geologi dan lingkungan

BAB I

PENGERTIAN DAN sejarah perkembangan GEOLOGI

Kata Geologi pertama kali dipergunakan pada Tahun 1473 oleh Richard de Bury untuk Hukum atau Ilmu Kebumian.

Asal kata Geologi:

- Geos         : Bumi

- Logos        : Ilmu

§  Geologi adalah ilmu yang mempelajari bumi

Ø  Batasan Pengertian/Definisi Geologi menurut beberapa ahli:

1.     Katili (1970)

Geologi adalah pengetahuan bumi yang menyelidiki lapisan-lapisan batuan yang ada di dalam kerak bumi.

2.    Noer Aziz M., dkk. (2002)

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, yang menjadikan keadaan bumi seperti sekarang ini.

3.    Holmes (1965)

Geologi merupakan ilmu pengetahuan yang menguraikan tentang evolusi bumi secara menyeluruh beserta penghuninya, sejak awal pembentukannya hingga sekarang, yang dapat dikenali dalam batuan.

Ø  Cabang-cabang pengetahuan Ilmu Geologi:

1.     Mineralogi

Mempelajari minerala-mineral, komposisi, bagaimana terjadinya, struktur kristal dan sifat-sifat fisiknya.

2.    Petrologi

Ilmu yang mempelajari batuan, asal mula kejadiannya, struktur dan tekstur, klasifikasi atau pengelompokan berbagai macam batuan yang terdapat di atas permukaan bumi.

3.    Stratigrafi

Ilmu yang mendiskripsi dan mempelajari perlapisan batuan, penyebarannya, komposisi, ketebalan, umur, keragaman dan korelasi lapisan batuan.

4.    Paleontologi

Ilmu yang mempelajari fosil dan sisa-sisa dari jejak kehidupan masa lalu.

5.  Geologi Struktur

Ilmu yang mempelajari bentuk dan konfigurasi batuan di kerak bumi yang terdeformasi, dimana lapisan batuan terpatahkan, tergeser atau terlipat menjadi pegunungan lipatan.

6. Geomorfologi

Ilmu yang mempelajari bentuk muka bumi dan proses-proses alam yang membentuknya, menganalisis dan menginterpretasi sejarah bentang alamnya.

7.    Geofisika

Ilmu yang mempelajari sifat-sifat fisik bumi secara keseluruhan termasuk kegempaan, gaya berat, kemagnitan, gradien suhu dan sebagainya.

8.     Geokimia

Ilmu yang mempelajari komposisi (kimia) bumi,keberadaan unsur-unsur isotop di bumi dan penyebaran unsur-unsur tertentu di berbagai tempat.

9.    Geologi Ekonomi

Ilmu yang mempelajari adanya penyebaran dan terjadinya mineral-mineral ekonomis, menghitung cadangan serta nilai ekonomis cebakan mineral.

10.Geologi Teknik

Ilmu yang mempelajari geologi untuk kerekayasaan dan erat hubungannya dengan rekayasa sipil.

SKEMA LINGKUP GEOLOGI

v  Dalam mempelajari Geologi didasarkan pada fenomena yang terekam dalam batuan/litologi.

ü  LITOLOGI

Bates dan Jackson (1985), mengartikan litologi menjadi 2:

1.    Litologi adalah deskripsi batuan pada singkapan berdasarkan karakteristiknya, seperti: warna, komposisi mineral dan ukuran butir    sinonim dengan Petrografi.

2.    Litologi adalah karakteristik fisik dari batuan.

Ø  BATUAN

Batuan ialah segala macam material padat yang menyusun kulit bumi, baik yang telah padu maupun masih lepas.

Material padat dapat terjadi dari agregat mineral yang tersusun oleh 1 macam mineral maupun dari berbagai mineral.

Ø  MINERAL

Mineral merupakan suatu unsur atau persenyawaan anorganik yang terbentuk secara alami, yang memiliki struktur internal teratur, komposisi kimia, bentuk kristal dan sifat fisik tertentu yang menjadi karakteristiknya.

v  Sejarah Ilmu Geologi

1.     Teori Malapetaka (Katastrofa)

Sepanjang abad 17 dan 18 doktrin katastrofisme sangat popular, sehingga para penganutnya percaya bahwa:

Bentuk permukaan bumi dan segala kehidupan di atasnya terbentuk dan musnah dalam sesaat akibat suatu bencana (Catastroph) besar.

Teori di atas bertahan hingga pertengahan abad 18, hingga muncul Generelli yang mengemukakan bahwa:

Sejarah bumi ini berlaku tidak dengan jalan kekerasan, tetapi kejadian pada masa lampau dapat dijelaskan dengan bertitik tolak pada kejadian” zaman sekarang.

2.   Teori Uniformitarisma (Uniformitarianisme)

James Hutton (1726 – 1979), menyelidiki proses sedimentasi yang terjadi di sungai, danau maupun pantai di daerah Skotlandia. Menyimpulkan bahwa:

Kenampakan yang dijumpai pada batuan sedimen yang terbentuk pada masa lampau dijumpai pula pada proses pembentukan sedimen yang terjadi sekarang.

Dari kesimpulan di atas, diperoleh suatu teori Konsepsi uniformitarisma, yaitu waktu sekarang adalah merupakan kunci pada masa lampau (present is the key to the past). Dengan demikian jika pada waktu sekarang terjadi proses pelapukan, pengangkatan, pelipatan maupun sedimentasi, maka proses tersebut pernah terjadi juga pada waktu lampau.

