Paper Mikropaleontologi
Foraminifera Sebagai Indikator Penentu Suhu Purba Pada Cekungan Jawa Timur Bagian utara Zona Randublatung Menggunakan Rasio Isotop 18O/16O
Fetra Sari Pandiangan Jayadi Tito Velian Vaddel Sandio
Abstrak : Pemahaman tentang iklim masa lampau, iklim yang sedang terjadi saat ini, serta prediksi iklim yang akan terjadi dapat difasilitasikan dengan memanfaatkan rasio isotop stabil. Kajian lingkungan yang memanfaatkan rasio isotop stabil di Indonesia belum banyak dilakukan. Pada kesempatan kali ini dilakukan pengukuran rasio isotop 18O/16O pada foraminifera untuk mengetahui rekonstruksi paleo-temperatur cekungan Jawa Timur bagian Utara pada Zona Randublatung masa Kaenozoikum Akhir. Hasil analisa menunjukkan bahwa, umur sedimen adalah Pleistosen. Lapisan Pleistosen di Jawa Timur Utara menunjukkan adanya iklim subtropis hingga temperate di Jawa Timur. Pemanfaatan rasio isotop 18O/16O untuk rekonstruksi perubahan lingkungan dapat dilakukan pada organisme karbonat lain seperti koral atau moluska yang dapat memberikan data lebih detail yang sangat berguna dalam prediksi perubahan suhu. Kata kunci: paleo-temperatur, rasio isotop 18O/16O, foraminifera, zona randublatung
1. Pendahuluan
Pemahaman tentang suhu saat ini dan suhu
Perubahan suhu bumi (global warming) sudah
berjalan
sepanjang
waktu.
masa
lampau,
serta
usaha
untuk
memprediksi suhu yang terjadi dapat
difasilitasi dengan pemanfaatan isotop dan komposisi kimia cangkang foraminifera.
Adapun aplikasi dalam pembuatan paper
Perubahan temperatur yang menyebabkan perubahan kimia air laut yang telah berjalan dari waktu ke waktu dapat dilihat dari perubahan rasio isotop stabil terhadap
3. Aplikasi
ini yaitu: 1. Penentuan
berdasarkasn rasio isotop
18
O
pada
16
O yang terkandung dalam
cangkang organisme yang telah mati atau
paleo-temperatur
komposisi
18
O/16O
cangkang
foraminifera 2. Digunakan untuk mengetahui umur
fosil yang tersusun oleh kalsium karbonat
dari foraminifera
dan terendapkan bersama sediment di laut. Organisme ini semasa hidupnya menyusun kerangka tubuhnya dengan mengekstrak CaCO3 dari air laut. Pada waktu organisme mengekstrak
CaCO3
dari
air
laut,
terjadilah fraksinasi isotop oksigen yang sangat dipengaruhi oleh temperatur air laut. Oleh karena itu perubahan temperatur sangat mempengaruhi perubahan rasio 18
O/16O dalam cangkang karbonat suatu
organisme. Selain temperatur air laut, komposisi rasio
18
O/16O air laut juga
mempengaruhi komposissi rasio
18
O/16O
dalam fosil. Sehingga kandungan rasio 18
O/16O
fosil
karbonat
dalam
strata
sedimen laut, akan mencerminkan uruturutan perubahan temperatur air laut dimana organisme tersebut pernah hidup.
4. Diskusi Isotop adalah atom-atom dari unsur kimia yang
sama
dimana
pada
intinya
mempunyai jumlah proton sama tetapi mempunyai jumlah neutron yang berbeda. Di alam, kurang lebih ada 300 isotop stabil (non-radioaktif), dan lebih dari 1200 isotop tak stabil yang bersifat radio aktif (Bowen, 1991). Secara umum isotopisotop terdiri dari isotop major dan isotop minor, yang lebih berat dan jarang dijumpai di alam. Rasio dari kedua isotop tersebut bervariasi sepanjang waktu, dan variasi
ini
tergantung
dari
kondisi
lingkungan di sekitarnya (Urey et.al., 1951). Dalam pengukuran isotop oksigen dari
2. Metode
karbonat, secara internasional digunakan
Pembuatan paper ini dilakukan dengan pengumpulan
data
sekunder
berupa
literatur yang sudah ada sebelumnya.
standar referensi karbonat, dari fosil Belemnitellla Americana yang berasal dari the Peedee formation, South Carolina
Amerika
Serikat
(disingkat
PDB).
Persoalannya adalah besarnya pemisahan
Laboratorium- laboratorium geokimia di
isotop antara oksigen air dan oksigen
seluruh dunia dapat memakai standar
dalam
referensi atau working standard yang
temperatur. Untuk setiap derajat Celcius
bermacam-macam,
penurunan
tetapi
hasil
cangkang
tergantung
temperatur,
oksigen
dari berat
pengukurannya harus dicatat secara relatif
mengalami pengkayaan dalam cangkang
terhadap standar internasional (Bowen,
dengan penambahan 0.23‰, (Epstein &
1991).
