Genesa Bahan Galian

Secara umum genesa bahan galian mencakup aspek-aspek keterdapatan, proses pembentukan, komposisi, model (bentuk, ukuran, dimensi), kedudukan, dan faktor-faktor pengendali pengendapan bahan galian (geologic controls). Tujuan utama mempelajari genesa suatu endapan bahan galian adalah sebagai pegangan dalam menemukan dan mencari endapan-endapan baru, mengungkapkan sifat-sifat fisik dan kimia endapan bahan galian, membantu dalam penentuan (penyusunan) model eksplorasi yang akan diterapkan, serta membantu dalam penentuan metoda penambangan dan pengolahan bahan galian tersebut (Gambar 1)

 

Gambar 1.           

Hubungan antara genesa endapan mineral (bahan galian) dengan beberapa ilmu yang ada pada industri mineral

Endapan-endapan mineral yang muncul sesuai dengan bentuk asalnya disebut dengan endapan primer (hypogen). Jika mineral-mineral primer telah terubah melalui pelapukan atau proses-proses luar (superficial processes) disebut dengan endapan sekunder (supergen).

1.                Keterdapatan Mineral Bijih

Kerak bumi terdiri dari batuan-batuan beku, sedimen, dan metamorfik. Pada Tabel 1 dapat dilihat komposisi umum dari kerak bumi dan beberapa logam-logam lain mempunyai kuantitas kecil dan umum terdapat pada batuan beku.

Tabel 1       Komposisi elemen-elemen penyusun kerak bumi dan pada batuan beku (Sumber; Bateman, 1982).

a. Elemen penyusun kerak bumi					b. Logam-logam yang umum pada batuan beku
Elemen	% Berat	% Atom	%  Volume		Elemen	%	Elemen	%
Oksigen	47,71	60,5	94,24		Alumunium	8,13	Kobalt	0,0023
Silikon	27,69	20,5	0,51		Besi	5,00	Timbal	0,0016
Titanium	0,62	0,3	0,03		Magnesium	2,09	Arsenik	0,0005
Alumunium	8,07	6,2	0,44		Titanium	0,44	Uranium	0,0004
Besi	5,05	1,9	0,37		Mangan	0,10	Molibdenum	0,00025
Magnesium	2,08	1,8	0,28		Kromiun	0,02	Tungsten	0,00015
Kalsium	3,65	1,9	1,04		Vanadium	0,015	Antimony	0,0001
Sodium	2,75	2,5	1,21		Zink	0,011	Air Raksa	0,00005
Potassium	2,58	1.4	1,88		Nikel	0,008	Perak	0,00001
Hidrogen	0,14	3,0			Tembaga	0,005	Emas	0,0000005
					Timah	0,004	Platinum	0,0000005

 

Pengertian bijih adalah endapan bahan galian yang dapat diekstrak (diambil) mineral berharganya secara ekonomis, dan bijih dalam suatu endapan ini tergantung pada dua faktor utama, yaitu tingkat terkonsentrasi (kandungan logam berharga pada endapan), letak serta ukuran (dimensi) endapan tsb.

Untuk mencapai kadar yang ekonomis, mineral-mineral bijih atau komponen bahan galian yang berharga terkonsentrasi secara alamiah pada kerak bumi sampai tingkat minimum yang tertentu tergantung pada jenis bijih atau mineralnya. Dalam Tabel 2 dapat dilihat beberapa bijih logam yang dapat diambil (diekstrak) dari mineral bijihnya, dan pada Tabel 3 dapat dilihat beberapa gangue mineral yang merupakan mineral-mineral (dalam jumlah sedikit/kecil) yang terdapat bersamaan dengan mineral bijih dan relatif tidak ekonomis.

                                                               Tabel 2.

  Beberapa mineral bijih yang dapat diekstrak sebagai komoditi logam (Sumber ; Bateman, 1982).

Logam	Mineral Bijih	Komposisi	% Logam	Primer	Supergene
Emas	Emas Native Kalaverit Silvanit	Au AuTe2 (Au,Ag)Te2	100 39 -	x x x	x x
Perak	Perak Native Argentit Seragirit	Ag Ag2S AgCl	100 87 75	x x	x x x
Besi	Magnetit Hematit Limonit Siderit	FeO.Fe2O3 Fe2O3 Fe2O3.H2O FeCO3	72 70 60 48	x x x	x x x
Tembaga	Tembaga Native Bornit Brokhantit Kalkosit Kalkopirit Kovelit Kuprit Digenit Enargit Malasit Azurit Krisokola	Cu Cu5FeS4 CuSO4.3Cu(OH)2 Cu2S CuFeS2 CuS Cu2O Cu9S5 3Cu2S.As2S5 CuCO3.Cu(OH)2 2CuCO3.Cu(OH)2 CuSiO3.Cu(OH)2	100 63 62 80 34 66 89 78 48 57 55 36	x x x x x x x	x x x x x x x x x x x
Timbal (Lead)	Galena Serusit Anglesit	PbS PbCO3 PbSO4	86 77 68	x	x x
Seng (Zinc)	Sfalerit Smitsonit Hemimorfit Zinksit	ZnS ZnCO3 H2ZnSiO5 ZnO	67 52 54 80	x x	x x
Timah	Kasiterit Stannit	SnO2 Cu2S.FeS.SnS2	78 27	x x	? ?
Nikel	Pentlandit Garneirit	(Fe,Ni)S H2(Ni,Mg)SiO3.H2O	22 -	x	x
Kromium	Kromit	FeO.Cr2O3	68	x
Mangan	Pirolusit Psilomelan Braunit Manganit	MnO2 Mn2O3.xH2O 3Mn2O3.MnSiO3 Mn2O3.MnSiO3	63 45 69 62	x x ?	x x x x
Alumunium	Bauksit	Al2O3.2H2O	39		x
Antimon	Stibnit	Sb2S3	71	x
Bismuth	Bismuthit	Bi2S3	81	x	x
Kobalt	Smaltit Cobaltit	CoAs2 CoAsS	28 35	x x
Air Raksa	Sinabar	HgS	86	x
Molibdenum	Molibdenit Wulfenit	MoS2 PbMoO4	60 39	x	x
Tungsten	Wolframit Huebnerit Scheelit	(Fe,Mn)WO4 MnWO4 CaWO4	76 76 80	x x x
Uranium	Uraninit Pitcblende Coffinit Carnotit	Combined UO2 dan UO3 USiO4 K2O.2U2O3	50-85 75 60 U2O3	x x	x x

                                                 Tabel 3.

