pengantar geofisik-print ok

Pengantar Pengetahuan Geologi

Geng’Q File 1

BAGIAN I

PENGANTAR PENGETAHUAN GEOLOGI

Secara tidak disadari pengetahuan geologi sudah diterapkan dari sejak zaman prasejarah. Manusia purba sudah mengetahui macam batuan yang baik bagi bahan baku senjatanya serta mengetahui pula dimana mereka bisa mendapatkannya atau mencarinya. Kemudian bangsa Romawi mendirikan pyramid dan patung sphynks bukan didataran banjir S.Nil tetapi disuatu dataran yang aman dari banjir serta mempunyai fondasi yang kuat sehingga tidak terjadi amblesan (subsidence), akibat beban yang sangat berat.

Selanjutnya rasa ingin tahu manusia tentang alam sekelilingnya, adanya gunung api, bentang alam, perbukitan dan lembah-lembah. Terjadinya bencana gempabumi, tanah longsor, gunung api dan bencana alam lainnya, mendorong manusia untuk mempetajarinya. Dan kemudian keinginan untuk hidup lebih nyaman, dengan mencari sumber energi. Minyak bumi dan batubara, yang sangat diperlukan sebagai bahan bakar. Baik untuk keperluan industri maupun untuk pemanas ruangan selama musim dingin.

Juga keperluan akan logam sebagai bahan baku industri dan logam mulia untuk perhiasan dan pelapis yang tahan karat, serta beberapa mineral yang diperlukan sebagai bahan baku semi konduktor dalam industri elektronika. Bertambahnya penduduk bumi yang sangat pesat memerlukan selain pemukiman juga kebutuhannya makin banyak ragamnya, termasuk masalah air dan lingkungan. Untuk memenuhi semua ini, rasa ingin tahu berkembang menjadi suatu kebutuhan untuk mengetahui lebih banyak serta memecahan masalah-masalah kebumian dan mendaya gunakan kekayaan bumi kita ini.

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan meningkatnya kebutuhan akan sumber energi, makin berkembang pula ilmu geologi, berkat dukungan dari cabang-cabang ilmu lainnya. Misalnya dengan geofisika, dapat dibuktikan bahwa teori pengapungan benua yang dicetuskan oleh Alfred Wegener tahun 1912 an, yang semula menjadi bahan tertawaan memang benar adanya, dan berkembanglah Teori Tektonik Lempeng, sejak tahun 1960 an. Teori ini dapat menjelaskan banyak hal mengenai gejala-gejala alam yang semula belum diketahui, letak gunung api yang membentuk jalur jalur tertentu, adanya gempa bumi dan sebagainya. Selain itu juga mengembangkan metoda eksplorasi bahan galian dan hidro-karbon. Dalam bab-bab selanjutnya akan diuraikan planet bumi, baik material pembentuknya maupun prosesproses alamiah yang telah dan tengah berlangsung.

1.1. SEJARAH ILMU GEOLOGI

Sifat dan material bumi, serta proses-proses yang berlangsung dipermukaan bumi sudah menjadi pusat perhatian sejak beberapa abad. Bangsa - Yunani sejak 2300 tahun yang lalu telah menulis mangenai fossil, batu permata, gempa bumi dan gunung api. Yang sangat menonjol saat itu adalah Aristotle. la seorang filosof, oleh karena itu penjelasannya lebih banyak berupa pernyataanpernyataan sekehendaknya saja bukanlah hasil observasi atau percobaan-percobaan. Misalnya terbentuknya batuan, dikatakan merupakan akibat pengaruh bintang-bintang. Dan gempa bumi adalah meledaknya udara yang padat dibumi akibat pemanasan oleh pusat api. Penjelasannya untuk masa itu cukup memadai. Akan tetapi karena ia saorang pemimpin para filosof dan disegani, pendapatnya lebih diterima dibandingkan dengan pendapat yang didasari obserfasi atau percobaan-percobaan. Sehingga agak

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com


Geng’Q File 2

menghambat kemajuan ilmu. Kemudian dikenal beberapa doktrin yang termasuk revolusioner saat itu adalah :

A. Katastrofisme ; sepanjang abad ke 17 dan 18 doktrin katastrofisme sangat populer. Para penganutnya percaya bahwa bentuk permukaan bumi dan segala kehidupan diatasnya terbentuk dan musnah dalam sesaat akibat suatu bencana (catastroph) besar. Pegunungan, lembah dan bentuk lainnya, yang sekarang kita tahu pembentukannya memerlukan waktu yang sangat lama, dianggap terbentuk hanya dalam sesaat saja.

B. Uniformitarianisme ; akhir ahad ke 18 dianggap sebagai permulaan geologi modern, karena pada masa ini, James Hutton, seorang ahli fisika Skotlandia menerbitkan bukunva : Theory of the Earth. dimana ia mencetuskan doktrinnya Uniformitarianisme.

Uniformitarianisme merupakan konsep dasar geologi modern. Doktrin ini menyatakan bahwa hukum-hukum frsika, kimia dan biologi yang berlangsung saat ini berlangsung juga pada masa lampau. Artinya, gaya-gaya dan Proses-Proses yang membentuk permukaan bumi seperti yang kita amati saat ini telah berlangsung sejak lama. Doktrin ini lebih terkenal sebagai : The present is the key to the past. Dengan demikian jelaslah bahwm geologi sangat erat hubungannya dengan waklu.




Geng’Q File 3

BAGIAN II GEOLOGI

Kata Geologi pertama kali dipergunakan pada tahun 1473 oleh Richard de Bury, untuk hukum atau ilmu kebumian, sebagai kebalikan dari istilah teologi. Sebenamya ada beberapa pendapat mengenai siapa yang pertama kali mempergunakan kata geolagi ini. Antara lain seorang Inggris bernama Warms. pada tahun 1690 menerbitkan Geologia. Dan talum 1778 oleh Jean Andre de Luc penasehat ratu Charlotte dan juga dalam karya seorang ahli kimia Saiss, S.B. de Saussure. Kata geologi berasal dari kata Yunani, geos berarti bumi dan logos yang berarti ilmu. Jadi geologi adalah ilmu yang mempelajari bumi, dan merupakan kelompok ilmu yang mempelajari bumi secara menyeluruh, asal mula, struktur, komposisi, sejarahnya (termasuk perkembangan kehidupan) dan proses proses alam yang telah dan sedang berlangsung, menjadikan keadaan bumi seperti saat ini.

2.2. CABANG-CABANG GEOLOGI A. Mineralogi, mempelajari mineral-mineral, komposisi, bagaimana terjadinya,

struktur kristal dan sifat-sifat fisiknya.

B. Petrologi, ilmu yang mempelijari batuan, asal mula kejadiannya, stnuktur dan tekstur, klasifikasi atau pengelompokan bertiagai macam batuan yang terdapat diatas permukaan bumi.

C. Stratigrafi, mendiskripsi dan mempelajari perlapisan batuan-batuan, mengenai penyebaran, komposisi, ketebalan, umur, keragaman dan korelasi lapisan batuan.

D. Paleontologi, merupakan studi mengenai fossilfossil, sisa-sisa dan jejak kehidupan masa talu. Himpunan fossil-fossil dapat dipergunakan untuk membuat korelasi lapisan lapisan yang berumur sama disuatu wilayah yang luas.

E. Geologi Struktur, mempelajari bentuk dan konfigurasi batuan di kerak bumi yang terdeformasi dimana lapisan batuan terpatahkan, tergeser, atau terlipat menjadi pegunungan lipatan. Pengetahuan struktur dapat membantu dalam pencarian bahan galian.

F. Geomorfologi, mempelajari bentuk muka bumi dan proses-proses alam yang membentuknya. Menganalisis dan menginterpretasi sejalah beatang alam. Geofisika, adalah studi mengenai sifat-sifat fisik bumi secara keselutuhan, termasuk kegempaan, gaya berat, kemagnitan, gradient suhu dsb. Geokimia, pada dasarnya adalah studi mengenai komposisi (kimia) bumi. Mempelajari keberadaan unsur-unsur, isotop di bumi dan penyebaran unsur_ unsur tertentu diberbagai tempat.

G. Geologi Ekonomi, mempelajari adatrya, pemebaran dan terjadinya mineral-mineral ekonomis. Menghitung cadangan serta nilai ekonomis cehakan mineral.

H. Geofogi teknik, penggunaan geologi pada kerekayasaan, erat hubungannya dengan rekayasa sipil. Ilmu-ilmu ini merupakan pengetahuan dasar yang sangat berguna dan diperlukan "am melakukan eksplorasi atau pencarian baik bahan galian maupun hidro-karbon. Demikian pula bagi penentuan lokasi dan kondisi geologi daerah perencanaan suatu bangunan besar.

Hubungan dengan ilmu lain yang berkaitan. Proses-proses yang bekerja dipermukaan bumi sangat erat hubungannya dengan hukum-hukum fisika, kimia dan biologi. Gambar 1.1 memperlihatkan diagram piramid hubungan antara geologi dengan ilmu lain yang saling berkaitan. Dengan ilmu kimia, dipelajari geokimia, yang berkaitan dengan fisika adalah geofisika dan yang berhubungan dengan biologi




Geng’Q File 4

dipelajari paleontologi. Sedangkan ilmu kimia dan biologi, biokimia; ilmu biologi dan fisika, biofisika, dan ilmu kimia dan fisika adalah kimia fisik.

