ALAT PENGAMBILAN SAMPEL SEDIMEN DASAR LAUT Secara umum sedimen batuan yang sering kita amati biasanya terletak di atas lapisan bumi yang disebut lithosfera. Pada bagian atas/permukaan dari lapisan ini (biasanya disebut sebagai kerak bumi) tersusun dari unsur-unsur pokok Si dan Al yang bersifat ganitik. Makin ke dalam, akan berubah susunannya menjadi Si dan Mg (atau disingkat sebagai SiMa) yang bersifat basaltic. Lithosfera ini biasa disebut sebagai mantel luar bumi. Secara geologis bila sedimen berada dekat dengan pinggir kontinen (Continental (Continental margin) dikatakan bahwa sediment tersebut terletak di atas lempeng kontinen (Continental Crust). Namun bila berada jauh dari lempeng kontinen, biasanya terletak di atas lempeng samudra (Oceanic Crust). 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 datar dan ditutupi ditutupi oleh endapans endapans lumpur yang tebal. Selama berabadberabadabad 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 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 menambah pemahaman ilmiah kita terhadap bumi Dalam sedimentologi tidak hanya berkaitan dengan masalah dinamika angkutan sedimen di dalam aliran, tetapi juga masalah mineral sedimen. Beberapa penelitian telah berhasil dilakukan dalam kaitannya dengan angkutan
sedimen. Penelitian tersebut dilakukan terhadap pengukuran laju angkutan sedimen suspensi aliran sungai, , pendugaan laju erosi daerah aliran sungai, pendugaan laju sedimen reservoir bendungan, penentuan lokasi rembesan di dasar reservoir bendungan, penentuan lokasi buangan pada pengerukan sedimen di pelabuhan yang telah mengalami pendangkalan , penentuan lokasi buangan pada rencana pengerukan sedimen untuk pembangunan pelabuhan, dan juga pengambilan sampel sedimen dasar laut. Ketentuan pelaksanaan dalam pengambilan sampel dasar laut dapat dilakukan dengan prosedur sebagai berikut : • Mengukur dan mencatat posisi pengambilan sampel dasar laut • Mengamati sampel dasar laut (tekstur) dan penyebarannya di daerah survei. B. Metode dan Peralatan Secara Umum
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 dasar laut yang tercepat dan termudah adalah coring.Coring adalah teknik yang digunakan untuk membawa sedimen dari dasar laut ke pemukaan untuk di analisis 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 dasar laut. 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. 1.Grab Sampling
Grab sampling adalah proses yang simpel dalam mengangkat sedimen permukaan dari dasar laut.Dalam Grab Sampling alat-alat yang digunakan
adalah grab sampler dan core sampler. Sampel sedimen yang diperoleh dibedakan jenisnya, kemudian diberlakukan sesuai hasil yang ingin dicapai.Misalnya, untuk mengetahui besar butir sedimen. Untuk mengukur diameter kerakal dan kerikil bisa dilakukan secara langsung dengan alat Bantu vernier calipers. Pengukuran langsung ditujukan untuk mengetahui panjang, lebar, dan tebal setiap partikel. Masing-masing dimensi tersebut kemudian dijumlahkan untuk kemudian dibagi dengan bilangan 3 untuk mendapatkan diameter rata-rata setiap partikel.Cara pengukuran seperti itu dilakukan untuk setiap kelompok (dibuat 3-4 Kelompok) yang terdiri @100 partikel. Untuk mendapatkan jenis-jenis partikel sediment yang lebih kecil, dapat dilakukan dengan cara ayakan bertingkat menggunakan mata ayakan (meshes) yang sesuai, sedangkan lamanya waktu mengayak bila menggunakan alat mekanis bias 10 menit atau lebih tergantung dari kondisi sedimen. Jumlah sedimen yang akan di ayak khususnya yang sebagian besar terdiri dari pasir diperlukan sekitar 100 gam. Bila melebihi 100 gram bias menyebabkan over loading sehingga bias berakibat timbulnya sumbatan sebagian atau seluruhnya dari lubang mesh. Oleh karena itu, ayakan perlu dicuci bersih lebih dulu sebelum melakukan pengayakan terhadap sampel baru. Pengayakan dapat dilakukan dengan dua cara, yakni pengayakan cara basah (wet sieving) dan pengayakan cara kering (dry sieving).Pengayakan cara kering lebih disukai walaupun ada beberapa kendala. Cara ini lebih tepat untuk jenis sedimen yang tidak membentuk agregat atau yang sering disebut sebagai unconsolidated sediment atau sebagian peneliti ada pula yang menyebut sebagai noncohesive sediment, walaupun kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa kebanyakan sedimen merupakan campuran antara gravel, pasir, dan partikel yang lebih halus. Pengayakan cara basah yaitu partikel yang lebih halus (lanau atau lempung) sebanyak ±20 gram dimasukkan ke dalam gelas ukur volum 1000 ml, kemudian dituang aquades sebanyak 1 liter yang telah diberikan dispersant (33 gr sodium hexametafosfat dan 7 gr sodium karbonat). Partikel tersuspensi kemudian diaduk dengan pengaduk (stirrer) dimulai dari dasar gelas ukur ke arah atas sehingga seluruh partikel mengumpul membentuk tiang yang berputar-putar dan digunakan pengukur stopwatch. Pengambilan sampel suspensi menggunakan pipet dan kemudian dimasukkan ke dalam tabung Beaker da dikeringkan dalam oven berventikulasi pada suhu 100°C selama 24 jam, lalu didinginkan dalam sebuah desikator, terakhir penimbangan dengan batas ketelitian 0,001 gr.
