Geologi Dasar [Umum]

Oleh: Sarno Harjato

1.  Susunan Bagian Dalam Bumi

Sebagaimana diketahui, bumi kita ini bulat seperti sebuah bola raksasa dengan diameter sekitar 12.740 Km atau radius sekitar 6.370 Km. Bila bumi kita diibaratkan sebutir telur, maka kuning telur adalah bagian inti bumi, sedang putih telur adalah selubung bumi; sementara cangkang telur adalah kerak bumi. Jadi bumi terbagai menjadi 3 bagian utama, dari luar ke dalam adalah kerak bumi, selubung atau mantel dan inti bumi. Lapisan kerak bumi terbai menjadi 2 bagian, yakni bagian atas yang disebut lapisan sial [silika-aluminina] berkomposisi granit. Dan bagian bawah yang disebut lapisan sima [silika-magnesia] berkomposisi basalt. Tebal kerak bumi terbesar 70 Km dengan rincian bagian atas berkisar 10-12 Km mempunyai densitas [masa jenis] 2,7 dan baian bawah 15-20 Km mempunyai densitas 2,95. Penelitian menunjukkan bahwa tebal di lantai samudera 5 Km, sementara di daratan 64 Km di bawah lapisan pegunungan. 

Di bawah kerak bumi terdapat selubung atau mantel, suatu lapisan dengan densitas 3,4 sampai 4 dan tebal lapisan 2.200 Km atau sampai kedalaman 2.900 Km di bawah permukaan bumi. Selubung atau mantel ini terbagi menjadi 2 lapisan; yakni lapisan atas dan lapisan bawah. Lapisan selubung atas dibatasi oleh lapisan pemisah Mohorovicic dengan lapisan kerak bumi bagian bawah. Sementara lapisa selubung bawah dibatasi oleh lapisan pemisah Gutenburg dengan lapisan di bawahnya [inti bumi]. Lapisan selubung atas mempunyai densitas 3,3 pada lapisan Mohorvicic. Meskipun bersifat padat namun lapisan ini sangat panas [1.300-1.500 C] dan dapat mengalir secara perlahan-lahan.5,7 pada lapisan Gutenburg, lebih padat dan juga lebih panas karena tekanan dari atas serta temperaturnya mencapai 1.500-3.000 C. Lapisan selubung kemungkinan berkomposisi batuan olivin dan sering disebut sel peridotite. Lapisan atas sering disebut lapisan sulfida, sementara lapisan bawah disebut lapisan nife [nikel-ferum]

Lapisan inti atau juga disebut barisfer mempunyai ketebalan 4.470 Km, terdiri dari oksida besi nikel seperti bawah selubung. Lapisan inti ini pun terbagi 2; yaitu lapisan inti luar yang cair dengan ketebalan 2.100 Km dan lapisan inti dalam yang padat dengan ketebalan 1.370 Km. Dugaan bahwa lapisan inti atas cair karena tidak dapat dilewati oleh gelombang sekunder gempabumi. Densitas lapisan inti berkisar dari 9,5 hingga 14,5; atau mungkin lebih tinggi lagi. Sekalipun hingga kini tak seorang pun tahu berapa suhu inti bumi ini, namun diperkirakan lebih tinggi dari 2.700 C dengan tekanan 3,5 x 10 pangkat 6 bar.     

Batuan lapisan selubung dan kerak secara bersama-sama disebut litosfer, sementara kerak bumi ini terdiri atas lempeng-lempeng. Lempeng-lempeng tersebut seolah mengapung di atas selubung dan bergerak yang disebut “continental-drift”. Di bawah litosfer terdapat lapisan batuan yang lebih lunak disebut astenosfer. Panas yang terdapat di dalam bumi jadi penggerak [tektonik] lempeng-lempeng kerak bumi; sehingga lempeng-lempeng selalu bergerak. Karena yang menggerakkan lempeng-lempeng tersebut adalah gaya tektonik, maka lempeng-lempengnya pun disebut lempeng tektonik. Proses pergerakan tersebut yang menyebabkan pemekaran dasar samudera dan terjadinya pelipatan, patahan atau pergeseran kerak bumi, terutama bagian kulit bumi, dan membentuk jalur-jalur pegunungan. 

Lempeng-lempeng ini terus merayap sepanjang era geologi dengan kecepatan beberapa cm per tahun. Lempeng-lempeng bergerak saling menjauh, saling bergeser, saling bertabrakan dan juga menunjam atau emnyusup terhadap lempeng lainnya. Benua-benua yang ada sekarang adalah hasil pergerakan lempeng satu terhadap lainnya secara perlahanlahan dalam waktu yang sangat lama. Misalnya benua Afrika dan Amerika Selatan yang tadinya menyatu, bergerak saling menjauh dengan kecepatan 2 sampai 3 cm per tahun dalam waktu 160 juta tahun.

