Sejauh Mana Hubungan Sistem Panasbumi dengan Endapan Mineral? [Part 2]

 3. Ladolam Gold Deposit and Geothermal System, Lihir Island, New Guinea

Deposit emas epitermal Ladolam terletak di Pulau Lihir, bagian dari busur pulau vulkanik di lepas pantai timur Irlandia Baru, Papua Nugini (Gambar berikut ini). 

Ladolam adalah salah satu tambang emas terbesar di dunia, yang mengandung sumber daya emas sebesar 37 juta ons (428,9 juta ton pada 2,69 g / ton) (Carman, 2003). Ladolam luar biasa tidak hanya karena ukurannya dan kualitas emasnya yang tinggi tetapi juga karena keberadaannya dalam sistem panas bumi yang aktif (White et al., 2010). Untuk membantu mengimbangi kebutuhan energi dari operasi penambangan, pembangkit listrik tenaga panas bumi 56-MWe (kapasitas terpasang) dibangun yang memungkinkan truk pengangkut barang untuk dioperasikan dengan baterai. Memang, batas penambangan tidak hanya merupakan fungsi kemiringan tetapi juga suhu karena bagian-bagian dari endapan masih terlalu panas (atau terlalu berbahaya dari potensi percikan air panas menjadi uap saat penggalian) untuk ditambang. Misalnya, zona panas bumi di sepanjang tepi barat tambang mencapai suhu 240 ° C pada kedalaman 300 m, dan suhu batuan di dekat dasar tambang dan di sepanjang dinding barat mencapai suhu 150 ° C. Ladolam adalah satu-satunya tambang besar yang aktif di planet ini yang menggunakan tenaga panas bumi untuk mendukung penambangan emas. Upaya telah dilakukan untuk membantu memasok tenaga listrik panas bumi (75 kWe) di Tambang Florida Canyon di Nevada barat, tetapi sumur untuk memasok unit daya gagal (J. Barta, komunikasi pribadi, 2016). Deposit emas Ladolam terlihat di lubang ampiteater di sisi gunung berapi atau kaldera Luise yang telah punah (Gambar berikut ini). 

Amfiteater yang dibentuk oleh sektor runtuhnya bangunan vulkanik yang memindahkan sekitar 1.100 m batuan di atasnya seperti yang disimpulkan oleh kumpulan mineral alterasi hidrotermal yang sekarang terpapar di permukaan saat ini (White et al., 2010). Tiga tahap mineralisasi dikenali di Ladolam (Carman, 2003). Tahap I terdiri dari mineralisasi tembaga-molibdenum-emas gaya porfiri minor yang berkembang sebelum keruntuhan sektor dan mencakup biotit hidrotermal dan ortoklas. Mineralisasi tahap II berkembang pada dekompresi eksplosif akibat runtuhnya sektor bangunan vulkanik dan mengakibatkan mineralisasi pirit yang mengandung emas tahan api dan perubahan adularia-pirit-anhidrit yang meluas. Karena penurunan tekanan yang tiba-tiba dari keruntuhan sektor, banyak breksi letusan hidrotermal termineralisasi yang dihasilkan dari pendidihan eksplosif sistem hidrotermal terkait dengan tahap mineralisasi ini. Mineralisasi Tahap II mencetak lebih awal mineralisasi tahap I dan mengandung sebagian besar bijih yang dapat ditambang dalam jumlah besar yang dangkal. Penanggalan feldspar kalium sekunder menunjukkan bahwa runtuhnya sektor gunung berapi Luise terjadi sebelum 0,3 Ma (laporan tidak diterbitkan oleh T.M. Leach, seperti yang dilaporkan oleh White et al., 2010). Tahap III urat kalsit-kuarsa-adularia-pirit-marcasite-electrum memotong lebih awal urat anhidrit-adularia dan sebagian besar subekonomi. Breksi silikat tahap III dibatasi oleh alterasi argilik lanjut (juga disebut sebagai alterasi asam-sulfat), yang mencerminkan oksidasi dan kondensasi uap kaya H2S di atas cairan hidrotermal yang mendidih. Data inklusi fluida dan isotop stabil menunjukkan bahwa fluida tahap I sebagian besar berasal dari magmatik (Carman, 2003). Cairan tahap II tampaknya mencerminkan pencampuran cairan bijih magmatik dengan air tanah meteorik dingin bersama dengan pendidihan episodik. Periode lain pencampuran cairan yang cukup salin (setara NaCl 5 ± 0,5 wt%) secara magmatik dengan air tanah meteorik encer (mendekati 0 wt% NaCl) menghasilkan urat kuarsa dan kalsit yang terkait dengan mineralisasi Tahap III.