1.Grab Sampler
Pengambilan contoh (sampel) sedimen dasar laut biasa dilakukan dengan alat yang dinamakan Grab sampler. Pengambilan dengan grab ini biasanya ditujukan untuk keperluan seperti analisa besar butir, analisa organisme bentos, dan analisa kimia sedimen terutama pada lapisan atas dari sedimen sampai beberapa cm kedalaman.Beberapa jenis diantaranya dan perkembangannya dari waktu ke waktu yaitu sebagai berikut : a. Bottom Sediment Grab Sampler Alat ini berguna untuk mengambil contoh (sampel) yang tepat dari sebuah konstruksi/bentuk sedimen dasar. Bagian dalam dari sampler (alat pengambil sampel sedimen dasar) harus masuk cukup dalam pada semua kedalaman sampel. Mekanisme tutupan yaitu sama sekali wajib tutup dan pegangan sampel mencegah sebaik mungkin pengeluaran selama pencarian. Demikian juga, selama sampler bagus harus berbentuk untuk mempekecil gangguan sedimen paling atas oleh tekanan gelombang sebagai sesuatu yang menurunkannya ke dasar. Wilco® Ekman, Ponar dan Van Veen sampler bertemu untuk keperluan ini dan sampler yang istimewa untuk danau dan lambat bergerak dan melambai-lambai. BM-60 dan BM-54 adalah bentuk hidrodimika pada posisinya mempertahankan dalam perpindahan aliran sungai yang sangat cepat. b. Benthic Sediment Bottom Sampler
Ekman Bottom Grab Sampler
Ekman Bottom Grab Sampler adalah bentuk dari pengambilan contoh (sampel) dalam dasar danau yang lunak dan sungai tersusun dari kotoran, lanau, dan tanah gemuk yang dipakai bahan bakar (peat) halus. Sebagai alat pengambil sampel sedimen yang ditenggelamkan, dua tutup atas di buka dengan putaran yang tinggi membiarkan air lewat dan tutup pada pencarian dengan mencegah sampel hanyut. Ketika alat pengambil sampel sedimen tersentuh dasar, sebuah kurir mengirim selama perjalanan turun sumber saling dilengkapi yang diisi dengan gayung. Setiap alat pengambil sampel sedimen adalah terdiri dari 316 baja tak berkarat yang memasukkan pegas, kabel, dan pengancing. Juga tersedia yaitu 5 ft dan 10 ft perpanjangan pegangan alat pengambil sampel sedimen
eksplorasi pada air yang dangkal sebagai pengganti sebuah kabel dan kurir. Alat pengambil sampel juga tersedia seperti baru dimana memasukkan 300 gm kurir tak bernoda, kabel 100 ft dan membawa tempat (perintah terpisah).
Ponar Type Grab Sampler
Wildco Ponar Type Grab Sampler adalah alat pengambil sampel sedimen yang biasa dipakai karena sangat serba guna untuk semua tipe dari dasar yang keras seperti pasir, batu kerikil dan lumpur. Dapat juga digunakan dalam aliran, danau, kolam air, dan lautan. Modifikasi tipe Van Veen ini sendiri, perjalanan alat pengambil sampel sedimen memiliki keistimewaan pusat jepitan yang tinggi yang biasanya mencegah kehilangan sampel dari samping.Pada puncak adalah penutup air yang mengalir melalui selama pengendalian penenggelaman dan kurang gangguan dengan sampel. Alat ini dibuat dari baja yang tidak bekarat dengan lengan-lengan seng yang berlapis baja dan berat. Alat pengambil sampel model Ponar terdapat dalam beberapa ukuran dengan model kecil (1/8” lapisan bersih) dengan mudah digunakan dari sebuah perahu kecil dengan kabel nilon. Model kaliber berat (1/4 ’’lapisan bersih) harus menggunakan sebuah pengukuran dalam air dengan gema suara (saunding reel).
