Prinsip Dasar Eksplorasi Geokimia

Prinsip Dasar Eksplorasi Geokimia

TA3111 - Teknik EksplorasiArie Naftali Hawu Hede, S.T., M.T., Ph.D.

KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi -Teknik Pertambangan - FTTM ITB

Eksplorasi Tidak LangsungEksplorasi Geokimia

01


Geokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang kelimpahan, komposisi, dan distribusi dari komponen kimia

dalam lingkungan geologi.

Geokimia

Atom tidak bermuatan (netral).Ion atom/molekul yang bermuatan listrik

Nukleus

Proton (+)

Neutron (N)

Elektron (-)

O16

8

Nomor masa

Nomor atom

Penampang kerak bumi

02


Kelimpahan unsur kimia di kerak benua bagian atas (upper continental crust).

• Dekat permukaan pada kerak benuakaya Si-Al.

• 10 unsur utama (O, Si, Ti, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, H) merupakan 99 % penyusun kerak bumi.

Geokimia

03


Victor M Goldschmidt (1888-1947)

Geokimia

04


Högfors-Rönnholmet al. Metagenomes and metatranscriptomes from boreal potential and actual acid sulfate soil materials. Sci Data 6, 207 (2019).

Eksplorasi geokimia berkonsentrasi terutama pada kelimpahan,distribusi, dan migrasi elemen bijih, atau elemen yang terkait eratdengan bijih, dengan tujuan mendeteksi endapan bijih.

Tujuan eksplorasi geokimia yang diaplikasikan untukpertambangan:1. Mencari logam pada bagian lain yang berdekatan pada

endapan yang sudah diketahui, menentukan sebaran,hubungan, dan endapan baru.

2. Menemukan endapan di daerah lain.3. Menentukan dan membatasi jalur/zona mineralisasi dan

mandala metalogenik.

05

Prinsip Dasar Eksplorasi GeokimiaEksplorasi geokimia didasarkan pada pengetahuan bahwa mineralisasi primer lebih banyak terjadidi sekitar endapan mineral dan sebaran sekunder dari unsur-unsur kimia sering terbentuk selamapelapukan dan erosi dari endapan.

Sebaran primer

Sebaran sekunder

Kenampakan alterasi dan kondisi zonasi yangmemiliki dimensi yang sama di sekitar badanbijih dan area di sekitar tambang.

Sisa-sisa mineralisasi bijih yang dapat ditemukandalam conto-conto batuan, tanah, vegetasi,sedimen, dan air yang diambil pada jarakbeberapa meter sampai puluhan kilometer darisumbernya. Zonasi geokimia dan material geologi yang diambil

untuk mendeteksi sebaran primer dan sekunder

06

Prinsip Dasar Eksplorasi GeokimiaDalam pengertian yang lebih sempit, eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu ataulebih unsur jejak dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif, vegetasi, air atau gas untuk mendapatkananomali geokimia yaitu konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap lingkungannya(background geokimia).

Eksplorasi geokimia terdiri dari dua metode

1. Metode yang menggunakan pola sebaranmekanis diterapkan pada mineral yang relatifstabil pada kondisi permukaan bumi (seperti:emas, platina, kasiterit, kromit, unsur tanahjarang).

2. Metode yang didasarkan pada pengenalanpola sebaran kimiawi.

07

Prinsip Dasar Eksplorasi GeokimiaUnsur Penunjuk (Indikator)

Dalam eksplorasi geokimia biasa dipilih unsur penunjuk atau unsur indikator, yaitu suatu unsur yang jumlahnyaatau pola penyebarannya dapat dipakai sebagai petunjuk adanya mineralisasi.