     Beberapa mineral gangue yang umum muncul pada mineral bijih, (Sumber ; Bateman, 1982).

Kelas	Nama	Komposisi	Primer	Supergene
Oksida	Kuarsa Silikat lain Bauksit Limonit	SiO2 SiO2 Al2O3.2H2O Fe2O3.H2O	x x x	x x x x
Karbonat	Kalsit Dolomit Siderit Rodokrosit	CaCO3 (Ca,Mg)CO3 FeCO3 MnCO3	x x x x	x x x
Sulfat	Barit Gipsum	BaSO4 CaSO4+H2O	x x	x x
Silikat	Feldspar Garnet Rhodonit Klorit Mineral Lempung	- - MnSiO3 - -	x x x x x	x
Lain-lain	Bahan batuan Florit Apatit Pirit Markasit Pirotit Arsenopirit	CaF2 (CaF)Ca4(PO4)3 FeS2 FeS2 Fe1-xS FeAsS	x x x x x x	x x

Batuan merupakan suatu bentuk alami yang disusun oleh satu atau lebih mineral, dan kadang-kadang oleh material non-kristalin. Kebanyakan batuan merupakan heterogen (terbentuk dari beberapa tipe/jenis mineral), dan hanya beberapa yang merupakan homogen. Deret reaksi Bowen (deret pembentukan mineral pada batuan) telah dimodifikasi oleh Niggli, V.M. Goldshmidt, dan H. Schneiderhohn, seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2.       Diagram urutan pengendapan mineral

Sedangkan proses pembentukan mineral berdasarkan komposisi kimiawi larutan (konsentrasi suatu unsur/mineral), temperatur, dan tekanan pada kondisi kristalisasi dari magma induk telah didesign oleh Niggli seperti terlihat pada Gambar 3

   

   Gambar 3.       Diagram Temperatur-Konsentrasi-Tekanan (Diagram Niggli)

Jika pembentukan endapan mineral dikelompokkan menurut proses pembentukannya, maka salah satu pengklasifikasiannya adalah sebagai berikut :

Klasifikasi Lindgren (Modifikasi)

I.             Endapan yang terbentuk melalui proses konsentrasi kimia (Suhu dan Tekanan                 Bervariasi)                 A.            Dalam magma, oleh proses differensiasi 1.   Endapan magmatik (segresi magma, magmatik cair); T 700-15000C; P  sangat tinggi. 2.   Endapan Pegmatit; T sedang-sangat tinggi; P sangat tinggi                 B.            Dalam badan batuan 1.   Konsentrasi karena ada penambahan dari luar (epigenetik) 1.1.            Asal bahan tergantung dari erupsi batuan beku    a.             Oleh hembusan langsung bekuan (magma)                    -               dari efusif; sublimat; fumarol, T 100-6000C; P atmosfer-sedang                    -               dari intrusif, igneous metamorphic deposits; T 500-8000C, P sangat tinggi    b.             Oleh penambahan air panas yang terisi bahan magma                    -               Endapan hipothermal; T 300-5000C, P sangat tinggi                    -               Endapan mesothermal; T 200-3000C, P sangat tinggi                    -               Endapan epithermal; T 50-2000C, P sangat tinggi                    -               Endapan telethermal; T rendah, P rendah                    -               Endapan xenothermal; T tinggi-sedang, P sedang-atmosfer 1.2.            Konsentrasi bahan dalam badan batuan itu sendiri :    a.             Konsentrasi oleh metamorfosis dinamik dan regional, T s/d 4000C; P tinggi.    b.             Konsentrasi oleh air tanah dalam; T 0-1000C; P sedang    c.             Konsentrasi oleh lapukan batuan dan pelapukan residu dekat permukaan;                    T 0-1000C; P sedang-atmosfer C.     Dalam masa air permukaan          1.             Oleh interaksi larutan; T 0-700C; P sedang                          a.             Reaksi anorganik                          b.             Reaksi organik          2.             Oleh penguapan pelarut II.           Endapan-endapan yang dihasilkan melalui konsentrasi mekanis; T & P sedang.

Sedangkan secara umum keterdapatan endapan bahan galian dengan mineral-mineral bijihnya dapat dilihat pada Gambar 4.

                                       Gambar 4.    Keterdapatan dan letak mineral-mineral bijih

2.                Pengertian Mendala Metalogenik

Istilah Mendala Metalogenik atau Metallogenic Province memiliki pengertian suatu area yang dicirikan oleh kumpulan endapan mineral yang khas, atau oleh satu atau lebih jenis-jenis karakteristik mineralisasi. Suatu mendala metalogenik mungkin memiliki lebih dari satu episode mineralisasi yang disebut dengan Metallogenic Epoch.

Beberapa contoh mendala metalogenik antara lain ; segregasi lokal dari kromium dan nikel di bagian yang paling dalam dari kerak samudera, dan pengendapan sulfida-sulfida masif dari tembaga dan besi di tempat-tempat yang panas, metal-bearing brine menuju samudra melalui zona regangan, endapan-endapan mineral magmatik-hidrotermal berhubungan dengan proses-proses subduksi. Tumbukan dan subduksi membentuk gunung-gunung yang besar seperti di Andes, yang mana endapan-endapan mineral dibentuk oleh diferensiasi magma.

