Inklusi Fluida untuk Eksplorasi Mineral

[last update 20 April 2020] --> materi kuliah "Inklusi fluida: dasar, metode, interpetasi dan aplikasi"

Di laman ini, saya coba kumpulkan beberapa referensi bermanfaat bagi teman-teman yang ingin belajar tentang inklusi fluida. Inklusi fluida adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan adanya fluida yang terperangkap selama kristal tumbuh. Fluida yang terperangkap bisa berupa fluida, gas (vapor) atau fluida superkritikal, dimana masing-masing akan mempunyai salinitas: bisa berupa air murni (pure water), fluida dengan salinitas tinggi, misal air laut (brine), gas atau gas-fluida, silikat, sulfida maupun karbonat.

Inklusi fluida di kuarsa dan mineral opak, pirit

Inklusi fluida adalah salah satu analisis yang dilakukan oleh "economic geologist" maupun "petroleum geologist" karena dapat menjelaskan kondisi batuan ketika fluida itu terperangkap.  Dari satu sampel (misal kuarsa, karbonat, feldspar), kita bisa menjumpai ribuan inklusi fluida. Dari ribuan itu, kita harus mencari mana inklusi yang pas untuk dianalisa. Untuk menemukan inklusi, kita menggunakan mikroskop refraksi dan sampel yang digunakan berbeda dengan sampel sayatan tipis. Umumnya, sayatan tipis mempunyai tebal 25-30 mikron, sedangkan sampel inklusi fluida mempunya tebal 100 mikron. Di gambar di atas, saya menggunakan dua buah sumber cahaya, yaitu sinar dari bawah untuk mengamati inklusi fluida dan sinar dari atas untuk mengamati opak. Tidak harus, cuma karena nganggur aja.

Di kampus tempat saya belajar di Leoben, saya bersyukur dibimbing salah satu inklusionis yang terkenal, Ronald Bakker dan juga pembimbing saya, Walter Prochaska. Saya menemukan banyak referensi yang bermanfaat untuk studi inklusi fluida, dan rasanya sayang kalau disimpan sendiri, saya coba tulis biar ga gampang lupa. 

INFORMASI APA YANG DIDAPAT DARI INKLUSI FLUIDA
(1) Komposisi Fluida
• Disajikan dalam hal elemen terlarut spesies (mis aqueous ions, molekul), isotop stabil dan isotop radiogenik
• unit konvensional (fraksi mol): xi

(2) Densitas Fluida
• Inklusi fluida menyediakan satu-satunya densitas paleo-fluid
• unit konvensional: ρ α (1 / V)

(3) kondisi P-T dari fluida saat terperangkap dalam mineral
• Pengukuran temperatur homogenisasi memberikan informasi tentang suhu temperatur formasi batuan
 • Dalam keadaan normal ( "homogenous entrapment"), kondisi dibatasi dengan garis dalam P-T (Isochore), yang berasal dari suhu minimum dan tekanan.
• Dalam keadaan khusus ( "heterogenous entrapment jebakan"), misalnya cairan immiscibility,  formasi batuan dapat ditentukan dari P dan T .
(4) evolusi Temporal
• Perbandingan beberapa generasi inklusi fluida memungkinkan evolusi komposisi fluida, densitas fluida dan kondisi fluida saat terjebak
• Interpretasi tekstur memberikan informasi tentang sejarah deformasi dan P-T-t

Tampak puluhan inklusi di kuarsa. Menentukan inklusi yang sesuai untuk analisis mikrotermometri adalah satu dari beberapa bagian paling melelahkan dari studi inklusi fluida

Inklusi fluida H2O-NaCl dari salah satu sampel disertasi saya

WEB EDUKASI TOPIK INKLUSI FLUIDA
- Montanuniversität Leoben 
- Wisconsin Univ
- Duan Research Group 
- Virginia Tech 
- NIST Standard Reference

APLIKASI

1. Ore deposit: memahami pembentukan endapan dari segi fisika (temperatur, tekanan) dan kimia (salinitas)

2. Gemologi: membedakan batuan yang terbentuk di alam dengan sintetis. Batuan umumnya mempunyai defek yang hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop. Inklusi fluida dapat digunakan untuk melacak asal dari batuan tersebut (fingerprinting), sehingga ketika terjadi konflik, maka dapat dengan mudah ditelusuri asal batuannya. 

