Bahan Galian Logam

Bahan galian logam (bijih) atau ore dapat merupakan senyawa

Misal: Calaverite AuTe2

           Sylvanite (Ag.Au)Te2

Atau dalam bentuk unsur logam tunggal

Misal: Native gold (Au)

Ore adalah batuan dan mineral, tidak hanya metal atau mineral yang mengan-dung metal, tetapi beberapa non-metalik seperti sulfur dan flourite juga termasuk disebut ore.

Yang tidak termasuk ore: batuan, pasir untuk bangunan, lempung, garam. Ini adalah batuan dan mineral industri atau mineral-mineral ekonomis. Sehingga kita dengan mudah dapat memisahkan yang mana material industri atau mineral bijih.

Teori modern mengenai ore diformulasikan oleh:

1. Georg Bauer atau Georgius Agricola pada abad 16, mengamati dan mengobser-vasi ore deposit. Beliau juga disebut sebagai BAPAK EKONOMI GEOLOGI. Buku yang diterbitkan berjudul: De re Metallica (tahun 1556)
2. Nicolaus Steno pada pertengahan abad 18: memberikan pandangan mengenai tanggung jawab dan kontribusi seorang ahli geologi yang berhubungan dengan geologi umum harus dihubungkan dengan mineral bijih; di mana sebagai produksi/ kondensasi dari uap/gas yang naik melalui rekahan-rekahan (fisures).
3. Henkel (tahun 1725 dan 1727) dan Zimmerman (tahun 1746) memberi masukan tentang pentingnya hydrothermal solution atau uap yang berasal dari bagian paling dalam (deep seated origin) yang menghasilkan endapan bijih karena proses metasomatisme (replacement).
4. Von Oppel (tahun 1749) membuat perbedaan antara urat kuarsa (vein) dan lapisan endapan (bedded deposits), yaitu cross cutting features adalah sekunder dan open fissure adalah origin (primer), dan kemudian menyesuaikan diri dengan lapisan interbedded sedimen.
5. Delius (tahun 1770 dan 1773) mempelajari tentang alterasi batuan/bijih oleh agen atmosfer, beliau juga mengamati perkembangan mineral sekunder pada zone alterasi sebagai zone supergen.
6. Charpenter seorang profesor dari Jerman (tahun 1778 dan 1779) yakin bahwa urat kuarsa (vein) terbentuk oleh alterasi dari batuan induk (country rock) dan memotong batuan-batuan dinding yang di antaranya terjadi silifikasi.
7. Gerhard (tahun 1781) menulis bahwa urat kuarsa (vein) membuka dan terisi oleh sisa cairan magma atau mineral-mineral yang terbawa (mineral leached) atau open fissure fillid dari dalam bumi.

Teori lateral secretion (batuan ore deposits berasal dari mineral cucian (mineral leached) dari wall rock oleh air (meteoric origin) dari Charpenter dan Gerhard ini bertahan + 100 tahun (tahun 1882)

8. James Huton, a Scot dan Abraham Gottlob Wenner dari Jerman, mempredik-sikan pengaruh yang luas tentang ore deposits. Huton seorang plutonist (tahun 1888 dan 1895) terkenal dengan teorinya: yaitu magma yang berhubungan dengan endapan mineral logam, berasal dari perputaran cairan sisa magma.
9. Joseph Bruneur (1801), Scipione Breaslak (1811) ahli geologi Italia menyebutkan bahwa proses segregasi magma dapat menjelaskan bagaimana mineral hadir terkonsentrasi dalam lapisan batuan beku.
10. Spurr (1923) memodifikasi bahwa magma bijih (ore magma) diterima sebagai pembawa/mengandung bodi bijih (ore bodies).
11. Werner seorang Neptunist menerangkan bahwa basalt, sandstone, limestone, ore deposit terbentuk sebagai sedimen awal dalam lautan. Dalam bukunya yang berjudul: New teory of the formation of veins. Diterangkan bahwa vein berasal dari dasar laut. Bermula dari terbentuknya sebagai rekahan/crack yang disebabkan oleh slumping atau gempa bumi, kemudian crack terisi oleh proses resapan kimia.

Hutton dan Werner yang terkenal dengan plutonist dan neptunist selama bertahun-tahun mengadakan observasi dan menghasilkan bahwa lava bukan suatu formasi sedimen, karena mereka melihat bahwa terdapat mineral-mineral (termasuk mineral bijih) larut dan tertranspot serta terendapkan dari media air/cairan. Sehingga dapat diketahui bahwa magmatisme dan singenetis tidak dapat berdiri sendiri-sendiri.

Sebagai contoh: nikel selalu berasosiasi dengan norites (batuan beku basa) dan peridotit. Kehadiran monsonit dan atau quartz monzonite stock)  akan ditemukan dissemi-nated copper. Timah akan ditemukan berasosiasi dengan siliceous plutonic rock (granit) Hal ini merupakan bukti dari hubungan bijih dengan aktivitas volkanik yaitu adanya fumarol atau mataair panas/hot spring.