Contoh mendala metalogenik yang terdapat di Indonesia antara lain: mendala metalogenik Malaya (terdiri dari batuan beku asam dengan mineral berharga kasiterit), manda metalogenik Sunda (terdiri dari batuan intermediet dengan mineral berharga elektrum (Au, Ag)), serta mendala metalogenik Sangihe-Talaut (terdiri dari batuan ultrabasa dengan mineral berharga nikel).

3.                Proses Pembentukan Endapan Mineral Primer

Pembentukan bijih primer secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi lima jenis endapan, yaitu :

ñ Fase Magmatik Cair

ñ Fase Pegmatitil

ñ Fase Pneumatolitik

ñ Fase Hidrothermal

ñ Fase Vulkanik

Dari kelima jenis fase endapan di atas akan menghasilkan sifat-sifat endapan yang berbeda-beda, yaitu yang berhubungan dengan:

ñ Kristalisasi magmanya

ñ Jarak endapan mineral dengan asal magma

Õintra-magmatic, bila endapan terletak di dalam daerah batuan beku

Õperi-magmatic, bila endapan terletak di luar (dekat batas) batuan  beku

Õcrypto-magmatic, bila hubungan antara endapan dan batuan beku tidak   jelas

Õapo-magmatic, bila letak endapan tidak terlalu jauh terpisah dari   batuan beku

Õtele-magmatic, bila disekitar endapan mineral tidak terlihat (terdapat)  batuan beku

ï Bagaimana cara pengendapan terjadi

Õterbentuk karena kristalisasi magma atau di dalam magma

Õterbentuk pada lubang-lubang yang telah ada

Õmetosomatisme (replacement) yaitu :reaksi kimia antara batuan yang telah ada dengan larutan pembawa bijih

ï Bentuk endapan, masif, stockwork, urat, atau perlapisan

ï Waktu terbentuknya endapan

Õsyngenetic, jika endapan terbentuk bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan

Õepigenetic, jika endapan terbentuk tidak bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan

3.1       Fase Magmatik Cair (Liquid Magmatic Phase)

Liquid magmatic phase adalah suatu fase pembentukan mineral, dimana mineral terbentuk langsung pada magma (differensiasi magma), misalnya dengan cara gravitational settling (Gambar 6). Mineral yang banyak terbentuk dengan cara ini adalah kromit, titamagnetit, dan petlandit (lihat juga Gambar 4). Fase magmatik cair ini dapat dibagi atas :

ï Komponen batuan, mineral yang terbentuk akan tersebar merata diseluruh masa batuan. Contoh intan dan platina.

ï Segregasi, mineral yang terbentuk tidak tersebar merata, tetapi hanya kurang terkonsentrasi di dalam batuan.

ï Injeksi, mineral yang terbentuk tidak lagi terletak di dalam magma (batuan beku), tetapi telah terdorong keluar dari magma.

3.2       Fase Pegmatitik (Pegmatitic Phase)

Pegmatit adalah batuan beku yang terbentuk dari hasil injeksi magma. Sebagai akibat kristalisasi pada magmatik awal dan tekanan disekeliling magma, maka cairan residual yang mobile akan terinjeksi dan menerobos batuan disekelilingnya sebagai dyke, sill, dan stockwork (Gambar 7).

Kristal dari pegmatit akan berukuran besar, karena tidak adanya kontras tekanan dan temperatur antara magma dengan batuan disekelilingnya, sehingga pembekuan berjalan dengan lambat. Mineral-mineral pegmatit antara lain : logam-logam ringan (Li-silikat, Be-silikat (BeAl-silikat), Al-rich silikat), logam-logam berat (Sn, Au, W, dan Mo), unsur-unsur jarang (Niobium, Iodium (Y), Ce, Zr, La, Tantalum, Th, U, Ti), batuan mulia (ruby, sapphire, beryl, topaz, turmalin rose, rose quartz, smoky quartz, rock crystal).

Gambar 6.                   Skematik proses differensiasi magma pada fase magmatik cair

Keterangan untuk Gambar 6 :

1.     Vesiculation, Magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H₂O), karbon dioksida (CO₂), sulfur dioksida (SO₂), sulfur (S) dan klorin (Cl). Pada saat magma naik kepermukaan bumi, unsur-unsur ini membentuk gelombang gas, seperti buih pada air soda. Gelombang (buih) cenderung naik dan membawa serta unsur-unsur yang lebih volatile seperti sodium dan potasium.

2.     Diffusion, Pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan proses yang sangat lambat. Proses diffusi tidak seselektif proses-proses mekanisme differensiasi magma yang lain. Walaupun demikian, proses diffusi dapat menjadi sama efektifnya, jika magma diaduk oleh suatu pencaran (convection) dan disirkulasi dekat dinding dimana magma dapat kehilangan beberapa unsurnya dan mendapatkan unsur yang lain dari dinding reservoar.

3.     Flotation, Kristal-kristal ringan yang mengandung sodium dan potasium cenderung untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan unsur-unsur sodium dan potasium.

4.     Gravitational Settling, Mineral-mineral berat yang mengandung kalsium, magnesium dan besi, cenderung memperkaya resevoir magma yang terletak disebelah bawah reservoir dengan unsur-unsur tersebut. Proses ini mungkin menghasilkan kristal badan bijih dalam bentuk perlapisan. Lapisan paling bawah diperkaya dengan mineral-mineral yang lebih berat seperti mineral-mineral silikat dan lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral silikat yang lebih ringan.

5.     Assimilation of Wall Rock, Selama emplacement magma, batu yang jatuh dari dinding reservoir akan bergabung dengan magma. Batuan ini bereaksi dengan magma atau secara sempurna terlarut dalam magma, sehingga merubah komposisi magma. Jika batuan dinding kaya akan sodium, potasium dan silikon, magma akan berubah menjadu komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan kalsium, magnesium dan besi, magma akan berubah menjadi berkomposisi gabroik.