3. Karakteristik meteorit dan sampel ekstra terestrial

4. Pada stratigrafi dan sedimentasi
5. dan aplikasi lainnya

Perhatikan saat gelembung itu hilang, itu yang ditunggu-tunggu oleh inklusionis. Duduk berjam-jam di depan mikroskop untuk satu sampel bukan hal baru bagi inklusionis

Suhu -56.5 derajat celcius adalah titik leleh dari CO2 padat menjadi CO2 cair

  

Pada sistem inklusi fluida CO2-H2O, akan terbentuk gas hidrat yang disebut "chlathrate", yang akan ikut mencair pada suhu antara 8-15 derajat

REFERENSI
- Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits - Bodnar et al (2014)
- Short Course oleh Goldstein (1994) - zip

- Short Course oleh van den Kerkhof (2011) - pdf

- Buku: 

Fluid Inclusions Analysis and Interpretation (2003) (kumpulan resume dari para inklusionis): 

R Bodnar - Introduction to Fluid Inclusions

R Goldstein - Petrographic Analysis of Fluid Inclusions

L Diamond - Systematics of H2O inclusions

R Bodnar - Interpretation Data from Aqueous-electrolyte Fluid Inclusions

R Burrus - Petroleum Fluid Inclusions: An Introduction (not available)

R Bakker and P Brown - Modelling in fluid inclusion research

R Bodnar - Re-equilibration of fluid inclusions

S Gleeson - Bulk Analysis of electrolytes in fluid inclusions

S Salvi and A E Williams-Jones - Bulk analysis in fluid inclusions

R Burrus - Raman spectroscopy of fluid inclusions (not available)

6 Juni 2016
University Jena - Course Resume Fluid Inclusions
LA-ICP MS of single fluid inclusions in quartz

Sepengetahuan saya, hanya beberapa instansi di Indonesia yang memiliki "cooling-heating" stage untuk keperluan studi ini, sehingga belum banyak yang melakukannya secara personal. Apa itu artinya studi inklusi tidak tidak penting? Nein..... riset itu penting. Kalau semua ditakar dengan keuntungan dalam materi, maka kita sendiri yang mengantarkan diri kita ke bangsa yang hanya bisa memakai, namun tidak bisa menciptakan. Tinggal nanti kita berdoa saja, semoga alat ini bisa dimiliki banyak universitas maupun lembaga riset di Indonesia, biar kita makin paham tentang dongeng geologi tentang terbentuknya endapan di Indonesia ini.

Salam dari Alpen yang puuuanas dan tiba-tiba bisa ada petir di atas gunung "jegeeeerrrr"

Kelak saya bakal kangen coretan-coretan seperti ini. Kalau sekarang? Sing sabaaaar.......

Bintik hitam di dalam mineral transparan (gambar atas) adalah mineral opak. Jejak diagonal yang memotong mineral adalah inklusi fluida sekunder. Mineral opak berwarna hitam di tepi gambar adalah pirit, kalkopirit dan galena. Di dalam mineral transparan, terdapat banyak inklusi fluida yang diperbesar pada gambar bawah. . 

Update 28-11-2017 - Pressure-temperature correction for fluid inclusion

Salah satu metode untuk melakukan koreksi tekanan-temperatur, karena temperatur homogenisasi hasil pengukuran adalah fungsi dari tekanan dan temperatur. Pada endapan MVT atau carbonate hosted Pb-Zn, koreksi temperatur bisa mencapai 25 derajat celcius. Untuk endapan yang terbentuk pada kedalaman >10km, koreksi bisa mencapai 300  derajat celcius. Caranya, tentukan densitas dari inklusi fluida terlebih dahulu dan temperatur homogenisasi, kemudian plot ke dalam diagram di bawah. Gambar di bawah saya kutip dari halaman ini.

. 

Update 23-10-2017

Tidak semua data temperatur homogenisasi-salinitas dapat di plot di Diagram Haas!

Banyak sekali artikel yang menggunakan data inklusi fluida (Th dan salinitas) untuk mengetahui "paleo depth" dari suatu sistem, namun, beberapa di antaranya tidak tepat sasaran. Diagram Haas (1971) digunakan ketika kita yakin bahwa endapan tersebut terbentuk pada kondisi mendidih atau "boiling", misalnya pada endapan epithermal (HS atau LS) dan geothermal. 

Endapan lainnya (misalnya emas orogenik), tidak dengan semerta-merta menggunakan diagram Haas untuk menentukan kedalaman. Sebagai contoh, endapan emas orogenik bisa bervariasi dari kedalaman 2km hingga 20 km. Fluida dapat terhomogenisasi dari suhu 200 hingga 700 derajat, namun rata-rata berkisar antara 200-450 derajat. Coba kita bandingkan dengan diagram Haas. Diagram ini hanya memfasilitasi temperatur homogenisasi kurang dari 350 dan kedalaman 2 km. Semua angka yang kita dapat dari inklusi fluida bisa saja kita plot di diagram itu, tapi maknanya tentu saja akan berbeda karena diagram tersebut dibuat untuk kondisi pendidihan saja. Kalau boleh mengutip judul artikel dari Haas "The Effect of Salinity on the Maximum Thermal Gradient of a Hydrothermal System at Hydrostatic Pressure" . Grafik ini sesuai untuk endapan hidrotermal, bukan endapan metamorfogenik. 

