Endapan Porfiri Grasberg

Abstrak

Tambang Grasberg adalah tambang emas terbesar di dunia dan tambang tembaga ketiga terbesar di dunia. Tubuh-tubuh bijih terdapat pada dan di sekitar dua tubuh-tubuh instrusi utama batuan beku yaitu monzodiorit Grasberg dan diorit Ertsberg. Batuan-batuan induk untuk tubuh-tubuh bijih tersebut terdiri dari batuan-batuan karbonatan maupun klastik yang diterobos oleh batuan beku berkomposisi monzonitik dan dioritik yang membentuk punggungan bukit dan sisi atas rangkaian Pegunungan Sudirman. Berdasarkan pada analisa petrografi dan mikroskopi bijih terhadap 23 contoh batuan bor inti Grs 37-44, diketahui bahwa endapan bijih yang terbentuk menyebar dan mengisi rongga batuan berupa jalinan urat kuarsa membentuk struktur stockwork, terdapat 3 zonasi alterasi, yaitu: zonasi ubahan kuarsa - K-felspar - biotit (ubahan potasik); epidot-karbonat-serisit (ubahan propilitik) dan gipsum-anhidrit ( ubahan argilik). Paragenesa mineral bijih terdiri dari magnetik, hematit, arsenopirit, sfalerit, pirit, emas, kalkopirit, digenit, bornit, kalkosit dan kovelit dengan kadar yang berkurang dari bagian tengah ke arah luar dari bor inti.

Kata kunci: Grasberg, zonasi alterasi, paragenesis

Endapan Porfiri

Endapan porfiri adalah endapan dengan tonase besar dan kadar rendah hingga sedang yang mineral bijih utamanya secara dominan terkontrol oleh struktur dan secara spasial dan pembentukan berhubungan dengan serial intrusi porfiri felsik hingga intermedier (Kirkham, 1972 dalam Sinclair, 2007). Ukurannya yang besar serta kontrol struktural (contoh: urat, set urat, stockwork, rekahan, dan breksi) membedakan endapan porfiri dengan endapan lain yang mungkin berdekatan. Seperti skarn, urat mesothermal, dan endapan epithermal.

Kandungan metal dari endapan porfiri sangat beragam. Logam-logam seperti Cu, Au, Mo, Ag, Re, Sn, W, Bi, Zn, In, Pb, serta logam-logam PGE bisa hadir dalam sebuah endapan porfiri.

Endapan porfiri terbentuk dalam beragam setting tektonik. Endapan porfiri Cu biasanya terdapat pada zona akar dari stratovolkano andesitik dalam seting busur-kepulauan (island arc) dan busur-benua (continental arc) yang berhubungan dengan subduksi (Mitchell dan Garson, 1972; Sillitoe, 1973, 1988a; Sillitoe dan Bonham, 1984 dalam Sinclair, 2007; gambar 1). Di Arizona Selatan, endapan porfiri Cu dikaitkan dengan batuan granitik yang bertempat dalam setting kontinental, dalam atau sepanjang batas dari kaldera yang sekarang tererosi intensif (Lipman dan Sawyer, 1985 dalam Sinclair, 2007)

Endapan porfiri terbentuk dalam hubungan yang dekat dengan intrusi epizonal dan mesozonal porfiri. Hubungan temporal yang dekat antara aktivitas magmatik dan mineralisasi hidrotermal dalam endapan porfiri diindikasikan oleh adanya intrusi antar-mineral dan breksi yang terbentuk antara atau selama periode mineralisasi (gambar 2).

Pada skala endapan bijih, struktur yang berhubungan dapat menghasilkan variasi dari tipe mineralisasi, termasuk urat, set urat, stockwork, rekahan, crackled zones, dan pipa breksi (gambar 3). Pada endapan porfiri yang besar dan ekonomis, urat yang termineralisasi dan rekahan biasanya memiliki densitas yang sangat tinggi. Orientasi dari struktur mineralisasi dapat dihubungkan dengan lingkungan stress lokal disekitar bagian atas dari pluton atau dapat menunjukkan kondisi stress regional. Ketika struktur mineralisasi tumpang tindih satu-sama-lain dalam sebuah batuan bervolume besar, kombinasi dari struktur mineralisasi individual menghasilkan zona dengan kadar bijih yang lebih tinggi dan karakteristik dari endapan porfiri berukuran besar. Pembagian zona lokasi dari masing-masing struktur yang timbul dari tipe mineralisasi yang berbeda dapat dilihat pada gambar 4.