6.     Thick Horizontal Sill, Secara umum bentuk ini memperlihatkan proses differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding reservoirl Jika bagian sebelah dalam memebeku, terjadi  Crystal Settling dan menghasilkan lapisan, dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada lapisan dasar dan mineral silikat yang lebih ringan.

3.3       Fase Pneumatolitik (Pneumatolitik Phase)

Pneumatolitik adalah proses reaksi kimia dari gas dan cairan dari magma dalam lingkungan yang dekat dengan magma. Dari sudut geologi, ini disebut kontak-metamorfisme, karena adanya gejala kontak antara batuan yang lebih tua dengan magma yang lebih muda.

Mineral kontak ini dapat terjadi bila uap panas dengan temperatur tinggi dari magma kontak dengan batuan dinding yang reaktif. Mineral-mineral kontak yang terbentuk antara lain : wolastonit (CaSiO₃), amphibol, kuarsa, epidot, garnet, vesuvianit, tremolit, topaz, aktinolit, turmalin, diopsit, dan skarn.

Gejala kontak metamorfisme tampak dengan adanya perubahan pada tepi batuan beku intrusi dan terutama pada batuan yang diintrusi, yaitu: baking (pemanggangan) dan hardening (pengerasan).

Igneous metamorfism ialah segala jenis pengubahan (alterasi) yang berhubungan dengan penerobosan batuan beku. Batuan yang diterobos oleh masa batuan pada umumnya akan ter-rekristalisasi, terubah (altered), dan tergantikan (replaced). Perubahan ini disebabkan oleh panas dan fluida-fluida yang memencar atau diaktifkan oleh terobosan tadi. Oleh karena itu endapan ini tergolong pada metamorfisme kontak. Proses pneomatolitis ini lebih menekankan peranan temperatur dari aktivitas uap air. Pirometamorfisme menekankan hanya pada pengaruh temperatur sedangkan pirometasomatisme pada reaksi penggantian (replacement), dan metamorfisme kontak pada sekitar kontak. Letak terjadinya proses umumnya di kedalaman bumi, pada lingkungan tekanan dan temperatur tinggi.

Gambar 8.       Contoh endapan Igneous Metamorfism berupa endapan iron rich fluids di Granite Mount, Utah (Dari Park, 1975 p 285).

Mineral bijih pada endapan kontak metasomatisme umumnya sulfida sederhana dan oksida misalnya spalerit, galena, kalkopirit, bornit, dan beberapa molibdenit (Tabel 4). Sedikit endapan jenis ini yang betul-betul tanpa adanya besi, pada umumnya akan banyak sekali berisi pirit atau bahkan magnetit dan hematit. Scheelit juga terdapat dalam endapan jenis ini (Singkep-Indonesia).

Tabel 4.      Contoh beberapa jenis endapan metasomatisme kontak (Dari berbagai sumber).

Endapan	Mineral Logam Utama	Lokasi
Besi	magnetit, hematit	Cornwall, Pennsylvenia USA ; Banat Hongaria
Tembaga	kalkopirit, bornit, pirit, pirrotit, spalerit, molibdenit, oksida besi	Beberapa endapan di Morenci dan Bisbee, Arizona USA ; Suan, Korea
Zn	spalerit + magnetit, sulfida Fe + Pb	Hannover, N-Mexico, USA; Kamioka, Jepang
Pb	galena + magnetit, sulfida Fe, Cu dan Zn	Magdalena, N-Mexico, USA
Sn	kasiterit, wollframit, magnetit, scheelit, pirrotit	Pikaranta, Finlandia; Saxony, Jerman; Malaysia; Singkep (Indonesia)
Wolfram	scheelit dengan molibdenit dan beberapa sulfida	Mill City, Nevada, USA; King Island, Australia
Lainnya	grafit, emas. molibdenit, mangan, garnet, corundum

3.4       Fase Hidrothermal (Hydrothermal Phase)

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 :

ï cavity filing, mengisi lubang-lubang (opening-opening) yang sudah ada di dalam batuan.

ï 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 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. Sedangkan alterasi yang ditimbulkan untuk setiap tipe endapan pada berbagai batuan dinding dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5.                       Alterasi-alterasi yang terjadi pada fase hidrothermal

Keadaan	Batuan dinding	Hasil alterasi
Epithermal	batuan gamping lava batuan beku intrusi	silisifikasi alunit, clorit, pirit, beberapa sericit, mineral-mineral lempung klorit, epidot, kalsit, kwarsa, serisit, mineral-mineral lempung
Mesothermal	batuan gamping serpih, lava batuan beku asam batuan beku basa	silisifikasi selisifikasi, mineral-mineral lempung sebagian besar serisit, kwarsa, beberapa mineral lempung serpentin, epidot dan klorit
Hypothermal	batuan granit, sekis lava	greissen, topaz, mika putih, tourmalin, piroksen, amphibole.

                       

Paragenesis endapan hipothermal dan mineral gangue adalah : emas (Au), magnetit (Fe₃O₄), hematit (Fe₂O₃), kalkopirit (CuFeS₂), arsenopirit (FeAsS), pirrotit (FeS), galena (PbS), pentlandit (NiS), wolframit : Fe (Mn)WO₄, Scheelit (CaWO₄), kasiterit (SnO₂), Mo-sulfida (MoS₂), Ni-Co sulfida, nikkelit (NiAs), spalerit (ZnS), dengan mineral-mineral gangue antara lain : topaz, feldspar-feldspar, kuarsa, tourmalin, silikat-silikat, karbonat-karbonat

Sedangkan paragenesis endapan mesothermal dan mineral gangue adalah : stanite (Sn, Cu) sulfida, sulfida-sulfida : spalerit, enargit (Cu₃AsS₄), Cu sulfida, Sb sulfida, stibnit (Sb₂S₃), tetrahedrit (Cu,Fe)₁₂Sb₄S₁₃, bornit (Cu₂S), galena (PbS), dan kalkopirit (CuFeS₂), dengan mineral-mineral ganguenya : kabonat-karbonat, kuarsa, dan pirit.

