Reduksi dan Oksidasi Sedimen Laut

Dasar laut pada umumnya terdiri atas material pasir yang didominasi oleh kuarsa yang sukar lapuk. Di perairan dangkal yang landai serta terdapat muara sungai, pasir dapat dilapisi oleh sedimen halus. Lapisan ini banyak mengandung bahan organik yang  terikut dalam aliran sungai. Keberadaan bahan organik menyebabkan terjadinya proses penguraian.

    Pada suasana reduktif dan  kaya bahan organik, lumpur laut akan berwarna kelabu gelap sampai kehitaman. Tahapan reduksi berikutnya menyebabkan sulfat yang terdapat dalam air laut juga dapat direduksi menjadi sulfide dengan ciri berbau busuk. Bila bahan sedimen cukup lama berada dalam laut akan terjadi transformasi tipe mineral lempung yang semula daya ikat (adsorption) nutrisi rendah menjadi lebih tinggi. Nutrisi juga dapat diikat dan disediakan oleh bahan organik.

    Air laut mengandung berbagai garam, utamanya garam dapur (NaCl), di samping itu terdapat juga garam lain berupa kombinasi kation basa (K, Ca, Mg) dan anion sulfat, bikarbonat dan klor. Kandungan ion tersebut dapat mencapai 500 me/l yang merupakan suatu kondisi tingkat kegaraman yang sangat jauh di atas kondisi tanah pertanian pada umumnya.

    Proses dekomposisi diantaranya oksidasi, reduksi, solusi (larut), hidrasi, dan hidrolisis. Oksidasi adalah proses dimana bilangan oksidasi (valensi) suatu ion meningkat sedangkan reduksi adalah kebalikannya. Salah satu proses oksidasi yang umum pada pelapukan yaitu oksidasi pada besi. Contohnya adalah magnetit, suatu mineral yang umum ditemukan pada batuan beku, sedimen dan metamorf yang berubah menjadi mineral hasil pelapukan yang umum yaitu hematite.

4Fe₂O₃.FeO + O₂ 6 Fe₂O₃
Magnetit + Oksigen hematite
(Contoh proses reduksi yaitu pembentukan pirit pada kondisi anaerobik)

    Air berperan sebagai pelarut atau reaktan dalam proses dekomposisi. Contohnya air dan asam pada larutan merupakan dua agen pelarut utama. Pelarutan adalah proses yang mana material yang dapat larut terlarut, atau pecah menjadi ion. Contohnya yaitu dekomposisi pada piroksen:

(Mg, Fe, Ca)SiO₃ + 2 H+ + H₂O.Mg₂+ + Fe₂+ + Ca₂+ + H₄SiO₄
Piroksen + Ion Hidrogen + air Ion Mg, Fe, Ca + molekul silicic acid

      Reaksi yang sama terjadi pada mineral ferromagnesian silicates yang lain. Ion Ca, Mg dan silicic acid yang dihasilkan pada reaksi ini tertransportasikan jauh melalui larutan,sedangkan ion Fe mungkin mengalami oksidasi atau hidrasi atau keduanya dan terpresipitasi sebagai hematite atau geotit. Hal yang sama, mineral karbonat terlarutkan menghasilkan ion Ca, Mg dan molekul bikarbonat, yang semuanya tertransportasi sebagai larutan.

Air juga penting dalam hidrasi dan hidroslisis. Hidrasi adalah reaksi air dan komponen yang lain yang menghasilkan fase lain. Contohnya, goetit yang dihasilkan dari hematite melalui reaksi hidrasi:

Fe₂O₃ + H₂O.2FeOOH

     Hidrolisis adalah reaksi kelebihan H+ atau OH- yang dihasilkan reaksi yang bersangkutan. Reaksi hidrolisis terlihat sebagai reaksi penggantian kation suatu struktur mineral oleh hydrogen. Contohnya, pelapukan olivine menjadi silicic acid, ion Fe dan Mg, dimana hydrogen menggantikan Mg dan Fe.

(Mg, Fe)2SiO₄ + 4H₂O.xMg₂+ + 2xFe₂+ + H₄SiO₄ + 4(OH)-

Hal yang sama terjadi pada hidrolisis feldspar dan segera setelah itu membentuk mineral lempung kaolinit:

KAlSi3O8 +H2O à HAlSi3O8 + K+ + OH-
2 HAlSi3O8 + 9 H2O à Al2Si2O5(OH)4 + 4 H4SiO4

      Setiap proses dekomposisi adalah perubahan mineral yang tidak stabil pada permukaan bumi berubah menjadi mineral, molekul, atau ion yang lebih stabil dibawah kondisi permukaan. Produk utama pada proses ini yaitu kuarsa, mineral lempung, oksida besi, dan ion seperti Ca2+ dan Mg2+.. Tiga produk hasil pelapukan karbonat berupa ion Ca dan Mg-, Mineral lempung, dan kuarsa serta opal dihasilkan dari proses yang kira-kira sama dengan umur bumi yaitu 4,5 miliar tahun.

Kestabilan relatif dari mineral selama proses pelapukan dikemukakan oleh Goldich (1938) yang merupakan kebalikan dari Deret Bowen. Dia menemukan bahwa Olivine, Augite (klinopiroksen), dan Ca-plagioklas lebih mudah terlapukan dibandingkan dengan kuarsa dan muskovit. Walaupun secara umum hal ini benar, proses pelapukan lebih rumit dari perkiraan. Hal lain yang mempengaruhi adalah iklim, mikroba dan tanaman dan asam yang dihasilkannya. Olivine, augite, dan plagioklas mengandung unsur Mg, Na, K, Ca, yang mudah telepas melalui pemecahan ikatan ion dengan oksigen. Si, Al, dan Ti membentuk ikatan kovalen dengan oksigen yang lebih sulit untuk pecah, yang mencegah pemecahan mineral seperti kuarsa.

     Transportasi sedimen dimulai ketika material terlapukan dan ion terlarut. Transportasi material yang terlarut disebut transportasi larutan, sedangkan material padat tertransportasi melalui transportasi mekanik. Transportasi mekanik di antaranya falling, sliding, rolling, bouncing(saltation), flowing dan transportasi supensi.  Transportasi sedimen tergantung pada sifat fisik dari agen transportasi, sifat material, sifat fisik dari campuran agen transportasi dan material, dan gaya yang menyebabkan transportasi. Agen transportasi diantaranya gravitasi, air mengalir, angin dan es yang bergerak. Gravitasi tidak hanya menyebabkan pergerakan material tetapi juga menggerakan arus air dan es untuk bergerak turun.