BAB VII Waktu Geologi

8/18/2019 BAB VII Waktu Geologi

1/14

BAB VII WAKTU GEOLOGI

BAB VII

WAKTU GEOLOGI

Ketika kebanyakan orang dalam kehidupan sehari-harinya memikirkan waktu dengan

rentang beberapa jam, hari, bulan, dan tahun, geologis melihat rentang waktu tersebut dari sudut

pandang yang berbeda. Penentuan rentang waktu yang digunakan sangat jauh dari usia manusia,

yaitu ratusan, jutaan hingga milyaran tahun yang lalu. Usia Bumi diperkirakan berusia 4.6 Milyar

tahun yang lalu sedangkan manusia baru diketahui keberadaannya paling tidak pada 2.6 juta

tahun yang lalu. Lalu bagaimanakah geologis dapat menghitung waktu hingga milyaran tahun?

Metode dan alat apa saja yang digunakan untuk mencapai suatu kesimpulan tersebut?

Para ilmuwan kebumian mampu menghitung waktu melalui tiga cara, yaitu secara

penanggalan relative, semi-mutlak dan mutlak. Penanggalan relatif mampu memperkirakan

urutan kejadian mana saja yang mungkin terjadi lebih dahulu dengan mempelajari prinsip

stratigrafi dan fosil, sedangkan penanggalan mutlak mampu mengetahui kapan suatu kejadian

terjadi dan menghitung besaran waktu yang telah terlampaui melalui peluruhan radioaktif.

7.1. Penanggalan Relatif

Sebelum berkembangnya teknik peluruhan radioaktif, ilmuwan tidak memiliki cara untuk

menentukan umur mutlak dan hanya berpegang kepada metode penanggalan relatif. Penanggalan

relatif menempatkan berbagai proses geologi dalam urutan kronologis/waktu tertentu, namun

tidak dapat mengetahui kapan suatu proses terjadi di masa lampau.

Penanggalan umur relatif dilakukan berdasarkan pengamatan batuan maupun fosil di

lapangan. Batu-batuan tersebut memiliki perlapisan dan proses pembentukan yang berbeda-beda

antara satu batuan dengan batuan lainnya. Ilmu yang mempelajari hal tersebut dinamakan denganstratigrafi.

Dalam mempelajari stratigrafi, terdapat 6 prinsip dasar yang dapat digunakan dalam

penanggalan relatif, yaitu:

a) Superposisi (Nicholas Steno, 1638 – 1686)

”The Lower is the older and the Upper is the younger” yang artinya pada sekuen

lapisan yang belum terganggu, batuan yang tertua atau yang terendapkan paling awal

akan berada di paling bawah dan batuan yang termuda atau yang terendapkan paling

akhir akan berada di atas, kecuali pada lapisan-lapisan yang telah mengalami

pembalikan (overtuned ).

Gambar 7.1. Superposisi menempatkan batuan tertua di bagian terbawah (Thompson and Turk, 1997).


2/14


b) Hukum Datar Asal (Original Horizontality; Nicholas Steno, 1638 – 1686)

Prinsip ini manyatakan bahwa material sedimen yang dipengaruhi oleh gravitasi

akan membentuk lapisan yang mendatar (horizontal). Implikasi dari pernyataan ini

adalah lapisan-lapisan yang miring atau terlipatkan, terjadi setelah proses

pengendapan. Namun terdapat pengecualian pada keadaan tertentu (contohnya pada

lingkungan delta dan pantai) yang menyebabkan pengendapan miring atau disebut

kemiringan asli (original dip).