Alterasi hidrotermal terjadi secara ekstensif dan biasanya mengalami zonasi pada skala endapan dan juga pada urat dan rekahan individual. Pada banyak endapan porfiri, zona alterasi pada skala endapan terdiri dari zona bagian dalam potassic yang dicirikan oleh K-feldspar dan/atau biotit (± amfibol ± magnetit ± anhidrit; gambar 5) dan zona bagian luar alterasi propylitic yang terdiri dari kuarsa, khlorit, epidot, kalsit, dan secara lokal, albit yang berhubungan dengan pirit. Zona alterasi phyllic (kuarsa + serisit + pirit, gambar 5) dan alterasi argilic (kuarsa + ilit + pirit ± kaolinit ± smektit ± montmorillonit ± kalsit) yang dapat menjadi bagian dari pola zonal diantara zona potassic dan propylitic, atau dapat menjadi zona lebih muda berbentuk irregular atau tabular yang menumpuk diatas alterasi lebih tua dan kumpulan sulfida. Zona sulfida ekonomis paling banyak diasosiasikan dengan alterasi potassic. Hubungan spasial dan temporal diantara tipe berbeda dari alterasi ditunjukan secara skematik dalam gambar 6. Sementara zona alterasi dan mineralisasi dari sebuah endapan porfiri dapat dilihat pada gambar 7.

Model umum dari sebuah endapan porfiri diilustrasikan secara skematis dalam gambar 8, yang menunjukkan endapan porfiri Cu yang berhubungan dengan intrusi porfiritik kecil subvolkanik dan dikelilingi oleh zona piritik yang lebih ekstensif. Skala lebih besar dari sistem hidrotermal ditunjukkan oleh endapan tipe peripheral yang berhubungan dengan endapan porfiri termasuk skarn Cu, manto replacement Zn, Pb, Ag, Au dan berbagai macam tipe dari urat logam-dasar dan logam-berharga serta endapan yang terdapat pada breksi.

Namun, model yang paling cocok diaplikasikan untuk endapan porfiri adalah model magmatik-hidrotermal (gambar 9), atau variasi atas model tersebut, dimana dalam model ini metal bijih didapat secara temporal dan pembentukan dari intrusi yang berhubungan. Sistem hidrotermal banyak-fasa berukuran besar dikembangakan didalam dan diatas dari intrusi yang berhubungan dan umumnya berinteraksi dengan fluida hidrotermal (bisa juga dengan air laut) pada bagian atasnya atau sampingnya. Selama tahap penyusutan dari aktivitas hidrotermal, sistem magmatik-hidrotermal runtuh kedalam dan digantikan oleh air yang dominannya berasal dari air meteorik. Redistribusi, dan konsentrasi lebih lanjut dari logam, terjadi pada beberapa endapan selama tahap penyusutan.

Geologi Regional Grassberg

Pemetaan Regional yang dilakukan oleh PT Freeport, menemukan paling tidak pernah terjadi tiga fase magmatisme  di daerah Pegunungan Tengah. Secara umum, umur magmatisme diperkirakan berkurang ke arah selatan dari utara.

Fase magmatisme tertua terdiri dari terobosan gabroik sampai dioritik, diperkirakan berumur Oligosen dan terdapat dalam lingkungan Metamorfik Derewo. Fase kedua magmatisme berupa diorit berkomposisi alkalin terlokalisir dalam Kelompok Kembelangan pada sisi Selatan Patahan Orogenesa Melanesia Derewo yang berumur Miosen Akhir  sampai Miosen Awal. Magmatisme termuda dan terpenting berupa instrusi dioritik sampai monzonitik   yang dikontrol oleh suatu patahan yang aktif mulai Pliosen Tengah sampai kini. Batuan-Batuan intrusi tersebut menerobos hingga mencapai Kelompok Batugamping New Guinea, dimana endapan porphiri Cu-Au dapat terbentuk seperti Tembagapura dan OK Tedi di Papua Nugini.

Tumbukan Kraton Australia dengan Lempeng Pasifik yang terus berlangsung hingga sekarang menyebabkan deformasi batuan dalam cekungan molase. 

