ENDAPAN MAGMATIK CAIR. Tubuh intrusi mafik-ultramafik pada craton. Endapan yang berhubungan dengan batuan beku ultramafik-mafik

Transkripsi

1 ENDAPAN MAGMATIK CAIR Materi perkuliahan TE Genesa Bahan Galian Prodi Teknik Pertambangan, FTTM-ITB Endapan yang berhubungan dengan batuan beku ultramafik-mafik o Terbentuk sepanjang proses fractional crystallization of magmas. o Endapan segregrasi magma : semua endapan yang terbentuk melalui kristalisasi langsung dari magma. o Biasanya terbentuk langsung pada dapur magma atau berupa tubuh intrusi yang dalam dan mungkin juga extrusive flows. o Mineral bijih dapat terkonsentrasi melalui proses gravity settling, liquid immiscibility atau melalui tekanan (filter pressing). o Logam yang umum ditemukan pada batuan ultramafik : chromite, ilmenite, apatite, diamond, nickel, copper dan PGE. o Logam yang berasosiasi dengan batuan beku intermediate antara lain magnetit, hematite, dan beberapa mineral aksesories antara lain zircon, monazite, uraninite dan cassiterite. GBG Endapan Magmatik Cair 1 GBG Endapan Magmatik Cair 2 Endapan yang berhubungan dengan batuan beku mafik-ultramafik Secara umum, tipe endapan ini berada pada 2 (dua) lingkungan utama, yaitu ; Pada massa cratonic (atau pada kerak benua), Layered Mafic Intrusions Tipe Sudbury (Canada) ; Nikel sulfida Tipe Bushveld (Afsel) ; Nikel, PGE, Copper, Chromite. Tipe Great Dyke (Zimbabwe) ; Chromite Anorthosites-Titanium Kimberlites-Diamond Pada kerak samudera (komplek ophiolite). Podiform (Alpine-type) Chromite GBG Endapan Magmatik Cair 3 Tubuh intrusi mafik-ultramafik pada craton Layered Mafic Intrusions Tipe Sudbury Endapan Nikel Sulfida GBG Endapan Magmatik Cair 4 1

2 Endapan Nikel Sulfida Tipe Sudbury Merupakan kompleks intrusi yang besar (60 x 27 km). Terdiri dari augite-norite (lower zone), quartz-gabbro (middle zone) dan granophyre (felsic hypabissal; upper zone). Bijih Nikel Sulfida terendapkan sebagai produk dari immiscible silicate-sulfida. Tubuh bijih bergradasi menuju massive ke arah bawah. Mineral bijih utama; pyrrothite (Fe 1-x S), petlandite (Fe,Ni) 9 S 8, dan chalcopyrite (CuFeS 2 ). Mineral magnetite (Fe 3 O 4 ) umumnya muncul intergrown dengan mineral-mineral sulfida. GBG Endapan Magmatik Cair 5 GBG Endapan Magmatik Cair 6 Silikat Billiard Ball Model of Sulphide Segregation Net-textured ore Immiscible silicate-sulfida Sulfida GBG Endapan Magmatik Cair 7 GBG Endapan Magmatik Cair 8 2

3 Posisi relatif Magmatik Sulfida Sudbury Complex GBG Endapan Magmatik Cair 9 GBG Endapan Magmatik Cair 10 Typical magmatic Ni-Cu sulphide ore textures Tonnages and Ni grades of global magmatic Ni-Cu sulphide deposits A. disseminated sulphides, B. matrix-textured sulphides, C. massive sulphides, D. sulphide breccia GBG Endapan Magmatik Cair 11 GBG Endapan Magmatik Cair 12 3