Van Veen Grab Sampler
Van Veen Grab Sampler adalah sebuah alat pengambil sampel bentuk kecil yang mengambil sampel pada dasar lunak. Memiliki lengan-lengan pengangkat yang panjang dan potongan tepi jelas pada dasar dari gayung-gayung, memungkinkan alat untuk memotong mendalam menjadi dasar yang lunak. Van Veen Grab Sampler adalah mesin dalam dua ukuran dari baja tak berkarat. Jepitan berat, rangkaian suppension, dan pintu-pintu dan sekat membiarkan arus lewat selama penurunan (penggelaman) ke dasar dan pasti turunnya vertical dimana di dalam air yang kuat arus ada. Secara relative area permukaan yang besar dan mekanisme penutupan yang kuat memberikan potongan untuk menggali sedimen secara relative tidak terganggu. Ketik kabel listrik membuat tegang lambat, rangkaian dempet pada puncak, pelepasan menggunakan ketegangan besar pada lengan-lengan panjang memberikan melebihi potongan potongan , sebab mereka untuk mengangkat, lobang sangat dalam dalam
sedimen, dan perangkap material seperti mereka tutup rapat sekali. Baja tak berkarat, 583 mikron, sekat-sekat pintu mempunyai penutup puing yang lunak yang mana selama menurunkan adalah pengangkat. Ketika grab menetapkan dasar, penutup kembali dan tutup sekat sama sekali mencegah sedimen lolos selama pencaian.
Wash Stand
Wash stand ini adalah bentuk untuk penggunaan dengan Eckman, Ponar, Van Veen sampler yang mana dapat menjadi penyerang puncak dari jeriji palang yang berdiri yang pencucian sampel melalui 30 lubang Aplikasi teknik nuklir dalam sedimentologi telah berkembang melalui penelitian dengan menggunakan perunut dan sumber radioaktif serta pemakaian instrumen nuklir.
2.Core Sampler
Untuk mengetahui beberapa lapisan sedimen pada kedalaman beberapa meter biasanya digunakan alat Core Sampler berbentuk tabung yang diluncurkan dari atas kapal, kemudian dilakukan analisa atau diskripsi atas drill cuttings yang didapat.
Pengerukan (dredging)
Pada tahun 1963, National Science Foundation memulai penelitian berskala internasional yang menyelidiki dasar laut, 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. a. Kapal Keruk Sederhana
Bucket dredger
Bucket dredger adalah jenis tertua dari suatu kapal keruk. Biasanya dilengkapi dengan beberapa alat seperti timba / bucket yang bergerak secara simultan untuk mengangkat sedimen dari dasar air. Varian dari Bucket dredger ini adalah Bucket Wheel Dredger. Beberapa Bucket dredger dan Grab dredger cukup kuat untuk mengeruk dan mengangkat karang agar dapat membuat alur pelayar b.Kapal Keruk Modern
Kapal Keruk Berisi udara (Pneumatic Dredger)
Kapal Keruk atau dalam bahasa Inggris sering disebut dredger merupakan kapal yang memiliki peralatan khusus untuk melakukan pengerukan. Kapal ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan, baik dari suatu pelabuhan, alur pelayaran, ataupun industri lepas pantai, agar dapat bekerja sebagaimana halnya alat-alat levelling yang ada di darat seperti excavator dan Buldoser. Ada beberapa jenis kapal keruk diantaranya adalah:
Sebuah TSHD membuang material dari hopper, jenis pembuangan ini disebut rainbowing, digunakan untuk melakukan reklamasi
Kapal keruk penghisap / Suction dredgers
Beroperasi dengan menghisap material melalui pipa panjang seperti vacuum cleaner. Jenis ini terdiri dari beberapa tipe. a.Sebuah trailing suction hopper dredger atau TSHD menyeret pipa penghisap ketika bekerja, dan mengisi material yang diisap tersebut ke satu atau beberapa penampung (hopper) di dalam kapal. Ketika penampung suda penuh, TSHD akan berlayar ke lokasi pembuangan dan membuang Trailing suction hopper dredgermaterial tersebut melalui pintu yang
