PEGMATITIK (Pegmatities)
Endapan Pegmatitik dan Kontak Metasomatisme
Apa
o Endapan Pegmatitik o Endapan Greissen o Endapan Skarn
terbentuk selama kristalisasi magma (pada dapur magma ~ magma chamber)
pada kondisi larutan yang memiliki kandungan air cukup tinggi, pertumbuhan kristal yang relatif cepat.
Ma teri Perkuliaha n
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 contoh, mineral-mineral terdapat pada batuan granit biasanya berukuran beberapa milimeter, tetapi mineral-mineral yang sama yang terbentuk pada lingkungan pegmatite dapat berukuran beberapa centimeter.
Materi Perkuliahan
Materi Perkuliahan
2
PEGMATITIK (Pegmatities) Beberapa jenis pegmatit
The purple tourmaline
GBG
yang terbentuk berupa massa di dalam dike atau urat-urat pada daerah batas/kontak batholith.
1 GBG
Adalah suatu batuan beku yang memiliki ukuran kristal yang (sangat) kasar,
GBG
yang dimaksud dengan Pegmatitik ?
3
GBG
Granitic pegmatite ; keterdapatan suatu mineral dalam batuan granit dengan ukuran kristal yang abnormal (relatif sangat kasar), Gabbroic pegmatite ; keterdapatan kristal-kristal mineral yang kasar pada batuan gabbro. Pegmatite muncul pada tahapan akhir kristalisasi magma dan kadang-kadang mengandung pengkayaan beberapa mineral jarang yang mengandung mengandung unsur-unsur seperti 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. Materi Perkuliahan
4
Genesis of Pegmatites?
GBG
Materi Perkuliahan
5
Hubungan Pegmatite dengan sistem hydrothermal
GBG
Pada larutan sisa kristalisasi Æ kandungan silikat rendah Æ memungkinkan meningkatnya keterdapatan air & volatile Æ menurunkan viskositas larutan dan titik beku mineral-mineral Æ menyebabkan pegmatitik terbentuk (Bateman, 1981).
Lebih jauh, mungkin saja terbentuk suatu zona transisi (Aqueo-igneous stage) Æ pegmatitic quartz Æ lebih lanjut dapat menyebabkan terbentuknya hydrothermal quartz vein carrying ore minerals.
GBG
Materi Perkuliahan
6
PEGMATITIK (Pegmatities) Asal pegmatite : Metamorphic and Igneous activity. Metamorphic : metamorfisme regional menyebabkan batuan menuju fase granitization. Magma tidak terbentuk sehingga granite and pegmatite merupakan produk akhir dari metamorfisme regional ini. Igneous Activity : magma terbentuk, sehingga terjadi differensiasi, kandungan volatil tinggi dan terinjeksikan pada batuan sekitarsehingga terbentuk pegmatite.
Lutton (1959) memperlihatkan keberadaan granite pegmatite quartz molybdenite veinlet di sekitar endapan porphyry molybdenum system. Silitoe (1973) menggunakan kehadiran pegmatites pada porphyry copper mineralization untuk menjelaskan indikasi bahwa pembentukannya dapat terjadi pada deep epizonal system. Hal ini membuktikan bahwa kehadiran pegmatite dapat digunakan sebagai penjelasan adanya wilayah transisi dari kondisi magmatik menuju kondisi lingkungan hydrothermal. Materi Perkuliahan
7
GBG
Material yang dinjeksikan pada sistem tertutup (sistem kimia) sehingga terbentuk simple pegmatite. Ada interaksi dengan dapur magma sehingga terjadi replacement membentuk complex pegmatite. Materi Perkuliahan
8
PEGMATITIK (Pegmatities)
Mineralization Zoning
Simple pegmatites ; mengandung albite, quartz, microcline and possible minor muscovite. Complex pegmatites ; membawa mineral-mineral jarang (rare minerals) seperti columbite, beryl, zircon, monazite, polycrase and uraninite. Umumnya, pegmatites memiliki komposisi granitic, muncul berupa dikes, lenses or veins. Kebanyakan kristal-kristal mineral-mineral yang terbentuk memiliki diameter > 1 cm, tetapi i ndividual crystals dapat mencapai ukuran 10 m.
GBG
Materi Perkuliahan
9
Mineralization Zoning (Hipotesa)
GBG
Simple pegmatit memiliki mineralogi yang sederhana, internal zoning tidak berkembang dengan baik.
