PSISTEM ENDAPAN PORFIRI-CU PADA LAPANGAN TAMBANG GRASBERG, PROVINSI PAPUA: STUDI TIPE ENDAPAN DAN PENGOLAHAN MINERAL BIJIH Rama Wicaksana Cahyo NUSANTARA1 1 Geological Engineering, Institut Teknologi Bandung, Bandung 40132, Indonesia ABSTRAK PENDAHULUAN Grasberg terletak di dataran tinggi Rangkaian Pegunungan Sudirman, Provinsi Papua, Indonesia, dengan jarak 3km dari lapangan tambang Ertsberg. Lapangan ini ditemukan pada tahun 1988 ketika sebagian besar kondisi Ertsberg sudah habis dieksploitasi. Pembangunan jalan tambang Grasberg dilakukan dengan hanya menggunakan bulldozer dan menghemat hampir 8 kali lipat dari biaya yang seharusnya dikeluarkan. Berdasarkan situs resmi Freeport McMoRan Copper & Gold, Terdapat tiga tambang yang beroperasi di wilayah pertambangan Grasberg. Ketiga tambang tersebut adalah Grasberg open pit, deep ore zone, dan Big Gossan Mine. Pada tahun 2011, PT. Freeport Indonesia sebagai pengelola lokasi penambangan berhasil memproduksi 362 juta ton tembaga serta 37 ton emas dengan perhitungan sisa cadangan 14 juta ton tembaga dan 913 ton emas. Hal ini membuktikan bahwa Grasberg merupakan lapangan penambangan Cu-Au yang besar dengan dinobatkannya Grasberg sebagai lapangan tambang emas terbesar di dunia dan tambang tembaga terbesar ketiga di dunia. Studi literatur pada lapangan tambang Grasberg dilakukan untuk melihat dan menerapkan konsep ilmu endapan mineral bersistem Porfiri-Cu sehingga didapatkan pemahaman yang lebih mendalam terhadap konsep pengendapan mineral di daerah tersebut. GEOLOGI REGIONAL Lingkungan Tektonik Asia Tenggara merupakan kolase dari ofiolit, teras benua dan teras samudra yang membentuk bagian dari kompleks subduksi intra lempeng samudra dan subduksi lempeng benua-samudra (Waele, dkk., 2009) (Gambar 1). Fenomena tektonik ini melibatkan tiga lempeng samudra (Lempeng Filipina dan Lempeng Carolina di bagian Timur, serta bagian samudra dari Lempeng Indo-Australia di bagian Barat) dan sebuah batas dari Lempeng Eurasia dan bagian benua dari Lempeng indo-Australia. Menurut Hall (2002) kondisi tektonik pada wilayah ini setidaknya dipengaruhi oleh peristiwa berikut : (a) 45 juta tahun yang lalu, sebuah blok kanan tektonik di Indochina melepaskan diri dan mensubduksi pra-Lempeng Laut Cina Selatan dengan perkembangan pemekaran pematang di Lempeng Filipina. (b) 25 juta tahun yang lalu, terjadi kolisi antara Australia-busur Halmahera-Filipina dan Dataran Tinggi Ontong pada Pulau Jawa dengan Busur Melanesia, pembukaan dari Laut Cina Selatan, penebalan kerak pada wilayah Kalimantan Utara yang diakibatkan pengaruh dorongan dari Lempeng Benua di Barat Laut dan berputarnya Lempeng Filipina searah jarum jam. (c) 5 juta tahun yang lalu, terjadi kolisi antara Filipina dengan batas kontinen Asia Tenggara yang menyebabkan berpindahnya zona subduksi dari barat kearah Timur Filipina. Wilayah Papua terdiri atas batas utara Kraton Australia di bagian selatan dan rangkaian fragmen samudra dan teras busur samudra di bagian utara (Waele, dkk., 2009) Busur samudra aktif masih melakukan perkembangan kearah timur dari pulau utama di New Britain dan New Ireland lalu kearah tenggara sepanjang antarmuka diantara Lempeng Laut Solomon dan Lempeng