Penggunaan diagram Haas pada endapan orogenik atau metamorfogenik (menurut saya) tidak tepat, karena endapan orogenik terbentuk bukan dari fluida hidrotermal atau magmatik, melainkan dari fluida metamorfik. Fluida metamorfik terbentuk saat terjadi metamorfosis, dan umumnya berada jauh dari permukaan. Fluida ini kemudian ikut terangkat pada saat retrograde metamorphism, membentuk urat kuarsa atau mengisi rekahan di sepanjang shear zone. 

Pada endapan emas orogenik, koreksi temperatur dan tekanan perlu dilakukan, mengingat fluida yang membentuk endapan orogenik bukanlah fluida magmatik. Setelah diketahui komposisi fluida (densitas, volume fraction, hadir tidaknya CO2), kedalaman dapat ditentukan dengan menggunakan data dari grafik isokor (P-T diagram). 

Ketika kita melihat inklusi lebih detail, mungkin saja ada gas yang terperangkap (CO2, N2, CH4), yang harus di tentukan juga temperatur klatrat dan homogenisasi temperatur dari CO2, karena jika tidak, salinitas yang didapat tidak menunjukkan nilai sebenarnya, melainkan lebih rendah dari seharusnya. 

Just my two cents, maybe I am wrong. 

Update (28-8-2017)

- Fluid inclusion for mineral exploration using decrepitation technique (Kingsley Burlinson)

Me with Kingsley Burlinson in SGA meeting in Quebec City, Canada, August 2017. In this conference, he bring his bike and cycled for about 4,000 km from Toronto heading to East and back to Toronto (read more details about his trip in his blog)

He worked a lot with fluid inclusion as an indicator for mineral exploration. He criticized my work (poster on the back side of us) and gave a constructive comments (mainly to  carbonic rich inclusion composition). Carbonic rich inclusion is not the source of gold mineralisation but the main source is the heterogenous fluid inclusions. 

He paid our (me+Tomy) dinner, and he is such a kind person, funny and full of laugh. We share same hobbies, cycling and writing. Find more details about Kingsley's work on his fluid inclusion website and his biketouring experience in this link. Anyway, he is almost 70 years old.

Inklusi fluida dengan komposisi H2O-CO2-NaCl

UPDATE: 15 Juni (perhitungan dan pemodelan online)

Temperatur homogenisasi, densitas dan perhitungan isokorik H2O-NaCl 

(Homogenization Pressure, Density and Isochore Calculations) H2O-NaCl

Pemodelan Inklusi Fluida
Sistem inklusi fluida

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More

Anomali Europium pada Rare Earth Element

Rare Earth Element, yang diterjemahkan menjadi unsur tanah jarang adalah 17 unsur yang menyusun sistem periodik. Unsur ini tersusun atas Scandium (Sc)-Yttrrium (Y) dan 15 unsur lain dari grup lantanida, secara berturut-turut: Lanthanum (La)-Cerium (Ce)-Praseodymium (Pr)-Neodymium (Nd)-Promethium (Pm)-Samarium (Sm)-Europium (Eu)-Gadolinium (Gd)-Terbium (Tb)-Dysprosium (Dy)-Holmium (Ho)-Erbium (Er)-Thulium (Tm)-Ytterbium (Yb)-Lutetium (Lu). Pada tahun 1869, Mendeleev sudah berhasil menghitung masa atom dari unsur La-Ce, yang sebelumnya sudah diklasifikan sebagai logam tanah jarang.

La, Ce, Pr, Nd, Sm dan Eu umum disebut sebagai light REE (LREE), sedangkan sisanya disebut sebagai heavy REE (HREE), berdasarkan kenaikan massa atom pada tabel periodik dari kiri ke kanan. REE mempunyai karakteristik yang spesial karena kesemuanya memiliki kemiripan sifat, dimana seluruh konfigurasi elektron terluarnya sama. Prometium tidak ditemukan dalam batuan karena tidak stabil.

------------------------------------------------------------------------------------------------ (on process)

REE occur as 3-valent ions (REE3+) with the exception of Ce which occurs as Ce4+ and Ce3+ and Eu as Eu2+ and Eu3+. While the 3-valent ions (such as Eu3+) are in general more difficult to incorporate into minerals, Eu2+ can be easily incorporated into plagioclase substituting Ca2+ of the same valence. Eu2+ occurs preferentially in magmas under reducing conditions. The ionic radii of the three-valent REE slightly decrease from Ce3+ (LREE) of ca. 1.02 Å to Lu3+ (HREE) of 0.80 Å. Thus, depending on the available space within a crystal structure, some minerals prefer incorporation of LREE whereas others are also able to build in HREE. 

