bukuajarpengantarteknikgeofisikafinal

i

BUKU AJARBUKU AJARBUKU AJARBUKU AJAR

PENGANTAR TEKNIK GEOFISIKAPENGANTAR TEKNIK GEOFISIKAPENGANTAR TEKNIK GEOFISIKAPENGANTAR TEKNIK GEOFISIKA

Oleh

MUH SARKOWI

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

2010

ii

BUKU AJAR

PENGANTAR TEKNIK GEOFISIKA

Dosen

MUH SARKOWI

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

2010

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Judul : Pengantar Teknik Geofisika

Penulis : Muh Sarkowi

Unit Kerja : Program Studi Teknik Geofisika

Bandar Lampung, September 2010

Ketua Program Studi Pembantu Dekan I Teknik Geofisika Fakultas Teknik

Bagus Sapto Mulyatno, MT Dr. Eng. Helmy Fitriwan, M.Sc

NIP. 19750928 2001121002

Kepala Perpustakaan

Universitas Lampung

Drs. Sugiyanto, S.Sos, M.Pd

NIP. 131106844

iv

PRAKATA

Buku Pengantar Teknik Geofisika ini ditulis untuk memenuhi buku-buku

pegangan dasar bagi mahasiswa Program Studi Teknik Geofiska. Buku ini

digunakan untuk mahasiswa tahun pertama agar mereka mengenal cakupan

kegiatan dibidang Geofisika, prinsip-prinsip kerja dan latar belakang teori,

pendekatan untuk penggunaan dalam rekayasa serta beberapa contoh

penggunaan. Selain buku ini diharapakan mahasiswa juga mencari sumber

referensi yang lain agar mempunyai pemahaman yang lebih baik.

Demikian, mudah-mudahan buku ini akan berguna dan dapat memperkaya

kepustakaan dalam buku ajar kebumian dalam bahasa Indonesia. Kritik dan

saran serta masukan sangat kami perlukan demi perbaikan dan

penyempurnaan buku ini

Penulis,

Dr. Muh Sarkowi

v

DAFTAR ISI

hal Halaman Judul Prakata

Daftar Isi

BAB I Tinjuan Geofisika Umum Dalam Ilmu Kebumian 1 1.1 Pengertian Geofisika

1.2 Geofisika dalam Eksplorasi dan Pengembangan Sumber

Daya Hidrokarbon, Mineral dan Lingkungan 1.3 Teknologi Geofisika dan Sumber Daya Hidrokarbon 1.4 Teknologi Geofisika dan Sumber Daya Mineral

1.5 Teknik Geofisika 1.6

1 4

9 13

17

BAB II Bumi 19

2.1 Pendahuluan 2.2 Asal Terbentuknya Bumi

2.3 Sejarah Singkat Bumi dan Kehidupannya

19 19

23

BAB III Interior Bumi dan Seismologi 34 3.1 Susunan Interior Bumi

3.2 Material dan Susunan Kulit Bumi

34 36

BAB IV Gayaberat 52

4.1 Pendahuluan 4.2 Hukum Gravitasi Universal 4.3 Konstanta Gravitasi Universal (G)

4.4 Massa Bumi 4.5 Percepatan Gravitasi Bumi Teoritik 4.6 Pengukuran Gayaberat 4.7 Alat-alat Ukur Gayaberat 4.8 Jaring Gayaberat di Indonesia 4.9 Isostasi 4.10 Aplikasi Metode Gayaberat

52 54 55

63 63 67 68 70 72 74

BAB V Kemagnetan Bumi 75 5.1 Bumi Sebagai Medan Magnet

5.2 Kutub Magnet Bumi

5.3 Dasar Teori Metode Magnetik 5.4 Pengukuran Medan Magnet 5.5 Pengolahan Data Geomagnet 5.6 Aplikasi Metode Magnetik

75 77

78 84 85 86

BAB VI Gunung Api 88 6.1 Terbentuknya Gunung Api

6.2 Struktur Gunung Api 6.3 Tipe Gunung Api 6.4 Klasifikasi Gunungapi di Indonesia berdasarkan aktivitasnya

88 91 92 95

vi

6.5 Manfaat Gunung Api 6.6 Bahaya Gunung Api

96 96

BAB VII Gempa Bumi 102 7.1 Pengertian Gempabumi

7.2 Alat Ukur Gempabumi 7.3 Menentukan Epicenter Gempabumi 7.4 Magnitude Gempabumi 7.5 Prediksi Gempabumi

102 104 107 110 115

Pustaka 119

Pengantar Teknik Geofisika

1

BAB BAB BAB BAB IIII

TINJAUAN GEOFISIKA UMUM DALAM ILMU KEBUMIAN

1.1 PENGERTIAN GEOFISIKA

Geofisika berasal dari kata geo, yang artinya bumi, dan fisika. Dari akar

keilmuannya sendiri, geo berasal dari kata geologi. Jadi, geofisika ialah

ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip fisika untuk mengetahui dan

memecahkan masalah yang berhubungan dengan bumi, atau dapat pula

diartikan mempelajari bumi dengan menggunakan prinsip-prinsip fisika.

Karena perkembangannya yang sangat cepat, batas yang jelas antara

geologi, fisika, dan geofisika menjadi semakin kabur. Sebagian orang

menganggap geofisika sebagian dari geologi, sementara yang lain

menganggapnya sebagai bagian dari ilmu fisika.

Pada dasarnya akar bidang keilmuan ada empat, yaitu kimia, fisika,

geologi, dan biologi (Gambar 1.1).

Fisika K im ia K im ia F isika

Geologi

Biofisika

Geofisika

Geokim

ia

Biokimia

Paleontologi

Gambar 1.1 Akar Keilmuan


2

Kimia adalah ilmu yang mempelajari seluk-beluk materi.

Fisika adalah ilmu yang mempelajari semua proses atau gaya yang

bekerja pada materi.

Geologi adalah ilmu yang mempelajari berbagai materi yang ada di

kerak bumi.

Biologi adalah ilmu yang mempelajari berbagai hal tentang organisme

hidup.

Di samping keempat cabang ilmu dasar tersebut terdapat cabang ilmu

lainnya, yaitu astronomi. Ilmu ini mempelajari alam semesta di luar bumi

dan kadang-kadang juga dipandang sebagai ilmu fisika. Selain itu,

terdapat ilmu matematika, yaitu ilmu yang mempelajari bentuk dan

angka.

Pada perkembangan selanjutnya, para ilmuwan tidak melihat lagi

tumpang tindih antara ilmu yang satu dengan ilmu yang lainnya,

sehingga muncul disiplin ilmu baru yang seolah terpisah, padahal

sebenarnya berada di antara dua disiplin ilmu asalnya. Contohnya adalah

penjelasab Sir Isaac Newton, seorang ahli fisika, tentang pembentukan

pegunungan. Dalam kaitan ini ia berbicara tentang ilmu geologi yang

dikaitkan dengan teori kontraksinya. Geofisika adalah satu di antara

sejumlah ilmu yang berkembang dengan cara ini.

Ilmu pengetahuan dimulai dengan observasi atau pengamatan. Di masa

lalu, pengakuan atas percobaan hanya berdasarkan referensi penguasa,

yang berakhir pada Zaman Renaissance. Sekarang ilmu dan teknologi

modern berkembang berdasarkan prinsip observasi yang pada awalnya

memang bersifat deskriptif. Contohnya, Kepler menjelaskan gerak planet


3

dan Harvey menjelaskan aliran darah. Percobaan di bidang geologi,

karena menangani bahan yang sangat kompleks, tetap bersifat deskriptif.

Sebaliknya, bidang fisika yang mempelajari gaya, proses, serta hubungan

antar-materi tanpa meninjau kejadian di alam, berkembang lebih

kuantitatif dan dapat mengukur berbagai fenomena di laboratorium.

Pemikiran tersebut melahirkan prinsip atau cara kerja pengukuran yang

dapat dilakukan di lapangan, seperti pengukuran gaya berat, magnetik,

geolistrik, elektromagnetik, seismik dan sebagainya.

Pada perkembangan selanjutnya, jika ahli geologi memerlukan pengujian

suatu hipotesis, maka ahli fisika dan ahli kimia telah menyiapkan

teknologi untuk mengukur besarnya. Teknologi ini mempercepat

perkembangan ilmu kebumian. Pada awalnya, ilmu geofisika dibutuhkan

sebagai alat pengukur suatu hipotesis, namun dalam perkembangannya

ilmu ini tumbuh menjadi ilmu mandiri dengan permasalahan yang

spesifik.

Sekumpulan ahli di Amerika Serikat yang berkecimpung dalam masalah

ini kemudian membentuk organisasi profesi yang disebut American

Geophysical Union (AGU). Dalam organisasi ini terdapat divisi

meteorologi, hidrologi, oseanografi, seismologi, vulkanologi,

geomagnetisme, geodesi, tektonofisik, glasiologi, geotermometri,

geokosmogoni dan geokronologi.


4

1.2 Geofisika dalam Eksplorasi dan Pengembangan Sumber

Daya Hidrokarbon, Mineral dan Lingkungan

Pengambilan sumber energi dan mineral yang berguna dari muka bumi

secara terus-menerus dengan intensitas yang semakin meningkat telah

memacu kemungkinan terjadinya bahaya kekurangan sumber energi

yang dapt berakibat buruk pada perekonomian dan kehidupan penduduk

di seluruh dunia. Peristiwa di sekitar tahun 1970 telah memperlihatkan

bagaimana permasalahan tersebut sangat mungkin terjadi. Sebagaimana

diketahui, minyak bumi, gas bumi dan mineral logam di muka terdapat

dalam jumlah terbatas. Namun, masalah utama yang perlu diselesaikan

sesegera mungkin adalah bagaimana mencari dan menemukan sumber

cadangan energi baru di muka bumi ini yang dapat menggantikan mineral

yang telah digunakan atau dikonsumsi. Pencarian sumber energi dan

mineral ini semakin lama semakin sulit, tidak semudah menemukan dan

mengeksploitasi sumber itu.

Untuk menghadapi tantangan tersebut, para ahli kebumian telah

mengembangkan berbagai teknik eksplorasi yang semakin modern.

Hingga menjelang abad ke-20, pencarian minyak bumi dan mineral pada

penyelidikan langsung di permukaan bumi. Jika semua data di suatu

daerah sudah dapat ditemukan dengan peralatan sederhana, secara tidak

langsung sudah bisa diperkirakan sumber yang terdapat di bawah

permukaan melalui data geologi yang diukur di permukaan. Karena

pendekatan teknologi ini ternyata telah mencapai titik balik, yaitu

pengurangan hasil yang diperoleh, diperlukan metode pembelajaran baru

tentang daerah bawah permukaan. Metode tersebut tidak lagi bertitik

berat pada penelitian geologi, tetapi melibatkan pengukuran sifat fisika


5

permukaan bumi yang dapat memberikan informasi tentang struktur,

komposisi batuan di bawah permukaan, yang dapat digunakan untuk

menentukan lokasi sumber energi dan mineral.

Antara Geofisika dan Geologi

Telah disinggung bahwa ilmu yang mempelajari bumi dengan

menggunakan pengukuran fisika di permukaan bumi adalah geofisika.