Paragenesis endapan ephitermal dan mineral ganguenya adalah : native cooper (Cu), argentit (AgS), golongan Ag-Pb kompleks sulfida, markasit (FeS₂), pirit (FeS₂), cinabar (HgS), realgar (AsS), antimonit (Sb₂S₃), stannit (CuFeSn), dengan mineral-mineral ganguenya : kalsedon (SiO₂), Mg karbonat-karbonat, rhodokrosit (MnCO₃), barit (BaSO₄), zeolit (Al-silikat)

Gambar 9.       Endapan bijih perak berupa endapan hidrothermal tipe epithermal dengan pengkayaan bijih di sepanjang rekahan-rekahan dan urat-urat di Pachuca Meksiko (Dari Park, 1975 p 349).      

3.5       Fase Vulkanik (Vulkanik Phase)

Endapan phase vulkanik merupakan produk akhir dari proses pembentukkan bijih secara primer. Sebagai hasil kegiatan phase vulkanis adalah :

ï lava flow

ï ekshalasi

ï mata air panas

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.

Jika dilihat dari segi ekonomisnya, maka endapan ekonomis dari phase vulkanik adalah : belerang (kristal belerang dan lumpur belerang), oksida besi (misalnya hematit, Fe₂O₃)

Sulfida masif volkanogenik berhubungan dengan vulkanisme bawah laut (Gambar 10 dan Tabel 6), sebagai contoh endapan tembaga-timbal-seng Kuroko di Jepang, dan sebagian besar endapan logam dasar di Kanada.

; Sato,1981).

 

 

Tabel 6.           Model geologi sulfida masif volkanogenik tipe Kuroko

(Cox DP, 1983)

Geologi Regional
Tipe batuan	Vulkanik laut felsik-intermediet, berasosiasi dengan sedimen
Tekstur	Aliran, tuffs, piroklas, breksia, dan tekstur-tekstur vulkanik lain
Umur	Archean – Cenozoic
Tektonik	patahan dan rekahan-rekahan lokal
Tipe endapan assosiasi	urat-urat kuarsa dengan emas; perlapisan barit
Konsentrasi Logam	Barium, emas
Deskripsi endapan
Mineral-mineral logam	Zona bawah (pirit, sfalerit, kalkopirit, pirotit, galena, barit); zona luar (pirit, kalkopirit, emas, perak)
Tekstur/struktur	Sebagian besar (60%) merupakan sulfida; kadang-kadang ditemukan perlapisan zona disseminated atau stockwork sulfida.
Alterasi	Yang menyelubungi zona endapan a.l. zeolit, montmorilonit, kadang-kadang silika, klorit, dan serisit
Kontrol bijih	Pada bagian felsik didominasi batuan-batuan vulkanik/sedimen vulkanik; pada bagian pusat batuan vulkanik; kadang-kadang breksiasi dan dome felsik
Pelapukan	Gossan (kuning, nerah, dan coklat)
Contoh	Kidd Creek, Kanada; Hanaoka, Jepang; Macuchi, Equador

4.                Proses Pembentukan Endapan Sedimenter

Mineral bijih sedimenter adalah mineral bijih yang ada kaitannya dengan batuan sedimen, dibentuk oleh pengaruh air, kehidupan, udara selama sedimentasi, atau pelapukan maupun dibentuk oleh proses hidrotermal. Mineral bijih sedimenter umumnya mengikuti lapisan (stratiform) atau berbatasan dengan litologi tertentu (stratabound).

Endapan sedimenter yang cukup terkenal karena proses mekanik seperti endapan timah letakan di daerah Bangka-Belitung dan endapan emas placer di Kalimantan Tengah maupun Kalimantan Barat. Endapan sedimenter karena pelapukan kimiawi seperti endapan bauksit di Pulau Bintan dan laterit nikel di Pomalaa/Soroako Sulawesi Tengah/ Selatan.

Y. B. Chaussier (1979), membagi pembentukan mineral sedimenter berdasarkan sumber metal dan berdasarkan host rock-nya. Berdasarkan sumber metal dibagi dua yaitu endapan supergen endapan yang metalnya berasal dari hasil rombakan batuan atau bijih primer), serta endapan hipogen (endapan yang metalnya berasal dari aktivitas magma/epithermal). Sedangkan berdasarkan host-rock (dengan pengendapan batuan sedimen) dibagi dua, yaitu endapan singenetik (endapan yang terbentuk bersamaan dengan terbentuknya batuan) serta endapan epigenetik (endapan mineral terbentuk setelah  batuan ada).

Terjadinya endapan atau cebakan mineral sekunder dipengaruhi empat faktor yaitu : sumber dari mineral, metal atau metaloid, supergene atau hypogene (primer atau sekunder), erosi dari daerah mineralisasi yang kemudian diendapkan dalam cekungan  (supergene), dari biokimia akibat bakteri, organisme seperti endapan diatomae, batubara, dan minyak bumi, serta dari magma dalam kerak bumi atau vulkanisme (hypogene).

4.1     Mineral Bijih Dibentuk oleh Hasil Rombakan dan Proses Kimia Sebagai Hasil Pelapukan Permukaan dan Transportasi

Secara normal material bumi tidak dapat mempertahankan keberadaanya dan akan mengalami transportasi geokimia yaitu terdistribusi kembali dan bercampur dengan material lain. Proses dimana unsur-unsur berpindah menuju lokasi dan lingkungan geokimia yang baru dinamakan dispersi geokimia. Berbeda dengan dispersi mekanis, dispersi kimia mencoba mengenal secara kimia penyebab suatu dispersi. Dalam hal ini adanya dispersi geokimia primer dan dispersi geokimia sekunder. Dispersi geokimia primer adalah dispersi kimia yang terjadi di dalam kerak bumi, meliputi proses penempatan unsur-unsur selama pembentukan endapan bijih, tanpa memperhatikan bagaimana tubuh bijih terbentuk. Dispersi geokimia sekunder adalah dispersi kimia yang terjadi di permukaan bumi, meliputi pendistribusian kembali pola-pola dispersi primer oleh proses yang biasanya terjadi di permukaan, antara lain proses pelapukan, transportasi, dan pengendapan.

