Document

Panduan Kuliah dan Praktikum
ENDAPAN MINERAL
Sutarto Hartosuwarno
Laboratorium Petrologi dan Bahan Galian Teknik Geologi Fakultas Teknologi Mineral Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” YOGYAKARTA 22
BAB 2
STRUKTUR INTERNAL BUMI DAN TEKTONIK LEMPENG
2.1. Struktur Internal Bumi
Pembagian lapisan struktur internal bumi dapat berdasarkan sifat kimia (atau
komposisinya) ataupun berdasarkan sifat fisiknya (Gambar 2.1).
2.1.1. Pembagian Lapisan bumi berdasar komposisi kimia
ƒ
Kerak Benua (Continental Crust), 0,374% masa bumi, pada kedalaman
0-75 Km. Mengandung 0,554% masa Mantel-kerak, merupakan bagian paling
luar dari bumi yang tersusun oleh berbagai batuan. Merupakan lapisan
dengan densitas rendah (2,7 g/cm3) yang didominasi mineral-mineral kuarsa
(SiO2) dan feldspar, membentuk batuan berkomposisi granitik.
ƒ
Kerak
Samodera
(Oceanic Crust), 0,099% masa bumi, dengan
kedalaman 0-10 km. Lapisan ini mengandung 0,147% masa mantel-kerak.
Mayoritas kerak ini terbentuk karena aktifitas magmatisme-volkanisme pada
zona pemekaran. Sistem Punggungan Tengah Samodera, sebagai jaringan
gunungapi sepanjang 40.000 km, menghasilkan kerak samodera baru dengan
kecepatan 17 Km3 /tahun, menutup lantai samodera membentuk batuan
berkomposisi basaltik (densitas 3,0g/cm3).
ƒ
Mantel Atas (Upper Mantle), 10,3% masa bumi, kedalaman 10-400 km,
mmengandung 15,3% masa mantel-kerak. Berdasarkan observasi fragmen
yang berasal dari erupsi ngunungapi atau jalur pegunungan yang tererosi,
mineral utama pada mantel atas adalah Olivin (Mg,Fe)2SiO4 dan Piroksen
(Mg,Fe)SiO3, membentuk batuan ultra mafik (Peridotit).
ƒ
Zona Transisi Mantel Bawah-Mantel Atas, 7,5% masa bumi, kedalaman
400-650 km. Zona transisi atau Mantel Tengah atau secara fisik dikenal
sebagai Mesosfer mengandung 11,1% masa mantel-kerak, merupakan
sumber magma basaltic. Juga mengandung kalsium (ca), Aluminium (Al), dan
garnet, merupakan kompleks silikat mengandung Aluminium. Lapisan ini
relative mempunyai densitas tinggi jika dingan, disebabkan kandungan
granetnya. Tetapi akan mudah mengapung atau ringan jika panas, karena
23
mineral yang lebur akan membentuk basalt, menerobos naik melewati mantel
atas membentuk magma.
Gambar 2.1 Penampang interior bumi
ƒ
Mantel Bawah (Lower Mantle), 49.2% masa bumi, kedalaman 650-2.890
km, 72,9% disusun oleh masa mantel-kerak dengan komposisi terdiri dari
silicon (Si), magnesium (Mg), dan oksigen (O). Sebagian kemungkinan
disusun oleh besi (Fe), kalsium (ca), dan aluminium (Al). Para ahli membuat
deduksi ini berdasarkan asumsi bahwa proporsi dan jenis unsus pada bumi
relative sama dengan meteorit primitive.
ƒ
Inti Bumi, 32,5% masa bumi, kedalaman 2.890-6370 km. Lapisan ini
didominasi oleh besi (Fe), juga mengandung sekitar 10% sulfur (S) dan atau
24
oksigen (O). Sulfur dan Oksigen menyebabkan lapisan ini densitasnya sedikit
lebih ringan dari leburan besi murni
Komposisi Kerak Bumi
Seperti di sebutkan di atas,kerak bumi dibedakan menjadi kerak samudera
yang berkomposisi basaltic dan kerak benua yang berkomposisi granitic. Disamping
adanya perbedaan komposisi batuan, kedua tipe kerak tersebut juga mempunyai
perbedan kadar unsur-unsur yang yang terdapat di dalamnya, walupun demikian
terdapat beberapa unsure yang mempunyai proporsi relative sama pada kedua kerak
tersebut.
