Sedimen Laut dan Karakter Kimiawinya

(1)

Sedimen Laut dan Karakter

Kimiawinya

Eko Efendi Pengantar Oseanografi 1

Pengertian



Merupakan materi yang diendapkan dari

kolom air laut.



Dalam kaitan dengan siklus materi,

sedimen laut mencerminkan endapan

(sink) utama bagi materi yang

meninggalkan sistem kolom air.

Kondisi Umum Sedimen Laut

Sedimen menutupi hampir di sebagian dasar

lautan.

Ketebalan lapisan bervariasi (rata-rata > 1 km untuk Atlantik dan < 1 km di Pasifik, dan secara keseluruhan rata-rata ~ 500m).

Materi sedimen merupakan proses “sink” dari bagian dari pertikel yang survive dari proses distruksi dalam kolom air dan juga unsur-unsur terlarut.

(2)

Ketebalan Sedimen

Proses Umum Pembentukan Sedimen

 Sedimen awal diendapkan di dasar basalt di ridge/parit lautan.

 Dapat berupa endapan hidrotermal yang kaya logam.

 Saat posisi ridge di atas lapisan carbonate compensation depth (CCD), senyawa karbonat mengendap dan mulai terakumulasi.

 Endapan selanjutnya akan mengalami perubahan karena proses interaksi secara kimiawi, fisik dan biologi.

 Pengaruh ketiga faktor ini menimbulkan perubahan komposisi dan karena setiap wilayah kondisi ketiga faktor berbeda.

Faktor Perubahan



Faktor yang dapat merubah pola sebaran

dan komposisi sedimen adalah:

Produktivitas laut

Pergerakan geology dasar laut (merubah ukuran dan bentuk, sebaran longtudinal, pola sirkulasi arus dan kedalaman).

Variasi iklim global (mempengaruhi mekanisme input).

(3)

Lokasi Pengendapan Materi



Secara umum terdapat lokasi

pengendapan utama yaitu:

Sedimen dekat pantai (Nearshore Sediment).

Sedimen Laut dalam (Deep-sea Sediment).

Neashore Sediment



Endapan terutama di wilayah paparan

benua yang sangat dipengaruhi oleh input

daratan.



Wilayah termasuk estuari, fjord, teluk,

laguna, delta, dataran pasut, batas benua.



Variabilitas kondisi wilayah sangat tinggi

dibandingkan dengan laut dalam.

Deep-sea Sediment



Endapan pada kedalaman > 500 m.



Karakter sangat unik karena jauh dari

daratan, reaktivitas materi dalam kolom

air, dan perbedaan biomasa lautan.



Terdapat dua karakter utama

berdasarkan:

Ukuran patikel

Laju akumulasi

(4)

Fraksi < 2 μm Sedimen

Tipe sedimen Lokasi Persen berat fraksi < 2 μm Sedimen Pelagis Atlantik 58

Pasifik 61 India 64 Sedimen Paparan benua Pantai Atlantik 2

Teluk Meksiko 27 Teluk Kalifornia 19 Paparan Sahul Barat Daya Australia 72 Partikel suspensi di Sungai Sejumlah 33 Sungai di AS 37 Griffin et al. (1968)

Laju Akumulasi Fraksi Daratan

Wilayah Lautan Laju Akumulasi (mm/103_tahun)

a b Pasifik Selatan 0,45 1,0 Pasifik Utara 1,5 5,8 Atlantik Selatan 1,9 6,0 Atlantik Utara 1,8 5,7 India - 4,4

a: Golberg & Koide (1962), Golberg et al (1963), Golberg & Griffin (1964) b: Ku et al (1968)

Mekanisme Transport Sedimen



Arus Gravitasi (arus turbiditas); dari

paparan benua melalui submarine canyon.



Arus Geostrofik laut dalam atau dasar;

ukuran material lebih halus



Arus Pertengahan Kedalaman; adveksi

melalui pola sirkulasi lautan lapisan

tengah.



