DIKTAT KULIAH GEOLOGI UMUM BAB I PENDAHULUAN

Posted in | 11:48 PM



A. Pengertian Geologi
            Geologi berasal dari kata Yunani: ge yang berarti bumi dan logos yang berarti  ilmu(Bailey, 1939). Jadi dari asal katanya geologi berarti ilmu yang mempelajari bumi. Akan tetapi pengertian bumi sendiri dapat mencakup selubung gas yang mengitari planet bumi (atmosfer), akumulasi air di permukaan bumi dan di dalam kerak bumi (hidrosfer), serta bagian padat dari planet bumi itu sendiri (litosfer).

Pada mulanya orang berusaha memahami semua gejala alam yang ada disekitarnya. Upaya untuk mengetahui secara mendalam gejala alam yang ada di sekitar manusia diawali oleh para filosof yang uraiannya berupa tinjauan filsafati sehingga dikenallah istilah Filsafat Alamiah yang kemudian menjelma menjadi Ilmu Pengetahuan Alam yang ditunjang oleh ilmu Matematika, Fisika, Kimia, Astronomi dan Geologi (Emmons, 1960). Dengan demikian ilmu geologi berada dalam deretan ilmu pengetahuan alam. Semula geologi mempelajari bumi dalam pengertian luas yang mencakup atmosfer, hidrosfer dan litosfer, namun belakangan karena berkembangnya spesialisasi, geologi terfokus pada litosfer saja. 
            Spesialisasi berkembang karena pada hakekatnya manusia adalah makhluk terbatas di mana tak seorangpun mampu memahami bumi dalam pengertian luas secara mendalam. Karena itu timbul pembatasan ruang lingkup kajian sehingga bumi dalam pengertian luas dipelajari berbagai ilmu seperti Meteorologi dan Klimatologi mempelajari gejala alam di Atmosfer, Hidrologi dan Oseanografi mempelajari gejala alam di hidrosfer sedang litosfer dipelajari dalam ilmu Geologi. Ruang lingkup kajian geologi yang sudah dibatasi pada litosfer saja masih sangat luas sehingga terjadi spesialisasi lebih lanjut menghasilkan berbagai sub-bidang geologi/cabang-cabang geologi, bahkan cenderung untuk berdiri sendiri. Spesialisasi ini sejalan dengan meningkatnya jumlah penduduk dan kemajuan peradaban sehingga kebutuhan manusia juga meningkat. Orang tidak merasa puas lagi dengan hanya memenuhi kebutuhan sandang, pangan dan papan melainkan ke kebutuhan tingkat tinggi dan sangat kompleks seperti kebutuhan berbagai asesori, hiburan, pendidikan dan sebagainya. Semua itu membutuhkan berbagai bahan baku yang gudang utamanya di bumi, sehingga untuk mendapatkannya perlu mempelajari sumbernya secara mendalam. Muncullah berbagai cabang geologi antara lain Geologi Pertambangan yang dapat dipecah lagi menjadi Geologi Minyak dan Gas Bumi, Geologi Batubara dan seterusnya,  Geologi Teknik, Mineralogi dan sebagainya.
Selain tuntutan kebutuhan yang semakin meningkat, gejala spesialisasi juga ditunjang oleh bencana alam yang sering menimpa manusia sejak dahulu. Sebagai makhluk berakal, manusia tidak mau mati konyol sehingga berusaha untuk menanggulangi bencana alam tersebut dengan cara mempelajari sumber bencana alam tersebut. Muncullah cabang-cabang geologi seperti Vulkanologi, Seismologi, dan sebagainya.
            Demikianlah dari Geologi bermunculan sub-bidang geologi antara lain:
-     Petrologi, khusus mempelajari batuan sebagai penyusun bumi.
-     Mineralogi, mempelajari mineral sebagai penyusun batuan.
