Geologi Dasar (Basic of Geology) .pdf PDF

Preview

Summary

GEOLOGI DASAR (Basic of Geology) Tidaklah mudah menggalang kekuatan Bagi suku yang beraneka warna Syarat utama adalah kesatuan Yakinlah teman temanku Tiada kekuatan tanpa kesatuan Bukannya kesatuan yang dipaksakan Melainkan kesatuan yanmg disadari sebagai keharusan untuk hidup Kepemimpinan bersangku...

Description

GEOLOGI DASAR (Basic of Geology)

Tidaklah mudah menggalang kekuatan Bagi suku yang beraneka warna Syarat utama adalah kesatuan Yakinlah teman – temanku Tiada kekuatan tanpa kesatuan Bukannya kesatuan yang dipaksakan Melainkan kesatuan yanmg disadari sebagai keharusan untuk hidup Kepemimpinan bersangkutan dengan tindakan nyata tenaga, pikiran, dan waktu tercurah tak tersisa bila semua tak dapat kau cerna nurani kami bertanya haruskah kami bangga...??

∞∞∞ …dan kami telah menghamparkan bumi dan menjadikan padanya gunung – gunung dan Kami tumbuhkan padanya segala sesuatu menurut ukuran. (Al-Hijr : 19) …dan kamu liahat gunung – gunung itu, kamu sangka dia tetap di tempatnya, padahal ia berjalan sebagai jalannya awan…. (Al Qasas : 88)

Ya Allah… bina, bentuk, dan tempalah adik Kami, adik yang cukup kuat menyadari dirinya manakala dia lemah, adik yang berani untuk menghadapi dirinya manakala dia takut. Jadikanlah adik Kami seorang yang menerima kesalahannya sebagai sesuatu yang berharga, dan menganggap kemenangan sebagai sesuatu kebutuhan keksatriaannya. Bentuklah adik kami menjadi manusia yang mengerti bahwa menemukan dan mengenal pribadinya adalah dasar segala ilmu yang benar. Ya Malikul Mulki… jangan adik kami dibimbing di jalan yang enak dan lunak, tetapi di bawah desakan, tekanan, dan tantangan hidup. Bimbinglah adik Kami menjadi manusia yang berhati jernih dengan cita-cita setinggi langit, seorang adik yang mampu memimpin dirinya sebelum berhasrat memimpin orang lain, seorang adik yang menjangkau hari esok tanpa melepaskan hari-hari kemarinnya dan telah menyadari miliknya. Ya Mutakabbir… semoga adik Kami dilengkapi sedikit perasaan jenaka, agar dia dapat hidup bersungguh-sungguh tanpa menganggap dirinya terlampau serius. Berikanlah kepadanya kerendahan hati dan keagungan hakiki; Adik Kami yang tetap berdiri di atas kaki yang dahsyat, adik kami yang berbelas kasihan terhadap mereka yang gagal, dan berikanlah dia kelembutan sebagai kekuatan yang sebenarnya Kami sebagai Kakaknya memberanikan diri untuk berucap: ‘Hidup Kami tidaklah sia-sia’ (diadaptasi dari : Soldier Praying for His Son, Douglas McArthur)

KATA PENGANTAR Puji dan Syukur Kehadirat Illahi Rabbi, yang telah memberikan rahmat dan petunjuk-Nya, sehingga buku yang bersifat panduan ini dapat diselesaikan sesuai dengan harapan.

Geologi merupakan ilmu yang mempelajari bumi serta proses-proses yang berlangsung

pada

komponen-komponen penyusunnya,

mulai

dari

waktu,

mekanisme pembentukannya sampai terbentuknya kembali komponen-komponen tersebut. Dalam mempelajari geologi, tidak cukup hanya dengan mempelajari teoriteori yang didapat di bangku kuliah saja, tetapi juga harus dapat melihat keadaan sebenarnya di lapangan, karena keadaan di lapangan jauh berbeda dengan teoriteori yang diberikan di perkuliahan.