Gambar 1.1 Piramid hubungan geologi dengan ilmu lain yang erat kaitannya dengan sifat-sifat bumi.

2.2. PLANET BUMI

Bumi merupakan salah satu planet dalam sistem Tatasurya, Dan terdapat di dalam Jagadraya yang tak terhingga besarnya. Seperti kita ketahui bahwa dalam Jagadraya terdapat ddak hanya satu sistem tatasurya kita tetapi ada beberapa lagi.

Tatasurya atau solar system adalah suatu sistem yang terdiri dari matahari dan planet-planet serta benda-benda angkasa yang berputar mengitarinya, menurut orbit tertentu. Planet-planet tersebut dapat tetap pada orbitnya akibat adanya gaya tarik gravitasi.

Terbentuknya tatasurya kita sama dengan sistem matahari vang lain dalam Jagadraya. Didalam Jagadraya yang tampaknya hampa, sebenarnya mengandung atom-atom berbagai unsur, yang menyebar di mana-mana berupa "awan" tipis, berbentuk gas tipis yang bergolak dan berputar. Saat awan gas tipis tersebut secara perlahan-lahan memadat oleh mengelompoknya atom-atom yang tersebar, lahirlah pusat tatasurya yaitu matahari. Energi kinetik gas-gas yang berputar dan bergolak meningkatkan rotasi matahari dan planet-planetnya. Mengelompoknya atom-atom itu disebabkan oleh gaya gravtasi dan bergeraknya atom-atom yang bergerak saling mendekat secara perlahan, membuat gas menjadi makin panas dan makin padat. Salah satu proses mengelompoknya gas ini membentuk bumi dan panet-planet yang lain. Gambar 2.1 memperlihatkan proses ini.

Lebih dari 99 persen atom-atom di ruang angkasa adalah hidrogen dan helium yang merupakan dua atom paling ringan. Dekat pusat awan gas, atom-atom berada dalam tekanan dan suhu yang tinggi sehingga hidrogen dan helium mulai bergabung, membentuk unsur-unsur lebih berat. Bergabungnya unsur-unsur ringan menjadi unsur yang lebih berat menyebabkan lepasnya energi panas. Hidrogen dan helium mengalami pembakaran nuklir. Matahari terbentuk pada saat pembakaran nuklir mulai didalam awan gas, kira-kira 6000 juta tahun yang lalu. Pembakaran nuklir terbatas

GEOLOGI

FISIKA

BIOLOGI




Geng’Q File 5

hanya di pusat awan gas. Sedangkan gas bertekanan rendah masih berputar dengan oepat disekeliling matahari.

C

Gambar 2.1. Pembentukan Tatesurya model Nobular. A. Sistem Tata Surya diawali dari awan gas yang berputar. B. Sebagian besar massa terkonsentrasi di pusat dan membentuk Matahari, sisa material berakumulasi dan terkonsentrasi membentuk planet-plsnei, C. Tata surya saat ini. Bumi menupakan planet ketiga dari Matahari, sekitar 150 juta kilometer dan mempunyai komposisi khas yang memungkinkan adanya kehidupan. (Carla W Montgomery, 1989)

Perputaran menimbulkan gaya sentrifugal, menarik kearah luar, sedangkan gaya berat cenderung menarik gas-gas kedalam, kearah matahari. Akibat kedua gaya yang berlawanan ini perlahan-lahan menjadikan awan gas berbentuk datar, membentuk piringan gas berputar disekitar matahari, dan dinamakan nebula planetaria. Bagian luar nebular planetaria yang lebih dingin, menjadi cukup padat dan memungkinkan bahan-bahan padat terkondensasi. Yang akhirnya menjadi planet-planet (gambar 2.2). Matahari dikelilingi 9 planet-planet, Merkuri, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus Neptunus dan Pluto. Berdasarkan rapat massa dan jaraknya dari matahari, dikelompokkan menjadi Planet-planet Terrestrial, 4 planet terdekat matahari dan yang lainnya Planet-planet Jovian.

Planet Terrestrial bersifat mirip dengan bumi, mempunyai rapat massa besar, 3 g/cm3 atau lebih dan betukuran kecil. Planet Jovian, mirip Jupiter, lintasannya lebih jauh dari matahari, rapat massany-a lebih kecil, 0.7 - 1.3 g/cm3 , namun massanya jauh lebih besar. Jupiter dan Saturnus misalnya, mempunyai massa 317 dan 95 kali massa bumi. Planet-planet terdekat matahari bersuhu paling tinggi, terdiri dari bahan-bahan yang hanya dapat terkondensasi pada suhu tinggi, seperti besi, silikon magnesium dan alluminium. Planet-planet yang jauh dari matahari bersuhu lebih rendah dan terdiri dari selain unsur-unsur seperti diatas, juga unsur-unsur volatil, seperti hidrogen, helium dan belerang yang dapat berbentuk gas meskipun pada suhu rendah. 2.3. BENTUK BUMI

Menurut cerita zaman dahulu orang mengira bahwa bumi merupakan daratan yang bundar, ditutupi oleh langit dan dikelilingi lautan yang melingkar. Kemudian




Geng’Q File 6

pemikiran para filosof Yunani, Thales mengatakan bumi terapung dilautan. Anaximander berpendapat bahwa bumi berbentuk silinder dan melayang dilangit yang bulat.

Jovlan

Yupiter Saturnus

Gambar 2.2. Susunan Tata surya

Sedangkan Pythagoras dan para penganutnya sebagai ahli matematika mecnikirkan bumi sebagai bulatan yang tentunya mempunyai bentuk simetris Bulatan ini sesuai dengan bentuk ideal matematis, dan bumi sesuai sebagai pusat dari seluruh sistem. Kemudian timbul argumen baru, yaitu bayangan bumi pada saat gerhana bulan tampak sebagai lingkaran. Dan mula-mula kapal hanya ferlihat tiangnya saja, setelah dekat baru tampak badannya. Pada tahun 1519 Magelhaes berlayar mengelilingi bumi.

Dengan adanya photo dan manusia yang mengamati dari satelit di angkasa maka jelaslah bahwa bumi kita berfientuk bulat. Namun tidaklah sebulat sebuah bola. Newton menduga akibat perputaran pada sumbunya, bumi tidak berbentuk bulat sempurna melainkan berbentuk ellipsoid. Mendatar pada kutub-kutubnya. Dugaan ini diperkuat oleh pengamatan planet-planet dengan teropong bintang, terutama planet Yupiter yang berputar lebih cepat (10 jam setiap putaran ). Dengan demikian maka derajat meridian di kutub lebih besar dari pada di khatulistiwa. Untuk membuktikannya tahun 1735 Academie des Sciences Paris mengirim ekspedisi ke Lapland dan Peru. Hasiln`-a adalah benar derajai meridian di Lapland satu meter lebih panjang. 2.4. UKURAN BUMI

Keingin tahuan manusia mengenai bumi tidak terbatas pada bentuk permukaan saja, tetapi juga berapa besar bumi ini sebenarnya. Eratosthenes (275 -195 SM) yang tinggal di Alexandria berpendapat bahwa jika bumi bulat, tidak mungkin matahari berada pada zenit didua tempat yang berjauhan letaknya. la memperhatikan sinar matahari pada tengah hari di pertengahan musim panas di kota Syene jatuh tepat di dasar sumur yang dalam. Sedangkan di Alexandria yang berjarak 5000 stad (gambar 2.3) pada saat yang sama, bayangan jarum gno’non memperlihatkan 1/50 bagian dari seluruh lingkaran. Sudut ini sama dengan sudut APS, maka dengan demikian ia menyimpulkan bahwa keliling bumi haruslah 50 kali 5000 stad atau 250.000 stad Bila satu stad kurang lebih 157 m. maka keliling bumi sekitar 39.250 Km. Perkiraan ini ternyata mendekati dengan hasil perhitungan yang dilakukan oleh peneliti-peneliti selanjutnya.

Pada tahun 1617 Snellius melakukan pengukuran dengan metoda segitiga. Dan sejak ditentukannya satuan panjang yaitu meter pada tahun 1719, maka keliling bumi adalah sekitar 40.000 km. Dengan demikian jari-jari bumi di khatulistiwa sebesar 6378,38 km sedangkan di kutub 6356,91 km.




Geng’Q File 7

2.5. STRUKTUR DALAM BUMI

Pendahulu yang memikirkan struktur-dalam bumi yang terkenal adalah Plato. la berpendapat bahwa bumi terdiri dari substansi berfasa qir dilapisi oleh lapisan kerak yang tipis. Pada bagian-bagian kerak yang lemah diterobos oleh substansi dari dalam, keluarlah magma dan timbullah gunungapi.

Gambar 2.3. Erasthotenes menghitung keliling bumi dengan mengukur jarak antara

Alexandria (A) dan Syene (S), x - 5000 Std dan membandingkan besar sudut pada gnomon di A, a = I/50 lingkaran. Maka keliling lingksran adalah SO x 5000 std = 230 000 std atau = 40 000 km.

Untuk mengetahui struktur dalam bumi tidaklah mudah. Karena pemboran terdalam yang pernah dilakukan hanya sedalam 8 km. Dari mempelajari batuan yang tersingkap dipermukaan bumi, akibat erosi mencapai 20 sampai 25 Km. saja. Gunung api memberikan contoh batuan yang lebih dalam, tetapi hanya sampai sekitar 200 Km. Akan tetapi dengan mempelajari sifat gelombang gempa bumi dapat diketahui lebih banyak hal mengenai struktur dalam bumi. Dengan mempelajari waktu tempuh perambatan gelombang, yang ternyata bervariasi dan tidak sesuai dengan hasil yang diperhitungkan berdasarkan antara jarak tempuh dan waktu yang diperlukan.

