Inklusi fluida: si kecil yang hiperaktif

Terminologi inklusi sering digunakan untuk menamakan terjebaknya material asing pada suatu material yang homogen, misalnya zirkon atau apatit pada kuarsa dari suatu batuan beku. Pada bidang mineralogi/petrologi kita mengenal beberapa macam inklusi, seperti inklusi mineral, inklusi fluida (fluid inclusion) dan inklusi gelas atau lelehan (melt inclusion). Ketiga macam inklusi ini dapat digunakan untuk mengetahui proses dibalik terbentuknya mineral yang diinklusinya. Tulisan ini hanya akan membahas mengenai inklusi fluida dan manfaatnya dalam eksplorasi endapan bijih.

Perkembangan ilmu pengetahuan dan alat bantu yang semakin baik memberikan dampak kepada variabel pengamatan yang semakin lebar dan semakin spesifik, misalnya mikroskop dengan sinar inframerah atau kathodoluminescens dapat digunakan untuk mengamati mineral yang tidak dapat ditembus/dibedakan dengan cahaya biasa atau terpolarisasi. Sebagai contoh pengamatan inklusi fluida pada pirit hanya dapat dilakukan dengan sinar inframerah karena pirit bersifat isotropik yang tidak dapat ditembus baik oleh sinar biasa maupun terpolarisasi, atau penentuan zonasi perkembangan kristal atau retakan mikro sangat mudah dengan menggunakan sinar kathodoluminescens.

Mengapa inklusi fluida? Inklusi fluida adalah inklusi yang terperangkap sebagai zat cair yang sebagian besar masih dalam bentuk cairan pada suhu permukaan. Inklusi ini (terutama yang primer) terbentuk bersamaan dengan mineral yang memperangkapnya, sehingga karakteristik fisik/kimia dari larutan pembawa mineral tersebut akan mempunyai kemiripan dengan larutan yang terperangkap sebagai inklusi fluida. Dengan demikian, inklusi fluida dapat digunakan antara lain untuk mengetahui lingkungan fisika dan kimia pembentukan endapan bijih; suhu, tekanan, dan komposisi larutan hidrotermal, menentukan batas boiling, evolusi suhu dan tekanan pada cekungan minyak bumi (khusus pada inklusi fluida yang mengandung minyak bumi) dan membuat zonasi suhu pada eksplorasi geotermal.

Gambar 1: Inklusi fluida dan lelehan. a) inklusi fluida. b) inklusi lelehan.

Bagaimana cara menemukan inklusi fluida? Hampir semua mineral yang pernah dilewati atau yang terbentuk dari hasil presipitasi larutan hidrotermal dapat mengandung inklusi fluida, misalnya kuarsa, kalsit, fluorit, jasperoid, sfalerit, dan pirit. Untuk mempelajari inklusi dapat dilakukan dengan membuat asahan tebal terpoles ganda (double polished section) dengan tebal 50 -- 150 µm tergantung jenis mineral pembawanya. Asahan ini dapat diamati di bawah mikroskop baik dengan sinar biasa, inframerah atau kathodoluminescens. Petrografi inklusi fluida merupakan hal yang sangat penting di dalam pemakaian inklusi untuk mendukung studi selanjutnya. Pengamatan yang terpenting di dalam petrografi, meliputi jenis inklusinya, apakah primer, sekunder atau pseudosekunder. Untuk kepentingan selanjutnya, hanya inklusi yang berjenis primer dan pseudosekunder saja yang dapat dianalisis. Selain jenis inklusi, hubungan antara paragenesis mineral bijih dengan inklusi yang diambil baik dari mineral bijih maupun mineral pengotor (gangue mineral) juga harus diketahui dengan jelas. Ini akan dapat menjelaskan kronologi pembentukan mineral dan perubahan P, T, dan X hidrotermal selama pengendapan endapan bijih.

Analisis apa saja yang dapat diterapkan pada inklusi fluida? Ada dua macam analisis yang dapat diterapkan pada inklusi fluida, yaitu analisis tanpa penghancuran (non-destructive analysis) dan analisis dengan penghancuran (destructive analysis). Analisis tanpa penghancuran biasanya digunakan dengan alat optis, misalnya mikroskop. Analisis ini dapat digunakan untuk menentukan komposisi secara analitik dan mikrotermobarometri. Analisis dengan penghancuran dilakukan dengan menghancurkan dinding penyangga inklusi. Analisis ini dapat digunakan untuk mengetahui komposisi larutan atau gas dengan lebih detail, misalnya dengan alat Raman spectrometry, ICP-MS, atau Gas Chromatography. Atau penghancuran inklusi dapat juga dilakukan secara langsung untuk mengetahui ada tidaknya gas CO₂.

Data apa saja yang dapat diperoleh dari analisis inklusi fluida dan bagaimana memanfaatkannya dalam eksplorasi endapan bijih? Secara langsung, data-data yang dapat diperoleh dari analisis inklusi fluida meliputi: suhu, salinitas, tekanan, beratjenis cairan, dan komposisi komponen yang terjebak. Salah satu variabel yang dapat digunakan untuk pembeda suatu model endapan bijih adalah suhu pembentukannya. Data suhu yang diukur dari inklusi fluida dapat digunakan untuk menentukan model endapan bijih secara global, misalnya endapan epitermal umumnya dapat dijumpai pada suhu 150 -- 250 °C. Pada endapan mesotermal suhu berkisar antara 250 -- 350 °C, sedangkan pada endapan porfiri suhu pembentukannya relatif tinggi (>400 °C). Kehadiran H₂O-CO₂ yang mengandung CO₂-cair dan gas hanya terbentuk pada lingkungan dalam (paling tidak beberapa kilometer), dapat dijadikan batas target mineralisasi epitermal. Salinitas dan komposisi cairan pada inklusi fluida dapat digunakan untuk menginterpretasi kondisi kimia larutan hidrothermal (agen transport dan mekanisme presipitasi mineral). Sebagai contoh, inklusi dengan salinitas rendah atau mendekati netral dapat diinterpretasikan bahwa fluida hidrotermal didominasi oleh kompleks sulfida. Pada kondisi ini emas-perak lebih memungkinkan tertransport dibandingkan logam dasar. Sebaliknya, inklusi dengan salinitas tinggi mengindikasikan fluida kaya akan ion Cl^- atau kompleks klorida. Fluida semacam ini dapat mengangkut logam dasar dengan mudah. Namun, hal ini sangat tergantung kepada suhu dan tekanan ketika fluida itu mengalir.

Demikian uraian singkat mengenai inklusi fluida, si kecil yang hiperaktif. Bagi pembaca yang tertarik belajar tentang ini, silakan baca buku Roedder (1984) sebagai pengetahuan dasar tentang inklusi (fluida dan lelehan) dan Andersen, et al. (2001) edisi khusus majalah Lithos mengenai inklusi fluida tingkat lanjut.