MATERI GEOLOGI DASAR PDF

Preview

Summary

MATERI GEOLOGI DASAR A. Bentuk Bumi Bentuk planet Bumi sangat mirip dengan bulat pepat (oblate spheroid), sebuah bulatan yang tertekan ceper pada orientasi kutub-kutub yang menyebabkan buncitan pada bagian khatulistiwa. Buncitan ini terjadi karena rotasi Bumi, menyebabkan ukuran diameter katulistiwa...

Description

MATERI GEOLOGI DASAR A. Bentuk Bumi Bentuk planet Bumi sangat mirip dengan bulat pepat (oblate spheroid), sebuah bulatan yang tertekan ceper pada orientasi kutub-kutub yang menyebabkan buncitan pada bagian khatulistiwa. Buncitan ini terjadi karena rotasi Bumi, menyebabkan ukuran diameter katulistiwa 43 km lebih besar dibandingkan diameter dari kutub ke kutub. Diameter rata-rata dari bulatan Bumi adalah 12.742 km, atau kira-kira 40.000 km/π. Karena satuan meter pada awalnya didefinisikan sebagai 1/10.000.000 jarak antara katulistiwa ke kutub utara melalui kota Paris, Perancis. Topografi lokal sedikit bervariasi dari bentuk bulatan ideal yang mulus, meski pada skala global, variasi ini sangat kecil. Bumi memiliki toleransi sekitar satu dari 584, atau 0,17% dibanding bulatan sempurna (reference spheroid), yang lebih mulus jika dibandingkan dengan toleransi sebuah bola biliar, 0,22%. Lokal deviasi terbesar pada permukaan bumi adalah gunung Everest (8.848 m di atas permukaan laut) dan palung Mariana (10.911 m di bawah permukaan laut). Karena buncitan khatulistiwa, bagian bumi yang terletak paling jauh dari titik tengah bumi sebenarnya adalah gunung Chimborazo di Ekuador. Proses alam endogen/tenaga endogen adalah tenaga Bumi yang berasal dari dalam Bumi. Tenaga alam endogen bersifat membangun permukaan Bumi ini. Tenaga alam eksogen berasal dari luar Bumi dan bersifat merusak. Jadi kedua tenaga itulah yang membuat berbagai macam relief di muka Bumi ini seperti yang kita tahu bahwa permukaan Bumi yang kita huni ini terdiri atas berbagai bentukan seperti gunung, lembah, bukit, danau, sungai, dan sebagainya. Adanya bentukan-bentukan tersebut, menyebabkan permukaan Bumi menjadi tidak rata. Bentukan-bentukan tersebut dikenal sebagai relief Bumi.

B. Interior Bumi Bagian interior planet kita sudah menjadi kotak hitam "black box" dalam waktu yang sangat lama, dan masih menyimpan banyak misteri. Ilmuan kebumian pada jaman dulu telah memodelkan interior bumi yang sangat berbeda dari yang disajikan dalam textbook modern. Kita semua tahu tentang buku yang berjudul "A Journey to the Center of the Earth" yang ditulis oleh Jules Verne, pada saat itu pengetahun tentang interior

bumi masih sangat terbatas. Berbeda dengan sekarang, ilmu kebumian yang terus berkembang membuat kita tahu banyak hal, meskipun masih ada hal-hal lain yang belum diekplorasi. Isaac Newton adalah salah satu ilmuwan pertama yang berteori tentang struktur Bumi. Berdasarkan studinya tentang gaya gravitasi, Newton menghitung densitas ratarata Bumi dan hasilnya adalah interior bumi memiliki nilai densitas dua kali lebih besar daripada batuan permukaan. Ada dua pandangan fundamental dalam pembagian stratifikasi interior planet bumi. Yang pertama didasarkan dari perbedaan mineralogi dan komposisi kimia, misalnya minyak yang mengambang di atas air dikarenakan komposisi kimia yang berbeda. Berikutnya didasarkan pada perubahan sifat fisik batuan/material dari pusat sampai bagian terluar planet bumi. Misalnya, minyak dan air memiliki sifat mekanik yang sama (fluida). Di sisi lain, air dan es memiliki komposisi yang sama, tapi air adalah fluida dengan sifat mekanik yang jauh berbeda dari es yang bersifat padat. 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.