-     Geologi Struktur, mempelajari struktur/susunan/hubungan batu-batuan penyusun kerak bumi.
-     Stratigrafi, mempelajari perlapisan batuan sedimen.
-     Palaeontologi, mempelajari fosil-fosil yang terkandung di dalam batuan dalam rangka mengungkapkan rahasia kehidupan pada masa silam.
-     Vulkanologi, mempelajari masalah kegunungapian.
-     Seismologi, mempelajari asal usul gempa bumi.
-     Geologi Pertambangan, mempelajari bahan galian yang bernilai ekonomi.
-     Geologi Minyak dan Gas Bumi, lebih mengkhusus pada asal-usul terjadinya minyak dan gas bumi.
-     Geologi Teknik, mempelajari kondisi geologis dalam kaitannya dengan konstruksi bangunan seperti pembuatan jalan raya, jalan kereta api, bendungan jembatan, gedung bertingkat dan sebagainya.
-     Geomorfologi, mempelajari asal-usul bentuk-bentuk permukaan bumi.
            Sering kita ketemu dengan istilah Geofisika dan Geokimia, tidak lain dari aplikasi teori-teori dan teknik-teknik fisika (Geofisika) atau teori-teori dan teknik kimia (Geokimia) dalam mempelajari bumi dalam pengertian luas termasuk atmosfer dan hidrosfer. Semua ilmu yang mempelajari seluk beluk planet bumi secara keseluruhan diikat dalam satu istilah  Earth Sciences atau Ilmu Ke-bumian. Geologi termasuk salah satunya, bahkan kadang-kadang digunakan sebagai sebutan lain untuk menyatakan Earth Science (Menard. 1974). Geografi termasuk dalam kelompok Earth Sciences.
Karena geologi tidak hanya berkenaan dengan gambaran dan proses-proses yang terlihat pada masa sekarang melainkan juga perkembangannya melewati waktu yang sangat lama sejak sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu, maka sering pula dibedakan atas Geologi Fisik dan Geologi Sejarah. Cabang-cabang geologi yang disebutkan terdahulu dapat dimasukkan kedalam kedua bagian ini, misalnya Petrologi, Mineralogi, Geologi struktur dan sebagainya tergolong Geologi Fisik, sedang Palaeontologi, Stratigrafi dan Geokronologi (suatu sub-spesialisasi gabungan antara Geokimia dan Geofisika yang berusaha menentukan umur mutlak berdasarkan mineral-mineral yang terkandung di dalam batuan) tergolong Geologi Sejarah.
Sub bidang geologi atau cabang-cabang geologi saling berhubungan, saling tergantung, saling menunjang satu sama lain dalam mengungkapkan masalah-masalah yang berkenaan dengan bumi. Hasil penelitian dari salah satu sub bidang sangat bermanfaat bagi sub bidang yang lain dalam mengungkapkan masalah yang menjadi titik perhatiannya.
Demikianlah gambaran ruang lingkup kajian geologi, begitu luas baik dalam dimensi ruang maupun dimensi waktu. Berkaitan dengan fraksi-fraksi yang sangat kecil yang hanya dapat diamati di bawah mikroskop sampai ke yang sangat besar sehingga mata kita tidak mampu melihatnya secara keseluruhan. Bertalian dengan proses-proses yang sangat lambat sehingga manusia sering keliru menafsirkannya sebagai statis, sampai ke proses yang sangat cepat sehingga dengan mudah diamati perubahannya.
Sebagai suatu kesimpulan, geologi adalah ilmu yang mempelajari bumi khususnya litosfer, mengenai materi penyusun bumi, bagaimana proses-proses yang dialami  dan perubahan-perubahan yang dihasilkan oleh proses-proses tadi serta perubahan-perubahan yang dialami bumi sejak terbentuk sampai ke keadaan sekarang.    

