EaES 350-11 1

Hukum Stratigrafi

Hukum Stratigrafi

• Tujuan utama semua hukum stratigrafi adalahuntuk penentuan umur relatif, yaitu untukmemperkirakan batuan mana yang terbentuklebih dulu dan batuan mana yang terbentukterakhir.

• Juga penentuan umur absolut “kapan tepatnyabatuan itu terbentuk?”. Ini bisa diketahui melaluimetode radiometri/datting dengan mengukurkadar unsur radioaktif batuan sehingga diketahuiumur batuan secara tepat.

Konsep Universal

• Konsep Geologi = Konsep Universal

• Konsep Universal sering dianggap hukum alam

• “Konsep geologi yang berlaku secara umum dan sifatnya universal serta terjadi di semua tempat di dunia”

Hukum-hukum Stratigrafi

1. Hukum Steno

• Hukum Superposisi (Superposition Law)

• Hukum Kejadian Horizontal (Horizontal Law)

• Hukum Menerus (Continousity Law)

2. Hukum Hubungan Potong Menyilang (Cross Cutting Relationship Law)

3. Teori Katastrofa

4. Teori Uniformitas

Hukum-hukum Stratigrafi

5. Uniformitarianism (Hutton, 1785)

6. Faunal Succession (Abble Giraud-Soulavie, 1778)

7. Strata Identified by Fossils (Smith, 1816)

8. Facies Sedimenter (Selley, 1978)

9. Law Of Inclusion

Nicolas Steno: Bapak Geologi Dunia

Nicolas Steno

(11 Januari 1638 – 25 November 1686)

Jasa Nicolas Steno

• Nicolas Steno, seorang anatomis dan geologisberkebangsaan Denmark

• Hasil perumusan Nicolas Steno: Empat prinsippaling dasar dalam ilmu geologi– Hukum Superposisi, – Hukum Cross-Cutting, – Hukum Kontinuitas Lateral, – Hukum Horizontalitas

• Karena jasanya yang sangat besar Nicolas Steno diberi gelar The Father of Geology (si BapakGeologi).

Biografi Nicolas Steno: Masa Kecil Kurang Bahagia?

• Nicolas Steno lahir pada 11 Januari 1638 di Kopenhagen, Denmark.

• Ayahnya seorang tukang emas (goldsmith) yang bekerja untuk King Christian IV, raja Denmark waktu itu.

• Sedih sekali, waktu kecil Pak Steno tidak bebas main keluar bersama teman-teman waktu itu merebak wabah mematikan yang dalam waktu setahun saja sudah membunuh 240 murid sekolah!

• Enam tahun kemudian, ayah beliau meninggal dunia

Belajar Observasi

• Setelah merampungkan pendidikanuniversitasnya, Nicolas Steno memutuskan untukberkeliling Eropa dan menemui ilmuwan-ilmuwanhebat dari Jerman, Prancis, Italia dan Belanda.

• Akibat sering bersentuhan dengan dunia ilmiah, Nicolas Steno terlatih untuk mengasahkemampuan observasinya.

• Ia lebih mempercayai apa yang dilihatnya denganmata kepala sendiri, walaupun hasil observasinyasangat bertentangan dengan doktrin tradisionalyang (pada waktu itu) penuh mitos dan takhayul.

Semangat Belajar

• Ketika berumur 21 tahun, Nicolas Steno bertekad, “Pokoknya saya tidak bakal percaya apapun yang tertulis di buku sebelum saya meneliti sendiri!!”

• Semangat inilah yang membawa Nicolas Steno menjadi ahli di bidang Anatomi & Geologi.

Master Anatomi

• Pertama-tama, Nicolas Steno melanglang ke Rostock, lalu ke kota Amsterdam, di mana beliau menjadi muridGerard Basius dan meneliti sistem limfe. Nicolas Steno menemukan struktur baru yang terdapat di kepalakelinci, anjing, dan domba. Struktur itu pun diberinama “ductus stenonianus".

• Beberapa bulan kemudian, beliau hijrah ke Leiden danmempelajari jantung. Bulan-bulan berikutnya, berbagaikota di Eropa disinggahinya sambil menjalinpertemanan dengan tokoh-tokoh terkemuka danmenjadi anggota asosiasi sains ternama sebagai ahlianatomi.

