Sedimentasi – Sedimen (definisi)

Sedimentasi (geology) adalah proses pengendapan material padat dari kondisi tersuspensi atau terlarut dalam suatu fluida (biasanya air atau udara).

Definisi yang luas menurut Encyclopeia Britannica ini, selain meliputi endapan yang diendapkan oleh fluida yang mengalir (aliran air atau aliran udara), juga mencakup endapan gletser es, dan endapan talus atau akumulasi debris atau fragmen batuan di kaki tebing yang digerakkan oleh gravitasi.

Secara sederhana, menurut Merriam-Webster Online, sedimentasi adalah proses pembentukan atau pengendapan sedimen.

Sementara itu, sedimen didefinisikan secara luas sebagai material yang diendapkan di dasar suatu cairan (air dan udara), atau secara sempit sebagai material yang diendapkan oleh air, angin, atau gletser / es.

Erosi 1 (macam, agen penyebab)

Erosi adalah lepasnya material padat (sedimen, tanah, batuan dan tertikel lain) dari batuan induknya oleh air, angin, es, gaya gravitasi atau organisme.

Erosi oleh Air

Erosi ini dapat terjadi dalam beberapa bentuk:

1. Splash erosion: erosi oleh butiran air hujan yang jatuh ke tanah. Karena benturan butiran air hujan, partikel-partikel tanah yang halus terlepas dan terlempar ke udara.
2. Sheet erosion: erosi oleh air yang jatuh dan mengalir di permukaan tanah secara merata sehingga partikel-partikel tanah yang hilang merata di permukaan tanah. Permukaan tanah menjadi lebih rendah secara merata. Erosi ini terjadi bila permukaan tanah memiliki ketahanan terhadap erosi yang relatif seragam.
3. Riil erosion: erosi oleh air yang mengalir di permukaan tanah dengan membentuk alur-alur kecil dengan kedalaman beberapa senti meter. Erosi ini terjadi pada permukaan tanah yang landai dan memiliki daya tahan yang seragam terhadap erosi.
4. Gully erosion: erosi oleh air yang mengalir di permukaan tanah yang miring atau di lereng perbukitan yang membentuk alur-alur yang dalam dan lebarnya mencapai beberapa meter, dan berbentuk “V”.
5. Valley erosion: erosi oleh air yang mengalir di daerah perbukitan yang membentuk lembah-lembah sungai atau lereng-lereng perbukitan. Alur atau lembah berbentuk berbentuk “V”. Erosi dominan secara vertikal.
6. Stream erosion: erosi oleh air dalam bentuk aliran sungai. Lembah sungai berbentuk “U”. Terjadi erosi lateral yang makin ke hilir makin dominan dan dapat membentuk aliran sungai bermeander.
7. Erosi oleh gelombang: erosi terjadi oleh gelombang laut yang memukul ke pantai. Erosi dapat dibedakan menjadi:

• Erosi oleh pukulan gelombang yang memukul ke tebing pantai. Pukulan gelombang menyebabkan batuan pecah berkeping-keping.
• Abrasi atau corrasi (abrasion / corrasion): erosi oleh material yang diangkut gelombang ketika gelombang memukul ke tebing pantai.

Erosi oleh Angin

Erosi ini terjadi oleh angin yang bertiup. Erosi ini terjadi di daerah yang tidak bervegetasi atau bervegetasi sangat jarang di daerah gurun atau pesisir. Erosi ini dapat dibedakan menjadi:

1. Deflasi: erosi oleh angin yang bertiup dan menyebabkan material lepas yang haalus terangkut.
2. Abrasi: erosi oleh material-material halus yang diangkut oleh angin ketika angin menerpa suatu batuan.

Erosi oleh Es

Erosi ini terjadi oleh gerakan massa es dalam bentuk gletser. Gletser dapat menyebabkan abrasi atau penggerusan oleh material-material yang diangkutnya; dapat menyebabkan retakan pada batuan karena terurut ketika gletser bergerak.

Erosi karena Gravitasi

Erosi karena gravitasi terjadi dalam bentuk gerakan tanah atau tanah longsor, yaitu gerakan massa tanah dan atau batuan menuruni lereng karena gaya gravitasi bumi. Gerakan tanah dapat terjadi dalam bentuk, antara lain: rayapan tanah, tanah longsor, atau jatuhan.