Dan berdasarkan kenyataan bahwa kecepatan rambat gelombang merupakan fungsi dari densitas media yang dilaluinya, maka para ahli kegempaan menjelaskan ketidak sesuaian dan variasi waktu tersebut disebabkan oleh karena gelombang gempa merambat tidak dalam satu macam media, tetapi dalam beberapa media yang densitasnya berbeda. Dengan kata lain bumi tidak merupakan suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri dari beberapa lapisan yang konsentris dengan densitas berbeda. Densitas terbesar terakumulasi pada pusat, dan mengecil menjauhi dari pusat.

Dari data kegempaan tersebut, secara sederhana dibuatlah suatu madel struktur bumi. Bumi dibagi menjadi 3 bagian seperti terlihat pada bagian sebelah kiri gambar 2.4. 1. Kerak bumi (Earth crust). merupakan lapisan terluar yang tipis, terdiri dari

batuan yang lebih ringan dibandingkan dengan batuan selubung dibaw-ahnya. Dengan densitas rata-rata 2.7 grm/cc. Ketebalannya tidak merata, perbedaan ketebalan ini menimbulkan perbedaan elevasi antara benua dan samudera.. Pada daerah pegunungan ketebalannya lebih dari 70 km dan kurang dari 5 km pada beberapa samudra.. Berdasarkan data kegempaan para akhli membaginya menjadi dua :




Geng’Q File 8

Gambar 2.4. Penampang Bumi

Kerak benua, pada umumnya terdiri dari batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 Km., dan berkisar ant:ara 30-70 Km. Oleh karena kaya akan unsur Si dan A1 maka ada yang menyebutnya sebagai lapisan Sial. Kerak samudra, terdiri dari batuan basaltik yang tebalnya 8 Km.. kerak samudra kaya akan unsur Si dan Mg dan disebut juga lapisan Sima..

2. Selubung bumi (Mantle), terletak dibawah kerak bun-i. Terdiri dari batuan,

ketebalannya 2885 km. Densitasnya berldsar dari 3,3 didekat kerak dan 5.7 grm/cc dekat dengan inti bumi.

3. Inti bumi (Core), terletak dari kedalaman 2900 km sampai pusat bumi. Struktur

inti bumi kompleks, sehingga dapat dibagi menjadi inti bagian luar dan inti bagian dalam.

Dengan perkembangan pengetahuan kegempaan dan banyaknya stasiun gempa di bumi, yang memungkinkan mempelajari sifat perambatan gelombang-gelombang gempa P dan S , sehingga dapat diketahui struktur dalam bumi lebih rinci. Gambar 1.4 bagian kanan memperlihatkan struktur dalam bumi yang terdiri dari :

Ø Litosfir, merupakan lapisan teratas bumi, termasuk kerak dan bagian alas selubung. Ketebalannya sekitar 50 Km dibawah samudra clan dibawah benua lebih tebal berkisar 100 km., bersifat kaku, keras, kompak dan kuat (Gbr 1.5).

Ø Astenosfir, terdapat dibawah litosfir, sebagai lapisan yang lunak pada bagian alas selubung, tebalnya sekitar 600 km. Lapisan ini sangat berarti karena suhu clan tekanannya dalam keseimbangan yang baik sehingga materialnya dalam keadaan mendekati titik leburnya. Karena hampir mclebur dan berstsuktur lemah memungkinkan untuk mengalir. Pergerakan dalam lapisan ini berperan sebagai penyebab aktifitas gunung-api dan deformasi kerak bumi.

Ø Selubung adalah lapisan yang menyelubungi inti bumi, merupakan bagian terbesar dari bun-d. 82.3% dari volume dan 67.8% dari massa bumi. Bagian dalam selubung mulai batas dengan inti (2883 Km) sampai 350 Km dibawah tekanan sangat besar, clan meskipun suhunya sangat tinggi, tetapi daya tahan (strength) nya tetap besar. Karena itu diberi nama mesosphere (lapisan intermediate atau midle).

Ø Inti bumi, merupakan pusat massa bumi, bergaris tengah 7000 km. Dari sifatnya yang tidak merambatkan gelombang gempa S, disimpulkan bahwa inti bagian luar setebal 2000 km. berfasa cair, dan bagian dalam berfasa padat. Densitasnya berkisar dari 9.5 dekat selubung dan membesar kearah pusat sampai 14.5 grmlcc. Berdasarkan besarnya densitas ini diperhitungkan inti bumi terdiri dari campuran unsur-unsur besi (Fe) dan nikel (Ni). Oleh karena itu inti bumi disebut juga sebagai lapisan Nije.




Geng’Q File 9

2.6. BIDANG-BIDANG DISKONTINU

Seorang ahli seismology Yugoslavia bernama Andrija Mohorovicic, dari mempelajari data gempa menjumpai kecepatan gelombang gempa naik dengan tiba-tiba dibawah kedalaman 50 Km. Bidang batas perubahan ini atau bidang diskontinuitas ternyata merupakan bidang batas antara lapisan kerak bumi dan selubung alas. Untuk menghormati penemunya maka bidang ini dinamakan Bidang Mohorovicic dan disingkat menjadi bidang Moho saja.

Kerak

Gambar 2.5 Bagian terluar bumi (tanpa skala). Kerak dan selubung mempunyai pengertian komposisi. Litosfir dan astenosfir mencerminkan sifat fisiknya, litosfir (termasuk kerak dan bagian atas mantel) padat dan kaku (rigid), astenosfir lelehan parsial dan plastis. Astenosfir merupakan bagian atas mantel dan dibawahnya mantel bersifat padaL (C.W. Montgomery,1989)

Beberapa tahun kemudian seorang ahli gempa Jerman, Beno Gutenberg, menemukan bidang batas yang lain. Dari pengamatan gelombang P yang mengecil bahkan hilang sama sekali pada daerah 105 derajat dari pusat gempa dan muncul kembali pada 140 derajat berikutnya. Tetapi terlambat 2 menit dari waktu yang diperhitungkan berdasarkan jarak tempuh. Jalur hilangnya gelombang selebar 35 derajat ini disebut jalur bayangan.

Menurut Gutenberg, jalur bayangan ini terjadi hanya jika bumi mempunyai inti, dengan bahan yang tidak sama dengan selubung yang mengitarinya. Dan jari-jarinya sebesar 3420 km. Inti bumi ini membelokkan gelombang P seperti terlihat pada gambar 2.6. Bidang dimana getombang P dibelokkan, atau bidang antara selubung bumi dan inti bumi disebut bidang diskontinu Gutenberg atau bidang Gutenberg. Dengan demikian maka dapat dikatakan bahwa selubung bumi terletak diantara bidang-bidang Moho dan Gutenberg.




Geng’Q File 10

2.7. BENUA DAN SAMUDRA

Selain perbedaan struktur, elevasi dan topografi, benua dan samudra juga mempunyai batuan, densitas, susunan kimia, umur dan sejarah pembentukan vang berbeda. Samudra yang menempati hampir sepertiga dari permukaan bumi memperlihatkan topografi khusus, pada umumnya alabat perkembangan kegiatan gunung-api dan pergerakan bumi yang masih berlangsung sampai saat ini.

Benua, berada diatas cekungan samudra sebagai daratan vang luas dengan ciri yang khas yaitu : merupakan perisai, dataran yang stabil dan jalurjalur pegunungan lipatan. Bagian benua yang stabil, datar dan luas dimana kompleks batuan kristalin tersingkap atau tertutup oleh lapisan tipis sedimen, disebut Kraton (Craton). Wilayah ini hampir tidak mengalami gangguan dalam jangka waktu yang sangat panjang, kecuali pelengkungan lemah secara luas. Kraton benua, juga perisai benua dan dataran (platform) yang stabil dinamakan Hedreocraton. Kraton pada blok benua (continental block) disebut Epeirocraton.

Episenter o•

Gambar 2.6 Petubahan sifat fisik antara selubung dan inti bumi menyebabkan

gelombang P dibiaskan dan membelok mengakibatkan terjadinya zona bayaagan 350.

Dan bagian yang permukaannya berelief rendah, beberapa ratus meter dari

permukaan laut, mempunyai struktur dan batuan yang kompleks, disebut Perisai (Shield) Kebanyakan batuan kristalin dalam perisai semula cair dan terbentuk dibawah permukaan. Yang kemudian muncul kepermukaan akibat erosi atau pengangkatan dan telah mengalami deformasi akibat tekanan. Daerah yang luas dari kraton maupun perisai yang terdiri dari batuan beku dan metamorfosa yang telah mengalami deformasi kuat, disebut kompleksbasement.

Dahulu kerak samudra dapat juga dianggap termasuk sebagai kraton, yang dikenal sebagai Thalassocraton, akan tatapi akhir-akhir disepakati bahwa kraton hanyalah pada benua.

Sebelum 1947, orang mengira bahwa dasar samudra merupakan dataran abissal yang datar dan tertutup oleh lapisan sedimen. Kemudian, dari profil-profil dasar samudra dapat diketahui bahwa dasar samudra juga mempunyai relief seperti halnya dengan permukaan benua. Penelitian pada kerak samudra menyatakan bahwa kerak samudra terdiri terutama dari basalt, suatu batuan volkanik yang padat.




