Daughter mineral, apa itu?

Dalam terminologi untuk komposisi inklusi dikenal istilah daughter minerals dan accidental solid inclusion. Daughter minerals terbentuk pada waktu yang bersamaan dengan inklusi terperangkap. Semakin banyak dan variatif daughter minerals, semakin kompleks komposisi fluida tersebut. Mineral yang tergolong sebagai daughter minerals pada umumnya adalah halit, sylvite, hematit, magnetit, anhidrit, kalkopirit, dan garam lainnya. Accidental solid inclusion terbentuk setelah inklusi fluida terperangkap. Inklusi fluida dengan accidental solid inclusion memiliki rasio komposisi fluida yang berbeda sehingga cenderung disebut sebagai kontaminan.

(S) Inklusi dengan bentuk seperti inti yang terdistribusi tiga dimensi pada kristal kalsit. (Z) Saat kristal tumbuh, permukaannya terkontaminasi dengan kristal lain dari mineral yang sama ataupun berbeda atau dengan hasil immiscible fluid yang mengakibatkan terperangkapnya inklusi fluida. Hasilnya adalah inklusi fluida dengan pertumbuhan pengotor.

Biasanya daughter mineral dapat ditemukan pada inklusi - inklusi deposit porfiri atau pada beberapa kasus di high sulfidation epithermal. Daughter mineral dapat terbentuk saat pemisahaan antara vapor dan liquid dari magma yang bergerak naik ke permukaan karena adanya beda berat jenis, suhu, tekanan dan faktor lainnya. 

Sampel inklusi fluida

Inklusi fluida dapat teramati baik pada kristal tunggal kecil, fragmen belahan, atau potongan mineral yang cukup tebal agar tidak merusak inklusi tetapi, cukup tipis agar cahaya transmisi dengan mudah lewat dan dipoles ganda untuk mengurangi interferensi permukaan yang tidak sempurna dan difusi cahaya yang acak berlebihan. Ukuran inklusi yang dibutuhkan dalam pengukuran adalah 2 sampai 7 mikron. Oleh karena itu, dalam mempelajari inklusi dibutuhkan pengamatan petrografi dan conto poles yang baik.

Ketebalan ideal satu conto bervariasi, tergantung pada transparansi, ukuran butir, dan ukuran inklusi. Hampir semua conto berukuran 0.5 – 1.0 mm. Conto yang akan dipreparasi menjadi conto inklusi sebaiknya dipotong setelah dibentuk pada poliester resin. Pemotongan dilakukan dengan pisau intan pada kecepatan rendah agar mengurangi kerusakan conto. Conto inklusi fluida merupakan conto yang telah didokumentasikan dengan baik secara mineralogi, lokasi dan paragenesa.

Kenampakan bentuk inklusi fluida dalam kuarsa pada temperatur ruang (Goldstein and Reynolds, 1994).

Inklusi fluida dapat terjadi pada mineral transparan hingga opak. Akan tetapi, hanya pada mineral transparan dan translusen saja yang dapat dipelajari secara optikal. Jenis mineral yang biasanya mengandung inklusi fluida adalah sphalerit, kasiterit, kuarsa, kalsit, dolomit, fluorit, feldspar, dan sebagainya. Pada mineral opak, seperti galena dan pirit. Inklusi fluida dapat terlihat sepanjang retakan atau daerah belahan. Hampir 90% pengamatan inklusi fluida dilakukan pada kuarsa karena kuarsa tidak memiliki belahan dan mampu mengkristal kembali (rekristalisasi) dengan mudah, membuat kuarsa menjadi medium yang cocok untuk mempertahankan inklusi fluidanya.

Inklusi fluida pada Hidrothermal deposit

Karakteristik inklusi fluida yang terbentuk pada lingkungan epitermal berbeda dengan inklusi – inklusi yang terbentuk pada lingkungan lebih dalam. Inklusi fluida yang terbentuk pada lingkungan epitermal umumnya terdiri dari inklusi dua fase pada temperatur ruang, yaitu H2O liquid salinitas rendah dan sebuah gelembung uap. Inklusi fluida yang terdiri dari gas dan daughter minerals tidak ditemukan.

Inklusi fluida pada lingkungan epitermal terbentuk pada banyak mineral, khususnya kuarsa, sphalerit, kuarsa, kalsit, dan fluorit yang umum ditemukan. Namun, kuarsa merupakan mineral yang umum dipakai untuk melakukan studi inklusi fluida. Tekstur kuarsa digunakan sebagai penciri untuk memperkirakan kelimpahan inklusi fluida yang ada karena menyediakan kondisi umum termal pembentukannya. Variasi tekstur pada kuarsa menggambarkan hubungan temperatur terhadap disolusi kinetik dan represipitasi kuarsa selama proses disolusi dan represipitasi host mineral di sekitar fluida yang terjebak (pematangan) pada inklusi fluida.