B. Hubungan Geologi dan Geografi          
Bintarto mendefinisikan geografi sebagai ilmu yang mencitrakan, menerangkan sifat-sifat bumi, menganalisis gejala alam dan penduduk serta mempelajari corak khas mengenai kehidupan dan berusaha mencari fungsi unsur-unsur bumi dalam ruang dan waktu. Hasil seminar dan lokakarya Peningkatan Kualitas Pengajaran Geografi di Semarang tahun 1988, mendefinisikan geografi sebagai ilmu yang mempelajari persamaan-persamaan dan perbedaan-perbedaan fenomena geosfer dengan sudut pandang kewilayahan atau kelingkungan dalam konteks keruangan. Fenomena geosfer yang dimaksud mencakup atmosfer, hidrosfer, litosfer, biosfer dan antroposfer. Jadi geografi mempelajari hubungan dan interaksi manusia dan lingkungannya dengan tekanan pada manusianya. Geo dalam geografi sama dengan pengertian world ( dunia, bumi dan manusia serta segala yang ada di atas permukaan), sedang geo dalam geologi lebih tepat diartikan earth (bumi). Dengan demikian yang lebih tepat disebut ilmu bumi adalah geologi. Obyeknya memang ada kesamaan yaitu bumi tetapi sudut pandangnya berbeda. Geografi memandang bumi sebagaiman yang ada, seolah-olah statis, sedang geologi memandang bumi selalu berubah sebagai akibat proses yang dialaminya. Dari hubungan tersebut terlihat bahwa geologi berperan sebagai ilmu bantu bagi geografi sebab salah satu fenomena geosfer yang dipelajari dalam geografi menjadi kajian geologi, yaitu litosfer. Geologi bukan cabang Geografi, sama seperti Ilmu tanah, Meteorologi, Hidrologi dan sebagainya yang juga dipelajari dalam Geografi.