Geng’Q File 11

Berumur relatif muda, kurang dari 150 juta tahun (umur batuan pada perisai lebih dari 700 juta tahun), dan tidak mengalami defomiasi tekanan. Bentuk-bentuk pada dasar samudra umumnya adalah : A. Punggungan samudra (oceanic ridge), merupakan tonjolan atau punggungan

lebar pada rekahan didasar samudra. Pada umummya lebih dari 1400 km. lebarnya dan tingginya sampai 3000 m. diatas dasar samudra.

B. Lantai abissal (abyssal floor), adalah daerah yang sangat luas, berelief lebih halus dibandingkan dengan punggungan samudra. Terdapat 3000 m. dibawah permukaan laut dan membentang antara punggungan samudra dan batas benua. Bagian yang menonjol disebut perbukitan abissal, tinggima sampai 900 m. diatas dasar samudra. Sedangkan didekat batas benua ia tertutup oleh endapan sehingga membentuk dataran abissal.

C. Gunung laut (sea mount), benbentuk puncak-puncak gunung api bawah laut yang terisolir. Bila mencapai permukaan membentuk pulau, seperti kepulauan Hawaii.

D. Palung (trench), merupakan bagian terendah di bumi, rata-rata sedalam lebih dari 8000 m. Palung terdalam adalah palung Mariana di samudra Pasifik, sedalam 11.000m.

E. Batas benua (continental margin) adalah daerah transisi antara massa benua dan cekungan samudra.

2.8. GRADIENT SUHU BUMI

Sejak mulai bumi terbentuk, teoritis suhunya menurun. Dan gumpalan awan gas yang pijar menjadi batuan yang padat, seperti yang kini kita jumpai dipermukaan. Namun bagaimanakah keadaan suhu kebawah permukaan bumi kita ini. Dari pemboran dalam diketahui bahwa makin kedalam suhunya naik. Kenaikkan suhu atau gradient temperatur ini tidaklah sama pada setiap tempat. Rata-rata setiap turun 1 km. suhu naik 15 derajat C. Di daerah dekat gunung api tentunya harga gradient ini lebih besar.

2.9. GAYA BERAT (GRAVITY)

Meskipun bumi berputar pada porosnya, namun benda-benda di atas permukaan bumi termasuk kiia, tidak terlempar keangkasa. Mengapa ? Hal ini akibat adanya gaya berat atau gaya gravitasi bumi atau gaya tarik bumi. Gaya ini lebih besar dari pada gaya sentrifugal akibat perputaran bumi, sehingga kita tidak terlempar.

Jadi gaya berat adalah gaya yang bekerja pada suatu elemen massa (dipermukaan bumi) akibat gaya tarik massa bumi (mengikuti hukum Newton). Gaya ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah perputaran bumi, topografi dan variasi densitas didalam bumi. Oleh karena itu besarnya gaya gravitasi tidak sama pada setiap tempat. Ketidak samaan ini dikatakan anomali gaya berat. Gaya berat sangat berperan dalam dinamika bumi, bertindak pada :

Ø Pengaturan isostasi, Ø pemisahan dalaman (interior) bumi, Ø tektonik lempeng,




Geng’Q File 12

Ø sitem aliran gaya berat (sungai, air tanah, sirkulasi air di atmosfir, sedimentasi dsb.).

2.10. KEMAGNETAN BUMI

Bila kita hendak mengetahui arah dengan tepat, maka kita melihat kompas, tanpa menyadari mengapa jarum kompas selalu menunjuk Utara - Selatan. Yang terjadi adalah jarum kompas yang bermuatan magnet terinduksi oleh medan magnet bumi, yang kutub-kutubnya "sama" dengan kutub bumi. Dan yang menjadi pertanyaan adalah apakah di dalam bumi teradapat magnet raksasa yang dapat menimbulkan medan manget di bumi ? Jawabnya "ya" dan "tidak". Ya, karena didalam bumi terdapat sumber medan magnet tersebut, dan tidak, sebab sumber tersebut tidak berbentuk batang atau tapal kuda (sebagai lazimnya magnet yang kita kenal). Terjadirrya kemagnetan di bumi disebabkan oleh : Inti bumi yang terdiri dari logam (Nife), perbedaan sifat fisik inti bumi bagian dalam yang padat dan bagian luar yang cair serta perputaran bumi. Perbedaan fasa inti menimbulkan perbedaan kecepatan antara inti dalam dan luar, yang menimbulkan prases magneto hydrodinamis. Proses inilah yang menimbulkan adanya medan magnet bumi.

Deklinasi dan inklinasi magnet Kutub magnet bumi tidak sama dengan

kutub geografi, perbedaannya dinyatakan dalam derajat sebagai deklinasi. Deklinasi (Ø) untuk setiap tempat di bumi tidak sama, tergantung pada lokasinya. Sudut yang dibentuk antara kuat medan magnet dengan permukaan bumi, yang dianggap mendatar, disebut inklinasi ( ) seperti dalam gambar.2.7. Isostasi Pengalamam juru ukur (surveyor) pada saat melakukan pengukuran topografi di Peru dekat pegunungan Chimborazo (Andes) pada tahun 1735 dan kemudian juru ukur lain dekat pegunungan Hinalaya pada tahun 1855, memberikan hal yang sama. Yaitu unting-untingnya selalu tidak tepat, tertarik kearah massa pegunungan, sehingga hasil pengukurannya lebih kecil dibandingkan dengan yang diperhitungkan.

F

Gambar 2.7 Kuat medan magnet F dengan komponen-komponennya, H pada bidang horizontal, Z pada bidang vertical. Deklinasi (pada bidang horizontal) dan inklinasi. (pada bidang vertikal)

Pratt, seorang ahli geodesi dan Airy seorang ahh asironomi menyelesaikan

masalah ini dengan memperhitungkan adanya massa dibawah Pegunungan. Isostasi dapat diartikan keseimbangan. Adanya tinggian atau pegunungan, oleh Pratt diperhitungkan adanya perbedaan densitas. Untuk mencapai keseimbangan maka densitas yang lebih kecil akan menonjol keatas. Sedangkan Airy, untuk mencapai keseimbangan perlu adanya "akar" dibawah pegunungan (Gambar.2.8). Dapat dibayangkan sebagai sebongkah es terapung di atas air. Besar es diatas permukaan




Geng’Q File 13

air sama dengan yang berada dibawah permukaan air. Demikian juga halnya lapisan terluar bumi terapung diatas selubung, dan kerak benua lebih tebal dibandingkan dengan kerak samudra. 2.11. SIKLUS MUKA BUMI

Bumi tidak diam. Maksud diam disini adalah tidak bergerak. Kita tahu bahwa adanya siang dan malam akibat bumi berputar pada sumbunya. Dan adanya musim karena "perpindahan matahari", dari Utara ke Selatan dan sebalikrrya secara teratur, yang sebetulm-a bumi!ah yang mengorbit mengelilingi matahari. Tetapi bagaimana dengan tubuh bumi ini sendiri ?

(A) J.H.Pratt, 1859

(B) G.B.Airy, 1855

Gambar 2.8 Isolasi merupakan gejala universal kerak bumi untuk stabil pada keseimbangan gravitasi. Perbadaan dansitas dan ketebalan dapat menyebabkan kaseimbangm isostasi (isostatic adjustment) kerak bumi. (A) Pratt beranggapan bahwa Pegunungan lebih tinggi karena komposisinya lebih ringan dari dataran sekelilingnya (B) Airy berpendapat bahwa pegunungan mempunyai densitas yang sama dengan sekitarnya. Dan lebih tinggi kerena lebih tebal. (W.K Hamblin, 1985)

Diawali dengan suatu hipotesa yang kemudian terbukti, bahwa permukaan bumi

kita ini memang selalu bergerak Sebenarnya permukaan bumi merupakan lempeng-lempeng (plates) benua dan samudra yang "terapung" dan selalu bergerak dengan arah tertentu. Pada permukaan suatu bola yang permukaannya terdiri dari beberpa lempeng yang bergerak, tentunya akan saling bertemu dan ada yang terpisah. Pada pertemuan lempeng, salah satu dapat menyusup dibawah lainnya, yang terjadi adalah palung samudra, daerah subduksi, bila tidak, terjadi penebalan pada tepi pertemuannya. Dan terbentuklah pegunungan.

Pada daerah terpisahnya lempeng magma naik dan membentuk lempeng baru `mendorong' lempeng lama, yang terjadi didaerah pemekaran. Demikian siklus ini berjalan sepanjang waktu, sehingga permukaan bumi tidak pernah berhenti bergerak, meskipun tidak kita rasakan. Namun dapat dilihat hasilnya, sepertl deretan gunung-api, pegunungan, lembah dan palung serta timbulnya gempa bumi, tanah longsor dsb, yang dapat merupakan bencana nasional (teori Tektonik lempeng). Gambar 2.9 memperlihatkan aktivitas lapisan luar bumi dengan bentuk-bentuk yang dihasilkannya.

