Dasar-dasar Geologi

Geologi adalah ilmu yang mempelajari tentang bumi. Bumi merupakan salah satu planet yang ada di sistem tatasurya kita. Bumi didiskripsikan berbentuk bulat pepat dan berputar pada poros pendeknya. Jari-jari bumi ± 6.370 km, yang terdiri dari benda padat (batuan), benda cair, dan gas (udara).

Secara umum interior bumi terdiri dari daratan (benua, pulau-pulau, lembah-lembah, dan pegunungan), serta lautan (lembah, palung, serta pegunungan bawah laut). Puncak gunung tertinggi > 8.000 m dpl (Pegunungan Himalaya), sedangkan palung yang terdalam mencapai kedalaman > 10.000 meter di bawah muka laut (Palung Philipina).

Informasi utama dari susunan dalam bumi diketahui berdasarkan informasi seismologi. Berdasarkan penyelidikan oleh H. Jeffreys dan K.E. Bullen (1932-1942) yang mengacu pada penyelidikan E. Wiechert (1890-an) dengan menggunakan cepat rambat gelombang P dan S, didefinisikan pembagian bentuk dalam (lapisan-lapisan) dari interior bumi, yaitu terdiri dari inti dalam, inti luar, mantel bawah, dan mantel atas, serta kerak bumi (Gambar 1 dan 2), dimana :

# Inti bumi (paling dalam), terdiri dari inti dalam (kedalaman 5.140-6.371 km, padat, berat, dan sangat panas), inti luar (kedalaman 2.883-5.140 km, cair atau lelehan lebih ringan, dan sangat panas).

# Mantel, terdiri dari mesosfer (kedalaman 350-2.883 km, padat, bertekanan tinggi, panas, dan keras), astenosfer (kedalaman 100-350 km, lemah, mudah terdeformasi oleh panas dan tekanan, serta plastis).

# Litosfer (kerak bumi), kedalaman 0-100 km, padat, dingin, kaku, rapuh, dan ringan, yang terdiri dari kerak benua (tebal), dan kerak samudera (tipis).

Kerak benua didominasi oleh batuan yang kaya Silikat, dekat permukaan kaya dengan alumunium (SiAl), dan pada kedalaman yang besar kaya akan magnesium (SiMa),

Pada batas bawah kerak bumi, terjadi penambahan cepat rambat gelombang dan disebut dengan bidang diskontinuitas Mohorivicic, dan ini juga berarti terjadinya perubahan komposisi mineral batuan (spesies mineral), yang diinterpretasikan sebagai perubahan komposisi dari gabbro menjadi suatu batuan ultrabasa (mineral dunit atau eklogit).

Kerak bumi yang merupakan bagian teratas dari interior bumi yang langsung kontak dengan oksigen dan merupakan tempat akumulasi mineral-mineral batuan merupakan sasaran utama dari ilmu genesa endapan bahan galian untuk dapat mengetahui sebaran mineral-mineral berharga. Keterdapatan mineral-mineral berharga tersebut sangat bergantung pada jumlah (konsentrasi) mineral-mineralnya, serta letak dan bentuk endapannya.

1. Kerak Bumi

Kerak bumi (earthcrust) merupakan padatan yang relatif dingin, rapuh, dan kaku (rigid) dengan BJ lebih rendah sehingga seolah-olah mengapung di atas mantel. Ini adalah bagian yang berada di permukaan bumi sampai kedalaman ±100 km.

Karena adanya perbedaan panas yang sangat tinggi antara bagian bumi yang tengah dengan bagian bumi yang lebih luar, maka akan terjadi perbedaan tekanan dimana tekanan pada bagian dalam lebih besar, sehingga pergerakan magma akan menghasilkan aliran konveksi di dalam mantel. Lelehan magma yang lebih panas akan bergerak ke atas dan lelehan magma yang lebih dingin tenggelam (seperti gerakan air panas dan air dingin pada waktu kita menjerang air di atas kompor,

Akibat aliran konveksi lelehan magma tersebut lapisan kerak bumi yang padat dan relatif rapuh yang ada di atasnya (mengapung) ikut bergerak sesuai dengan gerakan lelehan magma. Pada suatu tempat tertentu lapisan kerak bumi akan retak dan bergerak saling menjauh, dan rekahan yang ditinggalkannya akan segera terisi oleh lelehan magma yang kemudian juga akan membeku (disebut sebagai daerah regangan dimana lempengan kerak bumi yang saling berdekatan menjauh), contohnya pada laut yang dalam di tengah samudera (Atlantik, Pasifik, dll).

Pada bagian bumi lain akan terjadi tumbukan antara lempeng-lempeng yang saling mendekat sehingga akan terjadi penunjaman dari salah satu lempeng tersebut. Lempeng yang lebih tipis (lempeng samudera) akan menunjam di bawah lempeng benua yang relatif lebih tebal, dan sering disebut sebagai sebagai zona subduksi (subduction zone). Pada bagian yang menunjam akan meleleh menjadi magma dan bagian dari lempeng yang lain akan mengalami perlipatan, pengangkatan, dan pensesaran (Gambar 4).