C. Asal mula Bumi

Gambar 1. 1. Matahari dengan kedelapan planetnya

Asal mula bumi atau terjadinya bumi adalah masalah astronomi, sama dengan terjadinya jagad raya, planet-planet dan semua benda-benda angkasa. Terjadinya bumi dalam sistem tatasurya kita merupakan masalah yang sangat sulit, bukan karena tidak adanya ciri-ciri atau petunjuk, tetapi justru karena terlalu banyak dan tidak jelas ciri-ciri mana yang mula-mula dan yang telah mengalami perubahan sepanjang perjalanan sejarah. Petunjuk astronomi antara lain revolusi bumi, rotasi bumi, densitas planet, ukuran planet, dan sebagainya. Pada waktu para ahli dari seluruh dunia membahas terjadinya bumi pada tahun 1952, tidak ada kesepakatan antara mereka bahkan cenderung memanas karena masing-masing mempertahankan pendapatnya. Akhirnya Harold Urey berdiri dan mengatakan None of us was there at that time (Menard, 1974) . Namun karena banyak fenomena geologi berkaitan dengan benda-benda angkasa lainnya maka akan dibicarakan secara ringkas sebagai langkah awal pembicaraan geologi.
Sejak abad XVIII sudah muncul berbagai pemikiran mengenai terjadinya bumi dan planet-planet lain dalam sistem tatasurya. Beberapa akan diuraikan secara ringkas di bawah ini.
Tahun 1749 George Buffon (Astronom Perancis) menduga bahwa mula-mula ada sebuah bintang yang melintas dekat matahari, menyebabkan sebagian dari selubung debu gas matahari tertarik keluar. Debu gas tersebut akan mengalami pendinginan dan berkumpul menjadi planet-planet, salah satunya adalah bumi. Pemikiran Buffon ini pada abad XX dikembangkan menjadi Teori Planetesimal dan Hipotesis Protoplanet.
Tahun 1775 Immanuel Kant (Jerman) & Pierre Laplace (Astronom Perancis) mengemukakan Teori Kabut Pilin/Kabut Panas yang intinya: mula-mula ada awan debu panas yang berputar perlahan-lahan dan semakin cepat akibat pemampatan gravitasional. Karena rotasinya semakin cepat maka gaya sentrifugal bertambah besar yang mendorong awan debu ke arah luar, sehingga terbentuk gelangan-gelangan awan debu yang mengitari pusatnya.  Gelang-gelang awan debu ini selanjutnya tarik-menarik membentuk planet-planet, sedang materi awan debu yang berada di bagian pusat semakin panas dan menjadi matahari.
Tahun 1905 T. C. Chamberlin (Geolog dari Univ. Chicago) & F. R. Moulton (Astronom dari Univ. Chicago) mengembangkan pemikiran Buffon menjadi Teori Planetesimal yang intinya: mula-mula ada bintang yang melintas dekat matahari, menyebabkan terjadinya pasang luar biasa di permukaan matahari. Selubung gas matahari mencuat keluar, kemudian terpecah kedalam beberapa kelompok sambil mengitari matahari. Setelah dingin gas debu tadi akan berkondensasi menjadi fragmen-fragmen padat dari ukuran debu sampai cukup besar. Fragmen-fragmen padat dan dingin dalam jumlah banyak ini dikenal sebagai planetesimal dan mengisi ruang antar bintang. Selanjutnya planetesimal berukuran besar akan menarik yang kecil sehingga ukurannya semakin besar dan bertumbuh menjadi planet-planet. Planet yang baru terbentuk ukurannya kecil, dingin dan tanpa atmosfer. Pertumbuhan berlangsung terus menyebabkan ukurannya semakin besar dan kompaksi gravitasional menyebabkan planet-planet tersebut mengalami pemanasan di bagian intinya.
  Tahun 1944 C.F. von Weizacker dan Gerald Kuiper (1951) memodifikasi teori planetesimal menjadi Hypotesis Protoplanet. Menurut hipotesis protoplanet, Matahari dan planet-planetnya terjadi bersamaan dalam galaksi  Bima Sakti (Milky Way Galaxy). Galaksi ini terdiri dari sekitar 100 milyar bintang seperti Matahari, bentuknya seperti cakram di mana bagian tengah lebih padat (± 80 % bintang) dan bagian tepi agak renggang (±20 % bintang). Matahari terletak di bagian tepi  galaksi, dan tergolong bintang berukuran sedang.
Sekitar 5 – 6 milyar tahun yang lalu terdapat awan debu gas yang dingin dalam jumlah banyak di bagian tepi Galaksi Bima Sakti, berputar pada porosnya sambil mengikuti perputaran galaksi secara keseluruhan. Awan debu tersebut diduga tersusun terutama Hidrogen dan Helium dengan sedikit unsur-unsur O2, Ne, CO2, CH4, NH3 (Matahari tersusun dari 70 % H2 dan 25 % He, Stokes, 1978), berputar maka massa awan debu berkonsentrasi dibagian tengah dikelilingi selubung debu gas yang agak renggang. Masa di bagian tengah makin mampat dan makin panas sampai jutaan derajad celcius menjadi Matahari (temperatur inti Matahari ± 15 juta 0 C, permukaan ±6.000 0 C). Pada temperatur sekitar 10 juta derajad celcius  menurut Hans Bethe, akan terjadi reaksi nuklir yang prinsipnya sama dengan pembuatan bom hidrogen yaitu 4 atom H dengan 4 elektronnya bergabung menjadi 1 atom He dengan 2 elektronnya. Dua elektron yang hilang diubah menjadi energi (Stokes, 1978). Jadi selalu terjadi transformasi H2 menjadi He di Matahari dengan pelepasan energi yang luar biasa menyebabkan matahari merah membara. Stokes memperkirakan sekitar 4 juta ton3 He/detik dipancarkan dari permukaan matahari. Helium yang dipancarkan dari permukaan matahari ini akan berubah menjadi karbon disertai ledakan hebat yang menghasilkan unsur-unsur berat seperti besi. Begitu juga dengan awan debu yang mengitari matahari akan berkondensasi dan berkonsentrasi menjadi planetesimal. Planetesimal-planetesimal tersebut bila bertumbukan akan bergabung, yang besar menarik yang kecil sehingga semakin besar ukurannya yang dikenal sebagai protoplanet. Ukuran protoplanet diduga ratusan kali lebih besar dari planet yang ada sekarang, tetapi densitasnya kecil karena terutama tersusun dari unsur-unsur gas dengan sedikit unsur berat. Umumnya planet-planet dalam (Terrestrial planet: Mercfurius, Venus, Bumi dan Mars) berukuran kecil namun densitasnya lebih besar dibanding planet-planet luar (Jovian planets: Yupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus). Hal ini terjadi karena gas-gas lembam (inert gas) seperti Ne, Ar, Cr, Xe pada planet-planet yang dekat dengan matahari tersapu oleh badai matahari (pancaran ion-ion dan proton dari permukaan matahari). Di samping itu, menurut William Lee Stokes (1978) berkaitan dengan proses pendinginan yang dialami. Planet-planet luar pendinginannya cepat  sehingga terbentuk lapisan es yang tebal. Planet-planet dalam proses pendinginannya lambat sehingga terjadi serangkaian reaksi-reaksi yang menghasilkan unsur-unsur berat:

