Reaksi Bowen Seri Reaksi Bowen (Bowen Reaction Series) menggambarkan proses pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral. Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan bahwa mineral-mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). Suhu magma dan laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll). Dan laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat terbentuk. Dalam skema tersebut reaksi digambarkan dengan “Y”, dimana lengan bagian atas mewakili dua jalur/deret
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Reaksi Bowen
Seri Reaksi Bowen (Bowen Reaction Series) menggambarkan proses
pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma
mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini
suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral.
Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan bahwa
mineral-mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan
mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). Suhu magma dan
laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll).
Dan laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat
terbentuk.
Dalam skema tersebut reaksi digambarkan dengan “Y”, dimana lengan bagian atas
mewakili dua jalur/deret pembentukan yang berbeda. Lengan kanan atas
merupakan deret reaksi yang berkelanjutan (continuous), sedangkan lengan kiri
atas adalah deret reaksi yang terputus-putus/tak berkelanjutan (discontinuous).
1. Deret Continuous
Deret ini mewakili pembentukan feldspar plagioclase. Dimulai dengan feldspar
yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar, CaAlSiO) dan berlanjut reaksi dengan
peningkatan bertahap dalam pembentukan natrium yang mengandung feldspar
(Ca–Na-feldspar, CaNaAlSiO) sampai titik kesetimbangan tercapai pada suhu
sekitar 9000C. Saat magma mendingin dan kalsium kehabisan ion, feldspar
didominasi oleh pembentukan natrium feldspar (Na-Feldspar, NaAlSiO) hingga
suhu sekitar 6000C feldspar dengan hamper 100% natrium terbentuk.
2. Deret Discontinuous
Pada deret ini mewakili formasi mineral ferro-magnesium silicate dimana satu
mineral berubah menjadi mineral lainnya pada rentang temperatur tertentu dengan
melakukan reaksi dengan sisa larutan magma. Diawali dengan pembentukan
mineral Olivine yang merupakan satu-satunya mineral yang stabil pada atau di
bawah 18000C. Ketika temperatur berkurang dan Pyroxene menjadi stabil
(terbentuk). Sekitar 11000C, mineral yang mengandung kalsium (CaFeMgSiO)
terbentuk dan pada kisaran suhu 9000C Amphibole terbentuk. Sampai pada suhu
magma mendingin di 6000C Biotit mulai terbentuk.
Bila proses pendinginan yang berlangsung terlalu cepat, mineral yang telah ada
tidak dapat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma yang menyebabkan mineral
yang terbentuk memiliki rim (selubung). Rim tersusun atas mineral yang telah
terbentuk sebelumnya, misal Olivin dengan rim Pyroxene.
Deret ini berakhir dengan mengkristalnya Biotite dimana semua besi dan
magnesium telah selesai dipergunakan dalam pembentukan mineral.
3. Apabila kedua jalur reaksi tersebut berakhir dan seluruh besi, magnesium,
kalsium dan sodium habis, secara ideal yang tersisa hanya potassium, aluminium
dan silica. Semua unsur sisa tersebut akan bergabung membentuk Othoclase
Potassium Feldspar. Dan akan terbentuk mika muscovite apabila tekanan air
cukup tinggi. Sisanya, larutan magma yang sebagian besar mengandung silica dan
oksigen akan membentuk Quartz (kuarsa). Dalam kristalisasi mineral-mineral ini
tidak termasuk dalam deret reaksi karena proses pembentukannya yang saling
terpisah dan independent.
