77 Prosiding PertenUlan don Presentasi Ilmialt PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
Buku II
239
PEN G KA JIAN STRATI G RAFI CUP LIKAN BATU AN DARI ZAMAN KUARlER MENGGUNAKAN PERTANGGALAN RADIOKARBON Wisjachudin Faisal., Agus Taftazani., F. Lflhagu,SumiY\ltno,Suhardi, Imam Prayogo PPNY-BATAN, Jl. Babarsari P.O. Box 1008, Yogyakarta 55010
Djiono PAIR-BATAN. Jl. Onere, Pasar Jum 'at, Kotak Pos 43 KEYL, Jakarta Selatan Wartono Rahardjo Fak TeknikJur. Geologi UGM
ABSTRAK PENGKAJIAN STRATIGRAFI CUPLIKAN BATUAN DARI ZAMAN KUARTER MENGGUNAKAN PERTANGGALAN RADIOKARBON. Telah dilakukan per tanggal an radiokarbon cuplikan batuan berumur Kuarter dari daerah Watuadeg, Kalasan, Sleman Yogyakarta. Cuplikan diambil dari lapisan pasir tufa yang terletak di bagian atas danjuga pad a lapisan di bawahnya, berupa Paleosoil. Setelah dilakukan perlakuan awal, maka dilanjutkan dengan optimasi berat cuplikan sedemikian agar diperoleh gas CO2dengan tekanan lebih besar alan sarna dengan 20 inHg dengan harapan benzen yang terbentuk 3 ml sesuai persyaratan pencacahan optimum. Pertanggalan terhadap kedua cuplikan diharapkan dapat dipakai sebagai data penentu urutan stratigrafi pad a lokasi terse but. Hasil per tang gal an pasir tufa
=
5835,69 66,91 BP (3885,69:t 66,91 SM) sedangkan cuplikan Palaesoil = 6127,87:t 66.12 BP (4177,87 :t 66,12 SM). Dari segi stratigrafi, hasilper tanggalan tersebut menunjukkan bahwa susunan perlapisan yang diperiksa menunjukkan hubungan selaras ("conformable'? tanpa adanya rumpang waktu geologi yang signifikan.
ABSTRACT STRA TlGRAPHlCASSIGMENT OF SAMPLE FROM QUA TERNARY AGE USING RADIOCARBON DATING METHOD. Radiocarbon Dating for Quaternary samples from Watuadeg, Kalasan, Sleman Yogyakarta has been carried out. The samples are takenfrom Tuffaceous sand layer (top sample) which overlies a Paleosoil (bottom sample). After pretreatment, the wetghtOfthesamples was optimated in order to reach sC:iTi1ilJrmore than 20 inHg pressure from CO2 gas or 3 ml volume benzene. The result of the dating of the samples are expected to enable stratigraphic assignment of the layers where the samples were taken. The dating result of the Tuffaceous sand = 5835.69:t 66.91 BP (3885.69:t 66.91 BC) and Paleo soil sample = 6127.37:t 66.12 BP (4177.87:t 66.12 BC). From the stratigraphical aspect, the dating results show the two layers. are in conformable relation without any abnormality.
PENDAHULUAN
D
engan telah tersedianya teknik Pertanggalan Radiokarbon di PPNY yang selama ini penelitiannya banyak terkait dengan bidang arkeologi maka pactapenelitian ini akan dilakukan penelitian yang berkaitan dengan bidang geologi. Untuk itu diperlukan penelitian pendahuluan tentang pertanggalan di bidang geologi. Pacta penelitian ini akan lebih ditekankan pacta pertanggalan untuk perlapisan sedimen yang umurnya muda (puluhan ribu tahun = Zaman Kuarter, lihat tabel 1). Cuplikan yang diambil berupa sedimen vulkanik dari Gunung Merapi di
ISSN 0216-3128
daerah Watuadeg, Kalasan, Sleman Yogyakarta. Dengan diketahuinya harga pertanggalan masing-masing sedimen pacta perlapisan tersebut maka akan dapat diketahui kapan peristiwa sedimentasi itu terjadi, sehingga dapat disusun urutan stratigrafi secara umum, atau secara khusus mengenai stratigrafi vulkaniknya. Selama ini para ahli geologi dalamusahanya untuk menentukan urutan stratigrafi (ilmu yang mempelajari mengenai lapisan tanah/batuan) lebih banyak menggunakan metoda pertanggalan relatif. Metoda ini lebih mudah dilaksanakan tetapi tidak dapat menentukanumur secara pasti, karena kisaran basil pertanggalan terlalu besar. Apabila
Wisjachudin Faisal dkk.