C. Lapisan Bumi

Gambar 1. Lapisan Bumi a. Kerak Bumi (Crust) Kerak Bumi memiliki sifat kaku dan padat (solid), dengan ketebalan 5 – 40 kilometer. Kerak bumi Dibagi atas : -

Kerak Samudra (Oceanic Crust) Kerak samudra merupakan 0,099% dari masa bumi; Kedalaman 0 - 10 kilometer (0 - 6 mil). Lempeng samudra mengandung 0,147% masa mantelkerak. Sebagian besar kerak bumi terbentuk melalui aktivitas vulkanik. Sistem Punggung Samudra (oceanic ridge system), yaitu sebuah jaringan gunung api selebar 40.000 kilometer (25.000 mil) , membentuk kerak samudra 3

baru dengan kecepatan 17 km per tahun, menutupi lantai samudra dengan basalt. Hawaii dan Iceland adalah contoh akumulasi onggokan basalt. -

Kerak Benua (Continental Crust) Kerak benua merupakan 0,374% dari masa bumi; kedalaman 0-50 kilometer (0 - 31 mil). Kerak Benua mengandung 0,554% masa mantel-kerak. Lapisan ini adalah bagian terluar dari bumi dan berupa batuan crystalline.Terdiri dari 3

mineral berdensitas rendah yaitu berkisar ~2.7 g/cm dengan didominasi oleh kwarsa (SiO2) dan feldspars (metal-poor silicates). Kerak bumi (Kerak samudra dan benua) adalah permukaan bumi; yang merupakan bagian terdingin dari planet ini. Karena batuan dingin mengalami deformasi secara perlahan, kita menyebut lapisan ini sebagai lithosphere (lapisan yang kuat).

b. Mantel Bumi (mantle) tersusun dari batuan yang densitasnya tinggi, peridotit (~3.4 g/cm3). Mengandung sebagian besar olivin. Bagian atas mantel bersifat kaku seperti kerak, dan bagian bawahnya bersifat lunak. mantel bumi memiliki ketebalan 2885 kilometer. Mantel bumi terbagi atas : -

Mantel Atas Merupakan 10,3% dari masa bumi; kedalaman 10-400 kilometer (6 - 250 mil). Mantel atas mengandung 15,3% masa mantel-kerak. Fragmen dari lapisan ini pernah diamati pada sabuk pegunungan yang tererosi dan pada letusan gunung api. Olivine (Mg,Fe)2SiO4 dan pyroxene (Mg,Fe)SiO3 adalah mineral utama yang ditemukan disini. Bagian atas Mantel Atas disebut asthenosphere.

-

Daerah Transisi Merupakan 7,5% dari masa bumi; kedalaman 400-650 kilometer (250-406 mil). Daerah Transisi atau mesosphere ,kadang-kadan disebut juga fertile layer, mengandung 11,1% masa mantel-kerak, sumber magma basaltik. Daerah Transisi juga mengandung kalsium, aluminum, dan garnet, yaitu mineral kompleks aluminum-bearing silikat. Adanya garnet pada lapisan ini menyebabkan mudah padat jika dingin dan mengapung jika meleleh karena panas. Bagian yang meleleh bisa naik ke lapisan lebih tinggi sebagai magma.

-

Mantel bawah Terdiri dari 49,2% masa bumi; kedalaman 650-2.890 kilometer (406 -1.806 mil). Mantel bawah mengandung 72,9% masa mantel-kerak dan komposisinya sebagian besar silikon, magnesium, dan oksigen. Mungkin juga mengandung besi, kalsium, dan aluminium.

c. Inti Bumi (Core) Inti bumi tersusun dari besi dan nikel dengan densitas yang sangat tinggi (1013 g/cm3). Inti bumi terbagi atas : -

Inti luar (Outer core) merupakan 30,8% masa bumi; kedalaman 2.890-5.150 kilometer (1.806 3.219

mil).

Inti

luar

panas

dengan

ketebalan

2270

kilometer,

merupakan fluida konduktif (Bersifat Liquid) serta terjadi gerakan konveksi. Perpaduan lapisan konduktif dan rotasi bumi menghasilkan efek dinamo yang

memelihara sistem kemagnetan bumi. Inti luar juga bertanggung jawab untuk menghaluskan lonjakan rotasi bumi. -

Inti dalam (Inner core) merupakan 1,7% masa bumi; kedalaman 5.150-6.370 kilometer (3.219 - 3.981 mil). Inti dalam padat (solid) dengan ketebalan 1216 kilometer, terlepas dari mantel, melayang di dalam inti luar yang melebur. Di percaya merupakan bagian padat akibat tekanan dan pendinginan.

