VI. GENESA ENDAPAN MINERAL SEKUNDER
6.1. ENDAPAN MINERAL YANG BERHUBUNGAN DENGAN PROSES EKSTERNAL
6.1.2. OKSIDASI DAN PENGAYAAN SUPERGENE
Jika suatu deposit tersingkap pada zona oksidasi, deposit tersebut akan mengalami pelapukan dan teralterasi pada bagian permukaan batuannya. Air permukaan mengoksidasi beberapa mineral bijih dan melarutkan mineral lainnya. Deposit bijih yang teroksidasi kemudian mengalami pencucian, sehingga sebagian mineral-mineral berharga yang dikandungnya meresap turun hingga ke muka airtanah atau pada suatu kedalaman dimana oksidasi sudah tidak bekerja lagi. Daerah dimana proses oksidasi masih dapat bekerja disebut zona oksidasi. Pengaruh oksidasi kadang bisa mencapai tempat yang cukup jauh dari zona oksidasi.
Jika penetrasi larutan hasil pencucian pada zona oksidasi mencapai muka airtanah, kandungan logamnya mengalami presipitasi dan membentuk sulfida sekunder yang dikenal sebagai pengayaan sulfida supergene atau sekunder (secondary or supergene
sulfide enrichment). Pada bagian bawah atau pada daerah yang tidak mengalami
pengayaan disebut zona hipogen atau primer (primary or hypogene zone). Perubahan Kimia Selama Pengayaan Supergene Berlangsung
Ada dua perubahan kimia yang terjadi pada zona oksidasi :
a. Oksidasi, pelarutan dan pemindahan mineral berharga, dan b. Transformasi mineral logam in situ menjadi senyawa oksida
Umumnya deposit mineral logam mengandung pyrite. Mineral ini memberikan suplai sulfur untuk membentuk iron sulfat dan sulfuric acid. Demikian juga dengan pyrhotite. Reaksi berikut menggambarkan keadaan tersebut :
[1] FeS2 + 7O + H2O ↔ FeSO4 + H2SO4
[2] 2FeSO4 + H2SO4 + O ↔ Fe2(SO4)3 + H2O
[3] 6FeSO4 + 3O + H2O ↔ 2Fe2(OH)3 + 2Fe(OH)3
[4] Fe2(SO4)3 + 6H2O
↔ 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
[5] Fe2(SO4)3 + FeS2 ↔ 3FeSO4 + 2S
Reaksi-reaksi di atas menggambarkan peranan pyrite yang menghasilkan pelarut- pelarut utama, ferric sulfate dan sulfuric acid, dan juga ferric hydroxide dan basic ferric sulfates. Selain dari proses di atas, ferric sulfate juga bisa diperoleh dari chalcopyrite dan sulfida lainnya. Ferric hydroxide berubah menjadi hematite dan goethite dan terkadang limonit yang merupakan ciri khas semua zona oksidasi.
[7] Chalcopyrite- CuFeS2 + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 5FeSO4 + 2S [8] Chalcocite- Cu2S + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4 + 2S {9} Cavelllite- CuS + Fe2(SO4)3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4 + S [10] Sphalerite- ZnS + 4Fe2(SO4)3 + 4 H2O ↔ ZnSO4 + 8FeSO4 + 4H2SO4
[11] Galena- PbS+Fe2(SO4)3 +H2O+3O ↔ PbSO4 + 2FeSO4 + H2SO4
s
ej
u
k
Tabel 2. Mineral yang berasosias dengan pelapukan
Tipe Proses Deposit Batuan Mineral-mineral
Utama Assesori P el ap u k an K er a k B u mi Da e rah b er ik lim hu m id d a n p a
nas Laterite (batuan
ultrabasa dan basa)
Serpentine, nontronite, garnierite, magnesite, calcite, chlorites
Ni-nontronite, revdanskite, opal, chalcedony, gaethite, hallosyite, talc,
hydromagnesite, brucite Bauksit (batuan
basa dan asam) Diasphore, boehmite, gibbsite
Gaethite, kaolinite, nontronite, chlorite, hydrohematite, limonite Da e rah ber ik lim Kaolinites Kaolinite Halloysite, montmorillonite, chalcedony, opal, goethite, allophane, limonite Z on a o ks id a s i d ep o s it s ul fi da -g os s a ns
Cu - deposits Malachite, azurite, limonite, native Cu, cuprite, tenorite
Melanterite, chalcanthite, brochantite, antlerite, dioptase, libethenite, chalcophylitte, gypsum, aragonite, olivenite, atacamite
Pb - Zn deposits Smithsonite, anglesite,