Arus permukaan/dekat permukaan



Transport vertikal/down-column.

(5)

Mekanisme Transport

Arus Gravitasi Arus Geostropik Arus Permukaan Arus Pertengahan Down-column Transport

Klasifikasi Umum Sedimen Laut

 Neashore Sediment (sifat sangat beragam baik fisik ukuran

sedimen, kimiawi oxic-anoxic)

 Deep-sea Sediment:

Hemipelgic (arus dasar, clay, 1-5 % karbon organik)

Pelagic: (arus dasar)

Inorganic (< 30 % biogenik, 0,1 – 0,2% karbon

organik)

Biogenic (> 30% biogenik

Calcareous Oozes (>30% karbonat, foraminifera, cocolithophora, pteropoda)

Siliceous Oozes (> 30% silika, diatom dan radiolaria)

(6)

Sedimen Laut Dalam

Sedimen Laut Dangkal



Terrigenous Sediment (sedimen dari hasil

erosi permukaan daratan).



Endapan laut dangkal, endapan delta di

batas benua atau longsoran di lereng

benua.



Ditransportkan ke laut dalam melalui

debris flows atau turbidity currents

(7)

Hub Transport vs Kecepatan

Klasifikasi Umum

Udden-wentworth US Std

(8)

Klasifikasi Ukuran

(Shepard, 1954) (Folk, 1980)

Karakter Sebaran Sedimen Laut

Lempung laut dalam dan calcareous ooze

sebagai tipe utama endapan sedimen laut dalam.

Calcareous banyak diendapkan pada

perairan dengan kedalaman <3-4 km. Siliceous oozes di lintang tinggi antartika

dan pasifik utara (diatom), di tropis (radiolaria).

Endapan glasial diwilayah antartika dan Atlantik Utara lintang tinggi).

Pasifik Utara litogenous clays, pasifik selatan hidrogenous.

Calcareous Oozes

Siliceous Oozes Glasial Hidrogenous

Lithogenous

(9)

Komposisi Kimiawi Sedimen Laut



Unsur Utama:

Al dominan di lempung (clay), Ca dalam karbonat dan Si dalam siliceous, Mn dan Fe.



Unsur Trace (kelumit):

Sangat sedikit di deep-sea sedimen,

Tinggi di nearshore sedimen,

Di pasifik lebih tinggi dari Atlantik

Tinggi di wilayah ridge.

Komponen Sedimen Laut



Upaya pemahaman sifat sedimen atas

dasar asal dan formasi sedimen:

Lithogenous

Biogenous

Hydrogenous

Cosmogenous

Komponen Lithogenous

Asal:

Sebagian besar erosi batuan daratan melalui proses weathering (terrigenous particles), Sebagian kecil materi gunung api (vulcanogenic particles) khususnya daerah aktif (parit laut), dan subduction zone.

Mekanisme transport:

Sungai bentuk terlarut atau partikel.

Angin bentuk debu

Banyak diendapkan di nearshore, hanya fraksi halus yang sampai ke lautan.

(10)

Transport - Sungai

Transport - Udara

Komposisi Mineral

 Clay (50%),  Quartz,  Sedikit feldspar.

 Analisis Sebaran Clay (kualitatif & kuantitatif) deskripsikan:  Asal dan transport  Weathering dan hidrolysis

(11)

Prinsip Dasar Mineral Clay

Struktur Mineral Clay

Montmorilonite Chlorite

Mineral Clay

Terdapat empat kelompok khususnya fraksi < 2 μm bebas karbonat:

Kaolinite (dari daratan, lintang rendah)

Chlorite (dari daratan, lintang tinggi)

Illite (dari daratan, tetapi tidak punya kekhasan wilayah endapan)

Montmorillonite (dari gunung api)

(12)

Fraksi mineral Clay < 2μm

Wilayah laut Persentase Rata-rata Mineral Clay Kaolinite Chlorite Illite Montmoeillonite Atlantik Utara 20 10 55 16 Atlantik Sleatan 17 11 47 26 Pasifik Utara 8 18 40 35 Pasifik Selatan 8 13 26 53 India 17 12 33 41 Griffin et al (1968)

Sebaran Kaolinite

Sebaran - Illite

(13)

Sebaran Smectite

Sebaran - Chlorite

Komponen Biogenous



Berasal dari organisme hidup.