4 Tonnages and Cu grades of global magmatic Ni-Cu sulphide deposits Tubuh intrusi mafik-ultramafik pada craton Layered Mafic Intrusions Tipe Bushveld (Nikel, PGE, Copper, Chromite) GBG Endapan Magmatik Cair 13 GBG Endapan Magmatik Cair 14 Bushveld Complexs Merupakan 98% dari total sumberdaya chromite dunia. Rumus umum : (Mg,Fe 2+ )(Cr,Al,Fe 3+ ) 2 O 4 dan mengandung 15 s/d 60 wt% Cr 2 O 3 dengan kandungan kecil nikel, titanium, seng, cobalt dan manganese. Merupakan chromite stratiform (sebagai lapisan tipis dengan ketebalan beberapa cm s/d 2 meter). Total lapisan yang mengandung chromite adalah 29 lapisan. Di atas lapisan ini terdapat lapisan pembawa pembawa platinum. Di dekat permukaan terendapkan lapisan magnetite. Bijih nikel memiliki kadar yang lebih rendah daripada Sudburry type, tetapi menjadi ekonomis karena berasosiasi dengan Cu + PGE. GBG Endapan Magmatik Cair 15 Bushveld Complexs The Bushveld Complex is a mafic/ultramafic layered intrusion (2060 Ma) that extends over an area of 240 by 350 km. The Complex's total thickness of over 7 km is made up of four stratigraphic zones: (1) the Lower Zone of bronzitites, harzburgites and dunites, (2) the Critical Zone of chromitite, pyroxenite, norite and anorthosite, and includes the Merensky Reef and UG-2 chromitite as well as numerous additional chromitites, (3) the Main Zone of norite and gabbronorite with minor anorthosite and pyroxenite, and (4) the Upper Zone of anorthosite, leucogabbro and diorite, notable for numerous magnetitite layers up to 6 m thick. GBG Endapan Magmatik Cair 16 4

5 GBG Endapan Magmatik Cair 17 GBG Endapan Magmatik Cair 18 The whole of the sequence represents a simple progression of cumulus minerals, but the actual succession of layered units is complex. Much of the Critical Zone is made up of cyclic units, each consisting of all or part of an upward sequence of chromitite, pyroxenite, norite and anorthosite. GBG Endapan Magmatik Cair 19 GBG Endapan Magmatik Cair 20 5

6 Tonnages and PGE grades of global magmatic PGE deposits The Merensky Reef occurs near the top of the upper part of the Critical Zone, and the UG-2 chromitite at varying depths below the Merensky. The Merensky Reef lies at the base of the Merensky cyclic unit, below the basal pyroxenite. GBG Endapan Magmatik Cair 21 GBG Endapan Magmatik Cair 22 Tubuh intrusi mafik-ultramafik pada craton Layered Mafic Intrusions Tipe Great Dyke (Zimbabwe) Endapan Chromite Tipe Great Dyke (Zimbabwe) Merupakan dyke-like intrusions. Tubuh intrusi ; 480 km (panjang) dan lebar sekitar 5,8 km. Intrusi dyke (yang merupakan sekuen dari batuan ultramafik) menerobos batuan samping berupa granit. Komoditi utama adalah chromite. Layer-layer yang mengandung chromite terdapat di sepanjang intrusi dengan individual layer muncul dengan ketebalan berkisar dari 5 cm s/d 1 meter. GBG Endapan Magmatik Cair 23 GBG Endapan Magmatik Cair 24 6

7 Tipe Great Dyke (Zimbabwe) Tubuh intrusi mafik-ultramafik pada craton Anorthosites-Titanium GBG Endapan Magmatik Cair 25 GBG Endapan Magmatik Cair 26 Anorthosites-Titanium Merupakan produk dari segregrasi magma berupa titanium-bearing magnetite and hematite, yang terdiri dari ilmenite (FeTiO 3 ) atau rutile (TiO 2 ). Assosiasi mineral pembawa titanium dengan konsentrasi yang significant terdapat pada magmatic anorthosites (plagioklas An ). Magmatic anorthosites ini dapat berupa 2 jenis, yaitu : Pada bagian atas suatu lapisan batuan mafic (Layered Mafic Intrusions), terbentuk setelah mineral-mineral mafik terkristalkan dan mengendap, Terbentuk akibat mengapungnya kristal-kristal plagioklas pada dapur magma. Pada batuan anorthite massif, yang terdapat dalam bentuk pluton yang mengandung plagioklas andesine atau labradorite (An ). GBG Endapan Magmatik Cair 27 GBG Endapan Magmatik Cair 28 7

