I.
GEOLOGI TEKNIK
Geologi Teknik adalah aplikasi geologi untuk kepentingan keteknikan, yang menjamin pengaruh faktor-faktor geologi terhadap lokasi, desain, konstruksi, pelaksanaan pembangunan (operation) dan pemeliharaan hasil kerja keteknikanatau engineering works (American Geological Institute dalam Attewell & Farmer, 1976). Sebenarnya pengetahuan ini sudah dimengerti dan dipergunakan beberapa abad yang lalu baik di indonesia maupun di negeri-negeri lain. Di indonesia misalnya pada pembuatan candi-candi pada waktu itu sudah dapat memilih batu-batu berkualitas. Pemakaian ilmu geologi untuk bidang teknik sipi dilakukan oleh ahli teknik sipil inggris bernama William Smith (1839) dikenal sebagai bapak geologi inggris. Dengan pembuatan terowongan kereta api swiss, bendungan di california, (1928). Di indonesia kira-kira 50 tahun yang lalu baru mulai ada kesadaran pentingnya geologi dalam pekerjaan-pekerjaan sipil.
Gambar I.1 Ruang Lingkup Geologi Teknik Peristilahan material bangunan sering terjadi masalah, oleh karena itu sebagai konsultan bidang geologi teknik harus memahami istilah-istilah atau batasan-batasan yang benar menurut teknik sipil. Ada perbedaan pengertian dalam bidang geologi maupun bidang teknik sipil tentang tanah dan batuan.
GEOLOGI TEKNIK 1
Gambar I.2 Tabel Istilah I.1 PROSES-PROSES GEOLOGI YANG MENYEBABKAN BENCANA ALAM Berbagai proses geologi selalau bekerja di sekitar kita. Proses-proses tersebut bekerja membentuk roman muka bumi. Ada kalanya, proses-proses yang bekerja itu bersentuhan dengan manusia dan dapat menyebabkan kerusakan harta benda dan bahkan kematian. Proses-proses geologi yang dapat menimbulkan kerugian pada manusia itu selanjutnya disebut sebagai bencana geologi. Bila kita memperhatikan lokasi tempat proses-proses geologi berlangsung, maka akan tampak bahwa proses-proses geologi dapat terjadi di semua tempat di permukaan bumi. Oleh karena itu, bencana geologi dapat juga terjadi di berbagai tempat di permukaan bumi. Meskipun demikian, macam-macam proses geologi atau bencana geologi yang terjadi di suatu setting lingkungan sangat ditentukan oleh kondisi geologi dan geomofologi yang ada di lingkungan tersebut. Bencana alam merupakan yang mengakibatkan dampak besar bagi populasi manusia, hewan, dan tanaman. bencana alam sendiri ada yang secara alamiah dan terjadi karena perbuatan manusia. I.2 PROSES GEOLOGI DAN BENCANA GEOLOGI Proses geologi adalah semua proses yang berlangsung di permukaan bumi atau di bawah permukaan bumi yang melibatkan semua materialyang ada di bumi. Proses-proses tersebut berlangsung di dalam suatu sistem yang bekerja membangun dan membentuk permukaan bumi, dan memindahkan material dari satu tempat ke tempat lain atau dari satu sistem ke sistem yang lain. Dengan demikian, sesuai dengan perbedaan karakter material yang terlibat dan lokasinya, proses-proses geologi memiliki karakter yang “site specific” (khas menurut lokasinya) meskipun dengan pemisahan yang tidak ketat. Di daerah pesisir, proses-proses geologi yang khas untuk daerah pesisir umumnya adalah prosesproses geologi hasil interaksi dari angin, gelombang, pasang-surut dan arus. Sebagai bencana GEOLOGI TEKNIK 2
geologi, proses-proses geologi itu dapat terekspresikan sebagai tsunami, gelombang karena badai, banjir, erosi pantai dan sedimentasi. Selain itu, ada satu proses geologi yang umum terjadi di daerah pesisir yang tidak ada kaitannya dengan berbagai fenomena yang telah disebutkan di atas, yaitu subsiden. Macam bencana yang terakhir ini berkaitan dengan kondisi geologi daerah pesisir dan aktifitas manusia. I.3 Proses Proses Geologi dan Perubahan Bentangalam Dibahas tentang proses-proses geologi sebagai suatu proses alamiah yang berjalan sepanjang masa dan proses-proses ini (endogen dan eksogen) akan membentuk, mempertahankan, dan merubah bentuk bentangalam. Proses-proses geologi tersebut selain merubah bentuk bentuk bentangalam juga dapat menghasilkan sumberdaya