Kuarsa yang terbentuk dalam lingkungan epitermal dapat dibagi menjadi dua grup, yaitu 1) kuarsa yang terdiri dari inklusi fluida yang berukuran cukup besar (>1.5 mikron) dan 2) kuarsa yang terdiri dari sangat sedikit dan atau tidak ada inklusi yang cukup besar berdasarkan standar perbesaran 80X pada mikroskop petrografi. Kuarsa dengan kristal sangat halus atau dikenal sebagai tekstur vug filling memiliki ciri - ciri jarang memiliki inklusi fluida yang berukuran cukup besar, temperatur homogenisasi <200 derajat C dan titik lebur esnya antara 0 hingga -2 derajat C. Di dalam tekstur ini, dapat terbentuk banyak rongga yang menjebak inklusi fluida dengan ukuran besar dan merekam fluida pembentukannya. 

Kenampakan tekstur kuarsa dan inklusi fluida di dalamnya (Bodnar, dkk.,1985)

Akan tetapi, inklusi berukuran besar ini bersifat lemah selama pemanasan yang mengindikasikan strukturnya yang lemah. Pada tekstur kuarsa botryoidal dan berlapis tidak terdapat inklusi fluida. Akan tetapi, tekstur ini terbentuk pada temperatur rendah. Pada tekstur kuarsa dengan kristal kasar inklusi fluida jarang ditemukan, jika ditemukan, inklusi berukuran sangat kecil (≤3 mikron). Pada growth zone, dapat ditemukan inklusi fluida berukuran kecil, berbentuk tidak beraturan dan rasio L:V yang bervariasi. Inklusi monofase kaya air pada zona ini mengindikasikan proses healing terjadi pada temperatur rendah (<100 derajat C) setelah fase uap terintikan di dalam lubang pada saat pendinginan. Kehadiran inklusi monofase kaya air dapat mengindikasikan hasil proses lanjutan penutupan (healing) dan necking inklusi awal. Pendidihan dapat terjadi selama pembentukan tekstur ini. Namun, adanya proses necking setelah pengintian gelembung uap dari fluida dapat menutup bukti pendidihan.

Dalam pengukuran mikrotermometri, hanya menggunakan inklusi fluida yang memiliki rasio L:V konsisten. Pada umumnya, inklusi tipe ini dapat ditemukan pada bidang terisolasi atau area tertentu dalam growth zone. Inklusi fluida dari lokasi ini memiliki bentuk tidak beraturan, dan rasio L:V yang sangat bervariasi pada grup inklusi di dalam growth zone, dan berukuran kecil. Temperatur homogenisasi dari inklusi ini umumnya <200 derajat C. 

Temperatur homogenisasi dapat diperkirakan dari konsistensi rasio L:V, bentuk, dan kehalusan permukaan menggambarkan pengaruh temperatur kinetik disolusi dan represipitasi kuarsa selama pembentukan dan pematangan inklusi. Semakin tinggi temperatur, semakin cepat proses penutupan, dan semakin besar potensi untuk membentuk kristal negatif. Sebaliknya, semakin rendah temperatur, semakin lambat proses penutupan, dan semakin besar kemungkinan pengintian fase uap hingga penutupan inklusi.  Inklusi kaya uap hasil yang terbentuk selama pembentukan kuarsa dicirikan: 1) tidak adanya inklusi satu fase kaya air, 2) seluruh inklusi kaya air menunjukkan rasio L:V konsisten dengan temperatur homogenisasi konsisten, dan 3) ukurannya lebih besar dibandingkan inklusi kaya air. Hal berbeda jika inklusi kaya uap berasal dari necking karena inklusi kaya air hasil neckingnya akan memiliki rasio L:V yang bervariasi. Ukuran inklusi kaya uap umumnya hampir sama yang menunjukkan ukuran stabil gelembung uap dalam fluida terdidihkan. Inklusi kaya uap dapat juga berasal dari penutupan (healing) lanjut dari retakan mikro setelah pengintian gelembung uap. 

Petrografi Inklusi fluida

Jadi, setelah mendapat sedikit gambaran tentang bagaimana inklusi fluida itu sendiri. Ada beberapa hal bagaimana analisis ini dilakukan dan mengapa dilakukan. Saya rangkum dari Roedder (1985) dan Goldstein and Reynolds (1994) tentang pentingnya petrografi inklusi fluida sebagai tahapan awal bekerja dengan inklusi fluida.

