SEDIMEN
Apa itu Sedimen
Ponce (1989) menyebutkan bahwa sedimen adalah produk
disintegrasi dan dekomposisi batuan. Disintegrasi mencakup seluruh proses
dimana batuan yang rusak/pecah menjadi butiran-butiran kecil tanpa perubahan
substansi kimiawi. Dekomposisi mengacu pada pemecahan komponen mineral batuan
oleh reaksi kimia. Dekomposisi mencakup proses karbonasi, hidrasi, oksidasi dan
solusi. Karakteristik butiran mineral dapat menggambarkan properti sedimen,
antara lain ukuran (size), bentuk (shape), berat volume (specific weight),
berat jenis (specific gravity) dan kecepatan jatuh/endap (fall
velocity).
Sedimentasi adalah peristiwa pengendapan material batuan
yang telah diangkut oleh tenaga air atau angin. Pada saat pengikisan terjadi,
air membawa batuan mengalir ke sungai, danau, dan akhirnya sampai di laut. Pada
saat kekuatan pengangkutannya berkurang atau habis, batuan diendapkan di daerah
aliran air.
Secara sederhana, arti sedimen adalah bahan yang
diendapkan. Menurut Gross (1990), sedimen laut adalah akumulasi mineral-mineral
dan pecahan-pecahan batuan yang bercampur dengan hancuran cangkang dan tulang
dari organisme laut serta beberapa partikel lain yang terbentuk lewat proses
kimia yang terjadi di laut. Pettijohn,(1975) penulis buku sedimentary rocks,
memberi pengertian tentang proses sedimentasi. Menurutnya sedimentasi adalah
proses pembentukkan sedimen dan atau batuan sedimen yang diakibatkan oleh
pengendapan dari material pembentuknya pada suatu tempat. Lokasi pengendapan
sedimen disebut lingkungan pengendapan; berupa sungai, danau, delta, estuaria,
laut dangkal, dan laut dalam.
jenis-jenis sedimen dan proses terbentuknya
Berdasarkan sumbernya, sedimen laut dibagi empat jenis
yaitu Lithogenous, Biogenous, Hydrogenous, dan Cosmogenous ( Hutabarat, 2000) :
1. Sedimen
Lithogenous (Terrigenous)
Sedimen Lithogenous
yaitu sedimen laut yang berasal dari hasil pengikisan batuan yang berada di
daratan dan atau di lautan. Proses pengendapan diawali dari pelapukan kimia dan
mekanik oleh pengaruh iklim. Hasil pelapukan kemudian tererosi dan masuk pada
aliran sungai kemudian di transportasikan menuju berbagai lingkungan
pengendapan, baik sungai, danau, maupun laut. Selain melalui proses erosi,
transportasi bahan sedimen dapat pula terbawa oleh hembusan angin atau letusan
gunung berapi yang langsung masuk ke perairan dan mengendap di dasar laut.
Proses pelapukan
kimiawi bersifat dekomposisi karena mengubah susunan kimiawi dari benda yang
mengalami pelapukan tersebut. Misalnya, mineral clay (lempung) berasal
dari pelapukan batuan feldspatik granit; hidroksida besi berasal dari korosi
besi; alumina merupakan mineral dari proses aluminium oksida ( Al₂O₃), dan lain-lain.
Proses pelapukan mekanik bersifat desintegrasi karena tidak mengubah struktur
kimiawi melainkan hanya terpecah belah menjadi fragmen-fragmen batuan yang
lebih kecil. Contohnya mineral kwarsa, mika, feldspar, pyroxenes, ampibol, dan
mineral berat lainnya.
Kecepatan proses
pengendapan sedimen lithogenous sangat bervariasi, tergantung besaran butiran
partikelnya. Partikel pasir memerlukan waktu sekitar 1,8 hari untuk tenggelam
pada kedalaman laut 4.000 meter, sedangkan partikel lumpur memerlukan waktu 185
hari, dan partikel liat membutuhkan waktu sekitar 51 tahun. Tempat
pengendapannya juga berbeda; partikel lumpur dapat mengendap pada lingkungan
pantai hingga ke zona continental shelf, sedangkan partikel yang lebih
halus seperti clay dapat di endapkan di dasar laut dalam.
