MATERI OSN GEOGRAFI - GEOLOGI DASAR

 Geologi adalah suatu bidang ilmu pengetahuan kebumian yang mempelajari segala sesuatu mengenai planit bumi beserta isinya yang pernah ada. Merupakan kelompok ilmu yang membahas tentang sifat-sifat dan bahan-bahan yang membentuk bumi, struktur, proses-proses yang bekerja baik didalam maupun diatas permukaan bumi, kedudukannya di Alam Semesta serta sejarah perkembangannya sejak bumi ini lahir di alam semesta hingga sekarang.

Geologi Fisik adalah bagian ilmu geologi yang mengkhususkan mempelajari sifat-sifat fisik dari bumi, seperti susunan dan komposisi dari pada bahan-bahan yang membentuk bumi, selaput udara yang mengitari bumi, khususnya bagian yang melekat dan berinteraksi dengan bumi, kemudian selaput air atau hidrosfir, serta proses-proses yang bekerja diatas permukaan bumi yang dipicu oleh energi Matahari dan tarikan gayaberat bumi.

Geologi Dinamis adalah bagian dari ilmu geologi yang mempelajari dan membahas tentang sifat-sifat dinamika bumi. Sisi ini berhubungan dengan perubahan-perubahan pada bagian bumi yang diakibatkan oleh gaya-gaya yang dipicu oleh energi yang bersumber dari dalam bumi, seperti kegiatan magma yang menghasilkan vulkanisma, gerak-gerak litosfir akibat adanya arus konveksi, gempabumi dan gerak-gerak pembentukan cekungan pengendapan dan pegunungan.

Skala Waktu Geologi adalah sistem penanggalan bumi yang dipakai untuk menjelaskan waktu dan hubungan antar peristiwa yang terjadi sepanjang sejarah Bumi. Sejarah bumi dikelompokkan menjadi Eon (Masa) yang terbagi lagi menjadi Era (Kurun), dan Era dibagi menjadi Period (Zaman), dan Zaman dibagi bagi menjadi Epoch (Kala). Terdapat 2 jenis pembagian Skala Waktu Geologi, yaitu Skala Waktu Relatif dan Skala Waktu Nisbi (Radiometri):

1 Skala Waktu Relatif adalah skala waktu geologi yang didasarkan atas fosil-fosil yang terdapat dalam batuan sepanjang sejarah bumi.

2 Skala Waktu Absolut (Radiometri) adalah skala waktu geologi yang didasarkan atas penentuan penanggalan isotop radioaktif pada mineral-mineral radioaktif yang terdapat dalam batuan. 

Transgresi dan Regresi

1 Transgresi (Genang Laut) dalam pengertian stratigrafi/sedimentologi adalah laju dasar cekungan lebih cepat dibandingkan dengan pasokan sedimen (sediment supply).

2 Regresi (Susut Laut) dalam pengertian stratigrafi/sedimentologi adalah laju penurunan dasar cekungan lebih lambat dibandingkan dengan pasokan sedimen (sediment supply).

Hubungan Potong Memotong (Cross-cutting Relationship) adalah hubungan kejadian antar batuan. Urutan pembentukan batuan dapat ditentukan berdasarkan hubungan potong memotong, dimana batuan yang dipotong (diterobos) terbentuk lebih dahulu dibandingkan dengan batuan yang menerobosnya.

Gambar 1. Hubungan potong memotong (crosscutting relationships): Fm. Lutgrad, Fm. Birkland, dan Fm. Leet Junction diterobos oleh intrusi Granit dan kemudian terbentuk Fm. Larsonton disertai intrusi Dike, kemudian dilanjutkan dengan pengendapan Fm. Foster, Fm. Hamlinville, dan Skinner Guich Limestone.

Gambar 2. Foto singkapan batuan intrusi dyke (warna gelap) memotong batuan samping (warna terang). Intrusi dyke lebih muda terhadap batuan sampingnya.