Meskipun demikian, tidak selalu dapat dengan mudah dibedakan secara

pasti antara geologi dan geofisika. Perbedaan utamanya terletak pada

jenis datanya. Di satu pihak, geologi termasuk ilmu yang mempelajari

bumi dengan melakukan penelitian langsung terhadap batuan, baik dari

singkapan maupun dari pengeboran, serta meneliti gambaran tentang

struktur, komposisi atau sejarahnya yang dapat dilakukan dengan

beberapa analisis. Sementara itu, geofisika termasuk ilmu yang

mempelajari bagian-bagian bumi yang tidak dapat terlihat langsung dari

permukaan, melalui pengukuran dari sifat fisiknya dengan peralatan yan

tersedia di atas permukaan bumi. Geofisika juga mencakup interprestasi

pengukuran yang dilakukan untuk mendapatkan informasi yang berguna

tentang struktur dan komposisi lapisan di dalam bumi.

Meskipun demikian, perbedaan kedua ilmu bumi ini tidak benar-benar

nyata sepenuhnya. Well logs, misalnya, digunakan dalam bidang geologi,

namun cara inipun memperlihatkan hasil seperti yang diperoleh dari

penelitian dengan menggunakan peralatan geofisika. Berbagai bentuk

bawah permukaan, seperti lubang pengeboran, sering digunakan untuk

melakukan beberapa pengukuran geofisika.


6

Sebagaimana telah diketahui, geofisika menyediakan peralatan untuk

mempelajari struktur dan komposisi bagian dalam bumi. Memang

pengetahuan kita tentang bagian dalam bumi, sampai kedalaman

tertentu yang dilakukan melalui pengeboran atau penambnagan ternyata

terbatas, sehingga diperlukan penelitian geofisika. Keadaan dan sifat

mantel bumi, selubung bumi dan inti bumi dapat diperkirakan melalui

berbagai penelitian dengan gelombang seismik dari gempa bumi,

gravitasi, sifat magnetik dan suhu. Peralatan dan teknik yang

dikembangkan dalam sejumlah bidang tertentu telah digunakan dalam

eksplorasi hidrokarbon dan mineral. Pada saat yang sama, metode

geofisika dirancang untuk mengembangkan pemakaiannya atau

aplikasinya dalam berbagai penelitian tentang bagian dalam bumi.

Penekanan aplikasi geofisika secara ekonomi dinamakan teknik geofisika,

namun harus ditekankan juga bahwa geofisika murni dan teknik geofisika

mempunyai banyak ketergantungan satu sama lain.

Tantangan Teknologi Geofisika

Eksplorasi geofisika merupakan teknologi yang relatif baru. Pada tahun

1960-an, mineral logam dicari dengan menggunakan kompas magnetik,

namun cara ini hanya digunakan dalam eksplorasi pertambangan.

Penelitian geofisika untuk minyak dan gas bumi lebih bertumpu pada

sifat-sifat fisikanya. Penemuan sifat minyak bumi dengan menggunakan

metode geofisika yang pertama dilakukan pada tahun 1924.

Berdasarkan sejarah dan peralatannya, teknik eksplorasi geofisika

berkembang semakin baik, baik dalam penampilan maupun harganya.

Kemajuan ini dapat menaggulangi masalah besar dalam mengembangkan


7

sumber lama setelah dirasakan cukup sulit menemukan sumber baru.

Kecuali di daerah yang benar-benar baru untuk eksplorasi, banyak

pengukuran geofisika dilakukan di daerah yang di masa lalu pernah gagal

pengukurannya karena tidak tepatnya peralatan, teknik pengukuran

lapangan atau interprestasi data. Dengan kata lain, pengumpulan data

yang diperoleh dengan teknologi yang ada adalah satu-satunya

pengetahuan yang dapat ditemukan dengan berjalannya waktu.

Kebutuhan akan data baru tidak dapat dipenuhi sampai ditemukan

teknologi baru dengan pengembangannya, sehingga mempermudah

pengukuran dan pengolahan datanya.

Dengan demikian, sekarang ini para teknokrat geofisika mendapati

dirinya berada dalam situasi seperti orang sedang berlari di dalam kereta

yang sedang berjalan. Mereka harus berlari cepat hanya untuk bertahan

pada tempatnya berada. Masalah ini juga dihadapi oleh para ahli lainnya

yang terlibat dalam proses eksplorasi, seperti ahli geologi dan teknik

pengeboran maupun teknik perminyakan.

Sekarang, marilah kita tinjau lebih lanjut perkembangan teknologi dalam

eksplorasi geofisika yang dibagi dalam beberapa jenis. Dalam beberapa

kasus, teknik-baru dikembangakan untuk menyelesaikan masalah

lingkungan di daerah tempat dilakukannya eksplorasi. Di daerah pantai,

gurun, tundra atau daerah yang mengandung lapisan lava dibutuhkan

pengukuran khusus. Di beberapa daerah lain, bising yang unik dapat

mengacaukan data geofisika, sehingga dibutuhkan teknik khusus untuk

mengatasinya. Pengenalan teknologi komputer analog pada tahun 1950

dan komputer digital pada tahun 1960 telah mendatangkan kemampuan

baru untuk merekam dan memproses berbagai macam data geofisika. Hal


8

ini membuka kemungkinan untuk memprediksi informasi yang berharga,

meskipun terhambat oleh bising yang tidak diinginkan.

Kemajuan teknoloi setelah Perang Dunia II membawa kemajuan pula di

berbagai bidang ilmu pengetahuan yang memberikan sumbangan besar

dalam eksplorasi geofisika. Komputer elektronik, mikrominiatur elektronik,

informasi-teknik pemrosesan dan satelit navigasi telah diguanakan secara

luas oleh para ahli geofisika dalam mencari dan mengembangkan

lapangan minyak bumi atau sumber daya alam lainnya.

Metode atau teknik Geofisika

Metode geofisika yang secara luas banyak dilakukan dalam eksplorasi

adalah metode seismik, gayaberat, magnetik, listrik dan elektromagnetik.

Semua metode tersebut juga terlibat dalam pengukuran zat radioaktif

dan suhu di dekat bumi atau di udara.

Beberapa metode ini digunakan untuk pencarian hidrokarbon. Metode

lainnya lebih banyak digunakan dalam eksplorasi mineral dan untuk

tujuan lain. Pengukuran seismik, magnetic dan gayaberat adalah

pengukuran utama untuk eksplorasi mineral. Di Uni Soviet, di Sekitar

Perancis dan lebih luas lagi sampai beberapa Negara di Amerika Serikat,

metode elektromagnetik telah banyak digunakan secara kontinu dalam

mencari minyak bumi. Jadi, metode magnetik dan elektromagnetik sudah

digunakan untuk kedua jenis penyidikan tersebut.


9

1.3 Teknologi Geofisika dan Sumber Daya Hidrokarbon

Teknologi geofisika pada dasarnya adalah teknologi yang dikembangkan

dengan menerapkan sejumlah hukum fisika pada berbagai sifat fisika

bumi agar dapat dimanfaatkan oleh umat manusia. Sehubungan dengan

itu, teknologi ini mempunyai cakupan yang sangat luas, misalnya untuk

keperluan mitigasi bencana gempa bumi dan gunung api. Selain itu,

diperlukan juga untuk pembangunan infrastruktur seperti jalan, gedung,

jembatan, bendungan dan bangunan sipil lain. Manfaat lainnya adalah

dalam analisis lingkungan untuk menganalisis berbagai bahan beresiko,

buangan limbah dan sebagainya. Yang tidak kalah pentingnya adalah

untuk ekslporasi sumber daya bumi seperti mineral, batuan, batubara,

minyak dan gas bumi, hingga kepentingan teknologi militer untuk galian

atau deteksi adanya percobaan nuklir.

Selanjutnya, teknologi geofisika dalam eksplorasi migas adalah teknologi

seismik. Sejarah menunjukkan bahwa teknologi seismik mendominasi

teknologi eksplorasi migas, namun teknologi ini bukanlah pertama

digunakan. Posisi terhormat ini ternyata ditempati oleh metode

gayaberat. Pada tahun 1915 Lorand von Eotvos yang berasal dari

Hungaria memulai survey gayaberat dengan torsion balance. Kemudian,

geologiwan Everetle DeGolyer menggunakan alat ini di Amerika Serikat

pada tahun 1920-an dan berhasil menemukan Kubah Garam Nash di

Brazoria County, Texas pada tahun 1924. Inilah penemuan ladang

minyak pertama dengan menggunakan teknologi geofisika. Teknologi ini

mulai jarang digunakan secara komersial sekitar tahun 1930-an, namun

secara sporadis masih digunakan di beberapa ladang minyak, misalnya di

Cekungan Sumatera Tengah dan Kampar Kanan yang dikelola oleh PT

Caltex Pacific Indonesia sekitar tahun 1985-1990. Bahkan pada tahun


10

1997, dalam pertemuan ilmiah tahunan SEG muncul teknologi

gradiometri gayaberat yang mendapat sambutan hangat, diikuti terbitnya

ulasan dalam jurnal profesional dan ada perusahaan yang khusus

didirikan untuk memasarkannya.

Awal penggunaan teknologi seismik untuk eksplorasi mineral ialah

sesudah Perang Dunia I. Para fisikawan Perancis, Jerman, Inggris dan

Amerika Serikat mengembangkan suatu metode berdasarkan teknologi

seismik untuk melokalisir artileri musuh. Setelah perang berakhir, John C.

Karcher dan Mintrop mulai menerapkannya untuk eksplorasi minyak

bumi. Karcher menemukan teknologi seismik refleksi pada April 1979 dan

segera mencari kemungkinan untuk bergerak secara komersial.

Mintrop mematenkan teknologi ini tahun 1919, serta mendirikan

perusahaan Seismos pada tahun 1921 dan memperoleh kontrak dari

perusahaan Marlan Oil (kemudian menjadi Conoco) pada tahun 1923.

pekerjaan ini belum menemukan minyak. Kontrak lain adalah Seismos

dan Gulf berhasil menemukan Kubah Orchard di pantai Texas pada tahun

1924. ladang ini menghasilkan minyak secara komersial, sehingga dicatat

sebagai keberhasilan teknologi seismik untuk eksplorasi minyak bumi.

Pionir teknologi seismik lainnya, Karcher, mengalihkan operasinya ke

Pantai Timur (Oklahoma) dan pada tahun 1921 Geological Engineering

Company berhasil melakukan tes fondasi Kota Oklahoma, sehingga

didirikan monumen oleh Oklahoma City Geological Society. Karena

dianggap sukses menyelesaikan pekerjaan ini, Marland Oil Company

setuju meberikan dana untuk penelitian lebih lanjut. Namun, hasil

penelitian itu buruk. Dan bersamaan dengan itu harga minyak juga


11

memburuk, sehingga perusahan itu bangkrut. Pada tahun 1920-an,

DeGolyer, Wakil Presiden Perusahaan Amerada memutuskan untuk

menyiapkan kemungkinan penggunaan teknologi geofisika dalam

ekslporasi minyak bumi. Perusahaan Geophysical Research Corp didirikan

sebagai anak perusahaan Amerada dan Karcher kembali dalam bisnis

minyak. Hasil yang dicatat ialah dikembangkannya instrumen seismik

yang diserahkan ke Houston pada tahun 1926, sehingga Gulf menyewa

dua kelompok refraksi pada tahun yang sama. Satu kelompok berhasil

menemukan dua buah kubah garam dalam waktu 3 bulan. Geologiwan

Kepala, L.P.Garret, mengembangkan teknik penembakan kipas dengan

hasil memuaskan. Dalam kurun waktu 1927-1928 GRC berhasil

menemukan 11 kubah garam dalam waktu hanya 4 bulan hanya untuk

satu klien.