Komplek pegmatit dicirikan dengan adanya komplek mineralogi berupa mineral-mineral jarang, dan ditandai dengan adanya susunan mineral-mineral yang merefleksikan tahapan (zonal zoning) yang bergerak/berkembang dari kontak ke arah dalam.
Derajat dari internal zoning juga meningkat dengan meningkatnya rare metal (logam jarang) dan volatiles.
GBG
Materi Perkuliahan
10
Zones of Pegmatite
Menurut Jahns & Burnham (1969) menyatakan bahwa evolusi internal pada mineralisasi zoning dari granit pegmatit dihasilkan oleh (dari) kristalisasi leburan (melt) jenuh air yang kemudian menghasilkan suatu sistem yang memisahkan leburan dengan fluida aqueous. Thomas et al. (1988) membuktikan teori Jahns & Burnham ini melalui studi inklusi fluida, dimana intrusi awal dari pegmatit menunjukkan temperatur ~ 720 0C pada campuran aluminasilikat + H2O dan CO2 terlarut menuju suatu zona kuarsa dengan temperatur ~ 262 0C. Materi Perkuliahan
Berdasarkan mineralogi dan tekstur. Border zone : tipis-absent, feldspar (berbutir halus), kuarsa, muskovit, aksesoris (garnet, tourmalin, beryl), metalik mineral absent. Wall zone : umum muncul, mineral hampir sama dengan border zone tetapi 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)
11
GBG
Materi Perkuliahan
12
Keberadaan rare-metal pegmatite terhadap lingkungan pembentukan granit.
Zones of Pegmatite
Tipe 0 : microcline, plagioclase, biotite, magnetite ; Tipe 1 : microcline, plagioclase, biotite, quartz (minor) Tipe 2 : biotite, black tourmaline, graphic (abundant) Tipe 3 : muscovite, biotite, black tourmaline (scattered) Tipe 4 : muscovite-black tourmaline (scattered) Tipe 5 : quartz, muscovite (major), microcline, beryl (minor) GBG
Materi Perkuliahan
13
Why are pegmatites important?
GBG
lightweight alloys, nuclear engineering and electronics (beryllium); ceramics, pharmaceutical products, lubricants, smelting of aluminum ore and lithium-batteries (lithium); electronic capacitors, jet engines and prosthetic devices (tantalum); magneto-hydrodynamic electric generators, biological and medical research (cesium); and integrated circuits and light-emitting laser diodes (gallium). Materi Perkuliahan
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-mineral rare-elements dapat dilakukan ekstraksi untuk bahan baku teknologi tinggi seperti :
GBG
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, wolframite.
15
GBG
Granitic pegmatites adalah sumber penting untuk rare-elements, Sebagai bahan galian industri : feldspar and quartz untuk glass and ceramic industries. Beberapa varieties of beryl (aquamarine, golden, morganite), spodumene (kunzite, hiddenite) and tourmaline (pink, green and multi-colored elbaite), as well as garnet and topaz Æ gemstone.
Materi Perkuliahan
16
Uraniferous Pegmatites (Rossing, Namibia)
Endapan Greisen
Merupakan penghasil uranium yang terbesar di dunia. Kadar 0,013% U3O8 yang ditambang secara open pit dan underground. Uranium muncul pada hubungan antara uraniferous, granit pegmatit dan batuan samping. Iklim Namibia yang sangat kering menyebabkan leaching (pelindian) oleh air-air meteorik. GBG
GBG
Materi Perkuliahan
Materi Perkuliahan
18
17
Pengertian Greissen Greisen didefinisikan sebagai suatu agregat granoblastik kuarsa dan muscovit (atau 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
Genesa dan Letak Endapan Greisen
Genesa Endapan Greisen
Terbentuk pada kontak bagian atas antara intrusi granit, kadang-kadang muncul berupa stockwork. Mineralisasi muncul secara irregular (tidak beraturan) yang terkonsentrasi pada sekitar zona kontak. Host rock menunjukkan komposisi granitik dan berkembang sampai kedalaman 10-100 m sebelum bergradasi menuju zona alterasi feldspatik (albitization-microclinization) dan batuan granit (fresh granite). Fluida pegmatitik sering migrasi pada bagian atas intrusi dan kadang-kadang mengisi sebagai intrusi-intrusi (stock ?) di sepanjang batas tubuh greisen. Endapan timah greisen kemungkinan terbentuk pada bagian atas suatu pluton granit yang kontak dengan batuan yang impermeable sehingga terakumulasi mineral-mineral sebagai produk dari kristalisasi awal.