Erosi oleh Organisme

Erosi ini terjadi karena aktifitas organisme yang melakukan pemboran, penggerusan atau penghancuran terhadap batuan. Erosi ini disebut juga bioerosion.

Tentang dampak positif dan dampak negatif dari erosi, silahkan ke Erosi 2.

SB: Konsep Sistem Bumi

Konsep sistem[1] adalah suatu cara untuk menguraikan suatu masalah yang besar dan rumit menjadi masalah-masalah yang lebih kecil dan lebih mudah dipelajari. Sistem dapat dikatakan sebagai suatu bagian dari alam universal yang dapat diisolasi dari bagian alam universal yang lain untuk keperluan observasi dan mengukur perubahan. Dengan mengatakan bahwa sistem adalah bagian dari alam yang universal, maka berarti dapat didefinisikan sesuai dengan kehendak si pengamat. Kita dapat memilih batasan-batasan sistem sesuai dengan kemudahan penelitian kita. Dengan demikian, sistem bisa kecil dan bisa pula besar, bisa sederhana dan bisa bula kompleks atau rumit.

Selanjutnya, mengatakan bahwa suatu sistem terisolasi dari alam universal di sekitarnya berarti bahwa suatu sistem harus mempunyai batas yang memisahkannya dari sekelilingnya. Berdasarkan kondisi batasnya, sistem dapat dibedakan menjadi tiga (Gambar 1):

1) Sistem terisolasi yaitu sistem dengan batas yang mengisolasi sistem dari lingkungan sekitarnya sehingga tidak dapat terjadi pertukaran energi atau materi antara sistem itu dengan lingkungannya. Di dalam dunia nyata sistem jenis ini tidak ada, karena tidak ada batas yang benar-benar dapat mengisolasi secara sempurna sehingga energi tidak dapat masuk ataupun lepas.

2) Sistem tertutup yaitu sistem dengan batas yang memungkinkan untuk terjadinya pertukaran energi, tetapi tidak memungkinkan pertukaran materi antara sistem dengan lingkungannya. Bumi adalah contoh alam dari sistem tertutup ini.

3) Sistem terbuka yaitu sistem dengan batas yang memungkinkan terjadinya pertukaran energi dan materi melintasi batas. Sub-sistem Bumi merupakan contoh alam dari sistem terbuka ini.

Gambar 1. Gambaran macam-macam sistem. Sumber: Skinner dan Porter (2000), Gambar 1.17.

Dengan beberapa pengecualian yang sangat terbatas, dapat dikatakan bahwa Sistem Bumi adalah sistem tertutup. Energi dapat masuk dan meninggalkan Bumi. Massa Bumi hampir konstan. Pengecualian terjadi pada sejumlah kecil meteorit yang sampai ke Bumi dari ruang angkasa dan sejumlah kecil gas yang lepas dari atmosfer ke ruang angkasa.

Sebagai suatu sistem, Bumi memiliki empat reservoir raksasa yang menampung materi, dan setiap reservoir itu adalah suatu sistem terbuka karena baik materi maupun energi dari setiap reservoir itu dapat masuk dan keluar. Ke-empat reservoir Bumi itu yang merupakan sustu sub-sistem Bumi adalah:

1) Atmosfer, yaitu campuran gas yang mengelilingi Bumi. Gas-gas yang dominan adalah nitrogen, oksigen, argon, karbon dioksida, dan uap air.

2) Hidrosfer, yaitu seluruh air yang ada di Bumi, meliputi samudera, danau, sungai, air bawah tanah, dan seluruh salju dan es, dengan pengecualian uap air di dalam atmosfer.

3) Biosfer, yaitu seluruh organisme yang ada di Bumi, termasuk juga berbagai material organik yang belum mengalami dekomposisi.

4) Geosfer, yaitu bagian Bumi yang padat, dan terutama tersusun oleh batuan dan regolit (partikel-partikel batuan lepas yang menutupi bagian Bumi yang padat).

Model dari Sistem Bumi dapat dilihat pada Gambar 2. Pada gambar tersebut terlihat bahwa Bumi sebagai suatu benda langit yang merupakan salah satu anggota dari Sistem Tata Surya merupakan suatu sistem tertutup. Bumi menerima pancaran radiasi gelombang pendek dari Matahari dan kembali memancarkan radiasi gelombang panjang ke ruang angkasa. Sementara itu, sub-sistem Bumi merupakan sistem terbuka yang diantara sesamanya dapat terjadi pertukaran energi dan materi.

