Tugas Geokimia
Kerak dan Selimut Bumi Bagian Atas
Nama : Christian Eka Putra
NIM : 410013093
TEKNIK GEOLOGI
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA 2015
Geokimia
Istilah geokimia pertama kali digunakan oleh Ahli kimia Swiss-
Jerman Christian Friedrich Schonbein pada tahun 1838. Dalam tulisannya
Schonbein memprediksikan kelahiran sebuah bidang studi baru,
menyatakan:"Dalam sebuah kata, suatu komparatif geokimia seharusnya
diluncurkan, sebelum geokimia dapat menjadi geologi, dan sebelum misteri
genesis planet kita dan materi anorganik mereka dapat terungkap."
Bidang studi ini mulai untuk direalisasikan segera setelah pekerjaan
Schonbein, namun istilahnya –'geochemistry (geokimia)'- awalnya tidak
digunakan oleh ahli-ahli geologi atau pun ahli-ahli kimia. Ada beberapa
perdebatan mengenai ilmu pengetahuan yang mana yang harus menjadi bagian
yang dominan. Ada sedikit kolaborasi antara ahli-ahli geologi dan ahli-
ahli kimia dan bidang studi geokimia tetap menjadi bidang yang kecil dan
tidak terkenal. Selama abad ke 20, beberapa ahli geokimia menghasilkan
karya yang mulai mempopulerkan bidang ini, termasuk Frank Wigglesworth
Clarke yang mulai menginvestigasi kelimpahan berbagai elemen di dalam Bumi
dan bagaimana kuantitas tersebut berhubungan dengan berat atom.
Komposisi meteorit2 dan perbedaan –perbedannya pada batuan terestrial
sedang diselidiki sejak tahun 1850 dan pada tahun 1901, Oliver C.
Farrington membuat hipotesis bahwa meskipun ada perbedaan, bahwa jumlah
relatifnya tetap harus sama. Ini adalah awal mula bidang Kimia Alam Semesta
(cosmochemistry) dan telah banyak berkontribusi pada apa yang kita ketahui
tentang pembentukan bumi dan tata surya.
Subbidang
Beberapa subkumpulan dari geokimia adalah:
1. Geokimia isotop mencakup penetapan konsentrasi relatif dan absolut
dariunsur-unsur dan isotop-isotop mereka di dalam bumi dan pada
permukaan bumi.
2. Pemeriksaan distribusi dan gerakan unsur-unsur di berbagai belahan
bumi (kerak, mantel, hidrosfer dll.) dan didalam mineral-mineral
dengan tujuan untuk menentukan sistem yang mendasari distribusi dan
gerakan.
3. Kimia Alam Semesta (Cosmochemistry) meliputi analisis distribusi unsur-
unsur dan isotop mereka dalam alam semesta.
4. Biogeokimia adalah bidang studi yang berfokus pada efek kehidupan
terhadap kimiawi bumi.
5. Geokimia organik melibatkan studi tentang peran proses-proses dan
senyawa-senyawa yang berasal dari organisme-organisme hidup atau yang
pernah hidup.
6. Studi-studi geokimia dalam air mempelajari peran berbagai unsur di
daerah aliran sungai, termasuk tembaga, belerang, merkuri, dan
bagaimana unsur fluk-fluk yang dipertukarkan melalui interaksi
atmosfer-terestrial-akuatik.
7. Geokimia regional, lingkungan dan eksplorasi meliputi aplikasi-
aplikasi pada studi-studi lingkungan, hidrologi dan eksplorasi
mineral.