Dalam geologi, aktivitas tersebut dinamakan proses indogen yang diakibatkan oleh energi panas dari dalam bumi. Dan sebaliknya, hasil proses indogen di"hancurkan" dan ditransport ketempat yang lebih rendah oleh proses eksogen yang dimotori oleh energi matahari. Proses eksogen yang berusaha “meratakan" permukaan bumi ini diantaranya Proses-Proses Pelapukan, erosi dan gerak tanah. Hasilnya diendapkan dan membentuk lapisan baru.




Geng’Q File 14

Pusat

Muka laut pemekaran

Gambar 2.9 Diagram memperlihatkan siklus lapisan terluar bumi; magma bergerak naik dari astenosfir pada pusat pemekaran di lantai samudra, mendingin dan membentu litosfir baru yang ditutupi oleh kerak sanmdra. Adanya materiel baru, mendorong litosfir menjauhi pusat pemekaran (arah panah) dan kemudian tenggelam kembali kedalam astenosfir (zona subduksi) dimana dipanaskan kembali dan bercampur kembali dengan selubung. Terjadinya lelehan parsial terjadi magma dan membentuk busur volkanik sejajar palung samudra (B.J. Skinner, 1992).




Geng’Q File 15

BAGIAN III

ATMOSFIR DAN HIDROSFIR 3.1. LAPISAN ATMOSFIR

Atmosfir merupakan lapisan terluar bumi, berfase gas yang mengelilingi

permukaan bumi. Tetdapat mulai dari permukaan laut terus keatas. Batas atasnya tidaklah jelas, sehingga tidak dapat ditentukan batas antara atmosfir dan ruang angkasa dengan tegas. Berdasarkan pengamatan suhunya, atmosfir dibagi menjadi 4 bagian atau lapisan, seperti terlihat dalam gambar 3.1. Lapisan terbawah, atau lapisan terdekat dengan permukaan bumi, dimana suhunya menurun dengan kenaikan elevasi disebut Troposfir, yang Berarti daerah dimana udara berbalik. Pada lapisan inilah terjadi awan, presipitasi, badai dan sebagainya. Sehingga lapisan ini dinamakan juga lapisan cuaca, ketebalannya tidak merata, rata-rata sampai ketinggian 12 km.

Lapisan diatasnya adalah Stratosfir, dan daerah perpindahan lapisan ini disebut tropopause. Suhu stratosfir konstan, rata-rata -55 °C sampai ketinggian 20 km, kemudian menaik menurut elevasi, sampai ketinggian 54 km. Kenaikan suhu pada ketinggian ini disebabkan daerah ini merupakan konsentrasi ozon. Seperti telah kita ketahui bahwa ozon menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan matahari. Penyerapan ini menyebabkan kenaikkan suhu pada lapisan ini.

Kemudian diatasnya dijumpai lapisan Mesosfir, yang diawali dengan zona peralihan disebut stratopause. Dan Termosfer, setelah mesopause.

Gambar 3.1 Lapisan-lapisan di Atmosfir berdasarkan suhu, sampai ketinggian 110 km




Geng’Q File 16

Diatas ketinggian 80 km. sampai 320 km terdiri dari partikel-partikel bermuatan (ion), karena itu dinamakan lonosfir. Lapisan ini sangat penting dalam komunikasi, ia memantulkan gelombang radio. Dan diatas ionosfir, sampai 800 km. dinamakan lapisan Frosfer, terdiri dari gas helium dan hydrogen pada perbandingan yang sama 50%. 3.2. KOMPOSISR ATMOSFIR

Udara yang terdapat dalam atmosfir, tampaknya hanya merupakan satu macam

bahan, tetapi sebenarnya terdiri dari berbagai bahan yang terdiri dari gas dan partikel-partikel halus. Komposisinya tidaklah tetap dari waktu kewaktu dan disetiap tempat. Didekat permukaan bumi gas terdapat sebagai Udara kering (dry air) dan lapisan lembab. Udara kering mengandung gas-gas nitrogen, 78%, oxigen 21%, argon 0.9% dan karbon dioksida 0.03%. Semuanya hampir 99,99 %. Sedangkan sisanya, sekitar 0.01 % terdiri dari gas-gas helium, neon, krypton dan xenon. Gas-gas inert ini merupakan hasil reaksi kimia. Helium terjadi sebagai produk samping pada proses radioaktif. Lapisan lembab merupakan udara yang mengandung sejumlah uap air. Kadar uap air dalam atmosfir tidaklah sama disemua tempat, sangat tergantung pada suhu.

Pada suhu 0° C tidak lebih dari 5 gram H2O/m3 dan pada 40° C tidak kurang dari 55 gr/m3. Pada daerah beriklim lembab dapat mencapai 5% volume, sedangkan pada daerah beriklim kering (di kutub misalnya) hanya 0.01% volume. Jumlah air dalam atmosfir adalah 15.1015 kg, meskipun kelihatannya sangat kecil dibandingkan dengan seluruh atmosfir, namun ini sangat penting sebagai sumber air di bumi. 3.3. FUNGSI ATMOSFIR

Atmosfir dengan gas-gas dan uap air yang dikandungnya sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Atmosfir juga sangat bermanfaat sebagai media lalu (intas udara.

Lapisan Ozon dalam atmosfir menyaring sinar ultra violet yang sampai ke permukaan bumi. Apabila tidak disaring, jumlah sinar ultra violet yang sampai ke permukaan bumi akan melebihi ambang batas yang diperIukan bagi kehidupan manusia. Seperti telah kita ketahui bahwa sangat diperlukan selain uniuk pernafasan juga reaksinya dengan bahan bakar menimbulkan panas yang dibutuhkan bagi kehidupan manusia. Gas-gas lainnya, nitrogen dan asam arang diperlukan oleh tumbuhan, dan menghasilkan oxygen. Selain itu atmosfir juga berfungsi sebagai media sirkulasi air. Uap air yang terkondensasi menjadi awan dan turun kembali kepermukaan bumi sebagai hujan (Gmb.3.2).

Atmosfir juga sangat bermanfaat sebagai media lalu lintas udara. Lapisan Ozon dalam atmosfir menyaring sinar ultra violet yang sampai ke permukaan bumi. Apabila tidak disaring, jumlah sinar ultra violet yang sampai ke permukaan bumi akan melebihi ambang batas yang diperIukan bagi kehidupan manusia. Seperti telah kita ketahui bahwa kelebihan sinar ultra violet dapat menimbulkan kanker kulit dan membunuh bakteri-bakteri pembusuk yang diperlukan manusia.

Sudah beberapa tahun ini masalah rusaknya lapisan ozon menjadi pembicaraan

dan mencemaskan negara-negara di dunia. Masalahnya adalah membesarnya "lubang" pada tapisan ozon di atas Antartika dari tahun ketahun, yang disebabkan oleh limbah gas berupa chlorofluorocarbaon yang biasa dipergunakan pada alat pendingin dan pengisi kaleng semprot (spray) yang dibuat dan dibuang manusia. Selain gas tersebut




Geng’Q File 17

juga sisa pembakaran bahan bakar pesawat yang tinggi (concord). Masalah lapisan ozon ini dikenal sebagai masalah rumah kaca.

Gambar 3.2 Sirkulasi air dalam atmosfir 3.3.1. Siklus Hidrologi

Sirkulasi air dari laut ke darat dan kembali ke taut melalui atmosfir disebut siklus hidrologi. Air di laut dan daratan menguap naik ke atmosfir. Udara lembab (dengan uap air) terfiawa oleh angin, mungkin sangat jauh, dan melalui proses yang komplex menjadi awan sampai presipitasi. Presipitasi yang jatuh kelaut akan segera memulai lagi siklusnya. Akan tetapi yang sampai ke darat, sebagian meresap ke tanah, bergerak ke-bawah, kesamping dan akhirnya keluar ke danau, sungai atau langsung ke laut. Sebagian lagi mengalir di permukaan sebagai runoff. Demikian pula bila tanah sudah jenuh.

3.4. POLUSI UDARA

Polusi atau pengotoran udara merupakan gas dan butiran padat sangat halus, yang disebabkan baik oleh manusia maupun oleh alam. Gas-gas oksida karbon, nitrogen dan sulfur merupakan penyebab polusi utama, yang merupakan sisa pembakaran bahan bakar fosil. Baik dari kendaraan maupun industri. Gas-gas ini selain membahayakan pernafasan, juga dapat membentuk asam di udara dan terbawa hujan turun ke permukaan sebagai hujan asam.

Dan yang berbentuk padat berupa asap, jelaga dan abu. Polusi berbentuk padat ini selain hasil sisa pembakaran bahan bakar fosil dan batu bara, juga merupakan hasil erupsi gunung api yang tersembur jauh keangkasa sebagai debu volkanik yang sangat halus.

Atmosfir yang bersentuhan langsung dengan permukaan bumi mempunyai peranan penting dalam pembentukan permukaan bumi. Proses-proses eksogen berlangsung dipermukaan dibawah pengaruh atmosfir. Adanya oksigen dan gas-gas lainnya serta H20 mempercepat proses pelapukan batuan dan semua material di permukaan bumi.

EVAPORASI

KONDENSASI

PRESIPITAS

EVAPOTRANSPIRASI INFILTRASI




Geng’Q File 18

3.5. HIDROSFIR

Yang dimaksud dengan hidrosfir bukanlah hanya air yang tampak di permukaan saja, melainkan juga yang terdapat di bawah permukaan. Baik yang terdapat dalam pori-pori batuan maupun dalam rekahan-rekahan di bawah permukaan bumi.

