ANIMASI GEOGRAFI-21

Bumi dan isi perutnya
Milyaran tahun lalu, kumpulan material saling bertumbukan membentuk bumi. Sejumlah besar panas dihasilkan melalui proses tersebut dan secara pelahan bumi mendingin. Material yang berat terbenam ke inti bumi sementara yang ringan naik ke permukaan. Bumi yang terbentuk terdiri dari inti dalam (jari-jari ~ 1290 km), inti luar (tebal ~ 2200 km), mantel bumi (tebal ~2900 km) dan kerak bumi (tebal ~ 5 sampai 40 km).
Gambar 1 menunjukkan lapisan-lapisan tersebut. Bagian inti dalam berupa bahan padat dari logam berat seperti nikel dan besi, sementara kerak berupa bahan ringan seperti basal dan granit. Inti luar bersifat cair dan mantel bumi dapat mengalir. Di bagian inti suhu mencapai sekitar ~2500°C, dengan tekanan ~4 juta atmosfir dan kerapatan ~13.5 gr/cc; sangat berbeda dengan di permukaan bumi yang suhu reratanya ~25°C, tekanan 1 atmosfir dan kerapatan 1.5 gr/cc.

Sirkulasi
Arus konveksi terjadi pada mantel bumi yang kental, karena perbedaan suhu dan tekanan yang tinggi antara kerak dan inti, seperti aliran konveksi yang terjadi saat air dipanaskan dalam bejana (Gambar 2). Energi aliran tersebut diperoleh dari panas yang dihasilkan karena peluruhan zat-zat radioaktif batuan di dalam bumi.
Aliran konveksi tersebut menghasilkan sirkulasi massa bumi; lava pijar cair keluar dan massa batuan dingin masuk ke dalam bumi. Massa batuan yang masuk ke dalam bumi akan mencair karena tekanan dan suhu yang sangat tinggi di dalam bumi dan menjadi bagian dari mantel bumi sedang lava pijar yang keluar membeku menjadi batuan permukaan. Demikian seterusnya terjadi sirkulasi antara mantel dan kerak bumi. Sikulasi semacam ini terjadi di berbagai bagian bumi sehingga menghasilkan gerakan yang berbeda-beda di permukaan bumi.

Lempeng tektonis
Aliran konveksi bahan mantel bumi menyebabkan kerak dan mantel bergesek dengan lelehan inti luar yang panas. Gesekan massa bumi tersebut terjadi pada daerah yang disebut lempeng tektonis. Permukaan bumi terdiri dari 7 lempeng tektonis utama dan beberapa lempeng yang lebih kecil (Gambar 3). Lempengan tersebut bergerak ke berbagai arah dengan kecepatan yang berbeda dengan sebelahnya. Kadang lempeng di depan lebih pelan sehingga lempeng yang di belakangnya menabrak (dan terbentuklah gunung dan pegunungan. Sebaliknya terkadang dua lempeng bergerak saling menjauh dan ngarai akan terbentuk. Pada kondisi yang lain, dua lempeng saling bergerak searah atau berlawanan arah.
Tiga tipe interaksi lempeng ini disebut batas konvergen, divergen dan transform (Gambar 4). Terkadang kedua lempeng pada batas konvergen tidak ada yang menyusup sehingga terbentuk pegunungan tinggi seperti Himalaya. Gerakan relatif batas lempeng tersebut berbeda dari satu tempat ke tempat lainnya dengan kecepatan rerata dari beberapa sentimeter hingga beberapa puluh sentimeter per tahun.

Gempabumi
Batuan terdiri dari bahan elastis sehingga energi regangan elastis tersimpan di dalamnya selama terjadi deformasi yang terjadi saat gerakan lempeng tektonik raksasa berlangsung di dalam bumi. Tetapi, karena material yang ada dalam batuan juga bersifat getas, saat batuan di bagian yang agak lemah dari kerak bumi mencapai batas kekuatannya, gerakan mendadak akan terjadi (Gambar 5); kedua sisi patahan/sesar yang berlawanan (rekahan di batuan di mana gerakan tersebut terjadi) tiba-tiba selip dan melepaskan tenaga regangan elastis yang sangat besar
yang tersimpan di dalam batuan tersebut. Sebagai contoh energi yang dilepas saat gempa tahun 2001 di Bhuj (India) setara dengan 400 kali bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima; sementara gempa Samudra Hindia Desember 2004 yang menyebabkan tsunami yang melanda Aceh melepas energi setara dengan 0.8 gigaton TNT atau 61.000 kali bom atom Hiroshima.
Selip mendadak pada sesar menimbulkan gempabumi getaran yang kuat yang menggoncang permukaan bumi menjalar sebagai gelombang seismik yang merambat di dalam dan di permukaan bumi. Setelah gempa berlalu, penumpukan energi regangan mulai terjadi lagi pada bidang pertemuan batuan yang baru (Gambar 6). Ahli kebumian menyebut kejadian tersebut Elastic Rebound Theory. Material pada sesar di mana selip tersebut terjadi biasanya berbentuk kotak tiga dimensi dengan panjang mencapai beberapa puluh kilometer.