Prosiding Perlemuan dun Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarla 25-27 April 1995
Buku /l
240
Tabell. Kurun
Skala Waktu Geologi (2) Masa
Zaman Kuarter
Neogen
Kenozoikum Tersier
Kala Holosen
pengambilan
diperlukan pertanggalan yang lebih akurat, misalnya dengan metoda pertanggalan radiokarbon, sampel hams dikirim ke luar negeri. Untuk memperoleh hasilnya diperlu- kan waktu yang sangat lama, sehingga tidak praktis. Pe- nelitian pendahuluan tentang pertanggalan sedimen ini diharapkan hasilnya (perlakuan awal, optimasi berat sampel, sintesis clan sebagainya) dapat digunakan sebagai dasar penelitian pertanggalan sedimen pad a rencana lokasi PL TN di Semenanjung Muria. Dengan diketahui umur bahan organik yang terkungkung dalam sedimen , hampir dapat dipastikan bahwa umur bahan organik tersebut berusia sarna dengan proses terjadinya sedimentasi. Dengan diketahuinya umur masing-masing lapisan tanah tersebut maka data tersebut dapat dipergunakan sebagai salah satu hal untuk memperkirakan pola kegiatan vulkanik pacta masa yang akan datang. Sehingga lokasi dimana PLTN akan dibangun dapat ditentukan dengan seksama (angka keselamatan yang relatiftinggi). Teronggoknya sedimen vulkanis di suatu tempat dapat dipakai sebagai data untuk menunjukkan macam proses arab dari sedimentasi tersebut. Misalnya dari sifat sedimen yang berupa pasir clankerakal yang mengandung serpihan kayu menjadi arang (terarangkan) menunjukkan bahwa sedimen vulkanik tersebutterjadi akibat aliranawan panas. Sedangkan tebal tipisnya serta besar kecilnya butiran sedimen dapat menunjukkan besarnya energi pengendapan serta seringkali menunjukkan arab alur sungai yang mengalirkan sedimen tersebut.
Wisjachudin Faisal dkk.
Fanerozoikum
0,01
Pleistosen
1,8
Pliosen
5
Miosen
26
Oligosen
37-38
Eosen
53-54
Paleogen Paleosen
65
Kapur
136
Mesozoikum Jura
Gamhar 1. Peta takas; cuplikan(J)
Jt Th.
190
Trias
225
Perem
280
Karbon
345
Paleozoikum Devon Silur
395 430-440
Ordovisium
500
Kambrium
570
Kriptozoikum Arkeozoikum
Lokasi sedimen yang diambil cuplikannya adalah dari daerah Watuadeg, Kalasan, Sleman Yogyakarta. Daerah ini terletak pactasuatu dataran di sebelah utara Zona Pegunungan Selatan yang terisi oleh endapan Kuarter, yang kebanyakan berasal dari G.Merapi (Budianto et al (3»).Di lokasi ini tersingkap endapan vulkanik yang beralaskan pasir tufa yang mengandung arang. Endapan alas ini diduga berasal dari endapan awan panas. Endapan pasir berarang ini menumpang di atas paleosoil dari batuan sedimen berumur Tersier (Formasi Semilir) yang berupa sedimen laut. Pertanggalan dilakukan pacta paleosoil serta pacta pasir tufa yang berarang, dengan tujuan untuk mengetahui kapan terbentuknya paleosoil serta kapan endapan awan panas terjadi.
