Geologi


Bayangkan samudera atau laut yang kering tanpa air. Seperti apakah permukaan dasar laut? Apakah akan kita jumpai rangkaian gunung dan lembah seperti di kontinen? Berapa tua usia batuan dan sedimen di dasar samudera?

Para ahli geologi di awal abad ke-19 berspekulasi bahwa dasar samudera berbentuk datar dan ditutupi oleh endapan lumpur yang tebal. Selama berabad-abad lamanya, mereka juga menyangka bahwa batuan tertua di bumi terletak di dasar samudera. Mereka percaya bahwa cekungan samudera telah terbentuk semenjak awal sejarah bumi dan sepanjang waktu secara perlahan dan kontinyu terisi oleh sedimen dari kontinen.

Data-data yang diperoleh semenjak tahun 1930-an telah memungkinkan para geologiawan untuk melihat dasar samudera yang relatif muda dan dinamis, dengan pegunungan, lembah, dan bentuk-bentuk topografi lainnya serupa dengan yang dijumpai di darat. Dasar samudera tidak lebih tua dari 200 tahun – suatu bagian kulit bumi yang berusia „muda“ dibandingkan dengan kontinen yang mengandung batuan yang berusia hampir 20 kali lipat.


A. Cakupan Geologi Marin

Para peneliti geologi marin mengkompilasi data topografi atau bentuk dasar samudera, distribusi dan jenis sedimennya, komposisi dan struktur batuan dibawahnya, dan proses geologi yang telah bekerja selam sejarah dasar laut. Mempergunakan informasi tersebut, mereka menilai sumberdaya mineral dasar laut, memprediksi lokasi bencana alam, menginvestigasi proses geologi marin, dan, dalam istilah yang lebih estetik, menambah pemahaman ilmiah kita terhadap bumi.

1. Metode dan Peralatan

Hampir semua peralatan dan metode yang dipergunakan dalam studi dasar samudera ditemukan dan dikembangkan dalam paruh abad terakhir ini. Sehingga bisa dikatakan geologi marin adalah ilmu yang relatif muda dengan banyak hal yang masih belum tereksplorasi.

Karena penelitian terhadap dasar laut secara langsung sangat sulit dan menghabiskan banyak waktu, hampir semua penelitian laut membutuhkan kapal dan instrumen oseanografi yang canggih.

Metode pengambilan sampel sedimen dasarlaut yang tercepat dan termudah adalah coring. Coring dilakukan dari atas kapal dan menggunakan pipa metal panjang yang diberi beban diatasnya. Pipa tersebut dikaitkan pada kabel panjang yang multiguna dan bekerja sesuai prinsip “jatuh bebas” (sehingga disebut dengan gravity corer) ke dalam sedimen lunak (unconsolidated) di dasarlaut. Data dari sampel core menyediakan banyak informasi tentang sejarah resen geologi bumi – sebagai contoh, perbandingan relatif saat erupsi volkanik dan periode glasiasi. Lapisan yang tidak teratur (highly disturbed) dapat mendokumentasi peristiwa katastropis longsoran bawahlaut yang ditimbulkan oleh gempabumi. Metode pengambilan sampel batuan dasarlaut lainnya adalah dredging dan grab sampling. Batuan dasar yang keras (hard bedrock) disampling dengan dredge yang diseret di sepanjang dasarlaut. Grab sampling dipergunakan untuk mengambil sampel permukaan secara cepat dan efektif.

Beberapa jenis baru wahana riset laut dalam telah dikembangkan dan menjadi alat yang berharga untuk studi geologi marin. Mereka memungkinkan para peneliti untuk pergi ke bawah air untuk mengamati dan mengambil sampel dasarlaut. Wahana selam tersebut telah mengunjungi palung samudera hingga kedalaman lebih dari 7 mil. Hampir semua wahana selam tersebut dilengkapi dengan kamera, lampu, tangan mekanik untuk mengambil sampel, dan beberapa instrumen khusus untuk mengukur kuat geser (shear strength) sedimen, kemiringan/inklinasi permukaan sedimen, dan temperatur sedimen. Selain itu mereka juga dipergunakan untuk menyelidiki sifat sedimen, morfologi, deposit mineral, dan gunungapi bawahlaut.

Pada tahun 1963, National Science Foundation memulai penelitian berskala internasional yang menyelidiki dasarlaut, disebut Deep Sea Drilling Project (DSDP). Dengan menggunakan teknologi khusus yang dikembangkan oleh industri perminyakan, kapal DSDP mengebor dan mengambil banyak core dari dasar samudera, beberapa dengan panjang hingga kilometer. Di tempat-tempat tertentu di dunia, beberapa batuan sedimen tertua pada dasar samudera mencatat sedimentasi yang terus-menerus selama lebih dari 180 juta tahun. Batuan tersebut umumnya disusun oleh kerangka plankton berukuran mikroskopis dan partikel berukuran lempung. Jika ingin mengetahui sejarah bumi dengan lebih baik, adalah penting untuk melihat sedimen di dasarlaut dimana rekaman pengendapannya lebih lengkap dibandingkan sedimen di lingkungan darat. Informasi tentang klimat masalampau bumi, pola arus samudera, dan variasi volkanisme di masa lampau dapat dijumpai pada batuan dasarlaut tersebut.