Gambar 7.2. Hukum datar asal memperlihatkan pengaruh gravitasi pada butiran sedimen yang pada

akhirnya membentuk lapisan mendatar (horizontal). Batuan pada gambar juga memperlihatkan prinsip

kesinambungan lateral dimana tidak terlihat adanya suatu keadaan yang memotong lapisan batuantersebut.

c) Kesinambungan lateral ( Lateral Continuity; Nicholas Steno, 1638 – 1686)

Lapisan sedimen diendapkan secara menerus dan berkesinambungan sampai batas

cekungan sedimentasinya. Penerusan bidang perlapisan adalah penerusan bidang

persamaan waktu atau merupakan dasar dari prinsip korelasi stratigrafi. Dalam

keadaan normal suatu lapisan sedimen tidak mungkin terpotong secara lateral dengan

tiba-tiba, kecuali oleh beberapa hal yang menyebabkan terhentinya kesinambungan

lateral, yaitu:

pembajian, yaitu kondisi dimana lapisan batuan di tepi cekungan sedimen menipis

perubahan fasies, yaitu perbedaan sifat litologi dalam suatu garis waktu

pengendapan yang sama, atau perbedaan lapisan batuan pada umur yang sama.

pemotongan karena ketidakselarasan, yaitu dimana urutan batuan di bawah bidang

ketidakselarasan membentuk sudut dengan batuan di atasnya Pemotongan ini

terjadi pada lapisan batuan di bawah bidang ketidakselarasan.

Pergeseran lapisan batuan karena terjadinya sesar/patahan


3/14


d) Azas Pemotongan (Cross-cutting Relationship; James Hutton, 1726-1797)

Intrusi batuan beku atau sesar harus lebih muda daripada batuan yang

diterobosnya.

Gambar 7.3. Intrusi dike memotong tubuh batuan di sekitarnya. Lokasi di Spanyol.

e) Inclusion

Suatu inklusi (fragmen suatu batuan di dalam tubuh batuan lain) harus lebih tua

daripada batuan yang mengandungnya tersebut.

Gambar 7.4. Prinsip inklusi: a) granit lebih muda daripada batupasir karena batupasir terpanggang pada

bidang kontaknya dengan granit dan granit mengandung inklusi batupasir; b) inklusi granit di dalam

batupasir menunjukkan granit lebih tua daripada batupasir.

f) Faunal Succession (Wiliam smith, 1769-1839)

Sisa dari suatu organisme atau sesuatu bukti yang menunjukkan kehidupan pada

masa lampau dapat menjadi fosil yang terawetkan di dalam suatu perlapisan batuan.

Kenampakan fisiknya berubah secara bertahap dan teratur sejalan dengan waktu dan

menjadi pertanda kehidupan suatu zaman yang dapat digunakan untuk

menghubungkan suatu sistem pengendapan dengan sistem yang lain.


4/14


Dalam penanggalan relatif, startigrafi dan fosil menjadi instrumen utama yang dapat

memudahkan pekerjaan geologis. Kedua hal tersebut memiliki ciri khas tersendiri yang mampu

membedakan suatu kejadian dengan kejadian lainnya, yaitu kontak stratigrafi dan fosil.

7.1.1.

Kontak Stratigrafi

Untuk mengetahui urutan proses terjadinya batuan, stratigrafi mempelajari beberapa unsur-

unsur seperti batuan, perlapisan, dan struktur sedimen. Ketiga unsur tersebut dapat menentukan

batuan mana saja yang terbentuk pada tahap awal dan akhir. Hubungan perlapisan batuan yang

satu dengan yang lain dapat diamati melalui kontak (setuhan) stratigrafi.

Ketika batuan terendapkan mulai dari bawah hingga ke atas tanpa adanya selang waktu

ataupun gangguan, maka kontak stratigrafi tersebut adalah selaras (conformable). Keselarasan ini

dapat bersifat tegas, berangsur ( gradation) maupun membaji (intercalation). Namun, jika proses

pengendapan batuan mendapatkan gangguan, maka kontak tersebut menjadi tidak selaras.

Ketidakselarasan yang paling umum dijumpai adalah diastem, dimana siklus sedimentasi tidak

menerus yang disebabkan oleh adanya erosi. Selain itu juga ada peristiwa hiatus, yaitu waktu

dimana tidak terdapatnya proses sedimentasi.

Ketidakselarasan yang terjadi dapat terbagi menjadi 4 jenis, yaitu:

a) Angular unconformity; lapisan bawah dan atas tidak sejajar (membentuk sudut) dan

mempunyai strike dan dip yang berbeda.