ada di bawah kapal atau dapat pula memompa material tersebut ke luar kapal. TSHD terbesar di dunia adalah milik perusahaan Belgia yaitu Jan De Nul TSHD. Vasco Da Gama (33.000 m3 penampung, 37,060 kW total tenaga yang ada) dan perusahaan BelandaBoskalis TSHD. W.D. Fairway (35.000 m3 penampung).Pengerukan Indonesia memiliki pula kapal keruk jenis ini seperti TSHD. Halmahera dan TSHD. Irian Jaya. Digunakan untuk melakukan maintenance dredging di pelabuhan-pelabuhan seluruh Indonesia.Cutter-suction dredger b. Cutter-suction dredger Di sebuah cutter-suction dredger atau CSD, tabung penghisap memiliki kepala pemotong di pintu masuk penghisap. Pemotong dapat pula digunakan untuk material keras seperti kerikil atau batu. Material yang dikeruk biasanya diisap oleh pompa pengisap sentrifugal dan dikeluarkan melalui pipa atau ke tongkang. CSD dengan pemotong yang lebih kuat telah dibangun beberapa tahun terakhir, digunakan untuk memotong batu tapi peledakan. CSD memiliki dua buah spud can di bagian belakang serta dua jangkar di bagian depan kiri dan kanan. Spud can berguna sebagai poros bergerak CSD, dua jangkar untuk menarik ke kiri dan kanan. Dua CSD terbesar di dunia adalah CSD milik Dredging International CSD D'Artagnan (28.200 kW) dan Jan De Nul CSD J.F.J. DeNul (27.240 kW). c. Auger suction dredger Ini seperti pemotong kapal keruk penghisap, tetapi alat pemotong yaitu Archimedean screw yang berputar pada pipa penghisap. d. Jet-lift dredger Ini menggunakan venturi effect dari sebuah aliran air pekat berkecepatan tinggi untuk menarik air yang dekat, bersama-sama dengan material dasar, dalam sebuah pipa. e. Air-lift dredger Sebuah Airlift (alat pengerukan) adalah sebuah tipe kapal keruk penghisap yang kecil. Alat ini kadang-kadang digunakan seperti kapal keruk lainnya.. Pada waktu lain sering sebuah airlift digunakan handheld di dalam air oleh pengemudi. Alat ini berkerja serangan udara dalam pipa, dan tarikan ai dengan alat tersebut. f. Grab dredger Sebuah Grab dredger mengangkat material dasar laut dengan sebuah grab berbentuk kulit kerang (clamshell grab), dimana bergantung pada sebuah papan derek, atau dibawa oleh lengan hidraulik, atau mlut seperti atas sebuah dragline.
Tehnik ini sring digunakan dalam penggalian Lumpur teluk (bay mud).
Backhoe/dipper dredge
Backhoe/dipper dredger memiliki sebuah backhoe seperti excavator. Backhoe dredger dapat pula menggunakan excavator untuk darat, diletakkan di atas tongkang. Biasanya backhoe dredger ini memiliki tiga buah spudcan, yaitu tiang yang berguna sebagai pengganti jangkar agar kapal tidak bergerak, dan pada backhoe dredger yang high-tech, hanya memerlukan satu orang untuk mengoperasikannya. Dua backhoe dredger terbesar di dunia adalah milik dari Bean L.L.C. yaitu TAURACAVOR dan milik dari Great Lakes Dredge & Dock Co. yaitu NEW YORK. Keduanya dilengkapi dengan Excavator Liebher
Water injection dredger
Water injection dredger menembakkan air di dalam sebuah jet kecil bertekanan rendah (tekanan rendah karena material seharusnya tidak bertebaran kemanapun, karena harus secara hati-hati agar material dapat dipindah) ke sedimen di dasar air agar air dapat mengikat sedimen sehingga melayang di air, selanjutnya di dorong oleh arus dan gaya berat keluar dari lokasi pengerukan. Biasanya digunakan untuk maintenance dredging di pelabuhan. Beberapa pihak menyatakan bahwa WID adalah bukan pengerukan sementara pihak lain menyatakan sebaliknya. Hal ini terjadi karena pengukuran yang seksama harus dibuat untuk mengukur kedalaman air, sedangkan beberapa alat ukur untuk itu (seperti singlebeam echosounder) kesulitan untuk mendapat hasil yang akurat dan harus menggunakan alat ukur yang lebih mahal (multibeam echosounder) untuk mendapat hasil ukuran yang lebih baik.
