NYF Pegmatites Bagian 1: Domba Hitam di Bumi Langka

Pegmatit adalah sumber utama litium, tetapi itu hanya separuh dari cerita yang ada. Pegmatit Niobium-Yttrium-Florine (NYF) menjanjikan logam langka bermutu tinggi, terutama Unsur Tanah Langka Berat (HREEs) yang banyak dicari, namun masih kurang dipahami dan sulit untuk dieksploitasi. Dengan perubahan lanskap mineral yang begitu cepat, apakah kita akhirnya siap untuk memanfaatkan potensi unik ini?

Pegmatit Lainnya

Pegmatit telah menjadi topik hangat dalam eksplorasi mineral selama beberapa tahun terakhir, namun salah satu jenisnya, pegmatit Lithium-Cesium-Tantalum (LCT), menarik perhatian. Pegmatit LCT adalah sumber utama litium, cesium, dan tantalum (nama pegmatit agak literal), dan dapat diperkaya dengan unsur langka lainnya seperti galium, namun umumnya tidak memiliki banyak hal lain untuk ditawarkan dari sudut pandang ekonomi.

Pegmatit NYF adalah sisi lain dari mata uang. Mereka menawarkan beragam jenis logam langka tetapi kurang disukai oleh industri.

Selain niobium, yttrium, dan fluor, pegmatit NYF juga dapat termineralisasi dengan zirkonium, berilium, tantalum, dan REE. Logam langka ini mempunyai aplikasi mulai dari paduan berkekuatan tinggi, industri nuklir, elektronik canggih, produksi energi ramah lingkungan, dan banyak lagi. HREE sangat dicari karena sifat magnetiknya yang unggul dan ketahanan terhadap panas menjadikannya sangat diperlukan untuk aplikasi kelas atas seperti sistem panduan rudal.

Sering dikatakan bahwa REE sebenarnya tidak langka, namun hal ini tidak sepenuhnya benar. Bijih REE karbonatit dapat mencapai ~9% Total Rare Earth Oxides (TREO), namun dalam sebagian besar kasus, kurang dari 2% di antaranya merupakan HREE. Proporsi yang rendah ini dikombinasikan dengan tingkat pemulihan yang rendah menjadikan mereka tidak dapat dipulihkan secara efektif. Tambang Mountain Pass MP Material menghasilkan ~16% pasokan REE dunia, tetapi tidak satu gram HREE.

Hampir seluruh produksi HREE dunia berasal dari tanah liat adsorpsi ion yang unik secara geologis di Tiongkok selatan dan Myanmar. Sumber-sumber ini dikontrol dengan ketat, dipolitisasi secara ketat, dan dengan cepat habis. Sumber-sumber potensial lainnya jarang ditemukan, umumnya berkadar sangat rendah, dan sejauh ini belum terbukti layak secara ekonomi. Menemukan sumber HREE baru adalah salah satu masalah tersulit yang dihadapi geologi ekonomi saat ini.

Pegmatit NYF menawarkan solusi. Meskipun nilai TREO tergolong sederhana (~1%), sebanyak 50% di antaranya mungkin HREE. Namun ada kendalanya: HREE terkunci dalam rangkaian mineral kompleks yang membingungkan dan sejauh ini terbukti mustahil untuk diproses secara ekonomis.

Akar yang Dalam

Asal usul dan klasifikasi pegmatit diperdebatkan dengan sengit di kalangan ilmiah. Konsensus saat ini adalah bahwa pegmatit LCT berasal dari granit tipe S, yang terbentuk dari peleburan batuan sedimen kerak selama dan setelah tumbukan benua. Sebaliknya pegmatit NYF bersumber dari granit anorogenik (tipe A) atau mungkin batuan beku (tipe I). Ini berasal dari batuan beku yang meleleh karena panas jauh di dalam bumi dan tidak secara jelas terkait dengan tabrakan atau pembentukan gunung. Dalam banyak kasus, pegmatit NYF terbentuk sebagai tahap akhir dari kompleks basa yang lebih besar.

Batuan alkali adalah salah satu sistem geologi yang paling langka dan paling sedikit dipahami; mereka sering dikaitkan dengan bulu mantel, yang menyiratkan sumbernya di dalam mantel dalam. Wilayah sumber ini mungkin telah dimodifikasi secara kimia melalui metasomatisme oleh cairan geologi dalam. Metasomatisme ini memperkaya batuan sumber ini dengan unsur-unsur yang mudah menguap sehingga menurunkan suhu lelehnya.