Gambar 7.5. Angular unconformity di Portugal.


5/14


b) Paraconformity; lapisan atas dan bawah relatif sejajar, namun dipisahkan oleh bidang

erosi yang beraturan.

Gambar 7.6. Paraconformity memisahkan batuan dengan bidang erosi yang beraturan.

c) Disconformity; sama seperti paraconformity, ramun bidang erosi yang memisahkannya

relatif tidak beraturan.

Gambar 7.7. Proses terbentuknya disconformity.


6/14


d) Nonconformity; permukaan erosi memisahkan batuan kristalin (intrusi batuan beku

atau kompleks metamorf) dari batuan sedimen di atasnya.

Gambar 7.8. Noncoformity antara batupasir (bagian atas) dan granit (bagian bawah).

7.1.2. Fosil

Fosil berasal dari bahasa latin, yaitu fodere (menggali). Fosil tidak hanya mencakup fauna,

tetapi juga flora yang telah musnah pada masa lampau yang terawetkan dalam lapisan bumi,

terjadi secara alami dan mempunyai umur geologi lebih dari 10.000 tahun yang lalu (kala

Holosen). Salah satu cabang geologi yang mempelajari fosil adalah paleontologi dan

mikropaleontologi. Keilmuan ini mempelajari klasifikasi, identifikasi, dan cara hidup fosil.

Gambar 7.9. Fosil Trilobita yang berumur 300 juta tahun yang lalu.


7/14


Fosil memiliki keanekaragaman bentuk dan ukuran, ada yang dapat langsung dilihat

dengan mata namun ada juga yang harus diamati melalui mikroskop. Berdasarkan ukurannya,

fosil terbagi menjadi:

a) Macrofossil (fosil besar), dapat dilihat tanpa menggunakan mikroskop.

b) Microfossil (fosil kecil), dilihat dengan menggunakan mikroskop

c) Nanofossil (fosil nano), fosil sangat halus yang berukuran nanometer dan dipelajari

dengan mikroskop elektron atau yang lebih canggih.

A1 A2

Gambar 7.10. A1). Fosil Mikro (Foraminifera); A2). Nanno Fosil.

Ketika sisa makhluk hidup menjadi fosil, bentuk fosilnya akan menyesuaikan dengan

kondisi fisik dari organismenya. Berikut adalah bentuk-bentuk fosil berdasarkan tipe

pengawetannya:

a) Bentuk organisme sebenarnya, yaitu kondisi dimana bentuk fosil tidak berubah dan

dijumpai pada kondisi tertentu. Contoh: mammoth yang terawetkan dalam es.

b) Fosil berupa fragmen yang terdiri dari bagian bagian kerangka keras yang terawetkan,sedang bagian yang lunak hampir seluruhnya larut. Contoh: fragmen cangkang

moluska, fragmen tulang atau rangka vertebrata.

c) Fosil sisa pengisian (termineralisasi) adalah suatu proses pengisian dimana setiap

lubang kecil yang terdapat dalam tulang atau dalam kulit kerang terisi oleh mineral

baru, namun material semula yang menyusun organisme tersebut tidak berubah.

Contoh: brachiopoda yang diisi oleh kalsit, chepalopoda yang diisi oleh limonit.

d) Fosil sisa penggantian (replacement ), yaitu seluruh material penyusun organisme telah

mengalami penggantian oleh mineral baru selama sedimentasi. Contoh: gastropoda

yang diganti oleh agate.

e) Lapisan tipis karbon, yaitu seluruh material penyusun organisme terurai karena

keluarnya gas-gas atau zat lain yang mudah menguap, akibat tekanan pada

sedimentasi. Maka terjadi pengumpulan zat karbon, berupa lapisan tipis karbon yang

menyelubungi organisme yang tertindih tadi. Contoh: Graptolit, fosil daun Pecopteris.

f) Fosil sisa tumbuh-tumbuhan, yaitu tumbuh-tumbuhan terutama kayu mengalami

penggantian total molekul-molekul jaringan tumbuh-tumbuhan oleh mineral baru yang

meresap pada saat diendapkan. Contoh: Petrified wood, yang meresap silika.


