SIKLUS SEDIMEN: KARAKTERISTIK, TAHAPAN DAN CONTOH - GEOGRAFI - 2025

The siklus sedimen merujuk ke set dari tahapan yang lulus unsur-unsur mineral tertentu hadir di bumi 's kerak. Fase ini melibatkan urutan transformasi yang membentuk deret waktu melingkar yang diulangi dalam periode yang lama.

Ini adalah siklus biogeokimia di mana penyimpanan unsur terjadi terutama di kerak bumi. Di antara unsur-unsur mineral yang tunduk pada siklus sedimen adalah belerang, kalsium, kalium, fosfor, dan logam berat.

Siklus litologi. 1 = magma; 2 = kristalisasi (pendinginan batuan); 3 = batuan beku; 4 = erosi; 5 = sedimentasi; 6 = sedimen dan batuan sedimen; 7 = tektonik dan metamorfisme; 8 = batuan metamorf; 9 = fusi. Sumber: Woudloper / Woodwalker

Siklus dimulai dengan pemaparan batuan yang mengandung unsur-unsur ini dari dalam kerak bumi atau dekat permukaan. Batuan ini kemudian mengalami pelapukan dan mengalami proses erosi karena aksi faktor atmosfer, hidrologi dan biologis.

Bahan yang terkikis diangkut oleh air, gravitasi atau angin ke sedimentasi atau pengendapan kemudian bahan mineral di substrat. Lapisan sedimen ini terakumulasi selama jutaan tahun dan mengalami proses pemadatan dan penyemenan.

Dengan cara ini litifikasi sedimen terjadi, yaitu transformasinya kembali menjadi batuan padat pada kedalaman yang luar biasa. Selain itu, pada fase perantara siklus sedimen, juga terjadi fase biologis yang terdiri dari pelarutan dan penyerapan oleh organisme hidup.

Bergantung pada mineral dan keadaannya, mereka dapat diserap oleh tumbuhan, bakteri atau hewan, melewati jaringan trofik. Kemudian mineral tersebut akan dikeluarkan atau dilepaskan oleh organisme yang mati.

karakteristik

Siklus sedimen merupakan salah satu dari tiga jenis siklus biogeokimia dan dicirikan karena matriks penyimpanan utamanya adalah litosfer. Siklus ini memiliki disiplin ilmu tersendiri yang disebut sedimentologi.

Waktu siklus

Siklus sedimen dicirikan karena waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahapan yang berbeda sangat lama, bahkan diukur dalam jutaan tahun. Ini karena mineral ini tetap tertanam di bebatuan untuk waktu yang lama di kedalaman yang sangat dalam di kerak bumi.

Tahapan siklus sedimen

Penting untuk tidak melupakan bahwa ini bukanlah siklus yang tahapannya mengikuti urutan yang ketat. Beberapa fase dapat dipertukarkan atau disajikan beberapa kali selama proses berlangsung.

- Eksposisi

Batuan yang terbentuk pada kedalaman tertentu di kerak bumi mengalami proses diastrofik yang berbeda (rekahan, lipatan, dan ketinggian) yang akhirnya membawanya ke atau dekat permukaan. Dengan cara ini, mereka terpapar pada aksi faktor lingkungan, apakah edafis, atmosfer, hidrologi atau biologis.

Diastrofisme adalah produk dari gerakan konveksi mantel bumi. Pergerakan ini juga menimbulkan fenomena vulkanik yang mengekspos batuan dengan cara yang lebih dramatis.

- Pelapukan

Setelah batuan terbuka, batuan mengalami pelapukan (penguraian batuan menjadi fragmen yang lebih kecil) dengan atau tanpa perubahan komposisi kimia atau mineralogi. Pelapukan merupakan faktor kunci dalam pembentukan tanah dan dapat bersifat fisik, kimiawi, atau biologis.

Fisik

Dalam hal ini faktor-faktor yang menyebabkan batuan tersebut pecah tidak merubah komposisi kimianya, hanya variabel fisik seperti volume, massa jenis dan ukuran. Ini disebabkan oleh agen fisik yang berbeda seperti tekanan dan suhu. Dalam kasus pertama, pelepasan tekanan dan latihannya adalah penyebab pecahnya batu.