Secara umum tahapan bekerja dengan inklusi fluida ada 3 macam tahapan. Analisis terhadap inklusi fluida harus dimulai dengan pemilihan sampel yang tepat dan representatif. Setelah dipilih sampelnya, lalu dilakukan pembuatan sampel chip double polished yang berguna untuk lanjut ke tahapan selanjutnya. Sampel ini tebalnya kurang lebih 30 mikron sampai 1 mm tergantung pada tipikal sampel yang akan digunakan. Berdasarkan pengalaman saya, biasanya akan menggunakan ketebalan 30 mikron agar mempermudah pekerjaan analisis selanjutnya. Preparasi sampel inklusi fluida berbeda dengan preparasi sampel thin section atau polished biasa. Ini harus diperhatikan saat akan meminta preparasi pada pihak ketiga. Biayanya juga berbeda dengan pembuatan sayatan tipis atau poles biasa. Beberapa tempat untuk membuat preparasi ini ada di LIPI, ESDM, Tekmira dan PSG yang seluruhnya berlokasi di Bandung. Satu hal yang dibutuhkan adalah kontak orang yang tepat untuk ini. 

Tahapan kedua adalah untuk petrografi, dan inilah yang akan saya rangkum mengapa menjadi penting untuk melakukan ini. Tahapan ketiga yang umumnya dilakukan adalah mikrotermometri untuk mendapatkan data suhu dan salinitas dari inklusi tersebut. Beberapa tempat untuk melakukan pengukuran ini ada di LIPI dan PSG, Bandung, serta pihak swasta yang memilikinya Antam dan Pertamina Geothermal. Ini berdasarkan update per tahun 2013. Saya tidak tahu bagaimana kabar selanjutnya karena pada waktu itu belum ada universitas yang memiliki alat tersebut. Setelah tahapan ketiga dapat juga dilakukan analisis lain yang bisa dikatakan sebagai tahapan keempat dan seterusnya. Ada analisis RAMAN, LA-ICP-MS dan analisis gas pada inklusi fluida (desktrutif analisis). Semua bergantung pada budget dan lokasi dimana akan dianalisis. 

Jadi, mari kita lihat mengapa petrografi inklusi fluida itu penting. Pengamatan inklusi fluida dilakukan dengan menggunakan mikroskop cahaya transmisi. 

1. Menentukan asal inklusi. Dalam menentukan asal sebuah inklusi, perlu memahami untuk mengidentifikasi perkiraan pembentukan vakuola inklusi fluida. Contohnya adalah inklusi sepanjang zona pertumbuhan dalam kristal tunggal atau inklusi sepanjang rekahan tunggal tertutup akan berbeda. 
2. Menentukan komposisi inklusi. Setelah suatu inklusi teridentifikasi, dilakukan verifikasi terhadap komposisi inklusi. Suatu inklusi fluida dapat berisi minyak ataupun air. Untuk membedakannya digunakan mikroskop yang dilengkapi dengan epifluorescence. Inklusi yang berisi minyak akan tampak berpendar atau berfluorisensi, sedangkan air tidak (Burruss, 1981, 1991; McLimans, 1987 dalam Goldstein dan Reynolds, 1994).
3. Menentukan rasio liquid terhadap gelembung uap. Perbandingan antara liquid dan vapor dalam suatu inklusi dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: 1) Inklusi liquid saja atau dikenal dengan istilah all-liquid inclusions (L) yang tidak dapat digunakan untuk melihat jejak metastabil dan necking down setelah perubahan fase, sepertinya terjebak pada temperatur rendah; 2) L:V konstan, dua fase inklusi dengan gelembung kecil; 3) L:V relatif konstan atau sedikit bervariasi, dua fase inklusi dengan gelembung kecil; 4) L:V sangat bervariasi dengan inklusi berupa gelembung besar (vapor rich) yang tidak berasal dari necking down. 

   

   Klasifikasi tipe inklusi fluida berdasarkan komposisi fase yang teramati pada temperatur ruang. Keterangan: L = liquid, V = uap, S = padatan, GL = gelas (Sherped, 1985).

4. Menentukan hubungan petrografi. Hubungan petrografi dalam pengamatan menekankan pada paragenesa inklusi fluida. Dalam proses studi inklusi fluida, tahapan ini dikenal sebagai pemetaan terhadap inklusi. Kegiatan ini dapat dilakukan jika dibutuhkan. Dalam mempelajari bijih, inklusi fluida digunakan untuk memperkirakan hubungan waktu antara inklusi yang terjebak dengan mineralisasi dengan tepat. Informasi fluida yang disediakan menunjukkan kondisi kuantitatif dari model genesisnya. Karakter inklusi fluida pun beragam pada tiap deposit hidrotermal yang ada. Perbedaan mencolok adalah pada salinitas, temperatur dan komposisi pelepasan gasnya. Kondisi ini berkaitan dengan proses perpindahan magma dari sumber ke permukaan. Perubahan tekanan dan temperatur selama perpindahan tersebut menyebabkan adanya deposisi mineral – mineral dan pelepasan gas – gas yang berefek pada kelarutan fluidanya. 

