Kristalisasi Magma
Kristalisasi adalah proses pembentukan bahan padat dari pengendapan dari pengendapan larutan, melt larutan, melt (campuran leleh), atau lebih jarang pengendapan langsung dari gas. dari gas. Kristalisasi Kristalisasi juga merupakan teknik teknik pemisahan kimia kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari suat zat suat zat terlarut (solute) dari cairan larutan ke fase ke fase kristal padat.
Proses Kristalisasi Magma,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 inilah yang 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 bagi ion untuk membentuk kristal, sehingga hasil pe mbekuannya 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 tetahedratetahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan dengan ion -ion lainnya akan membentuk inti kristal dan bermacam mineral silikat. Tiap inti kristal akan tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak berubah. Mineral yang menyusun magma tidak terbentuk 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 penampakan fisik dan komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. Dari hal tersebut, maka penggolongan (klasifikasi) batuan beku dapat didasarkan pada faktor-faktor tersebut di atas. Kondisi lingkungan pada
saat kristalisasi dapat diperkirakan dari sifat dan susunan dari butiran mineral yang biasa disebut sebagai tekstur. Jadi klasifikasi batuan beku sering didasarkan pada tekstur dan komposisi mineralnya. Jenis Kristalisasi Berdasarkan Proses Utama – Dipandang dari asalnya, kristalisasi dapat dibagi menjadi 3 proses utama : • Kristalisasi dari larutan ( solution ) : merupakan proses kristalisasi yang umum dijumpai d i bidang Teknik Kimia : pembuatan produk-produk kristal senyawa anorganik maupun organic seperti urea, gula pasir, sodium glutamat, asam sitrat, garam dapur, tawas, fero sulfat dll. • Kristalisasi dari lelehan ( melt ) : dikembangkan khususnya untuk pembuatan silicon single kristal yang selanjutnya dibuat silicon waver yang merupakan bahan dasar pembutan chipchip integrated circuit ( IC ). Proses Prilling ataupun granulasi sering dimasukkan dalam tipe kristalisasi ini. • Kristalisasi dari fasa Uap : adalah proses sublimasi-desublimasi dimana suatu senyawa dalam fasa uap disublimasikan membentuk kristal. Dalam industri prosesnya bisa meliputi beberapa tahapan untuk.
Magma merupakan larutan silikat pijar yang panas mengandung sulfide, oksida, dan volatile (gas), sumber magma terletak jauh di bawah bumi, pada lapsan mantel, yaitu pada kedalaman 1200-2900 km, dari sumbernya itu kemudian magma mengalir dan berkumpul pada suatu tempat yang dikenal sebagai dapu magma, yang terletak pada kedalaman lebih dari 60 km. Suhu magma berkisar antara 10300-11600C, sifatnya yang sangat panas dan cair menyebabkan magma memiliki tekanan hidrostatis yang sangat kuat sehingga terus bergerak menerobos untuk berusaha ke luar ke atas permukaan bumi. Magmatisma adalah peristiwa penerobosan magma melalui rekahan dan celah-celah pada litosfer yang tidak sampai ke permukaan bumi, peristiwa ini menyebabkan magma membeku di dalam bumi membenutuk batuan plutonik, proses tesebut disebut intrusi, dan batuan yang terbentuk disebut batuan intrusi. Apabila penerobosan magma sampai ke luar permukaan bumi, maka prosesnya dinamakan ekstrusi, sedangkan cara keluar magma seperti ini dinamakan erupsi dan pristiwanya dinamakan vulkanisma.