GBG
21
Materi Perkuliahan
Materi Perkuliahan
22
Model genetik endapan greissen Sn-W
Model genetik endapan greissen Sn-W
GBG
Endapan vein terdiri dari komplek “fissure filling” atau replacement urat-urat kuarsa. Dapat berupa urat tunggal, sistem urat dan stockwork. Ore Mineral utama : Huebnerite-Ferberite series (FeMnWO4) dan Cassiterite (SnO2). Upper limit
Lower limit
Batholit granit
GBG
Materi Perkuliahan
23
GBG
Materi Perkuliahan
24
Model genetik endapan greissen Sn-W
Contoh model genetik endapan greissen Sn-W
GBG
Materi Perkuliahan
25
Endapan timah dan tungsten ini secara spasial berasosiasi dengan ”granitic plutonic rocks”. Pada umumnya tungsten terdapat dalam urat-urat kuarsa yang mengandung wolframite dengan endapan yang bervariasi pada 0,1 s/d 10-an juta ton dengan kadar bijih 0,4 s/d 1,6 % WO 3. Timah pada vein type bervariasi pada 0,1 s/d 10-an juta ton dengan kadar bijih 0,5 s/d 2,5 % timah. Sedangkan pada greissen type bervariasi 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 stockwork biasanya akan ditambang secara bulk.
Materi Perkuliahan
GBG
Materi Perkuliahan
26
Potensi Lingkungan Pengendapan Ikutan (Turunan)
Host Rock dan Dimensi Endapan
GBG
Mineral assosiasi : Scheelite (CaWO 4), molybdenit (MoS2), bismuthinite (Bi2S3), native bismuth (Bi), sulfida base metal, tetrahedrite (Cu,Fe,Zn,Ag) 12Sb4S13, pyrite (FeS2), stannite (Cu2(Fe,Zn)SnS4), fluorite (CaF2), muscovite, biotite, feldspar, beryl, tourmalin, toupaz, dan chlorite. Uranium, thorium, REE, dan mineral-mineral fosfat dapat hadir dalam jumlah yang sedikit.
27
GBG
Mineral bijih timah utama Cassiterite (SnO 2) adalah mineralmineral yang relative tahan terhadap pelapukan kimia dan fisika, sehingga dapat tertransport dalam jarak yang jauh dari sumbernya, dan kemudian terkonsentrasi dalam sungai, pantai atau laut sebagai ”placer deposit”. Mineral bijih tungsten utama Wolframite series (FeMnWO 4) dan Scheelite (CaWO4) adalah mineral-mineral yang relative tahan terhadap pelapukan kimia, tetapi relatif kurang tahan terhadap pelapukan fisika (brittle dan mudah pecah menjadi partikel yang halus) Æ endapan sekunder tungsten ini biasanya terkosentrasi dekat dengan sumbernya. Host rock dan bijih memiliki kemungkinan mengandung molibdenum, thorium dan uranium. Materi Perkuliahan
28
Pengertian dan Terminologi Skarn
Skarn adalah sebuah terminology pada dunia pertambangan untuk mengidentifikasikan 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 metamorphic, dan contact metamorphic.
Umumnya terbentuk (namun tidak selalu) pada kontak antara intrusi plutonik dengan batuan induk (country rock) karbonat.
Endapan Skarn
GBG
Materi Perkuliahan
29 GBG
Endapan Skarn
GBG
30
Mineralisasi Endapan Skarn
Pada saat kontak dengan batuan karbonat, maka batuan samping tersebut terubah (altered) menjadi marbel, calc-silicate hornfelses, dan/atau skarn akibat dari kontak metamorfik ini. Temperatur pembentukan endapan skarn ini berkisar sekitar 650-440 C. Beberapa mineral bijih (oksida ataupun sulfide) dan fluorite biasanya muncul (terbentuk) pada lingkungan skarn ini. Umumnya dijumpai fluorite (CaF 2) mendukung pendapat bahwa silika dan beberapa logam bereaksi dengan batuan gamping.