Pasifik. Fragmen busur samudra yang lebih muda dari kepulauan utamanya terakresi pada Miosen Akhir selama konvergensi oblik yang berkaitan dengan perputaran Lempeng Filipina dan konvergensi Lempeng Carolina. Pulau utama dari Papua Nugini merupakan tempat bagi endapan emas porfiri dan epitermal berkelas dunia seperti di Grasberg, Ok Tedi, Sungai Frieda, Porgera, Wafi dan Gunung Kare. Kebanyakan dari endapan ini terletak pada atau didekat jejak dari zona suture longitudinal, yang paling terlihat yakni Ramu-Markham dan zona sesar Bismarck (RMB, Gambar 1), atau sepanjang jalur sesar seperti Mapenduma (Grasberg), Ok Tedi dan Sesar Porgera. Fisiografi Regional Geologi Papua secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga kelompok batuan penyusun utama, yakni: (a) batuan Kraton Australia, (b) batuan Lempeng Pasifik, (c) batuan campuran dari kedua lempeng. Litologi campuran merupakan batuan bentukan dari orogenesa Melanesia. Batuan yang berasal dari Kraton Australia utamanya tersusun oleh basement rock berupa batuan metamorf berderajat rendah-tinggi yang telah terintrusi oleh batuan granitik di sebelah barat dengan umur Paleozoikum Akhir. Litologi ini kemudian secara selaras ditutupi oleh sedimen paparan Mesozoikum dan yang lebih muda, batuan vulkanik dan batuan metamorf hingga Tersier Akhir (Dow dan Sukamto, 1984). Batuan lempeng pasifik umumnya berumur lebih muda dan tersusun oleh batuan ultrabasa, tuf halus dan batuan sedimen laut dalam berumur Jura, kompleks ofiolit dan juga batuan plutonik berkomposisi mafik. Kelompok batuan ini terakresikan di atas Lempeng Kontinen Australia karena bertumbukan dengan Lempeng Pasifik. Sebagai akibatnya, terbentuk pola jalur pegunungan kasar di daerah pegunungan tengah bagian utara. Jalur ofiolit membentang kearah timur-barat sejauh 400km dengan lebar lebih dari 50km (Dow dan Sukamto, 1984) TEORI DASAR ENDAPAN MINERAL Karakteristik Umum Sistem endapan porfiri-Cu merupakan sumber utama dunia dalam penghasil tembaga (Cu) dan molybdenum (Mo). Secara kuantitas, tercatat bahwa 50%-60% unsur tembaga dan lebih dari 95% unsur molybdenum di dunia diproduksi dari sistem endapan porfiri-Cu (Gambar 2). Endapan porfiri-Cu secara umum berasosiasi dengan intrusi ganda berkomposisi Intermedier-Asam (diorite-granodiorit sampai Kuarsa dengan silika tinggi) yang secara tipikal bertekstur porfiritik. Host rock biasanya berupa rentang antara granodiorit-tonalite dengan tekstur porfiritik dan kaya akan mineral pirit, (Cox, 1986). Mineral bijih utama yang terbentuk berupa kalkopirit dan bornite dengan gangue mineral berupa kuarsa, alkali feldspar, anhidrit, magnetit, dan terkadang ditemukan pula biotit, serisit dan pirit. Mineralisasi umumnya terpusat pada intrusi kuarsa monzonit. Selain karena tekstur porfiritik pada batuannya, sistem porfiri-Cu juga dapat dibedakan dengan yang lain dari luas lingkup areanya yang luas dengan struktur-struktur seperti stockworks, vein dan veinsets, rekahan dan juga breksiasi. Alterasi hidrotermal pada sistem ini terjadi akibat interaksi dari larutan dan batuan pada sebuah area berskala luas dan membentuk zona yang konsentris (Gambar 3). Endapan porfiri-Cu ditemukan dalam jumlah yang besar (dari puluhan