Terdapat dua macam magma, yaitu magma Asam (granitis) dan magma basa (basaltis), magma granitis yang bersifat asam mengandung silica lebih dari 65 %, berbeda dengan magma basaltis, kandungan silikanya kurang dari 55%, sifat fisik magma basaltis lebih encer. Apabila temperature magma turun maka akan terjadi kristalisasi, yaitu proses terbentuknya mineral-mineral penyusun batuan beku. Jenis-jenis batuan beku yang dihasilkan dari kristalisasi magma diantaranya: 1. Batuan Beku dalam : Granit, Diorit, Gabro, dan Ultra basa 2. Batuan Beku luar : Riolit, Andesit, dan Basalt Berdasarkan ruang pembekuan magmanya, batuan beku dapat dibedakan menjadi : batolit, Sill, Dike, Lakolit, lavolit, hypabisa, dan b atuan ekstrusif. Magmatik sistem adalah suatu sistem dimana magma yang mempunyai berat-jenis lebih ringan dari batuan sekelilingnya, akan berusaha untuk naik melalui rekahan-rekahan yang ada dalam litosfir hingga akhirnya mampu mencapai permukaan B umi. Dalam perjalanannya naik menuju ke permukaan, magma dapat mulai kehilangan mobilitasnya ketika masih berada didalam litosfir dan membentuk dapur-dapur magma sebelum mencapai permukaan. Dalam keadaan seperti itu, magma akan membeku ditempat, dimana ion-ion didalamnya akan mulai kehilangan gerak bebasnya kemudian menyusun diri, menghablur dan membentuk mineral dan batuan beku. Komposisi Magma dalam Sistem Magmatik
Komposisi magma yang terbentuk dari sistem magmatik mencerminkan komposisi magma dimana mereka mengkrisatal. Komposisi magma dipengaruhi oleh : 1. Kompisisi kimia dari batuan sumber 2. Modifikasi komposisi magma setelah pembentukan dan ekstraksi dar i batuan sumber. Peleburan Batuan Asal dan Pemisahan Magma dari Sumbernya
Peleburan batuan sumber terjadi sebagai respon terhadap : 1. Pemanasan 2. Infiltrasi H2O yang memiliki temperatur di bawah suhu yang dibutuhkan untuk dry melting. 3. Pengurangan tekanan pada massa batuan pada suhu tepat di bawah titik lebur Magma adalah material yang bergerak, jadi ekstraksi magma dari batuan sumber yang tidak meleleh sempurna tidak dapat diduga. Ekstraksi dari sebagian lelehan merupakan respon dari ketidakstabilan gravitasi pada fase cair yang memiliki densitas rendah, yang kemudian menghasilkan intrusi, ataupun kompresi lempeng tektonik dimana cairannya dapat dipisahkan dari residu padatannya. Kumpulan mineral di batuan magmatik kemungkinan mencerminkan komposisi utama dari magma yang terekstraksi, tapi bukan sumber magmanya.
Modifikasi Komposisi Magma
Modifikasi komposisi magma kemungkinan terjadi akibat : Difusi Internal mungkin terjadi di dapur magma, setelah atau selama kristalisasi pada
lingkungan yang tak terpengaruhi oleh konveksi panas. Sebagai contoh, bertambahnya feldspar alkali pada Deboullie pluton di Maine yang dideskripsikan oleh Boone (1962), diakibatkan karena difusi bagian atas oleh ion alkali (Na+, K+) atau ion alkali-silikat yang berkoordinasi dengan ion -ion cair dalam merespon perubahan gradien suhu dari interior magma bersuhu tinggi menuju interior magma bersuhu rendah. Kristalisasi Sebagian, merupakan ciri utama dari sebagian besar magma. Proses kristalisasi
dipengaruhi oleh banya faktor, seperti suhu yang berada di bawah suhu standar kristalisasi. Maka magma akan mejadi terbedakan melalui proses tenggelam, mengapung, perbedaan aliran kristal, pelelehan, atau juga menjadi pelapisan dari permukaan dapur magma. Magma yang terbedakan ini akan memiliki komposisi yang berbeda dari magma induk (sebelum terbedakan) Penggabungan magma akan menyebabkan magma dengan komposisi yang berbeda.
Penggabungan ini biasanya melibatkan dua campuran magma, dimana salah satu magma telah mengandung kristal. Sehingga proses ini b isa juga disebut sebagai “penggabungan kristal dan magma”. Biasanya penggabungan magma akan terlihat jika penggabungan ini berasal dari magma yang berbeda sumbernya. Asimilasi dari material-material luar juga akan mengakibatkan modifikasi komposisi magma.
Walau pun proses ini tak sama seperti proses termal dan kinetik yang menyebabkan besar perubahan pada magma yang termodifikasi, namun untuk skala lokal proses ini bisa sangat berpengaruh secara signifikan. Penyebab Pembekuan Magma
Magma Kehilangan Panas Perpindahan panas dari magma ke batuan yang relatif dingin merupakan kasus klasik pada intrusi dangkal (lebih dingin) pada mantel bumi. Pendinginan mengakibatkan magma kehilangan energi kinetik komponen lelehnya hingga titik nukleasi dan kristalisasi atau hingga pembekuan yang cepat membentuk gelas (lingkungan volkanik). Magma Kehilangan Fase Cair Pemisahan fase cair pada magma yang mengandung H20, menyebabkan kristalisasi dengan atau tanpa penurunan suhu (kehilangan kalor). Pelepasan H20 memungkinkan polimer
silikat untuk terbentuk, menjadi langkah awal untuk pembentukan struktur kristal silikat. Fractional crystallization terjadi apabila ada urutan kristalisasi unsur mineral sebagai variabel, seperti suhu, jatuh daripada kristalisasi total pada suhu normal. Jika fase mineral pembentukannya dini dan bersuhu lebih tinggi terpisah dari magma induk melalui penenggelaman, pengapungan, aliran yang berbeda dari kristal dan lelehan, atau melalui peletakan pada permukaan ruang magma, komposisi magma yang tersisa ini berbeda dengan megma induk, dan disebut differentiated magma. Kristalisasi sebagian memiliki dua cabang mineralogi penting : 1. Pemisahan mekanis mineral dari magma induk yang mengarah pada formasi dari batuan yang tak mempunyai komposisi magma induk. Contoh: pemisahan olivin dari magma basaltik mengkristal menghasilkan batu dunite monomineralogi.
