4 Tipe Endapan Bijih Besi

Besi dengan simbol Fe merupakan unsur yang melimpah di bumi. Beberapa pendapat para ahli menyebutkan kandungan inti bumi sebahagian besar terdiri dari perpaduan unsur besi dan nikel.

Unsur besi di alam ditemukan dalam bentuk mineral  : magnetit (Fe₃O₄) mengandung lebih dari 72.40% unsur besi, hematit (Fe₂O₃) mengandung 70% besi, geothit atau limonit (HFeO₂) mengandung 62.90% besi, dan siderit (FeCO₃) mengandung 48.20% besi. Proses terbentuknya di alam dijumpai dalam bentuk bijih besi primer dan endapan sekunder.

Besi mempunyai sifat yang sangat kuat karena kemampuannya berada di dalam lebih dari satu keadaan oxidasi, yaitu ferric (trivalent), ferrous (bivalent), dan dalam keadaan metallic (valensi nol).

Pada kesempatan ini saya akan berbagi pengetahuan yang saya ketahui hasil rangkuman dari berbagai sumber para peneliti tentang tipe dan ciri-ciri endapan bijih besi.

Menurut Padmanegara (1983), terdapat empat jenis tipe endapan mineral/bijih besi terpenting yang terdapat di Indonesia yaitu: (1) endapan skarn/metasomatik kontak, (2) endapan placer, (3) endapan lateritik, dan (4) endapan sedimen.

1.  Endapan Skarn (Metasomatik Kontak)

Bijih tipe ini dapat terbentuk akibat proses kontak metasomatik yaitu larutan magma berkompisisi sedang, basa, atau ultra basa yang naik kepermukaan dalam peristiwa intrusi atau ekstrusi dapat bereaksi dengan batuan sekitarnya, terutama dengan batuan kapuran (tipe ekso-skarn atau kalsik eksoskarn). Disini akan terbentuk mineral-mineral skarn seperti garnet, epidot, dan jika yang terbentuk adalah mineral-mineral magnetit dan hematit sebagai mineral utama maka dapat menjadi bijih besi. Di Indonesia, bijih besi tipe ini biasanya terdapat di sekitar daerah kontak batuan intrusi berkomposisi sedang sampai basa seperti diorit, granidiorit, dan gabro atau basalt dengan formasi batuan sedimen atau vulkanis yang mengandung lapisan-lapisan atau lensa-lensa batuan gampingan atau batuan yang bersifat gampingan. Dalam proses ini, selain temperatur, magma juga ikut memegang peranan dalam menambahkan langsung beberapa unsur pada batuan sekitarnya, sehingga endapan ini tidak mungkin terdapat jauh dari batuan intrusi kecuali bila telah mengalami proses desintegrasi dan transportasi sebagaimana halnya pada endapan eluvial dan diluvial.

Ciri-ciri tipe endapan ini antara lain:

(1) Endapan bijih besi ini dapat berbentuk lensa, berupa sarang (nest-shaped) atau lapisan-lapisan yang kompleks pada batuan kontak;

(2)   Berupa endapan masif yang terutama terdiri dari magnetit dan hematit. Selain oksida besi, juga sering mengandung mineral sulfida seperti pirit dan kalkopirit, disamping mineral skarn seperti garnet, piroksen, aktinolit, sillimanit, dan epidot;

(3)   Akibat proses desintegrasi dan transportasi, endapan tipe ini sering terdapat dalam bentuk eluvial atau diluvial, yaitu berupa onggokan bongkah-bongkah batuan berbagai ukuran dengan komposisi mineralnya yang utama masih tetap berupa magnetit dan hematit. Onggokan batuan ini biasanya tidak jauh letaknya dari tempat asalnya yaitu daerah kontak;

(4)   Kadar Fe bijih tipe ini berkisar sekitar 50-70%;

(5)   Kadar Ni atau Cr dapat diabaikan;

(6)  Karena sering berasosiasi dengan mineral sulfida, terkadang berkadar Cu atau Zn agak tinggi (± 1%);

(7)   Kadar belerang kadang-kadang agak tinggi, mendekati 1%;

(8)   Kadar TiO₂ biasanya dibawah 0,5%.

Tipe endapan ini banyak terdapat di Indonesia, terutama di Sumatera dan Kalimantan, tetapi cadangannya kecil (<1juta ton). Endapan terbesar yang pernah ditemukan dan dieksplorasi terdapat di Gunung Tanalang, Kalsel, dengan cadangan 5 juta ton.

