Follow by Email

Jumat, 08 April 2011

PENGANTAR GEOLOGI


BAB  IV
KONSEP DAN TEORI DASAR GEOLOGI
       Fungsi konsep dan teori adalah sebagai instrumen pembimbing pikiran (rasio) dan pengarah teknik kerja dalam usaha mengenal gejala (fenomena empiris, realita) alam. Konsep dan teori ibarat “ketentuan-ketentuan perundang-undangan, peraturan dan penjelasannya”, yang telah disusun dan disepakati oleh para ahli terdahulu agar di dalam memahami, yaitu menanggapi, mempresepsikan dan membahasakan (menginformasikan) suatu gejala dapat pula dipahami dan diterima oleh pihak lain. Jadi, fungsi konsep dan teori adalah alat pembimbing untuk membaca, menganalisis dan menginterpretasikan gejala; suatu metode pendekatan yang dianut suatu bidang ilmu pengetahuan kepada obyek studinya, dimana manusia (dengan akalnya) sebagai subyek. 
       Berikut secara ringkas dikemukakan konsep-konsep dan teori-teori dasar Geologi dan Geomorfologi.

1. PENGERTIAN GEOLOGI
       Menurut Geological Nomenklature, Geologi adalah ilmu yang mempelajari sejarah perkembangan bumi dan kehidupannya, komposisi kerak bumi dan kondisi stratigrafi serta tenaga-tenaga yang menyebabkan terjadinya perubahan pada bumi. Bumi secara fisik dapat dipandang sebagai suatu bola yang tersusun dari inti bumi (barisfer), dan kerak bumi yang kompak (litosfer), sebagian tertutup oleh air (hidrosfer) dan diselubungi oleh udara (atmosfer). Jadi litosfer hanyalah sebagian dari kerak bumi paling luar yang tersusun dari batuan beku, sedimen, dan metamorf. Menurut Clarke dan Washington, litosfer mempunyai kedalaman (ketebalan) 16 km tersusun dari :
a). batuan beku yang berasal dari pembekuan magma (95%);
b). batulanau dan batulempung (4%);
c). batupasir (0,75%);
d). batugamping (0,25%).

       Sebenarnya ada lebih dari 90 macam unsur kimia terdapat di dalam kerak bumi. Akan tetapi hanya 8 unsur yang banyak dijumpai dan hampir mendekati 99% dari seluruh batuan mengandung unsur-unsur kimia tersebut. Menurut Goldschmidt prosentase komposisi unsur kimia penyusun kerak bumi sebagai berikut (lihat Tabel 1).
       Geologi mencakup studi tentang batuan (litologi), stratigrafi, dan proses geologi. Litologi membicarakan berbagai macam batuan serta karakteristik batuannya yang dicerminkan oleh komposisi mineral, struktur, ukuran butir serta asosiasi dari komponen batuan lainnya. Stragtigrafi mencakup studi dan penggambaran (description) berbagai strata, termasuk urutan-urutan perlapisan dan perkembangannya. Proses geologi yang pada umumnya diakibatkan oleh proses orogenesis, dinyatakan dalam seberapa besar tingkat pembengkokan, pelipatan dan pecahnya kerak bumi, serta berkaitan dengan agihan tipe batuan
Tabel 4.1. Komposisi Kimia Batuan Penyusun Kerak Bumi
No.
Unsur Kimia
Prosentase
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Oksigen (O)
Silikon (Si)
Aluminium (Al)
Besi (Fe)
Kalsium (Ca)
Natrium (Na)
Kalium (K)
Magnesium (Mg)
46,40%
27,72%
8,13%
5,00%
3,63%
2,83%
2,59%
2,09%

9.

Unsur yang lain
98,59%
1,41%

Total
100%

dan tanah sebagai hasil proses pedogenesis. Pada daerah yang kondisi geologinya erat kaitannya dengan ekspresi topografi dan tipe batuan serta stra-tigrafinya, dimungkinkan dapat diidentifikasikan batas litologi, batuan beku, batuan malihan (metamorf), kedapatan aliran lava dan sebagainya.
       Relief terbentuk oleh proses geologi, struktur batuan tertentu serta perbedaan tingkat kelapukan, erosi, yang kesemuanya ini berpengaruh terhadap kondisi hidrologi serta iklim suatu daerah.