3.   Hukum Steno

Steno ahli geologi Italia, mengadakan pengamatan di beberapa jeram sungai di Italia dan sepanjang pantai Italia. Hasilnya mengemukakan 3 buah hukum yang berlaku untuk batuan sediment, yaitu:

a.   Hukum Superposisi, menyatakan bahwa pada batuan sedimen dalam kedudukan yang belum berubah, bagian atas merupakan bagian yang relative muda dibandingkan dengan bagian bawah dalam satu seri sedimentasi.

b.  Hukum Kejadian Horisontal, menyatakan bahwa dalam 1 seri perlapisan pada saat mula terbentuk, mempunyai kedudukan horisontal. Apabila ternyata lapisan tersebut sudah membentuk sudut dengan bidang horisontal, menunjukkan bahwa perlapisan tersebut pernah terangkat.

c.   Hukum Kejadian Menerus, menyatakan bahwa dalam proses sedimentasi akan dihasilkan perlapisan yang sama tebal apabila tidak terjadi usikan/gangguan di tempat terjadinya (dalam cekungan sedimentasi).

4.   Hukum Hubungan Potong Menyilang (Cross-Cutting Relationship).

Di alam sering dijumpai kenampakan suatu patahan dipotong oleh patahan lain, suatu seri batuan sedimen dipotong oleh patahan, suatu seri batuan sedimen dipotong oleh dike batuan beku. Dalam hal demikian dapat ditentukan mana yang terjadi lebih dahulu dengan bertitik tolak pada Hukum Hubungan Potong Menyilang.

Diagram di atas, memperlihatkan suatu perlapisan batuan yang terpotong oleh batuan lainnya. Urutan peristiwa geologi sesuai dengan urutan abjad.

5.   Skala Waktu Geologi

Giovani Arduino (1970) mengusulkan pembagian skala waktu geologi menjadi:

a.   Primer (tertua)

b.  Sekunder (menengah)

c.   Tersier (termuda), dan

d.   Kwarter (lebih muda dari tersier)

Pada perkembangan selanjutnya istilah primer dan sekunder tidak dipergunakan hingga sekarang.

Ø Dasar pembagian skala waktu geologi menjadi Kurun, bertitik tolak dari ada dan belum adanya kehidupan yang nyata.

a.    Kurun Kriptozoikum, belum dijumpai adanya suatu kehidupan yang nyata.

b.    Kurun Fanerozoikum, sudah nyata ada kehidupan.

Ø  Dasar pembagian skala waktu geologi menjadi Masa didasarkan atas adanya perkembangan kehidupan yang sudah nyata.

a.    Masa Azoikum (a = tidak, zoon = kehidupan), masa dimana pada dasar semua sedimen dijumpai batuan yang sama sekali tidak mengandung fosil.

b.    Masa Proterozoikum (Proto = masa lampau), masa dimana pada lapisan-lapisan batuan hanya mengandung sisa-sisa bentuk kehidupan yang masih sangat sederhana, terutama tumbuhan tingkat rendah yang menghasilkan gamping.

MasaAzoikum dan Masa Proterozoikum sulit dibedakan, sehingga kadang-kadang dijadikan satu masa, yaitu Masa Arkeozoikum.

c.    Masa Paleozoikum (paleo = tua/kuno), masa dimana pada lapisan-lapisan batuan sudah terdapat jenis tumbuh-tumbuhan dan binatang, tetapi semua jenis kehidupan tersebut kini sudah tidak terdapat lagi/punah.

d.    Masa Mesozoikum (mesos = masa tengah), masa dimana pada lapisan-lapisan batuan sudah terdapat tumbuh-tumbuhan dan binatang yang erat hubungan kekeluargaannya dengan yang ada sekarang, meskipun sejumlah besar dari jenis-jenis tersebut kini telah punah. Masa ini mempunyai bentuk-bentuk Reptilia raksasa sebagai penciri utama.

e.    Masa Kenozoikum (kainos = baru), masa dimana pada lapisan-lapisan batuan sudah terdapat sisa-sisa kehidupan yang menunjukkan suatu permulaan pembentukan tumbuh-tumbuhan dan binatang yang sekarang, dijumpai binatang menyusui dan binatang lunak yang kini masih hidup.

Setiap masa dibagi-bagi menjadi beberapa zaman. pembagian menjadi zaman terutama didasarkan atas kumpulan kehidupan yang terkhususkan. Misal: Didasarkan atas nama wilayah tipe tempat dimana singkapan untuk zaman tersebut tersingkap, seperti: Devon, Perm, Yura.

Tabel 1. Skala Waktu Geologi

KURUN	MASA	ZAMAN	KALA
Fanerozoikum	Kenozoikum	Kwarter	Holosen
			Pleistosen
		Tersier	Neogen	Pliosen
				Miosen
			Paleogen	Oligosen
				Eosen
				Paleosen
	Mesozoikum	Kapur	Lihat Tabel 2
		Jura
		Trias
	Paleozoikum	Perm	Lihat Tabel 3
		Karbon
		Devon
		Silur
		Ordovisium
		kambrium
Kriptozoikum	Arkeozoikum

Tabel 2. Pembagian Mesozoikum

ZAMAN	KALA	WAKTU
Kapur	Atas	Maastrichtian
		Campanian
		Santonian
		Coniacian
		Turonian
		Cenomanian
	Bawah	Albanian
		Aptian
		Barremian
		Hauterivian
		Valangian
		Berrasian
Jura	Atas	Portlandian
		Kemmeridgian
		Oxfordian
	Tengah	Callovian
		Bathonian
		Bajician
	Bawah	Aalenian
		Tarcian
		Plinsbachian
		Sinemurian
		Hattengian
Trias	Atas	Rhaetian
		Norian
	Tengah	Carnian
		Ladinian
		Anisian
	Bawah	Schytian