Penelitian berjalan terus dan menghasilkan teknologi seismik refleksi

sebagai teknologi komersial. Karena dalam perusahaan belum

diprioritaskan, DeGolyer bekerjasama dengan Karcher membiayai

Geophysical Sevice Inc. Hasilnya, pada pertengahan tahun 1930-an dasar

eksplorasi geofisika modern telah diletakkan. Seismik refleksi telah mapan

sebagai teknologi penting dalam eksplorasi. Pada saat itu SEG berdiri dan

mulai dengan publikasi dalam majalah Gephysics pada tahun 1935.

Ternyata industri terus berkembang dan sangat mendukung teknologi ini,

misalnya dengan ditemukannya pita megnetik, teknologi pengolahan

sinyal dan akhirnya teknologi informatika atau komputer. Selanjutnya,

pada tahun 1960-an mulailah era digital. Pelopor teknologi seismik dalam

teknologi digital ialah Enders Robinson. Teknologi ini memungkinkan

dibuatnya penampang teknik. Konsekuensi dari perkembangan tersebut

ialah tumbuhnya industri baru pengolahan data yang dengan cepat


12

menghubungkan pengambilan data (data aquisition) dan interprestasi

data. Ketiga bagian ini -pengambilan data, interprestasi data dan

pengolahan data- sekarang berkembang pesat dalam teknologi seismik.

Geofisikawan telah terbukti memanfaatkan kemajuan perkembangan

teknologi informatika sejak tahun 1960-an. Perusahaan minyak menjadi

pasar terbesar yang memanfaatkan superkomputer pada tahun 1970-an,

sehingga mampu menolah data seisimik secara lebih banyak dan lebih

cepat. Kemajuan seismik 3D pada tahun 1980-an menjadikan teknologi

geofisika sebagai kader dalam perkembangan komputer workstation.

Teknologi seismik 3D ini diyakini sebagai terobosan teknologi di generasi

masa kini. Teknologi ini menjadikan evolasi yang tadinya hanya teknologi

eksplorasi saja menjadi teknologi eksplorasi dan pengembangan

(development) dari ladang migas. Dengan demikian, selain exploration

geophysicist dikenal pula development geophysicist.

Perkembangan kemampuan resolusi menjadikan perbandingan sukses

semakin baik bagi teknologi seismik yang ditunjukkan dengan

keberhasilan sumur-sumur pengembangan di ladang minyak. Kerena

posisi hidrokarbon di reservoir berubah terhadap waktu, mulailah

dipertimbangkan memasukkan dimensi keempat dalam seismik, yaitu

waktu, sehingga dikenal seismik 4D (tiga dimensi ruang ditambah satu

dimensi waktu). Teknologi ini bekerja berdasarkan teknologi seismik 3D

yang dilakukan secara berulang terhadap waktu, sehingga dapat

memantau pengaruh produksi hidrokarbon di permukaan terhadap

penyebarannya di bawah permukaan. Teknologi ini dikenal sebagai

seismik selang waktu (lapse-time seismic.)


13

Contoh studi mutakhir yang berkaitan dengan metode selang waktu

adalah yang dilakukan di Lapangan Fulmar di Laut Utara (Johnston dkk.,

1998). Hasil studi ini antara lain memberikan data tentang perubahan

kontak fluida di reservoir (berkaitan dengan batas produksi), kenaikan

seismik impedance akibat masuknya air dan penurunan tekanan di

reservoir dan perubahan impedan sesuai dengan sejarah produksi.

Kesimpulan akhir menyebutkan bahwa perubahan sifat seismik dapat

membantu dalam manajemen reservoir.

Contoh lain dilakukan oleh Huang dkk. (1998) yang melakukan integrasi

antara seismik selang waktu dan data produksi untuk manajemen

reservoir untuk memperbaiki production history matching yang dilakukan

di reservoir batupasir, Teluk Meksiko, Lepas Pantai Louisiana. Beberapa

contoh kegunaan lain dilaporkan oleh He dkk. (1998), Anderson dkk.

(1998) dan sejumlah peneliti lain.

Di Indonesia metode ini diterapkan di daerah PT CPI. Secara khusus

konferensi AAPG tahun 2000 memasukkan satu topik tentang

penggunaan Geofisika 4D (Anonim, 1999)

1.4 Teknologi Geofisika dan Sumber Daya Mineral

Hanya Indonesia yang bergantung pada produksi minyak dan gas untuk

memenuhi kebutuhan energinya. Ini sama saja bergantung pada

kandungan mineral untuk membiayai ekonomi industri yang merupakan

dasar peradaban modern. Angka kandungan mineral yang terus digali

menunjukkan permintaan yang terus meningkat sesuai dengan

pertumbuhan ekonomi. Pertumbuhan teknologi geofisika dapat


14

membantu menemukan cadangan migas dan ini harus digunakan dengan

sebaik-baiknya supaya kebutuhan mineral menjadi lebih tercukupi.

Survei yang menakjubkan dari teknik geofisika bisa ditemukan di Perancis

pada tahun 1980-an. Metode teknologi geofisika ini sudah lebih berhasil

dengan ditemukannya dua jenis bijih, yaitu bijih sulfida yang

kandungannya kedua terbesar dan tersebar, dan bijih besi. Mineral

lainnya seperti kromit dan emas juga sudah berhasil ditemukan dengan

survei geofisika.

Bijih sulfida sangat menguntungkan sebagai sumber tenaga dan

molibdenum. Logam penting yang telah ditemukan secara besar-besaran

dalam kandungan bijih sulfida adalah tembaga, nikel, timah dan seng.

Mineral yang biasa ditemukan adalah kalkopirit, bornit, molibdenit, pirit,

pirotit, galena dan sfalerit. Peralatan geofisika yang paling efektif untuk

menemukan bijih besi ini adalah teknik polarisasi terimbas. Kandungan

bijih ini memiliki sifat khas, yaitu konduktivitas dan densitas yang tinggi,

sehingga sering ditemukan. Karena magnetik seringkali hanya terdapat

sebagai tamu mineral, kekuatan gaya megnetiknya lemah. Sifat cukup

baik untuk mendeteksi kesatuan anomali kondukivitas yang terkandung.

Sementara itu, pengukuran gayaberat dipakai untuk mengamati anomali

densitas. Survei magnetometer antara lain digunakan untuk

mendiagnosis penyimpangan gaya tarik magnetik akibat perubahan

suseptibilitas.

Bijih besi yang memiliki daya tarik ekonomi besar adalah yang

mengandung magnetit dan hematit. Magnetit memiliki suspitibilitas

magnetik yang paling tinggi dibandingkan dengan mineral lain. Teknik

magnetik sangat sesuai untuk mencari besi dalam bentuk ini. Hematit


15

tidak banyak mengandung magnetic, tetapi sering dihubungkan secara

genesa atau secara statigrafi sebagai unit litotlogi yang mengandung

mineral magnet. Jadi, magnetometer dapat digunakan dalam eksplorasi

hematit sebagaimana digunakan untuk magnetit. Selain itu, karena

densitas manetit biasanya lebih besar daripada densitas batuan yang

mengandung mineral ini, survei gayaberat dapat digunakan unuk mencari

kedua jenis bijih ini.

Akhir-akhir ini penemuan cadangan polimetalik masif pada bijih sulfida di

dasar lautan memberikan harapan baru. Arti nyata deposit ini masih

harus menunggu perkembangan teknik penambangan, selain terkait

dengan masalah transportasi dan eksploitasi deposit ini. Bagaimanapun,

akan lebih baik menggunkaan kemampuan yang ada sekarang ini, yaitu

teknologi geofisika untuk pemecahan berbagai masalah penambangan di

laut.

Peralatan geofisika sudah digunakan dalam eksplorasi mineral hamper

tiga abad sebelum geofisika digunakan dalam pencarian minyak. Kompas

magnetik digunakan dalam prospek untuk bijih besi pada awal 1640,

tetapi baru 100 tahun yang lalu digunakan sebagai peralatan khusus.

Kompas untuk penambangan di Swedia, yang dikembangkan untuk

penyelidikan, jarum magnetiknya sangat bergantung pada perubahan

rotasi horizontal dan vertikal di Amerika Serikat, kompas ini biasanya

digunakan untuk eksplorasi bijih besi di New Jersey dan Michigan selama

dasawarsa terakhir abad ke-19.

Salah seorang perintis awal eksplorasi geofisika ialah Robert Fox yang

pada tahun 1815 menemukan bahwa mineral dapat berpolarisasi dengan

spontan. Ia mengajukan peralatan yang memakai efek ini untuk


16

mendapatkan bijih besi. Eksplorasi geofisika dengan menggunakan teknik

ini baru berusia satu abad, namun sebuah penemuan komersial telah

diciptakan berdasarkan teknik ini. Pada tahun 1916 Corad Schlumberger

menggunakannya untuk mencari lokasi deposit sulfida di Bonn. Kira-kira

pada waktu yang sama dia mengembangkan tempat pelatihan teknik

untuk resistivity (tahanan jenis). Teknik yang berbasis pada percobaan

diperkenalkan oleh Osborn dan peneliti lainnya sebelum pergantian abad

di area penambangan The Great Lakes.

Pada tahun 1915-1920 pelapisan berbagai jenis jarum mulai

diperkenalkan untuk lebih mencerahkan masa depan mineral magnetik.

Sampai saat ini magnetometer Schmidt masih tetap dipakai.

Magnetometer udara yang berdasarkan flux gate di bawah departemen

eksplorasi telah digunakan untuk mrngawasi kapal selam selama perang

dunia II dan digunakan dalam jangka pendek setelah perang.

Magnetometer nuklir untuk survei darat dan udara digunakan sekitar

tahun 1955 (cesium dan rubidium). Magnetometer diperkenalkan untuk

kerja eksplorasi sekitar tahun 1961. Airborne magnetic gradiometer

digunakan pada pertengahan tahun eksplorasi minyak.

Pada tahun 1920-an teknik pembuktian sedang dikembangakan untuk

prospek tahanan jenis yang melibatkan perkalian konfigurasi electrode.

Metode elektromagnetik diperkenalkan oleh Hans Lundberg pada

pertengahan tahun 1920-an dan mereka mengadaptasikannnya untuk

survei udara pada sekitar tahun 1947.

Sebelum Perang Dunia II, basis teori untuk eksplorasi bahan tambang

dibatasi dan interprestasinya hanya pada bagian kuantitatif. Sejak perang

telah terjadi banyak perkembangan dalam teori metode interprestasi


17

yang digunakan dalam geofisika pertambangan, terutama yang

bersangkutan dengan gaya magnetik dan elektromagnetik.

Penggunaan metode teknik geofisika untuk eksplorasi tambang tersebar

luas setelah berakhirnya Perang Dunia II. Dalam tahun 1948 polarisasi

terimbas atau metode over voltage diperkenalkan secara komersial dalam

pencarian bijih sulfida. Metode magnetotelluric dan metode audio

magnetotelluric juga diperkenalkan setelah perang.