Berkenalan dengan Geologi

• Pada Oktober 1666, dua nelayan menangkaphiu betina superbesar di dekat kota Livorno. Kepala hiu itu dikirim ke Nicolas Steno untukditeliti

• Nicolas Steno menyadari bahwa bentuk gigihiu itu sangat mirip dengan sejenis “batu” aneh yang sering terselip di lapisan-lapisanbatuan, yang mana orang-orang menyebutnyasebagai “batu lidah (tongue stones)”

“batu lidah(tongue stones)”

Ikan Pacu di Papua

Hipotesa “batu lidah (tongue stones)”

• Penjelasan yang populer waktu itu salah satunya datang dari Pliny the Elder, yang mengklaim bahwa itu adalah batu yang jatuh dari langit, berasal dari pecahan Bulan.

• Hipotesa lainnya menyebutkan: batu itu “tumbuh” secara alami di antara batuan! khas pendekatan Aristoteles.

• Seorang ahli bernama Fabio Colonna justru menulis bahwa sebenarnya batu itu gigi hiu, namun masalahnya komposisi “batu lidah” jauh berbeda dengan gigi hiu asli.

• Nicolas Steno setuju dengan pendapat Pak Fabio dan menambahkan bahwa komposisi gigi hiu bisa berubah tanpa kehilangan bentuknya … mineral replacement!

Penasaran dengan ilmu geologi

• Dari penemuan/ hipotesa inilah Nicolas Steno mulai penasaran dengan ilmu geologi.

• Gigi bisa ada di tengah-tengah batuan?

• benda padat ada di dalam benda padat lain (solid bodies within solids) ?

• Minatnya pun berkembang tidak hanya di bidang fosil saja, tapi juga mineral, kristal, urat kristal, sampai perlapisan batuan.

Hasil Pembelajaran

• Akhirnya, pada 1669 terbitlah buku bersejarah Dissertationis prodromus

Dissertationis prodromus

menjelaskan 4 prinsip yang amat sangat penting dalam stratigrafi dan masihvalid sampai sekarang:

• Hukum Superposisi

“pada waktu sebuah strata terbentuk, semua materinya berupa fluida, karenanyaketika sebuah strata sedang terbentuk, tidak ada strata lain yang ada di atasnya”.

• Hukum Cross-Cutting

“jika sebuah tubuh atau diskontinuitas memotong sebuat stata, [itu] pastiterbentuk setelah strata itu.”

• Hukum Kontinuitas Lateral

“Material yang membentuk strata melampar secara luas di atas permukaan bumikecuali ada tubuh padat lain yang menghalangi”, dan

• Hukum Horizontalitas

“strata yang tegak lurus dengan horizon atau miring terhadap horizon dulunyaparalel dengan horizon.”

Hasil pemikiran Nicolas Steno lainnya

• Steno landmark’s theory

“rekaman fosil (fossil record) merupakan kronologi dari makhluk hidup di zaman-zaman yang berbeda”

• Steno’s law

“sudut bidang-bidang Kristal sama untuk semua spesimen dari Kristal yang sama.”

menjadi basis dari studi kristalografi.

Hukum Superposisi (Superposition Law)

• Dalam suatu seri sedimentasi, dalam kondisi yang belum mengalami perubahan atau deformasi, secarastratigrafis lapisan batuan sedimen bagian atasmempunyai umur geologi yang relatif lebih mudadibandingkan dengan lapisan batuan sedimen yang berada di bawahnya

• Fosil-fosil tertentu antara lain: fosil Pelecypoda danAmphineura (jenis Chiton) serta fosil Brachiopoda, fosiljejak (track) dapat dipergunakan untuk menentukantop (bagian atas) atau bottom (bagian bawah) darisuatu seri lapisan batuan sedimen.

Hukum Kejadian Horizontal(Horizontal Law)

• Pada satu seri deposisi di suatu cekungan sedimentasi, perlapisan batuan sedimen pada saat mula terbentuk mempunyai kedudukan horizontal

Hukum Kejadian Horizontal(Horizontal Law)

• Bila perlapisan batuan sedimen tersebut sudahmembentuk sudut dengan bidang horizontal ataumempunyai kedudukan perlapisan batuan yang miring menunjukkan bahwa perlapisan batuansedimen tersebut sudah mengalami perubahanatau deformasi sebagai akibat tenaga endogen ataupun eksogen

• Tenaga endogen berbentuk sebagai akibattektonik, sedang tenaga eksogen dapat sebagaiakibat longsoran

Hukum Kejadian Horizontal(Horizontal Law)

Di Indonesia:

• Batuan sedimen yang berumur Pra-Tersier atau Pra-Pleistosen, tampak lapisan batuan sedimennya mempunyai kemiringan,

• Batuan sedimen yang diendapkan selama Kuarter lapisan batuan pada umumnya mempunyai kedudukan yang masih horizontal

Hukum Menerus (Continousity Law)

• Dalam proses sedimentasi akan dihasilkan perlapisan batuan yang sama tebal, dan apabila perlapisannya tidak sama tebal, maka pada cekungan sedimentasi tersebut dipastikan telah mengalami gangguan.