Batuan terobosan di Tembagapura berumur 3 juta tahun (McMahon, 1990, data tidak dipublikasikan), sedangkan batuan terbosan OK Tedi berumur Pliosen akhir pada kisaran 2,6 sampai 1,1 juta tahun. Hasil Penelitian yang dilakukan oleh Nabire Bhakti Mining terhadap 5 contoh batuan intrusi di Distrik Komopa menghasilkan  umur antara 2,9 juta tahun sampai 3,9 juta tahun. Selama Pliosen jalur lipatan papua dipengaruhi oleh tipe magma I, suatu tipe magma yang kaya akan komposisi potasium kalk alkali yang menjadi sumber mineralisasi Cu-Au yang bernilai ekonomi di Ersberg dan Ok Tedi. Selama pliosen intrusi pada zona tektonik dispersi di kepala burung terjadi pada bagian pemekaran sepanjang batas graben. Batas graben ini terbentuk sebagai respon dari peningkatan beban tektonik di bagian tepi utara lempeng Australia yang diakibatkan oleh adanya pelenturan dan pengangkatan dari bagian depan cekungan sedimen yang menutupi landasan dari Blok Kemum.    Menurut Smith (1990),   Sebagai akibat  benturan lempeng Australia dan Pasifik adalah terjadinya penerobosan batuan beku dengan komposisi sedang kedalam batuan sedimen diatasnya yang sebelumnya telah mengalami patahan dan perlipatan. Hasil penerobosan itu selanjutnya mengubah batuan sedimen dan mineralisasi dengan tembaga yang berasosiasi dengan emas dan perak. Tempat-tempat konsentrasi cebakan logam yang berkadar tinggi diperkirakan terdapat pada lajur Pegunungan Tengah Papua mulai dari komplek Tembagapura (Erstberg, Grasberg , DOM, Mata Kucing, dll), Setakwa, Mamoa, Wabu, Komopa-Dawagu, Mogo-Obano, Katehawa, Haiura, Kemabu, Magoda, Degedai, Gokodimi, Selatan Dabera, Tiom, Soba-Tagma, Kupai, Etna Paririm Ilaga. Sementara di daerah Kepala Burung terdapat di Aisijur dan Kali Sute.  Sementara itu dengan adanya busur kepulauan gunungapi (Awewa Volkanik Group) yang terdiri dari Waigeo Island (F.Rumai) Batanta Islamd (F.Batanta), Utara Kepala Burung (Mandi & Arfak Volc), Yapen Island (Yapen Volc), Wayland Overhrust (Topo Volc), memungkinkan terdapatnya logam emas dalam bentuk nugget.

Endapan Mineral Grassberg

Tubuh-tubuh bijih terdapat pada dan di sekitar dua tubuh-tubuh instrusi utama batuan beku yaitu monzodiorit Grasberg dan diorit Ertsberg. Batuan-batuan induk untuk tubuh-tubuh bijih tersebut terdiri dari batuan-batuan karbonatan maupun klastik yang diterobos oleh batuan beku berkomposisi monzonitik dan dioritik yang membentuk punggungan bukit dan sisi atas rangkaian Pegunungan Sudirman. Tubuh-tubuh bijih Grasberg dan ESZ, terdapat pada batuan beku sebagai batuan induk, hadir dalam bentuk urat-urat (vein stockworks) dan diseminasi sulfida tembaga yang didominasi oleh mineral chalcopirit dan sejumlah kecil berupa bornit. Tubuh-tubuh bijih yang berinduk pada batuan sedimen terjadi pada batuan ubahan skarn yang kaya akan unsur magnetit dan magnesium serta kalsium, yang mana lokasi keterdapatannya dan orientasinya sangat dikontrol oleh patahan-patahan besar (major faults) dan oleh komposisi kimia batuan-batuan karbonat di sekitar tubuh-tubuh instrusi tersebut. Mineralisasi tembaga pada batuan ubahan skarn tersebut didominasi oleh mineral chalcopirit, akan tetapi konsentrasi setempat dari mineral sulfida bornit yang cukup banyak juga kadang terjadi. Mineral emas terdapat secara merata disemua tubuh bijih dalam jumlah yang beragam. Di beberapa tempat konsentrasinya cukup banyak, kehadirannya jarang bisa dilihat dengan mata telanjang. Konsentrasi emas tersebut lazim terjadi sebagai inklusi di dalam mineral sulfida tembaga, sedangkan pada beberapa tubuh bijih konsentrasi emas berkaitan erat dengan keterdapatan mineral pirit.

