Pengungkapan (disclaimer)

1. Saya bukan ahli geologi Arab Saudi dan bukan pula ahli agama.
2. Saya hanya akan menyampaikan beberapa hasil kajian ilmiah yang didapatkan dari pencarian di internet.
3. Penafsiran saya hanya sebatas yang saya dapatkan dari butir ke-2.

Mata air merupakan sumber air tawar penting bagi banyak masyarakat di seluruh dunia. Mata air ini terbentuk ketika air dari akuifer mengalir keluar dari tanah dan terbuka ke permukaan secara alamiah. Jadi tidak pakai sumur, tidak pakai pompa.

Mata air Sarasuta di Lombok Barat (Wikipedia Commons, CC0)

Mata air muncul ke permukaan karena tiga kondisi. Yang paling sering adalah karena muka air tanah terpotong oleh lembah. Itu kenapa mata air seringnya muncul di bagian hulu dan di sepanjang sungai. Mata air jenis ini pula yang menyebabkan sungai berair sepanjang tahun.

Jenis kedua adalah mata air kontak. Ia muncul pada batas lapisan akuifer (lapisan yang mengandung air tanah) dan lapisan kedap air. Jadi mata air itu muncul persis di bagian yang kedap air.

Yang terakhir adalah mata air rekahan. Air tanah mengalir di dalam rekahan atau retakan. Rekahan ini terbentuk di dalam batugamping (kapur), di dalam batuan beku hasil erupsi gunung api (misal: lava), atau terbentuk di zona sesar (patahan).

Kualitas dan kuantitas air dari mata air dapat bervariasi tergantung pada faktor seperti geologi, iklim, dan penggunaan lahan di atasnya. Jadi kalau warga yang tinggal di zona tangkapan airnya tidak sadar, mereka dapat saja mengotori sendiri mata air yang mereka ambil. Selain itu, mata air memainkan peran penting dalam menjaga keberlangsungan ekosistem dan keanekaragaman hayati.

Banyak titik mata air di pegunungan menjadi sumber air bagi penduduk yang tinggal di kaki gunung. Sumber air itu bahkan banyak yang menjadi air baku untuk pabrik air kemasan.

Studi menunjukkan bahwa perubahan iklim dan aktivitas manusia dapat berdampak signifikan terhadap suplai air dan kualitas mata air. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami proses hidrogeologi yang mengatur pembentukan dan fungsi mata air, serta menerapkan praktik pengelolaan yang berkelanjutan untuk melindungi sumber daya yang berharga ini.

Daftar bacaan:

• Lautz, L. K., & Siegel, D. I. (2013). Groundwater springs: sources, dynamics, and sustainability. Hydrogeology Journal, 21(1), 1-5.
• Sener, E., & Davraz, A. (2016). Assessment of the groundwater spring potential using GIS and remote sensing techniques: a case study from the Sultan Mountains (SW Turkey). Environmental Earth Sciences, 75(2), 1-17.
• Gleeson, T., & Ingebritsen, S. E. (2016). Crustal permeability. Groundwater in the Coastal Zones of Asia‐Pacific, 21-39.

Google Jamboard https://jamboard.google.com/d/1jl8NwrfrHK7tWw5PfLwtojHQtd39V1UjHkajLzGQ7z0/edit?usp=sharing

Tiga komponen mata air

Mata air tanah adalah sumber air segar penting bagi banyak komunitas di seluruh dunia. Mata air ini terbentuk ketika air dari akuifer mengalir keluar dari tanah dan secara alami terbuka ke permukaan. Ada beberapa komponen yang berkontribusi pada pembentukan mata air tanah, termasuk lapisan batuan atau sedimen bawah tanah yang menahan air, infiltrasi air hujan atau air permukaan ke dalam tanah, dan struktur geologi yang memungkinkan air mengalir ke permukaan.

Salah satu komponen kunci dari mata air tanah adalah lapisan batuan atau sedimen bawah tanah yang menahan air, yang dikenal sebagai akuifer. Akuifer biasanya terdiri dari batuan atau sedimen berpori yang dapat menahan dan mengalirkan air. Ketika air hujan atau air permukaan meresap ke dalam tanah, air tersebut meresap melalui pori-pori di akuifer dan disimpan di bawah tanah. Seiring waktu, air dapat terakumulasi dan membentuk mata air tanah.

