INKLUSI FLUIDA (FLUID INCLUTION)

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, perubahan suhu dan tekanan pada cekungan minyak bumi (khusus pada inklusi fluida yang mengandung minyak bumi) dan membuat zonasi suhu pada eksplorasi geotermal.

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.

1. Sifat dan Keterdapatan Inklusi Fluida

            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).

Gambar 2.1 Inklusi fluida dan lelehan. a) inklusi fluida. b) inklusi lelehan.

           

            Pertumbuhan kristal tidak pernah sempurna dan memungkinkan terjebaknya fluida dalam kristal tersebut dalam ukuran <100 μm, yang disebut inklusi fluida. Studi inklusi fluida dapat proved untuk digunakan dalam dechiphering sejarah pembentukan beberapa tipe batuan dan genesa bijih, terutama mengenai transport dan pengendapan bijih (Roedder, 1984).

Inklusi fluida dibagi dalam beberapa tipe :

1. Inklusi Primer

Terbentuk selama pertumbuhan kristal, provide us dengan sampel fluida pembentuk bijih. Inklusi ini juga merupakan data geotermometrik yang penting dan memberikan suatu informasi tentang physical state fluida, misalnya mengenai apakah fluida tersebut mendidih pada saat terjebak. Inklusi primer terdapat pada hampir semua batuan dan mineral deposit. Sepuluh mineral transparan dimana inklusi fluida paling banyak ditemukan menurut Sheperd et al.

adalah :

1. Kuarsa

2. Fluorite

3. Halite

4. Kalsit

5. Apatit

6. Dolomit

7. Sphalerit

8. Barit

9. Topaz

10. Kasiterit

Material yang paling penting dalam fluida adalah air dan karbondioksida. Inklusi

primer dapat dibagi lagi ke dalam empat grup (Nash, 1976) sebagai berikut :

-          Tipe I. Inklusi dengan salinitas sedang, secara umum terdiri atas dua fase, terutama terdiri atas air dan gelembung water vapour, meliputi 10-40% inklusi. Kehadiran gelembung mengindikasikan bahwa fluida terjebak pada elevated temperature. Sodium, potassium, kalsium dan klorin terbentuk dalam larutan dengan salinitas berkisar antara 0 – 23 wt% NaCl.

-          Tipe II. Inklusi yang kaya akan gas, umumnya mengandung lebih dari 60% vapour. Air juga merupakan unsur yang dominan, tapi CO2 hanya ditemukan dalam jumlah kecil. Tipe ini merepresentasikan trapped steam. Kehadiran secara bersamaan inklusi yang kaya akan gas dan inklusi aquaeous yang sedikit mengandung gas menunjukkan bahwa fluida mendidih pada saat terjebak.

-          Tipe III, Inklusi yang membawa halite. kisaran salinitas tipe ini lebih dari 50%. Inklusi ini mengandung kristal halit kubik dan beberapa daughter minerals, seperti sylvite dan anhydrite. Semakin banyak jumlah dan variasi daughter minerals semakin kompleks fluida bijih (ore fluid).

-          Tipe IV, Inklusi yang kaya akan CO2, dengan perbandingan CO2 : H2O berkisar antara 3 hingga lebih dari 30 mol%.

2. Inklusi Sekunder

Inklusi ini terbentuk dari beberapa proses setelah kristalisasi mineral induk (host mineral). Salah satu cara pembentukan inklusi adalah selama healing retakan dan hal ini mengawali pembentukan planar arrays beberapa inklusi kecil. Inklusi sekunder sering ditemukan pada deposit tembaga porfiri karena hampir semua deposit ini berulang kali mengalami breksiasi.

Inklusi pseudosecondary adalah inklusi yang terbentuk pada peralihan antara inklusi primer dengan inklusi sekunder.