1.5 Teknik Geofisika

Secara khusus perkembangan ilmu geofisika serbagian mengarah ke

teknologi. Pada mulanya bidang ini hanya mencoba menyediakan teknik

pengukuran dan perhitungan hipotesis geologi, namun kemudian

berkembang kea rah teknik pemanfaatan sumber daya. Contohnya

adalah teknologi seismik untuk eksplorasi minyak dan gas bumi,

gayaberat dan magnetik untuk eksplorasi mineral bijih, serta geolistrik

dan elektromagnetik untuk sumber daya panas bumi. Akhis-akhir ini juga

berkembang ke arah pengujian bahan konstruksi, struktur konstruksi

dangkal, serta pemantauan lingkungan, misalnya dengan berkembangnya

pengujian yang tidak merusak serta pengukuran polutan dan penggunaan

radar.

Teknik pengolahan data geofisika sering menghasilkan ahli yang sama

sekali sudah tidak mengerti lagi tentang akar kebumiannya sendiri atau

murni teknologi. Hal ini terjadi karena secara filosofis tugasnya sudah

berbeda, yaitu mencari cara mengolah data agar objek yang diinginkan

tergambar dengan jelas, terlihat nyata dibandingkan dengan benda-

benda lain di sekitarnya.


18

Para ahli yang berkecimpung dalam masalah ini kemudian mendirikan

organisasi profesi yang sangat terkenal, antara lain Society of Exploration

Geophysicist (SEG), sedangkan sesudah tahun 1990-an berdiri organisasi

Enviromental and Engineering Geophysical Society (EEGS). Asosiasi yang

disebut terakhir ini lebih menangani masalah yang berkaitan dengan

eksplorasi dangkal. Tentu saja karena sifatnya dangkal, masalah

lingkungan tercakup di dalamnya.

Teknolkogi geofisika akhir-akhir ini berkembang dengan pesat seiring

dengan perkembangan teknologi informatika. Fenomena ini mudah

dimengerti karena aplikasi informatika memungkinkan dilakukannya

pengambilan dan pengolahan data geofisika secara cepat dalam waktu

yang singkat, namun dengan ketepatan yang tinggi.


19

BAB BAB BAB BAB IIIIIIII

BUMI

2.1 Pendahuluan

Agar kita dapat lebih menghayati dan mendalami sifat sifat yang

terkandung dalam bumi, maka perlu disimak juga sedikit perihal

bagaimana terjadinya bumi ini. Untuk tujuan itu kita akan

mengawalinya dengan melihat kedudukan bumi ini dari sudut yang

lebih luas dan besar; yakni dengan menempatkan bumi ini sebagai

bagian dari Tata Surya. Kemudian beralih ke bagian-bagian yang lebih

kecil dan rinci, yaitu bahan-bahan pembentuknya, dan dari sini kita

melangkah mengungkapkan bentuk dan bangunnya, proses dan

peristiwa-peristiwa besar yang terjadi dan menimpa bumi seperti

pembentukan batuan, pengikisan permukaan bumi, pembentukan

pegunungan dan lain sebagainya.

2.2 Asal Terbentuknya Bumi

Proses bagaimana terjadinya Bumi dan Tata Surya kita ini telah lama

menjadi bahan perdebatan diantara para ilmuwan. Banyak

pemikiran-pemikiran yang telah dikemukakan untuk menjelaskan

terjadinya planit-planit yang menghuni Tata Surya kita ini. Salah

satu diantaranya yang merupakan gagasan bersama antara tiga

orang ilmuwan yaitu, KANT, LAPLACE Agar kita dapat lebih

menghayati dan memahami sifat-sifat yang terkandung dan

HELMHOLTZ, adalah yang beranggapan adanya suatu bintang yang


20

berbentuk kabut raksasa dengan suhu yang tidak terlalu panas

karena penyebarannya yang sangat terpencar. Benda tersebut yang

kemudian disebutnya sebagai awal-mula dari MATAHARI.

Gerakan tersebut menyebabkan Matahari ini secara terus-menerus

akan kehilangan daya energinya dan akhirnya mengkerut. Akibat

dari proses pengkerutan tersebut, maka ia akan berputar lebih cepat

lagi. Dalam keadaan seperti ini, maka pada bagian ekuator

kecepatannya akan semakin meningkat dan menimbulkan terjadinya

gaya sentrifugal. Gaya ini akhirnya akan melampaui tarikan dari

gayaberatnya, yang semula mengimbanginya, dan menyebabkan

sebagian dari bahan yang berasal dari Matahari tersebut terlempar.

Bahan-bahan yang terlempar ini kemudian dalam perjalanannya juga

berputar mengikuti induknya, juga akan mengkerut dan membentuk

sejumlah planit-planit.

Karena ternyata masih ada beberapa masalah yang berkaitan

dengan kejadian-kejadian didalam Tata Surya yang tidak berhasil

dijelaskan dengan teori ini, maka muncul teori-teori baru lainnya

yang mencoba untuk memberikan gambaran yang lebih sempurna.

Salah satunya adalah yang disebut dan dikenal sebagai teori

PLANETESIMAL yang dicetuskan oleh CHAMBERLIN dan MOULTON.

Teori ini mengemukakan adanya suatu Bintang yang besar yang

menyusup dan mendekati Matahari. Akibat dari gejala ini, maka

sebagian dari bahan yang membentuk Matahari akan terkoyak dan

direnggut dari peredarannya. Mereka berpendapat bahwa bumi kita

ini terbentuk dari bahan-bahan yang direnggut tersebut yang

kemudian memisahkan diri dari Matahari. Sesudah itu masih ada

bermunculan teori-teori lainnya yang juga mencoba menjelaskan


21

terjadinya planit-planit yang mengitari Matahari. Tetapi rupanya

kesemuanya itu lebih memfokuskan terhadap pembentukan planit-

planit itu sendiri saja tanpa mempedulikan bagaimana sebenarnya

Matahari itu sendiri terbentuk.

Astronomi adalah ilmu yang mempelajari keadaan Tata Surya, dan

mungkin merupakan ilmu yang tertua di Bumi. Kaitannya terhadap

bumi hanya terbatas kepada aspek bahwa bumi merupakan bagian

dari Tata Surya. Dari segi ilmu Astronomi, bumi kita ini hanya

merupakan suatu titik yang tidak penting dalam Tata surya

dibandingkan dengan benda-benda lainnya. Hasil pengamatan

manusia mengenai Tata Surya ini yang terpenting adalah

bahwasanya gerak-gerik dari benda yang didalam Tata Surya itu

mempunyai suatu keteraturan sehingga daripadanya dapat

digunakan untuk merekam waktu yang telah berlalu. Sudah sejak

lama orang percaya bahwa ia berada dalam suatu benda yang

merupakan inti daripada segala sesuatu yang diciptakan TUHAN.

Namun sejak 3 abad yang lalu kita baru menyadari bahwa Bumi

ini ternyata hanya merupakan sebagian kecil saja dari KOSMOS, dan

jauh sekali dari anggapan sebagai pusat dari segalanya. Sebenarnya

bahwa sejak 300 tahun terakhir ini kita memang telah banyak

mendapatkan fakta-fakta tentang bagaimana pola Tata Surya kita

ini. Beberapa dari padanya adalah yang berhubungan dengan

ukuran-ukurannya, sedangkan keteraturan yang dapat diamati.

Pemikiran Tentang Asal Mula Jadi Tata Surya

Dalam perkembangan yang mutakhir para peneliti di bidang

astronomi mulai membatasi diri dengan hanya memikirkan masalah-

masalah yang berkaitan dengan asal mula dari planit-planit saja.


22

Sedangkan teka-teki yang berhubungan dengan terjadinya Matahari

nampaknya untuk sementara masih tertinggal dan diabaikan seperti

keadaannya semula. Kurang lebih pada sekitar pertengahan abad

ini, masalah yang berkaitan dengan momentum telah dicoba didekati

melalui penggunaan sifat-sifat arus listrik dan medan kemagnitan.

Pendekatan ini menimbulkan suatu perubahan terhadap hukum yang

berkaitan dengan sifat-sifat dari gas panas sebagai berikut:

a. Pada awalnya gas gas ditafsirkan akan bereaksi langsung

terhadap tarikan gaya berat, perputaran dan tekanan. Tetapi

didalam suatu medan magnit yang dikekalkan oleh arus listrik

(magneto hydrodinamic field), gas yang terionkan akan

mempunyai kekuatan untuk menangkis gaya-gaya tersebut.

b. Disusul oleh FRED HOYLE pada tahun 1960 mengemukakan:

- Magneto hydrodinamic telah mempengaruhi sifat daripada

bahan asal didalam awan debu yang berupa gas yang

terionkan yang berputar dengan cepat. Melalui gas-gas ini

akan didapat garis-garis gaya magneto hydrodinamicyang

diumpamakan serupa dengan benang-benang elastis yang

mengikat gas-gas tersebut.

- Gas-gas yang terdapat dibagian luar dari awan akan berputar

lebih lambat dibandingkan dengan yang berada di bagian

dalam sehingga akibatnya benang-benang itu akan

mempunyai kecenderungan untuk melilit dan merentang.

Keadaan seperti ini akan menyebabkan peningkatan terhadap

momentum pada bagian luar, yang kemudian akan


23

membentuk planit-planit dan akan mengurangi bagian

tengahnya yang kemudian pula akan membentuk Matahari.

2.3 Sejarah Singkat Bumi dan Kehidupannya

Sejarah singkat dari bumi serta kehidupannya diperlukan sebagai awal

untuk menceritakan tentang evolusi. Evolusi adalah sebuah teori ilmiah

tentang perkembangan mahluk hidup. Ketika ada yg bertanya apakah

berarti manusia dari kera ? Banyak orang yang tidak percaya dan

menimbulkan pro dan kontra. Untuk belajar tentang evolusi dari ilmu

geologi lebih baik dimulai dari pengenalan jaman-jalan serta dimensi

waktu geologi.

Bumi tempat segenap makhluk hidup termasuk manusia telah terbentuk

kira-kira 4.600.000.000 tahun lalu bersamaan dengan planet-planet lain

yang membentuk tatasurya dengan matahari sebagai pusatnya. Sejarah

kehidupan di bumi baru dimulai sekitar 3.500.000.000 tahun lalu

dengan munculnya micro-organisma sederhana yaitu bakteri dan

ganggang. Kemudian pada 1.000.000.000 tahun lalu baru muncul

organisme bersel banyak. Pada sekitar 540.000.000 tahun lalu secara

bertahap kehidupan yang lebih komplek mulai berevolusi

Perkembangan perubahan tetumbuhan diawali oleh Pteridofita

(tumbuhan paku), Gimnosperma (tumbuhan berujung) dan terakhir

Angiosperma (tumbuhan berbunga). Sedangkan perkembangan dan

perubahan hewan dimulai dari invertebrata, ikan, amfibia, reptilia, burung

dan terakhir mamalia, kemudian terakhir kali muncul manusia.

Kalau dalam ilmu sejarah kita mengenal jaman-jaman dengan nama-

nama khususnya, misal : Jaman Batu, Jaman Majapahi; Kala dan Massa.


24

Dalam ilmu geologi juga mirip. Ada yg disebut jaman, kala, dan

periode. Sejarah perkembangan kehidupan di Bumi dan Kalender

Geologi dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2.

Gambar 2.1 Sejarah perkembangan kehidupan di bumi

Gambar 2.2 Kalender Geologi


25

a. Masa Arkeozoikum (4,5 2,5 milyar tahun lalu)

Arkeozpoikum artinya Masa Kehidupan Purba. Masa Arkeozoikum

(Arkean) merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi

yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Batuan masa ini

ditemukan di beberapa bagian dunia yang lazim disebut kraton/perisai

benua. Coba perhatikan, masa ini adalah masa pembentukan

kerakbumi. Jadi kerakbumi terbentuk setelah pendinginan bagian

tepi dari balon bumi (bakal calon bumi). Plate tectonic / Lempeng

tektonik yang menyebabkan gempa itu terbentuk pada masa ini.