Umur yang ditentukan secara radiometrik pada biotit dari intrusi yang diubah secara hidrotermal di Ladolam berkisar dari 0,9 ± 0,1 hingga 0,34 ± 0,04 Ma (menggunakan metode K-Ar) (Moyle et al., 1990). Dengan menggunakan metode penanggalan 40Ar / 39Ar yang lebih tepat, adularia dari bijih kaya sulfida dari mineralisasi tahap II menghasilkan umur 0,61 ± 0,25 dan 0,52 ± 0,11 Ma (Carman, 2003). Umur K-Ar batuan utuh di alunit (kemungkinan asal yang terpanaskan dengan uap dan bagian dari kumpulan alterasi argilik tingkat lanjut) menghasilkan umur 0,15 ± 0,02 Ma (Moyle et al., 1990). Data ini menunjukkan bahwa runtuhnya sektor gunung berapi Luise dan permulaan mineralisasi tahap II terjadi sekitar 0,5 hingga 0,6 Ma. Selain itu, sistem panas bumi dan mineralisasi gaya porfiri sebelumnya terbentuk paling akhir 1 Ma. Pertanyaan penting adalah apakah sistem panas bumi saat ini di Ladolam sama dengan yang membentuk deposit emas Ladolam atau sistem tumpang tindih yang lebih muda yang tidak terkait dengan mineralisasi. Dua pengamatan mengarah pada pertanyaan ini. Salah satunya adalah bahwa pengkerakan kalsit-dolomit pada pipa bor eksplorasi mengandung emas sebanyak 2.8 ppm (Moyle et al., 1990). Yang lainnya adalah bahwa mata air panas bawah laut yang saat ini berventilasi di pelabuhan Luise mengendapkan mineral besi sulfida auriferous (Pichler et al., 1999).

Sistem panas bumi gunung berapi Luise saat ini berupa cairan yang didominasi di bagian yang lebih dalam dengan suhu lebih dari 275 ° C di sumur dengan kedalaman 1 km. Ini juga berisi zona yang didominasi uap dangkal di dekat badan bijih emas (Melaku, 2005). Produksi tenaga panas bumi terutama berasal dari sumur panas bumi yang memanfaatkan bagian sistem yang lebih dalam yang didominasi cairan. Zona uap dangkal tampaknya telah berkembang terutama sebagai respons terhadap pengeringan dan pembuangan tanah untuk mengakses penambangan badan bijih emas. Pengeringan dan penggalian menurunkan dan menurunkan tekanan tabel air tanah, yang menyebabkan mendidihnya cairan panas bumi yang mendasarinya. Dinding tambang terbuka ditandai dengan gumpalan uap yang terkondensasi dari sumur pelepas uap. Sumur ini berfungsi untuk menurunkan tekanan zona uap dangkal dan mencegah semburan uap yang kemungkinan besar akan terjadi karena batuan di atasnya dipindahkan selama penambangan (Gambar berikut ini). 

Memang, beberapa sumur panas bumi penghasil listrik saat ini dimulai sebagai sumur depressurizing yang lebih dalam, kedalaman menengah (200 hingga 700 m). Selain menyediakan akses untuk penambangan di area bersuhu lebih tinggi, sumur ini juga menyediakan laju aliran volume fluida yang stabil dan baik, yang ditandai dengan rasio uap-ke-cairan yang tinggi dan kandungan entalpi (2400 hingga 2700 kJ / kg) yang sesuai untuk produksi tenaga listrik. (Melaku, 2005).