Unsur yang dipilih sebagai indikator bisaberupa:

• Unsur target, yaitu unsur yangmerupakan salah satu unsur yangdiharapkan dapat di eksploitasi(unsur yang diinginkan)

• Unsur pathfinder, unsur yangkurang ekonomis namunkelimpahan dan pola dispersinyalebih potensial daripada unsurtarget

08

Prinsip Dasar Eksplorasi GeokimiaContoh unsur target dan pathfinder dalam eksplorasi untuk beberapa asosiasi bijih

Asosiasi bijih Unsur target Unsur pathfinder

Porphyry copper Cu, Mo Zn, Au, Re, Ag, As, F

Sulfide ore complexes Zn, Cu, Ag, Au Hg, As, S (as SO,), Sb, Se, Cd, Ba, F, Bi

Precious metal veins Au, Ag As, Sb, Te, Mn, Hg, I, F, Bi, Co, Se, TI

Skarn deposits Mo, Zn, Cu B, Au, Ag, Fe, Be

Uranium (sandstone) U Se, Mo, V, Rn, He, Cu, Pb

Uranium (vein) U Cu, Bi, As, Co, Mo, Ni, Pb, F

Ultramafic orebodies Pt, Cr, Ni Cu, Co, Pd

Fluorspar veins F Y, Zn, Rh, Hg, Ba

09

Proses dan Pola Dispersi

TA3111 - Teknik Eksplorasi


10

Proses DispersiSebaran geokimia tidak terlepas dari daur geologi dan jenis-jenis bijih yang dihasilkan pada berbagaitingkatan dari daur tersebut.

Daur geologi, geokimia, dan terbentuknya endapan bijih

11

Proses DispersiDispersi GeokimiaDispersi geokimia adalah proses menyeluruh tentang transpor dan atau fraksinasi unsur-unsur padalingkungan primer maupun sekunder atau secara dapat disingkat sbb :

proses dimana atom dan partikel pindah dari suatu lokasi ke lokasi lain atau ke lingkungangeokimia baru

Jenis dispersi1. Dispersi primer adalah distribusi unsur yang dihasilkan dari proses pembentukan bijih pada

lingkungan geokimia primer, contohnya: Distribusi primer pada endapan hidrotermal berhubunganerat dengan alterasi.

2. Dispersi sekunder adalah remobilisasi unsur-unsur dari endapan bijih primer pada lingkungangeokimia sekunder.

Proses dispersi:1. Mekanis (contohnya injeksi magma, pergerakan pasir di sungai),2. Kimiawi (contohnya disolusi, difusi dan pengendapan/presipitasi dalam

larutan) dan 3. Biologi (penyerapan oleh akar dan mikro-organisme).

12

Proses Dispersi

Tahap

Lingkungan Geokimia

Dalam permukaan

Primer Difusi logam-logam ke dalambatuan samping (wallrock) sekitar endapan hidrotermalsaat pengendapan bijih

Presipitasi jejak logam-logam pada lantaisamudera dekat endapanvolkanogenik

Sekunder Difusi logam-logam dariendapan bijih yang sedangmengalami metamorfisme

Pelapukan endapan bijihsulfida

Contoh dispersi pada lingkungan dan tahapan yang berbeda

Contoh endapan uranium tipe ketidaksesuaian terkubr yang menunjukkan unsur-unsur yang terkait dengan dispersi primer dan dispersi sekunder Kurt Kyser,3 - Exploration for uranium,Uranium for Nuclear Power, 2016,

13

Pola Dispersi Unsur pada Badan Bijih1. Pola dispersi unsur pada endapan bijih yang

tersingkap di permukaan dan telah tererosi

2. Pola dispersi unsur pada endapan bijih yang

tidak tersingkap namun berada pada zonapelapukan

3. Pola dispersi unsur pada endapan bijih

berada di dekat zona pelapukan

4. Badan bijih terletak jauh di bawah zona

pelapukan

14

Dispersi SekunderRedistribusi unsur/logam kimia melalui proses yang terjadi di permukaan dan di dekat permukaandikenal sebagai dispersi geokimia sekunder.

Terdapat 3 (tiga) proses utamadalam disperse sekunder1. Dispersi klastis

Proses dimana partikel padadari materialbergerak/berpindah secara fisik

2. Dispersi hidromorficProses dimana material larutdalam air dan tertransportdalam larutan kimia

3. Dispersi biogenicProses dimana materialberpindah akibat aktifitasbiologi.

15

Dispersi Sekunder Klastis16

1 2 3

4 5

Dispersi Sekunder Hidromorfik

Dispersi hidromorfik dapat dibentuk oleh aliran air permukaan maupun airtanah. Unsur kimia dapatmencapai muka air tanah di suatu daerah. Selanjutnya dapat tetap dalam bentuk larutan atauterendapkan di bawah muka air.