Lingkungan hidup mas itu tentunya mirip dengan lingkungan disekitar

mata-air panas.

Pada awal terbentuknya, permukaan bumi masih berbentuk cairan

(semacam Lava yang keluar dari gunungapi yang meletus). Pada

masa ARKEOZOIKUM ini permukaan bumi sudah mendingin dan

mengeras. Andaikan bumi itu sebesar buah apel, maka kerak bumi itu

kira kira setipis kulit apel tersebut. Kerak bumi yang mengeras inilah

cikal bakal benua (protocontinent) yang nantinya akan terpecah-

pecah seperti sekarang. Yang mengalami pembekuan hanya bagian

luar permukaan bumi saja, sedangkan bagian dalam masih cair dan

membentuk arus.

Benua yang tadinya hanya satu benua akhirnya terpecah-pecah

menjadi beberapa benua. Karena sampai sekarang terus bergerak,

maka di satu sisi mereka saling menjauh, di sisi lain mereka bertemu

kembali dan bertabrakan. Benua benua itu seperti lempeng-lempeng

yang bergerak saling menjauh dan saling bertabrakan (teori Tektonik

Lempeng). Benua Australia kita sedang bergerak menuju Indonesia


26

(benua Asia) kira-kira 5-10 cm pertahun. Suatu saat akan bertabrakan

dengan Indonesia. Dulu India pernah terpisah dari Asia, asalnya India

terletak dekat Madagaskar Afrika. Kemudian India terus bergerak

menuju Asia, dan akhirnya bertabrakan, hasilnya adalah terbentuknya

Pegunungan Himalaya.

Batuan tertua tercatat berumur kira-kira 3.800.000.000 tahun. Masa

ini juga merupakan awal terbentuknya Indrosfer dan Atmosfer serta

awal muncul kehidupan primitif di dalam samudera berupa mikro-

organisma (bakteri dan ganggang). Fosil tertua yang telah ditemukan

adalah fosil Stromatolit dan Cyanobacteria dengan umur kira-kira

3.500.000.000 tahun.

b. Masa Proterozoikum (2,5 milyar 290 juta tahun lalu)

Proterozoikum artinya masa kehidupan awal. Masa Proterozoikum

merupakan awal terbentuknya hidrosfer dan atmosfer. Pada masa ini

kehidupan mulai berkembang dari organisme bersel tunggal menjadi

bersel banyak (enkaryotes dan prokaryotes). Enkaryotes ini bakal

menjadi tumbuhan dan prokaryotes nantinya bakal menjadi binatang.

Menjelang akhir masa ini organisme lebih kompleks, jenis invertebrata

bertubuh lunak seperti ubur-ubur, cacing dan koral mulai muncul di

laut-laut dangkal, yang bukti-buktinya dijumpai sebagai fosil sejati

pertama. Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama

dikenal sebagai masa Pra-Kambrium.


27

c. Jaman Kambrium (590-500 juta tahun lalu)

Kambrium berasal dari kata Cambria nama latin untuk daerah Wales

di Inggeris sana, dimana batuan berumur kambrium pertama kali

dipelajari. Banyak hewan invertebrata mulai muncul pada zaman

Kambrium. Hampir seluruh kehidupan berada di lautan. Hewan zaman

ini mempunyai kerangka luar dan cangkang sebagai pelindung.

Fosil yang umum dijumpai dan penyebarannya luas adalah, Alga,

Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakiopoda dan

Artropoda (Trilobit). Sebuah daratan yang disebut Gondwana

(sebelumnya pannotia) merupakan cikal bakal Antartika, Afrika, India,

Australia, sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa,

Amerika Utara, dan Tanah Hijau masih berupa benua-benua kecil

yang terpisah.

d. Jaman Ordovisium (500 440 juta tahun lalu)

Zaman Ordovisium dicirikan oleh munculnya ikan tanpa rahang

(hewan bertulang belakang paling tua) dan beberapa hewan

bertulang belakang yang muncul pertama kali seperti Tetrakoral,

Graptolit, Ekinoid (Landak Laut), Asteroid (Bintang Laut), Krinoid (Lili

Laut) dan Bryozona.

Koral dan Alaga berkembang membentuk karang, dimana trilobit dan

Brakiopoda mencari mangsa. Graptolit dan Trilobit melimpah,

sedangkan Ekinodermata dan Brakiopoda mulai menyebar.

Meluapnya Samudra dari Zaman Es merupakan bagian peristiwa dari


28

zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah

samudera yang berada di antaranya.

e. Jaman Silur (440 410 juta tahun lalu)

Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke

darat. Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk

Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa

(Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai

muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang

sebagai pelindung. Selama zaman Silur, deretan pegunungan mulai

terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlandia dan Pantai Amerika

Utara.

f. Jaman Devon (410-360 juta tahun lalu)

Zaman Devon merupakan zaman perkembangan besar-besaran jenis

ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan ikan hiu semakin aktif

sebagai pemangsa di dalam lautan. Serbuan ke daratan masih terus

berlanjut selama zaman ini. Hewan Amfibi berkembang dan beranjak

menuju daratan.

Tumbuhan darat semakin umum dan muncul serangga untuk pertama

kalinya. Samudera menyempit sementara, benua Gondwana

menutupi Eropa, Amerika Utara dan Tanah Hijau (Green Land).


29

Gambar 2.3 Ilustrasi keadaan permukaan bumi pada jaman Devon

g. Jaman Karbon (360 290 juta tahun lalu)

Reptilia muncul pertama kalinya dan dapat meletakkan telurnya di

luar air. Serangga raksasa muncul dan ampibi meningkat dalam

jumlahnya. Pohon pertama muncul, jamur Klab, tumbuhan ferm dan

paku ekor kuda tumbuh di rawa-rawa pembentuk batubara.

Pada zaman ini benua-benua di muka bumi menyatu membentuk satu

masa daratan yang disebut Pangea, mengalami perubahan

lingkungan untuk berbagai bentuk kehidupan. Di belahan bumi utara,

iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran, rawa-rawa yang

berisi dan sekarang tersimpan sebagai batubara.

Gambar 2.4 Ilustrasi keadaan permukaan bumi pada jaman Devon


30

h. Jaman Perm (290 -250 juta tahun lalu)

Perm adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural,

Rusia. Reptilia meningkat dan serangga modern muncul, begitu juga

tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Hewan Ampibi menjadi kurang

begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa

dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.

Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa

daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia

dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim

yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian

utara bumi.

i. Jaman Trias (250-210 juta tahun lalu)

Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit

menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai

muncul pertama kalinya selama zaman ini. Reptilia menyerupai

mamalia pemakan daging yang disebut Cynodont mulai berkembang.

Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis

reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan

sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar. Benua

Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di

bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.


31

j. Jaman Jura (210-140 juta tahun lalu)

Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia

meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus

berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak

dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati

pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya

berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit

dan Sequola melimpah pada waktu ini. Pangea terpecah dimana

Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika

Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia. Jaman ini

merupakan jaman yang paling menarik anak-anak setelah

difilmkannya Jurrasic Park.

Gambar 2.4 Ilustrasi keadaan permukaan bumi pada jaman Jura

k. Jaman Kapur (140-65 juta tahun lalu)

Banyak dinosaurus raksasa dan reptilia terbang hidup pada zaman ini.

Mamalia berari-ari muncul pertama kalinya. Pada akhir zaman ini

Dinosaurus, Ichtiyosaurus, Pterosaurus, Plesiosaurus, Amonit dan

Belemnit punah. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang


32

menjadi banyak bentuk yang berlainan. Iklim sedang mulai muncul.

India terlepas jauh dari Afrika menuju Asia. Jaman ini adalah jaman

akhir dari kehidupan biantang-binatang raksasa.

Gambar 2.4 Ilustrasi keadaan permukaan bumi pada jaman Kapur

l. Zaman Tersier (65 1,7 juta tahun lalu)

Pada zaman tersier terjadi perkembangan jenis kehidupan seperti

munculnya primata dan burung tak bergigi berukuran besar yang

menyerupai burung unta, sedangkan fauna laut sepert ikan, moluska

dan echinodermata sangat mirip dengan fauna laut yang hidup

sekarang. Tumbuhan berbunga pada zaman Tersier terus berevolusi

menghasilkan banyak variasi tumbuhan, seperti semak belukar,

tumbuhan merambat dan rumput. Pada zaman Tersier Kuarter,

pemunculan dan kepunahan hewan dan tumbuhan saling berganti

seiring dengan perubahan cuaca secara global.

m. Zaman Kuarter (1,7 juta tahun lalu sekarang)

Zaman Kuarter terdiri dari kala Plistosen dan Kala Holosen. Kala

Plistosen mulai sekitar 1,8 juta tahun yang lalu dan berakhir pada


33

10.000 tahun yang lalu. Kemudian diikuti oleh Kala Holosen yang

berlangsung sampai sekarang. Pada Kala Plistosen paling sedikit

terjadi 5 kali jaman es (jaman glasial). Pada jaman glasial sebagian

besar Eropa, Amerika utara dan Asia bagian utara ditutupi es, begitu

pula Pegunungan Alpen, Pegunungan Cherpatia dan Pegunungan

Himalaya

Di antara 4 jaman es ini terdapat jaman Intra Glasial, dimana iklim

bumi lebih hangat. Manusia purba jawa (Homo erectus yang dulu

disebut Pithecanthropus erectus) muncul pada Kala Plistosen.

Manusia Modern yang mempunyai peradaban baru muncul pada Kala

Holosen.

Flora dan fauna yang hidup pada Kala Plistosen sangat mirip dengan

flora dan fauna yang hidup sekarang, seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Sejarah perkembangan evolusi dan kehidupan bumi. Bumi terbentuk 4 milyar tahun lalu, tetapi kehidupan baru muncul semilyar tahun lalu. Bahkan "manusia purba" adanya baru 2 juta tahun lalu.


34

BAB III

INTERIOR BUMI DAN SEISMOLOGI

3.1 Susunan Interior Bumi

Susunan interior bumi dapat diketahui berdasarkan dari sifat sifat

fisika bumi (geofisika). Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi

mempunyai sifat-sifat fisik seperti misalnya gaya tarik (gravitasi),

kemagnetan, kelistrikan, merambatkan gelombang (seismik), dan

sifat fisika lainnya. Melalui sifat fisika bumi inilah para akhli geofisika

mempelajari susunan bumi, yaitu misalnya dengan metoda

pengukuran gravitasi bumi (gaya tarik bumi), sifat kemagnetan

bumi, sifat penghantarkan arus listrik, dan sifat menghantarkan

gelombang seismik.

Metoda seismik adalah salah satu metoda dalam ilmu geofisika yang

mengukur sifat rambat gelombang seismik yang menjalar di dalam

bumi. Pada dasarnya gelombang seismik dapat diurai menjadi

gelombang Primer (P) atau gelombang Longitudinal dan gelombang

Sekunder (S) atau gelombang Transversal. Sifat rambat kedua jenis

gelombang ini sangat dipengaruhi oleh sifat dari material yang

dilaluinya. Gelombang P dapat menjalar pada material berfasa padat

maupun cair, sedangkan gelombang S tidak dapat menjalar pada

materi yang berfasa cair. Perpedaan sifat rambat kedua jenis

gelombang inilah yang dipakai untuk mengetahui jenis material dari

interior bumi.