miliar sampai triliun ton) dalam kadar rendah-menengah (rata-rata <1%). Berdasarkan hasil dating, endapan porfiri ditemukan berumur Arkean-Resen namun hampir semua endapan yang ekonomis ditemukan pada rentang umur Jura sampai lebih muda. Biasanya, endapan ini ditemukan secara ekonomis akibat hasil dari supergene enrichment sebagai mantel penutup endapan sistem porfiri. bijih, yakni zona yang berada di perbatasan zona alterasi potasik dan filik. Kadar pirit 510% dengan rasio perbandingan Py/Cp 5:2. Mineral bijih utama berupa kalkopirit sebagai stockwork dan veinlets. Mineral bijih lainnya berupa bornit, enargit dan kalkosit. (c) zona pirit, yakni zona yang banyak terdapat pada zona alterasi filik dan argilik. Kadar pirit 1015% dengan rasio Py/Cp 15:1. Mineralisasi hadir dalam bentuk urat maupun diseminasi. (d) zonaluar, yakni zona yang hadir bersama zona alterasi propilitik. Kadar pirit sedikit dan mineralisasi Cu sangat jarang ditemukan. Banyak terdapat sfalerit dan galena dengan kadar sub ore. Mineralisasi hadir dalam bentuk urat. ENDAPAN MINERAL DAERAH Zonasi Alterasi Pada sistem endapan porfiri-Cu, terdapat 4 zonasi alterasi (Creasey, 1966) (Gambar 4). (a) zona potasik, yakni alterasi berupa pengayaan unsur K (potassium) dari larutan hidrotermal ke batuan samping. Zona ini dicirikan oleh mineral-mineral serisit, biotit dan K-feldspar. (b) zona filik, yakni alterasi berupa pembentukan serisit. Terkadang disertai dengan pembentukan kuarsa dan pirit. (c) zona profilitik, yakni alterasi pembentukan mineral pembawa Ca seperti kalsit, klorit, epidot. Terkadang disertai dengan pembentukan albit, serisit, zeosit dan pirit. (d) zona argilik, yakni alterasi pembentukan mineral lempung seperti kaolinit, monmorilonit, dickit, illit dan menghilangnya mineral-mineral pembawa Ca. Zonasi Mineralisasi Pada sistem endapan porfiri-Cu, terdapat 4 zonasi mineralisas (Gambar 5). (a) zona dalam, yakni zona yang ditemukan bersamaan dengan zona alterasi potasik. Dicirikan oleh sulfida yang sangat rendah dan molybdenum yang sangat tinggi, kandungan pirit 2-5% dengan rasio Py/Cp sekitar 3:1. Endapan dominan terdiseminasi, sangat sedikit ditemukan dalam bentuk stockwork. (b) zona Ciri-ciri Genesa dan Mineralisasi Endapan Grasberg terbentuk pada sebuah gunung setinggi 4.100m yang telah ditambang dengan metoda tambang terbuka sampai pada ketinggian 3.000m (1998). Tubuh bijih terletak di dan sekitar dua buah intrusi yakni Grasberg monzodiorit dan Ertsberg diorit. Host rock dari tubuh bijih ini adalah batuan sedimen klastik dan juga karbonat. Tubuh bijih pada batuan beku penyerta hadir sebagai urat stockwork dan diseminasi dari tembaga sulfida, didominasi oleh kalkopirit disertai sedikit bornit. Sedangkan, tubuh bijih pada batuan sedimen penyerta hadir sebagai replacement yang kaya akan magnetit, kalsium/magnesian skarn dengan lokasi dan orientasi yang sangat bergantung kepada sesar-sesar besar serta kandungan kimia batuan karbonat sepanjang batas intrusi. Mineralisasi tembaga pada endapan skarn didominasi oleh kalkopirit, namun didapatkan konsentrasi bornit yang lebih tinggi dibanding pada endapan porfiri-Cu nya. Selain itu, emas hadir dengan konsentrasi yang signifikan pada kedua