Gambar 3. Foto singkapan batuan intrusi korok (warna coklat muda) memotong batuan samping (warna abu-abu kecoklatan). Intrusi gang lebih muda terhadap batuan sampingnya.

Pembentukan Bumi dan Tektonik Lempeng

1 Hipotesa Nebula

Menurut beberapa para ahli, Immanuel Kant, Pierre Marquis de Laplace. Agar kita dapat lebih menghayati dan memahami sifat-sifat yang terkandung dan Helmholtz, adalah yang beranggapan adanya suatu bintang yang berbentuk kabut raksasa dengan suhu yang tidak terlalu panas karena penyebarannya yang sangat terpencar. Benda tersebut yang kemudian disebutnya sebagai awal-mula dari MATAHARI, digambarkannya sebagai suatu benda (masa) yang bergaris tengah 2 bilyun mil yang berada dalam keadaan berputar. Gerakan tersebut menyebabkan Matahari ini secara terus-menerus akan kehilangan daya energinya dan akhirnya mengkerut. Akibat dari proses pengkerutan tersebut, maka ia akan berputar lebih cepat lagi. Dalam keadaan seperti ini, maka pada bagian ekuator kecepatannya akan semakin meningkat dan menimbulkan terjadinya gaya sentrifugal. Gaya ini akhirnya akan melampaui tarikan dari gayaberatnya, yang semula mengimbanginya, dan menyebabkan sebagian dari bahan yang berasal dari Matahari tersebut terlempar. Bahan-bahan yang terlempar ini kemudian dalam perjalanannya juga berputar mengikuti induknya, juga akan mengkerut dan membentuk sejumlah planet-planet.

2 Hipotesa Planetisimal

Berdasarkan pemikiran dari Thomas C. Chamberlin dan Forest R. Moulton. Teori ini mengemukakan adanya suatu Bintang yang besar yang menyusup dan mendekati Matahari. Akibat dari gejala ini, maka sebagian dari bahan yang membentuk Matahari akan terkoyak dan direnggut dari peredarannya. Mereka berpendapat bahwa bumi kita ini terbentuk dari bahan-bahan yang direnggut tersebut yang kemudian memisahkan diri dari Matahari. Sesudah itu masih ada bermunculan teori-teori lainnya yang juga mencoba menjelaskan terjadinya planet-planet yang mengitari Matahari. Tetapi rupanya kesemuanya itu lebih memfokuskan terhadap pembentukan planit-planit itu sendiri saja tanpa mempedulikan bagaimana sebenarnya Matahari itu sendiri terbentuk.

3 Hipotesa Pasang Surut Bintang

Hipotesa pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet. Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi. Demikian pula astronom Henry Norris Russell mengemukakan keberatannya atas hipotesa tersebut.

4 Hipotesa Kondensasi

Hipotesa kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesa kondensasi menjelaskan bahwa Tata Surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

5 Hipotesa Bintang Kembar

Hipotesa bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesa mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai mengelilinginya.

Asal Mula Tata Surya

Disusul oleh Fred Hoyle pada tahun 1960 mengemukakan: bahwa magneto hydrodinamic telah mempengaruhi sifat daripada bahan asal didalam awan debu yang berupa gas yang terionkan yang berputar dengan cepat. Melalui gas-gas ini akan didapat garis-garis gaya “magneto hydrodinamic”yang diumpamakan serupa dengan benang-benang elastis yang mengikat gas-gas tersebut. Gas-gas yang terdapat dibagian luar dari awan akan berputar lebih lambat dibandingkan dengan yang berada di bagian dalam sehingga akibatnya benang-benang ituakan mempunyai kecenderungan untuk melilit dan merentang. Keadaan seperti ini akan menyebabkan peningkatan terhadap momentum pada bagian luar, yang kemudian akan membentuk planit-planit dan akan mengurangi bagian tengahnya yang kemudian pula akan membentuk Matahari.