KIMIA
Geokimia dalam geologi mempelajari unsur-unsur pembentuk bumi yang
mana pembentuk bumi itu sendiri berasal dari batuan atau magma yang keluar
dari perut bumi. Di dalam lapisan bumi sendiri memiliki unsur yang berbeda-
beda. Tetapi hanya ada 8 Unsur kimia penting dalam proses pembentukan bumi,
di mana delapan unsur ini melimpah di bumi baik di permukaan maupun di
bawah permukaan bumi. Delapan unsur ini ialah Natrium (Na), Magnesium (Mg),
Kalium (K), Kalsium (Ca), Ferrum/Besi (Fe), Alumunium (Al), Silikon/silikat
(Si), dan Oksigen (O).
Kerak Bumi
Kerak Bumi adalah lapisan terluar Bumi yang terbagi menjadi dua
kategori, yaitu kerak samudra dan kerak benua. Kerak samudra mempunyai
ketebalan sekitar 5-10 km sedangkan kerak benua mempunyai ketebalan sekitar
20-70 km. Penyusun kerak samudra yang utama adalah batuan basalt, sedangkan
batuan penyusun kerak benua yang utama adalah granit, yang tidak sepadat
batuan basalt.
Kerak Bumi dan sebagian mantel Bumi membentuk lapisan litosfer dengan
ketebalan total kurang lebih 80 km.
Temperatur kerak meningkat seiring kedalamannya. Pada batas
terbawahnya temperatur kerak menyentuh angka 200-400 oC. Kerak dan bagian
mantel yang relatif padat membentuk lapisan litosfer. Karena konveksi pada
mantel bagian atas dan astenosfer, litosfer dipecah menjadi lempeng
tektonik yang bergerak. Temperatur meningkat 30 oC setiap km, namun gradien
panas Bumi akan semakin rendah pada lapisan kerak yang lebih dalam.
Unsur-unsur kimia utama pembentuk kerak Bumi adalah:
Oksigen (O) (46,6%)
Silikon (Si) (27,7%)
Aluminium (Al) (8,1%)
Besi (Fe) (5,0%)
Kalsium (Ca) (3,6%)
Natrium (Na) (2,8%)
Kalium (K) (2,6%)
Magnesium (Mg) (2,1%).
Para ahli dapat merekonstruksi lapisan-lapisan yang ada di bawah
permukaan Bumi berdasarkan analisis yang dilakukan terhadap seismogram yang
direkam oleh stasiun pencatat gempa yang ada di seluruh dunia.
Kerak Bumi purba sangat tipis, dan mungkin mengalami proses daur ulang
oleh lempengan tektonik yang jauh lebih aktif dari saat ini dan dihancurkan
beberapa kali oleh tabrakan asteroid, yang dulu sangat umum terjadi pada
masa awal terbentuknya tata surya. Usia tertua dari kerak samudra saat ini
adalah 200 juta, namun kerak benua memiliki lapisan yang jauh lebih tua.
Lapisan kerak benua tertua yang diketahui saat ini adalah berusia 3,7
hingga 4,28 miliar tahun dan ditemukan di Narryer Gneiss Terrane di
Barat Australia dan di Acasta Gneiss, Kanada.
Pembentukan kerak benua dihubungkan dengan periode orogeny intensif.
Periode ini berhubungan dengan pembentukan super benua
seperti Rodinia, Pangaea, dan Gondwana.
Dari tabel di atas dapat di ketahui unsur dan proses terbentuknya
batuan basalt yang menjadi penyusun utam kerak samudera dengan komposisi
kimia Silika yang tinggi dengan presentase mencapai 45%-55%,selain itu juga
mempunyai unsur Besi (Fe), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca) yang sangat tinggi
dan Kalium (K), Natrium (Na) yang sangat rendah.
Dari table di atas Granit sebagai penyusun utama kerak Benua memiliki
kandungan Kimia Silika yang tinggi hingga 72% selain itu juga Alumina
dengan 13%, Kalium oksida sebanyak 5%, Natrium Oksida 3%.
Mantel / Selimut Bagian Atas (Upper Mantle)
Mantel adalah bagian dari planet kebumian atau benda langit lain yang
cukup besar sehingga mampu mengalami diferensiasi berdasarkan kepadatan.