2.    Mineral

Mineral adalah sebagian besar zat hablur yang ada dalam kerak bumi serta bersifat homogen, baik fisik maupun kimiawi. Mineral tersebut merupakan persenyawaan anorganik asli yang mempunyai susunan kimia yang tetap. Mineral-mineral inilah yang merupakan bagian dari batuan atau dengan kata lain mineral adalah yang membentuk batuan, baik sendiri maupun berasosiasi. Sebagian mineral ini terdapat dala keadaan padat, tetapi juga dapat berada dalam keadaan setengah padat, cair ataupun gas. Mineral padat biasanya terdapat dalam bentuk kristal, misalnya kalsit, felspar, kuarsa, korundum, beril, kridsoberil dan lain-lain. Minyak bumi adalah contoh mineral dalam bentuk cair, sedangkan gas bumi adalah contoh mineral dalam bentuk gas. 

Banyak sifat fisik mineral yang dapat menolong kita dalam melakukan pengenalan dan sifat-sifat inilah yang akan sangat berhubungan erat dengan batumulia. Diantara sifat-sifat fisik tersebut antara lain warna, kilap, bentuk, kristal, belahan, berat jenis, sifat optik dan kekerasan. Dari analisis batuan, baik kimia maupun mineralogi, terbukti bahwa hanya ada 8 mineral utama yang memegang peranan penting dalam pembentukan batuan di kerak bumi. Mineral-mineral ini disebut sebagai pembentuk batuan. Mineral pembentuk batuan sebenarnya dibedakan menjadi 3, yaitu: mineral utama atau mineral primer, mineral sekunder dan mineral aksesor. Contoh mineral utama adalah kuarsa, felspar, felspatoid, mika, amfibol, piroksin dan olivin. Mineral sekunder adalah mineral yang terbentuk setelah mineral primer, misalnya klorit, klinoklor, dan biotit. Sementara mineral aksesor adalah mineral yang terdapat dalam jumlah sedikit, tapi hampir terdapat dalam semua batuan, misalnya magnetit dan sirkon.  

Mineral tersusun oleh satu atau lebih unsur kimia, msalnya Si, Al, Fe, Ca, K, Na, P, Mg, Sr dan sebagainya. Unsur-unsur inilah yang secara sendiri atau bersama-sama membentuk mineral dan selanjutnya mineral-mineral tersebut secara sendiri atau bersama-sama membentuk batuan. Dengan kata lain unsur adalah pembentuk mineral dan mineral adalah pembentuk batuan. Mineral yang terbentuk oleh satu unsur misalnya intan dan grafit. Sedangkan mineral yang terbentuk oleh lebih dari satu unsur misalnya kuarsa [amethyst, opal, krisopras], korundum [rubi dan safir], krisoberyl [aleksandrit], beryl [akuamarin], dan lain-lain. 

3.  Batuan di Kerak Bumi

Kerak bumi yang telah dipelajari hanyalah kerak bumi bagian atas atau lebih tepat disebut bagian kulit luarnya saja. Kulit kerak bumi, dimana sekarang ini kita hidup, terdiri dari berbagai macam batuan, dari mulai yang bersifat asam, sampai yang bersifat basa. Perlu diketahui bahwa pengertian batuan dalam ilmu geologi berbeda sekali dengan pengertian sehari-hari. Dalam ilmu geologi segala material yang membentuk dan menyusun kerak bumi disebut batuan, baik yang bersifat keras dan lunak, maupun yang bersifat repui dan lepas. Jadi yang disebut batuan adalah segala sesuatu yang menjadi bahan dalam pembentukan kerak bumi. Batuan-batuan tersebut tersusun oleh satu atau beberapa mineral, seperti kuarsa, felspar, kalsit, dolomit, magseit, mika, biotit, mikroklin dan ratusan lagi yang lain. Secara garis besar batuan dibedakan menjadi 3 yaitu batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorfik.