2. Jika sejumlah kecil magma mengkristal mengalami perubahan lingkungan mendadak, seperti intrusi kedua, atau peristiwa erupsi di permukaan Bumi, magma tersebut akan mengkristal dengan cepat atau mengeras menjadi gel as. Sistem magmatik yang paling luas dipelajari ialah sistem granit dan sistem basal. Sistem granit juga berlaku untuk magma yang menghasilkan riolit. Sementara sistem basal berlaku untuk magma yang menghasilkan gabbro. Sistem magmatik rendah kandungan silika dicirikan oleh kehadiran albit dan K-feldspar yang rendah silika. Reaksi-reaksi berilut menunjukkan mengapa pembentukan leusit atau nepheline di hadapan silika berlebih dihindari jika kesetimbangan dicapai dalam sistem seperti : NaA1Si206 (nepheline) + SiOl --> NaA1Si30, (albite) KAlSi,06 (leucite) + Si0, --> KAlSi308 (K-feldspar) Morfologi dari mineral magmatik
Bentuknya mencerminkan kebebasan berkembang dalam bentuk liquid, perkembangan khusus akibat dari gangguan kristal lain, dan lingkungan dinamik. Magmatik sistem memiliki 2(atau 3) tahapan kristalisasi atau pemadatan, tahapan pertama biasanya menghasilkan kristal-kristal ukuran besar. Selama tahap kedua, biasanya biji matrik yang sangat halus / gelasan terbentuk.
Magma dapat berubah menjadi magma yang bersifat lain oleh proses-proses sebagai berikut:1 . Hibridasi: Pembentukan magma baru karena p e n c a m p u r a n d u a magma yang berlainan jenisnya.
2 . S i n t e k s i s : P e m b e n t u k a n m a g m a b a r u k a r e n a p r o s e s a s i m i l a s i dengan batuan samping3 . A n a t e k s i s : P r o s e s p e m b e n t u k a n m a g m a d a r i p e l e b u r a n b a t u a n pada kedalaman yang sangat besar.D a r i m a g m a d e n g a n k o n d i s i t e r t e n t u i n i s e l a n j u t n y a m e n g a l a m i differensiasi magmatik.Differensiasi magmatik ini meli[uti semua proses yangmengubah magma dari keadaan awal yang homogen da la m sk al a be sa r menjadi massa batuan beku dengan komposisi yang bervariasi.Proses – proses differensiasi magma meliputi : •Fragsinasi P e m i s a h a n k r i s t a l d a r i l a r u t a n m a g m a , k a r e n a p r o s e s k r i s t a l i s a s i berjalan tidak setimbang atau kristal – kristal pada waktu pendinginantidak dapat mengikuti perkembangan.Komposisi larutan magma yangbaru ini terjadi terutama kar ena ada nya per ub aha n tem per atu r dan tekanan yang menyolok dan tiba- tiba •Crystal settling / GravitationalAdalah pengendapan kristal oleh gravitasi dari kristal – kristal beratC a , M g , F e y a n g a k a n m e m p e r k a y a m a g m a p a d a b a g i a n d a s a r w a d u k . D i s i sn i m i n er a l s i li k a b er a t a ka n t e rl e t a k d i bawah mineralsilika ringan. •Liquid ImmisibilityLarutan magma yang mempunyai suhu rendah akan pecah menjadilarutan yang masing – massing membeku membentuk bahan yangheterogen. •Crystal Flotation Pengembangan kristal ringan dari sodium dan potassium yang akanmemperkaya magma pada bagian atas dari waduk magma. •VesiculationProses dimana magma yang mengandung komponene seperti C0 ,SO , S , CL , dan H O sewaktu naik ke permukaan membentukgelembung – gelembung gas dan membawa serta komponen volatilesodium ( Na ) dan Pottasium ( K ). •DifussionsBercampurnya batuan dinding dengan magma di dalam wadukmagma secara lateral.
