Blacksmokers

Penulis Artikel Puslitbang Geologi Kelautan, Oleh : Dida Kusnida

Kita mungkin pernah melihat atau mendengar sumber mata air panas yang umumnya terdapat di sekitar gunung api.  Namun demikian, sumber mata air panas dapat pula dijumpai di dataran rendah, bahkan terkadang di pantai berupa semburan air panas (geyser) seperti yang terdapat di Cisolok - Palabuhan Ratu, Kabupaten Sukabumi, Jawa Barat.   Keberadaan mata air panas di darat tergantung pada kondisi geologi daerah setempat.  Fenomena keluarnya mata air panas terdapat pula di laut yaitu di sekitar komplek gunung api bawah laut dan sering disebut celah atau cerobong hidrotermal laut dalam.  Cerobong bawah laut ini disebut “black smokers”. Black smokers terlihat berupa struktur cerobong asap yang terbuat dari mineral belerang yang mengandung mineral sulfida yang berasal dari bawah kerak bumi.  Mineral sulfida ini terbentuk pada temperatur 350 oC.

Celah hidrotermal pertama kali ditemukan pada tahun 1977.  Celah-celah ini diketahui berada di Samudera Pasifik dan Samudera Atlantik. Celah-celah ini kebanyakan dijumpai pada kedalaman sekitar 2100 meter di daerah pemekaran dasar laut sepanjang Sistem Punggungan Tengah Samudera, yaitu rangkaian gunung api bawah laut yang memanjang dan meliuk-liuk mengitari bumi.  Celah hidrotermal merupakan fenomena alam spektakuler yang terdapat di dasar lautan.  Air laut merembas melalui rekahan di dasar laut dan terpanaskan oleh batuan cair yang letaknya jauh di bawah kerak samudera dengan suhu mencapai 400 oC.  Cairan panas ini muncul kembali ke permukaan dasar laut dan menyembur melalui celah-celah yang terbuka.  Cairan hidrotermal ini bercampur dengan logam terlarut dan bahan kimia lainnya yang berasal dari kedalaman yang letaknya jauh di bawah dasar laut.  Proses terjadinya hidrotermal bawah laut adalah sebagai berikut (lihat gambar ): 

1. Air laut yang dingin (2 oC) merembas melalui celah-celah ataupun rekahan yang terdapat  di dasar lautan.

2. Air laut terus merembas jauh ke bawah di dalam kerak samudera.  Radiasi energi panas dari batuan cair yang terletak jauh di bawah dasar laut mendidihkan rembasan air laut hingga suhu cairan hidrotermal mencapai 350-400 oC.   Setelah rembasan air laut terpanaskan, ia bereaksi dengan batuan sekitar di dalam kerak samudera.  Reaksi kimia ini merubah cairan  hidrotermal  dengan cara sebagai berikut : 
•Semua kandungan oksigen dalam cairan menjadi hilang
•Cairan panas ini menjadi bersifat asam 
•Cairan ini menangkap logam-logam terlarut, termasuk besi, tembaga dan seng
•Cairan ini menangkap hidrogen  sulfida

3. Cairan panas ini tidaklah begitu kental sehingga ia lebih ringan dibandingkan dengan  cairan yang lebih dingin. Dengan demikian cairan hidrotermal menyembur ke atas melalui kerak samudera layaknya balon udara-panas yang naik ke udara.

4. Cairan hidrotermal keluar melalui cerobong dan bercampur dengan air laut yang dingin. Logam-logam dibawa ke atas dalam bentuk fluida bercampur dengan belerang membentuk meneral yang berwarna hitam yang biasa disebut sulfida logam, kondisi ini menjadikan kenampakan cairan hidrotermal seperti asap. Banyak faktor yang memicu terjadinya reaksi ini. Salah satu faktor tersebut adalah suhu yang dingin, dan faktor lainnya adalah keberadaan kandungan oksigen dalam air laut. Tanpa adanya unsur oksigen, mineral-mineral tersebut tidak akan pernah terbentuk.

White Smoker
Cairan hidrotermal berupa “white smokers” biasanya lebih dingin (250-300 °C) dan mengalir lebih lambat dibandingkan dengan cairan “black smokers”. Ukuran cerobongnya pada umumnya lebih kecil juga.  Warna putih berasal dari mineral yang terbentuk pada saat cairan hidrotermal keluar melalui cerobong dan bercampur dengan air laut.   Tidak seperti mineral hitam dalam black smokers, mineral-mineral ini tidak mengandung logam. 
Dalam “white smokers”, cairan hidrotermal bercampur dengan air laut di bawah dasar laut.  Oleh karena itu, mineral-mineral hitam terlebih dahulu terbentuk di bawah dasar laut sebelum cairan hidrotermal keluar melalui cerobong. Jenis lain dari senyawa kimia termasuk silika masih terdapat di dalam cairan hidrotermal tersebut di atas. Pada saat cairan hidrotermal tersebut keluar melalui cerobong, kristal-kristal kecil silika terbentuk. Reaksi kimia yang lain membentuk mineral putih yang disebut anhidrit. Kedua mineral ini merubah warna cairan hidrotermal yang keluar melalui cerobong menjadi putih.