2.  BATUAN
       Batuan didefinisikan sebagai suatu massa mineral dan dapat terdiri dari satu atau berbagai jenis mineral. Dengan kata lain, batuan adalah agregat yang tersusun secara alami dari satu macam mineral atau lebih.
       Mineral adalah suatu bahan atau unsur kimia, gabungan kimia atau suatu campuran dari gabungan-gabungan kimia anorganis, sebagai hasil dari peroses-proses fisis dan kimia khusus secara alami. Mineral merupakan suatu bahan yang homogen dan mempunyai susunan atau rumus kimia tertentu. Bila kondisi memungkinkan, mendapat suatu struktur yang sesuai, di mana ditentukan bentuknya dari kristal dan sifat-sifat fisisnya.
       Kristal adalah suatu bentuk, berbidang banyak yang tetap, dibatasi dengan permukaan-permukaan yang licin; diduga terbentuk oleh suatu gabungan kimia dengan pengaruh kekuatan atom yang ada di dalamnya, setelah mengalami kondisi-kondisi yang sesuai, berubah dari keadaan yang semula didalam keadaan cair atau berupa gas, menjadi padat.
       Atas dasar terbentuknya, batuan dapat dikelompokkan dalam tiga macam batuan:

a.   batuan beku;
b.    batuan sedimen;
c.    batuan malihan (metamorf).


a.   Batuan Beku
Asal awalnya batuan beku adalah massa batuan yang cair-pijar, karena sangat panasnya (10000 – 20000), massa batuan ini disebut magma. Tempat asalnya disebut dapur magma dan letaknya di dalam bumi. Kedalaman dan besarnya tiap-tiap dapur magma umumnya tidak sama, Demikian pula susunan dan sifat-sifatnya tiap-tiap magma berlainan.
Magma umumnya mengandung berbagai macam gas-gas. Gas-gas ini merupakan suatu sumber kekuatan atau energi yang mendorong magma ke atas. Makin banyak gas-gas yang dikandung, makin besar pula kekuatan tekanannya. Magma yang ditekan oleh gas-gas tadi, naik ke atas; makn tinggi naiknya, makin rendah suhunya dan akhirnya membeku. Batuan-batuan inilah yang disebut batuan beku.
Susunan mineral-mineral dari batuan-batuan beku ini tidak selalu sama seperti susunan magma asalnya; sebab ada kemungkinan bahwa mineral-mineral tadi akan bereaksi dengan mineral-mineral dari batuan-batuan yang dilalui atau diterobosnya.
Magma dapat membeku di dalam atau di luar di permukaan bumi. 

Atas dasar tempat pembekuannya, batuan beku dapat dibedakan kedalam :
(a) Batuan beku intrusi (plutonik); adalah batuan yang membeku di dalam kerak bumi dan tidak mencapai ke permukaan bumi. Batuan dalam ini dapat berbentuk, antara lain seperti: batolit, lakolit, tugu (diatrema), sill, dike, gang, dan urat-urat.
Batolit dan lakolit dapat berukuran sangat besar seperti suatu gunung atau bukit. Menurut keterangan hingga sekarang belum dasar-dasarnya belum pernah ada yang menemukannya, kecuali atap-atapnya. Beberapa ahli ada yang beranggapan, bahwa batolit dan lakolit tidak lain dari magma yang membekunya di dalam dapur magma itu sendiri.
Batolit, tugu dan gang menerobos (memotong, menembus) lapisan-lapisan batuan, sedangkan lakolit adalah batuan beku yang menerobos pada bidang perlapisan di dalam kerak bumi mengangkat lapisan-lapisan di atasnya, sehingga puncaknya cembung.
Sill adalah bentuk lain dari intrusi yang membeku di sepanjang bidang perlapisan kerak bumi dalam massa yang tipis (bentuk lembar) lebih kecil dari batolit.
Dan dike adalah batuan beku intrusi yang memotong bidang perlapisan batuan pada kerak bumi.
Peristiwa pembekuan magma di dalam kerak bumi ini disebut intrusi atau plutonik.
Batuan-batuan dalam yang membekunya sangat dalam, menurut para ahli paling sedikit 15 km dari permukaan bumi, proses pembekuannya sangat lambat. Oleh karena itu, butiran-butiran kristal dari mineral-mineral mempunyai peluang waktu untuk berkembang hingga menjadi besar-besar dan sempurna dan dapat saling mengikat satu sama lain. Struktur yang demikian, disebut struktur granitis, nama struktur ini diambil dari nama batuan granit, yang mempunyai struktur tersebut.
Batuan-batuan dalam yang mempunyai struktur granitis a.l.: granit, diorit dan gabro. Struktur mineral dapat diperiksa dengan cara mengirisnya dan dipoles hingga tebalnya 0,02 mm, dan kemudian dilihat di bawah mikroskop dengan pertolongan cahaya dari jurusan tertentu.