REE concentrations in rocks are compared to values characteristic of meteorites (values measured are multiplied by factor), which are called chondrite-normalized REE values. If the concentrations of REE in minerals and rocks are measured and chondrite normalized, occasionally a so-called Eu anomaly can be detected. It means that the Eu concentration is much different to the trend displayed by the other REE’s. Eu anomaly is called “negative” if Eu is depleted relative to the other REE’s. Depletion is generally attributed to Eu’s tendency to be incorporated preferably into plagioclase over other minerals. If a magma crystallizes plagioclase, most of the Eu will be incorporated into this mineral. If the rest of the magma gets separated from its plagioclase crystals and subsequently solidifies, the chemical composition of the final rock will display a negative Eu anomaly. 

Eu anomalies can also be modified by fluid-rock interactions due to changes in oxidation state (such as oxygen fugacity of the present fluids) and change in formation conditions (such as increasing temperature) where trivalent Eu3+ is reduced to Eu2+.

SIMPLIFIED MODEL FOR THE EXPLANATION OF EU-ANOMALIES IN THE CONTINENTAL CRUST

1. REE-bearing rock forms magma (no Eu anomaly)

2. Accumulation of plagioclase and formation of anorthosite (positive Eu anomaly in rock)

3 Removal of remaining magma to higher levels of the Earth’s crust. Pegmatite derived from anorthosite is depleted in plagioclase (negative Eu anomaly)

4 Further recrystallization of minerals in the pegmatite distributes the remaining REE preferable into some minerals containing Ca2+.

sumber: http://www.gemresearch.ch/journal/No5/page34.htm

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More

Cerita dari Sekolah Tambang Tertua di Dunia

Freiberg, Jerman. Di kota ini, berdiri sekolah tambang tertua di dunia. Tahun 2015 lalu, TU Freiberg (Technische Universitaet Freiberg) baru saja berulang tahun ke-250. Di kampus ini, cikal bakal salah satu cabang ilmu geologi berawal. Georgius Agricola, bapak geologi ekonomi, menuliskan sebuah buku, De Re Metallica. Buku berisi tentang dasar-dasar ilmu geologi, penambangan dan metalurgi. Di kampus ini, mineralogis yang saya kagumi, Freidrich Mohs juga pernah menimba ilmu. Ini menjadi alasan mengapa undangan untuk menghadiri sebuah konferensi di bidang geologi ekonomi tidak boleh dilewatkan.  Sebagai perbandingan, tahun 2015 yang lalu, sekolah tambang tempat saya belajar sekarang di Austria berumur 175 tahun, dan jurusan Teknik Pertambangan tempat saya belajar di Indonesia tahun lalu berumur berumur 60 tahun. 

Transisi dari Tambang Logam Dasar menjadi Logam Kritikal 

Kota ini bisa berkembang menjadi sekolah tambang karena tidak jauh dari kota ini, terdapat tambang bawah tanah logam dasar (base metal) seperi timbal dan seng, bernama Reiche Zeche. Awal mulanya, mereka menambang bijih galena. Namun, lama kelamaan, mereka mendapatkan galena (PbS) dan seng yang diekstrak dari sfalerit (ZnS), serta mineral ikutan perak seperti freibergit. 

Saat ini, tambang hanya dijalankan di beberapa shaft (sebutan untuk terowongan) saja, tidak lebih dari 5 orang yang menambang disana. Di dalam tambang ini, semua mahasiswa teknik pertambangan wajib melakukan praktikum pengeboran menggunakan jackhammer di salah satu dinding terowongannya. Sama seperti yang dilakukan oleh teman-teman yang mendalami opsi Tambang Umum di ITB, bedanya di Indonesia mengebor batu marmer, sedangkan di Freiberg mereka mengebor batuan yang lebih keras, gneiss.  

Gneiss merupakan salah satu batuan yang sangat keras. Di era 1800-an, penambang menggunakan palu dan pasak (bukan beliung) untuk melubangi tambang. Karena batuan disini sangat keras dan mempunyai kemampuan untuk menyangka kestabilan ketika dilakukan ekskavasi, hampir semua lubang tidak perlu diperkuat dan diberikan penyanggaan. Hanya beberapa bagian yang menjadi jalur akses utama diberi penyanggaan dengan jaring-jaring maupun shotcrete. Hal ini menjadi satu alasan, di jaman dulu, di beberapa segmen terowongan dengan batuan samping yang sangat keras, penambang hanya bisa melanjutkan kemajuan tambang dalam 40 cm per bulan. Dan, disinilah tambang bawah tanah tersempit yang pernah saya masuki, dibandingkan beberapa tambang bawah emas bawah tanah di Indonesia. Sekitar 50cm x 75 cm. Beruntunglah, walaupun tinggi badan saya (170cm) masih lebih pendek dibanding rata-rata bule, saya bersyukur masih bisa "mberosot" di dalam Reiche Zeche.