8/14


g) Fosil berupa jejak/bekas, yaitu:

Cetakan ( Mold ), cetakan bagian luar yang mempunyai relief tinggi, Contoh:

Brachiopoda.

Hasil cetakan, yaitu cetakan bagian dalam berupa mineral-mineral yang mengisi

mold atau dapat pula terjadi karena proses replacement pada kulit kerang yang utuh,

kemudian kulit kerangnya larut. Contoh: Pelecypoda.

Cetakan jejak, yaitu jejak organisme yang terbentuk pada batuan sedimen lunak.

Contoh: cacing.

Cetakan relief rendah, yaitu cetakan organisme yang mempunyai relief rendah.

Contoh: bekas daun yang jatuh di lumpur.

Bekas kotoran (coprolith).

h) Bentuk seperti organisme, yaitu bahan bahan organik yang terbentuk oleh alam

mempunyai bentuk tumbuh-tumbuhan atau hewan. Contoh: Dedrites berupa lapisan

tipis kristal Mn02.

Gambar 7.11. Macam – macam pengawetan fosil.


9/14


Syarat suatu organisme menjadi fosil setelah mati, yaitu:

a) Fauna atau flora tersebut harus segera tertutup oleh sedimen dimana oksigen tidak

dapat masuk.

b) Fauna atau flora tersebut harus jatuh pada suatu keadaan dimana proses proses bakteri

pembusuk tidak dapat bekerja (karena tidak ada oksigen).

c) Fauna atau flora tersebut harus mempunyai kerangka yang kuat.

Faktor yang mempenganuhi pemfosilan adalah:

a) Tempat atau lingkungan dimana hewan atau tumbuhan itu akan menjadi fosil serta

keadaan lapisan tanah yang membungkus fosil.

b) Hewan atau tumbuhan yang mati tidak boleh terkena proses pembusukan, misalnya:

oksidasi, dirusak oleh bakteri pembusuk, dan proses penghancuran kimia, fisika, dan

biologi lainnya.

c) Hewan atau tumbuhan yang mati tidak boleh dimakan atau menjadi mangsa berbagai

binatang yang masih hidup.d) Setelah hewan atau tumbuhan mati hendaknya terbungkus oleh lapisan terrain atau

sedimen yang dapat melindungi dari proses yang merusakkan.

e) Sedapat mungkin mereka mempunyai bagian tubuh atau batang yang keras dan kuat

seperti terdiri dari mineral atau zat tanduk untuk memudahkan perubahan menjadi

fosil.

f) Satelah hewan atau tumbuhan itu menjadi fosil, maka fosil itu tidak boleh dirusak oleh

daya pelapukan, pengikisan, orogenesis, metamor-fosis, diagenesis, dan lain lain.

Mungkinkah fosil bisa terdapat di semua jenis batuan? Secara umum fosil sering dijumpai

pada batuan sedimen. Pada batuan beku fosil tidak dapat dijumpai karena proses pembentukannya melibatkan magma, sehingga fosil akan hancur. Namun tidak menutup

kemungkinan pada batuan beku memiliki cetakan (mold ) fosil. Sama halnya pada batuan

metamorf, fosil tidak mungkin dapat terawetkan karena proses pembentukan batuan metamorf

sealu melibatkan tekanan dan suhu yang tinggi, mengakibatkan organisme yang menjadi fosil

menjadi rusak.

Pada masa hidupnya, organisme makhlup hidup yang akan menjadi calon fosil memiliki

lingkungan tertentu untuk berkembang biak. Beberapa tempat yang sering dijumpai fosil adalah:

a) Terestrial (daratan)

Ada beberapa faktor yang memungkinkan terjadinya fosil di darat:

Di dalam lapisan es seperti fosil mammoth yang ditemukan utuh di daerah Siberia.

Di dalam lapisan loss seperti yang terjadi di Gurun Gobi yang sering dilanda

angin ribut.