Daerah termal aktif terjadi di sepanjang pinggiran selatan dan barat dari daerah yang ditambang dengan air panas naik dengan kecepatan 50 kg / s di sumur panas bumi (Simmons dan Brown, 2006). Pengambilan sampel cairan dalam di bawah endapan bijih mengungkapkan kandungan emas sekitar 15 ppb (hampir 3 kali lipat kurang dari nilai rata-rata bijih yang ditambang sekitar 3 ppm) yang, bila diterapkan pada laju aliran saat ini, menghasilkan fluks emas sebesar 25 kg / tahun. Dengan asumsi pengendapan 100% dari konsentrasi emas berair yang tercatat, 1200 ton emas (perkiraan ukuran endapan Ladolam) dapat diendapkan hanya dalam waktu 55.000 tahun (Simmons dan Brown, 2006). Tentu saja, waktu yang dibutuhkan bisa lebih lama atau lebih pendek tergantung pada efisiensi pengendapan emas dan konsentrasi fluida variabel emas dan laju fluks massa fluida panas bumi. Menurut siaran pers tahun 2012, Newcrest Mining melaporkan bahwa pembangkit listrik tenaga panas bumi 56-MWe saat ini menyediakan sekitar 40% daya yang dibutuhkan untuk operasi penambangan, dan perluasan pembangkit listrik tenaga panas bumi sedang direncanakan. Listrik yang dihasilkan secara geotermal saat ini menghemat sekitar 250.000 ton CO2 per tahun, yang mewakili sekitar 4% emisi CO2 tahunan Papua Nugini (UNFCC, 2006). Energi panas bumi yang dihasilkan memungkinkan penjualan kredit karbon di pasar dunia yang menghasilkan pendapatan tahunan sebesar $ US5 juta. Selain itu, 52,8 MWe bersih dari daya yang dihasilkan secara geotermal (411 GWh per tahun energi listrik) menggantikan sekitar 10 juta galon bahan bakar minyak per tahun (Faktor konversi berasal dari Administrasi Informasi Energi A.S., menggunakan 3412 Btu per kWh dan 5.800.000 Btu per barel bahan bakar minyak berat) yang akan digunakan untuk generator bertenaga diesel. Ini saja menghemat tambang, tergantung pada harga bahan bakar, $ US20 juta hingga $ US30 juta per tahun.

4. Long Valley Gold Deposit and Casa Diablo Geothermal System, California

Deposit emas Long Valley, yang terletak di dalam kaldera Long Valley 760-ka di California bagian timur (Gambar berikut ini), 

merupakan sumber daya sekitar 60 juta ton (54,5 juta ton) emas 0,02 ons per ton (Steininger, 2005) . Deposit emas terletak sekitar 5 km timur laut pembangkit listrik tenaga panas bumi Casa Diablo, yang juga terletak di dalam kaldera Long Valley. Kaldera berukuran 18 km kali 30 km terbentuk setelah letusan dahsyat dan eksplosif (sekitar 600 km3) magma silikat yang mengendapkan Tuff Bishop dan yang setara distalnya ditemukan sejauh Kansas dan Nebraska. Banyak dari Tuff Bishop yang meletus tergenang di dalam kaldera yang baru terbentuk. Sekitar 100.000 tahun setelah pembentukan kaldera, bagian tengah kaldera naik untuk membentuk kubah yang bangkit kembali saat magma baru pindah ke reservoir magma di bawahnya untuk menggantikan apa yang meletus (Bailey, 1989). Dataran tinggi tengah dengan palung di sekitarnya menjadi ciri kaldera saat ini. Sebuah danau terbentuk di palung ini, membentuk parit yang menjebak konglomerat vulkaniklastik dan batupasir bersama dengan tufa dan aliran lava yang diselingi dari kubah silikat yang meletus secara lokal di sepanjang margin struktural kaldera. Aktivitas parit beku ini terus berlanjut hingga saat ini sebagaimana dibuktikan oleh aktivitas seismik yang menunjukkan intrusi magma di kedalaman (Hill et al., 2003) dan pelepasan CO2 yang berlebihan (Sorey et al., 1998) yang membunuh ribuan pohon dari tahun 1989 sampai tahun 1990 (Farrar et al., 1995). Batuan vulkanik dan sedimen pasca-kaldera yang mengisi parit ini adalah batuan induk utama untuk mineralisasi emas di deposit emas Long Valley (Steininger, 2005) dan juga merupakan reservoir panas bumi utama untuk fluida yang disadap oleh sumur yang memberi suplai fasilitas tenaga panas bumi Casa Diablo. Deposit emas Long Valley terletak di sepanjang sisi tenggara kubah yang bangkit kembali dan di ujung utara zona sesar Hilton Creek yang mencolok di utara (Gambar berikut ini). 