Daerah persebaran
sedimen Lithogenous umumnya berada di sepanjang pantai daratan (benua). Namun,
sebagian lainnya ada juga yang tersebar di zona abyssal sebagai hasil dari arus
turbiditi yaitu arus yang disebabkan oleh keadaan air yang memiliki suspensi
sedimen. Karena memiliki kerapatan yang lebih besar daripada air laut, maka air
mengalir dari bagian atas ke bagian bawah, karena tarikan gravitasi. Pola umum
sedimen yang berbutiran kasar banyak ditemukan di zona neritik dan perairan
laut dangkal (disebut sedimen neritik). Sedangkan, endapan yang berbutiran
halus banyak ditemukan di cekungan laut dalam sehingga disebut juga endapan
pelagis.
Materi yang
terendapkan umumnya tidak sekadar pengendap tetapi juga mengalami proses
penguburan oleh materi endapan berikutnya sehingga terjadi pemadatan. Dalam
waktu tertentu, sedimen tersebut akan mengalami proses diagenesis yaitu
perubahan lapisan sedimen menjadi batuan sedimen. Proses perubahan sedimen
menjadi batuan sedimen disebut litifikasi. Proses diagenesis dapat berlanjut
menjadi tahap metamorfosis jika terdapat suhu dan tekanan yang memadai untuk
itu. Pada proses diagenesis, terjadi perubahan kimia, fisika, dan perubahan
biologi setelah proses litifikasi.
2. Sedimen
Biogenous
Sedimen biogenous
(disingkat biogen) terdiri dari bahan yang berasal dari sisa-sisa tanaman atau
hewan yang telah mati seperti serpihan cangkang, terumbu karang, coccolithophores,
radiolarian, diatom, dan foraminifera. Senyawa kimia dalam sedimen
biogen berasal dari silika (SiO₂) dan kalsium karbonat (CaCO₃). Sedimen biogen
terdiri dari dua tipe “ooze” (istilah umum pada kajian sedimen laut untuk
organisme yang mengeluarkan zat atau cairan tertentu), yaitu calcareous ooze
dan siliceous ooze. calcareous ooze berasal dari foraminifera
dan coccolithophores, sedangkan siliceous ooze berasal dari diatomeous,
radiolarian. Selain calcareous ooze dan siliceous ooze,
terdapat jenis endapan lainnya yaitu red clay ooze.
a.
Foraminifera
(globigerina ooze)
Foraminifera merupakan kelompok hewan bersel satu yang
memiliki cangkang kalsit (CaCO3). Foraminifera hidup di lingkungan yang luas
yaitu merentang dari laut dangkal hingga laut dalam sampai batas lapisan CCD ( Calcium
Carbonate Compensation Depth). Foraminifera terbagi dalam dua jenis yaitu
foraminifera planktonik dan foraminifera benthik. Foraminifera planktonik
bertubuh kecil yaitu antara 50-100 mikron sehingga hidup melayang-layang di
permukaan sampai kedalaman 1000 meter. Sedangkan, foraminifera bentik hidup di
dasar laut di tepi pantai sampai kedalaman lebih dari 3000 meter. Cangkang
foraminifera mengandung kalsium karbonat (CaCO3) membentuk globogerina ooze
yang dapatt dijadikan petunjuk adanya minyak bumi. Jumlah globogerina ooze menutup hampir 35%
dari permukaan dasar laut. Pada tekanan dan suhu tertentu, cangkang
foraminifora dapat berubah menjadi minyak bumi. Fosil foraminifera berguna
sebagai biostratigrasi yang memberi informasi informasi umur geologi suatu
batuan, merekontruksi iklim masa lalu, menentukan suhu air laut dari masa ke
masa pada sejarah bumi, bahkan dapat digunakan untuk merekontruksi iklim masa
lalu, menentukan suhu air laut dari masa ke masa pada sejarah bumi, bahkan
dapat digunakan untuk merekontruksi arus masa lalu.
b.