Mayeda, 1953; Erez & Luz, 1983). Angka
Foraminifera
adalah
mikroorganisme
binatang
unicellular,
atau
tersebut diperoleh dari hasil pengukuran
termasuk
isotop pada cangkang foraminifera yang
dalam protozoa subclass sarcodina dan
di-culture
order foraminifera (Bates & Jackson,
berbedabeda temperaturnya.
1984). Organisme ini mempunyai satu atau beberapa
chamber,
dicirikan
dengan
adanya cangkang dari kalsium karbonat dan sebagian besar mempunyai perforasi dimana pseudopodia (kaki palsu) muncul. Sebagian besar foraminifer hidup di laut, mulai dari permukaan sampai dasar laut. Rasio
18
O/16O
(untuk
selanjutnya
dinyatakan dengan δ18O) dalam cangkang foraminifera dipengaruhi oleh temperatur pertumbuhan dan komposisi isotop air laut dimana
cangkang
karbonat
tersebut
terbentuk (Epstein & Mayeda, 1953; Emiliani, 1955). Sumber
lain
dalam
lingkungan
yang
Urey (1948) adalah peneliti yang pertama kali menemukan bahwa, dalam suatu senyawa yang sama harga δ18O berubah dengan perubahan temperatur. Sehingga ia menyimpulkan
bahwa,
dengan
menggunakan komposisi isotop oksigen sebagai
“termometer”
untuk
mengukur
memungkinkan paleo-temperatur.
Pemanfaatan komposisi isotop oksigen dalam
cangkang
foraminifera
sebagai
indikator perubahan iklim diawali oleh Emiliani (1954; 1955; 1966). Emiliani (1954) memperlihatkan bahwa δ18O dalam cangkang foraminifera berosilasi dalam
yang
mempengaruhi
merespon
fluktuasi
glacial-interglasial
perubahan kandungan δ18O pada karbonat
(dingin-hangat)
dalam air laut adalah temperatur. Seperti
maksimum dan minimum selama Periode
telah diuraikan dimuka bahwa, δ18O dalam
Kwarter (sekitar 1,600,000 tahun yang lalu
cangkang karbonat rata-rata 4% lebih
sampai sekarang).
tinggi dibanding rasio dalam air laut dimana
organisme
tersebut
hidup.
antara
harga-harga
Paper ini menggunakan data sekunder
fraksinasi isotop oksigen dalam cangkang
Cekungan Jawa Timur bagian Utara pada
karbonat telah diketahui dari eksperimen
Zona Randublatung. Data yang digunakan
yang dilakukan oleh Eptein & Mayeda
berdasarkan
sampel
dengan
(1953), yaitu sebesar 0.23‰. Hasil ini
mengambil
foraminifera
planktonik
dikuatkan lagi 30 tahun kemudian oleh
spesies Globorotalia Inflata (d’orbigny)
eksperimen Erez & Luz (1983) dengan
yang
untuk
angka
isotop
menunjukkan bahwa, setiap penurunan
sedimen
selanjutnya
pengukuran
digunakan
kandungan
rasio
δ18O
yang
foraminifera lingkungan
dikandung
mencerminkan air
laut
pada
dalam kondisi
kedalaman
dimana dan pada saat spesies tersebut hidup. Sehingga pemilihan spesies perlu dilakukan sesuai dengan kedalaman habitat hidupnya
sama.
Angka
tersebut
temperatur air laut 1oC maka dalam
oksigennya. Nilai
yang
yang
dibutuhkan
dalam
penelitian. Selain itu jumlah spesimen spesies yang dipilih harus memenuhi kebutuhan untuk pengukuran dalam setiap titik kedalaman. Spesies ini hidup pada permukaan air laut sampai kedalaman rata-
cangkang
karbonat 18
pengkayaan Sedangkan dipengaruhi
O
terjadi
sebesar
komposisi oleh
akan δ18O
0.23‰. air
laut
pembentukan
dan
pelelehan es di kontinen atau yang dikenal sebagai global ice volume effect adalah sebesar 1.26‰ pada saat Last Glacial Maximum (LGM) atau glacial terakhir maksimum atau kondisi paling dingin (Imbrie et.al., 1973; Berger & Gardner, 1975; Berger et.al., 1987; Fairbanks, 1989).
rata 40 meter (Emiliani, 1955) sehingga
Untuk estimasi paleotemperatur digunakan
data lingkungan yang diperoleh dari
kurva δ18O standar dari Martinson (1987)
spesies ini diasumsikan dapat mewakili
sebagai kurva referensi yang menyatakan
keadaan
Selain
fluktuasi harga δ18O hanya disebabkan
habitatnya, spesies ini selalu didapatkan
oleh perubahan komposisi δ18O air laut
dalam jumlah spesiemen yang cukup untuk
atau pembentukan dan pelelehan es di
pengukuran dalam penelitian ini.
kontinen.
permukaan
air
laut.