Tentunya kajian ilmu khususnya yang berkaitan dengan ilmu geologi sangat luas dan ilmu geologi bukanlah hanya sebatas ilmu teori dan hitungan belaka, pemahaman seluruh konsep dasarnya memerlukan suatu peninjauan khusus dilapangan, dan mudah – mudahan sepenggal dan secercah torehan tinta ini dapat membantu dalam menyelami samudera ilmu geologi yang sangat luas.

Penulis tidak menutup kemungkinan akan kesalahan-kesalahan kami dalam penyusunan buku panduan ini. Untuk itu kami harapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak, mudah-mudahan buku dapat bermanfaat dan menumbuhkan kreativitas berpikir kita semua. Kendari, Maret 2016

Muh. Khairil Rusman

DAFTAR ISI Halaman Halaman Persembahan Halaman Khusus Curhat Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Bagian I Pendahuluan Bagian II Batuan dan Mineral Batuan Beku Batuan Sedimen Batuan Metamorf Mineral Bagian III Struktur Geologi Perlipatan (folding) Sesar (fault) Kekar (joint) Bagian IV Fosil dan Stratigrafi Fosil Stratigrafi Bagian V Peta dan Peralatan Geologi Peta Peralatan Geologi Lapangan Daftar Pustaka Lampiran

i i ii 1 12 13 23 42 55 58 61 68 74 77 77 84 102 102 132 1411 143

DAFTAR TABEL Tabel 2.1.1 2.1.2 2.2.1 2.3.1 2.3.2 2.4.1 2.4.2 3.1.1

Klasifikasi batuan beku Contoh fisik batuan beku Skala Wentworth Diagram alir untuk identifikasi batuan metamorf Klasifikasi batuan metamorf Skala Kekerasan Mohrs Alat penguji kekerasan Klasifikasi lipatan berdasarkan rapat sudut dihedralnya

i

Halaman 17 18 29 52 54 57 57 65

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 2.1.13 2.1.14 2.1.15 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 2.2.11 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5

Bagan geologi beserta cabang – cabang ilmu lainnya Interior dalam bumi Aliran konveksi Tipe – tipe batas cekungan Lempeng – lempeng dunia Rock Cycle Bentuk tubuh sill Bentuk tubuh Laccolith Bentuk tubuh Lapolith Bentuk tubuh Phacolith Bentuk tubuh Dike Bentuk tubuh intrusi secara umum Deret reaksi Bowen Contoh holohyalin Contoh hipokristalin/hipohyalin Contoh holokristalin Bentuk Kristal Batuan dengan struktur vesikuler Batuan dengan struktur lava bantal Batuan dengan struktur columnar joint. Aliran lamina dan aliran turbulen Perilaku partikel dalam pergerakan fluida Bentuk butir Struktur sedimen Pemilahan batuan Klasifikasi Folk Klasifikasi Dunham Klasifikasi Embry & Klovan Struktur sedimen pada batugamping Grafik Log Simbol yang digunakan dalam pembuatan grafik log Batuan asal yang mengalami metamorfisme tingkat rendah – medium dan tingkat tinggi Kontak disekitar intrusi batuan beku Penampang lokasi batuan metamorf Fasies batuan metamorf Fasies batuan metamorf dan hubungannya dengan temperature, tekanan dan kedalaman ii

Halaman 3 7 8 11 11 12 13 13 14 14 14 15 16 19 20 20 20 21 21 22 24 25 28 31 33 37 37 38 39 40 41 42 43 44 44 45

2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.4.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9 3.1.10 3.1.11 3.1.12 3.1.13 3.1.14 3.1.15 3.1.16 3.1.17 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9 5.1.10