(b)  Batuan beku tengah (= batuan gang, batuan hypo-abisis)
Bagian dari batuan intrusif (plutonik). Di antara fase pembekuan di daerah yang dalam (batuan beku dalam) dan fase pembekuan di permukaan bumi (batuan beku luar), terdapat fase pembekuan daerah tengah, yang biasanya memberi bentuk batuan gang, tugu atau urat-urat. Batuan ini termasuk golongan batuan-batuan beku tengah.
Struktur dari batuannya juga porfiris seperti batuan beku luar. Contohnya antara lain: granitporfir, kwarsadiorit dan diabase.
Ciri utama batuan beku intrusif adalah bentuk kristalnya.

Tabel 4.2.  Klasifikasi Batuan Beku dan Metamorf

KELOMPOK GENESA
METAMORF
BEKU

STRUKTUR UMUM
BERFOLIASI
MASIF







Mineral terang: kuarsa, felspar, mika

Mineral terang
Dan gelap

Mineral gelap

Asam
Menengah
Basa
Ultra basa


















Berbutir sangat kasar










































GRANIT

DIORIT

GABRO


Berbutir sedang

GRANIT MIKRO

DIORIT MIKRO

DOLERIT


Berbutir halus










Berbutir sangat halus






OBSIDIAN dan “PITCHSTONE”

TAKILIT


GELAS VOLKANIK




Dimodifikasi dari: C E G M dan Attewel & Farmer                                                                                 

(c) Batuan beku luar (ekstrusi); adalah magma yang dapat mencapai ke permukaan bumi, dapat melalui suatu lobang yang terpusat pada satu titik dan dapat pula melalui celah memanjang yang terjadi di kerak bumi. Bila peristiwa ini terjadi di dalam keadaan yang dahsyat, ekstrusi ini diebut erupsi; seperti halnya peristiwa gunung berapi. Erupsi dapat dibedakan atas effusif yang bersifat lelehan, dan eksplosif yang bersifat ledakan/letusan.
Escher berpendapat, bahwa peristiwa-peristiwa yang menyangkut proses ekstrusi dan/atau erupsi disebut volkanisme. Sebahagian ahli menyatakan bahwa volkanisme menyangkut bukan saja ekstrusi tetapi juga intrusi.
Ilmu pengetahuan tentang volkanisme disebut volcanologi.
Bahan-bahan yang keluar dari suatu gunungapi dan masih merupakan massa campuran bahan-bahan cair dan padat yang tebal dan masih sangat panas (800 – 12000C), dapat mengalir hingga beberapa kilometer, disebut lava. Bahan cairnya dapat berupa mineral-mineral yang meleleh dan bahan padatnya berbentuk abu, lapili (sebesar kacang kedele), tali, bom-bom, dan balok-balok.
Bahan-bahan tersebut dapat memisahkan diri dan terbang jauh sekali. Lelehan-lelehan yang mengalir oleh karena susu yang rendah dari udara menjadi beku dan merupakan lembaran-lembaran atau lapisan-lapisan mirip batuan-batuan sedimen, yang dapat mempunyai ukuran yang besar-besar dan biasanya samarata, retak-retak atau terputus-putus. Lapisan-lapisan tersebut memberikan bukti, bahwa waktu keluarnya dan membekunya magma tidak sama atau berat jenisnya yang tidak berlainan.
Abunya yang masih segar biasanya berwarna hampir putih, tetapikarena oksidasi, warnanya dapat segera berubah menjadi agak gelap.
Terdiri terutama dari gelas-volkanik (SiO2 amorf). Dari Krakatau misalnya, abunya terdiri ± 90% dari gelas dan sisanya SiO2 kristal.   
Abu gunung api disebut pula abu volkanik atau tuf atau tufa.
Bom-bom ukurannya kurang lebih seperti buah kelapa dan dapat