Pelapukan. Sumber: Pangeran Roy, Taipei

Misalnya, saat batuan muncul dari dalam kerak, mereka melepaskan tekanan, mengembang, dan retak. Untuk bagiannya, garam yang terakumulasi di retakan juga memberikan tekanan saat rekristalisasi, memperdalam retakan.

Selain itu, variasi suhu harian atau musiman menyebabkan siklus pemuaian dan kontraksi yang pada akhirnya memecah batuan.

Kimia

Ini mengubah komposisi kimiawi batuan dalam proses disintegrasi karena agen kimia bertindak. Di antara agen kimia yang terlibat ini adalah oksigen, uap air, dan karbon dioksida.

Mereka menyebabkan berbagai reaksi kimia yang mempengaruhi kohesi batuan dan mengubahnya, termasuk oksidasi, hidrasi, karbonasi, dan pelarutan.

Biologis

Agen biologis bertindak melalui kombinasi faktor fisik dan kimia, termasuk tekanan, gesekan, dan faktor lainnya. Sedangkan sebagai agen kimiawi adalah sekresi asam, basa dan zat lainnya.

Misalnya, tanaman adalah agen pelapukan yang sangat efektif, memecah batuan dengan akarnya. Ini berkat aksi fisik pertumbuhan radikal dan sekresi yang mereka pancarkan.

- Erosi

Erosi bekerja baik secara langsung pada batuan maupun pada produk pelapukan, termasuk tanah yang terbentuk. Di sisi lain, ini melibatkan pengangkutan material yang terkikis, agen pengikis yang sama menjadi alat transportasi dan dapat berupa angin dan air.

Erosi. Sumber: Carl Wycoff

Erosi gravitasi juga dicatat, ketika perpindahan material dan keausan terjadi di lereng yang curam. Dalam proses erosif, material terfragmentasi menjadi partikel-partikel mineral yang lebih kecil lagi, rentan untuk diangkut dalam jarak jauh.

Angin

Tindakan erosif angin dilakukan baik oleh gaya hambat maupun keausan, yang pada gilirannya mengeluarkan partikel yang terperangkap di permukaan lain.

air

Erosi air terjadi baik oleh aksi fisik dari dampak air hujan atau arus permukaan, maupun oleh aksi kimiawi. Contoh ekstrim dari efek erosif pengendapan adalah hujan asam, terutama pada batuan berkapur.

- Transportasi

Partikel mineral diangkut oleh agen seperti air, angin atau gravitasi dalam jarak jauh. Penting untuk diperhatikan bahwa setiap alat transportasi memiliki kapasitas muat yang ditentukan, dalam hal ukuran dan jumlah partikel.

Secara gravitasi, batuan yang besar bahkan sedikit lapuk pun dapat bergerak, sementara angin membawa partikel yang sangat kecil. Selain itu, lingkungan menentukan jarak, karena gravitasi mengangkut batuan besar dalam jarak pendek, sedangkan angin memindahkan partikel kecil dalam jarak yang sangat jauh.

Air, pada bagiannya, dapat mengangkut berbagai ukuran partikel, termasuk batuan besar. Agen ini dapat membawa partikel dalam jarak yang sangat pendek atau sangat jauh, tergantung pada kecepatan aliran.

- Sedimentasi dan akumulasi

Ini terdiri dari pengendapan material yang diangkut, karena penurunan kecepatan alat transportasi dan gravitasi. Dalam pengertian ini, sedimentasi fluvial, pasang surut atau seismik dapat terjadi.

Pengendapan. Sumber: Calogerogalati

Karena relief bumi terdiri dari gradien dari ketinggian maksimum ke dasar laut, di sinilah sedimentasi terbesar terjadi. Seiring berjalannya waktu, lapisan sedimen menumpuk satu di atas yang lain.

- Pelarutan, penyerapan dan pelepasan biologis

Setelah pelapukan material batuan terjadi, pelarutan mineral yang dilepaskan dan penyerapannya oleh makhluk hidup dapat dilakukan. Penyerapan ini bisa dilakukan oleh tumbuhan, bakteri atau bahkan langsung oleh hewan.

