Batuan 2 (perubahan)

Batuan penyusun kulit bumi atau litosfer dapat mengalami perubahan. Berdasarkan karakter perubahan yang terjadi, perubahan itu dapat dibedakan menjadi beberapa kategori sebagai berikut:

1. Pelapukan. Pelapukan dapat dibedakan menjadi pelapukan fisik dan kimiawi. Pelapukan kimiawi, yaitu pelapukan yang terjadi karena perubahan komposisi kimiawi; pelapukan ini menyebabkan batuan mengalami perubahan komposisi kimia; agen utama penyebab pelapukan tipe ini adalah air. Pelapukan fisik adalah pelapukan yang terjadi karena kerusakan fisik batuan seperti pecahnya batuan karena akar tumbuhan, atau pecahnya batuan karena perubahan temperatur; pelapukan ini menyebabkan batuan pecah menjadi fragmen-fragmen batuan yang lebih kecil. Pembicaraan tentang pelapukan batuan terutama dilakukan ketika kita berbicara tentang geomorfologi dan pembentukan tanah. Proses pelapukan ini terutama terjadi di permukaan bumi, dimana batuan (litosfer) mengalami kontak dengan atmosfer dan hidrosfer serta biosfer.
2. Deformasi, yaitu perubahah fisik batuan karena pengaruh tekanan. Karena deformasi batuan dapat terlipat, terpatahkan dan atau mengalami kerusakan fisik seperti retak. Pembicaraan tentang deformasi dilakukan ketika berbicara tentang struktur geologi. Proses deformasi ini terjadi di bawah permukaan bumi yang melibatkan perlapisan batuan dan tubuh-tubuh batuan beku atau metamorf.
3. Perubahan jenis batuan yang menyebabkan suatu jenis batuan menjadi jenis batuan yang lain , seperti dari batuan beku menjadi batuan sedimen atau batuan, dari batuan sedimen menjadi batuan metamorf atau batuan beku, atau dari batuan metamorf menjadi batuan sedimen atau batuan beku. Pembicaraan tentang perubahan jenis batuan ini dilakukan ketika kita berbicara tentang petrologi. Di sini kita berbicara tentang siklus batuan. Proses perubahan jenis batuan ini terjadi di litosfer secara keseluruhan mulai dari permukaan bumi bahkan sampai mantel. Proses ini melibatkan seluruh agen geomorfologi, gerak-gerak tektonik, dan temperatur.

SB: Siklus Batuan

Siklus batuan menggambarkan seluruh proses yang dengannya batuan dibentuk, dimodifikasi, ditransportasikan, mengalami dekomposisi, dan dibentuk kembali sebagai hasil dari proses internal dan eksternal Bumi. Siklus batuan ini berjalan secara kontinyu dan tidak pernah berakhir. Siklus ini adalah fenomena yang terjadi di kerak benua (geosfer) yang berinteraksi dengan atmosfer, hidrosfer, dan biosfer dan digerakkan oleh energi panas internal Bumi dan energi panas yang datang dari Matahari.

Kerak bumi yang tersingkap ke udara akan mengalami pelapukan dan mengalami transformasi menjadi regolit melalui proses yang melibatkan atmosfer, hidrosfer dan biosfer. Selanjutnya, proses erosi mentansportasikan regolit dan kemudian mengendapkannya sebagai sedimen. Setelah mengalami deposisi, sedimen tertimbun dan mengalami kompaksi dan kemudian menjadi batuan sedimen. Kemudian, proses-proses tektonik yang menggerakkan lempeng dan pengangkatan kerak Bumi menyebabkan batuan sedimen mengalami deformasi. Penimbunan yang lebih dalam membuat batuan sedimen menjadi batuan metamorik, dan penimbunan yang lebih dalam lagi membuat batuan metamorfik meleleh membentuk magma yang dari magma ini kemudian terbentuk batuan beku yang baru. Pada berbagai tahap siklus batuan ini, tektonik dapat mengangkat kerak bumi dan menyingkapkan batuan sehingga batuan tersebut mengalami pelapukan dan erosi. Dengan demikian, siklus batuan ini akan terus berlanjut tanpa henti (Gambar 5).