Pada awalnya terbentuk Protoplanet yang bervolume besar namun dengan kerapatan yang kecil, tersusun oleh gas yang bersifat heterogen Selanjutnya kemudian terbentuk planet yang berukuran lebih kecil dari Protoplanet namun lebih rapat dan mempunyai bagian dalam yang ber- beda-beda / berlapis- lapis. H dan He hilang ke ruang angkasa.

Susunan Interior Bumi

Susunan interior bumi dapat diketahui berdasarkan dari sifat sifat fisika bumi (geofisika). Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi mempunyai sifat-sifat fisik seperti misalnya gaya Tarik (gravitasi), kemagnetan, kelistrikan, merambatkan gelombang (seismik), dan sifat fisika lainnya. Melalui sifat fisika bumi inilah para akhli geofisika mempelajari susunan bumi, yaitu misalnya dengan metoda pengukuran gravitasi bumi (gaya tarik bumi), sifat kemagnetan bumi, sifat penghantarkan arus listrik, dan sifat menghantarkan gelombang seismik. Metoda seismik adalah salah satu metoda dalam ilmu geofisika yang mengukur sifat rambat gelombang seismik yang menjalar di dalam bumi. Pada dasarnya gelombang seismik dapat diurai menjadi gelombang Primer (P) atau gelombang Longitudinal dan gelombang Sekunder (S) atau gelombang Transversal.

Sifat rambat kedua jenis gelombang ini sangat dipengaruhi oleh sifat dari material yang dilaluinya. Gelombang P dapat menjalar pada material berfasa padat maupun cair, sedangkan gelombang S tidak dapat menjalar pada materi yang berfasa cair. Perpedaan rambat kedua jenis gelombang inilah yang dipakai untuk mengetahui jenis material dari interior bumi.

Bagian-bagian utama dari Bumi yang terlihat pada gambar 2.5, yaitu : (1) Inti, yang terdiri dari bagian. Inti bagian dalam yang bersifat padat, dan ditafsirkan sebagai terdiri terutama dari unsur besi, dengan jari-jari 1216 Km., Inti bagian luar, berupa lelehan (cair), dengan unsur–unsur metal mempunyai ketebalan 2270 Km; Kemudian (2) Mantel Bumi setebal 2885 Km; terdiri dari batuan padat, dan berikutnya (3) Kerak Bumi, yang relatif ringan dan merupakan “kulit luar” dari Bumi, dengan ketebalan berkisar antara 5 hingga 40 Km.

Tektonik Lempeng

1. Hipotesa Pengapungan Benua (Continental Drift)

Revolusi dalam ilmu pengetahuan kebumian sudah dimulai sejak awal abad ke 19, yaitu ketika munculnya suatu pemikiran yang bersifat radikal pada kala itu dengan mengajukan hipotesa tentang benua benua yang bersifat mobil yang ada di permukaan bumi. Sebenarnya teori tektonik lempeng sudah muncul ketika gagasan mengenai hipotesa Pengapungan Benua (Continental Drift) diperkenalkan pertama kalinya oleh Alfred Wegener (1915) dalam bukunya “The Origins of Oceans and Continents”. Pada hakekatnya hipotesa pengapungan benua adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa benua-benua yang ada saat ini dahulunya bersatu yang dikenal sebagai super-kontinen yang bernama Pangaea. Super-kontinen Pangea ini diduga terbentuk pada 200 juta tahun yang lalu yang kemudian terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang kemudian bermigrasi (drifted) ke posisi seperti saat ini. Bukti bukti tentang adanya super-kontinen Pangaea pada 200 juta tahun yang lalu didukung oleh fakta fakta sebagai berikut:

a) Kesamaan garis pantai benua Amerika Selatan dan pantai barat Benua Afrika

b) Persebaran fosi binatang yang sama antara Amerika Selatan dan Benua Afrika

- Fosil Cynognathus, suatu reptil yang hidup sekitar 240 juta tahun yang lalu dan ditemukan di benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

- Fosil Mesosaurus, suatu reptil yang hidup di danau air tawar dan sungai yang hidup sekitar 260 juta tahun yang lalu, ditemukan di benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

- Fosil Lystrosaurus, suatu reptil yang hidup di daratan sekitar 240 juta tahun yang lalu, ditemukan di benua benua Afrika, India, dan Antartika.