Umur mineralisasi mungkin mendahului kubah parit riolit 280-ka (280 ribu tahun lalu) yang terdapat di dekatnya karena sebagian besar tampak tidak berubah (Steininger, 2005). Namun, puing-puing vulkaniklastik yang tampak terlepas dari kubah-kubah ini tampak berubah dan mengalami mineralisasi lemah, menunjukkan bahwa mineralisasi tersebut mungkin lebih muda atau seumur dengan riolit moat (S. Weiss, pers. Comm., 2013). Meskipun terdapat adularia, pertumbuhan intergrowth dengan kuarsa berbutir halus mempersulit dalam upaya memisahkan dan menentukan umur adularia secara langsung saat endapan dieksplorasi (S. Weiss, komunikasi pribadi, 2013). Dalam studi sebelumnya yang mendahului penemuan deposit emas, dua sampel dari singkapan silisifikasi yang dikumpulkan di dekat ujung utara deposit emas menghasilkan umur disequilibrium uranium-thorium 260.000 dan 310.000 tahun (Sorey et al., 1991). Umur ini sesuai dengan perkiraan awal umur batuan sedimen lakustrin silisifikasi, batuan induk utama dari endapan emas yang teridentifikasi diketahui menjari dengan riolit moat Hot Creek berusia 280-ka dan seumur dengan breksi (Bailey et al., 1976 ). Umur yang ditentukan dari endapan mata air panas lain di dalam kaldera konsisten dengan dua periode utama aktivitas hidrotermal: satu dari 130.000 hingga 300.000 tahun yang lalu dan periode saat ini yang dimulai sekitar 40.000 tahun yang lalu (Sorey et al., 1991). Meskipun air panas ditemukan selama pengeboran eksplorasi deposit emas, mineralisasi emas tampaknya telah terbentuk selama episode aktivitas hidrotermal sebelumnya, seperti yang ditunjukkan dari pengamatan geologi dan penentuan umur yang dilaporkan. Sistem panas bumi terbaru, yang sekarang dikembangkan oleh fasilitas tenaga panas bumi Casa Diablo, bertepatan dengan pembentukan sabuk vulkanik Kawah Inyo – Mono yang membentang dari parit barat kaldera hingga 25 km sebelah utara kaldera. Dengan demikian, data yang tersedia menunjukkan bahwa mineralisasi emas terkait dengan tahap memudarnya magmatisme yang terkait dengan kaldera Long Valley, sedangkan sistem panas bumi saat ini dikembangkan mungkin oleh panas dari suplai baru magmatisme yang terfokus di sepanjang dan meluas ke utara dari barat kaldera parit. Tidak ada data yang tersedia mengenai apakah fluida dari sistem panas bumi yang saat ini dieksploitasi mengandung emas atau apakah kemungkinan skala dalam pipa panas bumi di Casa Diablo mengandung emas atau tidak. Fasilitas tenaga panas bumi Casa Diablo terletak di dasar selatan kubah yang bangkit kembali (Gambar berikut ini) 