Komponen lain dari mata air tanah adalah struktur geologi yang memungkinkan air mengalir ke permukaan. Struktur-struktur ini dapat meliputi kesalahan atau retakan di batuan yang memungkinkan air mengalir dengan lebih mudah, serta area-area di mana akuifer terbuka di permukaan, seperti di dekat lembah sungai atau lereng bukit.

Lokasi di mana air mengalir keluar dari tanah dan terbuka ke permukaan dikenal sebagai titik kemunculan atau mata air. Titik ini dapat bervariasi tergantung pada struktur geologi dan topografi daerah tersebut. Mata air dapat muncul di depresi atau area yang rendah, di kontak antara dua jenis batuan atau sedimen yang berbeda, atau sepanjang retakan atau sesar.

Secara keseluruhan, mata air tanah adalah sistem yang kompleks yang bergantung pada berbagai faktor untuk terbentuk dan berfungsi. Memahami komponen dari sistem ini sangat penting untuk melindungi dan mengelola sumber daya berharga ini untuk generasi mendatang.

Tiga hal yang mempengaruhi debit mata air/air tanah

Namun, debit mata air atau air tanah dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu: luas daerah tangkapan air, ketebalan akuifer, dan proporsi lahan terbuka.

Luas daerah tangkapan air adalah salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi laju aliran mata air tanah. Daerah tangkapan yang lebih besar berarti lebih banyak air dapat masuk ke sistem, meningkatkan potensi debit air. Daerah tangkapan dapat bervariasi dalam ukuran, tergantung pada apakah mata air tanah terletak di lembah kecil atau di rangkaian gunung besar. Penting untuk mempertimbangkan ukuran daerah tangkapan air saat mengelola debit mata air, karena memiliki dampak signifikan pada jumlah air yang tersedia.

Faktor penting lainnya adalah ketebalan akuifer. Akuifer adalah lapisan batuan atau sedimen di bawah tanah yang menyimpan dan mengalirkan air. Akuifer yang lebih tebal memiliki potensi untuk menyimpan lebih banyak air, yang dapat berkontribusi pada laju aliran yang lebih tinggi. Di sisi lain, akuifer yang lebih tipis mungkin tidak dapat menyimpan air sebanyak itu, yang dapat menyebabkan laju aliran yang lebih rendah. Penting untuk memahami ketebalan akuifer saat mengelola laju aliran mata air tanah, karena dapat mempengaruhi jumlah air yang tersedia untuk digunakan.

Proporsi lahan terbuka juga merupakan faktor penting yang juga harus dipertimbangkan saat mengelola laju aliran mata air tanah. Lahan terbuka merujuk pada area yang tidak ditutupi oleh bangunan, jalan, atau permukaan yang tidak tembus air. Lahan terbuka yang luas dapat meningkatkan jumlah air yang dapat meresap ke dalam tanah dan mengisi kembali akuifer, yang dapat berkontribusi pada laju aliran yang lebih tinggi. Sebaliknya, lahan terbuka yang lebih sempit dapat membatasi jumlah air yang dapat masuk ke dalam tanah. Penting untuk mengelola proporsi lahan terbuka saat mengelola laju aliran mata air tanah, karena dapat memiliki dampak signifikan pada jumlah air yang tersedia.

Secara keseluruhan, laju aliran mata air tanah dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk ukuran daerah tangkapan air, ketebalan akuifer, dan proporsi lahan terbuka. Dengan mengelola faktor-faktor ini, mungkin untuk mengontrol laju aliran mata air tanah, memastikan sumber air tawar yang berkelanjutan dan dapat diandalkan bagi komunitas lokal. Memahami faktor-faktor ini sangat penting untuk pengelolaan dan konservasi sumber daya yang berharga ini.

Tiga hal yang mengendalikan kualitas mata air/air tanah

Kualitas air tanah dipengaruhi oleh berbagai faktor termasuk jenis akuifer, komposisi kimia akuifer dan tanah atau batuan yang dilalui air tanah, dan aktivitas manusia. Untuk mengontrol kualitas air tanah, penting untuk memahami faktor-faktor ini dan mengambil tindakan untuk mengurangi dampaknya.