Gambar 2. Model Sistem Bumi. Bumi sebagai benda angkasa merupakan sistem tertutup, sedang sub-sistem Bumi yang terdiri dari atmosfer, hidrosfer, biosfer dan geosfer merupakan sistem terbuka. Sumber: Skinner dan Porter (2000), Gambar 1.19.

Komponen fisik dari Sistem Bumi terdiri dari sub-sistem Daratan (Geosfer), Lautan/Air (Hidrosfer), dan Udara (Atmosfer). Setiap komponen tersebut berinteraksi satu sama lain sehingga di dalam Sistem Bumi terdapat interaksi Daratan-Lautan, Daratan-Udara, dan Lautan-Udara. Secara visual, kondisi keberadaan dari ketiga komponen Sistem Bumi itu dan interaksinya dapat digambarkan sebagai model seperti Gambar 3. Semuanya terintegrasi dalam Ruang dan Waktu.

Gambar 3. Model Sistem Bumi yang memperlihatkan hubungan dan interaksi di antara sub-sistem fisik. Sumber: Global Change News Letter no. 68, Feb. 2007.

Kembal Terus

---

[1] Uraian tentang konsep sistem di dalam bab ini terutama dikutip dari Skinner dan Porter (2000).

Air, Sifat dan Fungsinya

Air sangat penting bagi proses kehidupan. Hal itu karena kemampuan air yang unik melarutkan hampir semua unsur dalam jumlah sedikit-sedikit. Selain itu, air penting karena peranannya yang utama di dalam mengendalikan penyebaran panas di Bumi.

Bumi adalah salah satu planet di dalam sistem tatasurya. Di antara planet-planet yang ada di dalam sistem tatasurya Matahari itu, Bumi sangat unik, karena adanya air bebas yang sangat banyak. Air bebas di Bumi bergerak di antara daratan, lautan dan atmosfer dalam suatu siklus yang disebut Siklus Hidrologi.

Molekul Air

Air (H₂O) tersusun oleh dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O). Setiap atom hidrogen itu secara kimiawi terikat pada atom oksigen. Atom oksigen memiliki sifat elektronegatif yang tinggi, karena memiliki tiga pasang elektron bebas pada kulit atomnya. Setiap aton hidrogen yang berikatan dengan atom oksigen, menyumbangkan satu elektron kepada aton oksigen, sehingga terbentuk suatu keseimbangan. Ikatan atom-atom itu membentuk molekul air.

Ujung-ujung atom hidrogen memiliki muatan positif yang kecil, sedang dua pasangan elektron oksigen yang tidak berikanan membuat ujung atom oksigen memiliki muatan negatif. Kemudian, karena muatan itu memiliki penyebaran muatan yang tidak sama, maka disebut “polar covalent bonds” yang bersifat “bipolar”. Dua muatan positif dari atom hidrogen pada satu sisi dan dua muatan negatif ganda dari atom oksigen membuat molekul-molekul air bersifat “bipolar”. Akibatnya adalah, molekul-molekul air yang berdampingan cenderung untuk bergabung bersama, tertahan oleh tarikan dari muatan yang berlawanan yang ada pada molekul yang berdampingan. Muatan positif atom hidrogen dari satu molekul tertarik dengan muatan negatif atom oksigen dari molekul yang lain, membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan hidrogen (“hydrogen bonds”).

Ikatan molekul air yang bermuatan itu lebih kuat daripada ikatan molekul tanpa muatan. Keadaan itu membuat molekul air lebih stabil dan sulit terpisah untuk menjadi molekul-molekul air yang terpisah. Susunan molekul air adalah susunan molekul yang sangat stabil.

Sifat-sifat dan Fungsi Air

Air adalah satu-satunya unsur di alam yang dijumpai dalam tiga fase (fase padat, cair dan gas) secara bersamaan. Air dalam bentuk padat mempunyai susunan molekul yang sangat teratur, sedang bila berada dalam bentuk gas susunan molekulnya sangat jarang.