pyromorphite, cerrusite, limonite
Plumbojarosite, mimetite, vanadinite, crocoite, hydrozincite, hemimorphite, auricalcite, aragonite, gypsum, adamite, goslarite, phosgenite, wulfenite, linarite
Sb - deposits Valentinite, senarmontite, cervantite, limonite
Kermesite, stibiconite, bindheimite, aragonite, gypsum, scorodite Ag - deposits Silver, cerargyrite, argentite,
limonite
Electrum gold, chlorargyrite, acanthite
Inf
iltr
a
s
i Fe - deposits Siderite, limonite Illite, pyrite, kaolinite, baryte, chalcedony
U - deposits Carnotite Roscoelite
Cu - deposits (zona sementasi)
Covellite, chalcocite. Bornite,
chalcopyrite Pyrite, limonite, goethite, gold
Berikut ini adalah beberapa reaksi dimana ferric sulfate berperan dalam melarutkan beberapa mineral :
[6] Pyrite FeS2 + Fe2(SO4)3 ↔ 3FeSO4 + 2S
[12] Silver- 2Ag + Fe2(SO4)3 ↔ Ag2SO4 + 2FeSO4 Jika pyrit tidak tersedia dalam endapan, maka pelarut tidak akan tersedia dalam jumlah yang cukup banyak sehingga sulfida hypogene tidak mengalami pengkayaan. Hal seperti ini ditemukan di tambang New California di Ajo, Arizona, dimana chalcopyrite kemudian terubah menjadi capper cabonat dan supergene sulfide tidak ditemukan.
Gambar 3. Diagram zona pelapukan vein yang memperlihatkan zona oksidasi, zona pengayaan supergene dan zona primer ( Jensen & Bateman, 1981)
Proses Oksidasi Menyebabkan Pemisahan Logam
Oksidasi pada sekumpulan bijih menyebabkan terjadinya pemisahan kandungan logamnya pada tempat yang berbeda-beda, seperti pada kandungan lead-zinc-pyrite endapan batugamping ―manto‖ di Mexico. Pada endapan tersebut, pyrite terangkut ketempat lain, galena mengalami oksidasi membentuk anglesite dan cerrusite dan sphalerite larut sebagai zinc sulfate yang bermigrasi ke dalam batugamping membentuk tubuh bijih zinc carbonate.
Gossan dan Capping
Gossan adalah tanda atau jejak yang terletak di atas suatu daerah pengayaan karena proses oksidasi. Gossan adalah konsentrasi mineral berat dari material ―limonitik‖ yang berasal dari mineral sulfida masif atau dari sisa besi yang tercuci dan meresap ke bawah. Capping adalah bagian atas tubuh bijih atau batuan yang tercuci, tapi masih memperlihatkan adanya kandungan mineral sulfide dalam bentuk hamburan (disseminated).
6.1.3. KONSENTRASI MEKANIK (Endapan yang berhubungan dengan Sedimentasi Klastik) Konsentrasi mekanik adalah pemisahan moineral berat dari mineral ringan karena pengaruh gaya gravitasi secara alami (natural gravity separation) pada saat terbawa oleh air atau media transportasi lainnya. Pemisahan tersebut menghasilkan suatu konsentrasi mineral berat yang disebut endapan placer.
Pembentukan endapan placer meliputi dua proses, yaitu :
1. proses pembebasan mineral stabil dari matriksnya selama pelapukan berlangsung,
Proses konsentrasi bisa terjadi jika mineral berharga memiliki tiga sifat berikut; 1. memiliki berat jenis yang tinggi.
2. komposisi kimia yang resisten terhadap pelapukan 3. durability (melleability, toughness, atau hardness)
Mineral-mineral yang memiliki sifat-sifat tersebut di atas dan banyak ditemukan dalam endapan placer adalah emas, platinum, tinstone, magnetite, chromite, ilmenit, rutile, native copper, gemstone, zircon, monazite, phosphate, dan kadang quicksilver. Pyrite dan uraninite dijumpai pula pada beberapa endapan Prokambrium.
Mineral-mineral yang terbentuk pada suatu endapan placer berasal dari :
1. Endapan lode yang komersial, seperti vein emas di Mother Lode Gold of California.
2. Endapan lode yang tidak komersial, seperti small gold quartz stringer atau veinlet cassiterite, endapan placer di Indonesia.