Penetitian endapan bijih di daerah Grasberg Tembagapura Irian Jaya yang didasarkan pada analisa petrografi dan mikroskopi bijih terhadap 23 contoh batuan bor inti Grs 37-44. Hasil penelitian menunjukan bahwa endapan bijih yang terbentuk menyebar dan mengisi rongga batuan berupa jalinan urat kuarsa membentuk struktur stockwork. Mineralisasi terutama terbentuk pada batuan induk diorit dengan zonasi ubahan kuarsa - K-felspar - biotit (ubahan potasik); epidot-karbonat-serisit (ubahan propilitik) dan gipsum-anhidrit ( ubahan argilik). Paragenesa mineral bijih terdiri dari magnetik, hematit, arsenopirit, sfalerit, pirit, emas, kalkopirit, digenit, bornit, kalkosit dan kovelit dengan kadar yang berkurang dari bagian tengah ke arah luar dari bor inti. Atas dasar asosiasi mineral tekstur dan struktur bijih serta zonasi ubahan dan data literatur diperkirakan endapan bijih di daerah penelitian merupakan endapan bijih tipe tembaga porfiri yang membawa emas yang terjadi karena pengaruh larutan hidrotermal.

Cebakan bijih tembaga Grasberg terbentuk pada batuan terobosan yang menembus batuan samping batugamping. Mineral sulfida yang terkandung dalam cebakan bijih tembaga porfiri Cu – Au Grasberg, terdiri dari bornit (Cu5FeS4), kalkosit (Cu2S), kalkopirit (CuFeS2), digenit (Cu9S5), dan pirit (FeS2). Sedangkan emas (Au) umumnya terdapat sebagai inklusi di dalam mineral sulfida tembaga, dengan konsentrasi emas yang tinggi ditunjukkan oleh kehadiran mineral pirit. Grasberg masih mengandung cadangan sekitar 1.109 juta ton bijih dengan kadar 1,02% Cu, 1,19 ppm Au, dan 3 ppm Ag.

Cebakan porfiri Cu-Au memiliki dimensi besar dengan kadar relatif rendah sehingga penambangan dilakukan secara open pit atas dasar pertimbangan keekonomian. Penambangan bijih dilakukan dengan sistem berjenjang dengan pengelupasan lapisan penutup yang ditujukan agar dapat menahan batuan yang berhamburan saat ada peledakan serta bisa menyediakan ruang gerak yang memadai utuk excavator dan unit pemuat. Penambangan dilakukan dengan cara menggali dan memindahkan material dalam jumlah besar, teknologi yang digunakan juga berteknologi tinggi dan berdaya angkut besar sehingga diperlukan lahan untuk penampungan bijih, limbah tambang, serta ampas pengolahan berupa cebakan yang berdimensi sangat besar dengan kedalaman penambangan disesuaikan dengan sebaran bijih ekonomis yang dapat diambil.

Saat ini Grasberg ditambang dengan metode tambang terbuka. Namun karena bukaan yang semakin dalam, sekitar tahun 2015, cara penambangan akan diubah menjadi tambang bawah tanah. Jika semua terwujud, tambang bawah tanah Grasberg akan menjadi salah satu yang terbesar.

Kesimpulan

Tubuh-tubuh bijih terdapat pada dan di sekitar dua tubuh-tubuh instrusi utama batuan beku yaitu monzodiorit Grasberg dan diorit Ertsberg dengan cebakan bijih tembaga Grasberg terbentuk pada batuan terobosan yang menembus batuan samping batugamping.

Zonasi alterasi terdiri dari kuarsa - K-felspar - biotit (ubahan potasik); epidot-karbonat-serisit (ubahan propilitik) dan gipsum-anhidrit ( ubahan argilik).

Paragenesa mineral bijih terdiri dari magnetik, hematit, arsenopirit, sfalerit, pirit, emas, kalkopirit, digenit, bornit, kalkosit dan kovelit dengan kadar yang berkurang dari bagian tengah ke arah luar dari bor inti.

Daftar Pustaka

Suprapto, Sabtanto J., 2008. Pertambangan Tembaga di Indonesia Raksasa Grasberg dan Batu Hijau. Warta Geologi, Vol. 3 No. 3, hal 5-13.

Pollard J. P. and Taylor R. G. 2012. Paragenesis of the Grasberg Cu–Au deposit, Irian Jaya, Indonesia: Results from Logging Section 13. _, Volume 37, Issue 1, pp 117-136.

Murakami, H., Seo, J. H., Heinrich, C. A. 2010. The Relation Between Cu/Au Ratio and Formation Depth of Porphyry-style Cu–Au ± Mo Deposits. _, Volume 45, Issue 1, pp 11-21.

http://www.oocities.org/west_papua/geo_papua.htm (diakses pada tanggal 19 november 2012)

http://opac.geotek.lipi.go.id/index.php?id=282&p=show_detail (diakses pada 17 november 2012)