Tambahkan sedikit panas dan batuan ini akan meleleh sebagian, melepaskan komponen yang paling mudah menguap dan mudah meleleh, termasuk banyak logam langka, ke dalam batuan cair. Jika lelehan ini kaya akan karbon dan miskin silikon, maka ia akan membentuk karbonatit, sumber utama UTJ ringan, namun lebih sering membentuk lelehan silikat yang bersifat basa.

Ketika lelehan silikat ini naik, ia mengalami kristalisasi fraksional, dimana unsur-unsur yang secara kimia kompatibel dengan mineral-mineral umum secara terus-menerus dikeluarkan dari lelehan ketika mineral-mineral mengkristal. Hal ini semakin memperkaya sisa lelehan unsur-unsur yang tidak kompatibel seperti litium, tantalum, niobium, dan REE. Jika kristalisasi fraksional berlangsung cukup jauh, sisa ampas terakhir menjadi cukup diperkaya untuk membentuk bijih logam langka.

Ada kemungkinan juga bahwa pegmatit terbentuk melalui proses sebaliknya, yaitu sumbernya mengalami tingkat pelelehan parsial yang sangat rendah dan hanya komponen yang paling tidak kompatibel dan mudah meleleh yang menjadi cair, namun teori ini lebih kontroversial.

Sejarah magmatik yang kompleks ini menjelaskan banyak aspek pegmatit NYF, namun itu hanya separuh cerita: diperlukan langkah terakhir untuk menciptakan endapan bermutu tinggi.

Saus Rahasia

Tidak semua lelehan pegmatit kaya akan logam langka, namun secara universal kaya akan zat yang mudah menguap, seperti air, yang membentuk cairan magmatik. Peran cairan ini sangat kontroversial, namun diperkirakan memainkan peran yang relatif kecil dalam pegmatit LCT namun penting dalam membentuk pegmatit NYF yang termineralisasi.

Huruf F di NYF adalah singkatan dari fluorine, sebuah elemen yang sangat mudah menguap dan kehadirannya membawa perubahan besar. Banyak logam langka seperti niobium, zirkonium, dan HREE hampir seluruhnya tidak larut dalam sebagian besar cairan, namun akan mudah larut dalam, dan diangkut oleh, cairan yang mengandung F. Saat pegmatit NYF mengkristal, ia sering melepaskan cairan kaya F, yang akan mengais logam-logam ini dari batuan curah.

Namun cairannya tidak sampai jauh. Fluor sangat reaktif dengan kalsium, yang merupakan unsur umum dalam sebagian besar batuan. Ketika cairan kaya fluor mengenai batuan yang mengandung kalsium, mereka bergabung untuk menghasilkan fluorit (CaF₂), dengan cepat menghabiskan cairan fluor yang penting. Hal ini menyebabkan logam langka keluar dari larutan, mengkonsentrasikannya menjadi deposit bermutu tinggi.

Buah Gantung Rendah…

Pegmatit LCT terkenal sulit ditemukan karena responsnya minimal terhadap sebagian besar metode geofisika dan dapat terjadi di area luas yang jauh dari sumber yang jelas. Kedekatan pegmatit NYF dengan sumbernya, seringkali merupakan batuan alkali yang relatif langka dan dapat dikenali, membuatnya lebih mudah untuk ditemukan.

Selain itu, batuan ini cenderung diperkaya dengan unsur radioaktif seperti uranium, torium, dan kalium, dan sering kali mengandung mineral besi seperti magnetit dan amfibol tertentu, sehingga dapat dideteksi dalam survei geofisika radiometrik dan magnetik. Survei radiometrik berperan penting dalam penemuan endapan REE Danau Aneh dan Nechalacho (Danau Thor) di Kanada bagian utara.

Pegmatit sendiri sering dikaitkan dengan urat fluorit dan breksi yang terbentuk oleh cairannya. Fluorit dapat dikenali dari warnanya yang khas, biasanya ungu atau hijau pucat, bentuk kristal kubik, dan kekerasan yang relatif rendah. Kehadirannya merupakan tanda pasti cairan basa.

…tapi tidak ada Makan Siang Gratis

Pegmatit LCT telah berhasil ditambang selama beberapa dekade, namun potensi pegmatit NYF sebagian besar belum terealisasi. Alasannya terletak pada mineralogi dan pengolahannya. Kedua jenis pegmatit menampung sebagian besar bijihnya dalam oksida dan silikat, kelas mineral yang tahan secara fisik dan kimia. Artinya, pengolahannya memerlukan banyak energi dan sering kali memerlukan bahan kimia beracun. Hal ini mungkin rumit dan mahal, namun pegmatit NYF mempunyai dua tantangan tambahan.