Tabel 3. Pembagian Paleozoikum

ZAMAN	KALA	WAKTU
Perm*	Atas	Tatarian
		Kazanian
	Tengah	Kungurian
	Bawah	Artinskian
		Sakmarian
Karbon*	Atas	Stephanian
		Westphalian
		Namurian
	Bawah	Visean
		Tournaisian
Devon*	Atas	Fanenian
		Frasnian
	Bawah	Emsian
		Siegenian
		Gedennian
Silur**		Downtonian
		Ludlovian
		Wenlockian
		Llandoverian
Ordovisium**	Atas	Ashgillian
		Caradocian
	Bawah	Llandeillian
		Llanvirnian
		Arenigian
		Tremadocian
Kambrium**	Atas	postdamian
	Tengah	Acadian
	Bawah	Georgisan
Keterangan:	*   = Paleozoikum Atas
	** = Paleozoikum Bawah

Tabel 4. Jangka Waktu Skala Waktu geologi

ZAMAN	KALA	JANGKA WAKTU      (x 106 Tahun yang lalu)
Kwarter	Holosen	Sekarang - ?
	Pleistosen	? - 0,6
Tersier	Pliosen	0,6 - 11
	Miosen	11 - 25
	Oligosen	25 - 40
	Eosen	40 - 60
	Paleosen	60 - 70
Kapur	Lihat Tabel 2	70 - 135
Jura		135 - 180
Trias		180 - 225
Perm	Lihat Tabel 3	225 - 270
Pensylvanian		270 - 330
Mississipian		330 - 350
Devon		350 - 400
Silur		400 - 440
Ordovisium		440 - 500
Kambrium		500 - 600
Pra-Kambrium		600 - 4500

Ø Hubungan Geologi dengan Ilmu Lain

Proses-proses yang bekerja di permukaan bumi sangat erat hubungannya dengan hukum-hukum fisika, kimia dan biologi (lihat gambar 1).

Gambar 1.

Hubungan antara geologi dengan ilmu lain:

Ilmu Kimia       :  Geokimia

Ilmu Fisika      :  Geofisika

Ilmu Biologi     :  Paleontologi

v  Hubungan Geologi dengan Geografi

Geografi adalah ilmu yang mencitrakan, menerangkan sifat-sifat bumi, menganalisa gejala-gejala alam dan penduduk serta mempelajari corak khas mengenai kehidupan dan berusaha mencari fungsi unsur-unsur bumi dalam ruang dan waktu (Bintarto)

Geologi mengandung pengertian ilmu tentang planet bumi, geo-nya diartikan Earth (bumi), sedang Geografi mengandung pengertian ilmu yang menguraikan bumi dan manusia sebagai penghuninya, geo-nya lebih tepat diartikan World (dunia = bumi dan manusia). Obyeknya sama (bumi), namun titik pandang keduanya berbeda.

Oleh karena itu, pengetahuan Geologi sangat membantu Geografi dalam kajian hubungan timbal balik antara manusia dengan lingkungan alamnya, sehingga Geologi merupakan ilmu bantu bagi Geografi.

BAB II

PLANET BUMI

Bumi merupakan salah satu planet yang ada dalam sistem tatasurya bima sakti di jagadraya.

Tatasurya atau Solar System adalah suatu sistem yang terdiri ari matahari dan planet-planet serta benda-benda angkasa yang berputar mengitarinya.

Pembentukan Tatasurya Model Nobular

Sistem Tatasurya diawali dari awan gas yang berputar.

Perputaran menimbulkan gaya sentrifugal yang menarik ke arah luar, sedang gaya berat cenderung menarik gas-gas ke dalam ke arah matahari. Akibat kedua gaya yang berlawanan ini perlahan-lahan menjadikan awan gas membentuk awan gas berbentuk datar, membentuk piringan gas yang berputar di sekitar matahari yang disebut Nebula Planetaria.

Sebagian besar massa terkonsentrasi di pusat dan membentuk matahari, sisa material berakumulasi dan terkonsentrasi membentuk planet-planet.

Tata surya saat ini.

STRUKTUR BUMI

Struktur bumi diketahui dengan mempelajari sifat gelombang gempa bumi, yaitu dengan mempelajari waktu tempuh perambatan gelombang yang diperhitungkan berdasarkan jarak tempuh dan waktu yang diperlukan. Hasilnya, ternyata bervariasi tergantung dari densitas (berat jenis) media yang dilaluinya.

Kesimpulannya: Bumi tidak merupakan suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri dari beberapa lapisan yang konsentris dengan densitas berbeda. Densitas terbesar terakumulasi di pusat dan mengecil menjauhi dari pusat.

Penampang Bumi:

Bagian Bumi

1.  Kerak Bumi (Earth Crust).

-      Sering disebut Litosfer.

-      Densitas rata-rata 2,7 Gram/cc

-      Ketebalannya tidak merata. Daerah Pegunungan: > 70 Km; Daerah Kontinen: berkisar 30 – 40 Km; Daerah Samudera: < 5 Km.

-      Bersifat kaku, keras, kompak dan kuat.

-      Berdasarkan data kegempaan, para ahli membagi menjadi 2:

a. Kerak Benua, umumnya terdiri dari batuan granitik, ketebalan rerata 45 Km, dan berkisar antara 30 – 70 Km. Kaya akan unsur Si (silisium) dan Al (alumunium), sehingga disebut sebagai lapisan Sial.

b. Kerak Samudera, terdiri dari batuan basaltik yang tebalnya 8 Km, kaya akan unsur Si dan Mg (magnesium), disebut lapisan Sima.

2.  Selubung Bumi (Mantle).

-       Terletak di bawah kerak bumi dengan ketebalan 2885 km.