Bahan terangkut pada proses sedimentasi dapat berupa partikel atau ion dan akhirnya diendapkan pada suatu tempat. Mobilitas unsur sangat mempengaruhi dispersi. Unsur dengan mobilitas yang rendah cenderung berada dekat dengan tubuh bijihnya, sedangkan unsur-unsur dengan mobilitas tinggi cenderung relatif jauh dari tubuh bijihnya. Selain itu juga tergantung dari sifat kimianya Eh dan Ph suatu lingkungan seperti Cu dalam kondisi asam akan mempunyai mobilitas tinggi sedangkan dalam kondisi basa akan mempunyai mobilitas rendah (Lihat Tabel 7 dan Gambar 11).

Tabel 7.           Beberapa mobilitas unsur pada berbagai lingkungan

Mobilitas Relatif	Kondisi Lingkungan
	Oksidasi	Asam	Netral-basa	Reduksi
Sangat tinggi	Cl,I, Br, S, B	Cl,I, Br, S, B	Cl,I, Br, S, B, Mn, V, U, Se, Re	Cl, I, Br
Tinggi	Mn, V, U, Se, Re, Ca, Na, Mg, F, Sr, Ra, Zn	Mn, V, U, Se, Re, Ca, Na, Mg, F, Sr, Ra, Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Au	Ca, Na, Mg, F, Sr, Ra	Ca, Na, Mg, F, Sr, Ra
Sedang	Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au, As, Cd	As, Cd,	As, Cd
Rendah	Si, P, K, Pb, Li,  Rb, Ba Be, Bi, Sb, Ge, Cs, Tl	Si, P, K, Pb, Li,  Rb, Ba Be, Bi, Sb, Ge, Cs, Tl Fe, Mn	Si, P, K, Pb, Li,  Rb, Ba Be, Bi, Sb, Ge, Cs, Tl Fe, Mn	Si, P, K Fe, Mn
Sangat rendah sampai immobil	Fe, Mn, Al, Ti, Sn, Te W, Nb, Ta, Pt, Cr, Zr, Th, Rare earth	Al, Ti, Sn, Te W, Nb, Ta, Pt, Cr, Zr, Th, Rare earth	Al, Ti, Sn, Te W, Nb, Ta, Pt, Cr, Zr, Th, Rare earth Zn Co, Cu, Ni, Hg, Ag, Au	Al, Ti, Sn, Te W, Nb, Ta, Pt, Cr, Zr, Th, Rare earth S, B Mn, V, U, Se, Re Zn Co, Cu, Ni, Hg, Ag, Au As, Cd, Pb, Li, Rb, Ba, Be, Bi, Sb, Ge, Tl

Gambar 11.     Diagram Fence yang memperlihatkan hubungan Eh-pH mineral-mineral non-klastis (Krumbin dan Garrels, 1952).

Sebagai contoh dapat diberikan pada proses pengkayaan sekunder pada endapan lateritik. Dari pelapukan dihasilkan reaksi oksidasi dengan sumber oksigen dari udara atau air permukaan. Oksidasi berjalan ke arah bawah sampai batas air tanah. Akibat proses oksidasi ini, beberapa mineral tertentu akan larut dan terbawa meresap ke bawah permukaan tanah, kemudian terendapkan (pada zona reduksi), lihat Gambar 12. Bagian permukaan yang tidak larut, akan jadi berongga, berwarna kuning kemerahan, dan sering disebut dengan gossan. Contoh endapan ini adalah endapan nikel laterit.

4.2       Cebakan Mineral Dibentuk oleh Pelapukan Mekanik

Mineral disini 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 adalah Pt, Au, kasiterit, magnetit, monasit, ilmenit, zirkon, intan, garnet, tantalum, rutil, dsb.

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

ï Endapan plaser eluvium, 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.

ï 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. Endapan yang terletak di bawah permukaan air termasuk ke dalam endapan alluvial, yaitu endapan sekunder yang terkumpul dalam jumlah dan kadar yang tinggi melalui suatu proses konsentrasi alam yang letaknya sudah jauh dari batuan induknya, dan sudah sempat diangkut oleh sungai dan ombak laut. Contoh endapan tipe ini adalah Sn di Bangka dan  Belitung. Au-plaser di California.

ï 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.

ï 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.

Gambar 13.     Sketsa mekanisme endapan bijih sedimenter

4.3       Cebakan Mineral Dibentuk oleh Proses Pengendapan Kimia

4.3.1. Lingkungan Darat

Batuan klastik yang terbentuk pada iklim kering dicirikan oleh warna merah akibat oksidasi Fe dan umumnya dalam literatur disebut “ red beds”. Kalau konsentrasi elemen logam dekat permukaan tanah atau di bawah tanah tempat pengendapan tinggi memungkinkan terjadi konsentrasi larutan logam dan mengalami pencucian (leaching/pelindian) meresap bersama air tanah yang kemudian mengisi antar butir sedimen klastik. Koloid bijih akan alih tempat oleh penukaran kation antara Fe dan mineral lempung atau akibat penyerapan oleh mineral lempung itu sendiri.