Contoh analisis inklusi fluida disampaikan oleh Kelly & Turneaure (1970) yang

menyajikan studi detail tentang mineralogi, paragenetic sequence (urutan

pembentukan mineral) dan geotermometri vein timah dan tungsten di Bolivia. Mereka menyatakan bahwa bijih yang ditemukan adalah deposit plutonik hingga subvulkanik, terbentuk pada kedalaman 350-4000 m dan pada temperatur sekitar 350-70oC. Larutan bijih pada tahap awal vein merupakan highly saline brines (di atas 46 wt% NaCl tetapi CO2-nya rendah) dan kehadiran inklusi tipe I dan II dalam kuarsa dan kasiterit mengindikasikan bahwa terjadi pendidihan. Inklusi fluida pada mineral yang terbentuk belakangan tidak memperlihatkan tanda-tanda pendidihan dan fluida yang terperangkap memiliki salinitas yang rendah, 2-10% baik untuk fluorit maupun siderit.

2. Kriteria Asal Usul Inklusi Fluida (revisi dari Roedder 1976, 1979)
a. Kriteria Asal Inklusi Primer
Single kristal dengan atau tanpa bukti arah zonasi pertumbuhan atau pertumbuhan.
- Kejadian sebagai inklusi tunggal (atau terisolasi kelompok) dalam kristal dinyatakan bebas inklusi
- Ukuran besar relatif terhadap melampirkan inklusi kristal
- Terisolasi terjadinya inklusi jauh dari inklusi lain
- Random terjadinya tiga dimensi dari inklusi kristal
- Terjadinya daughter mineral dari jenis yang sama seperti terjadi inklusi yang solid dalam host crystal atau fase kontemporer
Single kristal bukti yang menunjukkan pertumbuhan terarah
- Terjadinya inklusi di sepanjang batas antara dua tahap yang berbeda dari pertumbuhan
- Terjadinya inklusi di zona pertumbuhan di luar retak terlihat sembuh dalam tahap pertumbuhan sebelumnya
- Terjadinya inklusi pada batas antara zona pertumbuhan subparallel
Single kristal menunjukkan bukti zonasi pertumbuhan (berdasarkan warna, inklusi padat, kejelasan, dll)
- Terjadinya frekuensi yang berbeda atau morfologi dari inklusi fluida di wilayah pertumbuhan yang berdekatan
b. Kriteria untuk asal sekunder
- Terjadinya inklusi dalam kelompok planar bersama pesawat bahwa kristal lintas memotong atau yang paralel perpecahan
- Kejadian yang sangat tipis, datar atau jelas "necking down" inklusi
- Terjadinya inklusi primer dengan mengisi mewakili kondisi sekunder

Kriteria untuk asal pseudosecondary

- Terjadinya inklusi sekunder seperti dengan fraktur terlihat mengakhiri dalam kristal
- Terjadinya inklusi berbentuk kristal equant dan negatif

3. Perubahan Inklusi Fluida

            Sebagian besar Inklusi fluida terperangkap sebagai cairan homogen pada suhu tinggi dan tekanan. Selama berikutnya pendingin cairan tersebut dapat terpisah menjadi kontrak cair lebih dari host mineral padat. Banyak inklusi sekarang tidak memiliki bentuk mereka awalnya memiliki karena larutan dan pengendapan di berbagai bagian rongga inklusi. Secara umum, inklusi akan cenderung berbentuk larutan untuk mengurangi luas permukaan dan menjadi lebih equant. Melalui proses ini, perpanjangan inklusi dapat dipisahkan menjadi beberapa inklusi equant lebih sebagai hasil dari necking down. Jika necking down terjadi setelah fase pemisahan, proses tersebut mungkin mengisolasi gelembung uap di salah satu inklusi baru dan membiarkan yang lain inklusi baru benar-benar berisi cairan. Akibatnya, inklusi tidak akan menjadi wakil dari cairan awalnya terjebak dan informasi yang bisa diperoleh akan dibatasi. inklusi lebih besar primer datar atau retak sekunder juga dapat mengalami rekristalisasi cukup besar di mana satu inklusi besar akan dikurangi untuk yang kecil menempati daerah yang sama dalam kristal.