-       Material di dekat kerak disebut Astenosfer, dengan ketebalan sekitar 600 Km dan densitas berkisar 3,3 - 4 Gram/cc serta tersusun oleh batuan Peridotit dan Dunit. Material  dalam keadaan mendekati titik lebur dan berstruktur lemah, sehingga memungkinkan untuk mengalir.

-       Material dekat inti bumi mulai batas dengan inti (2885 Km) sampai ketebalan 350 Km disebut Mesosphere (karena  dibawah tekanan sangat besar dan suhu sangat tinggi tetapi daya tahannya tetap besar), mempunyai densitas berkisar antara 5 - 6 Gram/cc dan kaya akan unsur Nikel dan dan Besi.

3.  Inti Bumi (Core).

-      Terletak dari kedalaman 2900 Km sampai pusat bumi, dengan garis tengah 7000 Km.

-      Inti luar setebal 2000 Km dan berfasa cair, sedang inti dalam berfasa padat.

-      Densitasnya berkisar 9,5 Gram/cc ekat selubung dan membesar ke arah pusat sampai 14,5 Gram/cc.

-      Tersusun oleh campuran unsur-unsur Besi (Fe) dan Nikel (Ni), sehingga disebut sebagai lapisan Nife.

Bidang-bidang Diskontinu dalam Bumi

1.      Ahli Seismology Yugoslavia: Andrija Mohorovicic, mempelajari data gempa dan memjumpai kecepatan gelombang gempa naik dengan tiba-tiba di bawah kedalaman 50 Km.

Bidang batas perubahan/diskontinuitas tersebut merupakan bidang batas antara lapisan kerak bumi dengan selubung atas, sehingga dinamakan Bidang Mohorovicic atau Bidang Moho.

2.     Ahli gempa Jerman: Beno Gutenberg mengamati gelompang P yang mengecil bahkan menghilang 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 disebut jalur bayangan (terjadi karena bumi mempunyai inti dengan bahan yang tidak sama seperti pada selubung yang mengitarinya).

Bidang dimana gelombang P dibelokkan atau bidang antara selubung bumi dan inti bumi disebut bidang diskontinu Gutenberg atau Bidang Gutenberg (Lihat gambar A).

Gambar A.    Perubahan sifat fisik antara selubung dan inti bumi menyebabkan gelombang P dibiaskan dan membelok, mengakibatkan terjadinya zona bayangan 35^o.

Susunan Unsur Kimia Bumi

1.    Kerak bagian benua tersusun oleh unsur silikat, magnesium, besi, alumunium, kalsium dan unsur-unsur alkali serta silika bebas (SiO₂). (Lihat Tabel 5 dan Tabel 6)

Tabel 5. Unsur-unsur Utama Penyusun Kerak Benua

UNSUR	BERAT (%)	ATOM (%)	VOLUME ION (%)
Oksigen	47,2	61,7	93,8
Silika	28,2	21,0	0,9
Alumunium	8,2	6,4	0,5
Besi Total	5,1	1,9	0,4
Kalsium	3,7	1,9	1,0
Sodium	2,9	2,6	1,3
Potassium	2,6	1,4	1,8
Magnesium	2,1	1,8	0,3
Hidrogen	trace	1,3	0,0

Sumber: Brian Mason, 1966.

Kerak bagian samudera terdiri dari unsur kalsium, magnesium dan besi serta sedikit potasium, sodium dan silika.

Tabel 6. Mineral Penyusun Kerak Bumi

KELOMPOK MINERAL	VOLUME (%)
K- Feldspar, Plagioklas	58
Piroksin, Amphibol	13
Kuarsa	11
Mika, Klorit, Mineral Lempung	10
Karbonat, Oksida, Sulfida, halida	3
Olivin	3
Epidot, Aluminosilikat, garnet, Zeolit	2

Sumber: W.G. Ernst, 1969.

2.   Mantel terdiri dari komposisi unsur-unsur magnesium + silikat besi.

3.   Inti pusat bumi tersusun oleh unsur yang mempunyai kesamaan (analog) dengan komposisi dari meteorit-meteorit Besi (Fe) dan kira-kira 10% Nikel (Ni). (Lihat Tabel 7)

Tabel 7. Komposisi Unsur-unsur Struktur Bumi

UNSUR	KERAK BENUA	KERAK SAMUDERA	MANTEL (Rerata Batuan Meteorit)	INTI (Rerata Meteorit Besi)
SiO2	60,1	49,9	38,3
TiO2	1,1	1,5	0,1
Al2O3	15,6	7,3	2,5
Fe2O3	3,1	2,0
FeO	3,9	6,9	12,5
FeS			5,8
Fe			1,9	90,8
Ni			1,4	8,6
Co			0,1	0,6
MgO	3,6	7,3	24,0
CaO	5,2	11,9	2,0
Na2O	3,9	2,8	1,0
K2O	3,2	0,2	0,2
P2O5	0,3	0,2	0,2

Sumber: Brian Mason, 1966.

KEMAGNETAN BUMI

Terjadinya kemagnetan di bumi, disebabkan oleh:

Ø Inti bumi yang terdiri dari logam (Nife),

Ø Adanya perbedaan sifat fisik inti bumi bagian dalam yang padat dan bagian luar yang cair serta perputaran bumi, sehingga perbedaan fasa inti menimbulkan perbedaan kecepatan antara inti dalam dan luar, yang menimbulkan proses magneto hydrodinamis.

GRAVITASI BUMI

Gravitasi bumi merupakan gaya tarik ke arah inti bumi, sehingga semua benda di permukaan bumi tidak melayang ke ruang angkasa.