Materi utama karbonat dan silika opal.



Sedikit materi fosfat (apatite) dan sulfat

(barite).



Materi kabonat (Foraminifera,

cocolithofora dan pteropoda).



Materi silika opal (diatom dan radiolaria).



Produksi bergantung pada produktivitas

lautan.

(14)

Materi Biogenik

C = Cocolithophore; f = foraminifera; q = quartz; m = mica

Aragonite di Sedimen Calsium

Komposisi Mineral Biogenik

(15)

Proses Disolusi - Presipitasi

Shell Karbonat dan silika opal mengalami

disolusi pada saat tenggelam karena kondisi fisika kimia air laut.

Proses disolusi dan presipitasi tergantung pada kandungan karbonat dan silika dalam air laut.

Kondungan karbonat bervariasi, beberapa

bersifat jenuh dan lainnya tak jenuh karbonat. Kandungan silika selalu dalam kondisi tak jenuh,

sehingga opal silika mudah terlarut.

Sinking Materi

Karbonate

Terdapat kedalaman membentuk batas antara

deposisi karbonat dan non-karbonat sediment, (calcium carbonate compensation depth – CCD).

Di atas CCD, kalsium akan diendapkan,

dibawah CCD, kalsium terlarut.

Posisi kedalaman Calcite-CD; 4.5-5 km di Atlantik, 5 km di India Tropis, 3-5 km di Pasifik. Posisi kedalaman Aragonite-CD; 3 km di Atlantik

tropis sebelah barat, 1-2 km di Pasifik tropis sebelah barat dan hanya beberapa ratus meter di Pasifik Utara tropis.

(16)

Silika

Produksi sangat tergantung pada produksi silika yang dihasilkan organisme.

Lebih banyak mengalami disolusi, sehingga preservasi silika disedimen dipengaruhi:

Termodinamika (fungsi dari suhu, tekanan dan kandungan silika di dasar),

Laju produksi organisme penghasil silika,

Level silika tersisa yang terlarut dengan materi non-opal.

Komponen Hidrogenous



Komponen terbentuk dari senyawa terlarut

melalui reaksi anorganik (proses

non-biologi).



Terdapat pembagian komponen

hirogenous (Chester dan Hughes, 1967):

Materi hidrogenous primer (terbentuk langsung dari materi terlarut).

Materi hidrogenous sekunder (karena perubahan dari minerala yang ada).

Elderfield (1976): Presipitate (primer)

Halmyrolysate (sekunder)

Elderfield (1976) kemudian membagi 4: Presipitate vulkanis (unsur dari vulkanis)

Presipitate supergene (air laut atau air antara atau non-vulkanis)

Halmyrolysate litogenous (litogenos dan air laut)

Halmyrolysate vulkanis (reaksi air laut dan basalt)

Klasifikasi Hidrogenous

(17)

Klasifikasi Hidrogenous



Menurut asal usul unsur terlibat (Chester,

1993):

Berasal langsung dari air laut (hidrogenous dan hidrotermal)

Berasal dari diagenesa oxic

Berasal dari diagenesa sub-oxic.

Komponen Mineral

 Komponen Primer

(presipitate); oksihidroksida, karbonate, fosfta, sulfida, sulfat dan mineral evaporite.

 Komponen Sekunder (halmyrolisate); glauconite, chamosite, palagonite, montmorilonite dan zeolite.

 Berdasarkan proses kimiawi: feromanganese nodule, ferromanganese oxyhydroksida, dan sedimen kaya logam.