Air di permukaan dinamakan air permukaan, terdapat dalam lautan atau samudra, danau dan aliran sungai. Dan yang terdapat di bawah permukaan dinamakan air bawah permukaan (sub suface water). Jumlah air di bumi tak terhitung besarnya, namun dapat diperkirakan sebanyak 1.36 x 1012 km3 . Dari sejumlah ini 97.2 % berada di lautan, 2.15 % sebagai es / salju dan sisanya hanya sekitar 0.65 % terdapat dalam danau, sungai, air tanah dan atmosfir. A. Air laut

Air laut terasa asin karena merupakan larutan berbagai garam yang kompleks sebesar 3,5% berat. Tampaknya sangat kecil, namun bila air laut diuapkan semua maka akan tertinggal endapan garam setebal 60 meter. Garam NaCI merupakan yang terbanyak, lainnya terdiri dari garam-garam chlorida, sulfat, bikarfionat, bromida dan fluorida. Unsur Ca dalam air laut merupakan bahan pembuat rumah organisme di laut.

Air sungai meskipun dianggap tawar, sesunguhnya mengandung garam, hanya berkadar sangat rendah, tergantung pada daerah yang dilalui oleh sungai tersebut. B. Sungai dan Danau

Aliran air daIam alur kecil atau besar searah lereng ketempat yang lebih rendah, dinamakan sungai. Cekungan dimana sungai-sungai mengalir disebut daerah aliran sungai (drainage basin). Besar aliran air tergantung pada jumlah sir yang datang dari hulu dan pengaruh iklim, vegetasi dan kondisi geologi setempat.

Kuat arus (discharge) dinyatakan sebagai jumlah (volume) air yang melalui suatu tempat tiap satuan waktu (m3 /detik). Diukur atau dihitung dengan mengalikan kecepatan arus dengan penampang sungai. Kecepatan arus tergantung dari beberapa faktor, diantaranya adalah jumlah air, gradient sungai dan kondisi salurannya. Gradient sungai adalah : beda elevasi ( d ) per panjang sungai yang diukur (l) (Gmb. 3.3).

d l

Gambar 3.3. Gradien sungai = d / l

Apabila kuat arus lebih besar dari pada saluran yang dilaluutya maka air akan meluap, dan terjadilah banjir. Sungai sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Baik sebagai sumber air dan maupun sebagai media transportasi.

Dalam geologi, energi air sungai memegang peranan penting dalam membentuk permukaan bumi. Mengerosi daerah yang dilalui sambil membawa sedimen yang kemudian terendapkan di tempat yang lebih rendah, lautan.

Danau merupakan cekungan di ketinggian, dan berperan sebagai penampungan sementara. Kelebihan air di danau dialirkan ke tempat lebih rendah atau ke laut. Energi air di danau hampir nol, sehingga sebagian besar sedimen terendapkan.




Geng’Q File 19

BAGIAN IV BATUAN dan MINERAL

Dalam materi sebelumnya telah diuraikan bahwa litosfir atau kerak bumi terdiri

dari batuan. Batuan (rock) yang luas dan berbeda mempunyai pengertian dengan batu (stone). Batuan mencakup material yang membentuk litosfir atau kerak bumi, terdiri dari mineral-mineral pembentuk batuan.

Mempelajari batuan merupakan pengetahuan dasar untuk mempelajari geologi. Dengan mempelajari batuan dapat kita ketahui sifat dan sejarah bumi kita. Kita jumpai disekeliling kita berbagai macam batuan. Dilihat dari sifat fisiknya mereka sangat beragam. baik warna, kekerasan, kekompakan, maupun material pembentuknya. Untuk membedakannya dibuatlah pengelompokan. Pengelompokan yang paling sederhana adalah berdasarkan kejadiannya atau cara terbentuknya, atau genesanya menjadi tiga kelompok utama :

1. Batuan beku, terbentuk dari magma yang mendingin dan membeku. 2. Batuan sedimen, merupakan batuan yang terbentuk dari sedimen yang

diendapkan dan proses geologi menjadi setelah mengalami batuan sedimen. 3. Batuan metamorfosa atau batuan malihan. Batuan, jika mengalami tekanan

dan atau suhu sang tinggi akan berubah menjadi batuan metamorfosa, atau batuan malihan.

4.1. DAUR BATUAN (ROCK CYCLE)

Daur batuan berarti melihat secara menyeluruh hubungan antar ilmu dalam geologi. Dengan mempelajari daur batuan dapat diketahui kejadian ketiga jenis batuan dan berbagai proses geologi yang menjadikan dari satu jenis batuan ke batuan yang lainnya. Batuan pertama adalah batuan beku (igneous rock) terjadi akibat magma mendingin dan memadat. Proses ini dapat terjadi baik di bawah maupun diatas permukaan bumi.

Saat bumi mulai terbentuk, kulit luarnya masih berupa material yang meleleh yang kemudian mendingin dan mengkristal secara bertahap dan membentuk kerak pertama yang terdiri dari batuan beku.

Batuan beku dipermukaan bumi bersentuhan langsung dengan atmosfir setiap saat, maka perlahan-lahan ia terdisintegrasi dan terdekomposisi. Proses ini disebut proses pelapukan (weathering). Material hasil rombakan ini, yang terlepas dari induknya, ditransport dan diendapkan oleh berbagai media, erosi, gravitasi, aliran air, gletsyer, angin atau gelombang sebagai sedimen atau endapan, di tempat yang rendah (laut), sebagai lapisan-lapisan mendatar. Melalui proses litifikasi, yang artinya berubah menjadi batuan, sedimen ini menjadi batuan sedimen.

Jika batuan sedimen berada jauh di bawah permukaan bumi atau terlibat dalam dinamika pembentukan pegunungan (orogenesa), ia akan dipengaruhi oleh tekanan yang besar dan suhu yang cukup tinggi. Akibatnya batuan sedimen ini akan bereaksi dan berubah menjadi batuan metamorfosa atau batuan malihan. Dan bila batuan metamorfosa berada pada tekanan dan suhu tinggi ia akan melebur dan menjadi magma. Perulangan atau daur tersebut tidaklah selalu demikian, akan tetapi ada penyimpangan-penyimpangan. Misalnya batuan beku disamping tersingkap di permukaan, dapat juga dipengruhi oleh panas dan tekanan tinggi jauh dibawah permukaan bumi, akan menjadi batuan metamorfosa, bahkan dapat melebur kembali menjadi magma. Sebaliknya batuan sedimen dan batuan metamorfosa bila berada di atas permukaan bumi akan mengalami proses pelapukan dan erosi, seperti terlihat pada diagram daur batuan gmb.4.1 Baik batuan beku, batuan sedimen maupun




Geng’Q File 20

batuan metamorf pada kondisi tekanan dan suhu yang tinggi akan melebur menjadi magma. Demikian daur ini akan berulang sepanjang masa, dalam satuan waktu jutaan tahun.

Gambar 4.1. Daur Batuan

Gambar 4.1.A. Daur Batuan

Gambar 4.1 A. Daur Batuan

Gambar 4.1 B. Daur Batuan




Geng’Q File 21

4.2. MAGMA

Telah diuraikan bahwa batuan beku terbentuk dari magma yang mendingin dan membeku; proses ini disebut kristalisasi. Magma merupakan lelehan material (seperti "pasta") yang sangat panas terbentuk di bawah kerak bumi atau bagian atas selubung, pada kedalaman sekitar 200 Km. Terdiri dari campuran sistem silikat yang kompleks, air dan material lain berbentuk gas-gas dalam larutan. Unsur-unsur utama magma adalah oksigen (O2), silikon (Si). aluminium (Al), kalsium (Ca), Natrium (Na), Kalium (K). besi (Fe) dan magnesium (Mg). Dari analisis kimia berbagai batuan beku, secara umum dapat dibedakan magma basa, magma asam dan magma intermedier.

A. Magma basa (basaltic magma) mengandung 50% Si O2 , bersuhu tinggi antara

900 - 1200° C dan viskositasnya rendah, mudah mengalir. Salah satu contoh batuannya adalah basalt.

B. Magma asam (rhyolitic magma) berkomposisi Si 02 anrtara 60 hingga 70 %, bersuhu rendah, dibawah 800° C dan viskositasnya tinggi. Lebih kental dan mobilitasnya rendah, contoh batuannya riolit.

C. magma intermedier yang berkomposisi Si02 diantaranya, termasuk dalam, andesit misalnya (gambar 4.2)

Selain komposisi magma induk (parent magma) yang menjadikan batuan beku beragam, juga proses-proses differensiasi dan assimilasi magma. Differensiasi magma terjadi pada saat magma mulai mendingin, terjadilah kristal-kristal mineral pada suhu yang masih tinggi. Akibat gaya gravtasi, kristal-kristal ini mengendap. Dan demikian seterusnya sehingga terjadilah pemisahan kristal, yang mengakibatkan komposisi magma induknya berubah.