Survei geofisik menyediakan cara yang lebih cepat dalam mengumpulkan data tentang dasar samudera. Informasi tentang sifat batuan dasar yang tertutup oleh sedimen dapat diperoleh dengan gravimeter yang mengukur densitas batuan, dan dengan magnetometer yang mengukur sifat magnetik batuan tersebut. Survei seismik, dengan mempergunakan gelombang bunyi pantul, memberikan informasi berharga tentang topografi bawahlaut, ketebalan dan struktur batuan seperti perlipatan dan patahan. Survei seismik secara khusus sangat berguna dalam penentuan lokasi deposit minyak dan gasbumi yang terjebak di batuan sedimen. Gelombang bunyi seismik dapat dibuat dengan melepaskan udara tertekan (compressed air), spark tegangan tinggi, clappers mekanik, atau pulsa elektronik untuk menciptakan suatu spektrum frekuensi sonar. Sinyal yang kembali (echo) dicetak pada kertas grafik berjalan, menghasilkan profil grafis (cross section) yang mencerminkan perlapisan sedimen atau batuan.

Side-scan sonar mengirimkan gelombang bunyi ke dasarlaut untuk memetakan topografi. Ketidakteraturan topografi menguraikan energi di dalam sinyal yang terpantul kembali ke alat penerima di kapal, dan ketidakteraturan ini menghasilkan gambar akustik dalam format 2 dimensi seperti foto udara pada dasar samudera. Sistem ini khususnya berguna untuk memetakan daerah yang luas, selain juga dapat dipergunakan untuk memetakan kenampakan seluas 20 kaki.

Sebagaimana di semua bidang penelitian, komputer adalah alat yang sangat penting bagi geologis marin. Semua kapal riset yang besar membawa banyak komputer multiguna. Data magnetik dan gravitasi direkam secara kontinyu pada komputer perekam sepanjang siang dan malam. Jenis lainnya dari sistem komputer kapal menerima sinyal dari satelit navigasi dan radio penuntun dan dapat menentukan lokasi posisi kapal secara akurat. Komputer lainnya mengolah analisis statistik, mencetak peta, dan mentransformasikan data seismik kedalam bentuk yang lebih jelas.

2. Tektonik Lempeng

Pada tahun 1960-an teori integratif “Tektonik Lempeng” dikembangkan untuk menjelaskan banyak fenomena geologi regional dan global, termasuk pengapungan benua, penyebaran dasarlaut, ditribusi pegunungan, gempabumi dan gunungapi global. Menurut model tektonik lempeng, kerak bumi terluar adalah sebuah mosaik dari banyak lempeng kerak samudera dan kontinen, semuanya berada dalam gerak relatif terhadap lainnya. Selama lebih dari ratusan juta tahun, lempeng-lempeng tersebut berbenturan dengan lainnya membentuk palung laut dan mereka secara periodik pecah di sepanjang zona pemekaran oleh suatu proses yang melibatkan bagian dalam matel bumi sehingga kemudian fragmen-fragmen tersebut tersebar saling menjauhi. Para peneliti geologi marin membuat kontribusi terbesar terhadap penjelasan mutakhir sejarah bumi ini dengan penelitian intensif di zona palung dan pemekaran, yang sebagian besar terletak di dasar samudera.

3. Sumberdaya Geologi di Laut

Banyak riset geologi laut berkaitan langsung atau tidak langsung dengan penilaian potensi sumberdaya alam di dasarlaut, sesuai dengan meningkatnya kebutuhan akan mineral tertentu dan berkurangnya jumlah cadangan di darat karena telah tereksplorasi. Zona ekonomi eksklusif atau Exclusive Economic Zone (EEZ) yang terbentang dari garis pantai melintasi paparan benua (continental shelf), bahkan hingga menjangkau bagian kerak samudera, memberikan banyak peluang dan tantangan terhadap eksplorasi dan ekploitasi mineral di laut. Kawasan ZEE mengandung cadangan sumberdaya metal dalam jumlah besar, seperti kobalt, mangaan dan nikel di kerak samudera dalam bentuk kerak permukaan (pavements) dan bijih (nodules); dan konsentrasi mineral berat seperti emas dan platina di tubuh pasir yang dijumpai di kawasan pesisir. Para peneliti juga menemukan daerah-daerah yang mengandung minyakbumi. Minyak dan gasbumi umumnya hanya terbatas pada cekungan pengendapan sedimen tua di kerak kontinen dimana terdapat endapan sedimen darat dan sedimen organik yang tebal.