2.     Endapan Placer

Tipe endapan ini terbentuk oleh proses pelapukan, desitegrasi, dan pengumpulan secara mekanik. Hasilnya adalah endapan fragmen mineral dan batuan yang seringkali disebut mineral/batuan rombakan. Tipe ini dikenal sebagai placer pantai (beach placer) dan placer aluvium (alluvial placer). Karena melalui proses mekanik, maka kemurnian fragmen mineral rombakan dipengaruhi oleh intensitas liberasi selama proses tersebut.

Tipe mineral/bijih placer pantai yang telah diselidiki secara terperinci antara lain yang terdapat dalam endapan pasir besi bertitan sepanjang pantai Daerah Istimewa Yogyakarta. Mineral utamanya titanomagnetit, dengan warna, kilap logam dan goresannya adalah abu kehitaman. Berat jenisnya 5,0-6,5, dengan kadar TiO₂ dalam titanomagnetit berkisar antara 7-12%. Kristal ilmenit (FeTiO₃) dan magnetit (Fe₃O₄) tumbuh bersama (intergrowth) dan berkaitan sangat kuat.

Pada umumnya, contoh pasir besi bertitan Yogyakarta menunjukkan variasi besar butiran yang tidak mencolok sepanjang lintasan lateral, akan tetapi variasi besar butiran sangat mencolok ke arah dalam. Makin ke dalam butiran fragmen semakin kasar dan fragmen titanomagnetit semakin berkurang. Demikian pula liberasi butiran fragmen, makin kedalam semakin kurang baik sehingga makin banyak fragmen titanomagnetit yang masih terikat oleh fragmen batuan (silikat). Hal ini pula yang menyebabkan kadar besi yang terlarut asam menurun sangat tajam.

Endapan pasir bertitan Yogyakarta mengandung fragmen feldspar, plagioklas, klinopiroksen, titanomagnetit, hematit, olivin, kuarsa, amfibol, mika, dan fragmen batuan. Semua ini berasal dari batuan piroklastika dan efusifa yang berkomposisi andesit dan basalt. Besar butiran fragmen endapan pasir besi bertitan berkisar antara 1,2-0,053 mm. Butiran fragmen + 1,2 mm bervariasi dalam tiga lapisan, pada lapisan atas sebanyak 1%, lapisan tengah 8%, dan lapisan bawah 12%. Sedangkan pada fragmen – 0,053 mm jumlahnya kurang dari 3% di semua lapisan. Besar butiran fragmen titanomagnetit yang terliberasi oleh kegiatan gelombang laut berkisar antara 0,21-0,105 mm. Kenaikan besar butiran fragmen menunjukkan penurunan berat jenisnya. Bagian titanomagnetit yang masih menjadi satu dengan batuan (silikat) berada dalam tiga lapisan. Bagian paling bawah dari lapisan atas mengandung 35-55% dan bagian paling atas dari lapisan bawah mengandung 65-85%.

Pasir bertitan Yogyakarta mempunyai tingkat kemagnetan (MD-magnetic degree) kurang dari 20% (MD= persentase beral mineral-mineral yang tertarik oleh magnet 300 Gauss). Dalam proses pemurnian, biasanya fragmen titanomagnetik digerus dan terliberasi sampai lolos saringan 0,05-0,10 mm, akan tetapi sebagian masih belum terliberasi dengan baik, bahkan paduan ilmenit-magnetit masih belum terpisahkan.

Kualitas endapan pasir besi bertitan dapat dibagi menjadi dua golongan, dengan komposisi sebagai berikut: (1) oksidasi besi yang terliberasi dari silikat dan mengandung besi terlarut asam lebih dari 60%, dan (2) komposit silikat besi dengan besi terlarut asam ± 5%.

3.     Endapan Laterit

Tipe endapan ini merupakan endapan residu dari proses pelapukan, dekomposisi, dan pengumpulan kimia. Tipe ini tidak lazim disebut endapan mineral/batuan rombakan. Karena melalui proses kimia, maka keterjadiannya berkaitan dengan pelarutan dan pengendapan yang sesuai dengan keadaan dan situasi setempat, yakni jenis batuan induk dan lingkungan fisika-kimia. Lingkungan yang baik untuk proses lateritisasi adalah: (1) iklim tropis-basah, (2) topografi yang relatif tidak curam, dan (3) waktu proses lateritisasi yang cukup lama.