Jenis akuifer adalah faktor penting yang memengaruhi kualitas air tanah. Apakah akuifer tertekan atau tidak tertekan, dan jika ada lapisan pembatas, dapat memengaruhi kualitas air tanah. Air tanah yang mengalir di dalam akuifer tertekan lebih kecil peluang untuk terkontaminasi karena dilindungi oleh lapisan sekat (atau lapisan kedap air) yang menyekatnya dari proses yang terjadi di permukaan. Akuifer tidak tertekan lebih rentan mengalami kontaminasi.

Komposisi kimia akuifer dan tanah atau batuan yang dilalui air tanah juga dapat memengaruhi kualitas air tanah. Beberapa mineral atau bahan kimia dalam akuifer atau tanah dapat membuat air tidak cocok untuk dikonsumsi. Penting untuk memantau komposisi kimia air tanah dan menerapkan tindakan untuk mencegah kontaminasi. Lapisan akuifer yang secara alamiah mengandung logam berat, misal: Arsen, Nikel, maka air tanah yang mengalir di dalamnya juga akan memiliki kandungan logam yang sama.

Aktivitas manusia juga dapat memiliki dampak signifikan pada kualitas air tanah. Aktivitas manusia yang intens di permukaan, seperti praktik industri atau pertanian, dapat memperkenalkan bahan kimia atau polutan berbahaya ke dalam air tanah. Sangat penting untuk mengatur dan memantau aktivitas tersebut untuk mencegah kontaminasi air tanah.

Secara keseluruhan, mengontrol kualitas air tanah memerlukan pemahaman menyeluruh tentang faktor-faktor yang memengaruhinya. Dengan memantau jenis akuifer, komposisi kimia air tanah dan tanah atau batuan yang dilaluinya, dan aktivitas manusia, mungkin untuk mengambil tindakan untuk memastikan sumber air tawar yang berkelanjutan dan dapat diandalkan bagi masyarakat.

Tentang Air Zam-Zam

Dalam kesempatan ini, saya ingin menambahkan beberapa informasi terkait karakteristik air Zam-Zam. Air ini dikenal memiliki rasa yang unik dan kaya akan mineral, seperti kalsium, magnesium, dan besi. Selain itu, air Zam-Zam juga memiliki pH yang rendah, sekitar 7,5 hingga 7,9, yang menunjukkan sifatnya yang bersifat alkalin.

Yang akan saya bahas selanjutnya adalah bagaimana komponen-komponen yang telah saya paparkan di atas berperan dalam kasus sistem hidrogeologi air Zam-Zam. Seperti yang kita ketahui, sistem ini sangat kompleks dan melibatkan banyak faktor, seperti luas daerah tangkapan air, jenis akuifer, dan sebagainya.

Pertanyaan

Daftar pertanyaan Eureka! Edisi ke-17: Keajaiban Air Zamzam Narsum: Dr Dasapta Erwin Irawan, Peneliti Hidrogeologi ITB