 
















bersifat asam atau basa.
Batu apung terjadi dari busa-volkanik yang telah membeku dan terdiri terutama dari gelas-volkanik. Strukturnya adalah porous atau berlubang-lubang, disebabkan pada waktu peroses pembekuan gas-gas yang ada di dalamnya menguap.
Suatu lumpur yang encer dan panas, terdiri dari campuran air, abu dll., dan mengalir dengan kecepatan tinggi lahar.
Magma yang membeku dekat atau di permukaan bumi, proses pembekuan-nya cepat karena perbedaan suhu antara magma cair dengan atmosfer besar sekali. Akibat dari cepatnya proses pembekuan magma maka sedikit atau tidak ada kesempatan untuk membentuk kristal yang sempurna. Oleh karena itu struktur kristalnya dapat non kristalin, mikro kristalin dan porfiris.
Kwarsa yang membeku di luar/di permukaan, proses pembekuannya tiba-tiba, kristalnya tidak tidak menjadi butiran, karena tidak diberi waktu. Struktur dari kwarsa seperti ini adalah amorf. Atau tidak berbentuk kristal. Contoh-contoh batuan beku luar, antara lain: batuapung, abu gunungapi (tuf), dan obsidian. Contoh batuan luar lainnya: trahit, andesit, basalt, dll. 

Atas dasar komposisi kimia magma, batuan beku dapat dikelompokkan ke dalam tiga klas:
i. batuan beku asam (acidic); kaya akan SiO2, sebagai hasil dari mineral kuarsa dan felspar alkalin. Contoh: Granit dan riolit.
ii.      batuan beku intermediet (menengah); ortoklas ± 50% dari felspar total sedangkan kuarsa sedikit jumlahnya. Contoh, diorit dan andesit.
iii.     batuan beku basa (basic); plagioklas lebih dari 2/3 berupa felspar, sedikit sekali mengandung mineral kuarsa dan mudah untuk mengenalnya karena didominasi oleh mineral-mineral gelap seperti hornblende, olivin dan biotit. Contoh: gabro dan basalt.
iv.     ultra basa; tidak ada felspar dan tidak ada kuarsa. Contoh: piroksenit, peridotit, dan serpentinitit.

b.    Batuan Sedimen
Batuan-batuan sedimen adalah batuan-batuan yang umunya berlapis-lapis. Batuan sedimen tersusun dari partikel batuan yang berasal dari batuan yang ada sebelumnya, dan terendapkan di suatu tempat setelah terangkut oleh sungai, gelombang atau arus pasang, angin dan es. Selanjutnya sedimen mungkin terjadi dari reaksi kimia dan presipitasi.
Berbagai perubahan-perubahan yang terjadi di dalam batuan sedimen setelah diendapkan tanpa perubahan-perubahan penting dari tekanan dan suhu, termasuk ke dalam pengertian diagenese. Andre (19..) mengartikan pula diagenase sebagai suatu proses “pembatuan” pada batuan sedimen. Pembatuan di sini diartikan sebagai suatu perubahan dari batuan sedimen yang semula bersifat gembur (lepas), karena direkat atau disemen secara alam berubah menjadi batuan yang kompak dan keras.
Dengan terjadinya kompaksi pada partikel batuan, baik akibat dari sementasi maupun tekanan dari endapan di atasnya, maka terjadilah perlapisan batuan. Lapisan batuan ini dikenal sebagai suatu strata batuan sedimen.
Batuan sedimen dapat digolongkan ke dalam tiga golongan:
a)     Sedimen klastis; terdiri dari partikel-partikel hancuran batuan (disintegrasi) akibat proses pelapukan. Transportasi oleh air maupun angin cenderung untuk memilahkan (sorted) partikel-pertikel tersebut