TATA KERJA Bahan dan Perala tan Bahan a. Tufa clanPaleosoil (Fak. Teknik Geologi, UGM). b. Asam Oksalat (NBS 4990 C)
ISSN 0216-3128
Prosiding Pertenman dun Presentasi I/miah PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
Buku lJ
c. Litium (LCA, USA) d. Es kering, gas COz,gas Oz (Aneka Gas) e. Nitrogen Cair (PPNY) f. Benzen, H3P04 (PA, Merck) g. PPO, POPOP (Packard) h. Kromium Alumina (Kal-Chemie) i. Glass wool, quartz wool (Heraeous) j. Ascarite II (Thomas - Scientific) k. HCI, k. HZS04,KMn04, PZ05,NaOH, CuD (PA, Fisher)
241
COzmencapai minimal 20 inHg, dari percobaan ini akan diperoleh berat optimum dari masing-masing cuplikan. Dari berat optimum ini akan dilakukan pembakaran pad a percobaan sesungguhnya. Setelah dibakar kemudian diproses lanjut hingga terbentuk benzen (C6H6). Benzen yang terjadi diberi "scintillator" PPO,POPOP sebanyak 0,5 ml clan dicacah dengan perangkat LSC Packard 2000 CA/LL selama 100 meDii diulang 30 kali. Dilakukanjuga pencacahan latar dari bulan lanuari hingga Oktober, untuk monitoring sejauh mana kestabilan basil pencacahan.
Peralatan
a. Benzen Synthesizer (Task.Inc.USA) (Packard 2000 CAlLL) b. Liquid Scinl. Counter (VG ISOGAS SIRA 9) c. Spektrometer Massa Cara Kerja Cuplikan diambil di daerah Watuadeg, Berbah, Kalasan, SternaD Yogyakarta dipinggir sungai Opak masing-masing 2 kilogram (Tufa maupun Paleosoil). Mula pertama cuplikan tersebut dikeringkan di oven selama 24 jam dengan suhu 125°C untuk menghilangkan air yang terikut dalam cuplikan. Kemudian dilakukan beberapa perlakuan antara lain dihilangkan akar sertakotoran lainnya, setelah itu dicuci dengan akuades dihilangkan akar-akar yang masih ada hila perlu dengan alai kaca pembesar. Setelah itu dicuci lagi dengan akuades clan dibiarkan semalam. Setelah diberi perlakuan awal dengan sistem (A-B-A), clan telah dikeringkan (FAISAL, dkk. 4) kemudian ditimbang 150 gram sebanyak 7 buah, tal ini dilakukan sesuai dengan literatur (lihat label I). Tabell.
Ukuran (berat) Cuplikan Untuk Pertanggalan Radiokarbon (5)
No
Sampel
1
Kayu
5-10gram
2
Arang
5-10gram
3
Kerang
20 - 40 gram
4
Tulang
300 - 1000gram
5
Soil (tanah)
400 2000 gram
Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh basil seperti yang terlihat pada label-label di bawah ini. Pada tabel2 terlihatbahwa pada percobaan awal pembakaran terhadap pasir tufa untuk memperoleh gas COzminimal sebanyak 20 inHg dibutuhkan 1160 gram, percobaan ini dilakukan pada temperatur 650 °C clan lama pemanasan relatif lebih pendek (setiap 10 meDii oven digeser-geser 4 cm sedemikian sehingga semua cuplikan terbakar, panjang oven hanya mencakup liS bagian cuplikan ) lihat gambar 2, sedangkan pada percobaan berikutnya temperatur dinaikkan hingga 750 °C clan lama pemanasan relatif lebih lama (oven digeser-geser 30 meDii) dari basil optimasi terlihat bahwa pada percobaan tersebut hanya diperlukan 700 gram (Iihatlabel 3), sedangkan pada cuplikan kedua (paleosoil) dibutuhkan masing-masing 720 gram clan 400 gram. Pada cuplikan paleosoil kandungan bahan organik (karbon) lebih banyak dibanding bahan organik di pasir tufa sehingga berat optimum yang dibutuhkan pada pembakaran cuplikan paleosoil lebih sedikit dibanding pasir tufa.
