Lapisan Batu Fosil Ungkap Rahasia Iklim Purba

BATU fosil selama ini lebih sering dipandang sebagai sumber energi fosil yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan purba. Namun, bagi ahli geologi, lapisan batu fosil menyimpan informasi yang jauh lebih berharga.

Di dalam batuan berwarna hitam tersebut, terdapat jejak lingkungan tempat tumbuhan hidup, kondisi air ketika gambut terbentuk, perubahan vegetasi, hingga dinamika siklus karbon yang berlangsung jutaan tahun lalu.

Karena itu, batu fosil dapat diperlakukan sebagai semacam arsip geologi. Ia tidak merekam iklim seperti termometer yang mencatat suhu dari hari ke hari, tetapi menyimpan berbagai indikator atau proxy yang dapat digunakan ilmuwan untuk merekonstruksi kondisi lingkungan pada masa pembentukannya.

Informasi tersebut menjadi semakin penting ketika para ilmuwan berusaha memahami bagaimana sistem Bumi merespons perubahan konsentrasi karbon dioksida CO2. Masa lalu menyediakan sejumlah contoh alami ketika atmosfer Bumi memiliki kandungan CO2 tinggi dan kondisi iklim yang berbeda jauh dari sekarang.

Salah satu contoh datang dari penelitian terhadap batu fosil di Cekungan Hailar, China bagian timur laut. Studi yang diterbitkan pada 2025 menggunakan lapisan batu fosil untuk mengungkap perubahan lingkungan dan iklim pada periode Kapur Awal, termasuk episode penting dalam sejarah iklim Bumi yang dikenal sebagai Oceanic Anoxic Event 1b (OAE1b).

Penelitian tersebut menganalisis 15 sampel, termasuk 12 lapisan batu fosil yang dikumpulkan secara vertikal dan berurutan. Para peneliti menggunakan sejumlah pendekatan, antara lain petrologi, isotop karbon stabil, biomarker, dan analisis geokimia, untuk melihat perubahan kondisi lingkungan ketika material tumbuhan terakumulasi dan kemudian berubah menjadi batu fosil.

Hasilnya menunjukkan bahwa lapisan batu fosil tersebut menyimpan perubahan kondisi kelembapan selama proses pembentukan gambut. Perubahan pada isotop karbon organik juga memberikan petunjuk mengenai perubahan siklus karbon dan komposisi vegetasi yang terjadi pada periode tersebut.

Yang menarik, rekaman isotop karbon dari batu fosil mampu menangkap Kilian sub-event, salah satu episode yang berkaitan dengan OAE1b. Temuan tersebut memperlihatkan bahwa batu fosil dapat memberikan informasi yang tidak hanya bersifat lokal, tetapi juga berkaitan dengan perubahan yang terjadi pada sistem karbon dan iklim dalam skala yang lebih luas.

Dari Hutan Purba Menjadi Batu Fosil

Untuk memahami mengapa batu fosil dapat menjadi arsip iklim, proses pembentukannya perlu dilihat terlebih dahulu. Batu fosil berawal dari ekosistem yang memiliki produktivitas tumbuhan tinggi. Ketika tumbuhan mati, batang, daun, akar, dan material organik lainnya jatuh dan terakumulasi. Dalam lingkungan yang jenuh air dan miskin oksigen, pembusukan berlangsung lebih lambat sehingga sebagian material organik dapat bertahan dan menumpuk menjadi gambut.

Jika lingkungan tersebut terus mengalami penurunan atau tertutup sedimen, lapisan gambut kemudian terkubur. Tekanan dan panas selama jutaan tahun secara bertahap mengubahnya. Air dan sejumlah senyawa volatil keluar, sementara kandungan karbon relatif meningkat.

Proses panjang tersebut dikenal sebagai pembatubaraan atau coalification. Gambut dapat berubah menjadi lignit, kemudian batu fosil dengan tingkat kematangan lebih tinggi seperti subbituminus dan bituminus, hingga pada kondisi tertentu menjadi antrasit. Selama proses ini berlangsung, tidak semua informasi lingkungan hilang.

Sebagian karakter material tumbuhan, mineral, unsur kimia, serta komposisi isotop dapat tetap terawetkan. Inilah yang kemudian dimanfaatkan para ilmuwan. Mereka tidak sekadar melihat warna atau ketebalan lapisan batu fosil. Sampel dapat dipotong sangat tipis untuk melihat struktur dan jenis material organiknya. Komponen organik batu fosil yang disebut maseral dapat memberikan informasi tentang bahan asal dan kondisi lingkungan pembentukannya.

Analisis geokimia juga dapat mengungkap unsur-unsur yang masuk ke dalam gambut. Sementara itu, isotop karbon dapat digunakan untuk melihat perubahan dalam siklus karbon dan kondisi ketika material organik tersebut terbentuk.