dan memiliki kapasitas terpasang sebesar 40 MWe yang disediakan oleh tiga pembangkit biner. Pabrik pertama dipasang pada tahun 1984 dengan kapasitas 10-MWe. Dua pabrik tambahan online pada tahun 1990, masing-masing menyediakan 15 MWe. Pabrik-pabrik tersebut dilayani oleh enam sumur produksi dan lima sumur injeksi. Sampai tahun 2005, produksi berasal dari semburan semburan dangkal (kedalaman ~ 200 m), yang hanya mencakup sekitar 165 acre (0,7 km2), yang mengalir ke timur; laju aliran produksi total ~ 750 kg / s (Suemnicht, 2012). Temperatur fluida produksi rata-rata 160 ° sampai 170 ° C (Campbell, 2000). Pada tahun 2005, sumur produksi yang lebih dalam (~ 450 m) dibor di sebelah barat lapangan produksi saat ini dan menghasilkan fluida 185 ° C. Pipa sepanjang 2,9 km dibangun untuk mengangkut fluida 185 ° C dengan kecepatan 225 L / dtk untuk mempertahankan produksi di pembangkit listrik Casa Diablo (Suemnicht, 2012). Akibatnya, beberapa sumur bekas produksi dangkal ditutup. Sifat dangkal dari reservoir panas bumi Casa Diablo sebagian disebabkan oleh blok longsor yang terkubur dan kedap air (~ 3 km2). Blok ini menjaga air isi ulang dingin dari tepi selatan kaldera agar tidak menginvasi bulu-bulu aliran keluar hidrotermal yang dangkal (Suemnicht et al., 2006). Untuk menghindari pendinginan yang merugikan pada reservoir hidrotermal dangkal, sumur injeksi diselesaikan di dalam (~ 700 m) dan Bishop Tuff permeabel yang mendasari blok longsor (seperti sumur 38-32 pada Gambar 10.13). 

Pengisian ulang alami dari semburan hidrotermal dangkal harus cukup sehingga injeksi ulang ke reservoir fluida bekas, biasanya dilakukan untuk menjaga tekanan dan aliran fluida, tidak diperlukan. Reinjeksi di bawah reservoir penghasil (di bawah blok longsor) berfungsi untuk membantu meminimalkan kemungkinan penurunan muka tanah dan kemungkinan pendinginan reservoir.

Ormat, operator saat ini dari fasilitas panas bumi Casa Diablo, baru-baru ini menerima persetujuan federal untuk memperluas kompleks panas bumi di Casa Diablo dan berencana untuk membangun pembangkit listrik tenaga panas bumi biner 40-MWe tambahan. Pembangkit ini akan dilayani sebanyak 16 sumur produksi dan injeksi baru. Lapangan sumur baru ini akan ditempatkan di barat atau gradien hidraulik atas dari lapangan produksi saat ini di dekat zona aliran atas (upflow) yang disimpulkan dapat memberi suplai terhadap reservoir termal dangkal yang disadap ke timur. Apakah pengambilan fluida dari zona aliran atas (upflow) yang disimpulkan akan mengganggu laju aliran atau suhu dari lubang produksi yang ada di reservoir dangkal akan bersifat tidak pasti saat ini, tetapi akan diselesaikan saat proyek berlanjut. Secara geologis, Casa Diablo berada di area dengan banyak mata air panas dan fumarol lokal yang terletak di sisi selatan kubah yang bangkit kembali di kaldera Long Valley. Batuan yang diubah secara hidrotermal tersingkap tepat di sebelah utara pembangkit listrik yang ada. Mineralisasi emas di Long Valley, yang terletak sekitar 2 hingga 3 km di sebelah timur Casa Diablo, mungkin merupakan peristiwa terpisah dalam sistem panas bumi yang ditimbulkan oleh vulkanisme riolit moat terkait kaldera. Sistem geotermal yang lebih tua mungkin telah menyusut sampai aliran magmatisme yang lebih baru mengakibatkan perkembangan Kawah Mono dan Kubah Inyo yang terbuka ke utara dan dekat tepi barat laut kaldera Lembah Panjang. Aktifitas magmatisme yang lebih muda ini dimulai sekitar 50.000 tahun yang lalu, dengan vulkanisme terbaru terjadi hanya 650 tahun yang lalu (Hildreth, 2004). Akibatnya, sistem panas bumi yang lebih tua mungkin telah dihidupkan kembali atau sistem panas bumi yang terpisah mungkin telah terbentuk; skenario mana pun dapat memberikan panas untuk mendukung sistem panas bumi yang disadap oleh fasilitas listrik Casa Diablo.