Siklus geokimia

SIKLUS GEOKIMIA

By :Ditha Merlianita - Retno Tri Lidya Ningrum

BUMI SEBAGAI SUATU SISTEM FISIKOKIMIA

Secara geokimia, bumi dipertimbangkan sebagai sistem tertutup

namun

beberapa material meteor dan debu meteor secara langsung diterima dari angkasa luar dan beberapa hidrogen dan helium hilang oleh pelepasan dari atmosfer

Gambaran umum dari bijih besi-nikel

mantel sebagian besar dari silikat magnesium besikerak bumi yang mana oksigen, silikonn, alumunium, besi, kalsium, magnesium, natrium, dan potasium adalah konstituen utama yang memberikan interprestasi informasi yang konsisten yang dikumpulkan dari beberapa sumber independen-kajian meteorit, fisika dan kimia bumi, data secara seismologi

Fakta secara geokimia mendukung ide bahwa struktur internal mungkin hasil dari kekuatan di dalam bumi itu sendiriMedan gravitasi yang dihasilkan telah mempengaruhi distribusi material oleh konsentrasi fase yang lebih berat kearah pusat dan yang lebih ringan kearah permukaangeofisika membenarkan teori bahwa bumi mempunyai struktur berlapis disebabkan pemisahan material menjadi kulit-kulit yang berbeda densitasnya

Goldschmidt memberi istilah ini dasar-dasar deferensiasi secara geokimia. Deferensiasi ini menyebabkan aksi gaya berat besi, oksigen, magnesium, dan silikon menjadi komponen utamaBesi menjadi komponen yang mendasar, dan distribusi unsut-unsur diantara inti metalik dan mantel silikat dikontrol oleh potensial oksidasinya dengan memperhatikan pada besi

SIKLUS GEOKIMIA

Geokimia mulai dari awal kristalisasi magma, dihasilkan melalui

perubahan dan pelapukan batuan beudan transportasi dan

ppengendapan melalui material yang dihasilkan, dan secara langsung melalui diagenesa dan litifikasi

menjadi metamorfosisme berturut-turut menjadi tingkat lebih tinggi

sampai barangkali oleh anexis dan palingenesis, magma diperbaharui.

Siklus geokimia tidak tertutup, baik secara material maupun energitika.

Ini menerima magma “dasar” dari bawah yang membawa energi

dengannya dalam bentuk panas. Permukaan menerima suatu

kontribusi benda-benda yang tidak signifikan, namun dapat terdeteksi dalam deposit laut dalam dimana

kecepataan sedimentasi sanagt rendah

Perubahan yang panjang dalam kimia atau masa unit atau

komponen dalam siklus geokimia dikenal sebagai perubahan sekular, termasuk perubahan kimia, masa,

atau komposisi isotop kontinen sebagai yang berkembang selama

waktu geologi

Pertimbangan siklus geokimia unsur-unsur individual atau gugus unsur-

unsurPada siklus ideal bukan masa komponen bukan pula komposisinya akan berubah melebihi waktu geologiBila material komposisinya berbeada ditambahkan atau dilepaskan dari siklus, kemungkinn siklus tidak dapat kembali ke kondisi awalnya

.

Material juga dapat ditambahkan atau dikurangi dari siklus tanpa perubahan komposisi kimia secrara keseluruhan dari migrasi material tetapi denganperubahan masanya. Variasi biomasa denagn waktu dapat menjadi contoh perubahan yang demikianBila perubahan kimia berlangsung, siklus dikatakan mempunyai komponen kumia sekuler, sedangkan kalau hanya terjadi perubahan masa, siklus mempunyai komponen nn kimia sekuler.

PENGARUH MANUSIA PADA SIKLUS GEOKIMIA

Polutan dapat berasal dari siklus geokimiaSumber polutan lain: Transportasi, bahan bakar, pembakaran, proses industri, pembuangan limbah.Contoh polutan karbon dioksida, nitrogen oksida, hidrokarbon, belerang oksida, dan partikulat

Dampak pada perairan......

Terjadi penambahan kebutuhan oksigen namun kapasitas oksigen dalam perairan berkurangOrganisme perairan tergangguMenghasilkan H2S sehingga berbau busukMenyebabkan eutrofikasi

PERUBAHAN ENERGI DALAM SIKLUS GEOKIMIA

Sumber energi utama dalam siklus geokimia...

Radiasi matahariEnergi potensial, kinetik, dan mekanikEnergi reaksiEnergi nuklirKandungan panas bumi

1. Radiasi Matahari

Radiasi matahari disebabkan hasil reaksi nuklir dimana hidrogen diubah menjadi helium di matahari. Matahari meradiasikan energi dalam segala arah dan hanya perbandingan yang sangat kecil sekitar 4,2x104 mengenai bumi, sekitar separonya dikembalikan ke angkasa oleh atmosfer.