Seperti planet kebumian lain, bagian dalam Bumi secara kimiawi terbagi
menjadi lapisan-lapisan. Mantel adalah lapisan yang berada di
antara kerak daninti luar.
Mantel Bumi merupakan lapisan berbatu dengan kedalaman sekitar
2,900 km (1,800 mi) yang meliputi 84% volume Bumi. Mantel atas Bumi dapat
dibagi menjadi dua: astenosfer dalam yang terdiri dari bebatuan yang
mengalir dengan kedalaman sekitar 200 km dan bagian paling
bawah litosfer yang terdiri dari bebatuan keras dengan kedalaman antara 50
hingga 120 km. Di beberapa tempat di bawah samudra mantel terpapar dengan
permukaan Bumi. Di beberapa tempat di darat, bebatuan mantel terdorong ke
permukaan akibat aktivitas tektonik, seperti wilayah Tableland di Taman
Nasional Gros Morne, Newfoundland dan Labrador, Kanada.
Dari Tabel di atas Upper Mantle atau selimut bagian atas berada padad
720 Km di bawah permukaan bumi, dengan berbagai jenis tipe batuan contohnya
adalah Peridotite.
Batuan peridotit adalah padat, kasar, batuan beku, sebagian besar
terdiri dari mineral olivin dan piroksen. Peridotit adalah berasal dari
magma ultrabasa, seperti batu yang mengandung kurang dari 45% silica.
Tinggi akan magnesium, yang mencerminkan proporsi tinggi olivin kaya
magnesium, besi yang cukup. Peridotit berasal dari mantel bumi, baik
sebagai blok yang solid dan fragmen, atau kristal akumulasi dari magma yang
terbentuk di mantel. Komposisi peridotites dari ini kompleks beku berlapis
bervariasi, yang mencerminkan proporsi relatif pyroxenes, kromit,
plagioklas, dan amphibole.
Peridotit adalah batu dominan bagian atas mantel bumi. Komposisi nodul
peridotit ditemukan di basal tertentu dan pipa berlian (kimberlites) yang
minat khusus, karena memberikan contoh dari mantel bumi dibesarkan dari
kedalaman mulai dari sekitar 30 km sampai 200 km atau lebih. Beberapa nodul
melestarikan rasio isotop osmium dan elemen lain yang proses rekaman yang
terjadi ketika bumi terbentuk, dan sehingga mereka menarik khusus untuk
paleogeologists karena mereka memberikan petunjuk komposisi awal mantel
bumi dan kompleksitas proses yang terjadi.
Kata peridotit berasal dari peridot batu permata, yang terdiri dari
olivin hijau pucat. Classic peridotit terang hijau dengan beberapa bintik
hitam, meskipun sebagian besar sampel tangan cenderung lebih gelap hijau.
Singkapan Peridotitic biasanya berkisar dari bersahaja kuning cerah untuk
warna hijau gelap; hal ini disebabkan fakta bahwa olivin mudah lapuk untuk
iddingsite. Sementara hijau dan kuning adalah warna yang paling umum,
batuan peridotitic mungkin menunjukkan berbagai warna seperti biru, coklat,
dan merah.
Olivin adalah orthosilicate magnesium yang mengandung beberapa zat
besi dengan rumus variabel (Mg, Fe) 2SiO4; pyroxenes adalah rantai silikat
yang memiliki rumus variabel (Ca, Na, Fe + 2, Mg) (Cr, Al, Fe + 3, Mg, Mn,
Ti, Va) Si2O6 terdiri dari sejumlah besar mineral yang berbeda.