Tambang sudah tidak dioperasikan, namun dijadikan sebagai riset untuk studi logam kritis (critical metal), seperti galium, germanium, indium. Sebagai informasi, EU (Uni Eropa - Europe Union), mengklasifikan logam-logam ini sebagai logam kritis, antara lain: 

Indium (In), Germanium (Ge), Tantalum (Ta), PGM (platinum group metals seperti Ruthenium (Ru), Platinum (Pt) and Palladium (Pd)), Tellurium (Te), Cobalt (Co), Lithium (Li), Gallium (Ga) dan REE (rare earths element). Logam ini disebut kritis karena saat ini hanya beberapa negara memiliki sumberdaya tersebut. Sebagai contoh:

- 92% produksi konsentrar tanah jarang (rare earth concentrate) dimonopoli oleh Cina

- 80% produksi palladium hanya berasal dari Rusia dan Afrika Selatan

- 72% produksi platinum berasal dari Afrika Selatan

Apa arti angka-angka itu? Jika terjadi monopoli suatu komoditi tambang dari logam kritis, maka harga dari komoditas bisa melambung tinggi. Efeknya berbeda dengan logam berharga lain, seperti emas, perak dan tembaga, yang kelimpahannya di alam masih lebih banyak dan banyak negara yang memproduksinya. Di Freiberg, riset terkini yang sedang digarap adalah studi mengenai geologi, mineralogi, ekstraksi logam kritikal (galium, germanium, indium) dari sfalerit. Salah satu ekstraksi yang akan diterapkan adalah bio-leaching, dimana logam diekstraksi dengan bantuan bakteri yang secara endemik tinggal di daerah tersebut.

Koleksi Mineral Terlengkap di Dunia

Freiberg sangat spesial di mata mineral kolektor. Koleksi semua mineral di dunia tersusun rapi di kastil tua bernama Schloss Freudenstein, dan dipamerkan dalam museum yang bernama Terra Mineralia. Koleksi dipamerkan dalam 5 lantai, disusun per masing-masing benua. Koleksi yang membuat saya kagum adalah koleksi mineral yang memendarkan sinar fluoresens. Sebagai informasi, beberapa mineral seperti scheelite, fluorit berpendar karena disinari sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet terdiri dari dua panjang gelombang, gelombang pendek (panjang gelombang 100-280 nm) dan gelombang panjang (315-400 nm). Ada referensi yang menuliskan gelombang tengah, yaitu sinar UV dengan panjang gelombang di antara gelombang pendek dan panjang.

Prinsipnya, foton yang dilepaskan oleh sumber cahaya (misalkan senter UV) akan membuat elektron yang ada di mineral secara temporer ter-eksitasi dari kulit mineral ke kulit orbital yang lebih dalam. Setelah itu, elektron yang ter-eksitasi akan kembali ke posisi kulit semula dan akan memancarkan foton dengan panjang gelombang yang lebih panjang dan ditangkap oleh mata kita. 

sumber: geology.com

Koleksi mineral di Terra Mineralia


Koleksi fluoresens mineral

Malasit dari Kongo

Unknown Judges in Conference

Hal yang harus saya apresiasi dari konferensi ini, adalah adanya penilaian dari sesama partisipan, bukan dari juri atau moderator. Mereka menilai tentang kemampuan kita berkomunikasi di depan umum, materi yang kita presentasikan, dan hal-hal lain yang bermanfaat untuk "menambah jam terbang" berbicara di depan umum. Hal ini tidak disampaikan di muka umum, namun lebih dalam suatu lembar kertas, yang akan dimasukkan ke dalam amplop dan diberikan kepada presenter ketika acara sudah berakhir. 

Apa manfaatnya? Presenter tidak akan dipermalukan ketika dia tidak dapat mempresentasikan topiknya dengan tidak maksimal, dan akan mendapat apresiasi dari pendengar jika memang hasil penelitiannya baik. Di akhir sesi konferensi, peserta mendapatkan 1 vote untuk memilih presenter terbaik. Saya rasa, hal ini bisa juga diterapkan di proses belajar mengajar maupun presentasi mahasiswa, untuk mendapatkan feedback yang obyektif, bukan subyektif.

Cerita pendek dari guru saya di Tambang Eksplorasi ITB. Di akhir perkuliahan, mahasiswa memang harus mengisi kuesioner tentang perkuliahan selama satu semester. Namun, beliau meminta mahasiswa juga menuliskan kesan dan saran selama mengajar. Setelah 5-10 menit, semua saran dikumpulkan dan dibaca di kelas, dan beliau menanggapi saran tersebut. Setelah semua selesai dibaca, kertas dirobek dan dibuang ke tempat sampah. Beliau menerima semua saran, melakukan introspeksi untuk perkuliahan tahun depannya, dan yang paling penting, no hurt feeling.

Sistem evaluasi personal itu belum pernah saya dapat di konferensi yang saya datangi selama ini. Saya rasa pesan ini baik dan tidak ada salahnya diaplikasikan. Hal seru yang saya dapat disini, "setelan peserta" konferensi sangat rileks. Saya pernah mendatangi seminar, pembicaranya memakai celana pendek. Disini memang tidak ada yang memakai celana pendek (karena sedang winter), namun beberapa memakai sweater atau jaket dan kaos oblong ketika membawakan presentasi. Saya sendiri memilih memakai jas (sayang sudah dibawa dari Indonesia kalau engga dipakai) dipadukan dengan sepatu lari hitam bermotif hijau.

