V.
DINAMIKA BUMI
Kejadian-kejadin baik gempa bumi, tanah longsor, penurunan permukaan tanah dan beberapa kejadian lainnya dapat dipastikan bahwa permukaan bumi ini tidak statis. Perpindahan aliran sungai, timbulnya meander, delta serta tenggelamnya pulau merupakan bukti nyata bahwa bumi kita mengalami perubahan-perubahan. Proses-proses geologi yang berkaitan dengan dinamika bumi adalah bekerjanya gaya-gaya yang menyebabkan perubahan pada bumi, baik di bagian dalam maupun di bagian luar. Dua proses yang berperan penting dalam dinamika bumi adalah tenaga dalam bumi (endogen) dan tenaga dari luar bumi (eksogen). Walaupun permukaan bumi kelihatan stabil karena tersusun dari materi keras dan kuat, namun sebenarnya tidaklah demikian. Setiap detik bumi mengalami proses, menderita gaya-gaya, baik dari dalam bumi itu sendiri maupun dari luar sehingga menyebabkan terjadinya deformasi batuan penyusun kerak bumi. Berbagai teori telah banyak dikemukakan para ahli untuk menyatakan bahwa bumi mengalami proses deformasi tersebut. baru pada tahun 60-an terjadi revolusi pemikiran yang menguatkan pendapat bahwa bumi dalam keadaan labil dengan bukti yang berkaitan dengan dinamika bumi. Teori pembentukan relief bumi Seperti halnya pembentukan bumi, pembentukan permukaan bumi juga mengalami peoses evolusi. Beberapa pendapat tentang teori pembentukan permukaan bumi sebagai berikut: teori kontraksi (1952) Teori kontraksi (contraction theory) = theory of shrinking earth. Teori ini dikemukakan oleh James Dana di Amerika Serikat tahun 1947 dan Elie de Baumant di Eropa. Secara ringkas mereka berpendapat bahwa bumi mengalami pengerutan akibat konduski panas. Dengan demikian, maka permukaan bumi menjadi tidak rata. Bumi dianggap sama seperti buah apel yang bila bagian dalamnya mengering maka kulitnya mengerut. Teori ini menuai kritik, misal bahwa bumi tidak akan mengalami penurunan suhu yang demikian drastisnya sehingga
Edward Alfin
mengakibatkan terbentuknya pegunungan tinggi dan lembah-lembah dalam permukaan bumi. Di dalam bumi banyak terdapat unsur radioaktif yang senantiasa memancarkan panasnya sehingga ada tambahan panas bumi, reaksi kimia antara mineral di dalam bumi akan menghasilkan panas, pergeseran kerak bumi menimbulkan panas dan sebagainya. teori laurasia-gondwana (1910) Eduard Zuess dalam bukunya the face of the earth (1884) dan Frank B. Taylor mengemukakan teorinya bahwa mula-mula ada dua benua yangberlokasi di kedua kutub bumi. Benua tersebut diberi nama laurentia (laurensia) dan gondwana. Kemudian keduanya bergerak ke arah equator secara pelan, terpecah membentuk benua seperti yang ada sekarang. Amerika Selatan, Afrika, australia dan India dahulu bergabung menjadi satu dalam godwana land dan benua lainnya termasuk dalam laurensia. Pandangan ini banyak diyakini para ahli geologi karena melihat bentuk setangkup dari benua sehingga bila dismabungkan nampaknya tepat. Tetapi tetap menjadi tanda tanya apa yang menyebabkannya terpecah-pecah. teori pergeseran benua (continental drift theory, 1950) The origin of continent’s and ocean’s buku yang ditulis Alfred Wagner, mengemukakan teorinya yang sangat terkenal bahwa dahulu mula-mula hanya ada satu benua yang disebut Pangaa (pangeae). Kemudian pada permulaan zaman mesozoikum benua tersebut mulai bergeser perlahan ke arah equator dan barat sampai terpecah dan mencapai posisi seperti sekarang ini. Teori ini diperkuat