1. Endapan Hipothermal
Mineralisasi hipotermal adalah proses pembentukan mineral pada suhu tinggi
(300°C- 5000C) yang berada pada lingkungan jauh dengan permukaan pada
kedalaman kurang dari 4-6 km. prosesnya hamper sama dengan epithermal dan
endapan mesothermal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi secara umum pada lingkungan ini,
yang mencirikan karakteristik dari proses mineralisasi, temasuk kondisi geologi
lokal (permeabilitas dan reaktivitas dari host-rocks) dan tekanan beserta
temperatur dari fluida hydrothermal (air pada temperatur 100°C dapat tetap
menjadi cairan dibawah tekanan yang tinggi tetapi ketika berada lingkungan
tekanan yang rendah dapat mendidih secara tiba-tiba bahkan meledak secara
explosive). Fluida hydrothermal mungkin dari residu magma asli, tetapi umumnya
terbentuk ketika airtanah terpanaskan oleh tubuh batuan yang meleleh, contohnya
sebuah sub-volcanic magma-chamber.
Endapan hipotermal terbentuk pada magma chamber pada kedalaman 4.000 –
6.000 meter. Pada endapan ini, biasa terdapat mineral logam yang berupa bornit,
kovelit, kalkosit, kalkopirit, pirit, tembaga, emas, wolfram, molibdenit, seng dan
perak. Mineral logam tersebut berasosiasi dengan mineral - mineral pengotor
seperti piroksen, amfibol, garnet, ilmenit, spekularit, turmalin, topaz, mika hijau
dan mika cokelat (Warmada, 2009).
Keberadaan dari endapan hipotermal terkait dengan pembentukannya yang
dipengaruhi oleh aktivitas magmatisme yang berada pada lokasi di bawah
permukaan, yaitu pada kedalaman 4.000 – 6.000 meter. Selain itu, dengan adanya
sistem hidrotermal yang membutuhkan adanya aktivitas magmatisme, maka
endapan hipotermal akan dapat ditemukan pada daerah-daerah yang terdapat
aktivitas magmatisme seperti sepanjang zona subduksi ataupun ring of fire.
Pada umumnya, endapan hipotermal berupa perlapisan endapan yang tersusun
oleh butiran yang kasar. Endapan mineral yang terdapat pada zona hipotermal
antara lain emas, wolframite, scheelite, pyrrhotite, pentlandite, pyrite,
arsenopyrite, chalcopyrite, sphalerite, galena, uranite, dan cobalt. Flourite, barite,
magnetite, dan ilmenite, dalam jumlah kecil juga mungkin terdapat pada zona ini.
Selain mineral-mineral tersebut, terdapat juga mineral – mineral lain yang
merupakan penyusun dari batuan beku dan metamorf yang juga dapat
dimungkinkan terdapat pada zona hipotermal, biasanya ditemukan bersamaan
dengan urat hipotermal.
Berdasarkan data-data eksperimen dan pemodelan memperlihatkan bahwa logam
logam pada umumnya termobilisasi (berasosiasi) dengan magma. Berdasarkan
pengukuran-pengukuran pada material hasil letusan gunung api memperlihatkan
bahwa gas-gas yang terlepas dari magma (degassing magma) dapat membawa
logam-logam. Berdasarkan studi terhadap beberapa tipe endapan, memperlihatkan
adanya hubungan antara jenis (komposisi) magma yang berasosiasi dengan
kandungan unsur-unsur logam tertentu, antara lain :
• Magma (batuan beku) dengan kandungan K2O dan Na2O yang tinggi dapat
menjadi host untuk unsur-unsur lithophile seperti Zr, Nb dan Lanthanides.
•Magma dengan komposisi aluminous yang kaya dengan F secara spesifik
berasosiasi dengan Sn, Mo, dan B.
•Timah (Sn) dan tungsten (W) memperlihatkan kecenderungan berasosiasi dengan
“reduced magma” (dicirikan dengan absen-nya magnetite).
•Tembaga (Cu) dan Molibdenum (Mo) memperlihatkan kecenderungan
berasosiasi dengan “oxided magma” (dicirikan dengan kehadiran magnetite).
Berdasarkan pemetaan terhadap keberadaan (sebaran) endapan-endapan pada
lingkungan hydrothermal memperlihatkan korelasi antara lingkungan tektonik
(busur magmatik) dengan distrik (komplek) bijih.