4. Persiapan Sampel dan Pengamatan Inklusi Fluida

            Inklusi fluida yang terbaik dilihat dan dipelajari dalam kristal tunggal kecil, fragmen pembelahan, atau pelat dipotong mineral yang cukup tebal mengandung inklusi tidak rusak, tapi cukup tipis untuk siap mengirimkan cahaya dan yang ganda dipoles untuk meminimalkan gangguan ketidaksempurnaan permukaan dan berlebihan hamburan diffuse cahaya. Ketebalan sampel ideal bervariasi dari satu spesimen ke yang lain tergantung pada transparansi, ukuran butir, dan ukuran inklusi, untuk contoh yang paling 1,0-1,5 mm cukup memuaskan. Beberapa kristal atau butiran agregat dapat dipotong langsung tetapi banyak membutuhkan dukungan dan yang terbaik dipotong setelah telah dilemparkan di resin poliester. Blok poliester dengan sampel tertutup dipotong menjadi satu atau lebih 1,0-1,5 mm plat tebal. gergaji intan kecepatan tinggi dapat menyebabkan patahan yang cukup besar dalam spesimen dan tidak boleh digunakan untuk memotong sampel untuk studi inklusi fluida; lambat kecepatan gergaji tipis-pisau berlian memberikan dipotong bersih dengan kerusakan sampel minimal. Polishing pelat sering difasilitasi oleh ikatan mereka ke kuningan, aluminium mendukung, atau disk kaca dengan resin titik lebur yang rendah (seperti danau Tipe 30C). Setelah satu sisi dipoles, pelat dilepaskan dari logam pendukung, berbalik sehingga sisi lain mungkin untuk dipoles. Ketika polishing selesai,  poliester dihapus, dan pelat siap untuk diperiksa.

5. Komposisi Inklusi Fluida

            Inklusi fluida sangat penting dalam studi deposit karena bijih sering berubah, atau setidaknya minimal diubah, sampel dari cairan oreforming. Pencatatan paling komprehensif untuk data komposisi inklusi fluida adalah yang dimiliki oleh Roedder (1972). Sejauh ini jenis yang paling melimpah inklusi adalah yang berisi cairan viskositas rendah dan volume gas yang lebih kecil atau gelembung uap. Cairan umumnya mengandung air, mempunyai pH di dalam satu unit netral dan mengandung sejumlah Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, dan SO₄^2- dengan sedikit Li⁺, Al³⁺, BO₃^3-, H₄SiO₄, HCO₃^-, dan CO₃^2-, Na⁺, dan  Cl^- biasanya dominan, karbon dioksida, baik cair, gas, dan hidrokarbon cair pada umumnya. Hidrogen sulfida cair juga telah diamati, tapi jarang. Cairan karbon dioksida tidak akan pernah terlihat di atas 31⁰C, titik kritis tersebut; maka pengamat inklusi fluida harus berhati-hati dari pemanasan sampel dengan sumber cahaya dan bahkan bekerja di ruang panas. Daughter mineral, biasanya berbentuk garam (NaCl) atau silvit (KCl), bentuk ketika hampir jenuh cairan dingin dari suhu awal jebakan. Kehadiran kristal tersebut jelas menunjukkan bahwa cairan adalah garam-jenuh. kristal lain yang diamati dalam inklusi fluida, tetapi yang tidak endapan sederhana solusi jenuh termasuk sulfida, kuarsa, anhidrit, kalsit, hematit, dan gipsum. kristal tersebut mungkin baik dibentuk sebelum inklusi itu akhirnya ditutup, sebagai akibat dari cairan sekunder, atau bahkan melalui oksidasi akibat difusi hidrogen. Sebagai contoh: 2Fe²⁺ + 3H₂O = Fe₂O₂ (hematite) + 4H⁺ + H₂

Salinitas setara dengan NaCl dari inklusi fluida dapat ditentukan dengan metode depresi beku. Dalam prakteknya, ini dicapai dengan membekukan sampel, kemudian mengamati melalui mikroskop seperti yang hangat dan mengukur suhu di mana es terakhir mencair.