Olivin kaya magnesium membentuk sebagian besar peridotit, dan
kandungan magnesium tinggi. Kompleks beku berlapis memiliki komposisi yang
jauh lebih bervariasi, tergantung pada fraksi pyroxenes, kromit,
plagioklas, dan amphibole. Mineral kecil dan kelompok mineral dalam
peridotit termasuk plagioklas, spinel (umumnya mineral kromit), garnet
(terutama pyrope mineral), amphibole, dan phlogopite. Dalam peridotit,
plagioklas stabil pada tekanan yang relatif rendah (kedalaman kerak),
spinel alumina pada tekanan tinggi (sampai kedalaman 60 km atau lebih), dan
garnet pada tekanan tinggi belum.
Pyroxenites terkait batuan ultrabasa, yang sebagian besar terdiri dari
orthopyroxene atau clinopyroxene,mineral yang mungkin ada dalam kelimpahan
yang lebih rendah termasuk olivin, garnet, plagioklas, amphibole, dan
spinel.
Peridotit adalah batu dominan mantel bumi di atas kedalaman sekitar
400 km; di bawah kedalaman itu, olivin dikonversi ke tekanan yang lebih
tinggi wadsleyite mineral. Lempeng samudera terdiri dari sampai dengan
sekitar 100 km dari peridotit tertutup oleh kerak tipis; kerak, biasanya
sekitar 6 km tebal, terdiri dari basal, gabro, dan sedimen kecil. Batuan
peridotit bawah kerak samudera, "peridotit abyssal," ditemukan di dinding
perpecahan di dasar laut yang dalam. Lempeng samudera biasanya subduksi
kembali ke mantel di zona subduksi. Namun, potongan dapat emplaced ke dalam
atau Overthrust pada kerak benua dengan proses yang disebut obduction,
daripada dibawa ke dalam mantel; emplasemen mungkin terjadi selama
orogenies, karena selama tabrakan dari satu benua dengan yang lain atau
dengan busur kepulauan. Potongan-potongan lempeng samudera emplaced dalam
kerak benua yang disebut sebagai ophiolites; ophiolites khas sebagian besar
terdiri dari peridotit ditambah batu yang terkait seperti gabro, basal
bantal, kompleks ambang-dan-tanggul diabas, dan rijang merah. Massa lain
dari peridotit telah emplaced ke sabuk gunung sebagai massa padat tetapi
tidak muncul terkait dengan ophiolites, dan mereka telah disebut "orogenic
massifs peridotit" dan "peridotites alpine." Peridotites juga terjadi
sebagai fragmen (xenoliths) dilakukan oleh magma dari mantel. Di antara
batu-batu yang biasanya mencakup xenoliths peridotit adalah basal dan
kimberlite. Batuan vulkanik tertentu, kadang-kadang disebut komatiites,
begitu kaya olivin dan piroksen bahwa mereka juga dapat disebut peridotit.
Potongan kecil peridotit bahkan telah ditemukan di breksi bulan.
Batu-batu dari keluarga peridotit jarang di permukaan dan sangat tidak
stabil, karena olivin bereaksi cepat dengan air pada suhu khas kerak atas
dan di permukaan bumi. Banyak, jika tidak sebagian besar, singkapan
permukaan telah setidaknya sebagian diubah untuk serpentinit, suatu proses
di mana pyroxenes dan olivines dikonversi ke serpentine hijau. Reaksi
hidrasi ini melibatkan peningkatan dalam volume yang dengan deformasi
bersamaan dari tekstur asli. Serpentinites mekanis lemah dan mudah mengalir
di dalam bumi. Komunitas tumbuhan khas tumbuh di tanah yang dikembangkan
pada serpentinit, karena komposisi yang tidak biasa dari batuan yang
mendasarinya. Salah satu mineral dalam kelompok serpentine, chrysotile,
adalah jenis asbes.
KOMPOSISI
Seperti disebutkan di atas, komposisi kimia dari mantel bervariasi antara
lapisan tersebut. Secara keseluruhan, komposisi normal mantel diperkirakan
mirip dengan yang ada pada peridotit batuan ultrabasa (yang terdiri dari
olivin, clinopyroxene, orthopyroxene dan kromit).