35

Pada Gambar 3.1 diperlihatkan rambatan gelombang P dan S

didalam interior bumi yang berasal dari suatu sumber gempa.

Sifat/karakter dari rambat gelombang gempa (seismik) di dalam

bumi diperlihatkan oleh gelombang S (warna merah) yang tidak

merambat pada Inti Bumi bagian luar sedangkan gelombang P

(warna hijau) merambat baik pada Inti Bagian Luar maupun Inti

Bagian Dalam. Berdasarkan sifat rambat gelombang P dan S

tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa Inti Bumi Bagian Luar

berfasa cair. Pada Gambar 3.2 diperlihatkan rambatan gelombang

P dan S kearah interior bumi, terlihat disini bahwa gelombang S

tidak menjalar pada bagian Inti Bumi bagian luar yang berfasa cair

(liquid), sedangkan gelombag P tetap menjalar pada bagian luar Inti

Bumi yang berfasa cair, namun terjadi perubahan kecepatan rambat

gelombang P dari bagian Mantel Bumi ke arah Inti Bumi bagian luar

menjadi lambat.

Gambar 3.1. Rambatan gelombang Primer

(P) dan Sekunder (S) pada interior bumi. Gelompang P (garis hijau) merambat pada

semua bagian dari lapisan material bumi

sedangkan gelombang S (garis merah) hanya merambat pada bagian mantel dari

interior bumi.

Gambar 3.2. Sifat rambat gelombang P

dan S pada interior bumi. Terlihat gelombang P dapat merambat pada interior

bumi baik yang berfasa padat maupun

berfasa cair, sedangkan gelombang S tidak merambat pada Inti Bumi bagian luar yang

berfasa cair.


36

3.2 Material dan Susunan Kulit Bumi

a.a.a.a. Selaput Batuan (Litosfir)Selaput Batuan (Litosfir)Selaput Batuan (Litosfir)Selaput Batuan (Litosfir)

Litosfir atau bagian yang padat dari Bumi, berada dibawah

Atmosfir dan Samudra. Sebagian besar dari apa yang kita

pelajari dan ketahui tentang bagian yang padat dari Bumi ini,

berasal dari apa yang dapat kita lihat dan raba diatas

permukaan Bumi. Para ilmuwan Ilmu Kebumian, umumnya

berpendapat bahwa Bumi ini lahir pada saat yang bersamaan

dengan lahirnya MATAHARI beserta planit-planit lainnya, berasal

dari awan yang berpusing yang terdiri dari bahan-bahan

berukuran debu, dan terjadi pada kurang lebih 5 hingga 6 milyar

tahun yang lalu. Bahan-bahan tersebut kemudian saling

mengikat diri, menyatu dan membentuk Litosfir. Beberapa saat

setelah Bumi kita ini terbentuk, terjadilah proses pembentukan

lelehan yang menempati bagian intinya. Lelehan tersebut

kemudian mengalami proses pemisahan, dimana unsur-unsur

yang berat yang terutama terdiri dari besi dan nikel akan

mengendap, sedangkan yang ringan akan mengapung diatasnya.

Sebagai akibat dari proses pemisahan tersebut, maka Bumi ini

menjadi tidak bersifat homogen, tetapi terdiri dari beberapa

lapisan konsentris yang mempunyai sifat-sifat fisik yang berbeda.

Bagian-bagian utama dari Bumi yang terlihat pada Gambar 3.3,

adalah :

Inti, yang terdiri dari dua bagian. Inti bagian dalam yang

bersifat padat, dan ditafsirkan sebagai terdiri terutama dari

unsur besi, dengan jari-jari 1216 Km., Inti bagian luar,


37

berupa lelehan (cair), dengan unsurunsur metal mempunyai

ketebalan 2270 Km;

Mantel Bumi setebal 2885 Km; terdiri dari batuan padat,

Kerak Bumi, yang relatif ringan dan merupakan kulit luar

dari Bumi, dengan ketebalan berkisar antara 5 hingga 40 Km.

-

-

Gambar 3.3 Bagian-bagian utama bumi: Inti Bumi, Mantel Bumi, dan

Kerak Bumi

Disamping bagian-bagian utama tersebut diatas, ada suatu zona

terletak didalam mantel-Bumi yang berada antara kedalaman

100 dan 350 Km, bahkan dapat berlanjut hingga 700 Km., dari

permukaan Bumi. Zona ini mempunyai sifat fisik yang khas, yaitu

dapat berubah menjadi bersifat lentur dan mudah mengalir. Oleh

para ahli geologi zona ini dinamakan Astenosfir. Adalah suatu

zona yang lemah, panas dan dalam kondisi tertentu dapat


38

bersifat secara berangsur sebagai aliran. Diatas zona ini,

terdapat lapisan Bumi yang padat disebut Litosfir (atau selaput

batuan) yang mencakup bagian atas dari Mantel-Bumi serta

seluruh lapisan Kerak-Bumi (Gambar 3.4).

Gambar 3.4 Bagian Kerak Bumi (Selaput Batuan / Litosfir)

Berdasarkan temuan-temuan baru di bidang Ilmu Geofisika dan

Ilmu Kelautan selama dasawarsa terakhir, litosfir digambarkan

sebagai terdiri dari beberapa lempeng atau pelat (karena

luasnya yang lebih besar dari ketebalannya), yang bersifat tegar

dan dapat bergerak dengan bebas diatas Astenosfir yang bersifat

lentur, dan dalam keadaan tertentu dapat berubah secara

berangsur menjadi mudah mengalir. Temuan-temuan baru

tersebut telah menghidupkan kembali pemikiran-pemikiran lama

tentang teori pemisahan benua (continental drift theory) yang

dilontarkan pada sekitar tahun 1929 yang kemudian

ditinggalkan.

KERAK BUMILITOSFIR ( 0 - 100 KM )

ASTENOSFIR ( 100 - 350 KM )

MANTEL ATAS

MANTEL BAWAH

INTI LUAR

INTI DALAM

KERAK BENUA

KERAK SAMUDRA

1216 KM

2270 KM

2885 KM

MANTEL

INTI

ASTENISFIR

KERAKBENUA

KERAK SAMUDRA

MANTEL

ATAS

LITOSFIR


39

Teori yang pada saat itu dianggap sangat radikal karena

bertentangan dengan anggapan yang berkembang pada waktu

itu, bahwa benua dan samudra merupakan bagian dari bumi

yang permanen, maka teori tersebut tidak mendapatkan tempat

diantara para ilmuwan Kebumian. Gambaran tentang struktur

interior bumi yang dikemukakan 50 tahun kemudian sebagai

hasil kerja keras para peneliti dengan cara mengumpulkan data

lebih banyak lagi, baik di daratan maupun di samudra, telah

melahirkan pandangan yang sangat maju dalam Ilmu Kebumian,

sehingga dianggap sebagai suatu revolusi dalam pemikiran di

bidang Ilmu ini.

Susunan dan komposisi litosfir (Kerak Benua dan Kerak

Samudra) dapat diketahui dengan cara menganalisa batuan-

batuan yang tersingkap di permukaan bumi, atau hasil pemboran

inti, maupun produk aktivitas gunungapi. Berdasarkan analisa

kimia dari sampel batuan yang diambil di berbagai tempat di

bumi, secara umum unsur kimia yang paling dominan sebagai

penyusun litosfir adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Unsur Kimia Penyusun Litosfir (Kerak Bumi)

Unsur

Persen Berat

Oxygen (O) Silicon (Si)

Alumunium (Al) Iron (Fe)

Calcium (Ca) Sodium (Na) Pottasium (K)

Magnesium, (Mg) Lain-nya

46.6 27.7 8.1 5.0 3.6 2.8 2.6 2.1 1.5

Total

100


40

b.b.b.b. Selaput udara (atmosfir)

Selaput atau lapisan udara ini sepintas nampaknya tidak

mempunyai peranan yang berarti terhadap lingkungan geologi.

Sebenarnya fungsi dari Atmosfera adalah:

1. Merupakan media perantara untuk memindahkan air dari

lautan melalui proses penguapan ke daratan yang kemudian

jatuh kembali sebagai hujan dan salju;

2. Merupakan salah satu gaya utama dalam proses pelapukan,

3. Bertindak sebagai pengatur khasanah kehidupan dan suhu di

atas permukaan bumi.

4. Sebagai pelindung dari permukaan bumi terhadap pancaran

sinar ultra-violet yang tiba di atas permukaan bumi dalam

jumlah yang berlebihan.

Dapat dikatakan bahwa sebagian besar dari udara, atau 78%,

terdiri dari unsur nitrogen dan hampir 21% adalah Oxigen.

Sedang sisanya adalah Argon (< dari 1%), CO2 hanya 0,33%

saja. Adapaun gas-gas lainnya seperti Hidrogen dan Helium

jumlahnya tidak berarti. Nitrogen sendiri tidak mudah untuk

bersenyawa dengan unsur-unsur lain, tetapi ada proses-proses

dimana gas-gas ini dapat bergabung menjadi senyawa nitrogen

yang kemudian menjadi sangat penting artinya untuk proses-

proses organik dalam lingkungan kehidupan atau apa yang kita

kenali sebagai biosfera. Sebaliknya unsur oxigen adalah unsur

yang sangat aktip untuk bersenyawa dan segera akan menyatu


41

dengan unsur-unsur lainnya didalam suatu proses yang lazim

kita kenal sebagai oxidasi.

Disamping unsur-unsur tersebut diatas, udara juga mengandung

sejumlah uap-air, debu berasal dari letusan gunung-berapi dan

partikel-partikel lainnya yang berasal dari kosmos. Gas-gas dan

uap-air didalam udara ini akan terlibat dalam persenyawaan

kimiawi dengan bahan-bahan yang membentuk permukaan Bumi

dan air laut. 99% dari atmosfera berada di daerah hingga

ketinggian 29 Km. Sisanya tersebar merata sampai di

ketinggian 10.000 Km. Bagian atmosfera dari ketinggian 0

sampai 15 Km disebut troposfer atau selaput udara, dimana

didalamnya dijumpai adanya perubahan-perubahan iklim, angin,

hujan dan salju (perubahan cuaca). Gerak-gerak udara yang

berlangsung diatas permukaan bumi seperti angin, ini akan

berfungsi sebagai gaya pengikis dan pengangkut.

c. Selaput air (hidrosfir)

Menempati ruang mulai dari bagian atas atmosfir hingga

menembus ke kedalaman 10 Km dibawah permukaan Bumi,

yang terdiri dari samudra, gletser, sungai dan danau, uap air

dalam atmosfir dan air-tanah. Termasuk kedalam selaput ini

adalah semua bentuk air yang berada diatas dan didekat

permukaan bumi, 97,2% air di bumi berada di laut dan samudra.

Tetapi mereka ini mudah untuk menguap dalam jumlah yang

cukup besar utnuk selanjutnya masuk kedalam atmosfera dan

kemudian dijatuhkan kembali ke Bumi sebagai hujan dan salju.


42

Apabila kita memperhatikan keadaan seluruh permukaan bumi,

maka ciri yang paling menonjol adalah suatu warna biru yang

ditimbulkan oleh hadirnya lautan. Meskipun planit-planit MARS,

VENUS dan juga BUMI diselimuti oleh awan, tetapi ternyata

hanya planit BUMI saja yang mendapat julukan the blue

planets. Daratan, ternyata hanya menempati luas sekitar 29%

saja dari seluruh permukaan bumi ini. Sisanya adalah laut dan

air. Bumi ini bahkan diduga jumlah luas daratan yang ada itu

lebih kecil lagi dari yang diperkirakan.