Tabel 2.1 Daftar kadsar beberapa logam penting di kerak bumi
Logam
Au/Emas
Ag/Perak
Fe/Besi
Cu/Tembaga
Pb/Timbal
Granit (kerak
benua)
0.000 000 4
0.000 0055
1.37
0.0013
0.0048
Diabas (kerak
samodera)
0.000 000 4
0.000 008
7.76
0.0110
0.00078
Kadar Dlm
Kerak(%)
0.000 000 4
0.000 007
5
0.005
0.0013
Mining
Grade(%)
0.000 1
0.008
25-55
1
4-20
Zn/Seng
Ni/Nikel
Cr/Krom
Mn/Mangan
Al/Aluminium
Sn/Timah
Hg/ Raksa
Mo/Molibdenum
W/wolfram
Pt/Platina
0.0045
0.0001
0.002
0.0195
7.43
0.00035
0.000 01
0.000 65
0.000 04
0.000 00019
0.0086
0.0076
0.0114
0.128
7.94
0.00032
0.000 02
0.000 057
0.000 05
0.000 00012
0.007
0.0075
0.01
0.09
8.13
0.000 2
0.000 008
0.000 15
0.000 15
0.000 001
4-10
1.5-2,5
30
35
30
0.5-2
0,2-8
0,01-0,6
0,3-6 WO3
0,0003-0,0015
Si/Silikon
O/Oksigen
33.96
48.5
24.6
44.9
27.7
46.6
2.1.2. Pembagian Lapisan Bumi Secara Fisik
Pembagian lapisan bumi berdasarkan komposisi merupakan satu-satunya
pembagian sebelum berkembangnya teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonics),
sebuah ide yang menyatakan bahwa permukaan bumi disusun oleh lempenglempeng yang bergerak. Sekitar tahun 1970-an para ahli geologi menyadari bahwa
lempeng-lempeng tersebut lebih tebal dari pada kerak, dan kemudian diketahui
25
bahwa lempeng –lempeng tersebut terdiri dari kerak dan bagian paling atas dari
mantel, membentuk lapisan yang kaku dan keras yang dikenal sebagai litosfer
(lithosphere), mempunyai ketebalan antara 10-200 Km.
Lempeng litosfer tersebut mengambang pada lapisan yang plastis yang
sebagian membentuk leburan, dengan ketebalan 250-350 Km, yang dikenal sebagai
Astenosfer (Asthenosphere). Walaupun Astenosfer dapat bergerak, tetapi bukan
lapisan cair,oleh karenanya dapat dilalui baik Gelombang-P (Compressional (P)Waves) maupun Gelombang-S (Shear (S)-Waves).
Pada kedalaman sekitar 660 Km, tekanan menjadi lebih besar dan mantel
tidak lagi dapat bergerak. Lapisan mantel yang tidak lagi plastis ini dikenal sebgai
lapisan Mesosfer (Mesosphere).
Inti bumi secara fisik dibagi mmenjadi dua bagian, yang dikenal sebagai Inti
Luar (Outer Core) dan Inti Dalam (Inner Core). Lapiasan Inti Luar berada pada
kedalaman 2.890-5150 km, sangat panas, membentuk fase
cair. Sedangkan Inti
Dalam, berada pada kedalaman 5.150-6370 km, merupakan fase padatan, seolah
mengambang dalam leburan inti luar.
2.2. Tektonik Lempeng dan Mineralisasi
Continental rifting dan Mid Oceanic Spreading dibentuk pada retakan
lempeng, ketika magma bergerak naik dari mantel menuju permukaan lantai
samodra membentuk sekuen batuan ofiolit penampang tengah samodera, sebagai
lempeng baru. Lempeng baru yang terbentuk bergerak menjauhi sumbu pemekaran,
makin lama semakin dingin dan semakin tebal, hingga densitasnya semakin besar
dan kemudian tenggelam membentuk penunjaman (Subduction Zone), sehingga
lempeng akan panas, hancur, menyebabkan terbentuknya leburan sebagian pada
mantel membentuk magma, dengan densitas rendah bergerak kembali ke
permukaan menbentuk rangkaian gunungapi. Pergerakan lempeng seringkali juga
menimbulkan pergeseran membentuk sesar mendatar besar (Transform faults),
juga diikuti oleh pembentukan magma.