12. Pada abad 19 banyak ilmuan terkenal yang menyumbangkan teori tentang trans-portasi bijih dan pengendapannya. Di antaranya: Von Cotta, Sandberger dan Stelzner dari Jerman, Danbree dan Launay dari Perancis, Poepny dari Bohemia, Phillips dari Inggris, Vogt dari Norwegia dan Emmons dari amerika Serikat.

Secara umum banyak ilmu pengetahuan yang dikemukakan, tetapi para ahli geologi masih belum mengetahui secara jelas, bahwa tidak ada teori single yang dapat menjelaskan genesis endapan bijih secara keseluruhan.

13. Pada abad 20, klasifikasi endapan bijih sangat meningkat dengan pesat, dan Lindgren (tahun 1907, 1913 dan 1922) mempopulerkan Genetic Classification atau klasifikasi deposit dari produk mekanika atau konsentrasi kimia dan klasifikasi urat-urat hidrotermal (hydrothermal vein). Dalam group Lindgren termasuk pirometa-somatik (batuan beku metamorpik) dan deposit hidrotermal.

Berdasarkan atas proses cara terbentuknya bahan galian logam/mineral bijih/ore dibagi menjadi 2 yaitu:

1.      Bijih primer = bijih hipogen

      Bijih yang diendapkan pada saat terjadinya proses metalisasi

2.      Bijih sekunder = supergen

      Bijih yang diendapkan sebagai akibat alterasi dari bijih primer, oleh proses pelapuk-an dari air permukaan yang meresap ke dalam tanah.

Proses pembentukan bahan galian:

Proses terbentuknya bahan galian adalah sangat komplek. Sering lebih dari satu proses bekerja bersama-sama.

Meskipun dari satu jenis bahan galian logam, apabila terbentuk oleh proses yang berbeda-beda, maka akan menghasilkan tipe endapan yang berbeda pula.

Contoh endapan bijih besi dapat dihasilkan oleh:

1.      Diferensiasi magmatik

2.      Larutan hidrotermal

3.      Proses sedimentasi

4.      Proses pelapukan

Tiap-tiap proses akan menghasilkan endapan bijih besi yang berbeda dalam:

1. Mutu
2. Besar cadangan
3. Jenis mineral ikutan

Mengenal proses yang membentuk endapan bahan galian akan sangat membantu di dalam:

1. pencarian
2. Penemuan
3. Pengembangan bahan galian

Proses-proses yang dapat membentuk endapan bahan galian

No	Proses	Deposit yang dihasilkan
1	Konsentrasi magmatik	Deposit magmatik
2	Sublimasi	Sublimat
3	Kontak metasomatisme	Deposit kontak metasomatik
4	Konsentrasi hidrotermal	Pengisian celah-celah terbuka Pertukaranion pada batuan
5	Sedimentasi	Lapisan sedimenter Evaporit
6	Pelapukan	Konsentrasi residual
7	Metamorfisme	Deposit metamorfik
8	Hidrologi	Airtanah Garam tanah Endapan caliche

1. Konsentrasi magmatik

Beberapa mineral dalam batuan beku mempunyai nilai ekonomis, tetapi mem-punyai konsentrasi kecil. Proses konsentrasi tersebut terjadi pada saat batuan beku masih berupa magma, oleh sebab itu disebut konsentrasi magmatik.

Deposit bahan galian sebagai hasil proses ini berkaitan erat dengan batuan beku intrusif.

Konsentrasi magmatik digolongkan menjadi 2:

a.      Magmatik awal

1)      Kristalisasi tanpa konsentrasi: intan

2)      Kristalisasi dan segregasi: kromium, platinum

b.      Magmatik akhir

1)      Akumulasi dan atau injeksi larutan residual: besi titan, platinum, kromium

2)      Akumulasi dan pemisahan larutan: deposit nikel, tembaga

3)      Pegmatit

Hasil dari proses pegmatik dibagi menjadi 4 jenis:

1. Logam tunggal (native metal): Au, Ag, Pb, Fe dan Ni.
2. Oksida: hematit (FeS, tilanit (Ti), chromite (Cr)
3. Sulfida: chalcopirit (Ni-Cu)
4. Batu mulia (gemstone): intan, garnet.

Kerap kali dijumpai satu produk bahan galian /metal berasosiasi dengan metal yang lain, misal:

Besi dengan titan

Tembaga dengan emas

Emas dengan perak

2.      Sublimasi

Proses sublimasi merupakan prose pembentukan bahan galian yang tidak begitu berarti karena sedikit terjadi. Proses ini menyangkut perubahan langsung dari keadaan gas atau uap ke keadaan padat tanpa melalui fase cair. Proses ini berhu-bungan erat dengan kegiatan gunungapi dan fumarol, tetapi sublimat yang dihasilkan jumlahnya sedikit.