4.3.2    Lingkungan Laut

Kejadian cebakan mieral di lingkungan laut sangat berbeda dengan lingkungan darat yang umumnya mempunyai mempunyai pasokan air dengan kadar elemen yang tinggi dibandingkan kandungan di laut. Kadar air laut mempunai elemen yang rendah. Sebagai contoh kadar air laut untuk Fe 2 x 10^-7 % yag membentuk konsentrasi mineral logam yang berharga hal ini dapat terjadi kalau mempunyai keadaan yang khusus (terutama Fe dan Mn) seperti :

ï Adanya salah satu sumber logam yang berasal dari pelapkan batuan  di daratan atau dari sistem hidrotermal bawah permukaan laut.

ï Transport dalam larutan, mungkin sebagai koloid. Besi adalah logam yang dominan dan terbawa sebagai Fe(OH) soil partikel.

ï Endapan di dalam cebakan sedimenter, sebagai Fe(OH)₃, FeCO₃ atau Fe-silikat tergantung perbedaanpotensial reduksi (Eh).

Bijih dalam lingkungan laut ini dapat berupa oolit, yang dibentuk oleh larutan koloid membungkus material lain seperti pasir atau pecahan fosil. Bentuk kulit yang simetris disebabkan perubahan komposisi (Fe, Al, SiO₂). Dengan pertumbuhan yang terus menerus, oolit tersebut akan stabil di dasar laut dimana tertanam dalam material lempungan karbonatan yang mengandung beberapa besi yang bagus. Di dasar laut mungkin oolit tersebut reworked. Dengan hasil keadaan tersebut bijih besi dan mangan sebagai contoh ferromanganese nodules yang sekarang ini menutupi daerah luas lautan.

5.     Contoh Beberapa Endapan Mineral Yang Penting

5.1     Endapan mineral yang berhubungan dengan proses-proses magmatik

           

Tergantung pada kedalaman dan temperatur pengendapan, mineral-mineral dan asosiasi elemen yang berbeda sangat besar , sebagai contoh oksida-oksida timah dan tungsten di kedalaman zona-zona bertemperatur tinggi; sulfida-sulfida tembaga, molibdenum, timbal, dan seng dalam zona intermediet; sulfida-sulfida atau sulfosalt perak dan emas natif di dekat permukaan pada zona temperatur rendah. Mineral-mineral dapat mengalami disseminated dengan baik antara silikat-silikat, atau terkonsentrasi dalam rekahan yang baik  dalam batuan beku, sebagai contoh endapan tembaga porfiri Bingham di Utah (Gambar 14 dan Tabel 8).

Gambar 14.     Model Geologi Jenis Endapan Tembaga Porfiri di Amerika Selatan (After Sillitoe,1973)

Tabel 8.      Model Geologi Endapan Tembaga Porfiri Kaya Molibdenum (Cox DP, 1983)

Geologi Regional
Tipe batuan	Monzonit - tonalit kuarsa yang menerobos batuan beku, vulkanik, atau sedimen
Tekstur	Terobosan yang berasosiasi dengan bijih-bijih porfiri (masa dasar mempunyai ukuran butir halus s/d sedang)
Umur	Umumnya mesozoik s/d tersier
Tektonik	Sesar
Tipe endapan assosiasi	Skarn yang mengandung Cu, Zn, atau Au; urat-urat logam dasar sulfosalts dan emas; emas placer
Konsentrasi Logam	Cu, Mo, Pb, Zn, Tn, Au, Ag
Deskripsi endapan
Mineral-mineral logam	Kalkopirit, pirit, molibdenit; endapan replacement dengan kalkopirit, sfalerit, galena, dan kadang-kadang emas; zona terluar kadang-kadang dengan emas dan sulfida-sulfida perak, tembaga, dan antimoni.
Tekstur/struktur	Veinlets, disseminations, penggantian pada batuan samping masif.
Alterasi	Batas zona alterasi (alteration rings) berupa lempung, mika, feldspar, dan mineral-mineral lain yang berjarang beberapa kilometer dari endapan.
Petunjuk geokimia	Zona pusat (Cu, Mo, W), zona terluar (Pb, Zn, Au, Ag, As, At, Te, Mn, Rb).
Contoh	El Savador, Chile; Silver Bell, Arizona (USA); Highland Valley, Bristish Columbia (Canada).

Batugamping di dekat intrusi bereaksi dengan larutan hidrotermal dan sebagian digantikan oleh mineral-mineral tungsten, tembaga, timbal dan seng (dalam kontak metasomatik atau endapan skarn). Jika larutan bergerak melalui rekahan yang terbuka dan logam-logam mengendap di dalamnya (urat emas-kuarsa-alunit epithermal), sehingga terbentuk cebakan tembaga, timbal, seng, perak, dan emas (Gambar 15 dan Tabel 9).

Gambar 15.     Model Geologi Endapan Urat Logam Mulia (After Buchanan,1981)

Tabel 9.      Model Geologi Urat Emas-Kwarsa-Alunit Epitermal (Cox DP, 1983)  

Geologi Regional
Tipe batuan	Dasit vulkanik, kuarsa latit, riodasit, riolit
Tekstur	Porfiritik
Umur	Umumnya tersier
Tektonik	Sistem fractute ekstensif
Tipe endapan assosiasi	Tembaga porfiri, sumber air panas asam sulfat, lempung hidrothermal
Konsentrasi Logam	Cu, Ar, An, At
Deskripsi endapan
Mineral-mineral logam	Emas native, enargit, pirit, sulfosalt pembawa perak, asosiasi dengan kalkopirit, bornit, tellurida, galena, sfalerit, hubnerit
Tekstur/struktur	Urat-urat, breccia pipe, pods, dikes
Alterasi	Kuarsa, alunit, pirofilit; kadang-kadang terdapat alunit, kaolinit, montmorilonit di sekitar kuarsa
Kontrol bijih	Fracture, aktivitas intrusi
Pelapukan	Limonit kuning, jarosit, goethit, algirisasi dengan kaolinit, hematit
Contoh	Goldfiled, Nevada (USA); Guanajuoto, Meksiko; El Indio, Chile

Larutan hidrotermal yang membawa logam dapat juga bermigrasi secara lateral menuju batuan yang permeabel atau reaktif secara kimia membentuk endapan blanket- shaped sulfida, atau bahkan mencapai permukaan dan mengendapkan emas, perak, dan air raksa dalam pusat mata air panas silikaan atau karbonatan, seperti kadar emas tinggi yang terdapat dalam beberapa lapangan geotermal aktif di New Zealand. Jika larutan volkanik yang membawa logam memasuki lingkungan laut, maka akan terbentuk kumpulan sedimen-volkanik dari tembaga- timbal-seng.