D. Teori tektonik Lempeng dan Gempa Bumi Bumi adalah satu-satunya planet di sistem tata surya yang sampai saat ini masih diakui sebagai planet yang memiliki kehidupan di dalamnya. Berbagai makhluk hidup tinggal dibumi dan hidup dengan sumber daya alam yang berlimpah di dalamnya. Makhluk hidup tinggal di lapisan paling atas bumi yang disebut Litosfer . Litosfer atau kerak bumi adalah lapisan paling keras yang mengandung materi-materi yang kaku.Litosfer bukanlah sebuah dataran yang menyelimuti lapisan di dalamnya secara keseluruhan layaknya kulit telur yang menyelubungi intinya. Litosfer terpecah menjadi lempeng-lempeng yang terapung di atas lapisan yang lebih lunak di bawah litosfer yang disebut Astenosfer .Oleh karena astenosfer ini lunak, litosfer ini bergerak mengikuti pergerakan materi yang ada di astenosfer. Karena posisinya yang sangat rapat, pergerakan lempeng-lempeng tersebut acap menimbulkan benturan. Namun,tak jarang pula lempeng-lempeng bergerak saling menjauhi atau menggeseki. Pergerakanpergerakan litosfer ini dipelajari di dalam Teori Tektonik Lempeng. Tidak hanya pergerakannya, fenomena yang ditimbulkan akibat pergerakan tersebut juga dipelajari. Pengemuka Teori Tektonik Lempeng pertama kali adalah dua orang ahli Geofisika dari Inggris, yaitu McKenzie dan Robert L. Parker. Mereka mengemukakan teori ini pada tahun 1967 setelah menyempurnakan teori-teori yang ditemuknan ahli-ahli sebelumnya. Salah satunya adalah Teori Uniformitas dari Charless Lyell yang dikemukakannya pada 1830. Teori ini menerangkan bahwa permukaan bumi tidak mengalami perubahan secara lempeng, tetapi hanya mengalami perubahan pada permukaannya karena proses-proses klimatologis seperti hujan, angin, atau perubahan suhu. Kemunculan teori ini berawal dari Teori Arus Benua (Continental Drift) yang dikemukakan oleh Meteorologis Alfred Wegener (1912) dalam bukunya, The Origins of Continents and Oceans , yang menyatakan bahwa dahulu seluruh benua yang ada sekarang saling menempel dan membentuk suatu benua besar yang oleh Wegener disebut Pangea (dalam bahasa Inggris

disebut all earth). Pangea kemudian pecah dan pecahannya merambat ke posisi seperti yang ada sekarang. Rambatan tersebut membentuk palung-palung besar yang membentuk samudra samudra yang ada sekarang. Teori yang mendukung Teori Tektonik Lempeng yang selanjutnya adalah Teori Arus Konveksi ( Convection Current Theory ) yang dikemukakan oleh Vening Meinesz-Hery Hess. Dalam sumber nomor tiga teori tersebut menerangkan bahwa perpecahan benua danpergerakan lempeng litosfer bumi diakibatkan oleh pergerakan yang dipicu oleh adanya arus konveksi yang berasal dari dalam astenosfer bumi. Arus tersebut muncul karena adanya peluruhan unsur radioakif Uranium menjadi Timbal yang menghasilkan energi, gradien geotermis, serangan benda asing(seperti meteor), dan simpanan panas pada saat bumi terbentuk. Teori ketiga yang mendukung kemunculan Teori Tektonik Lempeng adalah teori Sea FloorGrowth (1963). Teori ini adalah teori yang menerangkan terbentuknya punggungan memanjang di sekitar dasar samudra.