- Fosil Clossopteris, suatu tanaman yang hidup 260 juta tahun yang lalu, dijumpai di benua benua Afrika, Amerika Selatan, India, Australia, dan Antartika.

c) Kesamaan jenis batuan

d) Bukti iklim purba (Paleoclimatic)

e) Pengapungan Benua dan Paleomagnetisme

Suatu metoda yang dipakai untuk mengetahui medan magnet purba adalah dengan cara menganalisa beberapa batuan yang mengandung mineral-mineral yang kaya unsur besinya yang dikenal sebagai fosil kompas. Mineral yang kaya akan unsur besi, seperti magnetite banyak terdapat dalam aliran lava yang berkomposisi basaltis. Saat suatu lava yang berkomposisi basaltis mendingin (menghablur) dibawah temperatur Curie (– 580 C), maka butiran butiran yang kaya akan unsur besi akan mengalami magnetisasi dengan arah medan magnet yang ada pada saat itu. Sekali batuan tersebut membeku maka arah kemagnetan (magnetisasi) yang dimilikinya akan tertinggal di dalam batuan tersebut. Arah kemagnetan ini akan bertindak sebagai suatu kompas ke arah kutub magnet yang ada. Jika batuan tersebut berpindah dari tempat asalnya, maka kemagnetan batuan tersebut akan tetap pada arah aslinya. Batuan batuan yang terbentuk jutaan tahun yang lalu akan merekam arah kutub magnet pada saat dan tempat dimana batuan tersebut terbentuk, dan hal ini dikenal sebagai Paleomagnetisme.

2. Hipotesa Pemekaran Lantai Samudra (Sea Floor Spreading)

Pertama kalinya oleh Harry Hess (1960) dalam tulisannya yang berjudul “Essay in geopoetry describing evidence for sea-floor spreading”. Dalam tulisannya diuraikan mengenai bukti-bukti adanya pemekaran lantai samudra yang terjadi di pematang tengah samudra ( mid oceanic ridges), Guyots, serta umur kerak samudra yang lebih muda dari 180 juta tahun. Hipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kulit bumi yang ada didasar samudra Atlantik tepatnya di Pematang Tengah Samudra mengalami pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force) yang digerakan oleh arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir). Akibat dari pemekaran yang terjadi disepanjang sumbu Pematang Tengah Samudra, maka magma yang berasal dari astenosfir kemudian naik dan membeku. Pergerakan lantai samudra (litosfir) ke arah kiri dan kanan di sepanjang sumbu pemekaran Pematang Tengah Samudra lebih disebabkan oleh arus konveksi yang berasal dari lapisan mantel bumi (astenosfir). Arus konveksi inilah yang menggerakan kerak samudra (lempeng samudra) yang berfungsi sebagai ban berjalan (conveyor-belt). Gambar 7 memperlihatkan ilustrasi dari pemekaran lantai samudra oleh arus konveksi yang adadi lapisan astenosfir.