1. Apa yang membuat air zamzam begitu menarik bagi para ilmuwan dan peneliti sains untuk diteliti? Sejauh ini penelitian zamzam berkisar dalam hal apa saja?
   1. sudah cukup banyak ya.
   2. meliputi kondisi geologi, hidrogeologi, lingkungan, sampai kesehatan.
   3. tapi kita tidak akan membahas semua.
   4. menjadi menarik karena debit airnya yang diklaim tidak pernah berkurang.
   5. dan karena sifatnya yang tertutup. tidak semua orang dapat masuk sampai ke lokasi sumur utama.
2. Bagaimana proses pembentukan air zamzam secara geologis?
   1. dikendalikan oleh batuan yang mengandung retakan/rekahan berusia hingga 200 juta tahun yang lalu.
   2. dan lapisan aluvial Wadi Ibrahim yang permeabilitasnya tinggi (mudah mengalirkan/menyerap air).
3. Apakah secara komposisi kimia, air zamzam memiliki perbedaan khusus dengan air lainnya?
   1. iya, kadar garamnya (diwakili nilai TDS bisa lebih dari 1000 ppm). itu yang membuat rasanya berbeda, tidak sama dengan air tawar yang biasa kita minum.
   2. tapi komposisi seperti itu sangat mungkin ditemui juga di tempat lain dengan kondisi hidrogeologi yang sama atau mirip, misal di eropa.
4. Apakah air zamzam memiliki kandungan mineral tertentu sehingga rasanya khas dan berbeda dengan air mineral lainnya?
   1. sama dengan no 3
5. Bagaimana bisa air zamzam tetap tawar meskipun berada di lingkungan padang pasir yang kering?
   1. sebenarnya kalau dilihat dari nilai TDS (yang menentukan air tawar, payau, atau asin), kadar garam air zam-zam tidak sama dengan air tawar pada umumnya.
   2. jadi kandungan air zam-zam sudah mewakili kondisi padang pasir.
6. Apa yang membedakan akuifer air Zamzam dengan akuifer lain di sekitarnya?
   1. saya belum mengkaji literatur secara mendalam, tapi setidaknya ada dugaan bahwa air zam-zam adalah air tanah yang berumur tua.
   2. berumur tua artinya tidak berkaitan secara langsung dengan air meteorik yang sekarang berputar dalam siklus hidrologi.
7. Apakah terdapat risiko pencemaran atau infiltrasi air asing ke dalam akuifer air Zamzam?
   1. jelas ada. apalagi kalau melihat karakter endapan aluvial wadi ibrahim yang sangat porous dan menerus dari permukaan tanah sampai ke kedalaman belasan meter.
8. Apakah ada perbedaan rasa atau karakteristik air Zamzam dari tahun ke tahun? Jika iya, apa yang menjadi faktornya?
   1. saya belum pernah membuat grafiknya.
   2. sudah ada beberapa penelitian tapi belum pernah digabungkan ke dalam satu grafik yagn sama.
   3. pengelola sumur zam-zam (rasanya) belum pernah merilis laporan rutin yang terbuka untuk publik.
9. Apakah ada perbedaan dalam kualitas air Zamzam dari sumur yang berbeda?
   1. saya kurang tahu.
10. Ini kan sudah masuk musim haji, aku jadi penasaran, bagaimana hidrogeologi dapat mempengaruhi ketersediaan air Zamzam selama musim haji?
    1. selain debitnya yang cukup, juga sistem distribusinya yang bagus.
    2. sistem hidrogeologinya tidak berubah, setidaknya sampai sekarang belum diketahui adanya tambahan suplai air ke dalam akuifer setiap musim haji.
    3. musim haji yang tidak pernah tetap waktunya (mengikuti penanggalan hijriah).
11. Bagaimana pengaruh pengambilan air Zamzam di tanah Mekah? Apakah terdapat risiko penurunan tingkat air dalam akuifer akibat pengambilan air Zamzam?
    1. mestinya ada risiko itu.
    2. pemerintah arab saudi sudah menyadari itu. salah satunya dengan membuat perencanaan jangka panjang pemenuhan kebutuhan air dari desalinasi.
12. Bagaimana ilmu hidrogeologi dapat membantu dalam manajemen dan pengelolaan air Zamzam?
    1. ilmu hidrogeologi akan membantu manusia mengetahui di mana air tanah mengalir, dari mana ia masuk, ke mana ia keluar, dan bagaimana caranya agar suplainya berkelanjutan.
13. Apakah ada penelitian terkait dengan potensi penggunaan energi geotermal di sekitar air Zamzam?
    1. belum diketahui.
14. Selain untuk diminum, apa saja potensi lain pemanfaatan sumber air zamzam?
    1. karena kualitasnya sangat tinggi dan potensinya yang belum diketahui dengan pasti, maka akan lebih baik kalau air zam-zam hanya untuk minum.
15. Bagaimana interaksi antara air tanah dan air zamzam di dalam sumur?
    1. belum diketahui dengan pasti.
    2. yang pasti adalah sumur zam-zam mengambil air dari akuifer wadi ibrahim dan batuan diorit tua.
16. Bagaimana air zamzam berperan dalam menjaga keseimbangan ekosistem di sekitarnya?
    1. saya belum mempelajari dengan rinci, tetapi setidaknya fungsi air tanah di Mekkah akan sama dengan fungsi air tanah di tempat lain.
    2. kalau dieksploitasi berlebihan akan menyebabkan bencana.