1000 kawan itu kurang, 1 musuh itu kebanyakan

Saya bersyukur, saya pergi menggunakan mobil bersama kawan saya, Sabrina dan Sonja ke kota ini. Jaraknya cukup jauh, 700 km dan ditempuh dalam 7 jam, full di jalan tol. Menyenangkan? Iya karena cepat, tapi bosan karena pemandangannya hampir sama selama itu. Berkat pergi bersama mereka, biaya transportasi bolak balik jauh lebih murah dibandingkan harus berangkat sendiri dengan menggunakan bus, kereta maupun pesawat. Seperti peribahasa, you never get lunch for free, sama seperti ketika saya di Indonesia, tidak semua konferensi bisa didatangi dengan gratis. Saya sendiri tidak masalah, karena saya anggap ini sebagai investasi saya. Istri juga tidak berkeberatan, jadi lanjut saja.

Foto di depan KTB Windischenbach dengan Sabrina dan Sonja. Bor sedalam 9 km ini untuk diperuntukkan untuk studi kontinen di Eropa Tengah, dilakukan oleh GFZ. Foto milik Sonja Schwabl

Di Freiberg, saya juga menumpang di apartemen kawan saya di Bandung, Pherto Rimos. Dia sedang menempuh studi magister di Freiberg. Dia sangat baik, ketika pertama kali saya menginjak kaki di kota saya di Leoben yang sedang badai salju dengan suhu -10 derajat, saya dijemput dan diantarkan sampai apartemen saya. Saya masih ingat, ketika saya pertama kali datang ke Austria, saya membawa sampel penelitian dan barang pribadi hampir seberat 50 kg. Entah gimana rasanya kalau tidak ada teman ketika itu. Saya doakan dia segera selesai menulis tesisnya tahun ini. Amin..

Cerita tentang  overbagasi hampir 15 kg juga unik. Di Soekarno Hatta, saya sempat was-was karena tas jinjing saya (maaf, saya anti bawa koper) sangat berat, karena berisi batu. Saya jelaskan kelebihan bagasi itu untuk penelitian saya  dan alhamdulillah bisa diberikan penambahan bagasi karena status mahasiswa saya. Saat itu saya membawa surat dari kampus tentang sampel yang saya bawa, dan saya berdiskusi dengan koordinator dari check in counter di bandara (bukan dengan bagian kounter). Setelah berdiskusi tidak lama, paspor saya difoto kopi dan saya diberikan ekstra bagasi oleh maskapai Garuda. Alhamdulillah...

Sepertinya sudah menjadi rahasia umum, kalau kemudahan bisa berasal dari jalan yang tidak pernah kita duga sebelumya. 

Kalau bisa dipermudah, kenapa dibuat susah? 

Kalau bisa membantu, kenapa tidak dilakukan? 

Kalau bisa sekarang, kenapa menunggu besok?

1000 kawan itu kurang, 1 musuh itu kebanyakan.

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More

Siapa Bilang Menambang itu Mudah?

Saya tidak tertarik untuk mengomentari pernyataan salah seorang anggota DPR yang mengatakan tentang pengolahan emas itu gampang. Mungkin si Bapak ini lelah dan perlu liburan. Namanya juga politisi, kalau pernyataannya tidak fenomenal, ya bukan politisi namanya. Saya coba menanggapi dari sisi yang lebih ilmiah dari ilmu yang saya pelajari selama hampir 9 tahun ini tentang eksplorasi, penambangan dan pengolahan emas.

Seberapa melimpah emas di bumi?

Emas merupakan salah satu dari beberapa logam mulia (precious metal), selain perak, platinum dan paladium. Beberapa referensi menyebutkan rhodium, osmium dan rhenium dalam logam mulia. Untuk mencapai tingkat ekonomis, unsur yang terkandung dalam mineral atau batuan harus mengalami proses konsentrasi untuk mencapai kadar yang ekonomis untuk ditambang. Perbandingan antara kandungan unsur dibandingkan keterdapatannya di kerak bumi disebut sebagai konsentrasi Clarke. 

Jika konsentrasi suatu unsur masih lebih rendah dibandingkan konsentrasinya di alam, maka unsur itu belum bernilai ekonomis. Sebagai contoh, konsentrasi Clarke dari emas (Au) di kerak bumi sebesar 0,004 ppm. Untuk mencapai nilai ekonomis, emas harus mengalami konsentrasi sebesar 1.000 kali lipat atau sebesar 4 ppm sehingga emas bernilai ekonomis. Part-per-million atau ppm adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan kadar dari suatu unsur dalam satu per-sejuta, dalam ilmu kebumian biasanya dinyatakan sebagai gram per ton.