Jenis gempabumi dan patahan
Gempabumi umumnya terjadi sepanjang bidang batas lempeng tektonis dan dikenal dengan gempabumi antarlempeng (Interplate Earthquakes. Selain itu kadang gempabumi juga terjadi di tengah lempeng jauh dari
batas lempeng atau disebut gempabumi dalam-lempeng (Intra-plate Earthquakes). Pada kedua jenis gempabumi
tersebut, selip pada patahan selama gempa terjadi pada arah horisontal (dip slip) dan vertikal (strike slip) (Gambar 7), kadang yang satu lebih dominan dibanding yang lain.


Proses Pembentukan Minyak Bumi
Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lainnya. Karena saya adalah seorang chemist, maka pendekatan yang saya lakukan lebih banyak kepada aspek kimianya daripada dari aspek geologi. Pemahaman tentang proses pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan pertimbangan untuk menginterpretasikan hasil identifikasi. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :

1. Teori Biogenesis (Organik)
Macqiur (Perancis, 175 merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (193 dan Hofer. Mereka menyatakan bahwa: “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

2. Teori Abiogenesis (Anorganik)
Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain 2).

Dari sekian banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori Biogenesis, karena lebih bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring dengan berkembangnya teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian pada tahun 1984 G. D. Hobson dalam tulisannya yang berjudul The Occurrence and Origin of Oil and Gas menyatakan bahwa : “The type of oil is dependent on the position in the depositional basin, and that the oils become lighter in going basinward in any horizon. It certainly seems likely that the depositional environment would determine the type of oil formed and could exert an influence on the character of the oil for a long time, even thought there is evolution” 2).

Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme).



Dalam proses ini, terjadi kebocoran kecil yang memungkinkan satu bagian kecil karbon yang tidak dibebaskan kembali ke atmosfir dalam bentuk CO2, tetapi mengalami transformasi yang akhir-nya menjadi fosil yang dapat terbakar. Bahan bakar fosil ini jumlahnya hanya kecil sekali. Bahan organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian utama dari karbon organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam batuan sedimen.

Pada mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak) diproduksi oleh makhluk hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk mempertahankan diri, untuk berkembang biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk hidup itu. Komponen yang dimaksud dapat berupa konstituen sel, membran, pigmen, lemak, gula atau protein dari tumbuh-tumbuhan, cendawan, jamur, protozoa, bakteri, invertebrata ataupun binatang berdarah dingin dan panas, sehingga dapat ditemukan di udara, pada permukaan, dalam air atau dalam tanah.

Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka 99,9 % senyawa karbon dan makhluk hidup akan kembali mengalami siklus sebagal rantai makanan, sedangkan sisanya 0,1 % senyawa karbon terjebak dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang merupakan cikal bakal senyawa-senyawa fosil atau dikenal juga sebagai embrio minyak bumi. Embrio ini mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah satu tempat yang kemungkinan menjadi reservoar dan ada yang hanyut bersama aliran air sehingga menumpuk di bawah dasar laut, dan ada juga karena perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan lalu menumpuk di permukaan dan ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam yang arusnya kecil.

Embrio kecil ini menumpuk dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar yang dikenal dengan geopolimer. Senyawa-senyawa organik yang terpendam ini akan tetap dengan karakter masing-masing yang spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan pembentukannya. Selanjutnya senyawa organik ini akan mengalami proses geologi dalam perut bumi. Pertama akan mengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di bawah permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.



Pada kondisi ini senyawa-senyawa organik yang berasal dan makhluk hidup mulai kehilangan gugus beroksigen akibat reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi. Semakin dalam pemendaman terjadi, semakin panas lingkungannya, penam-bahan kedalaman 30 – 40 m akan menaik-kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih dan 600 m sampai 3000 m, suhu pemendaman akan berkisar antara 50 – 150 °C, proses geologi kedua yang disebut katagenesis akan berlangsung, maka geopolimer yang terpendam mulal terurai akibat panas bumi.



Komponen-komponen minyak bumi pada proses ini mulai terbentuk dan senyawa–senyawa karakteristik yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali dibebaskan dari molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke arah pusat bumi, temperatur semakin naik, dan jika kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka bahan-bahan organik dapat terurai menjadi gas bermolekul kecil, dan proses ini disebut metagenesis.

Setelah proses geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk bersama-sama dengan bio-marka. Fosil molekul yang sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan (migrasi) karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata se-jauh 5 cm per tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau selanjutnya akan bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan yang memenjara minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga bu-mi, akan ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang diten-tukan strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat menerangkan asal-usul fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan batuan induk.