a.   Batuan Beku

Batuan beku terbentuk dari pembekuan larutan silikat yang cair dan pijar dikenal dengan sebutan magma. Magma yang semula berada di dalam bumi oleh kekuatan gas yang ada di dalamnya terdorong naik ke atas melalui tempat-tempat lemah dalam kerak bumi, seperti patahan, lubang, rongga, atau rekahan. Jadi magma dapat keluar ke permukaan kerak bumi melalui rongga dan membentuk gunungapi. Rongga tempat magma keluar disebut pipa atau leher gunungapi [volcanic neck]. Ada pula magma yang melalui rongga-rongga, retakan-retakan dan celah-celah kerak bumi yang berkilometer panjangnya. Dalam perjalanan ke kerak bumi, maka cairan magma cair dan pijar tersebut membeku, baik ketika masih di dalam maupun setelah di luar kerak bumi. Batuan yang membeku di dalam kerak bumi disebut batuan beku dalam [intrusi] yang juga disebut batuan plutonik atau abisik. Umumnya batuan plutonik ini mempunyai struktur holokristalin, artinya semua mineral dalam bentuk hablur atau kristal, misalnya batuan granit. Hal ini disebabkan karena cairan magma membeku secara perlahan-lahan, sehingga mineral yang  menghablur masih sempat membentuk kristal yang sempurna dan berukuran besar. Umumnya ini terjadi pada kedalaman 15 sampai 50 Km di dalam bumi. Jadi bila kita menemukan batuan granit atau pegmatit terhampar di permukaan [sekarang], sebenarnya [dahulu] membeku jauh di dalam bumi. Batuan tersebut tersingkap di permukaan karena adanya pengangkatan dan erosi.

Keadaan tersebut berbeda dengan batuan yang membeku di luar kerak bumi disebut batuan beku luar [ekstrusi] yang umumnya mempunyai struktur porfir atau setengah kristalin. Mineral dalam batuan berstruktur porfir ini dapat berkembang dalam dua atau tiga generasi, artinya satu jenis mineral dapat ditemukan dalam dua atau tiga bentuk; misalnya dalam kristal besar dan kecil. Terjadinya struktur porfir ini karena magma yang naik ke tempat yang lebih tinggi ada yang berbeda dengan keadaan semula. Beberapa kristal yang terbentuk pertama dan berukuran besar disebut fenokrist pada saat magma mulai mendingin karena bersinggungan dengan batuan sekitar. Magma yang relatif lebih dingin ini meneruskan perjalanan ke atas dan mendingin secara cepat atau tiba-tiba setelah bersinggungan dengan udara. Pendinginan tiba-tiba ini mengakibatkan terbentuknya kristal berukuran kecil. Bila tidak sempat menghablur magma akan membentuk masa yang tidak mengandung kristal atau amorf. Jadi sifat utama dari struktur porfir ini ialah kristal yang besar [fenokrist] terletak pada masa dasar [matriks] yang terdiri dari kristal kecil atau amorf. 

Ada 4 jenis magma, yaitu magma granit, magma seinit, magma diorit dan magma gabro. Urutan ini menunjukkan sifat keasaman yang makin rendah, sementara warna makin gelap. Batuan granit disebut batuan asam karena banyak mengandung silika, sedangkan batuan gabro disebut batuan basa karena kadar silikanya berkurang. Warna yang muda pada batuan asam [granit] disebabkan oleh mineral-mineral berwarna muda, sedangkan warna yang lebih tua pada batuan basa disebabkan oleh banyaknya mineral-mineral ferro-magnesium. Susunan mineral batuan granit ialah kuarsa, ortoklas, plagioklas, biotit dan hornblende; sedang mineral aksesornya ialah apatit, magnetit dan sirkon. Batuan granit yang lebih masam dari batuan induknya dan berbutir kasar adalah batuan pegmatit atau batuan granit grafik, sedangkan yang berbutir halus disebut batuan aplit. Batuan lelehan, membeku di luar atau di permukaan dari magma granit disebut batuan riolit, memiliki susunan kimia sama dengan batuan granit, tapi strukturnya yang berbeda; biasanya struktur porfir atau amorf. 