Hukum Menerus(Continousity Law)

• Bila perlapisan batuan sedimen menipis ke satu arah, perlapisan tersebut disebut dengan istilah bentuk membaji (wedging).

• Bila pembajian terjadi di dua arah disebut dengan istilah bentuk melensa (lenses).

• Bila pembajian berulang-ulang antar dua satuan batuan yang umurnya sama disebut bentuk hubungan menjari (interfingerting).

Hukum Hubungan Potong Menyilang(Cross Cutting Relationship Law)

• (A.W.R Potter & H. Robinson): Apabila terdapat penyebaran lapisan batuan (satuan lapisan batuan), dimana salah satu dari lapisan tersebut memotong lapisan yang lain, maka satuan batuan yang memotong umurnya relatif lebih muda dari pada satuan batuan yang di potongnya.

Hukum Hubungan Potong Menyilang(Cross Cutting Relationship Law)

• Batuan yang diintrusi (oleh batuan beku) umurnya relatif lebih tua dibandingkan dengan batuan yang mengintrusi.

• Hukum ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk kenampakan geologi yang mempunyai kejadian sejenis

Granitic intrusionFrom D. McConnell, Geologic Time,

http://lists.uakron.edu/geology/natscigeo/Lectures/time/gtime1.htm

Pendekatan: Proses atau bagian umurgeologi yang relatif lebih tua

Di alam sering dijumpai kenampakan geologi dalambentuk:

• suatu struktur patahan yang dipotong oleh strukturpatahan yang lain,

• suatu seri batuan sedimen dipotong oleh strukturpatahan,

• suatu seri batuan sedimen dipotong oleh dike batuanbeku

• suatu vein dipotong oleh vein yang lain

Teori Katastrofa (Catastrofa Theory)

• Diusulkan oleh Cuvier (1769 – 1832), ahli anatomi Perancis

• “Selama waktu geologi tertentu akan berkembang kehidupan tertentu pula”

• Beberapa jenis kehidupan akan punah dan muncul jenis kehidupan yang lain dengan melalui proses evolusi.

Catastrofa Theory

• Kehidupan yang punah tersebut akan menghasilkan fosil dan akan mencirikan lapisan batuan yang bersangkutan

• Tiap lapisan batuan akan dicirikan oleh fosil tertentu yang kemudian dikenal sebagai fosil indeks

• Keberadaan fosil indeks ini yang dapat dimanfaatkan oleh geologist untuk menentukan umur relatif geologi

Syarat fosil indeks

1. Mudah dikenal, dan mudah dicari

2. Jumlahnya harus banyak

• Fosil indeks dapat jenis fauna atau flora.

• Fosil indeks dapat mempunyai tingkatan genus, species atau subspecies

Dalam eksplorasi minyak bumi peranan Foraminifera masih dapat diandalkan

• Foraminifera planktonic dapat dilihat pada Postuma (1971) ex: Globorotalia Plesiotumida (N17-N18)

• Berdasarkan atas Foraminifera besar telah berhasil disusun Klasifikasi Huruf Tersier Indonesia (Letter Clasification Tertiary of Indonesia) Billman, Hottinger and Oesterle (1983) untuk Foraminifera benthonic, khususnya yang masuk dalam group Rotaliid.

Fosil horison

• Fosil yang khas pada perlapisan batuan yang bersangkutan.

• Fosil horison boleh sebagai fosil indeks atau bukan fosil indeks.

• Fosil horison yang berfungsi pula sebagai fosil indeks disebut sebagai fosil zona

Mengapa orang terkonsentrasi pada fosil fauna dibandingkan dengan fosil flora ?

• Fosil Indeks interpretasi umur relatif lapisan batuan

• Fosil Horizon interpretasi lingkungan sedimentasi lapisan batuan

• Fosil Indeks dan ataupun Fosil Horizon Stratigrafi biostratigrafi

Fosil Interpretasi lingkungan sedimentasi

• Fosil dapat dipergunakan untuk menentukan lingkungan sedimentasi lebih teliti.

• Fosil mikro di dalam aplikasinya akan lebih teliti dibandingkan dengan fosil makro.

• Fosil flora pada umumnya menunjukkan penyebaran yang sangat luas.

• Fosil asosiasi akan lebih teliti dibandingkan dengan fosil secara individu.