Struktur batuan metamorf dan korelasinya terhadap batuan yang terbentuk Tekstur batuan metamorf Struktur pada migmatit Macam – macam mineral Jenis-jenis deformasi Jenis deformasi batuan Gaya yang berlawanan arah, tapi bekerja dalam satu garis Gaya yang berlawanan arah, tapi bekerja dalam satu bidang Gaya yang berlawanan arah, tapi bekerja pada kedua ujung Kedudukan bidang,garis dan sudut dalam ruang Mekanisme terjadinya perlipatan Unsur struktur lipatan Jenis-jenis lipatan Geometri chevron fold Rekonstruksi lipatan Unsur geometri patahan Arah tegasana yang bekerja pada patahan Jenis-jenis patahan Hubungan kekar dengan arah gaya yang bekerja Jenis - jenis kekar Jenis kekar berdasarkan kedudukannya Macam – macam pengawetan fosil Sistem pengawetan fosil Jejak fosil Kolom stratigrafi Initial horizontality Lateral continuity Prinsiple of cross cutting relationship Perlapisan Unconformity Pembentukan Disconformity Pembentukan Nonconformity Skala waktu Geologi Bagian – bagian kontur Proyeksi peta topografi Macam - macam pola pengaliran Simbol litologi dalam peta geologi Simbol – symbol dalam peta geologi Hukum “V” Penyelesaian secara grafis terhadap metode tiga titik Blok diagram penyelesaian metode 3 titik tipe kedua Penelusuran kontak suatu bidang melalui topografi Bagian – bagian kompas geologi iii

47 49 51 56 58 59 59 59 60 61 62 63 66 66 67 69 71 72 75 75 76 78 79 79 86 87 87 88 90 94 95 96 99 108 111 114 120 121 122 127 128 131 133

I HEAR AND I FORGET I SEE AND I REMEMBER I DO AND I UNDERSTAND THERE IS NO RIGHT OR WRONG IN INTERPRETATION. INSTEAD, THERE IS A MAKE-SENSE INTERPRETATION OR A NOT MAKESENSE INTERPRETATION

iv

BAB

Pendahuluan Kebanyakan orang mengatakan bahwa kecerdasanlah yang melahirkan seorang ilmuwan besar. Mereka salah, karakterlah yang melahirkannya. (Albert Einstein)

Geologi berasal dari bahasa Yunani yaitu geo (bumi) dan logos (ilmu). Jadi Geologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang Bumi, meliputi proses-proses yang berlangsung atau dinamika, dan pengaruhnya terhadap Bumi itu sendiri. Secara lebih terperinci, geologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari material penyusun kerak bumi, proses-proses yang berlangsung selama dan atau setelah pembentukannya, serta makhluk hidup yang pernah ada atau hidup di bumi. Cabang-cabang geologi: • Petrologi Studi tentang batuan (batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf), asal mula pembentukannya, klasifikasinya, tempat pembentukan dan pengendapannya, serta penyebarannya baik di dalam maupun di permukaan bumi. • Mineralogi Studi tentang mineral, cara mendeskripsi suatu mineral pembentuk batuan secara megaskopis (melalui sifat fisiknya, seperti belahan, goresan, kilap, dan lain-lain) dan menentukan nama mineral dari hasil deskripsi tersebut dan kegunaan mineral. • Sedimentologi Studi yang mempelajari batuan sedimen, meliputi pembentukan batuan sedimen dan proses sedimentasinya. Mempelajari, mengenali dan menafsirkan struktur sedimen, macam model fasies, dan lingkungan pengendapannya. • Geomorfologi Studi tentang bentang-alam (morfologi alam), mempelajari prinsip-prinsip geomorfologi dalam kaitannya dengan geologi serta mengidentifikasi ragam

BAB I Pendahuluan

bentang-alam, juga mempelajari deskripsi bentang-alam dan aplikasi geomorfologi untuk penelitian dan pemetaan. • Geologi struktur Studi mengenai perubahan bentuk-bentuk kerak bumi yang diakibatkan oleh adanya proses gerak pada bumi itu sendiri sehingga menghasilkan struktur geologi berupa lipatan, patahan, kekar dan lain-lain. • Paleontologi Studi tentang segala aspek kehidupan masa lampau berupa fosil, baik makro maupun mikro, yang ditemukan dalam batuan. Dapat digunakan untuk menentukan umur relatif dan lingkungan pengendapan serta menjelaskan perubahan-perubahan geologi sepanjang sejarah bumi. • Stratigrafi Studi tentang urut-urutan perlapisan batuan, pemeriannya, dan proses-proses sepanjang sejarah pembentukan perlapisan batuan tersebut. • Geologi Terapan Penerapan geologi untuk kepentingan manusia pada bidang tertentu, misalnya: Geologi Pertambangan, Geologi Batubara, Geologi Minyak dan Gas Bumi, Hidrogeologi, Geofisika, Geotermal, Geologi Teknik, dan sebagainya.