Belerang adalah sebagai salah satu contoh. Misalnya yang didapat di Gunung Welirang Jawa Timur. Di samping belerang, juga garam-garam klorida dari besi, tembaga zinc dan garam-garam dari logam alkali lainnya. Tetapi pada umumnya dalam jumlah sangat kecil, sehingga kurang menguntungkan untuk ditambang.

3.      Kontak metasomatisme

Pada saat magma cair dan pijar dalam keadaan sangat panas menerobos batu-an, maka magma tersebut panasnya makin lama makin turun dan akhirnya hilang. Hasil akhir akan membentuk batuan beku intrusif. Proses tersebut dapat terjadi pada keadaan yang dangkal, menengah ataupun dalam. Sehingga dikenal batuan beku intrusif dangkal, menengah dan dalam,

Dalam proses tersebut akan terjadi tekanan dan suhu yang sangat tinggi, terutama pada kontak terobosannya antara magma yang masih cair dengan batuan di seki-tarnya (country rocks).

Akibat dari kontak ini dapat dibagi menjadi 2 jenis:

a.      Akibat dari panas saja, tanpa adanya perubahan-perubahan kimiawi, baik pada magma maupun pada batuan yang diterobos. Kontak ini disebut kontak metamorfisme.

b.      Akibat panas disertai adanya perubahan-perubahan kimiawi sebagai akibat pertukaran ion, pertambahan ion dan sebagainya, dari magma ke batuan yang diterobos dan sebaliknya. Kontak semacam ini disebut disebut kontak metasomatisme.

Kedua jenis kontak tersebut menimbulkan hasil yang sangat berbeda:

1. Kontak metamorfisme: akan menghasilkan bahan galian yang sangat terbatas dan bulan logam. Misalnya: silimanit, marmer
2. Kontak metasomatisme: akan menghasilkan bahan galianlogam yang sangat bervariasi. Hal ini ini terjadi apabila batuan yang diterobos mudah bereaksi, penerobosan terjadi cukup dalam.

Suhu di daerah kontak akan berkisar 500-1.100oC untuk magma yang bersifat silikaan (siliceous magma) dan makin jauh dari kontak suhunya menurun.

Terdapatnya mineral-mineral tertentu akan menunjukkan suhu tertentu, di mana mineral tersebut terbentuk misal:

Mineral wollastonite: tidaklebih 1.125oC

Mineral kuarsa: suhu di atas 573oC

Bahan galian yang terbentuk karena kontak metasomatisme, terjadi karena proses:

1. Rekristalisasi
2. Penggabungan unsur
3. Penggantian ion
4. Penambahan unsur-unsur baru

Dari magma ke batuan yang diterobos.

Secara umum dapat diuraikan sebagai berikut:

Kalau suatu batuan country rock mempunyai komposisi mineral AB dan CD, maka melauli proses penggabungan kembali akan berubah menjadi mineral AC dan BD. Oleh proses penambahan unsur-unsur dari magma akan berubah lagi menjadi ACX dan BDX, di mana X dan Y unsur dari magma.

Penambahan unsur dari magma sebagian berupa logam, silika, boron, klorin, florin, kalium, magnesium dan natrium. Mineral logam (ore mineral) yang terbentuk dalam kontak metasomatisme hampir semua berasal dari magma, demikian pula kandungan-kandungan yang asing pada batuan yang diterobos, melalui proses penambahan unsur.

      Jenis magma yang menerobos batuan yang akhirnya akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme, pada umumnya terbatas pada magma silika dengan komposisi menengah (intermediate) seperti: kuarsa monzonit, granodiorit dan kuarsa diorit. Sedang magma yang kaya akan silika seperti granit, jarang menghasilkan endapan galian, demikian juga magma ultra basa, pada magma yang basa, kadang-kadang dapat membentuk endapan bahan galian kontak metasomatik.

      Hampir semua endapan bahan galian kontak metasomatisme berasosiasi dengan tubuh batuan beku intrusif yang berupa stock, batholit, dan tidak pernah berasosiasi dengan dike atau sill yang berukuran kecil. Untuk lacolith dan sill yang besar meskipun jarang, tetapi kadang-kadang dapat menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatik.

