MINERALOGY, GEOCHEMISTRY AND ORIGIN OF SKARN MINERALIZATION ASSOCIATED WITH THE BATU HIJAU PORPHYRY COPPER-GOLD DEPOSIT, SUMABAWA ISLAND, INDONESIA

May Thwe Aye, Assoc. Prof. Dr. Subagyo Pramumijoyo

2012 | Disertasi | S3 Teknik Geologi

Deposit skarn tembaga-emas terbentuk pada deposit tembaga-emas porfiri berkelas dunia, Batu Hijau, yang berlokasi di ujung baratdaya Pulau Sumbawa, Indonesia. Deposit tersebut disusun oleh tiga jenis batuan utama, yaitu: satuan volkaniklastik andesitik (Miosen Awal-Tengah) dan satuan diorit kuarsa ekuigranular (Miosen Akhir – Pliosen Tengah), yang keduanya diintrusi oleh tiga fasa tonalit porfiri mengandung tembaga-emas (Pliosen Awal-Tengah). Satuan tonalit porfiri ini teralih-tempatkan di zona-zona kontak litologi dari kedua batuan samping pra-mineralisasi tersebut. Skarn ini dijumpai pada kontak antara batuan volkanik andesitik dan intrusi tonalit porfiri intermediet. Deposit tipe skarn ini dapat diklasifikasikan sebagai kalsik-eksoskarn, yang terdiri atas skarn kaya-Fe dan teroksidasi yang secara setempat dikontrol oleh zona-zona patahan dan geseran. Meskipun tidak dijumpai batugamping pada deposit Batu Hijau, batuan-batuan wadah (host rocks) volkaniklastik kaya-Ca cenderung teralterasi skarn pada deposit Batu Hijau. Dua tahapan utama proses pembentukan skarn, yang terdiri atas empat subtahapan, dapat dikenali berdasarkan kumpulan mineralnya, yaitu tahapan prograde dan retrograde. Skarn prograde terdiri atas klinopiroksin (diopsid) dan garnet (terutama andradit) ± magnetit yang terbentuk pada kondisi fO2 dan fS2 yang relatif tinggi dan temperatur sekitar 340 ̊-515 ̊C, sedangkan alterasi skarn retrograde didominasi oleh mineral-mineral kaya-Fe seperti amfibol dan epidot ± fillosilikat yang terbentuk pada kondisi fO2 dan fS2 yang lebih rendah serta temperature 200 ̊- 396 ̊C. Mineral-mineral opak terdiri atas kalkopirit, pirit, sfalertit, dan sedikit galena and bismut-telurid. Emas terpresipitasi pada alterasi retrograde, berasosiasi dengan bismut-tellurid. Komposisi-komposisi utama bervariasi secara sistematis tergantung pada zona-zona skarn. Terjadi penurunan konsentrasi SiO2 yang berkorespondensi dengan peningkatan konsentrasi FeOt dari intrusi porfiri ke arah zona-zona skarn. Konsentrasi-konsentrasi CaO dan FeOt berbanding lurus dalam skarn yang menunjukkan bahwa mineralisasi bijih terbentuk bersamaan dengan karbonisasi prograde selama berlangsung alterasi retrograde. Analysis kimia menunjukkan mineralisasi skarn konsentrasi 4,15g/t Au dan 2.7g/t Au dari zona biji angka tinggi. Berdasarkan hasil analisis inklusi fluida dan nilai δ34S, fluida pembentuk deposit skarn dan porfiri Batu Hijau diinterpretasi sebagai sulfur batuan beku (igneous sulfur) berasal-magmatik, yang ditunjukkan oleh kumpulan mineral skarn anhidrous tahap awal yang didominasi oleh fluida yang kental dan salin, serta bertemperatur dan bersalinitas sangat tinggi. Deposit Batu Hijau sangat jelas menunjukkan karakteristik mineralisasi skarn yang berhubungan dengan porfiri (porphyry-related skarn mineralization) yang terzonasi secara mineralogi dan metalogeni, di mana transisi antara satu tipe deposit ke tipe deposit berikutnya relatif sangat cepat, seperti terlihat dari zona perkembangan yang dekat dan terbentuk bersamaan dan zona alterasi overprinting kuarsa-pirit. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kisaran deposit-deposit yang berhubungan dengan porfiri (porphyry-related deposits), skarn (batuan kalk-silikat-magnetit) dan porfiri (batuan teralterasi potasik) dapat terbentuk dalam satu kejadian hidrotermal yang panjang.

The copper-gold skarn mineralization occurred at the Batu Hijau deposit, a world class porphyry copper-gold deposit, is located in the southwestern corner of Sumbawa Island, Indonesia. The deposit mainly consists of three major rock types: andesitic volcaniclastic unit (Early to Middle Miocene) and equigranular quartz diorite (Late Miocene to Middle Pliocene), which are intruded by the three phases of copper-gold bearing tonalite porphyries (Early to Middle Pliocene). The tonalite porphyries were emplaced along the lithological contacts of two pre-mineralization wall rocks. Skarn were newly found at the contact of calcium rich andesitic volcanic layer and intermediate tonalite porphyry intrusion. Skarn can be classified as calcic-exoskarn, and it consists of a Fe-rich and oxidized skarn locally controlled by faults and fractures. Although no limestone is known in the Batu Hijau deposit, Ca-rich volcanic host rocks favoring to become skarn alteration within the Batu Hijau deposit. Based on the mineral assemblages, the skarn forming process can be divided into two major stages such as prograde and retrograde stages consisting of four sub-stages. Prograde skarn consists of clinopyroxene (diopside) and garnet (mainly andradite) ± magnetite formed at relatively high fO2 and fS2 and temperature of 340 ̊-515 ̊C while retrograde skarn alteration is dominated by Ferich minerals such as amphibole and epidote formed at lower fO2 and fS2 , temperature down to 200 ̊-396 ̊C. Opaque minerals include chalcopyrite, pyrite, sphalertite, minor galena and bismuth-telluride. Gold precipitates in the retrograde alteration associated bismuth-telluride minerals. A decrease in SiO2 corresponds to increase FeOt from porphyry intrusion towards skarn zones. CaO and FeOt behave comparably in the skarns suggesting that the ore mineralization is coincident with carbonization of prograde assemblages during retrograde alteration. Chemical analysis shows the concentration of gold mineralization of 4.15 g/t and 2.7 g/t from the high grade ore zone. Based on the result of fluid inclusion and δ34S value, the evolution of fluid origin can be suggested that the origin of skarn and porphyry from the Batu Hijau deposit was largely of an igneous sulfur source of magmatic origin caused by the early anhydrous skarn assemblage is dominated by denser and more saline, and has very high temperature and salinity. The Batu Hijau deposit evidently shows a porphyry-related skarn mineralization that is mineralogically and metallogenically zoned and that transition from one style to the next can be relatively rapid. The result of this research has indicated that the range of porphyry-related deposits, skarn (calc-silicate-magnetite rocks) and porphyry (potassic altered rocks) can form during a single prolonged hydrothermal event

Kata Kunci : Copper-Gold skarn mineralization, Mineralogy, geochemistry, origin, batu hijau, indonesia