Gaya gravitasi di permukaan bumi tidak sama di semua tempat, karena:

Ø Adanya perbedaan besarnya jari-jari ke Kutub dan ke Khatulistiwa,

Ø Perbedaan ketinggian tempat di atas permukaan laut, dan

Ø Perbedaan kepadatan batuan penyusun kerak bumi.

ISOSTASI

Isos                  : sama (Yunani)

Stasis               : diam

Isostasi            :  merupakan gejala universal kerak bumi untuk stabil pada keseimbangan gravitasi.

1.  Teori Pratt (ahli geodesi)

Ketinggian massa daratan jauh lebih besar dibandingkan dengan ketinggian massa dasar laut, tetapi densitas batuan yang menyusun dasar laut lebih besar daripada densitas batuan di daratan.

Dengan kata lain, adanya perbedaan ketinggian antara daratan dan dasar laut adalah karena perbedaan kepadatan batuan yang menyusun kerak bumi di kedua bagian bumi (belahan bumi utara didominasi oleh daratan, sedang belahan bumi selatan didominasi oleh lautan). Untuk mencapai keseimbangan maka densitas yang lebih kecil akan menonjol ke atas, sehingga ketinggian dikompensasikan oleh densitas batuan.

Ilustrasi Pratt menggunakan berbagai logam yang tidak sama berat jenisnya, tetapi penampang dan beratnya di buat sama yang diapungkan dalam air raksa.

2.  Teori Airy (ahli astronomi)

Perbedaan ketinggian permukaan bumi bukan karena perbedaan densitas batuan, tetapi akibat dari perbedaan tebal lapisan kerak bumi. Untuk mencapai keseimbangan perlu adanya “akar” di bawah pegunungan, sehingga pegunungan tinggi akarnya akan jauh masuk ke dalam bumi dibandingkan dengan dasar laut.

Ilustrasi Airy hampir sama dengan ilustrasi Pratt, tetapi menggunakan logam sejenis (densitas sama) namun tidak sama tebalnya. Hasilnya logam yang lebih tebal tersembul lebih tinggi di atas permukaan air raksa dibandingkan logam yang tipis.

BAB III

TEKTONIK LEMPENG

Awal Pemikiran

a.  Sir Francis Bacon (1620), memperhatikan adanya kesamaan bentuk garis pantai timur Amerika Selatan dan Afrika Barat.

b.  Antonio Snider-Pellegrini (1855), memperkenalkan sketsa yang memperlihatkan kedua benua bersatu yang merupakan satu massa yang besar, kemudian pecah dan berpisah.

c.   Alfred Wegener ahli meteorologi dan fisika Jerman (1912), melontarkan konsep Pengapungan Benua (Continental Drift). Hipotesanya:

1.    Adanya satu “Super Continent” dinamakan Pangaea (semua daratan), yang dikelilingi oleh Panthalassa (semua lautan).

2.    200 juta tahun yang lalu, “Super Continent” pecah menjadi benua-benua yang lebih kecil, dan bergerak ketempatnya seperti yang dijumpai saat ini.

3.    Mengumpulkan bukti lain untuk mendukung hipotesanya, yaitu adanya kesamaan garis pantai, persamaan fosil, struktur batuan dan material batuannya.

v  Tektonik (Tectonics) adalah ilmu yang mempelajari pergerakan dan deformasi lapisan luar bumi dalam skala besar.

v  Tektonik Lempeng (Plate Tectonics) adalah mempelajari hubungan antara deformasi dengan keberadaan dan pergerakan lempeng di atas selubung atas yang plastis.

Tumbukan Lempeng

      Tumbukan lempeng benua dan lempeng samudra

      Lempeng samudera tertekuk kebawah dengan sudut 45^O atau lebih, menyusup dibawah blok benua  menuju astenosfir.

      Zona ini disebut dengan zona subduksi.

      Zona subduksi mempunyai karakteristik yang khas seperti terdapatnya busur kepulauan (busur magmatik) dan terdapat bacuh (melange).

      Busur magmatik :

      Saat litosfir menyusup masuk astenosfir yang bersuhu tinggi, maka lempeng yang turun dengan sedimen yang mengandung air akan melebur.

      Terbentuk magma baru yang bersifat lunak dari batuan selubung sekitarnya.

      Magma naik sampai kekerak benua dan mengkristal, sebagian ada yang sampai kepermukaan sebagai erupsi gunung api.

      Melange

      Merupakan campuran kacau pecahan dari berbagai macam batuan.

      Tumbukan dua lempeng samudra

      Dua lempeng samudera bertumbukan maka salah satu akan menyusup dibawah yang lain menghasilkan aktivitas vulkanik

      Gunung api tersebut akan cenderung di lantai samudra daripada di lantai benua

      Apabila gunung api tersebut tumbuh terus kepermukaan laut maka akan membentuk serangkaian pulau-pulau gunung api baru sebagai busur gunung api.

      Letaknya beberapa km dari palung laut tempat terjadinya tumbukan lempeng.

      Apabila aktivitas gunung api berjalan terus dalam jangka waktu yang panjang,disertai intrusi batuan beku membentuk busur kepulauan.

      Tumbukan lempeng benua dan lempeng samudera

      Contoh dari tumbukan ini adalah bersatunya India ke benua Asia (mulanya terpisah) menghasilkan pegunungan Himalaya.

BAB IV

DEFORMASI KERAK BUMI

      Gaya tektonik secara kontinu menekan, menarik, membengkokkan dan mematahkan batuan di litosfir.

      Stress dan strain

      Confining stress : Setiap tubuh batuan dalam litosfir dibatasi oleh batuan sekitarnya dan secara merata ditekan oleh berat batuan diatasnya.

      Differential stress : menekan tidak dari semua jurusan .