dengan keterangan bentuk setangkup antara benua misalnya Amerika Selatan dengan Afrika, serta kesamaan facies litologi dan palaentologi periode cretaceus di kedua benua tersebut. Adanya gerakan disebutkan bahwa akibat dari rotasi bumi yang menghasilkan gaya sentrifugal, menyebabkan kecenderungan gerakan ke arah equator serta adanya gaya tarik antara bumi dan bulan menghasilkan gerakan ke arah barat seperti halnya pada gelombang pasang (bulan bergerak dari barat ke timur dalam gerakannya mengorbit bumi). Pertanyaan yang timbul dalam teori ini adalah bagaimana mungkin massa benua yang begitu besar dan berat bergeser di atas dasar lautan yang keras. Geologi Umum
58
Edward Alfin
teori konveksi (convection theory, 1962) Teori ini mengemukakan bahwa ada aliran konveksi ke dalam lapisan astenosfer yang agak kental, di mana pengaruhnya sampai ke kerak bumi yang ada di dasarnya. Kemudian diperluas lagi bahwa aliran konveksi itu merambat ke dalam kerak bumi menyebabkan batuan kerak bumi menjadi lunak. Gerak aliran dari dalam ini menyebabkan permukaan bumi menjadi tidak rata. Harry H. Hess dari Universitas Princenton dalam bukunya history of the ocean basin mengemukakan hipotesanya tentang aliran konveksi yang sampai ke permukaan bumi di Midoceanic Ridge. Di puncak Midoceanic Ridge tersebut lava mengalir tersu dari dalam kemudian tersebar ke kedua benua di sisinya, membeku dan membentuk kerak bumi baru. teori pergeseran dasar laut Robert Diesz (Amerika Serikat) mengembangkan teori Hess. Perkembangan topografi dasar laut membawa bukti baru tentang terjadinya pergeseran dasar laut dari arah punggungan dasar laut di kedua sisinya (kenyataan seperti ini terlihat pada ekspedisi Glomar Challenger tahun 1968). Penyelidikan umur sedimen dasar laut mendukung hipotesa tersebut di mana makin jauh dari punggungan dasar laut makin tua umurnya. Berarti ada gerakan yang arahnya dari punggungan dasar laut. Beberapa contoh pegunungan dasar laut adalah Mid-Atlantic Ridge, East Pacific Rise, Atlantic-Indian Ridge dan Pacific-Atlantic Ridge. teori lempeng tektonik (1967) McKenzie dan Robert Parker menampilkan hipotesa yang menyempurnakan teori sebelumnya seperti teori pergeseran benua, sea-floor spreading dan teori konveksi, sebagai sati kesatuan konsep yang sangat berharga dan diterima luas di kalangan ahli geologi dunia. Kerak bumi bersama lapisan lithosfer mengapung di atas bagian astenosfer. Dianggap satu lempeng yang saling berhubungan, karena adanya aliran konveksi yang keluar di Midoceanic yang kemudian menyebar di kedua sisinya, berarti ada tambahan materi kerak bumi. Ternyata menurut penelitian J. Tuzo Wilson, tidak ada tambahan kerak bumi karena bagian lain akan masuk kembali ke lapisan dalam, lebur bercampur dengan materi lapisan itu. Daerah Geologi Umum
59
Edward Alfin
tempat masuknya materi tadi merupakan patahan/transform fault, yang biasanya ditandai oleh deretan palung laut dan pulau vulkanis. Pada transform fault laut ini aktifitas gempa bumi snagat banyak akibat pergeseran kerak bumi yang berlangsung terus menerus. Lempeng kerak bumi dapat dibagi menjadi beberapa lempeng dengan perbatasan berupa transform fault dan rangkaian punggungnya dasar laut. Ada 6 atau 7 lempeng besar yang masingmasing lempeng itu dibagi lagi menjadi lempeng yang lebih kecil. Lempeng besar tersebut adalah Lempeng eurasi, Afrika, Amerika, Pasific, Australis/Hindia dan Antartika.