Tabel 4.3:  Klasifikasi Batuan Sedimen
KELOMPOK GENESA

SEDIMEN BAHAN ROMBAKAN

PIROKLASTIS
KIMIA/ ORGANIK
Struktur umum
B  E  R  L  A  P  I  S

Komposisi
Butiran batuan kwarsa feldspar
Dan mineral lempung
Butiran karbonat
50%
Butiran batuan beku
berbutir halus 50%




























































Butiran berasal dari pecahan batuan





























BERANG-KAL
KERAKAL






Berbu-tir kasar


KERIKIL




Butiran terutama berasal dari pecahan mineral























PA-SIR
BATUPAS
I
R
BATUAN KWARSA
                  95% kwarsa

ARKOSA   75% kwarsa   
                  25% felspar

GREWAKI  75% kwarsa
   25% bahan rombakan 
      pecahan batuan  dan 
      feldspar
Berbu-tir halus

LA-NAU
BATULANAU
50%  partikel
berbutir halus





LANAU KAR-BONAT







TUFA berbutir halus
Berbu-tir sangat halus


LEM-PUNG
BATULEM-PUNG
50%  partikel
berbutir sangat
halus

LUM-PUR KARBO-NAT

TUFA berbutir sangat halus

GE-LAS AMORF




















Modifikasi dari : C E G M                                                                                                                           

ke dalam berbagai ukuran butir. Atas dasar ukuran butirannya dapat digolongkan ke dalam:
(1) Konglomerat mengandung gravel, kerikil dan kerakal yang bentuknya membulat dengan isian pasir di antara butir-butir kasar tersebut.
(2) Batupasir (sandstone) tersusun dari rombakan batuan yang resisten terhadap pelapukan terutama butiran kuarsa dengan
berbagai macam fragmen batuan dan partikel felspar. Ukuran butir pada batupasir ini antara 0,062 – 2 mm. Apabila sementasi batu pasir sangat kuat dan butir pasir itu dapat pecah dalam bentuk agregat dikenal dengan istilah kuarsit.
(3) Batulanau (siltstone) tersusun dari partikel-partikel batuan yang mempunyai ukuran 0,0625 mm – 0,004 mm, dan umumnya terdiri dari partikel kuarsa dan felspar.
(4) Shale adalah lempung atau lumpur yang telah mengeras akibat tekanan dari lapisan-lapisan batuan di atasnya. Batuan ini terbentuk dari mineral lempung, partikel kuarsa dan felspar yang mempunyai diameter < 0,004 mm, bercampur dengan bahan organik dan presipitasi karbonat atau silikat.

b)     Karbonat; dapat berupa batugamping yang mengandung mineral kalsit CaCO3 dan dolomit yang didominasi oleh mineral dolomit.
Batugamping organik terbentuk dari partikel gamping koral, algae dan foraminifera. Asal mula bahan organik ini tampak dari rumah (fosil) binatang karang dan siput (shell) yang telah tersemen menjadi macam batugamping dikenal dengan ooquina.
Batugamping dapat juga terbentuk akibat presipitasi kimia dari air danau atau laut yang dikenal dengan marl.
Asal mula dolomit tidak begitu jelas, namun dimungkinkan banyaknya unsur kalsium dalam gamping murni yang secara perlahan-lahan diganti oleh magnesium melalui kegiatan air laut atau air tanah dalam waktu yang lama.   

c)      Sedimen evaporit adalah garam yang telah mengalami presipitasi dari air dangkal di gurun pasir maupun pada teluk di pantai, di mana proses evaporasi berlangsung dengan cepat. Adapun macamnya adalah anhidrit (calcium sulfate), gipsum (hydrous calcium sulfate), dan halit (sodium chloride). Secara skematis, klasifikasi batuan sedimen disajikan pada tabel 3.