Informasi temperatur dan salinitas beberapa deposit berbeda di sistem hidrotermal (Wilkinson, 2001)

Lanjut belajar Inklusi Fluida

Seperti sebelumnya postingan tahun lalu, kali ini saya akan memberikan gambaran bagaimana inklusi fluida lebih banyak lagi. Saya berharap malahan bisa digunakan ke depannya sebagai salah satu referensi untuk yang mau tugas akhir di bidang geologi yang terkait dengan tambang ataupun perminyakan. Aplikasi analisis ini sebenarnya sangat banyak selama kita tahu bagaimana menggunakannya dan berkemauan (sekali lagi). 

Di bidang bijih misalnya, inklusi dapat digunakan untuk menentukan temperatur pembentukan yang akan terkait dengan kondisi pembentukan, apakah boiling atau mxing. Ini aplikasinya bisa kepada bagaimana pengayaan logamnya. Biasanya dapat digunakan di bidang endapan hidrotermal seperti epitermal dan porfiri yang umum ditemukan di Indonesia. Berikut ini penjelasan kembali tentang inklusi yang dulu saya pakai untuk tesis dan skripsi. Jadi, ini ada hak cipta ya, dibaca boleh, tapi jangan asal copy paste. 

Inklusi fluida sendiri merupakan sejumlah fluida yang terjebak di dalam kristal melalui beberapa mekanisme selama pembentukan atau proses setelahnya. Secara umum, fluida dapat mewakili saat pembentukan kristal atau pengisian selanjutnya. Inklusi fluida terbentuk di hampir seluruh mineral bijih dan gangue dengan jumlah yang bervariasi, 1 juta per kubik dan berukuran >1m hingga <10µm. Inklusi fluida diamati melalui mikroskop pada sayatan poles ganda. Pada inklusi yang berukuran besar, inklusi dapat diamati langsung pada sayatan tipis.

Inklusi – inklusi yang terjebak pada pertumbuhan kristal induk di dalam bijih menunjukkan conto fluida pembawa bijih dan kondisi saat transportasi hingga terdeposisi. Inklusi tipe ini disebut inklusi primer. Pergerakan atau pergeseran setelahnya dan penutupan kembali retakan menjadi sarana penjebakan banyak inklusi sekunder. Inklusi ini dapat menyediakan informasi tentang fluida setelah pembentukan kristal induk pada waktu yang tidak dapat ditentukan. Pada kasus tertentu di urat kuarsa pembawa emas, fluida pembawa emas naik setelah kuarsa, sehingga beberapa inklusi sekunder tertentu dapat menunjukkan conto fluida pembawa bijih.  

Mekanisme pembentukan inklusi primer (Goldstein dan Reynolds, 1994)

Inklusi primer merupakan conto yang sangat representatif untuk memahami kondisi temperatur dan tekanan fluida yang mengisi selama kristal tumbuh. Roedder (1984) merangkum mekanisme pembentukannya seperti gambar di bawah. Inklusi fluida dapat diidentifikasi dengan baik melalui hubungannya dengan growth zonation. Growth zonation menunjukkan variasi distribusi fluida yang mencerminkan adanya jeda waktu pembentukan kristal atau perubahan komposisi. Inklusi primer biasanya paralel terhadap arah pertumbuhan kristal.

Mekanisme necking down (Goldstein dan Reynolds, 1994)

Inklusi fluida sekunder merupakan inklusi yang terperangkap setelah terjadi presipitasi mineral. Retakan pada mineral diisi oleh fluida selama atau setelah proses deformasi. Namun, menggunakan inklusi fluida sekunder harus hati – hati karena mereka hanya mewakili kondisi fluida pasca kristalisasi mineral. Fluida yang dapat terperangkap di antara permukaan terdeformasi dapat mengalami presipitasi atau mengalami pelarutan dan represipitasi kembali (dissolution-reprecipitation).

Pada umumnya, fluida yang terjebak dalam inklusi primer diasumsikan sebagai conto fluida dari pembentukan kristal langung. Jika fluida saat pembentukan kristal bukan fluida tunggal homogen, inklusi berbeda dapat terbentuk, seperti contoh 2 immisicible fluids membentuk air dan minyak, liquid dan gas, seperti pendidihan dan uap, liquid dan padatan. Hampir seluruh inklusi fluida di kebanyakan deposit bijih berasal dari fluida tunggal homogen. Oleh karena kontraksi panas dari pengisian ke suhu permukaan, terbentuk liquid dan uap gas.