Di dalam damar, seperti fosil serangga yang ditemukan di daerah Baltik.

Di sekitar gunungapi, terjadi sewaktu erupsi, seperti di Pulau Jawa pada Zaman

Pleistosen.


10/14


b) Akustik (di air)

Air payau: tidak baik untuk proses pemfosilan, karena sedimen yang diendapkan

berbutir kasar.

Air asin: disini banyak sekali kemungkinan untuk mendapatkan fosil, yaitu di

dalam pasir, lumpur, napal, atau kapur organik.

Air tawar: fosil tidak begitu banyak di sini dibandingkan dengan di air asin, yaitu

terdapat di Fluviatil (sungai), Limnis (danau), dan Paralis (rawa).

Klasifikasi fosil dikenal dengan nama taksonomi (pengelompokan organisme baik flora

maupun fauna). Urutan taksonomi adalah sebagai berikut:

KINGDOM – PHYLUM – CLASS – ORDO – FAMILY - GENUS – SPESIES

Cara penamaan dan penulisan ( Nomenklatur ) fosil adalah dengan memberian dua nama

pada setiap organisme. Nama genus ditulis di awal dengan huruf besar dan spesies ditulissetelahnya dengan huruf kecil. Penulisan nama fosil harus miring atau digarisbawahi dan setelah

nama spesies harus dituliskan siapa penemu fosil tersebut (menggunakan huruf kapital tebal dan

dalam kurung). Contohnya adalah Globorotalia menardii (D'ORBIGNY). Groborotalia adalah

genus dan menardii adalah spesies, sedangkan D'ORBIGNY adalah nama orang yang

menemukan fosil tersebut.

Fosil diketahui dapat menentukan penanggalan relatif batuan dengan cara

mengklasifikasikan beberapa jenis fosil yang sama ke dalam satu tabel umur hidup fosil tersebut.

Fosil yang ditemukan dalam batuan dianggap mempunyai umur yang sama dengan batuan

tempat fosil tersebut dijumpai.

Tabel 7.1. Penentuan umur batuan berdasarkan kandungan fosil.

Selain menentukan umur relatif batuan, fosil juga dapat digunakan untuk mengetahui

lingkungan purba tempat dimana organisme tersebut berada. Fauna-fauna yang hidup di laut


11/14


terikat oleh suatu zona tertentu, yaitu zona lithoral (0-20 meter), zona neritic (20-200 meter),

zona batyal (200-2000 meter), dan zona abysal (> 2000 meter).

Gambar 7.12. Zona batimetri lautan.

Fosil juga biasanya dijadikan suatu pembanding perlapisan batuan atau dikenal dengan

istilah korelasi. Korelasi dilakukan dengan menghubungkan ciri lapisan batuan yang sama

dengan lapisan lainnya. Teknik pengkorelasian berdasarkan kandungan fosil ini biasa dinamakan

dengan biostratigrafi.

Gambar 7.13. Korelasi batuan dengan menggunakan kandungan fosil atau lebih dikenal dengan biostratigrafi. Jenis

fosil A, B, dan C pada batuan nomor 3 tidak ditemukan. Hal tersebut dikarenakan fosil tersebut tidak diendapakan disana atau telah mengalami erosi. (Thompson and Turk, 1997)

Penentuan umur dengan penanggalan relatif tidak lepas dari metode penentuan umur

melalui fosil yang dibantu melalui skala waktu geologi. Skala waktu geologi ini dibikin oleh

International Commission on Statigraphy berdasarkan waktu dan stratigrafi pada masa lalu yang

dapat dibuktikan dengan kehidupan purba, iklim, dan bentang alam pada masa tertentu.


12/14


Gambar 7.14. Skala waktu geologi.


13/14


7.2. Penanggalan Mutlak

Geologis telah menemukan proses alam yang berlangsung pada laju konstan dan

mengakumulasikannya dalam rekaman tersendiri, rekaman tersebut adalah peluruhan radioaktif

yang ada pada setiap batuan. Setiap batuan memiliki waktu luruh yang berbeda-beda sehingga

diperlukan pemahaman mengenai sifat-sifat radioaktif.