Gambar 4.2 Diagram memperlihatkan lokasi-lokasi jenis gunung-api utama dimana hasil erupsinya mencerminken jenis magna asalnya, yang berkaitan dengan tatanan tektonik lempeng (B.J. Skinner, 1992)

Assimilasi magma terjadi bila ada material asing, batuan disekitar magma,

masuk dan bereaksi dengan magma induk. Adanya penambahan material asing ini menjadikan komposisi magma induk berubah. Kemudian yang menjadi pertanyaan adalah dimana dan bagaimana magma terbentuk serta mengapa terdapat lebih dari satu jenis magma. Dari penyebaran gunung api, batolit atau bahuan beku yang tersingkap di permukaan dan jalur pegunungan, dapat diketahui bahwa aktivitas




Geng’Q File 22

magma berkaitan dengan proses-proses yang berlangsung pada batas-batas lempeng aktif. 4.3. Magma Utama yang terbentuk pada kerangka tektonik. A. Magma Basaltis

Magma Basaltis terbentuk oleh lelehan atau peleburan parsial (partial melting) selubung (mantle) yang mendesak keatas sepanjang pusat pemekaran, dimana lempeng-lempeng bergerak saling menjauh. Volkanisme basaltis mendominasi aktifitas magmatis cekungan samudra.

Peleburan Parsial (partial melting) Batuan terdiri dari mineral-mineral pembentuk batuan yang mempunyai titik lebur (leleh) berbeda-beda. Oleh karena itu batuan tidak melebur pada suhu tertentu, melainkan pada satu interval suhu. Mineral dengan titik lebur terendah akan melebur lebih dulu, lelehannya melarutkan sedikit mineral yang belum melebur, namun demikian lelehan mineral dan larutannya mempunyai komposisi berbeda. Sebagai contoh, misalkan batuan yang terdiri dari mineral-mineral piroksen, plagioklas (berkomposisi antara albit dan anortit) dan olivin, pada awal peleburan, piroksen dan komponen plagioklas, albit, `meleleh' sedangkan olivin dan plagioklas yang kaya anortit tetap tidak meleleh. Bila magma dari lelehan parsial batuan ini terdesak keluar terpisah dari mineral tidak meleleh maka komposisi batuannya berbeda dengan batuan residual atau dengan batuan asal. Proses pembentukan magma berkomposisi berbeda-beda dengan pelelehan parsial yang tidak sempurna disebut diferensi magma oleh lelehan parsial. B. Magna granitis

Magma Granitis terjadi di daerah penunjaman akibat lelehan parsial dari kerak samudra dan kerak benua bagian bawah di bagian lebih dalam dari dasar (akar) jalur Pegunungan aktif ( Pada daerah-daerah tumbukan lempeng dan dimana suhu dan tekanan sangat tinggi), sebagai terlihat dalam Gambar 4.3.

Gamber 4.3 kerak yang terseret lempeng litosfir yang menunjam kedalam lapisan

astenosfir mengalami pemanasan dan terjadilah peleburan yang menghasilkan magma (B.J. Skinner,1992)

4.4. KRISTALISASI

Dalam magma panas dan cair, ion-ion bergerak bebas tidak beraturan. Pada saat magma mendingin, pergerakannva lambat dan mengatur dalam pola tertentu. Peristiwa ini disebut kristalisasi. Biasanya magma tidak membeku seketika, mula-mula terbentuk sejumlah kristal kecil-kecil. Secara sistimatis bertambah ion-ion dan berkembanglah




Geng’Q File 23

kristal menjadi lebih besar. Pada suatu saat kristal-kristal yang tumbuh saling bersentuhan dan berhenti tumbuh. Dan tumbuhlah kristal-kristal baru ditempat lain. Demikian proses ini berlanjut hingga akhirnya jadilah suatu massa padat yang terdiri dari kristal-kristal yang saling mengunci. Kecepatan pendinginan magma sangat mempengaruhi pertumbuhan kristal. Bila ia mendingin perlahan-lahan, memungkinkan kristal tumbuh dengan sempurna dan besar-bcsar. Sebaliknva bila ia mendingin dengan cepat, maka yang tejadipun sebaliknya. Ion-ion kehilangan daya geraknva dengan cepat dan terbentuklah kristal-kristal kecil. Apabila pendinginanmya sangat cepat sehingga ion-ion tidak sempat membentuk kristal dan hasilnya adalah massa yang terdiri dari ion-ion yang acak. Batuan yang terdiri dari atom-atom yang tidak beraturan ini dinamakan gelas (glass), sama dengan gelas yang dibuat di pabrik. 4.5. MINERAL

Ion-ion dalam magma yang mendingin, mengatur diri menurut pola tertentu dan membentuk kristal dinamakan mineral. Mineral adalah senvawa anorganik terbentuk secara alamiah, padat dan mempunyai struktur dalam tertentu. Mineral mempunvai sifat fisik tertentu pula: warna, kekerasan. belahan, bentuk kristal dan demikian juga dengan sifat optiknva. Komposisinya dapat terdiri dari hanya satu elemen, seperti emas (Au), perak (Ag), tembaga (Cu), intan (C) clan bclerang (S).

Perlu diingat bahwa intan sintetis (buatan) tidaklah termasuk mineral, karena tidak terjadi di alam. Dan demikian pula minyak bumi serta batu bara juga tidak termasuk mineral, sebab terdiri dari bahan organik.

Pada saat magma mulai mendingin, mengkristalah mineral-mineral yang titik hablurnya sesuai dengan kondisi saat itu (pada suhu yang masih sangat tinggi). Kemudian suhu makin turun dan mengkristal mineral lainnya. Demikian seterusnya sampai semua ion-ion menjadi kristal. Urutan pengkristalan mineral ini disusun oleh Bowen, dan terkenal dengan Deret Reaksi Bowen seperti pada Gambar 4.4. Proses disebelah kiri dikatakan diskontinu karena setiap "langkah" terjadi mineral dengan komposisi kimia yang berbeda. Sedangkan disebelah kanan umumnya terdiri dari plagioklas-felspar. Dimulai dengan yang kaya akan calsium dan diakhiri dengan yang kaya akan natrium/kalium. Oleh karena itu prosesnya dikatakan kontinu.

4.5.1. KOMPOSISI MINERAL

Mineral mempunyai komposisi kimia tertentu dan dalam perbandingan unsur-unsur kimia tertentu pula, seperti SiO2, CaC03 dsb. Dalam Susunan Deret Reaksi Bowen dibawah ini, suhu pembetukan kristal-kristal mineral pembentuk batuan, kearah bawah makin rendah. Mineral yang terakhir terbentuk pada pendinginan magma adalah kuarsa. Komposisi beberapa mineral dapat bervariasi, tetapi pada batas tertentu. Hal ini dapat terjadi akibat adanya pertukaran atau substitusi ion dalam struktur mineral. Substitusi ion mengkibatkan perubahan susunsn kimia dalam batas tertentu sehingga tidak mengubah struktur kristal mineral. Substitusi ion ini sangat bergantung pada ukuran dan muatan ion. Ion-ion yang terlibat harus mempuriyai jari jari yang sama atau perbedaannya tidak lebih dari 15%. Substitusi ion akan mengakibatkan perubahan sifai fisik mineral, walaupun struktur kristalnya tetap.

Kelompok mineral (umumnya dijumpai pada kelompok mineral pembentuk batuan) meskipun komposisi kimianya beragam tetapi struktur kristalnya sama. Sebagai contoh mineral olovin, komposisi kimianya (Mg,Fe)2 SiO,. Ion-ion Fe dan Mg dapat saling bersubstitusi. Jumlah ion Fe dan Mg tetap sesuai dengan jumlah atom silika dan oksigen dalam olivin.




Geng’Q File 24

Diskontinu Kontinu

olivin Ca plagioklas

Ortopiroksen CaNa plagioklas

Klinapiroksen NaCa plagioklas

Amfibol Na plagioklas

biotit K felspar

Muskovit

Kuarsa

Gambar 4.4 Deret reaksi Bowen

4.5.2. SIFAT FISIK MINERAL

Oleh karena mineral mempunyai komposisi kimia dan struktur dalam kristal tertentu, maka ia mempunyai sifat fisik yang khas. Beberapa sifat fisik mineral adalah bentuk kristal, bidang belah (cleavage), kekerasan, warna, streak, kilap (luster). dan berat jenis.

a. Bentuk kristal, mencerminkan struktur dalam sehingga dapat dipergunakan untuk pemerian atau mengidentifikasi mineral. Pada kondisi yang baik, kristal dapat tumbuh dengan bidang-bidang kristal yang sempurna dan mempunyai bentuk geometri tertentu. Jika atom-atomnya tumbuh sebagai rangkaian memanjang, maka bentuk kristalnya menyerupai jarum. Bila berbentuk kotak maka kristalnya berbentuk kubus. Sebagai contoh adalah kwarsa yang mempunyai kristal hexagonal dan memanjang.

b. Bidang belah (cleavage), merupakan rekahan atau belahan menurut bidang-bidang lemah yang permukaannya licin, sejajar dengan bidang yang ikatan atomnya lemah. Contohnya mineral mika, memberikan kesan seolah-0lah terdiri dari lembaran mineral.

c. Kekerasan, adalah skala relatif daya tahan mineral terhadap abrasi. Sifat khusus ini dapat dipergunakan untuk mengidentifikasi mineral. Untuk itu, seorang ahli mineral Jerman, Friedrich Mohs (1773 - 1839) telah menyusun skala kekerasan relatif dari beberapa mineral, dari yang paling lunak sampai yang paling keras, dalam sepuluh skala dan terkenal dengan skala kekeranan Mohs, sebagai terlihat dalam Tabel skala Mohs.