Geologi Dasar

|2

BAB I Pendahuluan

Gambar 1.1.1 Bagan geologi beserta cabang-cabang ilmu lainnya. (Hirnawan, 2000, Geologi UNPAD)

Sejarah Ilmu Geologi Bangsa Yunani sejak 2300 tahun yang lalu telah menulis tentang fosil, batu permata, gempabumi, dan gunungapi. Filsuf yang paling menonjol adalah Aristoteles. Beliau mengatakan bahwa batuan terbentuk karena pengaruh bintang-bintang dan gempabumi terjadi akibat meledaknya udara yang padat di bumi karena adanya proses pemanasan oleh pusat api. Frank D. Adams mengatakan dalam “Geological Sciences” (New York: Devor, 1938) bahwa : “Selama masa-masa pertengahan Aristoteles dihormati sebagai kepala dan pimpinan semua filosof, yang pendapatnya pada subyek apapun merupakan hokum dan merupakan hasil akhir.”

Geologi Dasar

|3

BAB I Pendahuluan

Katastrofisme Baron Georges Cuvier (1810), berkebangsaan Perancis, melihat adanya kenyataan bahwa pada masa lampau telah terjadi kepunahan beberapa spesies flora dan fauna yang kemudian timbul kembali spesies flora dan fauna yang baru. Semua peristiwa tersebut terjadi karena adanya bencana (catastroph) secara mendadak dengan sangat dahsyat dan berlangsung di seluruh muka bumi. Konsep ini dikenal sebagai teori Malapetaka atau Katastrofisme (Catastrophism).

(B. G. Cuvier)

Uniformitarianisme Akhir abad ke-18 dianggap sebagai permulaan geologi modern. James Hutton (1795), seorang ahli fisika Skotlandia, bapak geologi modern, menerbitkan buku Theory of the Earth. Dimana ia mencetuskan: “The present is the key to the past.”

(James Hutton)

Kejadian yang terjadi sekarang ini, berlangsung pula pada masa lalu. Proses di Bumi terjadi secara berulang-ulang. Maka saat ini ditambahkan pula : The present is the key to the future.

Charles Lyell (1797–1875) membuat sebelas edisi dari hasil pekerjaan besarnya, antara lain : Principles of Geology (Prinsip-prinsip Geologi). Buku ini berusaha menjelaskan perubahan-perubahan lebih lanjut dari permukaan bumi, dengan referensi dari sebabsebab yang berlaku sekarang. Ia mengilustrasikan konsep-konsep kesamaan dari alam sesuai dengan waktu. Ia dapat memperlihatkan bahwa proses-proses geologi yang dapat diamati sekarang dapat disimpulkan berlaku juga pada masa lalu. Walaupun teori uniformitarianisme tidak dimulai dari Lyell, dia adalah orang yang lebih sukses dalam menginterpretasi dan mempublikasikan pada masyarakat luas. INTERIOR BUMI Secara umum, bumi terdiri dari daratan (benua, pulau-pulau, lembah-lembah, dan pegunungan) serta lautan (lembah, palung, dan pegunungan bawah laut). Puncak gunung tertinggi 8,850 m dpl (Mount Everest, Pegunungan Himalaya), sedangkan palung yang terdalam mencapai kedalaman 11.033 m di bawah permukaan laut (Palung Mariana). Geologi Dasar