1. Radiasi Matahari

RRata-rata radiasi matahari yang diterima bahwa 0,1% digunakan oleh fotosintesis tanaman, tanah, dan perairan, sekitar 15% diabsorpsi oleh bumi dan sisana digunakan untuk penguuapan air dan hidrosfer. Energi matahari penting untuk siklus perubahan yang melibatkan interaksi hidrosfer, biosfer, atmosfer, dan kerak

2. Energi mekanik, potensial, dan kinetik

Melalui penguapan air dari hidrosfer radiasi matahari diubah menjadi energi mekanik. Uap air di atmosfer mempunyai energi kinetik air hujan dan aliran air, sumber yang paling besar dari energi yang menyebabkan erosi dan sedimentasi. Energi potensial asal mula diubah menjadi energi kinetik dan akhirnya menjadi panas.

2. Energi mekanik, potensial, dan kinetik

Di dalam periode waktu yang pendek pembicaraan secara geologi erosi akan mengurangi seluruh permukaan tanah menjadi dataran rendahSumber energi mekanik lain adalah energi kinetik rotasi bumi. Porsi dari energi ini nampak sebagai angin dan pasang surut.

2. Energi mekanik, potensial, dan kinetik

Perlu dipercaya bahwa pasang surut dipengaruhi oleh efek gravitasi bulan dan kurang lebih luas, matahari, tetapi energi yang dihamburkan datang dari energi kinetik bumi dan tidak dari badan di luar bumi. Efek pasang ini adalah memeperlambat rotasi bumi sekitar satu detik dalam 1000 tahun

Energi Reaksi

Energi reaksi meliputi seluruh perubahan tingkat fisik dan kimia dan membentuk asosiasi paling segera dengan siklus geokimiareaksi berlangsung pada kondisi temperatur turun, yaitu kristalisasi magma (eksotermik)reaksi berlangsung pada kondisi kenaikan temperatur, yaitu metamorfosme yang progresif (endotermik)

Energi Nuklir

Sumber isotop-isotop penting untuk membangkitkan panas di bumi adalah 238U, 235U, 232Th, dan 40K

Energi Nuklir

Tipe batuan

Konsentrasi Produksi panas

U (ppm)Th

(ppm)K (%)

cal/(g) (106th)

t = 4,5 x 109

th

Granit 4 16 3,5 8 33

Intermediate

1,7 7 2 3,5 14

Basaltik 0,5 2 0,9 1 5

Peridotite/donite

0,01 0,04 0,001 0,01 0,04

Kandungan Panas Bumi

Kandungan panas bumi disebabkan pada vibrasi termal konstituen atom-atomnya.Energi termal ditransfer ke permukaan oleh kondisi dan oleh aktivitas pembekuan, kebanyakan energi ini dibangkitkan dalam kerak oleh radioaktivitas.

Kandungan Panas Bumi

Rata-rata hasil panas dari konduksi sekitar 1,4 x 106 cal/cm2 detik, atau secara kasar 3x1020 cal/tahun untuk seluruh bumi. Meskipun kontribusi gunung api tunggal mungkin spektakuler, total panas ditransfer oleh aktivitas pembekuan hanya fraksi yang sedikit dari yang seharusnya berkonduksi.

Dalam beberapa tempat aktivitas pembekuan dihubungkan dengan letak kedalaman patahan, patahan ini dapat melakukan aktivitas sebagai saluran untuk gas pembawa panas dari kedalaman yang lebih besar dan bergerak pada patahanMekanisme demikian dapat menghasilkan magma , yang oleh sifat baik oleh densitas yang lebih rendah daripada material padatan sekitarnya cenderung menuju bagian kerak yang lebih tinggi dan lebih dingin.

Energi thermal magma menghilang ke sekitarnya selama pendinginan dan pemadatan. Energi kinetik atom atau ion turun seperti turunnya temperatur, energi potensialnya juga diperkecil bila mereka disusun dalam mode yang rapi dalam kisi kristal. Pada tahap siklus berikutnya, erosi dan sedimentasi mengurangi material untuk tingkat energi yang rendah.

Erosi menggerkkan material dengan dibantu kekuatan gravitasi, dan melepaskan energi potensial yang dihasilkan. Reaksi kimia yang bergabung dengan pelapukan merupakan reaksi spontan dan biasanya irreversibel dan menyebabkan penurunan energi bebas. Hanya proses spontan pada permukaan bumi yang dihasilkan dalam kenaikan energi bebas adalah perubahan karbon dioksida dan air menjadi senyawa organik kompleks oleh tanaman yang menggunakan radiasi matahri.

Kecenderungan yang umum adalah sebaliknya selama metamorfisme bila energi termal dan gravitasi diubah menjadi energi kimia oleh reaksi endotermik dan pembentukan senyawa dan densitas yang lebih tinggiKenaikan yang cukup dalam temperatur dapat menaikan energi kinetik atom atau ion secukupnya untuk memperoleh kekuatan dalam membentuk kisi kristal, dengan demikian mineral terdekomposisi dan meleleh.

Magma dengan cara yang demikian diperbaharui, dan siklusnya menjadi lengkap. Kesetimbangan kuantitatif pada perubahan energi selamaa siklus geokimia belum dapat disusun, tidak lebih dari kesetimbangan kuantitatif pada perubahan material. Banyak energi dari siklus geotermal dikonstribusi oleh disintegrasi unsur-unsur radioaktif di dalam kerak bumi, dan mungkin ditambah oleh beberapa panas internal bumi.