Gambar 5. Siklus batuan. Menggambarkan proses yang menyebabkan batuan berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain dan ditransportasikan. Sumber: Skinner dan Porter (2000)

Kembali Terus

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).

SISTEM BUMI (SB)

Mungkin tidak banyak diantara kita yang mengetahui bahwa pada tahun 2008 yang lalu kontingen siswa SMA dari Indonesia berhasil meraih medali perunggu dalam Olimpiade Ilmu Kebumian (1^st International Earth Science Olympiad – IESO 2007 ) di Seoul, Korea Selatan. Berbeda dengan Fiska, Kimia, Biologi dan Matematika, di Indonesia Ilmu Kebumian belum dipandang sebagai ilmu yang penting. Hal itu terbukti dengan tidak didukungnya pengiriman kontingen pada tahun 2008 ini oleh Depdiknas. Pada hal, kita kan hidup di Bum. Persoalan yang banyak kita hadapi sekarang sebagian besar berkaitan dengan Ilmu Kebumian, mulai dari persoalan bencana alam sampai masalah energi dan kerusakan lingkungan.

Ingat Tsunami, Banjir, Kekeringan, Gempa Bumi, Letusan Gunungapi, Erosi Pantai, Tanah Longsong, Subsiden dan masalah energi panas bumi yang belum banyak kita manfaatkan, energi gelombang, arus dan pasang-surut yang terabaikan, hingga terakhir masalah Indonesia sampai keluar dari OPEC karena tidak dapat lagi memproduksi minyak bumi melebihi kebutuhan. Termasuk juga masalah Jalan Tol ke Bandara Sukarno-Hatta yang mengalami subsiden dan kebanjiran. Itu semua berkaitan dengan Ilmu Kebumian.

Ketika dilakukan persiapan kontingan pada tahun 2007 yang lalu, salah satu materinya adalah berkaitan dengan Sistem Bumi. Apa yang saya sampaikan kali ini adalah materi pembekalan bagi kontingen Olimpiade Kebumian Pertama Tahun 2007 tersebut.

Dengan memahami Bumi sebagai suatu sistem, selain mendapat manfaat yang berkaitan dengan persoalan sumberdaya dan sumber bencana, kita juga akan mendapat pemahaman bagaimana Bumi yang merupakan bagian dari alam semesta ini dihidupkan.

Semoga bermanfaat.

————————–

Daftar Isi:

1. Pendahuluan

2. Konsep Sistem Bumi

3. Pergerakan Material dan Energi di Bumi

3.1. Siklus Hidrologi

3.2. Siklus Batuan

3.3. Siklus Tektonik

3.4. Keterkaitan Antar Siklus

4. Sistem Bumi dan Sistem Planet pada Umumnya

4.1. Keistimewaan Bumi

4.2. Sistem Bumi dan Matahari dan Sirkulasi Atmosfer

4.3. Sistem Bumi dan Bulan

5. Sistem Iklim Bumi

5.1. Efek Rumah Kaca

5.2. Perubahan Iklim Global

6. Siklus Biogeokimia

——————————-

1. PENDAHULUAN

Sekarang, para ilmuwan cenderung mempelajari Bumi dengan pendekatan yang menyeluruh atau holistik. Pendekatan yang holistik ini memandang Bumi sebagai suatu sistem alam yang terdiri dari Geosfer, Hidrosfer, Atmosfer dan Biosfer. Manusia termasuk bagian yang integral dari Sistem Bumi. Pendekatan ini di dasarkan pada kombinasi kedalaman pengetahuan dan pengamatan yang luas meliputi banyak hal (komprehensif), dan mengarahkan kita pada solusi masalah-masalah lingkungan yang dihadapi Bumi.

Disiplin ilmu yang mempelajari Sistem Bumi adalah Earth Sciences (Ilmu Kebumian). Disiplin ini memiliki berbagai aspek lingkungan yang luas, seperti:

1) Saling mempengaruhi di antara dua sistem alam (tidak termasuk manusia).