Dengan adanya retakan/bukaan akibat terbentuknya sesar-sesar tersebut maka pada bagian-bagian tertentu pada zona tersebut kadang-kadang diterobos oleh lelehan batuan panas dari mantel (magma) dan membentuk kantong-kantong lelehan batuan panas yang disebut sebagai dapur magma (magma chamber).

Kalau penerobosan tersebut berlangsung sampai mencapai permukaan bumi, maka terjadilah pembentukan deretan gunung berapi. Magma yang keluar akan menghasilkan material hasil letusan gunung api, yang berupa tufa, lahar, maupun menghasilkan aliran lava panas yang akan membentuk batuan lava di permukaan. Magma yang tidak mencapai permukaan akan membeku di dalam bumi membentuk bermacam-macam jenis batuan beku.

2. Pembentukan Batuan

Batuan merupakan suatu bentuk padatan alami yang disusun oleh satu atau lebih mineral, dan kadang-kadang oleh material non-kristalin. Kebanyakan batuan merupakan heterogen (terbentuk dari beberapa tipe/jenis mineral), dan hanya beberapa yang merupakan homogen (disusun oleh satu mineral atau monomineral). Tekstur dari batuan akan memperlihatkan karakteristik komponen penyusun batuan, sedangkan struktur batuan akan memperlihatkan proses pembentukannya (dekat atau jauh dari permukaan).

Batuan kristalin terbentuk dari tiga proses (fisika-kimia) dasar, yaitu kristalisasi dari suatu larutan panas (magma), presipitasi dari larutan, serta rekristalisasi dari suatu bentuk padatan. Proses-proses tersebut akan menghasilkan tipe atau produk akhir dari batuan sesuai dengan kondisi atau tahapan pembentukannya, dan kadang-kadang muncul sebagai suatu produk residual. Berdasarkan proses pembentukannya batuan dapat dikelompokkan sebagai batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf.

3. Stratigrafi

Secara umum stratigrafi diartikan sebagai suatu kesatuan ciri batuan yang berbeda dengan di atas dan di bawahnya. Stratum dibatasi dari stratum lainnya oleh bidang perlapisan atau ciri-ciri lain yang membedakannya dari yang berbatasan.

Penggolongan batuan berdasarkan lapisan-lapisan batuan di bumi menjadi satuan-satuan batuan berdasarkan ciri-ciri litologinya disebut dengan litostratigrafi.

Beberapa konsep stratigrafi yang perlu diketahui antara lain :

ñ Superposisi (Steno, 1669), yaitu lapisan yang lebih muda selalu berada di atas lapisan batuan yang lebih tua.

ñ Kedataran (Steno, 1669), yaitu susunan lapisan yang kedudukannya tidak horizontal berarti telah mengalami proses geologi lain setelah pengendapannya.

ñ Kesinambungan (Steno, 1669), yaitu pada dasarnya batas hasil suatu pengendapan berupa bidang perlapisan akan menerus sampai penyebab kejadiannya menghilang pada suatu tempat.

Perubahan-perubahan posisi muka air laut (transgresi dan regresi) sangat mempengaruhi proses pembentukan batuan sedimen tersebut sehingga batuan sedimen yang terbentuk sangat tergantung pada kondisi lingkungan pengendapan pada waktu tersebut (sekuen stratigrafi). Jika hubungan antar lapisan tidak normal (karena urutannya tidak menerus, atau karena sebagian lapisan hilang akibat proses geologi) dikenal dengan istilah ketidakselarasan (unconformity).

Secara umum yang dapat dipelajari dari penampang stratigrafi suatu daerah antara lain : mengetahui urutan-urutan pengendapan batuan di daerah tersebut, mengetahui susunan batuan, ketebalan, dan hubungan setiap lapisan, dapat memberikan gambaran dalam melakukan interpretasi lingkungan pengendapan daerah tersebut.

4. Mineralogi

Mineral didefinisikan sebagai bahan/zat anorganik padat yang homogen, terbentuk di alam dan mempunyai susunan kimia dan sistem kristal tertentu.

Ada bahan lain yang tidak dapat disebut sebagai mineral, misalnya : SiO₂ (opal, karena amorf), C (batubara, karena merupakan bahan organik), H₂O (air, karena bukan benda padat).

Mineral dapat merupakan bahan berharga/bahan tambang seperti : Cu₅FeS₄ (bornit, merupakan bijih tembaga), CuFeS₄ (kalkopirit, merupakan bijih tembaga), Fe₂O₃ (hematit, merupakan bijih besi), Fe₃O₄ (magnetit, merupakan bijih besi), dll. Atau dapat merupakan gangue (pengotor) bahan tambang (dibuang), misalnya : SiO₂ (kuarsa, pada tambang timah), FeS₂ (pirit, pada tambang tembaga, emas), Na-Ca Si₃O₈ (felspar, pada tambang timah primer), dll.

5. Struktur Geologi

Struktur geologi adalah suatu struktur atau kondisi geologi yang ada di suatu daerah sebagai akibat dari terjadinya perubahan-perubahan pada batuan oleh proses tektonik atau proses lainnya. Dengan terjadinya proses tektonik, maka batuan (batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf) maupun kerak bumi akan berubah susunannya dari keadaannya semula. Struktur geologi (makro) yang penting untuk diketahui antara lain ; bidang perlapisan, sistem sesar, sistem perlipatan, sistem kekar, dan bidang ketidakselarasan.