|4

BAB I Pendahuluan

Susunan interior bumi diketahui berdasarkan informasi seismologi. Berdasarkan penyelidikan H. Jeffreys dan K. E. Bullen (1932-1942) yang mengacu pada penyelidikan E. Wiechert (1890-an) dengan menggunakan cepat rambat gelombang P dan S, didefinisikan pembagian bentuk dalam (lapisan-lapisan) dari interior bumi. Struktur dalam bumi dibedakan secara komposisi dan rheologi. Struktur dalam bumi berdasarkan komposisinya: 1. Inti bumi (Core) Terletak mulai dari kedalaman 2.883 km sampai ke pusat bumi. Densitasnya berkisar dari 9,5 gr/cc di dekat mantel dan membesar kea rah pusat hingga 14,5 gr/cc. Berdasarkan besarnya densitas ini, inti bumi diperkirakan memiliki campuran dari unsur-unsur yang memiliki densitas besar, yaitu Nikel (Ni) dan besi (Fe). Oleh karena itu, inti bumi juga sering disebut sebagai lapisan Nife. a. Inti dalam (inner core) Kedalaman 5.140-6.371 km. Berfasa padat, berat, dan sangat panas. b. Inti luar (outer core) Kedalaman 2.883-5.140 km. Berfasa cair dan sangat panas. 2. Mantel (Mantle) Merupakan lapisan yang menyelubungi inti bumi. Merupakan bagian terbesar dari bumi, 82.3 % dari volume bumi dan 67.8 % dari massa bumi. Ketebalannya 2.883 km. Densitasnya berkisar dari 5.7 gr/cc di dekat inti dan 3.3 gr/cc di dekat kerak bumi. 3. Kerak bumi (Crust) Merupakan lapisan terluar yang tipis, terdiri batuan yang lebih ringan dibandingkan dengan batuan mantel di bawahnya. Densitas rata-rata 2.7 gr/cc. Ketebalannya tidak merata, perbedaan ketebalan ini menimbulkan perbedaan elevasi antara benua dan samudera. Pada daerah pegunungan ketebalannya > 50 km dan pada beberapa samudera < 5 km. berdasarkan data kegempaan dan komposisi material pembentuknya, para ahli membagi menjadi kerak benua dan kerak samudera.

a.

b.

Kerak benua, terdiri dari batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 km, berkisar antara 30–50 km. Kaya akan unsur Si dan Al, maka disebut juga sebagai lapisan SiAl. Kerak samudera, terdiri dari batuan basaltik, tebalnya sekitar 7 km. Kaya akan unsur Si dan Mg, maka disebut juga sebagai lapisan SiMa.

Geologi Dasar

|5

BAB I Pendahuluan

Bumi berdasarkan kajian rheologi: 1. Mesosfir Lapisan padat dalam mantel yang memiliki kekuatan relatif tinggi dinamakan mesosfir (lapisan menengah, intermediate or middle sphere). Lapisan ini terletak antara batas inti dan mantel (kedalaman 2.883 km) hingga kedalaman sekitar 350 km. 2. Astenosfir Lapisan mantel bagian atas, pada kedalaman antara 350 km – 100 km di bawah permukaan bumi, adalah lapisan yang dinamakan asthenosphere (lapisan lemah, weak sphere). Keseimbangan suhu dan tekanan di sini sedemikian rupa sehingga menjadikan materialnya dalam keadaan mendekati titik leburnya. Para ahli geologi menyatakan bahwa batuan di mesosfir dan astenosfir mempunyai komposisi yang sama. Perbedaan satu-satunya hanyalah pada sifat fisiknya, kekuatan. 3. Litosfir Terletak di atas astenosfir, lapisan setebal 100 km dari permukaan bumi ini merupakan lapisan yang batuannya lebih dingin, lebih kuat, dan lebih kaku (rigid) dibandingkan astenosfir yang plastis. Lapisan terluar yang keras ini meliputi mantel bagian atas dan seluruh kerak bumi. Komposisi kerak dan mantel memang berbeda, namun yang membedakan litosfir dan astenosfir adalah kuat batuan (rock strength), bukanlah komposisinya. Bidang-bidang diskontinu 1. Bidang Moho Seorang ahli seismologi Yugoslavia, Andrija Mohorovicic, mempelajari data gempa dan menjumpai kecepatan gelombang gempa yang naik dengan tiba-tiba di bawah kedalaman 50 km. Bidang batas perubahan atau bidang diskontinuitas ini ternyata merupakan bidang batas antara lapisan kerak bumi dan mantel atas. Maka, bidang batas ini dikenal dengan sebutan Bidang Mohorovicic atau Bidang Moho. 2. Bidang Gutenberg Beberapa tahun kemudian, seorang ahli gempa Jerman, Beno Gutenberg, menemukan batas lain. Bidang dimana gelombang P dibelokkan, atau bidang antara mantel dengan inti bumi disebut bidang diskontinu Gutenberg atau bidang Gutenberg.