Coccolithophores
Coccolithophores adalah tumbuhan bersel satu dari jenis fitoplankton yang
diklasifikasikan pada kelas prymnesiophyceae. Coccolithophores hidup
dalam jumlah besar di seluruh lapisan permukaan laut dan mereka melindungi dirinya
dengan cakram yang menganduung karbonat. Coccolithophores dikenal dengan
istilah “calcareous nannofossils” karena ukurannya sangat kecil yaitu kurang
dari 30 µm (coccolith biasanya 2 hingga 10 µm). Saat ini, sisa Coccolithophores
banyak ditemukan sebagai endapan laut dalam jumlah yang cukup besar, bahkan
dapat membentuk tebing kapur. Dalam studi kelautan, Coccolithophores digunakan
sebagai indikator dalam kajian perubahan lingkungan. Kelompok fitoplankton ini
memainkan peran penting dalam siklus karbon karena mereka menyerap CO₂ dari atmosfer.
c.
Diatomeous
Diatomeous atau diatomite adalah batuan sedimen yang
terdiri dari sisa-sia kerangka diatom yang mengandung silika. Diatom adalah
ganggang mikroskopis, sel tunggal yang hidup di air laut, tetapi beberapa
spesies panjangnya hingga 2 milimeter. Diatom menghasilkan dinding sel
eksternal yang terdiri dari silika, yang disebut frustule. Faktur ini
sangat tipis dan memiliki struktur yang halus. Hampir semua diatom melakukan
proses fotosintetis dan hidup di permukaan air dimana sinar matahari dapat
menembus. Diatom memiliki peranan dalam dalam memproduksi hampir setengah dari
massa organik di lautan dunia dan menempatkan mereka di dasar rantai makanan
laut. Sedimen diatom dikenal di dunia industri sebagai bahan dasar untuk
membuat obat membasmi kutu-kutu dan hama pada tanaman.
d.
Radiolarian
Radiolaria disebut juga radiozoa yaitu protozoa berukuran
0,1-0,2 mm, dari kelas polycystinea (superclass actinopoda). Radiolaria
ditemukan sebagai zooplankton, sisa-sisanya bangkainya mengandung silika.
Bentuk radiolarian seperti bola simetris, rumit dan indah. Reproduksi
radiolarian secara aseksual yang tumbuh dari tunas, pembelahan biner, atau
pembelahan ganda. Sisa-sisa kerangka radiolarian menetap di dasar lautan dan
membentuk cairan radiolaria. Ketika dasar laut terangkat menjadi daratan,
cairan radiolarian akan berubah menjadi batuan sedimen. Endapan silika dari
kerangka radiolarian menjadi batu api, rijang, dan tripoli abrasif. Fosil
radiolarian telah ditemukan sejak era prakambrium (3,96 miliar hingga 540
jutaan tahun lalu).
Pengetahuan tentang fosil radiolaria bermanfaat dalam
analisis geologi yaitu pada setiap ekspedisi DSDP (Deep Sea Drilling Project)
dan ODP (Ocean Drilling Project) yaitu sebagai media atau indikator
biostratigrafi sedimen dasar laut dan sebagai pembanding korelatif dengan
zonasi fosil renik lainnya pada penafsiran paleoseanografi dan paleogeografi.
Model sistem pengendapan sedimen pembawa fosil radiolarian, menurut matsuda dan
isozaki dalam munarsi, ditemukan pada baturijang (pelagic rocks) atau
batu serpih dan batu lumpur silikaan (hemipelagic rocks).
e.
Red
clay ooze
Tanah
liat merah (red clay ooze) tidak selalu berwarna merah, tetapi ada pula
yang berwarna kecoklatan. Red clay ooze terakumulasi di dasar laut terdalam dan
paling terpencil di samudra dan mencakup 38% dari dasar laut. Proses
pengendapan red clay ooze sangat lambat yaitu hanya 0,1 - 0,5 cm/tahun.
Red clay ooze mengandung kurang dari 30 % bahan biogenik yang terdiri dari kuarsa
eolian, mineral lempung, abu vulkanik, residu bawahan dari mikrofosil silika
dan mineral autigenik seperti zeolit, limonit dan oksida mangan. Pada tanah
liat merah ditemukan pula debu meteorit, tulang dan gigi ikan, tulang telinga
paus, dan nodul mikro mangan. Warna merah berasal dari pelapisan oksida besi
dan oksida mangan pada partikel sedimen. Saat terkubur lebih dalam, tanah liat
cokelat dapat berubah menjadi tanah liat merah karena konversi hidroksida besi
menjadi hematit.
