Memecahkan Kode Iklim: Ilmuwan Mengungkap Petunjuk dari 380 Juta Tahun Lalu

Batuan dolomit berpori dengan rongga yang best untuk pemanfaatan panas bumi. Kredit: RUB, Marquard

Batuan mengalami transformasi selama jutaan tahun, tetapi masih menyimpan informasi berharga tentang iklim selama pembentukannya.

Cairan yang beredar di bawah tanah secara bertahap mengubah batuan dari waktu ke waktu. Proses ini harus dipertimbangkan saat menggunakan batuan sebagai arsip iklim. Dr. Mathias Müller dari kelompok penelitian Geologi Sedimen dan Isotop di Universitas Ruhr Bochum, Jerman, bersama dengan rekan-rekan internasional, telah merinci informasi iklim mana yang masih terpelihara dalam batu kapur berusia 380 juta tahun dari Hagen-Hohenlimburg.

Terlebih lagi, analisisnya memungkinkan dia untuk menarik kesimpulan tentang seberapa cocok batuan tersebut saat ini untuk penggunaan panas bumi dalam. Hasil penelitiannya telah dipublikasikan dalam jurnal Geochimica dan Cosmochimica Acta pada tanggal 1 Juli 2024.

Pemandangan satu sisi tambang Steltenberg: Batu-batuan dengan warna yang berbeda merupakan produk dari proses diagenesis di bawah tanah, yang telah mengubah batu kapur asli. Kredit: RUB, Marquard

Arsip iklim di batu

Untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang iklim saat ini, ada baiknya untuk menengok ke masa lalu. Para peneliti menggunakan apa yang disebut proksi untuk tujuan ini: indikator tidak langsung dari iklim dalam arsip alami seperti inti es, lingkaran pohon, atau batu tetes. “Jika kita ingin mempelajari sesuatu tentang iklim beberapa juta atau bahkan miliaran tahun yang lalu, kita meneliti batuan sedimen yang mungkin telah menyimpan suhu air laut dari ratusan juta tahun yang lalu,” jelas Mathias Müller.

Fosil koral dan brakiopoda di batu kapur Massenkalk keabu-abuan yang telah mengalami transformasi diagenesa sebagian menjadi batuan dolomit berwarna coklat muda di sepanjang celah vertikal. Kredit: Mathias Müller

Satu hal yang dapat membuat jenis penelitian iklim yang luas ini jauh lebih sulit adalah perubahan selanjutnya dalam tanda-tanda iklim yang tersimpan dalam batuan ini. Proses ini disebut diagenesis. Proses ini dimulai segera setelah pengendapan sedimen di air laut dan dapat berlanjut hingga hari ini. “Batuan yang sangat tua biasanya terkubur hingga kedalaman beberapa kilometer,” kata Mathias Müller. “Perubahan informasi iklim kemudian disebabkan oleh cairan panas yang bersirkulasi di kedalaman.” Jika cairan tersebut dapat menembus batuan, sering kali menyebabkan rekristalisasi atau pertumbuhan mineral baru di batuan. Selain itu, ketika batuan terangkat dari kedalaman ke permukaan bumi, batuan tersebut dipengaruhi oleh cuaca. Apa yang disebut diagenesis meteorik ini juga dapat memengaruhi informasi iklim lama atau membuatnya sama sekali tidak berguna.

Dari laut dangkal sampai pegunungan

Bersama tim peneliti internasional, Mathias Müller merekonstruksi secara terperinci informasi iklim dari laut dangkal selama periode Devon yang masih tersimpan di bebatuan di space Hagen-Hohenlimburg dan melalui proses apa dan dalam kondisi apa informasi tersebut telah berubah. Para peneliti menganalisis sejumlah sampel bebatuan yang dikumpulkan secara sistematis dari tambang Steltenberg menggunakan metode petrografi dan geokimia.

“Kami terkejut bahwa perubahan pada batuan tersebut memungkinkan kami mengidentifikasi sejumlah besar peristiwa geologi yang signifikan, seperti pembukaan Atlantik Utara di Jura dan dimulainya pelipatan dan pengangkatan Pegunungan Alpen yang jaraknya ratusan kilometer sejak akhir Zaman Kapur periode,” demikian Mathias Müller mencantumkannya. Ia menganggap penanggalan uranium-timbal radiometrik sebagai kunci klasifikasi kronologis dari apa yang disebut peristiwa overprinting yang tersimpan dalam batuan. “Kami sangat senang menemukan selama penelitian kami bahwa informasi iklim dari periode Devonian masih dapat ditemukan bahkan pada batuan yang sangat overprinted,” tegas peneliti tersebut.

Mathias Müller menganalisis perubahan yang dialami batuan selama jutaan tahun. Kredit: RUB, Marquard

Dari penelitian iklim hingga energi panas bumi

Temuan penelitian ini juga menarik jika dikaitkan dengan eksploitasi batuan untuk energi panas bumi dalam, yang dapat menjadi faktor pendukung transisi energi. Memprediksi kondisi apa yang akan ditemui di space bawah permukaan mana telah menjadi tantangan utama bagi para peneliti hingga saat ini. “Khususnya pada batuan karbonat, overprinting diagenesis dapat menyebabkan fenomena presipitasi dan pelarutan pada batuan, yang dapat berdampak dramatis pada potensi kelangsungan energi panas bumi,” kata Mathias Müller.

Hasil penelitian terkini memungkinkan kesimpulan optimistis sementara bahwa beberapa proses yang dicirikan di bawah permukaan yang lebih dalam mungkin telah meningkatkan kegunaan energi panas bumi. Bersama dengan para peneliti dari Fraunhofer Analysis Establishment for Power Infrastructures and Geothermal Power IEG dan Geological Survey of North Rhine-Westphalia, Mathias Müller saat ini bertujuan untuk mengetahui implikasi temuan dari permukaan bumi terhadap penerapan energi panas bumi di kedalaman.

Referensi: “Menuju pemahaman yang lebih baik tentang catatan proksi geokimia arsip karbonat kompleks” oleh M. Mueller, BF Walter, RJ Giebel, A. Beranoaguirre, PK Swart, C. Lu, S. Riechelmann dan A. Immenhauser, 1 Mei 2024, Geochimica dan Cosmochimica Acta.
DOI: 10.1016/j.gca.2024.04.029