Geologi Dasar

|6

BAB I Pendahuluan

Gambar 1.1.2 Interior dalam bumi (Skinner et al., 2004)

Kerak bumi yang merupakan bagian teratas dari interior bumi yang langsung kontak dengan oksigen dan merupakan tempat akumulasi mineral-mineral batuan merupakan sasaran utama dari ilmu genesa endapan bahan galian untuk dapat mengetahui sebaran mineral-mineral berharga. Keterdapatan mineral-mineral berharga tersebut sangat bergantung pada jumlah (konsentrasi) mineral-mineralnya, serta letak dan bentyk endapannya. Kerak bumi merupakan padatan yang relative dingin, rapuh, dan kaku (rigid) dengan massa jenis lebih rendah sehingga seolah-olah mengapung di atas mantel. Ini adalah bagian yang berada di permukaan bumi hingga kedalaman ± 100 km. Karena adanya perbedaan panas yang sangat tinggi antara bagian bumi yang tengah dengan bagian bumi yang lebih luar, maka akan terjadi perbedaan tekanan dimana tekanan pada bagian dalam lebih besar, sehingga pergerakan magma akan menghasilkan aliran konveksi di dalam mantel. Lelehan magma yang lebih panas akan bergerak ke atas dan lelehan magma yang lebih dingin akan tenggelam (seperti gerakan aliran konveksi air pada waktu kita memanaskan air di atas kompor). Geologi Dasar

|7

BAB I Pendahuluan

Gambar 1.1.3. Aliran konveksi pada air di atas kompor dan aliran konveksi magma

Akibat aliran konveksi lelehan magma tersebut, lapisan kerak bumi yang padat dan relative rapuh yang ada di atasnya (mengapung) ikut bergerak sesuai dengan gerakan lelehan magma. Pada suatu tempat tertentu, lapisan kerak bumi akan retak dan bergerak saling menjauh, dan rekahan yang ditinggalkannya akan segera terisi oleh lelehan magma yang kemudian juga akan membeku (disebut sebagai daerah regangan dimana lempengan kerak bumi yang saling berdekatan menjauh), contoh Mid Oceanic Ridges yang berada di dasar samudra Atlantik, dan rifting yang terjadi antara benua Afrika dengan Jazirah Arab yang membentuk Laut Merah. Pada bagian bumi lain akan terjadi tumbukan antara lempeng-lempeng yang saling mendekat. Lempeng yang relatif lebih tipis (lempeng samudera) akan menunjam ke bawah lempeng benua yang relatif lebih tepal, zona ini disebut sebagai zona subduksi (subduction zone). Contohnya adalah zona subduksi yang memanjang dari Sumatra, Jawa, hingga ke Nusa Tenggara Timur. Pada bagian yang menunjam akan meleleh menjadi magma dan bagian dari lempeng yang lain akan mengalami perlipatan, pengangkatan, dan pensesaran. Dengan adanya retakan/bukaan akibat terbentuknya sesar-sesar tersebut, maka pada bagian-bagian tertentu pada zona tersebut kadang-kadang diterobos oleh lelehan magma panas dari mantel dan membentuk kantong-kantong magma, yang disebut sebagai dapur magma (magma chamber). Jika penerobosan tersebut berlangsung hingga mencapai permukaan bumi, maka...