Ilustrasi volume satu-per-seribu, ppm, ppb, ppt

Jika kita mengambil contoh kadar emas 4 ppm, artinya dalam batuan dengan massa 1 ton, terkandung 4 gram emas. Banyak kah itu? Coba kita lihat beberapa contoh, saya kutip dari dari data riil:

- Newmont Batu Hijau (tambang emas di Nusa Tenggara Barat) --> 0,37 gr/ton

"Batu Hijau is a porphyry copper deposit containing small amounts of gold and silver...... On average, gold yield is much lower at only 0.37 gram per tonne processed. This means that a lot of work is needed to obtain small amounts of the metal that can be sold.) (sumber: web Newmont Batu Hijau)

- Kasongan Bumi Kencana (tambang emas di Kotawaringin Timur, Kalimantan Tengah) --> 2.2 gr/ton (sumber: badan geologi, ESDM)

- foto dari sampel emas dalam pirit dari Afrika Selatan milik Thomas Öberthur (BGR, badan geologi Jerman). Kadar emas-nya 5kg per ton, atau 5.000 ppm. wuuoooooow :D

foto: andyyahya, 2015

- Kadar emas di Indonesia saya rangkum dalam diagram tonase-kadar sebagai bagian disertasi saya. Sumbu x adalah tonase dari sumberdaya dari tambang (dalam juta ton), dan sumbu y adalah kadar emas (dalam ppm atau gram per ton). Simbol biru menunjukkan emas epithermal, kotak menunjukkan emas dengan tipe sediment hosted, segitiga untuk porfiri, dan bulat untuk skarn. Rata-rata, kadar emas di Indonesia berada di rentang 0,1 - 15 ppm, besar kecilnya tergantung dari tipe endapannya 

-

Diagram tonase dan kadar dari berbagai tambang emas di Indonesia

Berapa banyak emas yang diproduksi di Indonesia? Apakah Indonesia adalah negara penghasil terbesar emas? Monggo, ini datanya. Indonesia berada di nomor 12 tahun 2012 dan nomor 11 tahun 2013. 

visualisasi andyyahya dan vidya (sumber: world mining data dan mineral commodity summaries USGS, 2015)

update: 29-11-2017

sumber: World Mining Data 2017

2. Sukses berkat kerjasama berbagai ilmu

Rantai penambangan sangat panjang, melibatkan berbagai keahlian, seperti:

a. Teknik Geologi, Tambang Eksplorasi, Teknik Geodesi, Teknik Geofisika, Kimia

- bertugas mencari dimana lokasi yang mengandung keterdapatan logam berharga 

- menemukan saja tidak cukup, eksplorasi detail diperlukan, misalkan dengan melakukan pemetaan geologi detil, studi geofisika dengan airborne, geomagnetik (gambar: http://www.bgr.bund.de/) 

- setelah didapat data detail, perlu dilakukan pemboran untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan

- lokasi harus ditentukan dengan tepat dan presisi. Meleset dari target? Uang terbuang percuma

- sudah dapat sampel dari pemboran, sampel harus dipilih untuk analisa kimia

Sudah mulai terbayang berapa rumitnya skema tahapan prospeksi?

b. Teknik Pertambangan, Teknik Sipil, Teknik Lingkungan

-- ketika data eksplorasi yang didapat sudah lengkap, data tersebut harus di visualisasikan dalam model geologi

-- model geologi nantinya akan digunakan oleh kawan-kawan untuk mendesain bentuk tambang, memodelkan berapa lama umur tambang, bagian mana yang harus ditambang terlebih dahulu (scheduling)

skema metode tambang bawah dengan metode block caving, diterapkan di tambang Grasberg Block Cave, PT Freeport Indonesia (sumber: www.groundtruthtrekking.org) 

-- menambang bukan hanya bermodal back hoe dan truk, namun juga memperhatikan geoteknik (kemiringan lereng, tipe penyanggaan jika ditambang secara bawah tanah), pemilihan alat yang sesuai, perlu menggunakan peledakan atau tidak. Memakai bahan peledak itu perlu ada lisensi nya lo. Coba dibayangkan, kalau seenaknya sendiri memakai peledak seperti petasan atau mercon, bisa-bisa rumah di sekitar tambang pada retak-retak, kaca pada pecah dan lontaran batunya bisa-bisa terbang kemana-mana.