Geologi Umum
60
Edward Alfin
Akibat pergerakan lempeng tektonik Pergerakan 2 lempeng tektonik ada beberapa kemungkinan (1) kecepatan sama tinggi, (2) kecepatan satu tinggi satunya lambat, (3) samasama rendah. Akibat dari keragaman pergerakan, maka akan menimbulkan bentukan permukaan bumi yang berbeda. Beberapa ilustrasi tentang bentukan permukaan bumi akibat pergeseran lepeng tektonik sebagai berikut: batas menyebar (divergent boundaries) Bentuk permukaan bumi yang termasuk dalam menyebar adalah perbatasan lempeng di mana lempeng bergerak ke arah yang berlawanan. Pembatasan ini biasanya merupakan rangkaian punggungan dasar laut. Batas terpusatkan (convergent boundaries) Bentuk permukaan bumi yang termasuk dalam terpusatkan adalah perbatasan lempeng yang geraknya dari arah yang berlawanan /memusat. Di perbatasan ini lempeng saling bertumbukan sehingga terjadi patahan yang memudahkan timbulnya gunung api dan palung laut yang sejajar dengan perbatasan tersebut. salah satu lempeng akan menjorok ke dalam yang disebut subduction zone dan merupakan daerah pusat gempa bumi karena selalu mengalami pergeseran.
Geologi Umum
61
Edward Alfin
Batas menggunting (shear boundaries) Bentuk permukaan yang termasuk dalam menggunting adalah perbatasan lempeng sejajar dengan arah yang berlawanan sepanjang perbatasan itu seperti gerakan menggunting. Contohnya adalah patahan San Andreas California, di mana Lempeng Amerika mengarah ke selatan sedang Lempeng Pasific mengarah ke utara (tetapi sebenarnya perbatasan di San Andreas fault tersebut sangat komplek karena juga merupakan perbatasan tipe convergent). Teori tektonik lempeng ini nampaknya cukup menarik dan kebanyakan menjadi pegangan pakar geologi dalam menafsirkan berbagai kenampakan geologi. Gerakan yang membentuk permukaan bumi secara umum menyimpulkan bahwa bumi tidak statis. Gerakan dalam skala sempit/kecil seperti perlengkungan, pengakatan, penurunan, pelipatan dan pematahan yang semuanya biasa disebut diatropisme, yang meliputi semua gerak di kerak bumi yang mengakibatkan terjadinya deformasi batuan. Istilah diastrofik sering digunakan bergantian dengan istilah tektonik, namun lazimnya tektonik digunakan untuk perubahan permukaan bumi dalam ukuran besar sebagai hasil dari gerak yang tentunya lebih hebat. Jadi, tektonik adalah segala kenampakan struktur pokok kerak bumi ataupun daerah yang luas beserta tenaga pembentuknya, misalnya pembentukan benua dan cekungan dasar laut. Bukti dari kerak bumi dapat dilihat dari endapan laut yang ditemukan di daerah pegunungan tinggi, misal Grand Canyon Colorado yang mencapai ketinggian 2300 mdpl, di Himalaya mencapai 9800 mdpl. Ini menandakan telah terjadi pengangkatan dasar laut. Di Pulau Capri Italia ada sebuah gua zaman Romawi kuno (blue grotto) yang dibangun sebagai tempat persembunyian pada waktu itu, kini ditemukan telah tenggelam sedalam 8 mdbpl. Direktorat Vulkanologi, Direktorat jenderal Pertambangan Umum di Bandung melaporkan kenampakan gerakan sangat cepat sehingga mudah di amati yaitu tinggi Gunung Krakatau bertambah beberapa puluh meter dalam beberapa hari saja.