Berat Cuplikan
-
Setelah itu masing-masing cuplikan terse but dibakar (diproses) menggunakan alai "Benzene Synthesizer". Gas COz yang terjadi disimpan di dalam tangki penyimpan kemudian dicatat tekanan yang ditimbulkan, kemudian diulangi hinga tekanan gas
ISSN 0216-3128
HASIL DAN PEMBAHASAN
I. Quartzwool Z.CuO 3. PbCrO 43
2 1
4. Glass Wool 5. Cuplikan 1
5
4
~ Gambar2. Tabung pembakaran dan perlengkapannYlL Untuk keperIuan ketelitian clan kesaksamaan data pencacahan cuplikan, telah dilakukan pencacahan Jatar (background) dari bulan lanuari hingga bulan Oktober tal ini penting untuk mengetahui fluktuasi aktivitas tatar, hila terjadi lonjakan harga cacah,
Wisjachudin
Faisal dkk.
Bllkll
242
sangat boleh jadi pacta alai LSC yang digunakan telah terjadi kontaminasi atau terjadi hal-hal lain, hal ini dapat memberikan sumbangan cacah sehingga memberikan interpretasi yang keliru. Pacta pembakaran sesungguhnya untuk cuplikan pasir tufa diperoleh benzen seberat 2,473 gram sedangkan paleosoil seberat 2,646 gram clansetelah diberi sintilator maka masing-masing memberikan hasil pencacahan sebesar 9,743 cpm clan 10,098 cpm (lihat tabel 5). Disamping itu untuk koreksi adanya fraksinasi isotop karbon maka telah dilakukan pengukuran harga delta DC (lihat tabel 6) menggunakan alai spektrometer mssa VG Tabel2.
Contoh Optimasi (Pasir Tufa)
Berat
Cuplikan
No.
Berat Cuplikan
Tekanan yang ditimbulkan
1
170 gram
2,7 inHg
2
150 gram
5,0 inHg
3
140 gram
7,0 inHg
4
140 gram
10,1 inHg
5
140 gram
13 inHg
6
140 gram
16,5 inHg
7
140 gram
20 inHg
8
140 gram
23 inHg
Jumlah
1160 gram
23 inHg
Tabel3.
-
Tabel4.
Rerata cacah Jatar JAN OKT 94
No
BULAN
1
Januari
1,19
2
Februari
1,26
3
Maret
1,13
4
April
1,24
5
Mei
1,24
6
Juni
1,18
7
Juli
1,26
8
Agustus
1,16
9
September
1,21
10
Oktober
1,26
Rerata
1,213 :1:0,044
Tabel5.
Optimasi berat cuplikan tanah prod uk vulkanik
No
Macam Cuplikan
Berat (gr)
CO2 terjadi (inHg)
l.a.
Pasir Tufa
1160
23
1.b.
Pasir Tufa
700
21,5
2.a.
Paleosil
720
25
2.b.
Paleosil
400
23
ISOGAS SIRA 9, dengan hasil delta 13C untuk pasir tufa = -17,28 clanpaleosoil = - 12,69. Maka dari koreksi tersebut didapatkan hasil pertanggalan terkoreksi untuk pasir tufa (lapis atas) = 5835,69 :t 66,91 BP (3885,69 :t 66,91 SM) clan paleosoil (lapis di bawahnya) = 6127,87 :t 66,12 BP (4177,87:t 66,1 SM) Dari hasil terse but menunjukkan bahwa sedimen
Wisjachudin Faisal dkk.
Prosiding Pertemuan don Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
[[
Cacah per menit
Hasil Pembakaran Sesungguhnya
Cuplikan
Macam Cuplikan
Berat Benzen
Cacah per menit
Pasir Tufa
2,4732
9,743
PaJeosil
2,6467
10,098
yang berumur Tersier (Formasi Semilir) pacta 4177,87 66,1 SM telah menjadi daratan dimana paleosoil sudahterbentuk. Kemudian pacta3885,69 66,91 SM produk aktivitas vulkanik G.Merapi pertama kali yang berupa pasir tufa mencapai tempat itu. Produk vulkanik tersebut diduga berupa endapan awanpanas, mengingat adanya arang pacta produk vulaknik tersebut. Mengingat jauhnya Tabel6.
