Mineral bijih utama: freibergite, stephanite, acanthite, sphalerite dan galena.Mineral asosiasi: arsenopyrite, pyrrhotite, pirit, adularia, kuarsa, fluorit dan kalsit.

Subtipe Endapan Porfiri: Bijih utama dan mineral asosiasi

6

31

Skala Endapan

-Alterasi-

Alterasi hidrotermal yang luas dan dicirikan

dengan adanya zona alterasi pada skala

endapan maupun sekitar urat-urat dan

rekahan-rekahan.

32

A) Alterasi Potassic (K-

feldspar) sekitar kalkopirit dan

urat-urat kuarsa yang mengandung bornit.

B) Urat-urat kuarsa yang

mengandung bornit

memotong granodiorit yang bersifat pervasif dan

mengalami alterasi potassicmenjadi K-feldspar.

C) Granit berbutir halus

dipotong oleh rekahan

berbentuk stockwork yang mengandung wolframite dan

molybdenite dengan alterasi biotitic.

D) Stockworks kuarsa-pirit-kalkopirit pada feldspar porfiri

tergantikan oleh alterasi sericitic (phyllic).

Contoh alterasi yang berasosiasi dengan Endapan Porfiri:

33

Pada banyak endapan porfiri, zona alterasi pada skala endapan terdiri dari alterasi potassic pada zona

alterasi bagian dalam yang dicirikan oleh biotit dan/atau K-feldspar ( amfibol magnetit anhydrit) dan alterasi propylitic pada zona bagian luar yang

tersusun oleh kuarsa, klorit, epidot, kalsit dan secara lokal adanya albit yang berasosiasi dengan pirit.

Zona alterasi phyllic (kuarsa+ serisit+pirit) dan alterasi argillic (kuarsa+ illit+ pirit kaolinit smektit montmorillonit kalsit) dapat dijumpai sebagai bagian

dari zona antara zona potassic dan propylitic, atau dijumpai dalam bentuk tidak teratur (irregular) dan tabular, dimana zona yang lebih muda superimposed

alterasi yang lebih tua dan sulphide assemblages.

34Schematic time-depth relations of principal alteration typesin Au-rich porphyry Cu systems and other types of porphyry deposits

35

Mineralogi pada alterasi dikontrol salah satunya oleh komposisi dari host rocks. Pada host rocks batuan basa dengan signifikan besi dan magnesium, biotit ( minor hornblende) merupakan mineral alterasi yang dominan pada zona alterasi potassic, sedangkan K-feldspar mendominasi pada batuan yang lebih asam. Pada host rocks yang karbonatan, mineral-mineral calc-silicate seperti garnet dan diopsit dijumpai melimpah.

Mineralogi pada alterasi juga dikontrol oleh komposisi dari sistem mineralisasi. Pada lingkungan yang lebih bersifat oksidasi, mineral seperti pirit, magnetit ( hematit) dan anhydrit umum dijumpai, sedangkan pyrrhotit dijumpai pada lingkungan yang lebih bersifat reduksi. Sistem yang kaya fluor, seperti pada sistem yang berhubungan dengan banyak pembentukan endapan porfiri Sn dan W Mo, dan beberapa endapan porfiri Mo, umumnya mengandung mineral-mineral yang mengandung fluor pada alterasinya.

36

Referensi

1. Introduction to Ore Forming Processes oleh Laurence Robb (2005).

2. Modul kuliah Genesa Bahan Galian oleh Syafrizal (2007), Institut Teknologi Bandung.

3. Porphyry deposits oleh W.D. Sinclair, Geological Survey of Canada.

4. Understanding Mineral Deposits oleh Kula C. Misra (2000).