model genetik endapan mineral model endAPAN mineral dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa model genetik endapan mineral terutama endapan logam yang telah diajukan oleh ahli geologi pertambangan, kesemuanya untuk menjelaskan proses dan karakteristik suatu jebakan. Pada dasarnya semua model yang diajukan tersebut menekankan hubungan antara terjadinya intrusi plutonik dan endapan bijih yang terbentuk serta berdasarkan pada model megmatik – hidrotermal. Lowell dan Guilbert (1970), membuat suatu model genetik endapan tembaga porfiri dan asosiasi logam sulfida berdasarkan penyelidikan terhadap urutan zona alterasi – mineralisasi di San Manuel – Kalamazo dan mencatatkan bahwa pada sebagian besar endapan bijih terdapat hubungan yang sangat erat antara batuan induk, tubuh bijih dan batuan samping. Hal ini terlihat dari adanya hubungan dan asosiasi antara urutan zona alterasi dan mineralisasi yang terjadi baik pada tubuh intrusi sebagai batuan induk atau batuan sumber (“source rock) maupun pada batuan samping (“wall rock”). Zona Alterasi hidrotermal dapat terbagi menjadi 5 Zona berdasarkan kumpulan mineral ubahannya, yaitu : 1. Zona Potasik ("Potassic Zone”) Zona potasik merupakan zona alterasi yang berada pada bagian dalam suatu sis tem hidrotermal dengan kedalaman bervariasi yang umumnya lebih dari beberapa ratus meter. Zona alterasi ini dicirikan oleh mineral ubahan berupa biotit sekunder, K Feldspar, kuarsa, serisit dan magnetite. Mineral logam sulfida berupa pirit dan kalkopirit dengan perbandingan 1:1 hingga 3:1, bentuk endapan dapat juga dijumpai dalam bentuk mikroveinlet serta dalam bentuk menyebar (“disseminated”). Pembentukkan biotiti sekunder ini dapat terbentuk akibat reaksi antara mineral maf ik terutama hornblende dengan larutan hidrotermal yang kemudian menghasilkan biotit, feldspar maupun pyroksin. Selain biotisasi tersebut mineral klorit muncul sebagai penciri zona ubahan potasik ini. Klorit merupakan mineral ubahan dari mineral mafik terutama piroksin, hornblende maupun biotit, hal ini dapat dilihat bentuk awal dari mineral piroksin terlihat jelas mineral piroksin tersebut telah mengalami ubahan menjadi klorit. Pembentukkan mineral klorit ini karena reaksi antara mineral piroksin dengan larutan hidrotermal yang kemudian membentuk klorit, feldspar, serta mineral logam berupa magnetit dan hematit. Alterasi ini diakibat oleh penambahan unsur pottasium pada proses metasomatis dan disertai dengan banyak atau sediktnya unsur kalsium dan sodium didalam batuan yang kaya akan mineral aluminosilikat. Sedangkan klorit, aktinolite, dan garnet kadang dijumpai dalam jumlah yang sedikit. Mineralisasi yang umumnya dijumpai pada zona ubahan potasik ini berbentuk menyebar dimana mineral tersebut merupakan mineral – mineral sulfida yang terdiri atas pyrite maupun kalkopirit dengan pertimbangan yang relatif sama. Bentuk endapan berupa hamburan dan veinlet yang dijumpai pada zona potasik ini disebabkan oleh pengaruh matasomatik atau rekristalisasi yang terjadi pada batuan induk ataupun adanya intervensi daripada larutan magma sisa (larutan hidrotermal) melalui pori pori batuan dan seterusnya berdifusi dan mengkristal pada rekahan batuan. 2. Zona Alterasi Serisit (“Phlic Zone”) Zona alterasi ini biasanya terletak pada bagian luar dari zona potasik. Batas zona alterasi ini
berbentuk circular yang mengelilingi zona potasik yang berkembang pada intrusi. Zona ini dicirikan oleh kumpulan mineral serisit dan kuarsa sebagai miner al utama dengan mineral pyrite yang melimpah serta sejumlah anhidrit. Mineral serisit terbentuk pada proses hidrogen metasomatis yang merupakan dasar dari alterasi serisit yang menyebabkan mineral feldspar yang stabil menjadi rusak dan teralterasi menjadi serisit dengan penambahan unsur H+, menjadi mineral phylosilikat atau kuarsa. Dominasi endapan dalam bentuk veinlet dibandingkan dengan endapan yang berbentuk hamburan kemungkinan dis ebabkan oleh berkurangnya pengaruh metasomatik yang lebih mengarah ke proses hidrotermal. Hal ini disebabkan karena zona ini semakin menjauh dari pusat intrusi serta berkurangnya kedalaman sehingga interaksi membesar dan juga diakibatkan oleh banyaknya rekahan pada batuan sehingga larutan dengan mudah mengisinya dan mengkristal pada rekahan tersebut, mineralisasi yang intensif dijumpai pada vein kuarsa adalah logam sulfida berupa pirit, kalkopirit dan galena. 