      Melihat tekstur endapan bahan galian metasomatisme ini selalu berhubungan dengan batuan beku intrusif dengan tekstur granular, yang menunjukkan bahwa pendinginan magma waktu itu sangat lambat dengan kedalaman yang cukup besar. Sebaliknya pada batuan intrusif yang bertekstur gelas maupun afanitik, hampir tidak pernah dijumpai adanya endapan bahan galian kontak metasomatik. Hal ini membuktikan bahwa endapan kontak metasomatik selalu hanya berhubungan dengan magma dalam saja. Kedalaman pembekuan magma yang akan menghasilkan batuan beku intrusif dengan tekstur granular diperkirakan + 1.500 m. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pada penerobosan magma dengan komposisi menengah pada kedalaman sekitar 1.500 m. Batuan country rock yang terterobos oleh magma yang paling besar kemungkinannya untuk dapat menimbulkan deposit kontak metasomatik adalah batuan karbonat.

      Batugamping murni ataupun dolomit dengan segera akan mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan unsur yang diintrodusir dari magma. Pada batugamping yang tidak murni, efek kontak metasomatik yang terjadi lebih kuat, karena unsur-unsur pengotor seperti silika, alumina dan besi adalah bahan-bahan yang dapat dengan mudah membentuk kombinasi-kombinasi baru dengan kalsium oksida. Seluruh massa batuan di sekitar kontak dapat berubah menjadi garnet, silika dan mineral-mineral bijih.

      Batuan yang agak sedikit terpengaruh oleh intrusi magma adalah batupasir. Kalau mengalami rekristalisasi batupasir akan menjadi kuarsit yang kadang-kadang mengandung mineral-mineral kontak metasomatisme tersebar setempat-setempat. Sedang batulempung akan mengalami pengerasan dan dapat berubah menjadi hornfels, yang umumnya mengandung mineral andalusit, silimanit dan straurolit.

      Tingkat perubahan yang terjadi pada batuan sedimen klastis halus tersebut, tergantung pada tingkat kemurniannya. Paling baik kalau batulempung tersebut bersifat karbonatan, tetapi secara umum batuan sedimen argilaceous (berbutir halus) jarang yang mengandung mineral bahan galian.

      Apabila batuan beku ataupun metamorf mengalami terobosan magma, hampir tidak akan mengalami perubahan yang berarti, kecuali kalau antara magma yang menerobos dengan batuan beku yang diterobos mempunyai komposisi yang sangat berbeda. Misal magma granodiorit menerobos gabro, maka kemungkinan besar akan ada perubahan-perubahan besar pada gabronya. Secara umum dapat dikata-kan bahwa batuan yang paling peka terhadap kontak metasomatisme dan paling cocok untuk terjadinya pembentukan endapan bahan galian bijih, adalah batuan sedimen, terutama yang bersifat karbonatan dan tidak murni.

      Bentuk posisi ataupun penyebaran dari bahan galian yang terjadi pada proses metasomatisme banyak tergantung pada struktur batuan yang diterobos. Akan tetapi umumnya berbentuk ireguler dan terpisah-pisah. Bentuk ireguler tersebut lebih sering terjadi pada batugamping yang tebal, sedang pada batugamping berlapis-lapis ataupun terkekarkan, maka endapan bijih tersebut dapat berbentuk menjari atau melidah.

      Volume deposit kontak metasomatisme pada umumnya kecil antara puluhan sampai beberapa ratus ribu ton saja, dan jarang yang sampai jutaan ton berat.

4.      Konsentrasi hidrotermal

Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan yang dise-but larutan magmatik yang mungkin dapat mengandung konsentrasi logam yang dahulunya berada dalam magma.

Larutan magmatik ini yang juga disebut larutan hidrotermal banyak mengandung logam-logam yang berasal dari magma, yang sedang membeku dan diendapkan di tempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku tadi.

Larutan ini makin jauh dari magma, akan makin kehilangan panasnya sehingga dikenal:

1. Deposit hidrotermal suhu tinggi: di tempat terdekat dengan intrusi.
2. Deposit hidrotermal suhu menengah: di tempat-tempat yang agak jauh.
3. Deposit hidrotermal suhu rendah: ditempat yang jauh

Deposit tersebut juga dinamakan deposit hidrotermal, mesotermal dan epitermal, tergantung dari suhu, tekanan dan keadaan geologi di mana mereka terbentuk, seperti yang ditunjukkan oleh mineral-mineral yang dikandungnya.

      Dalam perjalanan menerobos batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pergantian (replacement deposit).

Secara umum deposit replasemen terjadi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi, pada daerah lebih dekat dengan batuan intrusifnya yang merupakan deposit hipotermal, sedang deposit celah lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, yang merupakan deposit epitermal yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.

Syarat penting terjadinya deposit hidrotermal adalah:

1. Adanya larutan yang mampu melarutkan mineral.
2. Adanya rekahan/rongga pada batuan, di mana larutan dapat lewat.
3. Adanya tempat, di mana larutan akan mendepositkan kandungan mineralnya.
4. Adanya reaksi kimia yang menghasilkan pengendapan mineral
5. Konsentrasi mineral yang cukup di dalam deposit, sehingga menguntungkan kalau ditambang.

5.      Sedimentasi