Batuan seinit mempunyai susunan mineralogi hampir sama dengan batuan granit, tapi tidak mengandung batuan kuarsa, sehingga warnanya juga lebih tua. Lelehan dari magma atau batuan seinit disebut batuan porfirseinit atau batuan trakhit, biasanya dapat dikenal dari fenokrisnya yang besar, misalnya mineral sanidin. Magma atau batuan diorit juga mempunyai susunan mineral hampir sama dengan batuan granit dan batuan seinit, namun jumlah mineral ferro-magnesiumnya bertambah sehingga warnanya lebih tua. Mineral felspar dalam batuan diorit umumnya plagioklas, sementara mineral femiknya adalah piroksin dan amfibol. Lelehan batua diorit disebut batuan andesit dan umumnya dihasilkan oleh gunungapi, terutama di Indonesia. Antara batuan diorit dan batuan granit terdapat berbagai bentuk peralihan misalnya batuan granodiorit dan batuan diorit kuarsa. Magma atau batuan gabro mempunya warna lebih tua dari ketiga batuan tersebut sebelumnya, karena tersusun dari mineral femik seperti piroksin dan olivin. Lelehan batuan gabro disebut batuan basalt dan merupakan batuan paling umum dijumpai di mana-mana. Misalnya seluruh pulau Iceland tertutup oleh batuan basalt dengan luas sekitar 100.000 Km2 dan tebal 300 M, sementara gunungapi di Indonesia umumnya juga menghasilkan batuan basalt, misalnya di daerah Sukadana, Lampung. 

b.   Batuan Sedimen

Pengaruh iklim dan lamanya waktu tersingkap di permukaan dan adanya berbagai kekuatan, maka batuan beku mengalami suatu proses perombakan, penghancuran dan pengangkutan yang disebut erosi. Material yang berasal dari batuan yang terkena proses erosi terbawa oleh aliran air dan diendapkan di dasar laut, danau, cekungan atau tempat-tempat rendah lainnya sebagai batuan sedimen. Salah satu sifat batuan sedimen adalah berlapis-lapis, misalnya batugamping, lempung, batupasir dan lumpur. Adanya perlapisan-perlapisan tersebut disebabkan oleh perbedaan butir atau adanya selang waktu yang cukup lama, ribuan atau jutaan tahun. Tebal lapisan juga bervaria si dari beberapa cm sampai beberapa meter. Biasanya lapisan paling tebal terdapat di tempat pengendapan yang paling dalam. Makin ke tepi atau ke tempat dangkal pelapisan akan makin menipis atau membaji. 

Jadi dapat disimpulkan bahwa pada waktu kerak bumi terbentuk untuk pertama kalinya seluruh batuan dalam kerak bumi adalah batuan hablur atau batuan kristal. Dari batuan hablur inilah kemudian terbentuk batuan sedimen, karena adanya kekuatan dari luar seperti pelapukan, aliran air dan angin. Awalnya batuan sedimen ini masih dalam keadaan lunak dan urai, karena adanya proses pemampatan, maka terjadi mampat dan keras. Proses pemampatan ini disebabkan adanya tekanan dari atas atau beban karena tebalnya endapan, atau juga karena adanya gaya pelipatan dan lain-lain. Ada juga batuan sedimen klastik yang diendapkan oleh aktivitas gunungapi disebut batuan sedimen piroklastik atau rempah-rempah gunungapi, misalnya tufa, lapili, bom dan sejenisnya. 

Disamping itu juga ada batuan sedimen yang diendapkan secara kimiawi dan organik. Batuan sedimen yang terbentuk oleh proses kimia, yakni mengendap langsung dari larutan yang mengandung berbagai unsur di dasar samudera, laut atau danau. Contoh sedimen kimiawi adalah batugamping, dolomit, magnesit, gipsum, halit dan sebagainya. Sementara batuan sedimen yang terbetuk secara organik adalah batuan sedimen yang diendapkan langsung dari larutan dengan pertolongan jasad hidup, baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan, misalnya batu gamping koral, ganggang, radiolarit dan lain-lain.  

c.  Batuan Metamorf

Ada satu jenis lagi batuan yang desbut batuan metamorf, baik yang berasal dari batuan beku maupun dari batuan sedimen, yang telah terkenan proses perubahan karena panas dan tekanan. Ketika magma yang cair dan kental, naik ke permukaan melalui celah atau lubang, menyinggung dan menekan batuan yang telah ada sehingga batuan samping tersebut mengalami proses ubahan atau metamorfosa. Batuan yang telah mengalami perubahan ini disebut batuan metamorf. Batuan metamorf yang berasal dari batuan beku, misalnya skist dan genes, sementara yang berasal dari batuan sedimen, contohnya marmer dan batusabak. Metamorfosa ini juga dapat terjadi karena adanya patahan atau timbunan batuan di atasnya, tapi biasanya jangkauan dan perubahannya sangat terbatas. Ada satu lagi proses perubahan yang tidak melibatkan panas dan tekanan, yaitu proses yang disebut diagenesa, misalnya perubahan batuan tufa [riolitik] menjadi bentonit, zeolit dan/atau felspar. 