8 ENDAPAN INTAN Kimberlite & Lamproite Endapan Intan (Diamond) Intan merupakan mineral terkeras (skala mosh = 10). Terbentuk akibat dari Kristalisasi Magma. Pada awalnya, seluruh potensi (endapan) intan diyakini berasosiasi dengan kimberlite saja. Endapan intan juga berasosiasi dengan lamproite di Arkansas dan Western Australia. Berbentuk pipe-like diatreme. Tidak semua kimberlites pipe mengandung intan. Hampir 90% produksi intan dunia berasal dari endapan placer yang merupakan hasil pelapukan kimberlite. GBG Endapan Magmatik Cair 29 GBG Endapan Magmatik Cair 30 Kimberlite & Lamproite Kimberlite Host rock: Potassic Ultrabasic. Mengandung megacrysts olivine, enstatite, Cr-rich diopsite, phlogopyte, pyrope-almandine dan Mg-rich ilmenite dalam suatu matrik halus. Mineral utama olivine, phlogopite, calcite, serpentenite, diopsite, monticellite, apatite, spinel, dan ilmenit. Mineral petunjuk (indikator); redbrown pyrope, purple-red chromium pyrope, Mg-rich ilmenite, chromium diopside. Lamproite GBG Endapan Magmatik Cair 31 Host rock: Potash- dan Magnesiarich lamprophyric vulkanik atau hypabissal. Mengandung phenocryst dan/atau masa dasar berupa leucite, Ti-rich phlogopite, clinopyroxene, amphibole (Ti-rich, potassic), olivine dan sanidine. Mineral aksesoris: patite, nepheline, spinel, dan ilmenit. Intan biasanya muncul sebagai mineral aksesoris pada xenolith dan xenocrysts termasuk olivin, pyroxene, garnet dan spinel. Kimberlite & Lamproite (terminologi) Megacryst : kris tal-kristal pada batuan beku atau metamorf yang secara signifikan lebih besar daripada matrik di sekitarnya. Phenocryst : Kristal yang besar pada batuan porfiritik. Xenolith : Inklusi fragmen batuan pada batuan beku yang secara genetik tidak berhubungan. Xenocrysts : Inklusi kristal pada batuan beku yang secara genetik tidak berhubungan. Olivine Pyroxene Clinopyroxene Amphibole deretan mineral pada batuan basaltik (lihat deret Bowen) Monticellite (CaMgSiO 4 memiliki struktur tipe olivin). Ilmenite (FeTiO 3 ) mineral aksesoris yg umum dijumpai pada batuan plutonik. Enstatite (Mg 2 Si 2 O 6 magnesium silikat dalam batuan mafik-ultramafik. GBG Endapan Magmatik Cair 32 Pyrope (Grup garnet, magnesium alumunium silikat pada batuan peridotit. Serpentenite Garnierit ; pada lingkungan batuan ultramafik. Nepheline (Silikat (Na,K)AlSiO 4 pada lingkungan pegmatit. Spinel (MgAl 2 O 4 ) high pressure ultramafic rock. Diopsite (CaMgSi 2 O 6 ) pada lingkungan metamorfik kontak. Phlogopite (Silikat, Grup Mika) pada lingkungan metamorfik. Almandine (Grup garnet, iron alumunium silikat pada lingkungan metamorfik Leucite (Potassium aluminum silikat) Sanidine (Potassium alumunium silikat) potassium feldspar high temperatur. Apatite Group mineral yang stabil pada banyak lingkungan pembentukan. 8