No
I
Hasil Pertanggalan Sesudah Terkoreksi
Macam Cuplikan
Pertanggalan
Sebelum
111ta C
terkoreksi (BP)
(Be)
(Be)
Pasir Tufa 5710,69:1: 66,11
Paleosil
PertanggaJan
(BP)
- 17,28
5927,62:1: 64,88 3977,62:1: 64,88
5835,69:1:66,91
3885,69:1:66,91
3760,69:1: 66,11 2
daD
-12,69
6127,87:1:66,12 4177,87:1:66,12
ISSN 0216-3128
Prosiding PertelnlWn {Ian Presentasi IImiah PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 Apri/1995
daerah Watuadeg ke G. Merapi, maka apabila awan panas benar-benar mencapai tempat ini, aktivitas pacta 3385,69 :t 66,91 SM tersebut pastilah hebat, jauh melebihi intensitas aktivitas G.Merapi saat ini. Namun untuk memperkuat kesimpulan ini masih diperlukan penelitian lebih lanjut dengan jalan pengambilan cuplikan ditempat lain yang sifatnya mirip dengan cuplikan Watu- adeg, yang setelah dilakukan pertanggalan radiokarbon, hasilnya harus sarna dengan yang diperoleh di Watuadeg ini. Dari hasil pertanggalan di atas terlihat actaselisih umur sebesar 279 tahun antara paleosoil dengan pasir tufa di atasnya. Secara geologis perbedaan tersebut terlalu pendek untuk dapat disebut sebagai suatu proses yang tidak menerus (unconformable process). Jadi setelah terbentuk paleosoil, proses pengendapan di atasnya bersifat menerus. Jadi hubungan stratigrafis antara paleosoil dengan pasir tufa di atasnya bersifat hubungan menerus atau selaras (conformable relation) tanpa adanya kondisi lain yang menyela.
KESIMPULAN Dan data data penelitian di atas dapatlah disimpulkan bahwa hasil pertanggalan terkoreksi untuk pasir tufa (lapis atas) = 5835,69 :t 66,91 BP (3885,69 :t 66,91 SM) clan paleosoil (lapis di bawahnya) = 6127,87:t 66,12 BP (4177,87:t 66,1 SM). Ini berarti bahwa paleosoil clan pasir tufa tersebut terbentuk pacta Zaman Kuarter Atas atau Holosen (lihat tabel I). Perbedaan umur lapisan atas lebih muda 279 tahun dibanding lapisan di bawahnya, hal ini menunjukkan bahwa Sedimen yang berumur Tersier pacta4177,87 :t 66, 12 SM telah menjadi daratan dimana paleosoil sudah terbentuk. Kemudian pacta 3385,69 :t 66,91 SM produk aktivitas vulkanik G.Merapi pertama kali yang berupa pasir tufa mencapai tempat itu. Secara geologis perbedaan umur 279 tahun tersebut di atas terlalu pendek untuk dapat disebut sebagai suatu proses yang tidak menerus (unconformableproces). Jadi setelah terbentuk paleosoil, proses pengendapan di atasnya bersifat menerus. Dengan demikian maka hubungan stratigrafis antara paleosoil dengan pasir tufa di atasnya bersifat hubungan menerus atau selaras (conformable relation) tanpa adanya kondisi lain yang menyela.
DAFTAR PUSTAKA
Bllku II
243
2.
3.
4.
5.