5500K: uap air bereaksi dengan Ca a Tremolite (Ca2(Mg2Fe)5Si8O22(OH)2
4250K: H2O + Olivin a   Serpentin (Mg6Si4O10(OH)8
1750K: uap air  a  es
1500K: es + amonia a  hidrat padat NH3H2O
1200K: NH3H2O + CH4  hidrat padat CH47H2O.
Wujud air di planet-planet juga sesuai kedekatannya dengan Matahari. Di Venus (planet II dari matahari) air berwujud gas (uap air), di Mars (planet IV dari matahari) air berwujud padat (es) dan di bumi (planet III dari matahari) air terutama berwujud cair.
Mengenai asal-usul air dan gas di atmosfer dan permukaan bumi ada dua pandangan yaitu hypotesis degassing dan photochemical dissociation.
1.   Hipotesis Degassing (Outgassing): pada awal-awal pertumbuhan protoplanet bumi, temperatur miningkat karena berputar pada porosnya. Lutgen (1979) mengatakan temperatur permukaan bumi sampai 8.0000C. Karena itu bumi diduga mengalami peleburan sempurna sehingga terjadi pemisahan materi bumi menurut berat jenisnya  Gas dan air naik ke permukaan menempati atmosfer dan permukaan bumi. Tetapi karena temperatur bumi masih tinggi maka gas-gas tersebut hilang keluar jagat raya, bumi belum mempunyai atmosfer. Setelah bumi mengalami pendinginan sampai temperatur tertentu mulailah terbentuk atmosfer bumi dengan komposisi gas seperti gas-gas yang dikeluarkan oleh letusan gunung api yaitu CO2, N2, dan uap air. Mulai terbentuk awan di atmosfer namun hujan yang jatuh segera menguap lagi karena temperatur di permukaan bumi masih tinggi. Setelah temperatur permukaan bumi rendah baru hujan yang jatuh mengisi bagian-bagian cekungan di permukaan bumi menjadi lautan. Timbul pertanyaan, apabila gas-gas di atmosfer berasal dari degassing maka tidak akan mengandung oksigen bebas (Sekarang komposisi atmosfer: 78% N2, 21% O2, 0,9% A, 0,03% CO2, uap air dll.). Kemudian diduga bahwa sumber utama oksigen bebas di atmosfer sekarang adalah proses dari proses fotosintesis tumbuh-tumbuhan hijau yang menggunakan sinar matahari mengubah air dan CO2 dari udara menjadi senyawa organik dan setelah digunakan, tumbuh-tumbuhan melepaskan oksigen ke atmosfer.
2.   Photochemical Dissociation: diduga atmosfer bumi mula-mula mirip dengan atmosfer Jupiter sekarang (kaya CH4, NH3, H2, Ne, He, dan sedikit uap air). Pada waktu itu belum ada oksigen bebas di atmosfer, belum ada lapisan ozon di statosfer. Perubahan komposisi atmosfer bumi yang semula kaya CH4, NH3 dan uap air menjadi kaya N2, O2, CO2, uap air lewat serangkaian reaksi kimia akibat radiasi matahari:
Radiasi ultraviolet yang berlimpah menguraikan air: 2H2O a 2H2 + O2
Oksigen yang terbentuk dalam reaksi di atas bereaksi dengan CH4 dan NH3:  2 O2 + CH4  a  CO2 +2H2O;     3 O2 + 4 NH3  a  2 N2 + 6 H2O.
H2O yang terbentuk dalam reaksi di atas terurai lagi oleh radiasi ultraviolet, oksigen yang dihasilkan, bereaksi dengan CH4 dan NH3 lagi dan seterusnya sehingga dari waktu ke waktu kandungan nitrogen, karbon-dioksida dan oksigen bebas di atmosfer bumi bertambah. Mulai terbentuk lapisan ozon yang melindungi kehidupan di bumi.
            Jadi mungkin keduanya saling menunjang. Mula-mula photochemical dissociation yang berlangsung dan setelah lapisan ozon terbentuk maka sumber utama oksigen bebas di atmosfer berasal dari hasil fotosintesis tumbuh-tumbuhan berhijau daun.

Read Users' Comments (0)

0 Response to "DIKTAT KULIAH GEOLOGI UMUM BAB I PENDAHULUAN"

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)