Sebuah atom terdiri dari nucleus yang kecil dan padat, dikelilingi oleh elektron. Nukleus

memiliki proton bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral. Seluruh atom pada

elemen tertentu memiliki jumlah proton yang sama dalam nucleus. Namun, jumlah neutron bisa

bervariasi. Isotop adalah atom pada elemen yang sama dengan jumlah neutron yang berbeda.

Sebagai contoh seluruh isotop potassium memiliki 19 proton, tetapi ada isotop yang memiliki 21

neutron dan yang lainnya memiliki 20 neutron. Setiap isotop namanya akan diikuti dengan total

jumlah proton ditambah dengan neutron pada nukleusnya. Jadi, potassium-40 mengandung 19

proton dan 21 neutron. Potassium-39 memiliki 19 proton tetapi hanya memiliki 20 neutron.

Banyak isotop bersifat stabil dan tidak berubah seiring waktu. Potassium-39 sebagai

contohnya tidak pernah berubah selama 10 Milyar tahun. Namun, ada juga isotop yang tidakstabil atau radioaktif dikarenakan nukleusnya secara tiba-tiba terpecah. Potassium-40 meluruh

secara alamiah untuk membentuk dua jenis isotop lainnya, yaitu argon-40 dan calcium-40. Isotop

radioaktif seperti potassium-40 dikenal dengan “isotop induk ” ( parent isotop), sedangkan isotop

yang dihasilkan oleh radioaktif seperti argon-40 atau calcium-40 disebut dengan “isotop anak ”

(daughter isotope).

Gambar 7.15. Isotop induk Potassium-40 meluruh menjadi isotop anak Argon-40 dan Calcium-40. (Thompson and

Turk, 1997).

Setiap atom memiliki kecenderungan tertentu untuk meluruh pada waktu tertentu. Rata-

rata, setengah atom dari setiap sampel potassium-40 akan meluruh dalam 1.3 milyar tahun. Paruh

waktu adalah waktu yang dibutuhkan oleh separuh atom pada sampel untuk meluruh. Waktu


14/14


paruh potassium-40 adalah 1.3 milyar tahun. Maka, jika 1 gram potassium-40 diletakkan pada

sebuah wadah, 0.5 gram akan tersisa setelah 1.3 milyar tahun, o.25 setelah 2.6 milyar tahun, dan

seterusnya. Setiap isotop radioaktif memiliki waktu paruh tersendiri, beberapanya adalah dalam

detik dan lainnya diukur dalam milyaran tahun.

Peluruhan radioaktif muncul pada laju yang konstan dan diketahui. Ketika isotop induk

meluruh, maka isotop anak akan terkumpul di batuan. Semakin lama batuan tersebut , maka

semakin banyak isotop anak terkumpul. Proses tersebut dikenal dengan Radiometric dating ,

dimana proses penentuan umur batuan, mineral, dan fosil dilakukan dengan mengukur induk dan

isotop anak.

Gambar 7.16 menunjukkan hubungan antara umur dan jumlah relative induk dan isotop

anak. Pada akhir dari paruh waktu, 50 % dari induk atom telah meluruh menjadi isotop anak.

Ketika akhir dari dua paruh waktu, komposisinya adalah 25% induk dan 75% isotop anak. Untuk

menentukan umur batuan, geologis mengukur proporsi isotop induk dan anak dalam sebuah

sampel dan membandingkan rasionya terhadap grafik pada Gambar 7.16 Misalkan pasangan

isotop induk-anak memiliki waktu paruh 1 juta tahun. Jika sebuah batuan mengandung 25%isotop induk dan 75% isotop anak, maka Gambar 7.16 memperlihatkan umur dua paruh waktu,

atau 2 juta tahun.

Gambar 7.16. Grafik peluruhan radioaktif isotop induk menjadi isotop anak. (Thompson and Turk, 1997).

BAB VII Waktu Geologi

Documents

Transcript of BAB VII Waktu Geologi