Kedalaman rata-rata laut kita adalah hampir 4 Km. Angka ini

sangat tidak berarti apa-apa jika dibandingkan dengan

panjangnya jari-jari Bumi yang berkisar sekitar 6400 Km.

Namun demikian, laut tetap merupakan tempat penampungan

air terbesar di Bumi ini. Gambar 3.5 memperlihatkan secara

grafis perbandingan antara jumlah air yang terdapat diatas dan

didekat permukaan bumi, sedangkan Gambar 3.6

memperlihatkan peredaran siklus dunia air atau daur hidrologi.

2.15 % dari jumlah air di bumi ditempati oleh tumpukan es dan

gletser, dan sisanya 0.65% terbagi kedalam air di danau-danau,

air permukaan, air bawah permukaan (tanah) dan yang berada

di dalam atmosfir. Mengingat fungsi dari air yang sangat vital

dalam tata kehidupan, maka Ilmu pengetahuan yang khusus

diperuntukan bagi sifat-sifat air ini berkembang menjadi suatu

ilmu yang merupakan cabang dari Ilmu Geologi, yaitu

Geohidrologi. Daur hidrologi pada Gambar 3.6, adalah

merupakan salah satu perwujudan dari hasil perkembangan ilmu

tersebut.


43

SEBARAN AIR DARAT

2.15

0.62

0.1

GLETSER AIR TANAH LAIN-20

0.5

1

1.5

2

2.5

VOL %

Series 1

Gambar 3.5 Prosentase air di daratan

Energi yang berupa panas yang berasal dari Matahari akan

menyebabkan terjadinya penguapan air-laut dan air-air yang ada

di permukaan Bumi. Uap air akan memasuki peredaran

ATMOSFIR dan bergerak mengikuti gerak dari perpindahan

udara. Sebagian daripadanya akan mengumpul dan kemudian

akan jatuh kembali keatas permukaan bumi sebagai hujan dan

salju untuk kemudian menuju kelaut. Dalam perjalanannya

menuju laut, sebagian daripadanya akan tertinggal di daratan,

mengumpul sebagai kantong-kantong air di danau atau rawa-

rawa. Setiap tahun terjadi 380.000 Km3 air berasal dari lautan

menguap dengan bantuan energi Matahari, sedangkan dari

daratan 60.000 Km3. Dari jumlah ini, 284.000 Km3 akan

kembali jatuh ke laut dan sekitar 96.000 Km3 akan jatuh kembali

ke darat sebagai hujan dan salju. Sebanyak 36.000 Km3

merupakan air yang mengalir diatas permukaan yang kemudian


44

bekerja sebagai pengikis, pengangkut dan mengendapkan

bahan.

LAUT

SALJU

DANAU

INFILTRASI

ALUR PERMUKAAN

36000KM3

JATUH KEMBALI

KE LAUT 284000KM3

JATUH KEDARAT; HUJAN

96000 KM3

PENGUAPAN

380.000 KM3

Gambar 3.6 Daur Hidrologi

Air yang jatuh dipermukaan (daratan) akan meresap kedalam

tanah, bergerak kebawah (disebut infiltrasi), kemudian secara

lateral mengisi danau-danau, mengalir melalui sungai, atau

bergerak langsung menuju samudra. Didalam hidrosfir ini kita

juga mengenal apa yang dinamakan water balance. Hal ini

disebabkan jumlah air yang ada di Bumi ini rupanya jumlahnya

tidak berubah. Pengamatan dan pengukuran-pengukuran

menunjukan bahwa permukaan air laut tidak memperlihatkan

adanya penurunan. Ini berarti bahwa air yang mengalir diatas

permukaan yang menuju kelaut akan mengisi adanya defisit air

yang disebabkan karena penguapan yang besar yang

berlangsung diatas samudra. Apabila dijumlahkan dari seluruh

daratan, banyaknya air yang jatuh kedarat ternyata lebih banyak


45

dari yang menguap dari darat ke atmosfir. Sebaliknya, diatas

permukaan laut, air yang menguap lebih banyak dari yang jatuh

diatas permukaan laut.

1. Air permukaan (Surface Water)

Apabila air jatuh keatas permukaan bumi, maka beberapa

kemungkinan dapat terjadi. Air akan terkumpul sebagai

tumpukan salju didaerah-daerah puncak pegunungan yang tinggi

atau sebagai gletser. Ada pula yang terkumpul didanau-danau.

Yang jatuh menimpa tumbuh-tumbuhan dan tanah, akan

menguap kembali kedalam atmosfir atau diserap oleh tanah

melalui akar-akar tanaman, atau mengalir melalui sistim sungai

atau aliran bawah tanah.

Diatas permukaan Bumi, air akan mengalir melalui jaringan pola

aliran sungai menuju bagian-bagian yang rendah. Setiap pola

aliran mempunyai daerah pengumpulan air yang dikenal sebagai

daerah aliran sungai atau disingkat sebagai DAS atau drainage

basin . Setiap DAS dibatasi dari DAS disebelahnya oleh suatu

tinggian topografi yang dinamakan pemisah aliran (drainage

divide). Dengan digerakkan oleh gayaberat, air hujan yang jatuh

dimulai dari daerah pemisah aliran akan mengalir melalui lereng

sebagai lapisan lebar berupa air-bebas dengan ketebalan hanya

beberapa Cm saja yang membentuk alur-alur kecil. Dari sini air

akan bergabung dengan sungai baik melalui permukaan atau

sistim air bawah permukaan.

Dalam perjalanannya melalui cabang-cabangnya menuju ke

sungai utama dan kemudian bermuara di laut, air yang mengalir

dipermukaan melakukan kegiatan-kegiatan mengikis,

mengangkut dan mengendapkan bahan-bahan yang dibawanya.

Meskipun sungai-sungai yang ada dimuka bumi ini hanya

mengangkut kira-kira 1/1000.000 dari jumlah air yang ada di

Bumi, namun ia merupakan gaya geologi yang sangat ampuh

yang menyebabkan perubahan pada permukaan bumi. Hasil

utama yang sangat menonjol yang dapat diamati adalah


46

terbentuknya lembah-lembah yang dalam yang sangat

menakjubkan diatas muka bumi ini.

a. Pengikisan sungai

Cara sungai mengikis dan menoreh lembahnya adalah dengan

cara (1) abrasi, (2) merenggut dan mengangkat bahan-bahan

yang lepas, (3) dengan pelarutan. Cara yang pertama atau

abrasi merupakan kerja pengikisan oleh air yang paling menonjol

yang dilakukannya dengan menggunakan bahan-bahan yang

diangkutnya, seperti pasir, kerikil dan kerakal.

Cara lain yang dapat dilakukan adalah dengan hydrolic lifting,

yang terjadi sebagai akibat tekanan oleh air, khususnya pada

arus turbelensi. Batuan yang sudah retak-retak atau menjadi

lunak karena proses pelapukan, akan direnggut oleh air. Dalam

keadaan tertentu air dapat ditekan dan masuk kedalam rekahan-

rekahan batuan dengan kekuatan yang dahsyat yang

mempunyai kemampuan yang dahsyat untuk menghancurkan

batuan yang membentuk saluran atau lembah. Air juga dapat

menoreh lembahnya melalui proses pelarutan, terutama apabila

sungai itu mengalir melalui batuan yang mudah larut seperti

batukapur.

b. Pengangkutan oleh sungai

Sungai juga ternyata merupakan media yang mampu

mengangkut sejumlah besar bahan yang terbentuk sebagai

akibat proses pelapukan batuan. Banyaknya bahan yang


47

diangkut ditentukan oleh faktor iklim dan tatanan geologi dari

suatu wilayah. Meskipun bahan-bahan yang diangkut oleh sungai

berasal antara lain dari hasil penorehan yang dilakukan sungai

itu sendiri, tetapi ternyata yang jumlahnya paling besar adalah

yang berasal dari hasil proses pelapukan batuan. Proses

pelapukan ternyata menghasilkan sejumlah besar bahan yang

siap untuk diangkut baik oleh sungai maupun oleh cara lain

seperti gerak tanah, dan atau air-tanah.

Bagaimana cara air mengalir mengangkut bahan-bahannya akan

diuraikan sebagai berikut: Dengan cara melarutkan. Jadi dalam

hal ini air pengangkut berfungsi sebagai media larutan. Dengan

suspensi, atau dalam keadaan bahan-bahan itu terapung

didalam air. Kebanyakan sungai-sungai (meskipun tidak

semuanya) mengangkut sebahagian besar bebannya melalui

cara ini, terutama sekali bahan-bahan berukuran pasir dan

lempung. Tetapi pada saat banjir, bahan-bahan berukuran yang

lebih besar dari itu juga dapat diangkut dengan cara demikian.

Dengan cara didorong melalui dasar sungai (bed load). Agak

berbeda dengan cara sebelumnya, cara ini berlangsung kadang-

kadang saja, yaitu pada saat kekuatan airnya cukup besar untuk

menggerakkan bahan-bahan yang terdapat di dasar sungai.

2. Air-Tanah (Groundwater)

Semua air yang ada dibawah permukaan Bumi (tanah),

dikelompokan sebagai air-tanah. Dalam daur hidrologi , nampak

bahwa air-tanah hanya menempati 0.6% saja dari seluruh air


48

tawar yang ada. Namun demikian, di Amerika, air tanah telah

memberikan 50% dari kebutuhan air minum, 40% dimanfaatkan

untuk irigasi dan 20% digunakan untuk Industri. Air-tanah

menerima pemasukan air (recharge) air dari air yang jatuh

diatas permukaan Bumi melalui proses infiltrasi yang kemudian

bergerak mengalir memasuki batuan dan lapisan tanah, sampai

keluar lagi sebagai sumber-sumber air (discharge), dan kembali

ke permukaan sebagai sungai, atau tertahan sementara sebagai

danau atau dirawa-rawa.

Banyaknya air yang masuk kedalam tanah sangat ditentukan

oleh sifat, keadaan dan jenis batuan setempat, jumlah vegetasi

di daerah tangkapan (catchment area), bentuk bentang alam

dan tentu saja banyaknya air yang jatuh (hujan, salju dsb.). Di

daerah dengan vegetasi yang lebat infiltrasi akan dipercepat oleh

akar tumbuh-tumbuhan yang membuka jalan untuk dilalui air.

Air akan mengalir lebih cepat pada permukaan lereng yang

curam dan menuju ke sungai dibanding dengan permukaan yang

landai. Dengan demikian peresapan air akan lebih banyak terjadi

di topografi yang landai. Sifat batuan atau tanah yang dapat

meneruskan air, ditentukan oleh kadar kesarangan (porositas)

seperti tanah lepas, pasir dan kerikil atau kerakal. Batuan dasar

yang tersingkap yang retak-retak akan merupakan tempat

infiltrasi yang potensial.

Gambar 3.7 memperlihatkan bagian-bagian dan istilah-istilah

yang terdapat pada air-tanah. Muka air-tanah merupakan batas

paling atas dari zona jenuh, yang merupakan sifat yang paling

menonjol dalam sistim air-tanah. Danau, rawa dan sungai


49

permanen, adalah tempat-tempat dimana muka air-tanah

muncul ke permukaan. Di tempat-tempat kering dimana air sulit

diperoleh di permukaan, diperkirakan bahwa muka air-tanah

letaknya dalam. Kedalaman dari muka air-tanah sangat beragam

dan ditentukan oleh bentuk bentang alam dan keadaan iklim.