Ikatan hidrogen menyebabkan diperlukan sejumlah energi untuk merubah air dari fase padat menjadi cair dan gas. Ikatan hidrogen ini menyebabkan air meleleh pada temperatur 4^oC dan mendidih pada 100^oC. Bila tanpa ikatan hidrogen, maka air akan mendidih pada temperatur –68^oC dan membeku pada –90^oC. Pada pemanasan air, kehadiran ikatan hidrogen menyebabkan panas yang diberikan pada air bukan terpakai untuk menggerakkan molekul air, tetapi diserap oleh ikatan hidrogen. Setelah ikatan hidrogen rusak, maka penambahan panas akan meningkatkan gerakan molekul air. Peningkatan gerakan molekul air itulah yang diukur sebagai peningkatan temperatur oleh termometer. Tingginya titik didih air menyebabkan air dapat menyerap panas dalam jumlah besar.

“Specific heat” (“heat capacity”, kapasitas panas) adalah banyaknya energi panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu unsur dalam jumlah tertentu. Kalori (energi) yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram cairan air sebesar 1^oC didefinisikan sebagai 1 kal^oC^-1g^-1. Kapasitas panas es adalah 0,05 kal^oC^-1g^-1 dan kapasitas panas uap air adalah 0,44 kal^oC^-1g^-1. Panas yang tersimpan di dalam sistem (air) disebut sebagai “latent heat” (panas laten). Panas ini bisa dilepaskan ke atmosfer atau ke tubuh air yang lebih dingin.

Arti dari kapasitas panas dapat dipahami dari kasus berikut ini. Bila kita berada di pantai pada siang hari dan memasukkan satu kaki ke air laut sedang kaki yang satunya tetap berada di atas pasir. Kaki yang berada di dalam air akan merasakan air laut yang dingin sementara kaki yang dipasir akan merasakan panas. Mengapa hal itu bisa terjadi, sementara pasir dan air laut menerima energi panas dari sinar matahari dalam jumlah yang sama? Hal itu karena air menyerap panas dengan tanpa mengalami peningkatan temperatur, sedang pasir mengalami peningkatan temperatur.

Tingginya kapasitas panas air penting bagi pengaturan iklim dan kehidupan di Bumi. Bila musim panas, energi panas dapat disimpan oleh laut. Panas yang disimpan itu akan dilepas lagi ke atmosfer pada saat musim dingin. Dengan demikian, samudera berperanan memoderatkan iklim, mengurangi amplitudo variasi temperatur musiman.

Dengan demikian, panas laten yang tersimpan di dalam air laut adalah faktor penting di dalam pertukaran energi yang menciptakan sistem cuaca di seluruh dunia. Pertukaran energi panas antara samudera dan atmosfer juga merubah densitas massa air. Dengan demikian, energi panas juga berperan di dalam sirkulasi air samudera (tentang sirkulasi karena densitas akan dibicarakan kemudian).

Penambahan garam kepada air tawar akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat-sifat air. Penambahan ion garam ke dalam air menyebabkan molekul-molekul air terikat dan terbentuk hidrat. Garam adalah material padat yang atom-atomnya terikat satu sama lain dengan ikatan ionik. Ikatan tersebut adalah hasil dari tarikan elektrostatik antara ion-ion bermuatan positif (cation, kation) dan ion-ion bermuatan negatif (anion, anion). Bila garam dimasukkan ke dalam air, seperti natrium klorida (NaCl), akan mengalami pelarutan karena kation-kation dan anion-anion secara elektrostatik menarik molekul-molekul air. Kation-kation menarik kutub oksigen dari molekul air, dan anion-anion menarik kutub hidrogen. Karena dikelilingi oleh molekul-molekul air, ion-ion terlalu jauh untuk dapat saling menarik satu sama lain. Dengan demikian, ikatan ionik rusak dan ion-ion dikatakan terlarut (dissolved) atau terhidrasi (hydrated).

Bisakah Air Menjadi Bahan Bakar?

Secara sederhana dapat kita katakan bahwa senyawa kimia yang sejauh ini dikenal sebagai bahan bakar adalah senyawa kimia yang mengandung unsur karbon (C) disamping unsur hidrogen dan oksigen. Minyak bumi yang merupakan bahan bakar dikenal juga sebagai hidrokarbon. Dengan demikian, bila kita lihat molekul air yang hanya terdiri dari hidrogen dan oksigen, maka dengan mudah dapat disimpulkan air tidak dapat menjadi bahan bakar.