17

Dispersi Sekunder Biogenik• Dispersi Sekunder Klastis

Bentuk dari dispersi ini bergantung pada ketersediaan unsur kimia di zona akar dari tumbuhanyang bersumber dari unsur kimia di tanah atau airtanah.Oleh karena itu bentuk dispersi biogenic bergantung pada bentuk/tipe dispersi lainnya.

18

Metode Survei Geokimia

TA3111 - Teknik Eksplorasi


19

Urutan Kegiatan Prospeksi Geokimia• Seleksi metode, unsur-unsur yang dicari, sensitivitas dan ketelitian yang diinginkan, serta pola

pengambilan conto (sampling).

• Kegiatan pendahuluan atau program pengambilan conto lapangan.

• Analisis conto.

• Melakukan statistik dan evaluasi geologi dari data.

• Konfirmasi anomali semu, sampling lanjutan, serta analisis dan evaluasi pada wilayah yang lebihkecil.

• Penyelidikan terhadap sasaran dengan suatu ketentuan untuk pengambilan conto ulang danpenambahan analisis dari conto-conto yang telah ada.

20

Sumber Conto dan Indikasi AnomaliNo. Sumber conto Penyebab anomali

1. Batuan • Konsentrasi sin-genetik

• Aureole batuan-dinding

• “Bocoran atau tirisan”

• Dispersi pos-mineralisasi

2. Tanah Akumulasi sisa

3. Lelehan es Sebaran

4. Sedimen sungai Sebaran

Akumulasi mineral berat

5. Sedimen danau Akumulasi

6. Air permukaan Sebaran

7. Airtanah Sebaran

8. Salju Akumulasi hidrokimia

9. Uap air Oksidasi dari bijih

Peluruhan radioaktif

10. Vegetasi Konsentrasi selektif

11. Air laut Sebaran primer

12. Sedimen laut Sebaran sekunder

21

Survei Geokimia

Metoda pada tahap reconaissance meliputi:

• Survei drainage: sampling sedimen dan air sungai, sedimen dan danau, airtanah dll.

• Survei endapan glasial: sampling till dll

• Survei batuan

• Survei tanah dengan kerapatan rendah (1 per 25 km). Pendekatan ini semakinpopuler .

Metode pada tahap lanjutan

• Spasi sampling yang lebih rapat dari satu atau dua

media di atas dan/atau:

• Survei stream bank (residual soil atau colluvium)

• Survei biogeokimia

• Survei soil gas atau lebih jarang lagi

• Survei geobotani

• Survei partikulet

• Survei mikroorganisme

22

Survei GeokimiaSurvei tanah

Warna tanah dan perbedaan komposisi tanah dapat merupakan indikatoryang penting untuk berbagai kandungan logam. Contohnya, tanah organikdan inorganik reaksinya akan berbeda terhadap logam (kandunganlogamnya berbeda). Dari kedua tipe ini dapat diharapkan perbedaan level background yang jelas.

• Sample tanah umumnya diambilpada horizon B, pada kedalaman30 - 50 cm atau mengikuti hasilSurvei orientasi.

• Untuk unsur tertentu seperti Ag dan Hg horizon A dapatmemberikan hasil yang lebih baik.

Penampang horizon lapisan tanah

23

Survei GeokimiaSurvei batuan

Sampling batuan geokimia harus mempertimbangkan lingkungan geologi dan tipe endapan mineral yang dicari. Survei batuan dapat dilakukan sendiri untuk mendeteksi kemungkinan dispersi primer yang berasosiasi denganbijih

Pengambilan sample batuan bisa dilakukan dengan chip sampling secara acak pada singkapan atau denganpemboran dengan pola grid (bor auger untuk kedalaman yang kecil, atau dengan rotary percussion untukdaerah yang overburdennya tebal). Sample batuan, yang diperoleh digerus dan diayak. Fraksi –80 meshdianalisis.

Kegiatan survei batuan

24

Survei GeokimiaSurvei sedimen fraksi halus (stream sediment)

Survei sedimen sungai aktif fraksi halus banyak digunakan untuk program penyelidikan pendahuluan, khususnyapada daerah yang medannya sulit. Di daerah tropis, pengambilan conto sedimen sungai dapat dilakukanbersamaan dengan pengamatan geologi dari float dan singkapan.