Sebuah sintesis beberapa perkiraan komposisi massal mantel itu berikut
(semua angka dalam persentase):
SiO2: 46.4-48.1 MgO: 31.1-39.0
FeO: 7.6-12.7 Al2O3: 3.1-4.1
CaO: 2.3-3.3 Na2O: 0.3-1.1
Cr2O3: trace-0.6 MnO: trace-0.4
P2O5: trace-0.4 K2O: trace-0.1
TiO2: 0.1-0.2 NiO: trace-0.3
Compound Amount
SiO2 46
MgO 37.8
FeO 7.5
Al2O3 4.2
CaO 3.2
Na2O 0.4
K2O 0.04
Sum 99.1
Komposisi yang tepat dari mantel ini tidak diketahui dengan pasti,
tetapi ditentukan atau disimpulkan oleh material yang berasal dari letusan
gunung berapi yang berasal dari hingga kedalaman 300 km. Hal ini
disimpulkan sekarang bahwa komposisi mantel adalah silikon oksida 46%, 38%
magnesium oksida, oksida besi 8% dan senyawa lain seperti "garnet".
Mantel bumi mengandung sejumlah besar air (diperkirakan jauh lebih
banyak daripada laut) dalam keadaan fluida superkritis pada suhu tinggi dan
tekanan. Mantel adalah jenis isolasi tahan api atau panas, yang mungkin
bertindak sebagai semikonduktor karena kelimpahan oksida silikon, sebagai
lapisan kristal mampu menjadi magnet dan transmisi medan magnet terutama
disebabkan oleh adanya magnesium.
Bidang kontak dari Mantle yang disebut "daerah utama ganda" atau
"Gutenberg diskontinuitas" adalah lapisan yang dimulai pada kedalaman 2.900
km (1.800 mil) yang merupakan 200 km (124 mil) tebal dan yang mengelilingi
inti luar Bumi . Suhu di zona ini mencapai 5500 ° K dan tekanan bervariasi
sekitar 2 juta atmosfer.
Komposisi kimianya berbeda dari besi, mungkin hidrogen dan helium di
contact tekanan berat dengan inti luar yang sekering dengan lapisan ini
membuat anomali dan viscose mana proses perpindahan panas terjadi melalui
konveksi.
Di daerah ini gesekan perlawanan inisiat dari rotasi Bumi padat
(beberapa padatan kristal) dengan fluida inti luar dalam arti yang sama
menghasilkan banyak ketegangan dan panas.
Bagian "mesosfer rendah" atau "mantel bagian bawah" memanjang dari
2900 km (1800 mil) di mana "Gutenberg diskontinuitas" berakhir (dengan suhu
sampai 5500 ° K) ke kedalaman 700 km (430 mil dengan suhu 3300 ° K). Hal
ini diyakini itu terdiri dari "garnet peridotit" dengan kepadatan rata-rata
5,5 ton / m3.
Daftar Pustaka
http://indonesia-mining-exploration.blogspot.com/2014/02/geokimia.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_unsur_menurut_nama
http://id.wikipedia.org/wiki/Kerak_bumi
https://wingmanarrows.files.wordpress.com/2012/05/capturef_thumb.jpg?w=605&h
=227
http://2.bp.blogspot.com/-ECt-qRaM-
Gc/Tf46rWR4mWI/AAAAAAAAAFs/vcOJvpL2jsg/s1600/Komposisi+Kimia+Batuan+Beku+Int
rusi.bmp
http://pubs.usgs.gov/gip/interior/
http://www.artinaid.com/2013/04/composition-of-the-earths-mantle/
-----------------------
Geokimia
Batuan Metamorf
Batuan Gn.Api
Batuan Sedimen
Batuan Beku
Atom
Unsur/Senyawa
Mineral
Batuan
Bumi
Tektonik
Kerak Samudera
Kerak Benua
Magma