3. Sparsely disseminated ore minerals, seperti sebaran platinum dalam intrusi basa
di Ural Mountains.
4. Mineral pembentuk batuan, seperti butiran magnetit, ilmenite, monazite, dan zircon, sebagai contoh, ilmenite beach sand di India dan Australia.
Transportasi mineral dari tempatnya semula terutama dipengaruhi oleh gravitasi dan media transportasi yang bekerja berupa air (sungai dan laut), angin atau es. Transportasi material hasil lapukan biasanya dalam bentuk :
a. Suspention, dan
b. Bottom Traction, rolling and soltation
Jarak dan proses transportasi sangat mempengaruhi tekstur endapan mineral (bentuk butir, kebundaran dan ukuran butir) yang terbentuk.
Transportasi akan terus berlangsung selama energi media transport lebih besar dari gaya gravitasi yang bekerja. Jika gaya gravitasi lebih besar dari energi media, pengendapan mulai berlangsung dengan mengikuti berbagai kriteria, misalnya :
1. Mineral yang lebih berat akan terendap lebih dulu dibanding mineral yang lebih ringan pada ukuran yang sama.
2. Mineral yang lebih kecil akan terendap lebih dulu dibanding mineral yang lebih besar jika berat kedua mineral sama.
3. Mineral berbentuk bulat terendapkan lebih cepat dibanding mineral pipih. Placer Eluvial
Endapan eluvial terbentuk jika terdapat kemiringan permukaan disekitar batuan sumber (source rock). Mineral-mineral berat akan terkumpul atau terakumulasi di bagian bawah bukit dan mineral-mineral ringan yang tidak resisten akan larut dan terbawa oleh media transport ke daerah lain. Pada beberapa kasus, endapan placer yang bernilai ekonomis terakumulasi di dalam kantong-kantong pada batuan dasar seperti endapan kasiterit di dalam potholes dan sinkholes pada batuan karbonat.
L ig h t He a vy M in e ra l He a vy h e a vy mi n e ra l
Gambar 4. Penampang endapan residual (kiri) dan placer eluvial (kanan) pada pelapukan vein-vein kasiterit.
Placer Sungai atau aluvial
Endapan aluvial merupakan salah satu tipe endapan placer terpenting yang menghasilkan mineral/bijih dan tambang-tambang konvensional banyak memanfaatkan endapan jenis ini. Endapan ini terbentuk setelah bahan rombakan mengalami transportasi dari batuan sumber oleh air sungai dan kandungan mineral- mineral yang terbawa mengalami pemilahan (sorting) berdasarkan berat jenis oleh gaya gravitasi. Pemilahan ini memungkinkan endapan ini mudah diekstraksi dengan metode-metode yang konvensional.
Tabel 3. Sifat fisik dan lingkungan pengendapan beberapa mineral ekonomik yang ditemukan pada endapan placer.
Mineral Formula Spesific
Gravity Hardness Principal Placer Environment Gold Platinum Cassiterite Au Pt SnO2 15.5-19.4 14-19 6.8-7.1 2.5-3 4-4.5 6-7
Fluvial, eluvial (beach) Fluvial
Eluvial, fluvial, marine
Wolframite (FeMn)(WO)4 7.0-7.5 5-5.5 Eluvial, colluvial
Magnetite Fe2O4 5.2 5.5-6.5 Beach Sand
Ilmenite FeTiO
3 4.5-5.0 5.6 Beach Sand
Rutile
Columbite
-TiO2 4.2 6-6.5 Beach Sand
Tantalite (FeMn)(NbTa)
2O6 5.3-7.3 6 Fluvial
Pyrochlore (NaCa)2(NbTi)2(O,F)7 4.2-4.4 5-5.5 Eluvial
Xenotime YPO
4 4.5 4-5 Beach Sand
Monazite (CeLaDi)PO4 4.9-5.3 5-5.5 Beach Sand
Bastnaesite CeFCO
3 4.9 4.5 Eluvial
Baddeleyite ZrO2 5.5-6.0 6.5 Eluvial
Zircon ZrSiO
4 4.6-4.7 7.5 Beach Sand
Gambar 5. Lokasi-lokasi khusus endapan placer alluvial :
A. di depan batuan rintangan B. di bagian bawah air terjun C. di pertemuan dua anak sungai D. bagian dalam meander sungai
Namun demikian, pemilahan karena gaya berat juga menyebabkan fraksi butiran mineral-mineral berat yang didapatkan dalam suatu endapan placer alluvial Memiliki ukuran butir lebih kecil daripada mineral-mineral ringan seperti kuarsa dan feldspar. Hal ini disebabkan oleh daya angkut dan daya endap media transport terhadap mineral ringan yang mempunyai ukuran butir lebih besar sama dengan daya angkut dan daya endap mineral berat dalam ukuran yang lebih kecil . Dengan demikian untuk mendapatkan mineral berat dengan ukuran butir relatif besar, haruslah dicari pada endapan placer dengan ukuran butir mineral –mineral ringan yang lebih besar lagi. Placer Pantai
Batuan sumber endapan placer pantai berasal dari batuan atau urat-urat yang tersingkap di tepi pantai, sungai, atau endapan placer tua yang mengalami perombakan dan diendapkan dipantai dengan bantuan gelombang laut atau arus bawah laut.