tubuh bijih. Konsentrasi emas ini biasanya hadir sebagai inklusi dari endapan tembaga sulfida walaupun pada beberapa endapan, konsentrasi emas ini juga berasosiasi dengan pirit. Nilai Keekonomisan Berdasarkan laporan tahunan FreeportMcMoRan Copper & Gold tahun 2011, tambang Grasberg memproduksi tembaga sebanyak 846 juta pon dengan harga rata-rata tahunan sebesar $3.85 untuk tiap pon-nya, dibandingkan dengan produksi tahun 2010 pada angka 1.2 triliun pon dengan harga ratarata $3.69 untuk tiap pon-nya. Pada komoditas emas, tambang Grasberg memproduksi 1.3 juta ons emas pada tahun 2011 dengan harga rata-rata tahunan sebesar $1,583 per ons, dibandingkan dengan produksi tahun 2010 pada angka 1.8 juta ons dengan harga rata-rata tahunan sebesar $1,271 per ons. Berkurangnya total volume produksi dari emas dan tembaga lebih disebabkan oleh hal-hal teknis seperti akibat dari kekacauan buruh, dan penghentian sementara dari proses penggilingan bijih dikarenakan terjadi kerusakan pada konsentrat dan pipa-pipa bahan bakar. Jadi, secara umum tambang Grasberg tetap dapat memproduksi tembaga dan emas dalam jumlah yang sangat besar, mengingat harga tembaga dan emas yang juga terus meningkat. Proses Penambangan Berdasarkan situs resmi dari Freeport McMoRan Copper & Gold, terdapat tiga tambang yang sedang beroperasi di Grasberg. Tambang-tambang tersebut adalah: (a) Tambang terbuka Grasberg yang mulai dieksploitasi pada tahun 1990 dan diperkirakan akan dilanjutkan pada tahun 2016, bertepatan dengan mulainya operasi pada tambang bawah tanah pada tambang Grasberg Block Cave yang sekarang masih dalam tahap pengembangan. Pada tambang ini, penambangan dilakukan dengan cara peledakan dan pengerukkan dengan kapasitas transportasi mencapai 225.000 metrik ton bijih pada mesin penggiling tiap harinya dan 135.000 metrik ton bijih padatempat penyimpanan terkubur. (b) Tambang DOZ atau deep ore zone mine, yakni sebuah tubuh bijih berkedudukan vertikal dibawah zona bijih intermedier yang hampir habis. Produksi pada tubuh bijih ini dimulai pada tahun 1989 menggunakan metoda open stope mining. Produksi terhenti pada tahun 1991 karena ditemukan cadangan baru pada tambang terbuka Grasberg, dan dimulai lagi pada September 2000 menggunakan metoda blockcave dan diproyeksikan akan berakhir pada tahun 2019.Pada tambang ini, digunakan pemindah bijih dan chutes untuk memindahkan bijih dari mesin pengangkut ke truk. Kemudian, truk menempatkan bijih tersebut pada dua buah mesin penghancur kemudian bijih dibawa menuju tempat penyimpanan di permukaan. (c) Tambang Big Gossan yang terdapat dibawah permukaan, bersebelahan dengan tempat penggilingan. Tubuh bijih pada tambang ini berbentuk tabular dan hampir vertikal. Produksi dari tambang ini dimulai pada 4 bulan akhir di tahun 2010 dan diestimasikan dapat membawa 7.000 metrik ton per hari pada pertengahan 2013. Tambang jenis ini menggunakan metoda blasthole stoping dengan delayed paste backfill. Stopes dari berbagai ukuran ditambang dan bijihnya dijatuhkan di sebuah truk pengangkut. Kemudian bijih dibawa menuju mesin penghancur jaw crusher. Bijih yang sudah hancur kemudian diangkat keatas menuju sebuah sabuk pembawa. Sabuk tersebut membawa bijih yang telah