2) Pengaruh intervensi manusia terhadap alam seperti merubah komposisi atmosfer yang menyebabkan polusi udara, pemakaian sumber alam yang berlebihan atau intervensi terhadap proses pantai yang menyebabkan terjadinya perubahan keseimbangan.

3) Kemampuan melakukan peramalan terhadap kejadian berbagai fenomena alam seperti banjir, badai, gempa bumi, erupsi gunungapi, dan gerakan tanah..

4) Mempergunakan lingkungan fisik untuk memproduksi energi dari berbagai sumber konvensional seperti bahan bakar fosil dan material organik, dan sumber-sumber energi alternatif seperti energi matahari, angin, gelombang, arus, nuklir dan kimia.

5) Pengembangan berbagai sumberdaya alam secara berkelanjutan.

6) Perubahan iklim global.

Selanjutnya, pengembangan pengetahuan yang dalam (insight) tentang lingkungan memerlukan tiga pemahaman utama, yaitu:

1) Kita hidup di dalam suatu dunia yang bersiklus yang tersusun dari berbagai sub-sistem (Geosfer, Hidrosfer, Atmosfer dan Biosfer) yang hadir bersama sebagai hasil dari pergerakan material dan energi yang melaluinya.

2) Manusia adalah bagian yang integral dari sistem alam dan dengan demikian harus bertindak mengikuti hukum alam yang bersiklus.

—————-

(Bersambung)

Hadirin sekalian, dengan permintaan maaf, mohon bersabar menanti kelanjutan tulisan ini.

Salam,

Wahyu

Problem Ujung Dunia (Tepi Alam Semesta dan Tepi Waktu)

Di dalam ceramah Stephen Hawking tentang asal usul alam semesta disinggung sedikit persoalan Ujung Dunia (Baca: Ujung Bumi) ketika membicarakan tentang permulaan waktu. Secara singkat dijelaskan bahwa problem ujung dunia terjadi ketika orang mengira bahwa dunia (baca: Bumi) itu datar. Pertanyaannyadalah apakah dunia itu seperti sebuah piring datar, dengan laut tumpah di ujung-ujungnya? Dijelaskan bahwa persoalan ujung dunia itu terpecahkan ketika orang menyadari bahwa dunia itu bulat.

Di sini kita coba melihat bagaimana problem ujung dunia itu terselesaikan.

Bumi Datar

Mari kita berpikir bahwa Bumi itu datar seperti sepotong papan. Pada model Bumi Datar itu kita bisa menunjukkan adanya atas – bawah, dan arah mendatar. Pada arah mendatar ini, dengan mempergunakan refeensi tertentu kita dapat mengatakan adanya arah depan – belakang, dan kiri – kanan. Selanjutnya, bila jarak pada arah-arah bidang datar itu sama semuanya maka kita mendapatkan model Bumi yang datar yang pada bidang mendatarnya berbentuk lingkaran, seperti sebuah cakram.

Pada model Bumi berbentuk cakram, pertnyaan yng dapat muncul adalah dimana batas bawah Bumi?, dan dimana tepi Bumi pada arah mendatar? Terkait dengan pertanyaan-pertanyaan tersebut adalah Bagaimana kondisi tepi Bumi?

Dari pengalaman empiris, batas atas dari laut atau datar adalah kontak antara laut atau darat dengan udara.

Ketika orang-orang mengira bahwa Bumi itu datar dan kemampuan menjelajah manusia masih sangat terbatas baik di darat dan di laut, pertanyaan-pertanyaan tersebut dalah pertanyaan-pertanyaan yang sangat sulit diperoleh jawabannya. Baik ketika di darat maupun di laut, orang hanya mampu melihat Bumi sebatas cakrawala. Dalam kondisi yang demikian itu, orang yang berjalan terus ke suatu arah tertentu di permukaan Bumi akan menemukan bahwa “Bumi tanpa batas” atau “Bumi tak bertepi”. Hal itu karena orang berjalan di permukaan Bumi yang bulat dengan pikiran bahwa Bumi adalah datar.