      Stress ini mendeformasi batuan dan dikenal 3 jenis differential stress, yaitu :

Tensional                                  Shear

                  

 

Kompresional

 

      Strain : Batuan yang terkena stress mengalami perubahan bentuk dan atau volume dalam keadaan padat

       

Struktur Geologi

      Struktur primer

      Struktur yang terbentuk pada saat atau sebelum batuan terbentuk

      Contoh : struktur pada batuan sedimen, seperti biang perlapisan, lapisan bersusun (graded bedding), lapisan silang siur (cross bedding) dan jejak binatang.

      Struktur sekunder

      Deformasi akibat gaya tektonik

      Dibedakan menjadi :

1. Lipatan

Ø  Lipatan merupakan hasil deformasi ductile akibat kompresi dan shear stress.

Ø  Lipatan biasanya mudah dilihat pada batuan berlapis

Geometri lipatan :

Ø  Lipatan keatas, melengkung ketas atau cekung kearah bawah disebut antiklinal.

Ø  Lipatan yang melengkung kebawah disebut dengan sinklinal

Ø  Lereng sebelah menyebelah antiklinal dan sinklinal disebut sayap (limb), puncak (crest) dan titik terendah (trough)

Ø  Bidang simetri antar sayap disebut bidang sumbu (axial plane)

Ø  Garis potongnya dengan permukaan yang melalui crest maupun trough disebut sumbu lipatan (fold axis)

Ø  Apabila sumbu lipatan tidak horisontal berarti lipatannya menunjam (plunging)

Ø  Bila stress yang bekerja lebih kuat maka lipatan akan menjadi asimetri

Gambar peta sistem pegunungan lipatan muda di dunia (Sirkum Pasifik dan Sirkum Mediterania)

2.       Kekar (Joint)

Ø  Adalah rekahan-rekahan lurus planar yang membagi-bagi batuan yang tersingkap menjadi blok-blok

Ø  Kekar umumnya terdapat sebagai rekahan tensional dan tidak ada gerak sejajar bidangnya

Ø  Akibat erosi, adanya pendinginan, tersingkap dan adanya kompresi relief memungkinkan rekahan agak terbuka.

3.       Sesar (fault)

Ø  Sesar adalah rekahan pada batuan yang mengalami pergerakan sejajar bidangnya

      Klasifikasi sesar

1. Sesar normal

ü  Hanging wall relatif turun terhadap foot wall

ü  Bidang sesar mempunyai kemiringan yang besar

2. Sesar naik (reverse fault) dan thrust fault

ü  Sesar naik berkembang karena stress kompresional

ü  Gerak pada sesar naik, blok hanging wall relatif naik terhadap blok foot wall

ü  Sesar ini terjadi karena kerak memendek

ü  Bila kemiringan bidang seasarnya lebih kecil dari 450 dinamakan thrust fault

ü  Umumnya thrust fault berasosiasi dengan perlipatan kuat, aibat gaya kompsi horizontal sangat kuat pada kerak bumi

3. Sesar mendatar (Strike slip fault)

ü  Ditentukan dengan menghadap bidang sesar

ü  Apabila bidang didepan bergerak kekiri disebut mendatar sinitral

ü  Apabila bidang didepan bergerak kekkanan disebut sesar mendatar dekstral

4.  Sesar Oblique

ü  Pergerakan gabungan horizontal dan vertikal

ü  Gaya-gaya yang bekerja menyebabkan sesar mendatar dan sesar normal

5. Sesar Gunting

ü  Gabungan gerak horizontal an vertikal

ü  Sesar yang pergeseramnya berhenti pada titik tertentu sepanjnag jurus sesar

ü  Gaya yang bekerja sama dengan sesar normal

      Bentukan dari 2 atau lebih sesar

v  Apabila terjadi 2 atau lebih sesar normal dengan jurus sejajar dan kemiringan berlawanan membentuk segmen ketinggian dan amblesan pada kerak, maka akan membentuk:

ü  Graben : blok yang turun , disebut rift bila dibatasi dua sesar normal

ü  Half  graben : bila pelengseran hanya pada satu sesar normal

ü  Horst : Blok yang mengalami kenaikan

      Jurus dan Kemiringan Bidang

ü  Jurus (Strike) adalah arah garis perpotongan bidang di alam dengan bidang horizontal

Ø  Dinyatakan terhadap arah utara

ü  Kemiringan adalah sudut terbesar antara bidang (miring) di alam dengan bidang horizontal, dinyatakan dalam derajat

Ø  Bidang horizontal kemiringannya 0⁰ dan bidang tegak 90^O

 

BAB V

KEGEMPAAN

Pengertian Gempa

Gempa bumi disebabkan oleh pelepasan energi regangan elastis batuan (elastically-strained rock) pada litosfir. Makin besar energi yang dilepas makin kuat gempa yang terjadi.

Gempa bumi adalah suatu gangguan dalam bumi jauh di bawah permukaan yang dapat menimbulkan korban jiwa dan harta benda di permukaan.

Gempa bumi datangnya sekonyong-konyong dan tidak dapat dicegah, yang dapat dilakukan hanyalah memperkecil kerugian yang diakibatkan oleh gempa bumi

Sumber Gempa

Teori terjadinya atau asal gempa yang dapat diterima adalah pergeseran sesar dan teori kekenyalan elastis (elastic rebound theory).

Gerak tiba-tiba sepanjang sesar merupakan penyebab gempa yang sering terjadi.

Teori kekenyalan elastis memperkirakan, jika permukaan sesar bergesekan satu dengan lainnya, energi terkumpul dalam tubuh batuan yang terdeformasi elastis. Jika terjadi pergeseran maka tubuh batuan yang dalam regangan elastis kembali ke bentuk asal.