9 GBG Endapan Magmatik Cair 33 GBG Endapan Magmatik Cair 34 Pipe-like diatreme Suatu morfologi (bentuk) seperti kawah yang terisi oleh sedimen, Kedalaman endapan sedimen kurang lebih 300 meter. Sedimen pengisi umumnya berupa aglomerat, yaitu fragmen berbentuk bundar dengan matrik halus. Di bawah kawah ini terdapat suatu bentuk pipa atau wortel (~ carrot-shape) yang relatif vertikal (dip > 80 0 ) dengan kedalaman dapat mencapai lebih dari 2 km. Badan magmatik kimberlite kadang-kadang masih terlihat dengan bentuk seperti akar pada pipa; berupa aglomerat atau sill atau dyke. Pipe-like diatreme Sketsa kimberlite diatreme (pipe) atau (carrot-shape) dan kawah volkanik (maar) yang dikelilingi oleh sayap berupa tuff. Kawah ini bisa mencapai 2 km lebar. GBG Endapan Magmatik Cair 35 GBG Endapan Magmatik Cair 36 9

10 Pipe-like diatreme Pipe-like diatreme GBG Endapan Magmatik Cair 37 GBG Endapan Magmatik Cair 38 Contoh endapan Lamproite (Argyle, AK-1 pipe, Western Australia) Proses terbentuknya intan? Terdapat pada batuan dengan umur Proterozoic (1200 Ma). Ukuran kawah : Panjang 1600 m dan lebar m. Intan diperkirakan terbentuk sebagai hasil partial melting. Pada P dan T yang tinggi ( K dan 3.5 Gpa) ~ equivalen dengan luasan area 60 km 2 dengan kedalaman 117 km. Ada 2 kemungkinan proses pembentukan (masih dalam perdebatan), yaitu; Langsung terkristalkan dari magma (phenocrysts) Terbentuk sebagai exotic fragments yang berasal dari daerah yang stabil pada mantel yang lebih atas (xenocrysts). Intan tumbuh dengan stabil di mantel atas pada eklogit (batuan yang tersusun dari garnet dan piroksen) dan batuan ultramafic, Kimberlite pipe terbentuk akibat adanya proses explosive material deep mantle yang berasal dari asthenosphere (mungkin lebih dari 200 km dibawah permukaan bumi) dan kemungkinan adanya degassing CO-CO 2 -H 2 -H 2 O, terjadi di bawah tekanan kbar dan > 1500 C. GBG Endapan Magmatik Cair 39 GBG Endapan Magmatik Cair 40 10

11 Endapan yang berhubungan dengan batuan beku mafik-ultramafik Secara umum, tipe endapan ini berada pada 2 (dua) lingkungan utama, yaitu ; Pada massa cratonic (atau pada kerak benua), Layered Mafic Intrusions Tipe Sudbury (Canada) ; Nikel sulfida Tipe Bushveld (Afsel) ; Nikel, PGE, Copper, Chromite. Tipe Great Dyke (Zimbabwe) ; Chromite Anorthosites-Titanium Kimberlites-Diamond Pada kerak samudera (komplek ophiolite). Podiform (Alpine-type) Chromite GBG Endapan Magmatik Cair 41 Endapan Chromite Podiform (Alpine Type) Secara tektonik, endapan tipe podiform ini berasosiasi dengan lingkungan (komplek) ophiolite. Berbeda dengan endapan pada tipe stratiform yang terbentuk pada zona (lingkungan) tektonik yang stabil, endapan tipe podiform ini umumnya terbentuk pada active belt (mobile belt) seperti pada mid-oceanic atau back arc spreading. Podiform chromitites terbentuk di sepanjang busur kepulauan dan pada sabuk pergunungan yang selalu bergerak pada umur Palaeozoic atau lebih muda. Tetapi, hampir semua endapan chromite yang bernilai ekonomis tinggi terdapat pada bentuk stratiform chromite, berumur Precambrian dan pada lingkungan yang stabil. GBG Endapan Magmatik Cair 42 Ophiolite Pembentukan Ophiolite dan assosiasi endapan Ophiolite bukanlah sebuah nama batuan, tetapi merupakan suatu assemblage. Ophiolite adalah suatu kumpulan tertentu (distinctive assemblage) yang terdiri dari batuan mafik-ultramafik dengan minor batuan beku sodium-rich dan berasosiasi dengan batuan-batuan sedimen laut pelagic. Pelagic oceanic sedimentary rock = batuan sedimen laut dalam yang berukuran halus dimana tidak ada indikasi keberadaan vegetasi. Komplek ophiolite umumnya berasosiasi dengan facies-facies pada laut dalam seperti rijang (chert), shale dan micritic limestones. Micritic limestones = batu gamping yang didominasi oleh ukuran butir yang sangat halus yang berasal dari presipitasi kalsit secara kimiawi. Podiform chromitite terdapat pada batuan dunite. GBG Endapan Magmatik Cair 43 GBG Endapan Magmatik Cair 44 11