3. Zona Alterasi Propilitik (“Prophylitic Zone”) Zona ini berkembang pada bagian luar dari zona alterasi yang dicirikan oleh kumpulan meneral epidot maupun karbonat dan juga mineral klorit. Alterasi ini dipengaruhi oleh penambahan unsur H+ dan CO2. Mineral logam sulfida berupa pyrite mendominasi zona ini dimana keterdapatannya dijumpai mengganti fenokris piroksin maupun hornblende, sedangkan kalkopirit jarang dijumpai. Karakteristik dari zona ubahan ini yait u dijumpai kumpulan mineral ubahan yang umumnya berupa klorit dan epidot se rta dijumpainya mineral ubahan serisit dan kuarsa, lempung dan karbonat dalam jumlah yang sedikit. Mineral karbonat dijumpai sebagai mineral ubahan yang berasal dari ubahan mineral mafik maupun ubahan mineral plagoklas yang kaya akan unsur Ca, bentuk endapan umumnya dijumpai dalam bentuk veinlet disebabkan pengisian rekahan oleh larutan sisa magma yang melewati batuan tersebut, dimana rekahannya merupakan zona yang lemah yang merupakan media tempat larutan tersebut mengalir yang kemudian mengalami pembekuan dan pengkristalan. 4. Zona Argilik (“Argillic Zone”) Zona ini terbentuk karena rusaknya unsur potasium, kalsium dan magnesium menjadi mineral lempung. Zona ini dicirikan oleh kumpulan mineral lempung, kuarsa, dan karbonat. Unsur potasium, kalsium dan magnesium dalam batuan terubah menjadi monmorilonit, illit, hidromika dan klorit. Diatas zona argillic kadang terbentuk advanced argillit yang tersusun atas mineral diaspore, kuarsa atau silika amorf korondum dan alunit yang terbentuk pada kondisi asam yang tinggi. Logam sulfida yang biasanya terbentuk pada zona ini berupa pirit namun kehadirannya tidak seintensif pada zona serisit dimana bentuk veinlet ini hadir pada bagian luar dalam suatu sistem alterasi hidrotermal. 5. Zona Alterasi Skarn Alterasi ini terbentukl akibat kontak antara batuan sumber dengan batuan karbonat, zona ini sangat dipengaruhi oleh komposisi batuan yang kaya akan kandungan mineral karbonat. Pada kondisi yang kurang akan air, zona ini dicirikan oleh pembentukan mineral garnet, klinopiroksin dan wollastonit serta mineral magnetit dalam jumlah yang cukup besar, sedangkan pada kondisi yang kaya akan air, zona ini dicirikan oleh mineral klorit.,tremolit – aktinolit dan kalsit dan larutan hidrotermal. Proses pembentukkan skarn akibat urutan kejadian Isokimia – metasomatisme – retrogradasi. Dijelaskan sebagai berikut :
• Isokimia merupakan transfer panas antara larutan magama dengan batuan samping, prosesnya H2O dilepas dari intrusi dan CO2 dari batuan samping yang karbonat. Proses ini sangat dipengaruhi oleh temperatur,komposisi dan tekstur host rocknya (sifat konduktif). • Metasomatisme, pada tahap ini terjadi eksolusi larutan magma kebatuan samping yang karbonat sehingga terbentuk kristalisasi pada bukaan – bukaan yang dilewati larutan magma. • Retrogradasi merupakan tahap dimana larutan magma sisa telah menyebar pada batuan samping dan mencapai zona kontak dengan water falk sehingga air tanah turun dan bercampur dengan larutan.
Berapa ahli geologi melakukan pengelompokan endapan bijih didasarkanpada lingkungan tektoniknya, diantaranya yang telah dilakukan Mitchell dan Garson(1981), yang membagi endapan bijih menjadi: Endapan di Continental Hot Spots, Rifts dan Aulacogens2. Endapan pada Passive Continental Margins dan Interior Basins3. Endapan pada lingkungan Oceanic4. Endapan pada lingkungan subduksi5. Endapan pada lingkungan yang terkait dengan collision6. Endapan pada Transform Faults dan lineamentnya pada Continenta