Litosfer bumi dibagi menjadi delapan lempeng besar serta sekitar 24 lempeng
kecil, yang bergerak di atas lapisasn Astenosfer dengan kecepatan sekitar 5-10
cm/tahun. Kedelapan lempeng besar tersebut terdiri dari:
ƒ
Lempeng Afrika (African Plate)
ƒ
Lempeng Antartik (Antarctic Plate)
ƒ
Lempeng Hindia-Australia (Indian-Australian Plate)
26
ƒ
Lempeng Pasifik (Pasific Plate)
ƒ
Lempeng Amerika Utara (North American Plate)
ƒ
Lempeng Amerika Selatan (South American Plate )
ƒ
Lempeng Nazca (Nazca Plate)
Batas-batas lempeng tektonik tersebut di atas, membentuk lingkungan tektonik
yang beragam, secara umum dikenal sebagai
1. Mid-oceanic ridge dan back arc rifting dan transform faults, yang membentuk
batas lempeng konstruktif
2. Subduction zone, yang merupakan batas lempeng destruktif, menghasilkan
island arcs dan active continental margins
3. Oceanic intra-plate, menghasilkan oceanic island (hot spots)
4. Continental intra-plate, yang menghasilkan continental flood basalt dan
continental rift zone
Gambar 2.2. Penampang tektonik interior bumi
27
LEMPENG AMERIKA
UTARA
LEMPENG EURASIA
LEMPENG PASIFIK
LEMPENG PASIPIK
LEMPENG
NAZCA
LEMPENG AFRIKA
LEMPENG HINDIAAUSTRALIA
LEMPENG
AMERIKA SELATAN
LEMPENG NAZCA
LEMPENG ANTYARTIK
LEMPENG
ANTARTIK
Gambar 2.3 Batas lempeng-lempeng besar pada litosfer bumi
28
Tektonik Lempeng berperan besar dalam mengontrol terjadinya magmatisme,
hidrotermal, dan volkanisme pada lapisan kerak bumi. Sebagian besar proses
pembentukan mineralisasi sangat terkait dengan proses magmatisme dan hidrotermal
atau pembentukan batuan. Oleh karena itu sangat penting memahami lempeng
tektonik, sebagai dasar untuk memahami adanya mineralisasi.
Pada kenyataannya tektonik lempeng sangat baik dalam menjelaskan karakteristik
batuan beku dan asosiasi endapan mineral. Lebih dari 90% aktivitas batuan beku yang
sekarang ada terletak di dekat batas lempeng tektonik. Sehingga batas lempeng
merupakan tempat yang paling penting bagi penyebaran endapan mineral.
Keberadaan endapan bijih di dunia sebagian besar tersebar pada wilayah batas
lempeng, terutama pada jalur magmatisme-vulkanisme yang disebabkan subduksi
lempeng. Sebagai contoh adalah batas wilayah lempeng pasifik, yang membentuk busur
kepulauan di bagian barat mulai dari Selandia Baru-Papua Nuegini-Indonesia-PilipinaJepang dan busur magmatic kontinen di bagian timur mulai dari Chili-Amerika Serikat
hingga Kanada, yang dikenal sebagai ring of fire, merupakan jalur mineralisasi yang
sangat potensial.
Keberadaan endapan mineral yang signifikan di Indonesia, sebagian besar
berasosianya atau berada pada jalur busur magmatic, seperti
endapan porfir Cu-Au
kompleks Grasberg-Ertzberg yang berada pada busur irian Jaya Tengah, Endapan Cu-Au
Batuhijau Sumbawa dan Endapan Au-Ag Epitermal Pongkor yang berada pada busur
Sunda-banda, Endapan Au Epitermal Kelian pada busur Kalimantan Tengah, Endapan Au
Sedimen Hosted Messel di busur Sulawesi Mindanau, Endapan Au epitermal Gosowong
yang berada pada busur Halmmahera, dan lain sebagainya.
Jenis logam yang terknsentrasi, pada wilayah tertentu, sangat dikontrol oleh
lingkungan tektoniknya. Sn, W,Mo, F, Nb umumnya dikontrol oleh oleh keberadaan
kerak kontinen, baik pada intra-continental hotspot, intra-continental rift zone, maupun
pada continental magmatic arcs. Cr, Ni,Pt, Cu dikontrol oleh kehadiran kerak samodera,
diantaranya pada pemekaran tengah samudera. Au, Ag,Cu paling sering hadir pada
lingkungan tektonik busur kepulauan (gambar 2.4)
29
Gambar 2.4 Penampang pada batas lempeng-lempeng tektonik dan asosiasi unsure
logam yang terbentuk (Mitchell dan Garson, 1981)
30
Gambar 2.5 Penyebaran busur magmatic di Indonnesia, yang berperan terhadap keberadaan bijih (sumber : Carlile dan Michell, 1994)
31
20