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

(1)

GBG Endapan Magmatik Cair 1

ENDAPAN MAGMATIK CAIR

Materi perkuliahan

TE3111 - 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.

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

Tubuh intrusi mafik-ultramafik

pada craton

Layered Mafic Intrusions Tipe Sudbury

(2)

GBG Endapan Magmatik Cair 5 GBG Endapan Magmatik Cair 6

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.

Billiard Ball Model of Sulphide Segregation

Sulfida Silikat

Net-textured ore

(3)

Sudb

ury Compl

e

x

Posisi relatif Magmatik Sulfida

Typical magmatic Ni-Cu sulphide ore

textures

A. disseminated sulphides, B. matrix-textured sulphides, C. massive sulphides, D. sulphide breccia

Tonnages and Ni grades of global magmatic

Ni-Cu sulphide deposits

(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

)

Bushveld Complexs

Merupakan 98% dari total sumberdaya chromite dunia.

Rumus umum : (Mg,Fe2+_)(Cr,Al,Fe3+₎

2O4dan mengandung 15 s/d 60 wt% Cr₂O₃dengan 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.

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.

(5)

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.

(6)

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.

Tonnages and PGE grades of global

magmatic PGE deposits

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.

(7)

GBG Endapan Magmatik Cair 25 Tipe Great Dyke (Zimbabwe)

Tubuh intrusi mafik-ultramafik

pada craton

Anorthosites-Titanium

Merupakan produk dari segregrasi magma berupa titanium-bearing magnetite and hematite, yang terdiri dari ilmenite (FeTiO3) atau rutile (TiO2).

Assosiasi mineral pembawa titanium dengan konsentrasi yang significant terdapat pada magmatic anorthosites (plagioklas An_90-100).

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 (An35-65).

(8)

ENDAPAN INTAN

Kimberlite & Lamproite

Endapan Intan (Diamond)

z

Intan merupakan mineral terkeras (skala mosh = 10).

z

Terbentuk akibat dari Kristalisasi Magma.

z

Pada awalnya, seluruh potensi (endapan) intan diyakini

berasosiasi dengan kimberlite saja.

z

Endapan intan juga berasosiasi dengan lamproite di

Arkansas dan Western Australia.

z

Berbentuk pipe-like diatreme. Tidak semua kimberlites

pipe mengandung intan.

z

Hampir 90% produksi intan dunia berasal dari endapan

placer yang merupakan hasil pelapukan kimberlite.

Kimberlite & Lamproite

Kimberlite

Host rock: Potassic Ultrabasic.

Mengandung megacrystsolivine, 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); red-brown pyrope, purple-red chromium pyrope, Mg-rich ilmenite, chromium diopside.

Lamproite

Host rock: Potash- dan Magnesia-rich lamprophyric vulkanik atau hypabissal.

Mengandung phenocrystdan/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 xenolithdan

xenocryststermasuk 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 Æ deretan mineral pada batuan basaltik (lihat deret Bowen)

Monticellite (CaMgSiO4Æ memiliki

struktur tipe olivin).

Ilmenite (FeTiO3) Æ mineral aksesoris

yg umum dijumpai pada batuan plutonik.

Enstatite (Mg2Si2O6Æ magnesium

silikat dalam batuan mafik-ultramafik.

Pyrope (Grup garnet, magnesium alumunium silikat Æ pada batuan peridotit.

Serpentenite Æ Garnierit ; pada lingkungan batuan ultramafik.

Nepheline (Silikat (Na,K)AlSiO4Æ pada

lingkungan pegmatit.

Spinel (MgAl2O4) Æ high pressure

ultramafic rock.

Diopsite (CaMgSi2O6) Æ pada

lingkungan metamorfik kontak.

Phlogopite (Silikat, Grup Mika) Æ pada lingkungan metamorfik.

Almandine (Grup garnet, iron alumunium silikat Æ pada lingkungan metamorfik

Leucite (Potassium aluminum silikat)

Sanidine (Potassium alumunium silikat) Æ potassium feldspar high temperatur.

Apatite Group Æ mineral yang stabil pada banyak lingkungan pembentukan.

(9)

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.

(10)

Pipe

-

like diatreme

Pipe

-

like diatreme

Contoh endapan Lamproite (Argyle, AK-1 pipe, Western Australia)

• Terdapat pada batuan dengan umur Proterozoic (1200 Ma). • Ukuran kawah : Panjang 1600 m

dan lebar 150-600 m. • Intan diperkirakan terbentuk

sebagai hasil partial melting.

Proses terbentuknya intan ?

Pada P dan T yang tinggi (1000 0_{K dan 3.5 Gpa) ~ equivalen}

dengan luasan area 60 km2_{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-CO₂-H₂-H₂O, terjadi di bawah tekanan 50 – 70 kbar dan > 1500 °C.

(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

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.

Ophiolite

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.

(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).

Podiform Chromite

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.

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