Penyebab Gempa Bumi

1.  Gempa Volkanik

Terjadi  sebagai akibat tekanan gas dan batuan yang telah menjadi cair dan panas (magma) yang berusaha keluar dari perut bumi atau akibat  letusan  gunung api. Getaran tanah terasa hanya di  lereng gunung atau  di  daerah sekitar  kaki gunung.

Bencana yang mengerikan yang terjadi bukan terjadi akibat gempa vulkanik, tetapi akibat bahan-bahan hasil tetusan.

2.  Gempa Tektonik

Terjadi  sebagai akibat patahan lapisan batuan dimana didalam kulit bumi kita terjadi proses geologi yang mengakibatkan terkumpulnya dan  terkekangnya tegangan-tegangan dan regangan-regangan. Hal ini  menghasilkan dalam  waktu geologi perubahan kedudukan dan bentuk  lapisan-lapisan batuan.  Bila  tegangan  dan  regangan  itu meningkat,  sehingga melampaui kekuatan batas dari lapisan bumi, maka  akan  terjadi  persesaran  atau perkekaran sepanjang, bidang-bidang terlemah yang disebut patahan. Pergeseran ini dimaksudkan untuk mencari  keseimbangan  baru. Tenaga  yang  dikekang itu dilepaskan, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk getaran ke seluruh permukaan bumi.

3.  Gempa Runtuhan

Terjadi  sebagai akibat jika suatu tambang atau daerah dengan batuan kapur runtuh. Selain itu, dapat terjadi akibat adanya longsor lahan.

Gambar persebaran gempa bumi di dunia.

Gambar Peta Jalur Gempa dan Daerah yang Stabil

Fokus Gempa dan Episenter

Fokus Gempa adalah tempat dimana energi gempa terlepas dan menyebabkan gempa bumi (Earthquake Focus).

Kenyataan bahwa sumber gempa berasal dari gerak sesar, maka fokus gempa tidak merupakan satu titik, melainkan satu daerah yang membentang beberapa kilometer.

Fokus gempa terletak dikedalaman, di bawah permukaan bumi. Untuk mengidentifikasi pusat gempa dilakukan dari Episenter, yaitu titik di permukaan bumi yang tegak lurus di atas fokus (lihat gambar).

Kedalaman Pusat Gempa

1.  Gempa Bumi Dangkal

Pusat gempa berada kurang dari 50 Km dari permukaan bumi. Di Indonesia gempa bumi dangkal letaknya terpencar. Gempa semacam ini dapat menimbulkan kerusakan besar. Makin dangkal gempa itu, daya perusaknya makin besar.

2.  Gempa Bumi Menengah

Pusat gempa yang sumbernya berada antara 50 km - 300 km di bawah permukaan bumi. Di Indonesia gempa bumi menengah terbentang sepanjang Sumatra sebelah Barat, Jawa sebelah Selatan, selanjutnya Nusa Tenggara antara Sumbawa dan Maluku, akhirnya sepanjang Teluk Tomini, Laut Maluku ke Filipina. Gempa menengah dengan fokus kurang dari 150 km di bawah permukaan masih dapat menimbulkan kerusakan.

3.  Gempa Bumi Dalam

Gempa bumi yang hiposenternya berada lebih dari 300 krn di bawah permukaan bumi. Di Indonesia gempabumi dalam berada di bawah Laut Jawa, Laut Flores, Laut Banda dan Laut Sulawesi. Gempa dalam tidak membahayakan.

Gambar Distribusi Potensi Gempa Bumi di Indonesia

Gelombang Gempa

Saat terjadi gempa, energi yang tertimbun dipancarkan dari fokus ke bagian-bagian lain dari bumi melalui gelombang (getaran).

Jenis gelombang Gempa

1.    Body wave, adalah gelombang yang menjalar dan menjauhi fokus dan mampu merambat ke seluruh bumi.

a. Gelombang kompresi (compressional wave),

-   Gelombang yang mendeformasi batuan dengan mengubah volume.

-   Gelombang kompresi merupakan pulsa-pulsa bergantian (alternating pulses), antara kompresi dan tarikan/mekar (expansion) yang bergerak searah dengan jalan gelombang.

-   Ketika gelombang kompresi melalui suatu medium, kompresi menekan atom-atom saling mendekat, sedang tarikan/peregangan menjarangkan jarak antar atom.

-   Mempunyai kecepatan tertinggi diantara gelombang-gelombang seismik, yaitu 6 Km/detik pada kerak bagian atas.

-   Merupakan gelombang pertama yang tercatat pada stasiun gempa saat terjadi gempa, sehingga disebut gelombang P (primary wave).

b. Shear wave

-     Mendeformasi material dengan mengubah bentuk.

-     Terdiri dari seri gerak tegak, tegak lurus arah gerak gelombang. Gerak partikelnya bolak-balik tegak lurus arah gelombang, dinamakan gelombang tranverse.

-     Kecepatan rambatnya lebih rendah dari gelombang longitudinal, 3,5 Km/detik.

-     Gelombangnya terekam pada stasiun gempa setelah gelombang P, sehingga disebut gelombang S (Secondary wave).

2.   Gelombang permukaan (Surface wave)

-     Penampilan gelombang permukaan sangat mirip dengan gelombang P dan S, tetapi bergerak atau merambat pada permukaan bumi.

-     Kecepatannya lebih rendah dari gelombang P dan S, sehingga terekam pada stasiun gempa paling akhir.

-     Gelombang permukaan merambat di permukaan bumi sebagai getaran horisontal dan vertikal.

-     Gelombang Love, mirip dengan gelombang S hanya gerakan partikel melintang selalu pada permukaan atau bidang sepanjang lintasan gelombang.