Gambar 2. Tektonika Lempeng

bumi ini ada 7 lempeng yang besar yaitu Pacific, North America, South America, African, Eurasian (lempeng dimana Indonesia berada), kecil

Australian, dan

Antartica. lempeng-lempeng penting lain

yang lebih

mencakup Lempeng

India, Lempeng Arabia, Lempeng Karibia,

Lempeng Juan de Fuca,

Lempeng

Cocos, Lempeng Nazca, Lempeng Filipina, dan Lempeng Scotia. Di bawah

lempeng-

lempeng inilah arus konveksi berada dan astenosphere (lapisan dalam dari

lempeng)

menjadi bagian yang terpanaskan oleh peluruhan radioaktif seperti Uranium,

Thorium,

dan Potasium. Bagian yang terpanaskan inilah yang menjadi sumber dari lava yang sering kita lihat di gunung berapi dan juga sumber dari material yang keluar di pematang tengah samudera dan membentuk lantai samudera yang baru. Magma ini terus keluar

keatas di pematang tengah samudera dan menghasilkan aliran magma yang mengalir kedua arah berbeda dan menghasilkan kekuatan yang mampu membelah pematang tengah samudera. Pada saat lantai samudera tersebut terbelah, retakan terjadi di tengah pematang dan magma yang meleleh mampu keluar dan membentuk lantai samudera yang baru. Kemudian lantai samudera tersebut bergerak menjauh dari pematang tengah samudera sampai dimana akhirnya bertemu dengan lempeng kontinen dan akan menyusup ke dalam karena berat jenisnya yang umumnya berkomposisi lebih berat dari berat jenis lempeng kontinen. Penyusupan lempeng samudera kedalam lempeng benua inilah yang menghasilkan zona subduksi atau penunjaman dan akhirnya lithosphere akan kembali menyusup ke bawah astenosphere dan terpanaskan lagi. Kejadian ini berlangsung secara terus-menerus. Pada zona pertemuan lempeng tersebut akan menghasilkan gempa bumi, Yang juga menghasilkan tsunami.

Gempabumi merupakan peristiwa alamiah yang tidak dapat dipisahkan dengan fenomena-fenomena alamiah lainya terutama aktivitas gunung berapi (vulkanic). Kedua fenomena ini berkaitan erat dengan proses- proses internal yang terjadi dalam bumi. Secara fisis fenomena ini merupakan peristiwa pelepasan energi yang dikumpulkan sebelum akibat tegangan yang bekerja di dalam bumi. Energi yang dilepaskan pada saat terjadi nya gempabumi dapat berupa deformasi, energi gelombang atau energi–energi lainya. Energi deformasi yang dilepaskan suatu gempa bumi dapat dilihat dari bentuk topografi suatu daerah.Perubahan bentuk ini dapt dilihat dari bentuk topografi suatu daerah. Perubahan bentuk ini di sebabkan oleh pergeseran – pergeseran lempeng tektonik (tektonik plates) atau dapat juga disebabkan aktivitas gunung berapi serta menuasia yang menyebabkan naik turunya lapisan bumi. Studi yang mendalam tentang proses gempa bumi disertai analis–analisis catatan penyabaran daerah gempa menunjukan bahwa energi gelombang yang dipancarkan oleh suatu gempa akan menjalar dan menggetarkan medium elastik yang dilewatinya. Besar kecilnya akibat yang dirasakan karena gempa bumi berkorelasi fositif dengan jarak suatu daerah dengan hiposenter suatu gempa. Hiposenter adalah lokasi nyata terjadinya gempa bumi sedangkan episenter adalah proyeksi hiposenter di permungkaan bumi (guttenber, 1954) Gempabumi merupakan fenomena alam yang bersifat merusak dan menimbulkan bencana dapat digolongkan menjadi empat jenis, yait

-

Gempabumi Vulkanik ( Gunung Api ) Gempa bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempabumi. Gempabumi tersebut hanya terasa di sekitar gunung api tersebut.

-

Gempabumi Tektonik Gempabumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas tektonik, yaitu pergeseran lempeng lempeng tektonik mempunyai kekuatan dari yang sangat kecil hingga yang sangat besar. Gempabumi ini banyak menimbulkan kerusakan atau bencana alam dibumi, getaran gempa bumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian bumi

-

Gempabumi Runtuhan Gempabumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah pertambangan, gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal.

E. Pergerakan Lempeng Berdasarkan arah pergerakannya, perbatasan antara lempeng tektonik yang satu dengan lainnya (plate boundaries) terbagi dalam 3 jenis, yaitu divergen, konvergen, dan transform. Selain itu ada jenis lain yang cukup kompleks namun jarang, yaitu pertemuan simpang tiga (triple junction) dimana tiga lempeng kerak bertemu.