Menjaga lereng tambang supaya stabildan tidak longsor adalah salah satu aplikasi ilmu geoteknik tambang

-- selama menambang, perlu dilakukan reklamasi. Ingat, konsep yang salah yang dipahami banyak orang. Menambang bukan hanya mengambil terus dibiarkan terbuka dan gundul, lahan tambang juga ditaburi top soil atau tanah yang subur untuk dilakukan reklamasi

-- beberapa batuan yang mengandung sulfida dapat mengakibatkan air menjadi bersifat asam (pH kurang dari 7). Apa ditinggalkan begitu saja? Tentunya perlu ditangani dengan lebih hati-hati, misalkan dengan menambahkan batu kapur, membuat kolam sedimen, sebelum dialirkan ke badan sungai

c. Teknik Metalurgi, Teknik Material, Teknik Kimia

-- Sudah jadi bahan mentah mau diapakan? Dijual ke luar negeri apa adanya dan kita terima ketika sudah menjadi barang jadi? Itulah amanat dari UU No 4 Tahun 2009, yang mewajibkan untuk melakukan pengolahan bahan mentah hasil tambang untuk dijadikan menjadi bahan setengah jadi maupun bahan jadi

-- Pernah dengar Smelter? Ya itulah dapur untuk mengolah bahan galian. Itulah jawaban kenapa banyak perusahaan gulung tikar, karena mereka rata-rata tidak mau, sebagian lagi tidak berkomitmen untuk membangun smelter, sehingga banyak pekerja tambang di Indonesia yang terpaksa dirumahkan (selain karena harga global juga anjlok).

d. Ilmu lain

-- peranan ilmu lain sudah jelas berperan serta di dunia tambang. Menambang bukan hanya tentang mengambil dan mengolah, namun juga tentang pemasaran

-- aspek hukum sangat kental di dunia tambang, terkait kontrak dengan pemerintah pusat maupun daerah, dengan adat, dan sebagainya.

3. Mengolah emas dengan raksa, satu-satunya cara?

Hampir semua orang tahu bahwa mengolah emas dengan raksa. Prosesnya sering disebut dengan amalgamasi, yaitu mencampurkan raksa pada batuan, kemudian otomatis emas akan terikat dengan raksa, kemudian bakar, dan taraaaaa,,,,, jadilah emas. Hmmmmm, itu mungkin penambang rakyat. Saya berkali-kali mengupas tentang raksa dan bahayanya dari penambangan di sekitar Pongkor, Sukabumi, dan Pengalengan.

Perlu diketahui, mengapa batuan harus ditumbuk sampai halus, baru ditambahkan raksa untuk mengikat emas? Karena emas berukuran sangat kecil dan umumnya berasosiasi dengan sulfida maupun urat kuarsa. Jika masih menempel, maka emas tetap tidak bisa diikat oleh raksa. Itulah yang disebut sebagai derajat liberasi.

ilustrasi batu yang digerus di dalam ball mill. Ball mill diisi bola baja untuk meremuk batuan

skema ball mill

Tapi pernahkah mendengar tentang sianidasi? Proses sianidasi dengan menggunakan (CN-) sangat lazim digunakan oleh perusahaan berskala besar untuk memisahkan emas dibandingkan dengan menggunakan amalgamasi. Berbeda dengan efek raksa yang baru dirasakan dalam 10 hingga 15 tahun, sianida tidak digunakan pada tambang skala rakyat karena dampaknya yang sangat berbahaya, yang dapat membuat penggunanya meninggal dalam hitungan detik, seperti pada kasus aktivis kemanusiaan, Munir. 

4 Au + 8 NaCN + O₂ + 2H₂O → 4 Na[Au(CN)₂] + 4 NaOH

source: world.lib.ru

Walaupun teorinya mudah, namun tidak semua " ore"mempunyai rumus kimia yang sama, dan hasil dari proses sianidasi tidak semudah reaksi di atas. Sebagai contoh, tembaga dapat larut dengan proses sianida, namun adanya emas yang berasosiasi dengan arsen (misalnya emas pada arsenopirit, FeAsS) atau emas yang berasosiasi dengan antimoni (misalnya dengan Stibnit, Sb2S3), mengakibatkan oksigen hanya akan mengikat sedikit emas. Begitu juga dengan invisible gold (sering juga disebut refractory gold), dimana emas tidak dapat dilihat dengan mikroksop karena emas terikat dalam kisi-kisi kristal dari mineral asosiasi, maka proses sianidasi tidak akan berjalan dengan baik. 

Sudah mulai paham kan, mengolah emas tidak semudah garuk-garuk tanah, tambah raksa, terus dijual? Menambang adalah rangkaian panjang dari hulu hingga hilir yang berkelanjutan dan mempengaruhi satu dengan yang lain. 

Kalau Socrates pernah berkata "bijaksana adalah ketika kita tahu bahwa kita memang tidak tahu", maka saya sarankan kepada Bapak anggota DPR yang terhormat, "jangan sok tahu kalau memang tidak tahu ya, Pak."

Leoben, 20 November 2015
Saya ada karena saya adalah bagian dari solusi, bukan bagian dari masalah.


NB: Blog ini ditulis blog sambil nyanyi lagu akhir Doraemon bareng Aqila. Terima kasih buat Vidya buat ilmu editting gambarnya

sumber
http://mine-engineer.com/mining/minproc/cyanide_leach.htm
source: world.lib.ru

Klik Gambar di bawah untuk melihat artikel lain

Read More