Penunjaman lempeng samudera

Pada artikel "Gempa bumi, apanya yang bergoyang??" dijelaskan bahwa salah satu sisi menarik dari gempa bumi adalah akumulasi mineral ekonimis, seperti logam. Bagaimana cerita selanjutnya, kok gesekan lempeng bisa menghasilkan logam? Kenapa tidak di sepanjang jalur penunjaman dapat dijumpai endapan logam yang ekonomis? Kayak pertanyaan di iklan salah satu obat masuk angin saja...:-).

Sebelum menunjam, lempeng samudra akan mengalami hidrasi terlebih dahulu di bawah kolom air samudra, sehingga kandungan air pada permukaan kerak samudra menjadi meningkat. Ketika menunjam di bawah kerak benua, lempeng yang jenuh air sebagian akan mengalami dehidrasi yang diikuti oleh penurunan suhu leleh dari kerak samudra, sehingga kerak samudra akan mengalami pelelehan sebagian (partial melting), membentuk magma yang bersifat hidrous (karena kemasukan air akibat dehidrasi kerak samudra). Istilah kerennya slab melting. Biasanya magma hasil pelelehan lempeng ini akan mempunyai karakteristik adakitik. Jauh berbeda kalau yang meleleh itu baji mantelnya (ini tidak dibahas pada artikel ini). Ketika magma naik ke bagian yang lebih dangkal dari kerak benua, magma akan mengalami kristalisasi sebagian dimana unsur-unsur yang kompatibel akan membentuk kumpulan mineral sesuai dengan seri reaksi Bowen (mineral fero-magnesia akan mengkristal telebih dahulu). Sedangkan unsur-unsur yang tidak kompatibel dengan RFM (Rock Forming Minerals) akan ikut bersama-sama sisa magma yang masih bercampur dengan sisa air magmatik.

Besarnya rasio unsur inkompatibel dengan kompatibel pada lelehan berikutnya bisa dihitung dengan menggunakan rumus fraksinasi Rayleigh, namun supaya tidak mumet rumus Rayleigh tidak akan dibahas di sini. Btw, fraksinasi ini akan terjadi berulang-ulang hingga lelehan habis mengkristal, dan semakin muda fase batuan, warnanya akan semakin cerah... Hal ini karena jumlah mineral-mineral fero-magnesia semakin lama semakin habis. Ini bisa dibuktikan dengan melihat sebaran batuan intrusi baik pada porfiri timah maupun porfiri tembaga (Grasberg atau Bangka/Belitung (granit multifase).

Bagaimana logam dapat terakumulasi? Ketika terjadi fraksinasi, logam tidak bisa ikut dalam mineral pembentuk batuan. Makanya disebut tidak kompatibel. Logam ini akan ikut pada air magmatik yang tidak mempunyai kesempatan membentuk mineral. Atau dengan kata lain, tidak semua air magmatik dapat diadopsi oleh mineral-mineral hidrous (seperti hornblende, biotit, atau muskovit). Pada fase akhir lelehan yang bagian luarnya telah mengkristal (padat), mengalami jenuh air magmatik, sehingga tekanan air magmatik tidak sanggup ditahan oleh bagian luar padatan dari magma tadi. Akibat tekanan air yang sangat tinggi ini lah timbul retakan-retakan pada bagian luar yang dikenal dengan istilah hidrothermal fracturing. Penghancuran hidrotermal ini disebabkan oleh pendidihan air magmatik atau dikenal dengan istilah second boiling atau retrograde boiling (tergantung prosesnya). Nah, proses inilah yang menyebabkan terbentuknya pipa-pipa breksi (breccia pipe) dan tekstur stockwork pada suatu sistem porfiri. Air magmatik yang kaya akan logam ini (ingat fraksinasi) akhirnya bebas berkeliaran membawa logam kemana-mana. Tinggal anda tunggu kapan air ini tidak sanggup lagi mengangkut logam, di situlah kita akan dapatkan endapan logam yang ekonomis.

Btw, kalau hal di atas hanya erjadi satu kali saja... dan dengan volume magma yang kecil, logam yang terakumulasi menjadi tidak ekonomis. Untuk mencapai level ekonomis minimal harus ada 3 kali fase intrusi yang saling sambung menyambung. Dengan rentang waktu ini larutan hidrotermal dapat bekerja lebih giat untuk mengumpulkan logam-logam yang ada di sekitarnya. Inilah kira-kira mengapa ada intrusi yang kaya akan logam, dan ada yang miskin logam.