Tumbuhan dikonsumsi oleh herbivora dan ini oleh karnivora, dan semuanya oleh pengurai, mineral menjadi bagian dari jaringan trofik. Begitu juga dengan bakteri dan jamur yang langsung menyerap mineral bahkan hewan, seperti macaw yang mengkonsumsi tanah liat.

- Litifikasi

Siklus tersebut diselesaikan dengan fase litifikasi, yaitu dengan pembentukan batuan baru. Ini terjadi ketika mineral mengendap membentuk lapisan berturut-turut yang terakumulasi memberikan tekanan yang sangat besar.

Lapisan yang lebih dalam di kerak dipadatkan dan disemen untuk membentuk batuan padat dan lapisan ini kembali mengalami proses diastrofik.

Pemadatan

Hasil dari tekanan yang diberikan oleh lapisan sedimen yang menumpuk dalam fase sedimentasi yang berurutan, lapisan bawah dipadatkan. Artinya pori-pori atau ruang yang ada di antara partikel sedimen berkurang atau hilang.

Penyemenan

Proses ini terdiri dari deposit zat sementit di antara partikel. Zat-zat ini, seperti kalsit, oksida, silika dan lainnya, mengkristal dan merekatkan material menjadi batuan padat.

Contoh siklus sedimen

- Siklus belerang sedimen

Sulfur merupakan komponen penting dari asam amino tertentu seperti sistin dan metionin, serta vitamin seperti tiamin dan biotin. Siklus sedimennya termasuk fase gas.

Mineral ini memasuki siklus karena pelapukan batuan (batu tulis dan batuan sedimen lainnya), dekomposisi bahan organik, aktivitas vulkanik dan kontribusi industri. Juga penambangan, ekstraksi minyak dan pembakaran bahan bakar fosil merupakan sumber belerang dalam siklus tersebut.

Bentuk belerang dalam hal ini adalah sulfat (SO4) dan hidrogen sulfida (H2S); sulfat ada di dalam tanah dan larut dalam air. Sulfat diserap dan diasimilasi oleh tanaman melalui akarnya dan diteruskan ke jaringan trofik.

Ketika organisme mati, bakteri, jamur dan pengurai lainnya bertindak, melepaskan belerang dalam bentuk gas hidrogen sulfida yang masuk ke atmosfer. Hidrogen sulfida cepat teroksidasi dengan bercampur dengan oksigen, membentuk sulfat yang mengendap di tanah.

Bakteri belerang

Bakteri anaerob bekerja di lumpur rawa dan dalam penguraian bahan organik secara umum. Proses SO4 ini menghasilkan gas H2S yang dilepaskan ke atmosfer.

Hujan asam

Ini terbentuk karena prekursor seperti H2S, yang dipancarkan ke atmosfer oleh industri, bakteri belerang, dan letusan gunung berapi. Prekursor ini bereaksi dengan uap air dan membentuk SO4 yang kemudian mengendap.

- Siklus kalsium sedimen

Kalsium ditemukan di batuan sedimen yang terbentuk di dasar laut dan dasar danau berkat kontribusi organisme yang disediakan cangkang berkapur. Demikian pula, ada kalsium terionisasi bebas dalam air, seperti di lautan dengan kedalaman lebih dari 4.500 m di mana kalsium karbonat terlarut.

Batuan kaya kalsium seperti batugamping, dolomit dan fluorit, antara lain, mengalami pelapukan dan melepaskan kalsium. Air hujan melarutkan CO2 di atmosfer, menghasilkan asam karbonat yang memfasilitasi pelarutan batuan kapur, melepaskan HCO 3– dan Ca 2+.

Kalsium dalam bentuk kimiawi ini dibawa oleh air hujan ke sungai, danau, dan lautan. Ini adalah kation paling melimpah di tanah tempat tumbuhan menyerapnya sementara hewan mengambilnya dari tumbuhan atau langsung dilarutkan dalam air.

Kalsium merupakan bagian penting dari cangkang, eksoskeleton, tulang dan gigi, sehingga ketika mati akan diintegrasikan kembali ke lingkungan. Dalam kasus lautan dan danau, ia mengendap di dasar dan proses litifikasi membentuk batuan berkapur baru.

- Siklus kalium sedimen

Kalium merupakan elemen fundamental dalam metabolisme sel, karena memainkan peran yang relevan dalam regulasi osmotik dan fotosintesis. Kalium adalah bagian dari mineral dalam tanah dan batuan, yang merupakan tanah liat yang kaya akan mineral ini.