Puslitbang Geologi Kelautan pada tahun 2002 dan 2003 telah menemukan proses hidrotermal gunung api bawah laut pada kedalaman lebih dari 1000 meter di sekitar komplek G. Komba di perairan P. Wetar - Nusa Tenggara Timur.  Mineral hidrotermal yang ditemukan diantaranya berupa emas dan perak.   Proses yang terjadi di daerah ini bukanlah berasal dari sistem vulkanisme pemekaran lantai samudera, namun berasal dari vulkanisme busur belakang kepulauan dari sistem tektonik tumbukan. 

Semburan Cairan Hidrotermal
Cairan hidrotermal yang keluar melalui cerobong tidak selalu berbentuk aliran. Di beberapa tempat, aliran ini merembas keluar dari celah-celah dasar laut.  Cairan hidrotermal dari hasil semburan ini biasanya lebih dingin dibandingkan cairan hidrotermal yang keluar melalui cerobong.  Cairan ini mengalir jauh lebih lambat. Semburan cairan hidrotermal bercampur dengan air laut di bawah dasar laut, sehingga semua mineral yang terbentuk dan tertinggal di bawah dasar laut.  Beberapa semburan hidrotermal mengandung sulfida. Mikroorganisme banyak terdapat dan hidup di atas sulfida ini. Mikroorganisme ini menjadi bahan makanan bagi mahluk eksotis lainnya yang hidup di sekitar cerobong hidrotermal.

Cerobong 
Bagaimanakah celah hidrotermal terbentuk ?.  Di beberapa lokasi di Punggungan Tengah Samudera, lempeng raksasa yang membentuk kulit bumi bergerak saling menjauh, meciptakan rekahan-rekahan dan celah-celah pada lantai dasar samudera. Air laut merembas kedalaman rekahan-rekahan ini yang selanjutnya terpanaskan oleh batuan cair atau magma yang terdapat di bawah kerak bumi.   Karena air laut ini terpanaskan, ia akan menyembur ke permukaan melalui celah-celah yang terdapat pada lantai dasar samudera.  Air yang masuk melalui celah-celah tersebut menyembur kembali ke dalam lautan dengan temperatur kurang lebih 400 oC, namun demikian air ini tidak mendidih sebab berada dalam tekanan massa air laut di atasnya yang begitu besar. Pada saat tekanan pada cairan hidrotermal ini bertambah, maka titik didihnya meningkat.

Cerobong yang tingginya bisa mencapai puluhan meter, terbuat dari mineral yang kaya akan logam dan belerang. Cairan hidrotermal membawa ke arah atas berbagai macam logam termasuk tembaga, seng dan besi dari kerak samudera. Pada saat cairan hidrotermal bercampur dengan air laut, logam-logam ini bercampur dengan sulfida membentuk mineral-mineral hitam.   Cerobong ini tumbuh membesar seiring dengan mengalirnya cairan hidrotermal dan terbentuknya mineral-mineral secara terus menerusnya. Para ahli kebumian telah meneliti beberapa cerobong hidrotermal yang pertumbuhannya mencapai 30 cm perhari.  Cerobong hidrotermal ini bagaimanapun bersifat rapuh, terkadang dapat roboh jika pertumbuhannya terlalu besar.

Lubang cerobong hidrotermal laut dalam biasanya terdapat di sepanjang pematang tengah samudera.  Beberapa lubang cerobong yang berbeda telah ditemukan sejak tahun 1977 dekat Kepulauan Galapagos oleh ilmuwan kebumian dengan menggunakan kapal selam riset kecil ALVIN.   Salah satu alasan mengapa sedikit sekali lokasi hidrotermal bawah laut yang telah diobservasi adalah karena para ahli kebumian hanya baru mengeksplorasi sebagian kecil saja dari punggungan tengah samudera yang panjangnya mencapai 50.000 km.  Sehingga tampak semakin para ahli kebumian lebih mengeksplorasi punggungan tengah samudera, maka mereka akan menemukan lokasi-lokasi celah hidrotermal yang lebih dalam.  Namun demikian pada kenyataannya, ternyata para ahli kebumian juga telah menemukan bahwa  tidak setiap punggungan tengah samudera mempunyai lokasi celah hidrotermal laut dalam. Para ilmuwan tidak mengetahui secara pasti mengapa beberapa punggungan memiliki celah hidrotermal laut dalam, sementara yang lainnya tidak.  
Massa kimia dan panas dengan jumlah yang sangat besar ini ditransfer dari dalam bumi ke permukaan melalui celah hidrotermal laut dalam.  Kimia air samudera sebagian dikontrol oleh proses ini. Dengan demikian, memahami bagaimana celah hidrotermal laut dalam bekerja merupakan sangatlah kritis didalam memahami sifat dinamis planet ini.

Sumber : - Puslitbang Geologi Kelautan 2005
                - Woods Hole Oceanographic Institutions 2005