Fosil Makro fosil indeks & fosil horizon

• Fosil makro ternyata penyebarannya tidak merata

• Fosil makro mudah rusak sehingga mengalami kesulitan dalam indentifikasi Kurang teliti

Fosil Mikro fosil indeks & fosil horizon

• Fosil mikro

– Dijumpai dalam jumlah yang banyak

– Dalam satu hand specimen dapat didapatkan ribuan specimen fosil

– Fosilnya terpreservasi dengan baik sehingga mudah untuk identifikasi

– Lebih teliti dibandingkan dengan fosil makro

– Identifikasi dapat dibantu dengan SEM

Contoh fosil flora

• batubara (rawa reduksi),

• mangrove dijumpai sebagai silicified wood (pantai),

• pohon nipah atau sagu (daerah rawa/lembab),

• diatomea (danau yang banyak mengandung silika).

Contoh fosil fauna

• Pithecanthropus (darat), Coelenterata (laut, daerah tropis, salinity normal), Pelecypoda, Gastropoda cangkang tebal dengan ornament, berwarna (laut dangkal), Cephalopoda (khas hidup dilaut), Ostracoda (dapat darat, air tawar, laut, bagaimana cara pengetahuinya ?), Foraminifera besar (laut dangkal), Foraminifera planktonic (laut terbuka). dsb.

Interpretasi lingkungan sedimentasi batimetri

• Bandy (1967), Perbandingan Foraminifera dan Ostracoda (F/O), banyak Ostracoda- tendensi ke marsh, banyak Foraminifera-tendensi ke laut.

• Grimsdale dan Markhoven (1955), dengan P/B ratio dari Foraminifera

– Inner shelf (0-20 m)- PB ratio 0-20%

– Middle shelf (20-100 m)- PB ratio 20-50%

– Outer shelf (100-200 m)- PB ratio 20-50%

– Upper shelf (200-500 m)-PB ratio 30-50%

– Lower shelf (500-2000 m)-PB ratio 50-100%

Teori Uniformitas (Uniformity Theory)

Diusulkan oleh James Hutton (1726-1779), seorang geologist Scotlandia, menyebutkan:

The Present is the key to the past

artinya: peristiwa yang terjadi pada saatsekarang merupakan kunci untuk membukatabir peristiwa atau kejadian pada masa lampau.

Uniformity Theory

• Dengan demikian, bila saat ini terjadi gempa tektonik, vulkanisme, banjir, tanah longsor, dan kejadian geologi yang lainnya, maka peristiwa yang sama pernah terjadi pada masa lampau.

Contoh konkrit

• Saat sekarang kita dapat menyaksikan kejadian gunung api meletus, artinya pada masa lampau juga pernah terjadi gunung api meletus.

• Apabila dalam peta geologi terdapat patahan akibat tektonik (gempa tektonik), maka wajar apabila gempa tektonik (misal yang terjadi di Jogyakarta 27 Mei 2006) telah mengakibatkan terjadi patahan geologi.

• Apabila sekarang kita melihat kejadian banjir, maka pada masa lampau juga pernah terjadi banjir.

Hukum: Faunal Succession (Abble Giraud-Soulavie, 1778)

• Pada setiap lapisan yang berbeda umur geologinyaakan ditemukan fosil yang berbeda pula Fosil yang berada pada lapisan bawah akan berbeda dengan fosil di lapisan atasnya.

• Fosil yang hidup pada masa sebelumnya akan digantikan (terlindih) dengan fosil yang ada sesudahnya, dengan kenampakan fisik yang berbeda (karena evolusi). Perbedaan fosil ini sebagai pembatas satuan formasi dalam lithostratigrafi atau dalam koreksi stratigrafi

Strata Identified by Fossils (Smith, 1816)

• Perlapisan batuan dapat dibedakan satu dengan yang lain dengan melihat kandungan fosilnya yang khas

Facies Sedimenter (Selley, 1978)

• Suatu kelompok litologi dengan ciri-ciri yang khas yang merupakan hasil dari suatu lingkungan pengendapan yang tertentu. Aspek fisik, kimia atau biologi suatu endapan dalam kesamaan waktu. Dua tubuh batuan yang diendapakan pada waktu yang sama dikatakan berbeda fsies apabila kedua batuan tersebut berbeda fisik, kimia atau biologi (S.S.I.)

Law of Inclusion

• Inklusi terjadi bila magma bergerak keatas menembus kerak, menelan fragmen-fragmen besar disekitarnya yang tetap sebagai inklusi asing yang tidak meleleh Jadi jika ada fragmen batuan yang terinklusi dalam suatu perlapisan batuan, maka perlapisan batuan itu terbentuk setelah fragmen batuan.

• Dengan kata lain batuan/lapisan batuan yang mengandung fragmen inklusi, lebih muda dari batuan/lapisan batuan yang menghasilkan fragmen tersebut.