Marine Geology: Research Beneath the Sea

Geologi Marin:
Mengenal Riset Bawah Laut
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.
Gravity corer (inset) mengumpulkan sampel sedimen dasarlaut; core memberikan informasi berharga tentang
sejarah resen klimat bumi.
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.
Wahana selam Alvin, mampu membawa 2 saintis dan 1 navigator ke dasar laut, dilengkapi dengan tangan
mekanik untuk mengumpulkan sampel batuan, kamera, pengambil sampel air, dan instrumen lainnya..
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.
Pipa core yang sangat panjang dari DSDP mampu mengambil kolom sedimen dan batuan secara utuh hingga
panjang lebih 1 kilometer.
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.
Perekam seismik dipergunakan untuk mengidentifikasi kedalaman dasar samudera dan konfigurasi sedimen
serta perlapisan batuannya. Pada rekaman grafik ini, kapal riset baru melewati sebuah lembah samudera.
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.
“Tow-fish” yang dipergunakan dalam side-scan sonar mengirim sinyal akustik dengan jangkauan yang luas.
Inset menunjukkan sebuah sonograf dari sistem lembah dasar laut.
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.
Lempeng tektonik bumi (bawah) dan sayatan melintang (AB) melintasi kontinen Amerika Selatan dan Afrika
(atas).
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).
Geologis meneliti kandungan dredge yang baru diangkat (bawah) yang mengandung sampel basalt volkanik
(kiri bawah) dan kerak samudera yang kaya manganese (kanan atas).
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”.
“Smoker” yang kaya akan sulfida metal tersebar di sepanjang punggung pemekaran,.
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.
Erosi seringkali bertambah secara drastis di sepanjang garis pesisir dimana jetty atau breakwater dibangun.
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.
Prediksi yang efektif terhadap akibat badai di sepanjang pantai dengan populasi yang padat adalah bagian
yang sangat penting dari perencanaan pesisir.
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.
Longsoran bawahlaut pesisir menghasilkan ancaman terhadap pengembangan kawasan pesisir.
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.