Geologi Umum
62
Edward Alfin
Gaya tektonik Gaya tektonik yang bekerja dari dalam bumi menyebabkan pengaruh yang nyata di permukaan bumi. Secara garis besar, gaya tektonik dapat dibedakan menjadi (1) tektonik epirogenese dan (2) tektonik orogenese. tektonik epirogenese Merupakan suatu gerak vertikal yang lambat meliputi daerah yang luas (epiros = benua). Berdasar arah gerakannya, ada yang ke bawah dan ada yang ke atas. epirogenese positif Gerakan yang ditimbulkannya menuju ke dalam bumi/penurunan. Penyebabnya adalah tambahan beban, misal adanya sedimen yang sangat tebal di daerah geosinklinal, karena tertutup glasial yang sangat tebal dsb sehingga keseimbangan isostasi terganggu. Contoh pada periode pleistosen di mana terjadi zaman es yang meluas ke arah equator, menyebabkan beberapa daerah mengalami penurunan. Ujung Selatan Lousiana di muara Missisippi proses pengendapan sangat cepat sehingga daerah geosinklinal di Indonesia yang tertutup endapan sampai ribuan meter. epirogenese negatif Gerakan yang ditimbulkannya menuju ke luar atau ke atas biasanya berupa pengangkatan. Penyebabnya adalah pengurangan beban lapisan kerak bumi, misal lapisan es mencair. Contoh pantai Stockholm, naik rata-rata 1 m/100 tahun. Daerah Great Lake, di bagian utara dan timur laut mengalami pengangkatan beberapa ratus meter sehingga sekarang miring ke arah selatan. Banyak pula plateau yang terbentuk karena pengangkatan daratan rendah secara perlahan, misal plateau Colorado mengalami pengangkatan sekitar 1000 meter sejak 50 juta tahun yang lalu. Pengakatan daerah yang luasnya ribuan km2 tentunya digerakkan oleh tenaga yang luar biasa, diperkirakan berasal dari tempat yang dalam. Asal usul tenaga tersebut mungkin karena reaksi kimia, aliran magma panas, daya mengapung untuk mencapai keseimbangan dsb atau mungkin juga merupakan kombinasi dari berbagai penyebab. tektonik orogenese Merupakan gerakan tektonik yang meliputi daerah yang sempit/terbatas, karena itu sering disebut gerak pembentukan Geologi Umum
63
Edward Alfin
pegunungan/oros. Gerak ini termasuk cepat tetapi meliputi daerah yang terbatas atau relatif sempit. Orogenese banyak dijumpai di dunia seperti terlihat dari penyebaran pegunungan yang meluas. Struktur diastropik Struktur perlapisan batuan yang dihasilkan oleh gerak diastropik meliputi beberapa bentuk. Hal ini didasarkan pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa gerak endogen atau eksogen menyebabkan suatu bentukan di permukaan bumi. pelengkungan (warping) Gerak vertikal yang tidak merata di suatu daerah khususnya yang berbatuans sedimen, akan menghasilkan perubahan struktur lapisan yang semula kurang lebih horizontal menjadi melengkung. Yang melengkung ke atas menghasilkan dome/bentuk kubah dan yang ke bawah menghasilkan basin/cekungan. Diameternya bisa mencapai beberapa mile. Pelipatan (folding) Struktur batuan akan mengalami pelipatan bila menderita suatu tekanan yang lemah tetpai berlangsung dalam waktu yang lama. Besarnya tekanan masih di bawah titik patah batuan sehingga masih dapat dinetralisir oleh keplastisan batuan. Bagian puncak lipatan disebut antiklin dan lembahnya disebut siklin. Daerah pegunungan lipatan besar biasanya dihasilkan oleh tekanan horizontal dari arah berlawanan, di mana puncaknya masih mengalami pelipatan kecil-kecil lagi, demikian juga di bagian lembah. Puncak lipatan utama disebut antiklinorium dan lembahnya disebut sinklinorium. Puncak dan lembah kecil-kecil di atas antiklinorium dan sinklinorium disebut antiklin dan siklin. Sering kita menjumpai istilah geoantiklinal dan geosinklinal, istilah tersebut berkenaan dengan pelipatan hebat Ada beberapa tipe dasar dari pelipatan yang dihubungkan dengan sumbunya: monoklin merupakan suatu lengkungan/fleksure yang menghubungkan dua daratan (mono = satu, cline = sudut kemiringan). pelipatan simetris Geologi Umum