Komposisi δ18O dalam organisme karbonat dipengaruhi oleh temperatur air laut di mana organisme tersebut tumbuh dan komposisi
18
O/16O
dari
laut
sendiri.
Pengaruh temperatur air laut terhadap
Langkah
pertama
yang
dilakukan adalah perbedaan δ18O masa sekarang dengan saat glacial terakhir atau Holocene-LGM
18
O/16O shift pada kurva
standar diskala sebanding dengan 1.3‰ pada kurva δ18O sampel, kemudian kedua
kurva tersebut di-match-kan. Dari kedua kurva tersebut dapat dihitung δ18O sebesar: Δδ18O =δ18OG..sacculifer - δ18OMartinson
dimana
Tt
adalah
temperatur
air
permukaan laut pada t tahun dan TH merupakan
dimana:
temperatur
pada
masa
menggunakan
sampel
Holocene atau saat ini.
18
18
Δδ O : selisih harga rasio δ O sample dan rasio δ18O standar dari Martinson et al. (1987).
Pengukuran
18
δ OG..sacculifer : δ O dari sample. δ18OMartinson
:
δ18O
standar
Δδ18O
direaksikan
dengan
asam
posfat (H3PO4) 100% pada suhu tetap dari
Martinson et al. (1987). harga
ini
karbonat yang berupa powder dalam sample-cup
18
Dari
Tt=TH - ΔTt
60oC, dengan jalan memutar ujung sample yang diinginkan jatuh kedalam reactor yang sudah berisi asam posfat. Reaksi
selisih
antara kalsium karbonat dan asam posfat
temperatur pada umur t tahun dengan
yang terjadi adalah sebagai berikut: CaCO 3
temperatur saat ini dapat dihitung, yaitu
+ H3PO4 CaHPO4 + CO2 + H2O (5)
sebesar ΔTt :
tersebut,
18
o
ΔTt = (Δδ Ot/ 0,23) C
dimana ΔTt adalah selisih temperatur pada umur t tahun dengan temperatur saat ini. Δδ18Ot adalah selisih harga δ18O sample dan δ18O standar dari Martinson et al. (1987) pada t. Sehingga temperatur air permukaan laut pada t tahun yang lalu adalah,
karbonat
betul-betul
habis
bereaksi dengan asam posfat. Kemudian gas
CO2
dan
air
yang
dihasilkan
dikeluarkan dari reaktor dan dipisahkan secara kriogenik. Kemudian CO2 dialirkan ke mass spectrometer untuk dilakukan
moluska,
Kesimpulan yang dapat di tarik adalah dilakukan
kalsium
pengukuran rasio 18O/16O-nya.
5. Kesimpulan
pengukuran
Reaksi ini harus berjalan sempurna sampai
isotop dengan
oksigen sampel
dapat
organisme
karbonat yang lain seperti koral atau
sehingga
dapat
untuk
merekonstruksi perubahan temperatur air laut yang lebih detail sampai perubahan bulanan.
Kalau
ini
dapat
dilakukan
kemungkinan dapat dimanfaatkan untuk memprediksi akan terjadinya fenomena-
fenomena seperti anomali temperatur air
N. J. (1987), “Age Dating and Orbital
permukaan laut karena adanya peristiwa El
Theory of the Ice Ages: Development of a
Nino atau La Nina. Selain itu, pengukuran
High Resolution 0 to 300,000 Years
dengan
Chronostratigraphy”,
isotop
oksigen
lebih
murah
dibandingkan dengan radiokarbon atau yang lainnya.
Quarternary
Research, No. 27 Wahyudi dan Minagawa, M., (1997), “Response of Benthic Foraminifera to Organic Carbon Accumulation Rates in the Okinawa
Trough”,
Journal
of
Daftar Pustaka
Oceanography, Vol. 53
Bowen, R. (1991), Isotopes and Climates,
Wahyudi,
Elseiver Science Publisher Ltd., London
Sedimen Laut dan Paleo-Temperatur Air
Martinson, D.G., Pisias, N.G., Hays, J.D., Imbrie, J., Moore, T.C. Jr. and Shackleton,
2001.
Penentuan
Umur
Permukaan Laut Berdasarkan Perubahan Rasio
Isotop
18O/16O
Foraminifera. Surabaya : ITS
Dalam