Bumi Bulat

Pada model Bumi yang berbentuk bulat seperti bola maka, arah-arah yang ada pada model Bumi datar menjadi relatif. Pada model ini, bila kita mengelilingi Bumi pad arah tertentu maka, arah depan bertemu dengan arah belakang, dan arah kiri bertemu dengan arah kanan. Untuk kondisi yang demikian itu, penyebatan suatu arah membutuhkan suatu titik atau bidang referensi buatan. Jadi, pada model Bumi Bulat tidak ada lagi arah mendatar. Konsekuensinya adalah, pada model Bumi Bulat tidak ada tepi atau ujung Bumi pada arah mendatar, karena tidak ada bidang datar. Yang ada adalah bidang melengkung yang membentuk bola.

Bagaimana dengan arah “atas” dan “bawah”? Pada model Bumi Bulat seperti bola, arah “atas” menjadi “arah yang mennjuk ke arah menjauh dari pusat Bumi”, sedang arah “bawah” menjadi “arah yang menunjuk ke arah pusat Bumi”. Dengan demikian, pertanyaannya menjadi: “Bagaimana atau apa yang ada di Pusat Bumi?, dan “Bagaimana atau apa yang da di sisi terluar atau tepi Bumi?”.

Sistem Bumi

Konsep Sistem Bumi memandang Bumi sebagai suatu sistem yang terdiri dari Litosfer, Hidrosfer, Atmosfer, dan Biosfer. Litosfer adalah bagian Bumi yang berupa daratan atau batuan. Hidrosfer adalah bagian Bumi yang merupakan tubuh air, terutama laut. Atmosfer adalah bagian Bumi yang merupakan udara yang menyelubungi litosfer dan hidrosfer. Biosfer adalah makhluk hidup yang ada di Bumi, termasuk manusia.

Sampai sekarang manusia belum dapat mengetahui secara langsung dan pasti apa yang terdapat di pusat Bumi. Pengetahuan manusia tentang pusat Bumi hanyalah hasil interpretasi dari rekaman gelombang seismik. Sementara itu, di sisi lain, batas terluar dari Sistem Bumi dapat diketahui melalui pengamatan terhadap Bumi dari ruang angkasa mealui satelit. Hasil analisis terhadap kondisi atmosfer Bumi menunjukkan bahwa peralihan dari atmosfer ke ruang angkasa terjadi secara bergradasi.

Penggunaan teknologi satelit atau pesawat ruang angkasa untuk dapa melihat Bumi secara menyeluruh, atau untuk dapat melihat bahwa Bumi berbentuk bulat memberikan isyarat bahwa, untuk dapat mengetahui bentuk Bumi kita harus melihat Bumi dari luar Sistem Bumi (dari ruang angkasa). Bila kita tidak keluar dri Sistem Bumi maka pengetahuan kita tentang bentuk Bumi yang bulat adalah hasil dari analisis berbagai data dan fakta tentang Bumi.

Penutup

Uraian d atas memberikan gambaran bahwa pemahaman atas Sistem Bumi dapat diperoleh melalui pemahaman hukum-hukum alam dari dalam Sistem Bumi, atau diperoleh melalui pengamatan visual dari luar Sistem Bumi atau dari ruang angkasa.

Melalui pengamatan dari luar Sistem Bumi (dari satelit atau pesawat ruang angkasa) kita benar-benar melihat langsung secara visual bentuk Bumi yang bulat dan dapat pula mengetahui batas terluar yang membatasinya dengan ruang angkasa.

Selanjutnya, kembali pada pembicaraan tentang alam semesta dan waktu yang dibicarakan di dalam ceramah dari Stephen Hawking; Bagaimana bila pemikiran di atas kita terapkan pada alam semesta? Untuk mengatahui batas alam semesta dan waktu, dapatkan kita mengetahui alam semesta dari dalam dan dari luar sistem alam semesta itu? Demikian pula dengan waktu, dapatkan kita meninggalkan sistem waktu untuk dapat melihat batsa waktu? Atau, dapatkan batas waktu dianalisis dari dalam sistem waktu?