Mengetahui kedalaman muka air-tanah adalah sangat penting

dalam upaya untuk menentukan keberhasilan melakukan

pemboran air-tanah. Berdasarkan data dari sejumlah bor air,

danau, rawa, dan sumber-air, muka air tanah dapat diketahui

dan dipetakan. Kedudukan muka air-tanah dapat berada dalam

keadaan yang tetap apabila terjadi keseimbangan antara

pengisian (recharge) dan yang keluar (discharge). Suatu bentuk

atau lapisan massa batuan yang mampu meloloskan dan secara

nyata dapat menyimpan air-tanah, dinamakan aquifer. Pada

bagian ini kita dapat mengambil dan memanfaatkan air-tanah

untuk keperluan rumah-tangga, pertanian dan industri. Aquifer

yang paling baik adalah yang terdiri dari pasir dan kerakal yang

lepas, batupasir yang tidak tersemenkan dengan baik atau

batuan yang retak-retak.

Gambar 3.7 Aquiclude yang berada diatas muka air tanah akan terbentuk

pengumpulan air tanah setempat.


50

Kita mengenal adanya dua jenis aquifer:

a. Aquifer bebas atau (unconfined), yaitu aquifer yang letaknya

dekat sekali dengan muka air-tanah, dengan sedikit atau

sama sekali tidak ada tanah atau lapisan penutup diatasnya.

Aquifer ini berada dalam tekanan atmosfir. Kebanyakan air-

tanah setempat itu diperoleh dari aquifer jenis ini yang

terutama berupa pasir dan kerakal lepas dan endapan banjir.

b. Aquifer tertekan atau (confined). Aquifer ini letaknya berada

diantara 2 lapisan yang tak lulusair. Berbeda dengan aquifer

bebas, aquifer ini disamping sebarannya lebih luas, juga

letaknya lebih dalam dari permukaan (gambar 2.7). Aquifer

yang berada diatas muka air-tanah utama, disebut aquiclude.

Dalam kondisi tertentu, air-tanah yang terperangkap dalam

aquifer tertekan, dapat naik keatas melawan tarikan gayaberat

dan bahkan dapat menyembur. Keadaan seperti ini dapat terjadi

apabila aquifer tersebut kedudukannya miring dan ujungnya

tersingkap diatas permukaan di wilayah pegunungan seperti

terlihat pada Gambar 3.8. Pemboran air pada A dan B, air-

tanah akan naik sendiri keatas tanpa dipompa. Jenis aquifer

seperti ini dinamakan artesis (berasal dari nama kota di

Perancis Artois, dekat Calais). Permukaan dimana air-tanah

dapat naik tanpa hambatan, dinamakan bidang pizometrik.

Sedangkan pada C air-tanah baru mungkin dapat dikeluarkan

dengan bantuan pompa.


51

Gambar 3.8 Lapisan batuan lulus air/permeable (aquifer tertekan) dan lapisan

impermeable (aquiclude)


52

BAB IV

GAYABERAT (GRAVITY)

4.1 Pendahuluan

Ilmu gravity merupakan ilmu yang mempelajari perilaku percepatan

gravitasi bumi (gravitational acceleration) yang didasarkan pada hukum

Gravitasi Newton. Sedangkan metoda gayaberat merupakan suatu metoda

eksplorasi geofisika yang didasarkan atas adanya anomali medan

gravitasi bumi, yang diakibatkan adanya variasi densitas batuan ke

arah lateral maupun vertikal dibawah titik ukur.

Metode gayaberat dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan

berdasarkan perbedaan rapat masa penomena geologi seperti cebakan

mineral, cekungan sedimen, intrusi dari daerah sekeliling ( =

gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap

perubahan kearah lateral, oleh karena itu metode ini disukai untuk

mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, cekungan

sedimen, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff

terpendam dan lain-lain.

Sejalan dengan peningkatan teknologi digital yang sangat cepat pada

akhir 1980, masalah ketelitian pembacaan dapat ditingkatkan dengan

digunakannya sistem pembacaan digital. GWR Instrument Inc tahun 1994

mengeluarkan superconducting gravimeter yang merupakan gravimeter

yang paling teliti dengan akurasi 0,001 Gal (Richter dan Warburton,

1998). Kelemahan dari alat ini adalah bentuknya yang besar ( tinggi 1

meter, diameter 0,7 m) dan berat 100 kg sehingga sulit digunakan di


53

lapangan. Pada akhir tahun 2000, LaCoste & Romberg mengeluarkan

gravimeter digital secara penuh yang disebut graviton dengan akurasi 1

Gal dan gravimeter semi-digital yang merupakan pengembangan LaCoste

& Romberg tipe G yang dilengkapi dengan sistem pembacaan digital

dengan akurasi 1-5 Gal. Awal tahun 2002 Scintrex mengeluarkan

gravimeter digital secara penuh yang disebut Scintrex Autograv CG5

dengan akurasi 1 Gal. Dengan sistem gravimeter digital secara penuh

maupun semi-digital maka kendala pembacaan yang berhubungan dengan

alat untuk mengamati perubahan gayaberat dalam orde Gal dapat

dihilangkan.

Dengan adanya peningkatan akurasi gravimeter dan pengembangan

sistem digital, penerapan metode gayaberat untuk sumber anomali dekat

permukaan dan yang berhubungan dengan lingkungan serta untuk tujuan

pemantauan semakin banyak digunakan.

Unit percepatan gravitasi atau gayaberat dinyatakan dalam gal (untuk

menghormati Galelei Galelio, orang yang mula mengusulkan adanya gaya

gravitasi dari percobaan menjatuhkan benda dari Menara Pisa di Italia).

Gambar 4-1. Satuan gayaberat Gambar 4-2. Nilai Gayaberat di permukaan bumi dan variasinya


54

4.2 Hukum Gravitasi Universal

Pada saat ini semua orang tahu bahwa benda jatuh ke bumi diakibatkan

oleh gaya tarik-menarik antara benda tersebut dengan bumi. Gaya tarik-

menarik tersebut, secara teori gravitasi ditemukan oleh seorang ahli ilmu

pengetahuan dari abad 17, yaitu Sir Isaac Newton (1642 - 1727), yang

dituangkan dalam bukunya Principia Matematica. Sudah menjadi

dongeng selama ini, seolah Newton menemukan hukum gravitasi pada

saat dia berjalan-jalan di taman lalu tertimpa buah apel. Sesungguhnya

penemuan hukum Newton ini dilakukan melalui banyak sekali tahapan dari

hasil pengamatan tentang pergerakan Bumi dan Matahari. Teori gravitasi

Newton didasarkan atas hasil penelitian Kepler tentang pergerakan planet-

planet. Dari hasil pengamatan Kepler (1753) membuat hukum pergerakan

planet yang berbentuk elips.

Hukum Kepler I :

1 b

y

)a (2

2

2

2

=++

a

x

(4-1)

dimana a,b adalah jarak terpanjang dan terpendek dari revolusi bumi

terhadap Matahari

Hukum kepler II adalah :

Cdt

dS=

(4-2)

dimana S adalah luas waktu daerah sapuan persatuan.

Hukum Kepler III adalah :

T2 =a3 (4-3)

dimana T, adalah waktu revolusi , a = jari-jari sapuan ellips.


55

Dari ketiga persamaan Kepler tersebut Newton dapat menemukan Hukum

yang menyatakan bahwa gaya tarik-menarik dari dua buah benda yang

bermassa m1 dan m2 berbanding lurus dengan perkalian massanya, serta

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak massa tersebut sebagai

berikut:

2

21

r

m . m F

(4-4)

Bila kesebandingan digantikan dengan konstanta G, maka dapat

digantikan menjadi persamaan :

2

21

r

m . mG F =

(4-5)

G biasa disebut konstanta gravitasi universal, dinotasikan sebagai G.

4.3 Konstanta Gravitasi Universal (G)

Dari hukum garavitasi pada persamaan (4-5) di atas dapat diturunkan

percepatan gayaberat bumi. Bila bumi dianggap sebagai bola sempurna

dan m1 adalah massa bumi Me, r diganti dengan jari-jari bumi R. maka

kita akan mendapatkan persamaan percepatan gaya berat dipermukaan

bumi.

2R

MeGag ==

(4-6)

Karena dianggap bola sempurna maka massa bumi : eee RM .34 3= ,

dimana m = rapat massa rata-rata. Persamaan gayaberat dipermukaan

bumi dapat dituliskan menjadi :


56

meeGRRg

3

4=

(4-7)

Pengukuran Konstanta Gravitasi Universal (G)

Hukum gravitasi Newton, untuk beberapa saat belum merupakan hukum

yang dapat digunakan secara operasionil karena hanya merupakan

kesebandingan saja, karena konstanta G belum diketahui.

Penentuan konstanta gravitasi universal juga merupakan penentuan yang

mendasar (fundamental), karena dari harga tersebut dapat ditentukan

parameter-parameter lain. Penentuan konstanta tersebut tidak dapat

dilakukan melalui penentuan seperti penurunan Hukum Newton,

penentuan tersebut harus dilakukan melalui percobaan di laboratorium.

Orang pertama yang mengukur konstanta gravitasi universal (Universal

gravitational constant) secara langsung di laboratorium adalah Henry

Cavendish di Cambridge, Inggris pada tahun 1798, menggunakan

torsion balance yang disebut percobaan Cavendish. Pengukuran G

pada percobaan ini didasarkan atas penyimpangan cahaya pantulan dari

dua buah massa yang digantung akibat didekati oleh dua massa lainnya.

Cavendish menemukan harga G agak terlalu besar, yaitu 7.54 x 10-8 cgs

unit, kemudian dari percobaan Cavendish diulang dan dicoba dengan

metoda-metoda lain seperti getaran, pendulum, dan benda jatuh. Harga

yang dipakai oleh internasional adalah harga hasil percobaan Heyl dan

Chrzannowski 1942, yaitu G = 6.673 x 10-8 cgs unit.

Cavendish menentukan harga G melalui torsion balance yang dirancang

John Mitchell. Pada prinsipnya, metoda yang digunakan adalah

menggunakan perbedaan defleksi akibat massa yang didekatkan dengan

torsion balance tersebut. Perbedaan defleksi itu diamati dari hasil

pantulan sinar oleh cermin yang diletakkan pada gantungan fiber glass

(Gambar 4-3). Dari perbedaan tersebut, dihitung besarnya gaya tarik


57

menarik antara massa m1 dengan massa m2 yang selanjutnya dapat

dihitung pula harga G dan m secara akurat.

Gambar 4-3 : Percobaan Cavendish untuk menentukan rapat massa bumi dengan m1 = 5 cm dan m2 = 30 cm (terbuat dari timah

hitam).

Pada posisi 1 , gaya tarik menarik antara m1 dan m2 diimbangi oleh

momen torsi dari tali gantungan. Dalam bentuk persamaan adalah sebagai

berikut :

Fh 2 1= 2

c

21

d

m mG h 2 =

(4-8)

Pada posisi 2 adalah sama tetapi arahnya berbeda, sehingga :

Fh 4 h)(-F) (2

bukuajarpengantarteknikgeofisikafinal

Documents