Materi Perkuliahan
Mineral-mineral penting yang terbentuk (terdapat) pada skarn antara lain:
°
Materi Perkuliahan
31
GBG
andradite (Ca 3Fe2Si3O12)-garnet, hedenbergite (CaFeSi 2O6)-diopside (CaMgSi2O6), iron-rich hornblende, dan actionalite (Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2)-tremolite (Ca2Mg5Si8O22(OH)2).
Pada umumnya mineral-mineral di atas merupakan mineral-mineral yang umum terbentuk pada lingkungan metamorfik. Materi Perkuliahan
32
Mineralisasi Endapan Skarn
Klasifikasi Endapan Skarn
Sebagai contoh, berikut bagaimana andradite dan flourite terbentuk :
2FeF3 + 2SiO2 + 6CaCO3
Ca3Fe2Si3O12 + 3CaF2 + 6CO2
Bijih-bijih oksida sangat umum dijumpai pada skarn. Contohnya adalah pembentukan hematite. 2FeF3 + 3CaCO3
GBG
Æ
Skarn dapat dikelompokkan sesuai dengan batuan yang digantikannya. Ada 2 (dua) terminologi pembagian utama, yaitu : EXOSKARN dan ENDOSKARN.
Æ
Fe2O3 + 3CaF2 + 3CO2
Materi Perkuliahan
33
Beberapa Type Endapan Skarn
GBG
Exoskarn : digunakan jika replacement yang terjadi pada batuan karbonat metasedimen (mumnya berupa marble). Endoskarn : digunakan jika replacement terhadap batuan intrusi. Beberapa ahli mengembangkannya untuk jenis batuan lain, termasuk shales, vulkanik, dll.
Tetapi kebanyakan endapan-endapan skarn yang ada di dunia terdapat dalam “calcic exoskarns”.
Materi Perkuliahan
34
Genesa Endapan Skarn Initial isochemical metamorphism (stage 1)
GBG
Materi Perkuliahan
35
GBG
Materi Perkuliahan
36
Genesa Endapan Skarn
Genesa Endapan Skarn
Initial isochemical metamorphism (stage 1) •
• •
•
GBG
Multiple stages of metasomatism (stage 2)
Tahapan ini mengakibatkan rekristalisasi dari batuan samping akibat adanya intrusi. Batugamping Æ marbel; shale Æ hornfles; serta Batupasir Æ kwarsit Reaksi-reaksi terbentuknya skarn dapat terjadi di sepanjang kontak batuan. Secara prinsip, proses-proses ini membentuk adanya isokimia metamorfisme akibat dari difusi unsur-unsur akibat pergerakan fluida, dan merupakan bagian dari pergerakan air metamorfik. Batuan akan menjadi lebih brittle dan menjadi media yang lebih baik untuk infiltrasi fluida-fluida pada tahapan selanjutnya (stage 2). 37
Materi Perkuliahan
Genesa Endapan Skarn
GBG
•
• •
GBG
38
Genesa Endapan Skarn
Multiple stages of metasomatism (stage 2) •
Materi Perkuliahan
Retrograde alteration (stage 3)
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 dan kasiterit) dan disusul oleh sulfida-sulfida mulai terbentuk pada tahapan akhir di stage ini. °
Materi Perkuliahan
39
GBG
Materi Perkuliahan
40
Genesa Endapan Skarn
References
Retrograde alteration (stage 3) •
• • •
• GBG
Anthony
M. Evans., Ore geology and Industrial Minerals (An Introduction)., 1994
Tahapan ini merupakan retrograde (perusakan) yang diikuti oleh pendinginan pluton dan menyebabkan terjadinya alterasi hydrous akibat infiltrasi air meteorik. Kalsium akan terlindikan (leached) dan menghasilkan mineralmineral seperti epidot (low-iron), klorit, aktinolit, dll. Penurunan temperatur akan menyebabkan terbentuknya mineral-mineral sulfida. Kontak reaksi dengan marbel akan mengakibatnya netralisasi larutan hidrothermal, sehingga mengakibatkan terbentuk bijih sulfida dengan kadar yang tinggi. Proses retrograde yng akan menghasilkan alterasi ini akan lebih intensif berlangsung pada kedalaman yang dangkal. Materi Perkuliahan
41
Charles S. Hutchinson., Economic Deposits and Their Tectonic Setting., 1987
John M. Guilbert and Charles F. Park Jr., ORE DEPOSIT., 1986
GBG
Materi Perkuliahan
42