hancur ke mesin pembawa utama, yang kemudian dibawa menuju tempat penyimpanan mesin penggiling untuk kemudian dilakukan proses penggilingan. KESIMPULAN Sistem endapan porfiri-Cu merupakan sistem endapan penghasil tembaga dan molybdenum dalam jumlah yang besar. Endapan ini terjadi akibat adanya intrusi bertahap berkomposisi intermedier-asam yang membentuk tubuh bijih yang kaya akan tembaga, molybdenum dan (kadang disertai emas) pada mineral bijih yang berupa kalkopirit dan bornit. Grasberg, merupakan salah satu contoh lapangan tambang dengan sistem endapan porfiri-Cu dengan tubuh bijih berada pada dan sekitar intrusi monzodiorit pada batuan penyerta sedimen klastik. Grasberg telah dinyatakan sebagai lapangan tambang dengan cadangan tembaga terbesar ketiga di dunia dan cadangan emas terbesar di dunia, hal ini didukung pula dengan produksi tembaga dan emas yang tinggi di tahun-tahun terakhir. Terdapat tiga tambang yang aktif di wilayah Grasberg yakni tambang terbuka Grasberg, DOZ dan Big Gossan yang juga membuktikan bahwa wilayah pertambangan Grasberg merupakan wilayah pertambangan yang sangat kaya akan mineral bijih. REFERENSI Beane, R.E. dan Bodnar, R.J. (1995): Hydrothermal Fluids and Hydrothermal Alteration in Porphyry Copper Deposits. Arizona Geological Society Digest 20: Tucson, AZ p. 8393. Berger, B.R., Ayuso, R.A., Wynn, J.C. dan Seal, R.R. (2008): Preliminary model of porphyry copper deposits. U.S. Geological Survey Open-File Report 2008-1321, 55 p. Corbett, G.J. dan Leach, T.M. (1997): Southwest Pacific Rim gold-copper system: structure, alteration and mineralization. Short course manual. Cox, L.J., Chaffee, M.A., Cox, D.P. dan Klein, D.P. (1986): Porphyry Cu Deposits. U.S. Geological Survey Journalbook: 2005-1433, 20 p. Creasey, S.C.(1966): Hydrothermal alteration, in Geology of the porphyry copper deposits.ed. Titley, S.R., and Hicks, C.L.: University of Arizona Press, p. 51-74. Dow, D.B. dan R. Sukamto. (1984): Late Tertiary to Quartenary tectonics of Irian Jaya. Episodes 7, 4, p. 3-9. Waele, B.D., Williams, P. dan Chan, G. (2009): Tectonic controls on the distribution of large copper and gold deposits in Southeast Asia to identify productive and non-productive structure. Proceedings of the Tenth Biennial SGA Meeting, Townsville. Kirkham, R.V. dan Dunne, K.P.E. (2000): World distribution of porphyry, porphyry-associated skarn, and bulktonnage epithermal deposits and occurrence. Geological Survey of Canada Open File 3792a. http://www.infomine.com/minesite/minesit e.asp?site=grasberg (diakses pada 16 November 2012, pukul 09:33 WIB) http://www.fcx.com/ir/AR/2011/FCX_AR_ 2011.pdf (diakses pada 16 November 2012, pukul 10.30) http://www.fcx.com/operations/grascomplx. htm (diakses pada 16 November 2012, pukul 10.08) Gambar 1. Peta tektonik regional Asia Tenggara yang menunjukkan endapan porfiri Cu-Au dan epithermal Au (Waele, dkk., 2009). Gambar 4. Model alterasi Lowell & Guilbert pada endapan porfiri Cu (Creasey, 1966) Gambar 2. Persebaran global endapan porfiri (Kirkham dan Dunne, 2000). Gambar 5. Model mineralisasi pada sistem endapan porfiri-Cu (Creasey, 1966) Gambar 3. Skema interaksi larutan hidrotermal dan batuan membentuk zona konsentris
