Apa itu Sedimen ?

 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.