Tanah liat merah diangkut ke laut dalam bentuk suspensi,
baik melalui angin maupun arus laut. Saat mereka terangkut lempung yang lebih
halus dapat tetap dalam suspensi selama seratus tahun sebelum mereka mengendap
di dasar laut. Persebaran red clay ooze berada di dasar samudra pasifik (49%),
Atlantik (26%), dan India (25%). Jumlah red clay ooze di pasifik lebih
banyak karena merupakan wilayah yang lebih tua. Tanah liat merah dapat dianggap
memiliki ukuran butir sekitar 1 nm, dengan kandungan biogenik < 15 % CaCO₃,
dengan laju pengendapan hanya sekitar <1 mm/103 thn.
. 3. Sedimen
Hydrogenous
Sebagaimana
diketahui, air laut mengandung zat terlarut yang sangat beragam. Didalam nya
banyak terjadi reaksi kimia yang menyebabkan zat-zat ini mengendap sebagai
partikel padat, yang kemudian terakumulasi sebagai sedimen yang mengandung
hidrogen. Reaksi zat-zat tersebut dipicu oleh berbagai perubahan kondisi
misalnya perubahan suhu, tekanan, ph, konsentrasi zat tertentu, penguapan, dan
pelarutan. Jumlah sedimen hydrogenous tidak sebanyak sedimen litogen atau
biogen, tetapi cukup diperhitungkan dalam usaha pertambangan.
Pada perubahan suhu
air akibat bersentuhan dengan magma yang keluar dari kepundan gunung api bawah
laut misalnya, air yang sangat panas ini mengandung banyak zat terlarut dan
ketika bereaksi dengan air laut yang dingin dapat membentuk partikel-partikel
logam sulfida. Dibawah ini akan dijelaskan beberapa bentuk sedimen hydrogenous.
a.
Nodul
mangan
Nodul
mangan yaitu butiran sampai bongkahan berbentuk bulat dari mangan dan logam
lain yang terbentuk di dasar laut. Diameternya berkisar antara 3-10 cm dan
terkadang ada juga yang berukuran hingga 30 cm. Pembentukan nodul mangan mirip
dengan pembentukan mutiara, yaitu ada inti mangan yang awalnya berukuran kecil,
secara perlahan-lahan menempel dan berkembang menjadi semakin besar
(pertumbuhannya sangat lambat, diperkirakan hanya beberapa milimeter saja perjuta
tahun). Komposisi nodul dapat bervariasi, tergantung pada lokasi dan kondisi
pembentukannya; tetapi, biasanya didominasi oleh mangan dan besi oksida. Selain
itu, ada juga yang mengandung tembaga, nikel, dan kobalt.
Lingkungan sedimentasi mangan adalah daerah yang tingkat
akumulasi sedimen litogen dan biogennya rendah, karena dua jenis sedimen
tersebut dapat mengahambat pembentukan nodul. Karena itu, nodul mangan banyak
mangan ditemukan di tengah lautan yang jauh dari “gangguan” litogen atau
biogen. Karena nodul mangan memiliki nilai komersial maka sudah banyak pihak
yang berminat untuk mengeskplorasi. Namun, karena biaya eksplorasinya masih
terhitung mahal, belum ada yang melakukannya.
b.
Evaporites
: Garam (NaCl)
Evaporites
garam adalah sedimen hidrogen yang terbentuk keetika air laut mengalami proses
penguapan dan meninggalkan bahan terlarut dalam bentuk padatan, terutama halit.
(garam,NaCl). Endapan evapit halif relatif tersebar di berbagai tempat. Laut
yang banyak mengendapkan halit antara lain laut mediterania yang telah
berlangsung 6 juta tahun lalu; selain karena lokasinya sempat tertutup
(tertutupnya selat Gibraltar) dari samudra atlantik dan iklim yang hangat
sehingga terjadi penguapan yang hebat dan meninggalkan banyak garam. Kasus ini
disebut Messinian Salinity Crisis. Laut mediterania mulai berair kembali
pada sekitar 5,3 juta tahun lalu, namun sedimen halit masih terpelihara; ada
dan saat ini menjadi pusat pertambangan garam di bawah dasar laut.
c.