Geng’Q File 25

Tabel 4.1. Skala Kekerasan Mohs

MINERAL KEKERASAN Talc 1 Gypsum 2 Kalsit 3 Fluorit 4 Apatit 5 K-feldspar 6 Kwarsa 7 Topaz 8 Korundum 9 Intan 10

d. Warna, merupakan sifat yang lebih nyata pada mineral. Namun tidak baik diper-gunakan untuk mengidentifikasi mineral, karena umumnya mineral mempunyai corak warna beragam. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah komposisi kimia, inklusi dan pengotoran dalam kristal mineral tersebut. Contohnya kwarsa, dapat dijumpai sebagai kristal bening (tidak berwarna), putih, ungu, merah, kuning, abu-abu atau hitam.

e. Streak atau warna serbuk, lebih khas dibandingkan warna mineral keseluruhan, sehingga dapat dipergunakan untuk mengidentifikasi mineral. Mineral pyrit, misalnya, secara keseluruhan ia berwarna ke emasan tetapi warna serbuknya hitam.

f. Kilap (luster), merupakan kenampakan atau cahaya Yang dipantulkan dari permukaan mineral. Mineral dengan penampilan logam mempunyai kilap logam (metalik). Sedangkan mineral yang mempunyai kilap non logam dikatakan sebagai kilap kaca (vitreous). pearly, siiky, resinous dan dull.

g. Berat jenis (specific gravity) adalah perbandingan berat suatu material dengan air pada volume yang sama. Ivlakin besar jumlah atom dan makin kompak maka makin besar pula berat jenisnya. Berat jenis rata-rata mineral pembentuk batuan berkisar antar 2,65 (kwarsa) dan 3,37 (olivn).

4.6. MINERAL SILIKAT

Hampir tiga perempat bagian dari unsur-unsur pembentuk kerak bumi adalah silika (Si) dan oksigen (O). sehingga wajarlah bila 95% volume kerak bumi terdiri dari kelompok mineral silikat. Mineral-mineral silikat sangat kompleks, baik susunan kimia maupun struktur kristalnya. Namun mereka mempunyai dasar struktur yang sama, yaitu tetrahedron silika-oksigen [ (SiO4)-4 ]. Ion-ion oksigen (besar) tersusun membentuk pyramid segi empat dan ion ( Si4- ) terletak ditengah, gambar 4.5. Perbedaan dalam kelompok mineral-mineral silikat utama adalah pada kombinasi susunan tetrahedra dalam struktur kristalnya. Pada pembentukan mineral dengan komposisi tetrahedra sederhana, ion-ion oksigen mengikat elemen lain, seperti besi (Fe) dan magnesium (Mg), contohnya olivin.




Geng’Q File 26

Gambar 4.5. Tetrahedron silikaoksigen (Si O2) adalah dasar blok bangunan mineral-mineral silikat, yang merupakan mineral utama (95%) material kerak bumi.

Mineral-mineral silikat umumnya terbentuk dari pengikatan ion oksigen dengan

ion silika pada tetrahedron yang lain sehingga membentuk rangkaian atau gugus tetrahedra yang kompleks. misalnya,

Ø rantai tunggal - piroksen Ø rantai ganda - amfibol Ø dua dimensi - mika, chlorit dan mineral lempung Ø tiga dimensi - feldspar dan kw

4.7. MINERAL NON SILIKAT

Di alam, selain mineral silikat dijumpai pula mineral-mineral yang struktur dasarnya bukan silikat. Ion pengikat logamnya bukan tetrahedron SiO, melainkan :

Ø oksida - hematit (Fe2 03), magnetit (Fe-04) dan korundum (Al2 03) Ø sulfida - galena (PbS), sfalerit (ZnS), pyrit (FeSz) dan kalkopyrit (CuFe S2) Ø sulfat - gypsum (CaSO4. 2H20), anhidrit (Ca S04) Ø karbanat - kalsit (CaC03 ), dolomit [CaMg. (C03)2], malachit Cu2(OH)2 C03. Ø khlorida - halit (NaCI), fluorida (Ca F2 ) Dan unsur-unsur asli (native elements),

seperti emas, perak, tembaga, intan dll. 4.8. MINERAL PEMBENTUK BATUAN

Batuan terbentuk dari mineral-mineral, yang dikenal dengan mineral pembentuk batuan. Di alam dapat dikenali lebih dari 2000 mineral. Namun yang umum dijumpai dalam batuan sekitar 20 mineral. Beberapa mineral utama pembentuk batuan yang umum dijumpai adalah :

1. Batuan beku : feldspar, mika, amfibol, piroksen, olivin dan kwarsa. 2. Batuan Sedimen : kwarsa, kalsit, amfibol, lempung, halit, gypsum dan feldspar 3. Batuan Metamorf : kwarsa, feldspar, amfibol, piroksen mika, garnet dan chlorit.

A. Feldspar, berasal dari bahasa Jerman yang berarti kristal alamiah Hampir 50% kerak bumi terdiri dari kelompok mineral ini. Sangat umum dijumpai dalam batuan beku, metamorf dan batupasir. Feldspar mempunyai dua arah bidang belah, kilap (luster) porselein dan kekerasannya 6 skala Mohs. Dalam kelompok ini dikenal dua tipe utama, yang dibedakan berdasarkan ion logam yang diikat oleh tetahedra Si-0 nya :

1. Kalium feldspar ( K Al,Si308 ), dalam granit umumnya berwarna merah muda, dan Plagioklas feldspar, kebanyakan berwarna putih. Saat pembentukannya




Geng’Q File 27

memungkinkan terjadinya substitusi ion Ca terhadap ion Na sehingga terjadi komposisi yang berkisar antara (Na A1 Si308) sampai (Ca Al2 Si208 ).

2. Mika, mineral kecil, hitam mengkilat. Kelompok ini mudah dikenali dengan bidang belah searah yang mudah dibelah. Dua macam mika yang mika yang sering dijumpai dalam batuan adalah biotit dan muskovit. Biotit berwarna hijau tua sampai hitam sedangkan muskovit bening (tidak berwarna).

3. Kwarsa, terdapat pada ketiga kelompok utama batuan baik batuan beku, sedimen maupun batuan metamorfosa. Umumnya tidak berwarna, komposisinya SiO2 , mempunyai kilap kaca dan kekerasan 7. Oleh karena terbentuk paling akhir (ingat deret reaksi Bowen) maka dalam batuan kristalnya tumbuh diantara kristal-kristal feldspar dan mika, sehingga jarang dijumpai sebagai kristal yang sempurna bentuknya. Kwarsa merupakan mineral yang sukar terubah, sehingga sering dijumpai pada batuan sedimen.

4. Mineral ferromagnesium, merupakan kelompok yang terdiri dari mineral-mineral olivin pyroksen amfibol dan juga biotit, benvarna hijau tua sampai hitam dan mempunyai berat janis besar.

5. Olivin terbentuk pada suhu tinggi merupa-kan mineral yang jelas terlihat dalam batuan beku. Komposisinya (Mg,Fe)2 SiO4 berwarna hijau Piroksen juga tebentuk pada suhu yang tinggi, struktur dalamnya memperlihatkan rantai tetrahedra Si-0 tunggal. Berwarna hijau tua sampai hitam dan kristalnya sangat kecil, hanya dapat dilihat dengan mikroskop.

6. Amfibol merupakan kelompok mineral, biasanya terdapat bersama piroksen dan mirip komposisinya, hanya amfibol mengandung ion hidroksil (OH-). Struktur dalamnya terdiri dari dua rantai tetahedra yang membuat bentuk kristalnya memanjang Kelompok ini mempunyai warna hijau sampai hitam dan dua bidang belah yang tidak saling tegak lurus. Mineral dari kelompok ini yang banyak dijumpai adalah hornblende.

7. Mineral lempung kristalnya sangat kecil, hanya dapat dilihat dengan mikroskop, biasanya mikroskop elektron. Berdasarkan struktur kristal dan variasi komposisinya dapat dibedakan belasan mineral lempung. Mineral lempung terbentuk diatas permukaan bumi dimana udara dan air berinteraksi dengan mineral silikat, memecahnya menjadi lempung dan produk lain.

8. Kalsit dan dolomit adalah mineral karbonat. Kalsit berkomposisi CaC03 , merupakan bahan utama batugamping. Dapat terjadi dari penguapan langsung air laut atau melalui binatang, dipisahkan dari air laut, untuk membuat cangkang atau rumahnya. Kristalnya transparant atau putih. Didalam batugamping sering mengandung pengotoran (impurity) menjadikannya berwwrna abu-abu atau coklat. Kalsit mempunyai tiga bidang belah yang tidak saling tegak lurus dan kekerasannya 3 skala Mohs. Jika kalsit bereaksi dengan larutan magnesium karbonat dalam air taut atau air tanah menjadi dolomit ( Ca Mg karbonat ). Dolomit dapat dibedakan dengan kalsit karena tidak bereaksi dengan HCl , sedangkan kalsit bereaksi. Sifat ini dipergunakan untuk mengetahui apakah suatu batuan sedimen mengandung karbonat atau tidak.

9. Halit dan gypsum merupakan mineral-mineral yang khas hasil penguapan air laut. Halit ( NaCI ) adalah garam yang mudah dikenal dengan rasanya, mempunyai tiga bidang belah yang saling tegak lurus. Gypsum berkomposisi kalsium sulfai dan air (Ca SO4 2H20 ), tidak berwarna, mempumai bidang belah searah, kilap kaea atau sutra (silky) dan terdapat sebagai mineral tunggal.



pengantar geofisik-print ok

Documents