3. Teori Tektonik Lempeng

Teori tektonik lempeng adalah suatu teori yang menjelaskan mengenai sifat-sifat bumi yang mobil/dinamis yang disebabkan oleh gaya endogen yang berasal dari dalam bumi. Dalam teori tektonik lempeng dinyatakan bahwa pada dasarnya kerak-bumi (litosfir) terbagi dalam 13 lempeng besar dan kecil. Adapun lempeng-lempeng tersebut terlihat pada gambar 8 sebagai berikut:

1) Lempeng Pasific (Pasific plate),

2) Lempeng Euroasia (Eurasian plate),

3) Lempeng India-Australia (Indian-Australian plate),

4) Lempeng Afrika (African plate),

5) Lempeng Amerika Utara (North American plate),

6) Lempeng Amerika Selatan (South American plate),

7) Lempeng Antartika (Antartic plate) serta beberapa lempeng kecil seperti :

1) Lempeng Nasca (Nasca plate),

2) Lempeng Arab (Arabian plate), dan

3) Lempeng Karibia (Caribian plate).

4) Lempeng Philippines (Phillippines plate)

5) Lempeng Scotia (Scotia plate)

6) Lempeng Cocos (Cocos plate)

Batas – batas Lempeng

1) Batas Konvergen

Batas konvergen adalah batas antar lempeng yang saling bertumbukan. Batas lempeng konvergen dapat berupa batas Subduksi (Subduction) atau Obduksi (Obduction). Batas subduksi adalah batas lempeng yang berupa tumbukan lempeng dimana lsalah satu empeng menyusup ke dalam perut bumi dan lempeng lainnya terangkat ke permukaan (gambar 9 ). Contoh batas lempeng konvergen dengan tipe subduksi adalah Kepulauan Indonesia sebagai bagian dari lempeng benua Asia Tenggara dengan lempeng samudra Hindia–Australia di sebelah selatan Sumatra-Jawa-NTB dan NTT. Batas kedua lempeng ini berupa suatu zona subduksi yang terletak di laut yang berbentuk palung (trench) yang memanjang dari Sumatra, Jawa, hingga ke Nusa Tenggara Timur. Contoh lainnya adalah kepulauan Philipina, sebagai hasil subduksi antara lempeng samudra Philipina dengan lempeng samudra Pasifik.

2) Batas Obduksi 

(Obduction) adalah batas lempeng yang merupakan hasil tumbukan lempeng benua dengan benua yang membentuk suatu rangkaian pegunungan (gambar 10). Contoh batas lempeng tipe obduksi adalah pegunungan Himalaya yang merupakan hasil tumbukan lempeng benua India dengan lempeng benua Eurasia.

disebabkan karena adanya gaya tarik (tensional force) yang mengakibatkan naiknya magma kepermukaan dan membentuk material baru berupa lava yang kemudian berdampak pada lempeng yang saling menjauh. Contoh yang paling terkenal dari batas lempeng jenis divergen adalah Punggung Tengah Samudra (Mid Oceanic Ridges) yang berada di dasar samudra Atlantik, disamping itu contoh lainnya adalah rifting yang terjadi antara benua Afrika dengan Jazirah Arab yang membentuk laut merah.

3) Batas Transform

Batas transform adalah batas antar lempeng yang saling berpapasan dan saling bergeser satu dan lainnya menghasilkan suatu sesar mendatar jenis Strike Slip Fault. Contoh batas lempeng jenis transforms adalah patahan San Andreas di Amerika Serikat yang merupakan pergeseran lempeng samudra Pasifik dengan lempeng benua Amerika Utara. Berdasarkan teori tektonik lempeng, lempeng-lempeng yang ada saling bergerak dan berinteraksi satu dengan lainnya. Pergerakan lempeng lempeng tersebut juga secara tidak langsung dipengaruhi oleh rotasi bumi pada sumbunya. Sebagaimana diketahui bahwa kecepatan rotasi yang terjadi bola bumi akan akan semakin cepat ke arah ekuator. Pada gambar 2.20 diperlihatkan prinsip-prinsip dari pergerakan lempeng bumi, dimana pada bagian kutub (Euler pole) masuk kedalam lingkaran besar sedangkan ke arah ekuator masuk kedalam lingkaran kecil. Interaksi antar lempeng dapat saling mendekat (subduction), saling menjauh dan saling berpapasan (strike slip fault).