Endapan mineral/bijih laterit umumnya terjadi pada batuan induk ultramafik (ofiolit). Unsur besi bivalen dilepaskan oleh pelapukan secara kimia terhadap batuan ultramafik yang sudah teroksidasi menjadi besi trivalen dan kemudian diendapkan dalam laterit. Dalam keadaan reduksi (dalam hutan lebat), unsur besi feri berubah menjadi fero dan berupa larutan yang bergerak sampai menemui lingkungan yang teroksidasi, kemudian unsur besi tersebut berubah lagi menjadi feri dan terendapkan di lingkungan tersebut pada permukaan air tanah, selanjutnya konkresi limonit (2Fe₂O₃.3H₂O) terjadi dalam lingkungan tersebut. Karena oksida besi yang mempunyai berat jenis lebih besar mengalami dehidrasi, maka hematit dan magnetit terjadi mendekati permukaan. Hematit terkumpul kearah permukaan, sedangkan magnetit cenderung kearah zona yang lebih dalam. Hematit yang relatif lebih stabil dalam lingkungan pH (5,5-8), maka endapannya dapat berkembang menjadi “kerak hematit yang keras” atau iron-cap. Mineral besi, mineral nikel dan krom diendapkan sebagai residu dalam laterit. Mineral besi yang berupa konkresi limonit bersifat belahan konkoidal disebut goetit.

Di Indonesia, tipe endapan ini terdapat dalam jumlah yang besar (ratusan juta ton), terutama di Kalimantan dan Sulawesi Tenggara.

4.     Endapan Sedimen

Endapan tipe ini terbentuk berkaitan dengan proses sedimentasi yaitu proses kimia yang memegang peranan utama dalam proses pengendapannya. Ada pula yang menjadi penyebabnya adalah proses desintegrasi mekanik, seperti yang terjadi pada sebagian endapan bijih besi disekitar bijih besi tipe lateritik. Endapan jenis “bog-iron” terbentuk bila larutan yang mengandung besi terkumpul dalam suatu cekungan atau basin, dan oleh proses kimia atau akibat pekerjaan bakteri terbentuklah endapan bijih besi. Dalam kelompok ini termasuk juga endapan bijih besi yang dihasilkan oleh sumber air panas (endapan sinter).

Ciri-ciri tipe endapan ini:

(1)   Karena berasosiasi dengan endapan sedimen, tekstur atau strukur perlapisan dan laminasi dapat terlihat jelas;

(2)   Dapat berupa perlapisan yang kompak atau massif dan dapat berupa breksi atau konglomerat, sering mengandung bongkah-bongkah atau kerikil peridotit atau serpentinit;

(3) Komposisi mineral besinya bervariasi, ada yang berupa karbonat, silikat besi, magnetit, dan hematite;

(4)    Kadar Fe berkisar antara 40 - 60 %;

(5)  Mengandung kadar Ni dan Cr yang lebih rendah dari tipe lateritik yaitu rata-rata 0,41% Ni dan 2,1 % Cr₂O₃, khususnya yang berasal dari bijih besi laterit;

(6)    Kadar Al lebih rendah dari tipe bijih lateritik, yaitu sekitar 7%;

(7)   Bijih besi “bog-iron”, sering mengandung kadar belerang dan mangan yang tinggi, sedang yang berasal dari air panas dapat mengandung belerang yang relatif lebih tinggi;

(8)    Karena sering adanya perlapisan pemisah diantara lapisan bijih besi, kasar Fe dan unsur-unsur lain yang dikandungnya dapat bervariasi secara lateral maupun vertikal.

Artikel komoditas mineral logam lainnya : Penambangan Galena dan Bauksit.

Endapan bijih besi sangat dipengaruhi oleh kondisi geologi yang berkembang, litologi batuan induk, maupun karakteristik suatu wilayah. Tentunya masih banyak hasil penemuan baru yang belum dapat saya ketahui. Saya mengharapkan adanya sumber referensi dari berbagai kalangan maupun para peneliti, sehingga dapat menambah pengetahuan yang lebih dalam lagi terkait endapan bijih besi potensial yang mungkin layak untuk dikembangkan dikemudian hari.

Sumber referensi: Artikel Endapan Bijih Besi, oleh Syahya Sudarya, Pusat Sumber Daya Geologi Bandung.