5.2       Endapan mineral yang berhubungan dengan proses sedimentasi

           

Erosi benua dan pengisian cekungan sedimen di samudera memerlukan siklus geologi dan kimia yang dapat berhubungan dengan formasi dari jenis endapan mineral selama pelapukan, perombakan menjadi unsur-unsur pokok berupa fragmental (sebagai contoh kwarsa atau kadang-kadang emas atau mineral-mineral berat), dan menjadi elemen-elemen yang larut secara kimiawi (sebagai contoh adalah kalsium, sodium, atau elemen-elemen metalik pembentuk bijih yang potensial seperti besi, tembaga, timbal, dan seng). Unsur-unsur pokok fragmental tertransportasi oleh air permukaan diendapkan sebagai batuan.

Klastik-klastik sedimen di benua dan di lingkungan tepi laut cenderung berbutir kasar dan bisa mengisi pengkayaan lokal mineral-mineral berharga yang telah tertransportasi dengan fraksi klastik, sebagai contoh konsentrasi emas placer pada endapan Witwatersrand di Afrika Selatan dan timah  placer di Asia bagian selatan.

Seringkali formasi endapan sulfida stratiform tidak tampak berhubungan dengan proses magmatisme atau vulkanisme, tetapi agak berhubungan dengan sirkulasi larutan hidrotermal dari sumber-sumber yang lain, sebagai contoh penirisan dari cekungan sedimen yang dalam. Endapan-endapan yang dihasilkan sangat mirip dengan beberapa asal-usul volkanogenik karena mekanisme traping yang sama (Gambar 16 dan Tabel 10).

Hanya mineral-mineral sulfida yang dapat mengalami presipitasi pada sediment-water interface atau dalam batuan yang tidak terkonsolidasi, waktu dari formasi bijih berhubungan terhadap waktu pengendapan sedimen, terhadap waktu kompaksi dan konsolidasinya, atau terhadap waktu-waktu berikutnya saat sedimen-sedimen mengalami indurasi penuh dan dapat termineralisasi oleh larutan yang bergerak melalui batuan yang porous atau struktur-struktur geologi. Untuk proses ini, contoh yang bagus adalah endapan timbal-seng di Mississippi Valley.

Geologi Regional
Tipe batuan	Batuan-batuan sedimen eusinitik (batuan serpih hitam, batuan lanau, rijang, batugamping mikritik)
Tekstur	Perlapisan sedimen; breksi slump
Umur	Protezoik tengah
Lingkungan penegndapan	Cekungan laut epikratonik
Tipe endapan assosiasi	Endapan barit stratiform
Konsentrasi Logam	Maksimum 500 ppm timbal pada serpih hitam, 1300 ppm seng, 750 ppm tembaga, 1300 ppm barium
Deskripsi endapan
Mineral-mineral logam	Pirit, pirotit, sfalerit, galena, barit, kalkopirit, dan beberapa mineral lain dalam jumlah yang sedikit
Tekstur/struktur	Umumnya kristalin, disseminated
Alterasi	Silifikasi, tourmalinisasi, karbonat, albilitisasi, kloritisasi, dolominitisasi
Kontrol Geokimia	Secara lateral Cu-Pb-Zn-Ba; secara vertikal Cu-Zn-Pb-Ba.
Pelapukan	Gossan (karbonat, sulfat, silikat (Pb, Zn, dan Cu)
Contoh	Sullivan, Kanada

Tabel 10.         Model Geologi Endapan Sediment-Hosted, Submarine Exhalative Lead-Zinc (Cox DP, 1983)

Proses-proses sedimentasi juga membentuk akumulasi fosil-fosil bahan bakar, batu bara, minyak dan gas alam. Untuk membentuk batu bara, gambut terkompaksi dan mengalami pemanasan akibat penurunan dan proses burial. Demikian juga, minyak dan gas terbentuk oleh maturasi unsur-unsur organik dalam batuan sedimen oleh peningkatan temperatur dan tekanan. Minyak dan gas dapat bermigrasi melalui batuan yang porous membentuk reservoir yang besar dalam struktur yang  baik, atau tetap di dalam batuan sumber membentuk oil shale. 

5.3       Endapan Mineral Yang Berhubungan Dengan Proses Metamorfisme

Metamorfisme yaitu proses rekristalisasi dan peleburan akhir dari batuan beku atau batuan sedimen, yang disebabkan oleh intrusi dari magma baru atau oleh proses burial yang dalam . Endapan hidrotermal kontak metasomatik terbentuk di sekitar magma yang mengalami intrusi, seperti yang digambarkan di atas. Metamorfisme burial yang dalam dapat menimbulkan overprinting terhadap akumulasi mineral yang ada sebelumnya, sebagai contoh yang besar adalah endapan sediment-hosted lead-zinc di Broken Hill, Australia. Metamorfisme burial juga membebaskan sebagian besar larutan hidrotermal yang melarutkan logam-logam dari country rock, diendapkan saat larutan bertemu dengan suatu lingkungan dengan kondisi temperatur, tekanan, dan kimia yang tepat untuk formasi bijih. Formasi endapan emas di beberapa jalur metamorfik Precambrian berhubungan terhadap transportasi emas oleh metamorfic water menuju urat kwarsa yang mengandung emas. Kecuali jenis endapan tersebut, metamorfisme regional tidak terlalu banyak membentuk formasi dari endapan bijih metalik.