Proses pelapukan melepaskan ion kalium yang larut dalam air yang dapat diserap oleh akar tanaman. Manusia juga menambahkan kalium ke tanah sebagai bagian dari praktik pemupukan tanaman.

Melalui sayuran, kalium didistribusikan dalam jaringan trofik, dan kemudian dengan aksi pengurai ia kembali ke tanah.

- Siklus fosfor sedimen

Cadangan fosfor utama berada pada sedimen laut, tanah, batuan fosfat, dan guano (kotoran burung laut). Siklus sedimennya dimulai dengan batuan fosfat yang, ketika mengalami cuaca dan erosi, melepaskan fosfat.

Demikian juga, manusia memasukkan sejumlah tambahan fosfor ke dalam tanah dengan menerapkan pupuk atau pupuk. Senyawa fosfor dibawa bersama dengan sisa sedimen oleh hujan menuju arus air dan dari sana ke laut.

Senyawa ini sebagian mengendap dan sebagian lagi dimasukkan ke dalam jaring makanan laut. Salah satu putaran siklus terjadi ketika fosfor yang terlarut dalam air laut dikonsumsi oleh fitoplankton, selanjutnya oleh ikan.

Ikan tersebut kemudian dikonsumsi oleh burung laut, yang kotorannya mengandung banyak fosfor (guano). Guano digunakan oleh manusia sebagai pupuk organik untuk menyediakan fosfor bagi tanaman.

Fosfor yang tertinggal di sedimen laut mengalami proses litifikasi, membentuk batuan fosfat baru.

- Siklus sedimen logam berat

Logam berat termasuk beberapa yang menjalankan fungsi penting bagi kehidupan, seperti besi, dan lainnya yang dapat menjadi racun, seperti merkuri. Di antara logam berat terdapat lebih dari 50 unsur seperti arsen, molibdenum, nikel, seng, tembaga dan kromium.

Beberapa, seperti besi, melimpah, tetapi sebagian besar elemen ini ditemukan dalam jumlah yang relatif kecil. Di sisi lain, dalam fase biologis siklus sedimen mereka dapat terakumulasi dalam jaringan hidup (bioakumulasi).

Dalam hal ini, karena tidak mudah dibuang, penumpukannya meningkat di sepanjang rantai makanan yang menyebabkan masalah kesehatan yang serius.

Sumber

Logam berat berasal dari sumber alam, akibat pelapukan batuan dan erosi tanah. Ada juga kontribusi antropik penting melalui emisi industri, pembakaran bahan bakar fosil, dan limbah elektronik.

Siklus sedimen umum

Secara umum, logam berat mengikuti siklus sedimen yang dimulai dari sumber utamanya, yaitu litosfer, dan melewati atmosfer, hidrosfer, dan biosfer. Proses pelapukan melepaskan logam berat ke tanah dan dari sana logam berat dapat mencemari air atau menyerang atmosfer melalui debu yang tertiup angin.

Aktivitas vulkanik juga berkontribusi pada emisi logam berat ke atmosfer dan hujan membawanya dari udara ke tanah dan dari sini ke badan air. Sumber perantara membentuk putaran dalam siklus karena aktivitas manusia yang disebutkan di atas dan masuknya logam berat ke dalam jaring makanan.

Referensi

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ensiklopedia ekologi dan pengelolaan lingkungan.
2. Christopher R. dan Fielding, CR (1993). Tinjauan penelitian terbaru dalam sedimentologi fluvial. Geologi Sedimen.
3. Margalef, R. (1974). Ekologi. Edisi Omega.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. dan Fermín. I. (2012). Logam berat dalam sedimen permukaan Sungai Orinoco, Venezuela. Buletin Institut Oseanografi Venezuela.
5. Miller, G. dan TYLER, JR (1992). Ekologi dan Lingkungan. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Kontaminasi logam berat di sedimen Sungai Jarama dan bioassimilasinya oleh Tubificids (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Tesis Doktor. Fakultas Ilmu Biologi, Universitas Complutense Madrid.
7. Odum, EP dan Warrett, GW (2006). Dasar-dasar ekologi. Edisi kelima. Thomson.