Mineral–mineral yang terpenting dari endapan placer pantai adalah kasiterit, intan, emas, ilmenit, magnetit, monazite,rutil, xenotime dan zircon. contoh endapan ini adalah endapan emas placer di Nome (Alaska) intan di Namibia, pasir ilmenit-monazit-rutil di Travencore dan Quilon India dan pasilmagnetit di North Island Selandia Baru.
Endapan placer pantai terbesar terdapat dipantai timur Australia dengan dimensi panjang 900 Km dan tebal 30-40 Meter. Endapan tersebut merupakan daerah produksi rutil dan zircon yang terpenting di dunia
Placer Laut Lepas
Endapan placer laut lepas terbentuk di daerah Continental Shelf yang berjarak beberapa kilometer dari garis pantai. Tipe placer laut lepas yang cukup penting terdapat di Selat Karimata (sekitar pulau Bangka dan Pulau Belitung, Indonesia) yang berasal dari placer sungai dan placer pantai yang terbenam oleh permukaan air laut. Placer Aeolian
Pembentukan endapan placer Aeolian yang terpenting adalah melalui perombakan placer pantai oleh angin, seperti endapan pasir besi titanomagnetit di North Island Selandia Baru.
Tabel. 4 Mineral yang Berasosiasi Dengan Proses sedimenter Tipe Proses Deposit Batuan Mineral-Mineral Utama Assesori Me k a n ik Gravel, Konglomerat
Quartz, Fragmen batuan material organik
Gold, uraninite, pyrite, marcasite, galena, sphalerite
Pasir, batupasir (deposit alluvial)
Magnetite, ilmenit, ritile, quartz, pyroxenes, tourmaline, titanite, Ca dan Mg carbonates, plagioclase, orthoclase
Gold, platinum, diamond, monazite, zircon, xenotime, cassiterite, wolfranite, scheelite, ruby sapphire, topaz, spinels, almandine, pyrope, chromite
Lempung
,batulempung Illite, montmorillonite, kaolinite
Limonie, goethite, calcite, opal, marcasite, halloysite D ep o s it K im ia da n B iok im ia pa d a d a n au g ar a m d an l a ut Limestone Calcite
Dolomite, cahlcedony, siderite, limonite, psilomelane, baryte, celestite
Dolomite Dolomite
Calcite, limonite, psilomelane, quartz, glauconite, baryte, phosphorite
Evaporite Gypsum,anhydrite
Thenardite, mirabilite, glauberite, epsomite, halite, soda, polygorskite, sulphur, baryte, aragonite
Salt deposits Halit, carnallite, sylvite, kainite, polyhalite
Gypsum, anhydrite, dolmite, calcite, glauberite, epsomite, aragonite
Borates Ascharite, hydroboracite, baracite, colemanite, pandermite, ulexite
Inyoite, inderite, realgar, calcite, dolomite, magnesite
Phosphorites Phosphorite, apatite. Gluaberite, limonite, illite, quartz, pyrite
Fe-ores Goethite, chamossite, thuringite, glauconite, siderite
Pyrite, vivianite, baryte, psilomelane, rhodochrosite, hematite, apatite, chalcedony
Mn-ores Psilomelane, pyrolusite, manganite, rodhochrocite, opal, hydrogoethite
Glauconite, chamosite, baryte, marcasite, pyrite, apatite Bauksit Diaspore, boehmite, gibbsite Goethite, kaolinite, chlorites,
limonite, hydrohematite Silicides Opal,Quartz, Chalcedony Pyrite, marcasite, Calcite
Batubara Substansi organik Illite, dawsonite, ankerite, quartz, pyrite, marcasite