Inklusi fluida yang didinginkan atau dipanaskan dengan cara tahap yang mount pada mikroskop konvensional. desain komersial seperti, Leitz 350 R. Chaix M.E.C.A atau Linkham sedang digunakan, seperti juga berbagai macam model buatan sendri. Dalam semua tahapan inklusi seperti fluida, sampel diadakan dan dipanaskan atau didinginkan dalam ruang dilengkapi dengan berbagai tampilan.

6. Geothermometry Inklusi Fluida

            Geothermometry inklusi fluida kini diakui sebagai salah satu teknik yang paling akurat dan banyak berlaku untuk menentukan temperatur di mana kristal terbentuk atau rekristalisasi, terdiri dari menentukan suhu di mana inklusi fluida menyeragamkan heterogen. Dalam prakteknya, sampel dipanaskan sambil dilihat di atas panggung mikroskop sampai cair dan gelembung hidup bersama yang menempati inklusi pada suhu kamar menghomogenkan dan mengisi inklusi sebagai cairan tunggal. Pengisian biasanya dilakukan dengan hilangnya gelembung, tetapi juga dapat terjadi oleh konversi dari fase cair ke uap. Suhu mengisi aktual dalam praktek sering direproduksi untuk 1⁰C, tapi itu merupakan nilai minimum untuk suhu pembentukan karena, pada umumnya, tekanan koreksi yang tepat diperlukan. Dalam deposito suhu rendah terbentuk dari cairan padat, tinggi-salinitas pada kedalaman dangkal, koreksi biasanya < 25⁰C, tetapi dalam bijih temperatur tinggi yang terbentuk dari larutan salinitas rendah pada kedalaman > 10 km, koreksi dapat melebihi 300⁰C.

7. Aplikasi Studi Inklusi Fluida

            Geothermometry inklusi fluida telah banyak digunakan dalam menentukan suhu pembentukan mineral bijih. Namun, Roedder (1977, 1979) telah menunjukkan bahwa ada beberapa kegunaan lain untuk studi inklusi fluida, termasuk eksplorasi mineral dan bahkan penentuan hubungan umur geologi.

Dua aplikasi yang paling jelas dari studi inklusi fluida penentuan suhu pembentukan bijih atau rekristalisasi dan penentuan salinitas cairan terperangkap. Studi inklusi fluida di dalam batuan epigenetik sering mengungkapkan bahwa temperatur di mana bijih yang emplaced berbeda dari suhu dicatat dalam inklusi fluida pada batuan host melampirkan. Di beberapa kabupaten, urat terbentuk hanya selama satu episode, atau hanya satu afinitas, sedangkan membawa mineralisasi urat lainnya mineralogi gangue identik ini mandul. Dalam beberapa kasus (soviet union, Ontario) data inklusi fluida secara signifikan berbeda antara dua jenis pembuluh darah dan dengan demikian dapat digunakan untuk membantu dalam eksplorasi.

Di daerah secara struktural yang kompleks dipotong oleh beberapa generasi urat mineralogi yang sama, data inklusi fluida dapat membantu mengidentifikasi segmen vena individu dan membantu dalam mengklarifikasi hubungan kronologis antara vena. Demikian pula kronologi crosscutting urat mineral serupa dapat diklarifikasi karena pembakaran sampai pecah alam atau halo efek dapat diamati pada inklusi fluida dari vena yang lebih tua.

Selama erosi, pelapukan dan endapan, mineral gangue tahan seperti kuarsa diawetkan dengan inklusi fluida utuh dalam gossan itu, tanah residu, dan dalam sedimen sungai yang berasal selama erosian. Inklusi fluida dalam kuarsa tersebut dapat digunakan sebagai bantuan dalam menguraikan sifat deposit asli dan bahkan lokasinya.

Jadi, menggunakan banyak potensi studi inklusi fluida akan menghasilkan aplikasi yang semakin meningkat untuk mempelajari berbagai endapan.