Survei sedimen fraksi halus Contoh lembar pengamatansurvei sedimen aktif sungai

Penyajian hasil survei sedimensungai

25

Survei GeokimiaSurvei air

Analisis air dari sungai, mata air, danau, rawa sumur, dan sumur bor, dapat dilakukan dalam prospeksi, tetapikesulitan analisis sehubungan dengan rendahnya konsentrasi, ditambah lagi fluktuasi yang cepat akibat variasimusim menghambat meluasnya penggunaan metode ini.

Airtanah bisa kontak dengan batuan dan melarutkan unsur-unsur dan terjadi kesetimbangan kimia yang eratkaitannya dengan kimia yang dikandung oleh akifer.

Label Hijau: tanpa preservasiLabel Biru: filter + preservasi NaOHLabel Ungu: preservasiLabel Kuning: preservasiLabel Merah: filter + preservasi HNO3Survei air

26

Survei GeokimiaSurvei biogekimia

Tumbuhan berasosiasi dengan mineralisasi endapan yang dapat diidentikasikandari: • Pemetaan dan distribusi tanaman secara alamiah.• Keberadaan tanaman indikasi• Perubahan morfologi dari tumbuhan

Untuk melakukan Survei biogeokimia, sedikitnya diperlukan 300 gram material dari tiap tanaman. Sample dapat divariasikan dengan spesies yang berbeda, tapimenggunakan satu spesies lebih praktis.

Survei biogeokimia yang dilakukan oleh mahasiswa Eksplorasi Prodi. Teknik Pertambangan ITB dan analisissampel daun di laboratorium

27

Survei GeokimiaSurvei gas

Pengambilan sample gas untuk mencari anomali unsur volatil di sekitar bijih.Saat ini perhatian difokuskan pada pendeteksian gas Rn dan Hg di sekitar berbagai endapan bijih. Pengambilan sampledapat dilakukan dekat permukaan, dalam tanah, atau dngan pesawat yang terbang rendah.

Keterbatasan metode ini adalah:• Konsentrasi gas yang diukur umumnya rendah• Sulit menentukan lokasi anomali yang akurat• Peka terhadap kondisi cuaca• Memelukan endapan bijih yang mengandung Hg yang cukup

Survei gas yang dilakukan oleh mahasiswa Eksplorasi Prodi. Teknik Pertambangan ITB

28

Penyajian dan Analisis DataSecara umum penyajian hasil analisis disajikan dalam bentuk:

• peta data mentah,

• peta nilai anomali dengan menggunakan pola yang berbeda, peta dari background geokimialokal.

Cu

Pb

Zn

Co

Ni

Mn

Li

KCr

Fe

-1

-0.75

-0.5

-0.25

0

0.25

0.5

0.75

1

-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1

F2

(2

3.1

8 %

)

F1 (36.69 %)

Variables (axes F1 and F2: 59.86 %)

Cu

Pb

Zn

Co

Ni

Mn

Li

K

Cr

Fe

-1

-0.75

-0.5

-0.25

0

0.25

0.5

0.75

1

-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1

F3

(1

3.0

8 %

)

F2 (23.18 %)

Variables (axes F2 and F3: 36.26 %)

Principal Component Analysis (PCA)

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6

Fre

quency

Content (Ln ppm)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6

Fre

quency

Content (Ln ppm)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

2 3 4 5 6 7

Fre

quency

Content (Ln ppm)

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6

Expecte

d n

orm

al valu

e

Observed value

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5

Expecte

d n

orm

al valu

e

Observed value

2

3

4

5

6

7

2 3 4 5 6 7

Expecte

d n

orm

al valu

e

Observed value

Cu Pb Zn

Cu Pb Zn

29

Penyajian dan Analisis Data

Rantau Kelayang

Cu, Au

Ngaol

Cu, Au

Sengering

Cu

Lontar

Au

Cu Pb

Zn

Peta distribusi sebaran unsur hasil analisis stream sedimen

Peta distribusi interpretasi daerah kadar rendah, sedang, dan tinggi hasil menggunakan model Concentration-Area (C-A)

30

Terima Kasih

TA 3111 - Teknik Eksplorasi

31

Documents

Prinsip Dasar Eksplorasi Geokimia