2. Endapan Mesothermal
Endapan mineral mesothermal merupakan endapan mineral yang terbentuk pada
temperature dan tekanan menengah. Bijih endapan mineral ini terbentuk pada
suhu sekitar 200-300˚C dengan kedalaman sekitar 1200-3600m dibawah
permukaan bumi. Pada dasarnya pembentukannya tidak jauh berbeda dengan
pembentukan endapan mineral epitermal dan hipotermal, yang membedakan
hanya suhu dan tekanan pada saat pembentukannya.
Magma mengalami diferensiasi seiring penurunan suhu secara bertahap, mineral
yang pertama kali terbentuk adalah mineral yang terbentuk secara pegmatitic yang
sarat akan unsur logam, selanjutnya pada tingkat diatasnya kandungan unsur
logam mulai berkurang seiring pembentukan mineral secara pneumolitik,
sehingga tahapan pembentukan mineral yang selanjutnya adalah melalui proses
hidrotermal akibat kandungan unsur mineral logam yang sudah mulai berkurang.
Dalam proses pembentukan endapan mineral hidrotermal ini diawali dengan
endapan mineral hypothermal pada suhu sekitar 300-500˚C dengan tekanan yang
masih sangat tinggi, kemudian terbentuk endapan mineral mesothermal pada suhu
200-300˚C pada tekanan moderat, dan yang terakhir adalah endapan mineral
epitermal pada suhu sekitar 150-200˚C dengan tekanan rendah dekat dengan
permukaan.
Semakin mendekati permukaan, maka mineral-mineral yang terbentuk cenderung
kepada mineral yang bersifat acid(asam) seiring berkurangnya kandungan unsur
logam sehingga kandungan silikanya secara otomatis akan mendominasi.
Macam Endapan Mineral Mesothermal
Endapan mineral mesothermal terdiri dari beberapa beberapa mineral logam yang
beberapa diantaranya adalah timbal, seng, perak, dan emas. Mineral-mineral
logam tersebut dapat terendapkan bersama dengan mineral-mineral lain seperti
kuarsa, pirit, dan juga mineral karbonat. Zona altrasi yang luas mengeliilingi
endapan mineral mesothermal tersebut. Produk dari altrasi itu antara lain, sericite,
kuarsa, kalsit, pirit, dolomit, piroklas, klorit , dan mineral lempung. Ortoklas
sekunder dan mineral lempung dijumpai pada endapan tembaga yang tersebar
dalam zona tersebut. Beberapa mineral tersebut seperti klorit dan lempung lebih
memiliki karakteristik seperti endapan epithermal, akan tetapi biasanya endapan
tersebut terdapat pada bagian luar dari endapan mesothermal.
Berikut merupakan ciri-ciri umum dari endapan mesothermal :
- Pada endapan ini tekanan temperaturnya medium(300o - 200oC),
- Karena bertemperaturnya medium maka proses pengendapan hanya mengisi
cela-cela (cavity filling) pada batuan yang dibentuk oleh tekanan dan juga kadang-
kadang mengalami replacement karena temperature yang masih medium.
- Asosiasi mineral yang ada berupah berupah sulfide Ag, As, Au, Sb dan oksida
(Sn) yang berasosiasi dengan batuan beku asam yang didekat permukaan bumi
oleh karena itu, mineral Au, Cu dapat dijumapi pada mineral kuarsa dan kalsit
pada batuan beku asam dan batuan sedimen.
Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu membawa mineral-mineral yang
tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan barbagai macam batuan
dinding. Tetapi minera-mineral seperti pirit (FeS2), kuarsa(SiO2), kalkopirit
(CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan
hidrothermal. Sedangkan alterasi yang ditimbulkan untuk tipe endapan
mesothermal khususnya pada dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
Paragenesis dari endapan mesothermal dan mineral gangue antara lain stanite (Sn,