64
Edward Alfin
Merupakan lipatan yang antiklin dan sinklinnya simetri/setangkup. Sebaliknya adapula asimetri. Lipatan simetri biasanya dihasilkan oleh gaya horizontal dari dua arah yang berlawanan. Sedang asimetri karena gayanya tidak seimbang. overtuned folded (lipatan jungkir balik/lipatan miring) merupakan lipatan yang dihasilkan oleh gaya horizontal dari satu arah saja atau dari dua arah tetapi tidak seimbang atau mungkin juga horizontal dan vertikal. Dengan demikian lipatannya menjadi asimetris, condong. Suatu bentuk dengan sudut keiringannya sama disebut isoklin. recumbent (lipatan rebahan) Bila gaya horizontal seperti overtuned folded lebih kuat lagi sehingga lipatannya sejajar dengan bidang horizontal. retakan (jointing) Struktur yang terbentuk karena pengaruh gaya regangan, sehingga batuan retak-retak namun masih bersambung. Jadi gayanya tegak lurus pada bidang permukaan retakan, mengarah ke kedua arah yang berlawanan. Biasanya terjadi pada batuan yang rapuh sehingga dengan tenaga kecil saja sudah membuatnya retak-retak. Retakan pada umumnya diketemukan pada puncak antiklinal da dikenal dengan nama tectonic joint. patahan (faulting) terjadi karena tekanan yang kuat apalagi berlangsung sangat cepat, tekanan melampaui titik patah batuan. Batuan tidak hanya retak tetapi displacement, sudah terpisah satu sama lain. Daerah sepanjang patahan umumnya merupakan daerah pusat gempa bumi karena selalu mengalami pergeseran batuan kerak bumi sepanjang bidang patahan. Tipe patahan dapat dibedakan menurut arah gerakannya transcurrent fault (strike-slipe fault), yaitu patahan di aman arah gerakan horizontal dalam arah yang berlawanan. Dip-slip fault merupakan patahan dengan arah miring ke bawah. Ada 2 tipe: normal fault/gravity fault, yang gerakannya ke bawah mengikuti bidang miring patahan menurut gaya beratnya. Reverse fault/trusht fault yang arah gerakannya terbalik (ke atas bidang patahan). Oblique-slip fault merupakan patahan yang gerakannya saling menjauhi. Jenis patahan ini membentuk jurang yang lebar. Geologi Umum
65
Edward Alfin
Rotation fault adalah patahan yang gerakannya memutar pada bidang patahan. Beberapa istilah yang berkenaan dengan bentukan-bentukan patahan antara lain: Graben Berupa tanah turun yaitu suatu depresi yang terbentuk antara 2 patahan di mana blok batuan di tengah kedua patahan mengalami penurunan. Sering disebut slenk. Horst Adalah tanah naik, bila di bagian di antara dua patahan mengalami pengangkatan menjadi lebih tinggi dari sekitarnya. Fault scrap Merupakan suatu dinding terjal/cliff yang dihasilkan oleh patahan di mana salah satu blok bergeser ke atas menjadi lebih tinggi. Seringkali fault scrap ini tidak nampak lagi karena sudah mengalami erosi. Kadang bentuk patahan sudah bertangga-tangga karena terdiri dari serangkaian patahan yang tidak sama tingginya. Bentuk yang demikian dikenal dengan rift valley, adalah merupakan suatu graben yang memanjang seperti halnya lembah semangka ataupun patahan di Afrika Timur yang disebut sebagai depresi tektonik. Bidang patahan lainnya kebanyakan berupa bidang miring. Dinding patahan yang letaknya di atas bidang patahan disebut hanging wall dan yang letaknya di bawah disebut dengan foot wall, suatu istilah yang digunakan dalam pertambangan. Blok batuan yang bergerak ke atas disebut upthrow side dari patahan dan yang bergerak ke bawah disebut downthrow side.
Geologi Umum
66