Ada 3 jenis metamorfosa yaitu metamorfosa termal atau metamorfosa sentuh, metamorfosa dinamo dan metamorfosa regional. Pada metamorfosa termal atau metamorfosa sentuh yang berperan penting adalah temperatur, sementara tekanan hanya berperan kecil. Kita kenal adanya beberapa jenis metamorfosa sentuh ini misalnya pirometamorfosa [panas], pneu-matolisa [gas], hidrotermal [air] dan sebagainya. Pada metamorfosa dinamo yang berperan penting adalah tekanan, biasanya berarah dan terjadi pada bagian atas kerak. Tekanan ini biasanya berasal dari gaya yang disebabkan oleh gerakan patahan atau sesaran pada batuan yang sudah. Pada waktu pergeseran terjadi, maka temperatur akan sering meningkat dan mengubah batuan sekitar menjadi batuan pseudotakhilit. 

Metamorfosa regional terbentuk, jika tekanan dan temperatur bekerja bersama di bagian dalam kerak bumi dalam jangkauan yang luas, karena tekanan dan temperatur sangat tinggi dan berlangsung cukup lama. Metamorfosa regional ini dibagi menjadi 3 zona, yaitu epizone, mesozone dan katazone, dan di zona-zona ini dicirikan oleh mineral-mineral tertentu. Mineral batuan metamorf di daerah epizone antara lain serpih dan filit serta gneis yang kaya akan mineral albit. Di daerah mesozone biasanya terdapat sekis [sekis biotit dan sekis muskovit] dan genis [genis aluminium dan genis silisium], sementara mineral yang khas adalah granat staurolit dan kyanit. Umumnya batuan di zona ini menunjukkan sekistositas yang nyata, kecuali marmer [batugamping metamorf] dan kuarsit [batupasir kuarsa metamorf]. Di daerah katazone berlaku tekanan dan temperatur tinggi, tapi tekanan di sini bukan terarah melainkan hidrostatik. Cirinya, batuan yang terubah menunjukkan kristalisasi seluruhnya, sementara sekistositasnya tidak nyata. Mineral petunjuk metamorfosa da daerah katazone ini antara lain silimanit, kordiri dan katagranat.  

1.   Struktur Kerak Bumi

Umumnya batuan sedimen diendapkan mendatar, kecuali yang diendap-kan di tepi dasar laut atau danau yang posisinya miring atau membaji. Baik batuan beku mau pun batuan sedimen di kerak bumi mengalami deformasi atau perubahan bentuk karena adanya gerakan tektonik, misal lempenglempeng saling berbenturan. Benturan ini akan menimbulkan gaya tangensial [mendatar] yang menyebabkan batuan sedimen akan terlipat dan melengkung, dan mungkin juga patah atau bergeser. Punggung lipatan disebut antiklinal, sedangkan lembah lipatan disebut sinklinal. Apabila posisi lapisan batuan berubah, misalnya naik, turun atau bergeser, maka perubahan ini disebabkan karena adanya patahan atau sesar. Jenis-jenis patahan ini banyak sekali, misalnya patahan naik, patahan turun, patahan jenjang, patahan mendatar dan sebagainya. Struktur patahan dan lipatan akan lebih nyata dan mudah diamati pada batuan sedimen.

Bentuk struktur lain, terutama yang berkaitan dengan batuan beku adalah bentuk ekstrusi atau intrusi. Yang dimaksud dengan bentuk ekstrusi ialah bentuk yang diangun oleh magma ketika mencapai permukaan bumi. Apabila magma yang mencapai permukaan yang disebut lava ini masih cair, maka akan menyebar luas dan terbatas bila sudah mengental. Lava ini bersama material yang dikeluarkan pada waktu gunungapi meletus yang akan membentuk gunungapi strato. Bila tubuh gunungapi ini tererosi, maka yang tertinggal adalah lava yang tersekap dalam korok sebagai tiang erupsi atau leher gunungapi [volcanic neck]. Meskipun bentuk tiang erupsi ini berhubungan dengan bentuk ekstrusi, namun digolongkan sebagai bentuk intrusi. 

Magma yang sedang dalam perjalanan menuju ke permukaan sering tidak sampai mencapai permukaan, karena keburu membeku di dalam bumi. Bentuk ini disebut bentuk intrusi yang menerobos batuan, baik batuan beku, maupun batuan sedimen, tapi juga sering menyelinap di antara perlapisan atau memotong perlapisan sedimen yang dilewati. Ada bermacammacam bentuk intrusi dengan nama yang berbeda-beda pula, misalnya intrusi lakolit, lopolit, fakolit, batolit, intrusi gelang, intrusi corong, dyke, gang, dan lain-lain.  

[sh]