Perburuan endapan mineral baru di dasar samudera adalah salah satu penelitian geologi yang paling menarik di sepanjang dekade 70- dan 80-an. Para ahli geologi sekarang percaya bahwa hampir semua endapan mineral berharga yang ditambang di darat berasal dari punggungan pemekaran samudera (ocean-spreading ridges).

Di sepanjang rekahan dan patahan yang disebabkan oleh pemekaran kerak samudera, batuan cair yang panas muncul dari bawah permukaan bumi, terijenksi di sepanjang zona linear di sumbu suatu punggungan, dan mendingin untuk membentuk dasar samudera yang baru. Ketika pemekaran dasar laut berlangsung, patahan juga menyediakan jalan bagi airlaut yang dingin untuk dapat bersirkulasi ke dalam kerak yang panas. Air tersebut kemudian bereaksi dengan batuan panas, melarutkan unsur-unsur seperti mangaan, zinc, besi, perak, tembaga dan kadmium dalam bentuk sulfida metal. Ketika airpanas yang kaya mineral ini mencapai permukaan dasarlaut, mineral-mineral hasil presipitasi tersebut akan terendapkan dengan bentuk yang spektakular, kolom urat (vents) berbentuk pipa, lazimnya disebut “smoker”.

4. Prediksi Akibat dari Proses Laut

Jika manusia hidup dan tinggal di sepanjang pesisir, mereka harus mengerti dan mampu memprediksi sifat-sifat proses geologi pesisir. Erosi alamiah di sepanjang pesisir umumnya berjalan lambat karena mereka diproteksi oleh sistem perlindungan alamiah pasir pantai terhadap serangan langsung gelombang. Tetapi konstruksi struktur seperti jetty atau breakwater menginterupsi pergerakan natural pasir pantai di sepanjang pesisir. Pasir cenderung untuk terkumpul pada salah satu sisi suatu struktur tetapi akan terhilangkan pada sisi yang lain, menjadikan bagian tersebut terbuka terhadap kekuatan penuh gelombang dan menghasilkan pertambahan kecepatan erosi yang luar biasa.

Akibat-akibat yang tidak diinginkan seperti tersebut diatas dapat dikurangi dengan mendesain suatu struktur yang dipandu oleh studi terperinci tentang proses erosi pesisir atau bila sturktur tersebut tidak dibangun sama sekali.

Gempabumi, yang umumnya terjadi di daerah pesisir, bersifat sangat destruktif. Bangunan infrastruktur diguncang dan dihancurkan. Gelombang laut seismik (tsunami) dihasilkan oleh suatu gempabumi dapat membawa bencana hingga beberapa kilometer kearah darat. Sekarang tsunami dapat diramalkan dan dipantau secara cepat untuk peringatan publik. Jenis tsunami lainnya yang lebih mendadak dan sulit untuk diprediksi adalah gelombang yang dihasilkan oleh longsoran bawahlaut, yang terjadi karena gangguan kestabilan lereng. Informasi struktur geologi seperti sesar dan rekahan serta ketidakstabilan dasarlaut sangat membantu perencanaan dan pengembangan kawasan pesisir yang rawan bencana alam geologis.

B. Tantangan Seluas Samudera

Penelitian geologi marin cenderung bersifat global, dengan detail yang bersifat sangat lokal. Hampir semua negara yang memiliki laut mengekplorasi sumberdaya geologi yang dimiliki dan mengevaluasi potensi bencanaalam yang mengancam komunitas pesisir di wilayah mereka. Kerjasama riset yang melibatkan dua negara atau lebih semakin intensif dilakukan. Penjelajahan dan pengeksplorasian terus-menerus dilakukan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi baru, dalam rangka meningkatkan pemahaman terhadap proses geologi dengan lebih baik, yang pada akhirnya meningkatkan pemanfaatan sumberdaya laut secara optimal bagi peradaban manusia.



Referensi:

Edgar, T.N., 1983, The marine geology program of the U.S. Geological Survey: U.S. Geological Survey Circular 906, 23 p.

McGregor, B.A., and Lockwood, Millington, 1985, Mapping and research in the Exclusive Economic Zone: U.S. Geological Survey General Interest Publication, 44 p.

McGregor, B.A., and Offield, T.W., 1983, The Exclusive Economic Zone: An exciting new frontier: U.S. Geological Survey General Interest Publication, 24 p.

Rowland, R.W., Goud, M.R., and McGregor, B.A., 1983, The U.S. Exclusive Economic Zone: a summary of its geology, exploration, and resource potential: U.S. Geological Survey Circular 912, 29 p.