LEMBAR YOGYAKARTA" Skala 1 : 100.000, Pus at Penelitian d~n Pengembangan Geologi Indonesia (1977). ANONIM, "Sandi Stratigrafi Indonesia", Komisi Sandi Stratigrafi Indonesia, Ikatan Ahli Geologi Indonesia (1973) TOHA, B., R.D. PURTY ASTI., SRIYONO., SOETOTO., W. RAHARDJO., P. SUBAGYA., "GEOLOGY DAERAH PEGUNUNGAN SELATAN : SUATU KONTRIBUSI, Proceedings Geologi clan Geoteknik Pulau Jawa, Sejak Akhir Mesozoik hingga kuarter,ISBN :979-8611-004, Yogyakarta (1994). FAISAL, W., LAHAGU. F., DEWI. K.,PUJIYONO. P., "Penerapan metode penanggalan radiocarbon dating dengan cara pembakaran kering", Pertemuan clan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Pengetahuan clan Teknologi Nuklir, PPNY-BATAN, Yogyakarta (1991). SHEPARD, J.c.,"A Radiocarbon Dating Primer", Washington University Collage of Engineering Bulletin 338, Engineering Extention Service, Pullmen Washington (1975)
TANYA JAW AB R. Didiek Herhady Diterangkan bahwa penelitian ini merupakan latihan sebelum meneliti di lokas; PLTN, untuk itu mohon dijelaskan mengapa penelitian-penelitian mengenaipertanggalan tidak dimulai sekarang diarahkan ke lokas; PLTN, mengingat persiapan-persiapan pembangunan PLTN sudah mula; dikerjakan. Wisyahudin F Penelitian ini sebagai dasar untuk penelitian sanpel sesungguhnya, mengingat sampel tersebut sangat terbatas. Sedangkan sampel di sekitar Yogya bila diperlukan dapat diambil setiuap saat clan seberapa banyak yang dibutuhkan sebagi contoh; untuk optimasi berat sampel dibutuhkan 2,5 kg maka pacta saat ke lokasi sesungguhnya kita sudah dapat memeperkirakan berapa jumlah yang akan diambil dengan efektif clanefisien
1. RAHARDJO, W., SUKANDARRUMIDI., ROSIDI, H.M.D., "PET A GEOLOGI
ISSN 0216-3128
Wisjachudin Faisal dkk.
Prosiding Pertemuan Buku II
244
Imam D
Wisyahudin F
I. Mohon dijelaskan yang dimaksudkan bahwa pertanggalan terhadap kedua cuplikan dapat dipakai sebagai data penentu urutan stratifikasi pada lokasi tersebut ? 2. Bagaimana loginya ?
dun Presentasi llmiah
PPNY-BATAN Yogyakarta 25-27 April 1995
dengan ramalan vulkano-
Wisyahudin F I. Dengan diketahui umur (pertanggalan) suatu lapisan batuan maka akan dapat ditentukan urutannya normal atau tidak (dari muda ke tua secara linier atau tidak teratur) daTi hasil tersebut maka urutan stratifikasi (lapisan batuan) dapat ditentukan dengan lebih akurat. 2. Ramalan vulkanologinya adalah pacta 4177,87 66,1 SM telah menjadi daratan dimana paleosoil sudah terbentuk. Kemudian pacta 3855,69:t 66,91 SM produk aktivitas vulkanik G. Merapi pertama kali yang berupa pasir tufa mencapai tempat. Dwi Retnani I. Bagaimanakah cara pengambilan sampel dilakukan ? 2. mengapa lokasi pengambilan sampel diambil tidak hanya dari rencana pendirian PLTN ?
Wisjachudin Faisal dkk.
I. Pengambilan cuplikan diambil bersamapara geolog pacta suatu lokasi yang telah ditentukan kemudian masing-masing lapis diambil clan ditempatkan pacta alumunium foil 2 kg. 2. Mengingat sampel dari lokasi PLTN sangat terbatas sedangkan metoda pertanggalan perlu pengalaman perlakuan awal, optimasi berat sampel, sintesis menjadi benzen, dsb. Maka dicari upaya penentuan lokasi tertentu yang dapat digunakan sebagai studi pendahuluan barn setelah itu sampel yang sesungguhnya. Sukarsono Dengan cara bagaimana penelitian ini dapat mendukung studi tapak dalampembangunan PLTN? Wisyahudin F Hasil penelitian pendahuluan ini (perlakuan awal, optimasi berat sampel, sintesis menjadi benzene, dsb) dapat digunakan sebagai dasar penelitian pertanggalan sedimen pacta rencana lokasi PLTN. Dengan diketahuinya timor masing-masing lapisan sedimen maka data tersebut dapat digunakan sebagai salah satu hal untuk memperkirakan pola kegiatan vulkanik pactamasa yang akan datang. Sehingga lokasi dimana PLTN akan dibangun dengan angka keselamatan yang relatiftinggi.
ISSN 0216-3128