12 Mekanisme generasi dan kristalisasi magma pada pembentukan oceanic lithosphere Kompleks Ophiolite Dari bawah ke atas ; Kompleks batuan ultramafik, yang terdiri dari ; harzburgite (batuan peridotit yang didominasi oleh olivin dan piroksen), dunite (suatu batuan ultrabasik yang memperlihatkan kandungan magnesium-rich olivine dengan kandungan kromit), fabric metamorfik tektonik, serta serpentinite dengan jumlah yang bervariasi. Kompleks gabbroic, biasanya berlapis berupa akumulasi kristal-kristal akibat gravity settling yang mengandung peridotite dan piroksen. Kompleks mafic sheeted-dyke, yang terdiri dari kumpulan dyke-dyke diabas membentuk zona-zona terpisah antara gabbro-plagiogranite dan ditutupi oleh pillow lava (exstrusive). GBG Endapan Magmatik Cair 45 GBG Endapan Magmatik Cair 46 Podiform Chromite Podiform Chromite pada kompleks ophiolite Podiform chromites = Alpine-type chromite, Podiform chromitites terbentuk di sepanjang busur kepulauan atau pada sabuk pergunungan yang mobile (Palaeozoic atau lebih muda). Umumnya ditemukan pada ophiolite dunite (batuan ultrabasik magnesium-rich olivine) atau pada tubuh batuan harzburgite (peridotit yang didominasi olivin dan piroksen). Harzburgite atau batuan dunite yang mengandung chromite merupakan produk dari partial melting pada kerak samudera atau pada marginal basin ridges atau berhubungan dengan aktivitas hot spot pada kerak samudera. Tubuh bijih yang terbentuk pada umumnya tabular, pencilshaped, irregular. Rumus umum : (Mg,Fe 2+ )(Cr,Al,Fe 3+ ) 2 O 4. GBG Endapan Magmatik Cair 47 GBG Endapan Magmatik Cair 48 12

13 Podiform Chromite Podiform Chromite yang Berasosiasi dengan Massive Sulphide Cyprus Type GBG Endapan Magmatik Cair 49 GBG Endapan Magmatik Cair 50 References Anthony M. Evans., Ore geology and Industrial Minerals (An Introduction)., 1994 Charles S. Hutchinson., Economic Deposits and Their Tectonic Setting., 1987 Frederick J. Sawkins., Metal Deposits in Relation to Plate Tektonics., 1990 John M. Guilbert and Charles F. Park Jr., ORE DEPOSIT., 1986 O. Roger Eckstrand And Larry Hulbert., Magmatic Nickel-Copper-Platinum Group Elements Deposits., Geological Survey of Canada. GBG Endapan Magmatik Cair 51 13