Oolit
Oolit
adalah batuan sedimen yang sebagian besar berupa batu gamping dan mengandung
kalsium karbonat (mineral aragonit atau kalsit). Karena butirannya cukup kecil
maka sering disebut “ooid” karena kurang dari 2 mm. Butir yang lebih besar
dengan genesis yang serupa dinamakan pisoids (pisolith). Batuan yang terbuat dari pisoids adalah
pisolite. Sebagian besar ooids berada di perairan dangkal (kurang dari 10
meter, bahkan kurang dari 2 meter) dengan suhu air yang hangat seperti di teluk
Persia dan Bahama. Air hangat diperlukan untuk menurunkan kandungan karbon
dioksida dalam air, karena suhu yang lebih tinggi mengurangi kemampuan air
untuk menjaga gas terlarut. Beberapa ooids terbuat dari silika (rijang),
dolomit, atau fosfat berbutir halus (collophane).
d.
Metana
hidrat
Metana
hidrat adalah jenis lain dari endapan hidrogen yang memiliki nilai komersial
industri. Sedimen ini antara lain berasal dari bahan organik yang berasal dari
tanaman darat. Fragmen-fragmen kecil dari tumbuhan ditambah dengan bahan organik
lainnya seperti tumbuhan dan hewan laut. Ketika endapan menumpuk, bakteri mulai
bekerja untuk memecah bahan organik yang terkandung di dalamnya. Karena
bersifat anaerobik (reaksi tanpa oksigen), maka terbentuklah gas metana (CH₄).
Pada kedalaman air 500 m – 1.000 m, dengan kondisi suhu rendah di dasar laut
(mendekati 4⁰ C), air dan metana bergabung dan menciptakan zat yang dikenal
sebagai metana hidrat.
Metana hidrat mudah terbakar karena ketika dipanaskan,
metana dilepaskan sebagai gas. Metana yang terkandung dalam sedimen dasar laut
merupakan cadangan energi bahan bakar fosil yang sangat besar. Banyak pihak
yang ingin memproduksi sebagai bahan bakar, namun karena memiliki implikasi
terhadap perubahan iklim global maka eksploitasinya masih dipertimbangkan.
e. Endapan hydrogenous lainnya
Endapan
hydrogenous lainnya adalah endapan berbagai bijih tambang yang memiliki nilai
ekonomis yang tinggi. Bentuknya masih berupa nodul polimetalik yang mengandung
bijih tembaga, seng, nikel, perak, besi, dan logam lainnya. Saat ini,
penambangan sedimen dasar laut sudah mulai dilirik. Teknik penambangannya yakni
melalui pompa hidrolik dan atau sistem ember yang mengeruk bijih ke permukaan
laut untuk di proses. Endapan yang terindentifikasi memiliki potensi barang
tambang komersial.
4. Sedimen
Cosmogenous
Sedimen kosmogen berasal dari luar angkasa yaitu berupa
serpihan komet dan asteroid. Jenis sedimen ini jarang ditemukan, tetapi ada
didasar laut. Diperkirakan, 5-300 ton debu ruang angkasa menghujani bumi setiap
hari. Pada saat benda angkasa masuk ke atmosfer bumi, 90 % terbakar menjadi
debu. Ada dua jenis endapan kosmogen yaitu spherules mikroskokpis dan puing
meteor. Spherules terdiri dari silika, besi, dan nikel, yang terlepas dari
induk meteor pada saat terbakar memasuki atmosfer bumi. Sedangkan, puing meteor
berasal dari serpihan meteorit pada saat jatuh dan bertabrakan dengan bumi.
Dampak dari tabrakan tersebut mengeluarkan partikel ke atmosfer yang akhirnya
mengendap kembali ke bumi dan atau mengendap di dasar laut. Puing-puing meteor
sebagian besar mengandung silika atau besi dan nikel. Salah satu bentuk puing
yang menarik adalah tektites yang berbentuk tetesan kecil berbahan gelas yang
diduga meleleh saat terjadi tumbukan meteorit.