-     Gelombang Rayliegh, berbeda dengan gelombang gempa lainnya. Partikel-partikel yang terlibat tidak bergerak lurus tetapi melingkar (circular orbit), seperti partikel air dalam gelombang laut, tetapi arahnya berlawanan.

Lokasi Episenter

Seismologi     : ilmu yang mempelajari kegempaan

(seismos = gempa bumi : Yunani Kuno)

Seismograf    : alat untuk merekam hentakan (shock) dan getaran (vibration)

Prinsip kerja :

Bandul yang dilengkapi dengan alat tulis, menggaris pada silinder berputar dan bergerak mengikuti getaran gempa, sehingga garis yang terekam pada silinder membentuk grafik, dinamakan seismogram.

Seismogram :      Goresan garis yang membentuk grafik gelombang-gelombang seismik yang terekam pada seismograf.

-     Dapat mengenali gelombang-gelombang P, S, Love dan Rayleigh,

-     Dapat menghitung jarak episenter dan kuat gempa dari stasiun gempa,

-     Letak episenter yang tepat dapat ditentukan dari tiga seismograf atau lebih, dimana pusatnya terletak pada lingkaran-lingkaran yang bertemu.

Kuat Gempa

1.  Magnitude

Magnitude adalah besarnya tenaga yang dilepaskan oleh Pusat gempa bumi (hiposenter) pada waktu terjadinya gempa. Tiap-tiap pos/ stasiun pengamat gempa menghitung magnitude berdasarkan hasil pencatatan alat pencatat gempa masing-masing yang dapat disesuaikan dengan skala Richter.

2.  Intensitas Gempa Bumi

Intensitas gempa bumi adalah tingkat kerusakan yang disebabkan oleh gempa bumi yang diderita oleh suatu tempat. Gempa Bumi mempuyai intensitas yang diketahui secara makro, artinya dapat diketahui dari pengamatan yaitu kerusakan yang terjadi.

§  Para ahli seismologi mendekatinya dengan mengukur amplitudo gelombang seismik.

§  Richter, membuat skala logaritmik yaitu Richter Magnitute Scale, dengan menghitungnya dari amplitudo P dan S dari seismogram 100 km dari episenter, dengan formula:

M = log X/T + Y,

M    =  Skala magnitute Richter,

T    =  Waktu yang diperlukan untuk osilasi satu gelombang,

X    =  Amplitudo maksimum,

Y     =  Faktor koreksi, yang ditentukan dari interval gelombang

                   S – P .  X/T, adalah besar energi yang sampai seismograf

§  Selain Richter Magnitute Scale, besarnya gempa dinyatakan dengan Modified mercalli Scale, yaitu besarnya gempa yang dinyatakan dalam intensitas kerusakan akibat gempa.

Skalanya:

Skala Terendah     =    getaran atau goyangan yang dapat dirasakan manusia

Skala tertinggi     =    hancurnya bangunan

Tabel magnitude (skala richter) gempa dan tingkat kerusakan

Skala Magnitute Richter	Skala Intensitas Modified Mercalli	Karakteristik pengaruh gempa di daerah populasi
< 3,4	I	Hanya terdeteksi oleh seismograf
3,5 – 4,2	II dan III	Terasa oleh beberapa orang di dalam bangunan
4,3 – 4,8	IV	Terasa oleh orang banyak dan jendela bergetar
4,9 – 5,4	V	Terasa oleh semua orang, piring-piring pecah dan pintu bergoyang
5,5 – 6,1	VI dan VII	Kerusakan ringan bangunan, lantai rekah dan bata berjatuhan
6,2 – 6,9	VIII dan IX	Kerusakan bangunan lebih parah, cerobong asap runtuh dan rumah” bergerak di atas pondasinya
7 – 7,3	X	Kerusakan serius (parah), jembatan” terpelintir, dinding rekah”, bangunan dari bata runtuh
7,4 – 7,9	XI	Kehancuran berat, banyak bangunan runtuh
> 8	XII	Hancur total, gelombang terlihat di permukaan tanah dan benda” terlempar ke udara

Sumber: Skinner, 1992

Bahaya Gempa Bumi

a.  Akibat langsung dari goncangan permukaan tanah dan pensesaran:

1.     Bergeraknya tanah akibat gempa, terutama gelombang permukaan di lapisan” batuan di permukaan dan regolith, berakibat dapat merusak bahkan kadang” menghancurkan bangunan

2.    Bila permukaan tanah tersesarkan, bangunan” terbelah, jalan terputus dan segala sesuatu yang dilalui sesar terbelah.

b. Akibat tidak langsung dari goncangan yang mengakibatkan kerusakan:

1.     Kebakaran. Dapat terjadi karena adanya goncangan menumpahkan kompor, mematahkan saluran gas, memutus kabel listrik dan pipa air.

2.    Pada daerah berlereng curam, terjadi regolith meluncur ke bawah, tebing” ambruk dan gerakan tanah longsor, mengakibatkan rumah, jalan dan struktur bangunan hancur.

3.    Goncangan mendadak pada sedimen dan regolith yang jenuh air dapat mengubah tanah yang padat menjadi seperti massa cair (quicksand). Prosesnya disebut liquefaction, yang menyebabkan amblesnya bangunan.

4.    Terjadinya gelombang laut seismik atau tsunami (Jepang: gelombang pelabuhan).

Gempa pada lantai samudera menyebabkan air laut bergerak dengan cepat (sampai 950 km/jam). Di laut terbuka gelombang tidak tampak, karena amplitudonya hanya beberapa meter tetapi dengan panjang gelombang sampai 200 km.  Setelah mencapai tempat yang dangkal akan membentuk gelombang dengan amplitudo yang sangat tinggi, sampai 30 meter.