Yang pertama adalah kompleksitas mineralogi bijih. Meskipun sebagian besar LCT hanya mengandung satu atau dua mineral bijih, NYF dapat memiliki lusinan mineral bijih. Lebih buruk lagi, banyak di antaranya yang secara kimiawi kompleks dan bervariasi di dalam endapan. Bijih yang kompleks dan tahan api ini sering kali memerlukan perengkahan, yang menggunakan asam kuat dan suhu tinggi untuk memecah struktur mineral.

Dampak akhirnya adalah meningkatkan biaya pemulihan dan menurunkan tingkat pemulihan. Walaupun eksperimen di laboratorium sering kali menghasilkan pemulihan yang sangat tinggi, tambang kesulitan untuk mereplikasi hasil tersebut dalam skala besar. Meskipun sebagian besar logam diperoleh dengan efisiensi >90%, bijih REE kompleks sering kali mengalami hal tersebut

Yang kedua adalah adanya unsur radioaktif. Berbeda dengan LCT, NYF juga sering mengkonsentrasikan uranium dan thorium. Meskipun uranium cenderung mendapat perhatian, biasanya thoriumlah yang menjadi masalah terbesar. Uranium adalah komoditas yang berharga; memulihkannya adalah hal yang menguntungkan dan dipahami dengan baik: sebagian besar dapat dihapus. Thorium, sebaliknya, adalah salah satu dari sedikit unsur yang pada dasarnya tidak berguna bagi kita. Ini murni kontaminan, dan sulit dihilangkan. Biasanya limbah ini berakhir di tailing, menjadikannya radioaktif dan menimbulkan permasalahan lingkungan yang pelik.

Masalah lingkungan yang terkait dengan tailing radioaktif menyebabkan penutupan Tambang Mountain Pass di California pada tahun 2002, dan masalah yang terus-menerus dalam pemrosesan bijih REE dari Tambang Weld Gunung Lynas Rare Earth.

Permasalahan pemulihan dan lingkungan hidup ini, dipadukan dengan harga REE yang tidak dapat diprediksi dan tidak jelas, telah menjadikan pegmatit NYF dan endapan batuan alkali non-karbonatit lainnya tidak masuk dalam perhatian dunia logam kritis. Deposit Strange Lake di Torngat Metal, misalnya, memiliki sumber daya kelas dunia (~500 Mt pada ~0,9% TREO ditambah zirkonium dan niobium) yang belum tersentuh selama beberapa dekade.

Namun, masih ada ruang untuk optimisme. Di masa lalu, banyak proyek REE yang tergencet akibat manipulasi pasar, namun pemerintah negara-negara barat akhirnya mulai memerangi kebakaran dengan api. Dukungan langsung dari pemerintah dikombinasikan dengan perbaikan dalam pengelolaan limbah radioaktif telah memungkinkan Mountain Pass dibuka kembali; sungguh menakjubkan apa yang bisa dilakukan ketika prioritas berubah.

Tantangan teknis yang dihadapi deposit pegmatit NYF memang nyata, namun bukan berarti tidak bisa dipecahkan. Teknologi yang dibutuhkan sebagian besar sudah ada, namun teknologi tersebut perlu dibuktikan dalam skala besar. Proyek pertama yang memasuki produksi akan mengambil risiko tetapi dapat membuka jalan bagi proyek lainnya. Tantangan seperti inilah yang perlu kita selesaikan jika kita serius dalam membangun rantai pasokan yang aman.

Kesimpulan Investor

Pegmatit NYF menghadirkan peluang unik bagi HREE dan elemen penting langka lainnya, namun juga tantangan unik. Pemrosesan bijih dan pengelolaan thorium radioaktif merupakan permasalahan utama yang memerlukan perencanaan matang dan pengetahuan teknis yang serius. Masih harus dilihat apakah dinamika baru berupa peningkatan persaingan sumber daya dan dukungan pemerintah terhadap industri akan mendorong perubahan yang diperlukan untuk membuka simpanan ini. Studi kasus rinci tentang Deposit Danau Aneh akan disajikan di bagian kedua artikel ini.

Bacaan Lebih Lanjut

• Gysi, A., P., Williams-Jones, A., E., dan Collins, P., 2016: Vektor Litogeokimia untuk Proses Hidrotermal di Deposit Granitik Peralkaline Danau Aneh REE-Zr-Nb. Geologi Ekonomi, v. 111, hlm.1241–1276. (artikel akademis)

Daftar Perusahaan yang Disebutkan