c.    Batuan Malihan (metamorf)
Batuan malihan (metamor, batuan ubahan) adalah batuan yang berasal dari batuan beku atau sedimen yang mengalami alterasi akibat tekanan dan temperatur yang tinggi dalam waktu yang sangat lama; yang terjadi di saat pembentukan pegunungan dari kerak bumi. Dalam proses ini terjadi kristalisasi kembali (rekristalisasi) dengan dibarengi kenaikan intensitas dan juga perubahan unsur kimia. Pada umumnya batuan malihan ini lebih keras dan kompak daripada batuan asalnya. Struktur baru dan bahkan mineral baru dapat terbentuk pada proses ini. Tetapi ia masih dapat memperlihatkan karakteristik batuan asalnya.
Kenampakan lain akibat proses metamorfosis ini adalah cleavage, schistocity dan foliation, perlengkungan dan retakan. Metasedimen adalah batuan malihan yang berasal dari batuan sedimen.
Beberapa contoh batuan malihan: Sabak, Filit, Sekis, Kwarsit, Marmer, dan Gneis
Adapun klasifikasi batuan beku dan metamorf dapat dilihat pada Tabel 2.

3.  STRUKTUR BATUAN
       Lapisan-lapisan batuan sedimen pada mulanya adalah hampir horizontal, tetapi karena adanya tenaga di dalam kerak bumi, maka tubuh batuan tersebut mengalami tahapan deformasi elastis, plastis, dan pecah (rupture). Deformasi elastis tidak selalu menghasilkan efek yang kelihatan nyata. Deformasi plastis menghasilkan struktur lipatan di dalam batuan sedimen dan malihan dan struktur belahan alir (flowclevage) pada batuan beku. Devormasi pecah (rupture) menghasilkan struktur sesar, rekahan dan tipe belahan tertentu pada semua batuan.

Ada tiga masalah dalam mempelajari struktur batuan tersebut:
1.   Apakah struktur tersebut ?
2.   Kapan struktur terbentuk ?
3.   Di bawah kondisi fisik bagaimana struktur terbentuk ?

       Struktur batuan, adalah bentuk dan kedudukan (sikap) batuan atau lapisan batuan seperti yang terlihat di lapangan saat sekarang. Struktur tersebut terbentuk oleh dua proses utama:
a.    proses yang berhubungan dengan pembentukan batuan, disebut struktur primer; seperti misalnya, bidang perlapisan, silang siur (barbed), dan aliran.
b.    Proses yang terjadi setelah struktur primer terbentuk yang disebabkan oleh deformasi fisik maupun perubahan secara kimia, disebut struktur sekunder. Contoh :  pelipatan, sesar, kekar (joint), kubah (dome).

       Jika batuan mengalami tekanan, baik dari bawah maupun dari kedua sisi samping maka lapisan tersebut akan mengalami perubahan sikap, yaitu miring (tilting) pada sudut (derajat) tertentu. Kemiringan dari perlapisan batuan yang diukur terhadap bidang horizontal disebut dip, sedangkan arah (garis) yang dibentuk oleh perpotongan antara kemiringan perlapisan batuan dan bidang horizontal dan tegak lurus terhadap arah dip disebut strike (jurus).
       Dalam mengenali struktur batuan, dip / strike merupakan data penting untuk merekonstruksinya, yaitu untuk menganalisis dan menafsirkan kondisi dan situasi gaya-gaya dan proses yang pernah bekerja padanya. Oleh karena itu, data dip dan strike selalu diukur dan dipetakan dalam pemetaan geologi.
       Struktur geologi / batuan yang dapat dijumpai adalah:
1)    Lipatan, dengan variasi dan jenisnya seperti: antiklinal, sinklinal, homoklinal, monoklinal, antiklinarium, sinklinarium, geantiklinal, geosinklinal, dome (kubah), lipatan sejajar dan lipatan seragam (Gbr. 2).
2)    Sesar, dengan variasi dan jenisnya seperti: sesar normal, sesar mendatar, sesar diagonal, sesar membalik, sesar engsel (fleksur), sesar longitudinal (Gbr. 3).
3)    Kekar, dengan variasi dan klasifikasinya seperti kekar tak beraturan, kekar teratur, kekar diagonal.
4)    Struktur pada batuan beku: batolit, stock, lakolit, lapolit, pacholit, sill, dike (retas), urat (vein), retas cincin, leher volkanik (volcanic neck), blok lava, lava bantal, struktur aliran, dan struktur pilar (columnar).