1. Batas Divergen

Gambar 3. Gerak Lempeng Divergen

Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk batas divergen. Pada lempeng samudra, proses ini menyebabkan pemekaran dasar laut (seafloor spreading). Sedangkan pada lempeng benua, proses ini menyebabkan terbentuknya lembah retakan (rift valley) akibat adanya celah antara kedua lempeng yang saling menjauh tersebut. Pematang Tengah-Atlantik (Mid-Atlantic Ridge) adalah salah satu contoh divergensi yang paling terkenal, membujur dari utara ke selatan di sepanjang Samudra Atlantik, membatasi Benua Eropa dan Afrika dengan Benua Amerika.

2. Batas Konvergen

Gambar 4. Gerak Lempeng Konvergen

Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan ke arah kerak bumi yang mengakibatkan keduanya bergerak saling menumpu satu sama lain. Wilayah dimana suatu lempeng samudra terdorong ke bawah lempeng benua atau lempeng samudra lain disebut dengan zona tunjaman (subduction zones). Di zona inilah sering terjadi gempa. Pematang gunung api (volcanic ridges) dan parit samudra (oceanic trenhes) juga terbentuk di wilayah ini.Batas konvergen ada 3 macam, yaitu:

a. Konvergen Lempeng Benua - Samudra (Oceanic - Continental) Ketika suatu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng benua, lempeng ini masuk ke lapisan astenosfer yang suhunya lebih tinggi, kemudian meleleh. Pada lapisan litosfer tepat di atasnya, terbentuklah deretan gunung

berapi (volcanic mountain range). Sementara di dasar laut tepat di bagian terjadi penunjaman, terbentuklah parit samudra (oceanic trench). Pegunungan Andes di Amerika Selatan adalah salah satu pegunungan yang terbentuk dari proses ini. Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Nazka dan Lempeng Amerika Selatan.

b. Konvergen Lempeng Samudra - Samudra (Oceanic - Oceanic) Salah satu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng samudra lainnya, menyebabkan terbentuknya parit di dasar laut, dan deretan gunung berapi yang pararel terhadap parit tersebut, juga di dasar laut. Puncak sebagian gunung berapi ini ada yang timbul sampai ke permukaan, membentuk gugusan pulau vulkanik (volcanic island chain). Pulau Aleutian di Alaska adalah salah satu contoh pulau vulkanik dari proses ini. Pulau ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Pasifik dan Lempeng Amerika Utara.

c. Konvergen Lempeng Benua - Benua (Continental - Continental) Salah satu lempeng benua menunjam ke bawah lempeng benua lainnya. Karena keduanya adalah lempeng benua, materialnya tidak terlalu padat dan tidak cukup berat untuk tenggelam masuk ke astenosfer dan meleleh. Wilayah di bagian yang bertumbukan mengeras dan menebal, membentuk deretan pegunungan non vulkanik (mountain range). Pegunungan Himalaya dan Plato Tibet adalah salah satu contoh pegunungan yang terbentuk dari proses ini. Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng India dan Lempeng Eurasia.

3. Batas Transfrom

Gambar 5 Gerak Lempeng Transform

Terjadi apabila dua lempeng tektonik bergerak saling menggelangsar, yaitu bergerak sejajar namun berlawanan arah. Keduanya tidak saling memberai maupun saling menumpu. Batas transfrom umumnya berada didasar laut, namun ada juga yang berada didaratan, salah satunya adalah Sesar San Andreas di California, USA. Sesar ini meruppakan pertemuan antara Lempeng Amerika Utara yang bergerak ke Tenggara, degan lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat laut.

F. Batuan Batuan adalah agregat padat dari mineral, atau kumpulan yang terbentuk secara alami yang tersusun oleh butiran mineral, gelas, material organik yang terubah, dan kombinasi semua komponen tersebut. Mineral adalah zat padat anorganik yang mempunyai komposisi kimia tertentu dengan susunan atom yang teratur, yang terjadi tidak dengan perantara manusia dan tidak berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan, dan dibentuk oleh alam (Warsito Kusumoyudo, 1986). Kristal adalah zat padat yang mempunyai bentuk bangun yang beraturan yang terdiri dari atam-atom dengan susunan yang teratur. Berzelius mengklasifikasikan mineral menjadi 8 golongan, yaitu: 1. Elemen native, contohnya emas, perak, tembag...