geologi dan dapat pula menimbulkan bencana bagi kehidupan manusia. Selain itu proses-proses geologi dapat pula dimanfaatkan dalam pengelolaan lingkungan, seperti pengenceran, disperse, pergantian ion yang dimanfaatkan untuk mengelola limbah. contoh beberapa bencana geologi d indonesia tahun 2010 Bencana alam geologi merupakan peristiwa/kejadian/fenomena alamiah yang disebabkan oleh proses geologi dan mengakibatkan terjadinya kerusakan alam, kerugian harta benda serta jatuhnya korban jiwa. Bencana Alam Geologi ini dapat disebabkan oleh berbagai penyebab, yaitu : Gempa Bumi (Earthquake), Tsunami (Tsunamis), Letusan Gunungapi (Volcanic Eruptions), dan Gerakan Tanah (Mass Movement). Indonesia merupakan negara yang sangat berpotensi mengalami bencana alam geologi. Letak geografis Indonesia berada di antara dua benua dan dua samudera, terbentang di garis khatulistiwa serta terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik utama dunia, merupakan wilayah territorial yang sangat rawan terhadap bencana khususnya bencana geologi. nahh!!!! disini saya akan menjelaskan kejadian- kejadian bencana geologi di tiap daerah dan waktu kejadiannya dan seberapa besar kerusakan yang di timbulkannya pada tahun 2010:
GEOLOGI TEKNIK 3
II.
TANAH LONGSOR
sering disebut gerakan tanah adalah suatu peristiwa geologi yang terjadi karena pergerakan masa batuan atau tanah dengan berbagai tipe dan jenis seperti jatuhnya bebatuan atau gumpalan besar tanah. Secara umum kejadian longsor disebabkan oleh dua faktor yaitu faktor pendorong dan faktor pemicu. Faktor pendorong adalah faktor-faktor yang memengaruhi kondisi material sendiri, sedangkan faktor pemicu adalah faktor yang menyebabkan bergeraknya material tersebut. Meskipun penyebab utama kejadian ini adalah gravitasi yang memengaruhi suatu lereng yang curam, namun ada pula faktor-faktor lainnya yang turut berpengaruh: 1. erosi yang disebabkan aliran air permukaan atau air hujan, sungai-sungai atau gelombang laut yang menggerus kaki lereng-lereng bertambah curam 2. lereng dari bebatuan dan tanah diperlemah melalui saturasi yang diakibatkan hujan lebat 3. gempa bumi menyebabkan getaran, tekanan pada partikel-partikel mineral dan bidang lemah pada massa batuan dan tanah yang mengakibatkan longsornya lereng-lereng tersebut 4. gunung berapi menciptakan simpanan debu yang lengang, hujan lebat dan aliran debudebu 5. getaran dari mesin, lalu lintas, penggunaan bahan-bahan peledak, dan bahkan petir 6. berat yang terlalu berlebihan, misalnya dari berkumpulnya hujan atau salju Contohnya Tanah Longsor Tenjolaya Terjadi pada 23 Februari 2010 di Tenjolaya, Pasirjambu, Bandung. Longsor ini menimbun 50 rumah bedeng milik buruh, longsor juga menimbun satu pabrik pengolahan teh, satu gedung olahraga, satu koperasi karyawan, satu puskesmas , dan satu masjid. Jumlah korban jiwa, akibat longsor berjumlah 45 orang
Gambar II.1 Tanah Longsor GEOLOGI TEKNIK 4
Gambar II.2 Tanah Longsor II.1 Jenis-jenis Tanah Longsor Ada 6 jenis tanah longsor, yakni: longsoran translasi, longsoran rotasi, pergerakan blok, runtuhan batu, rayapan tanah, dan aliran bahan rombakan. Jenis longsoran translasi dan rotasi paling banyak terjadi di Indonesia. Sedangkan longsoran yang paling banyak memakan korban jiwa manusia adalah aliran bahan rombakan
GEOLOGI TEKNIK 5
III.
GEMPA BUMI
adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Gempa Bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak Bumi (lempeng Bumi). Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada jenis dan ukuran gempa Bumi yang di alami selama periode waktu. Gempa Bumi diukur dengan menggunakan alat Seismometer. Moment magnitudo adalah skala yang paling umum di mana gempa Bumi terjadi untuk seluruh dunia. Skala Rickter adalah skala yang di laporkan oleh observatorium seismologi nasional yang di ukur pada skala besarnya lokal 5 magnitude. kedua skala yang sama selama rentang angka mereka valid. gempa 3 magnitude atau lebih sebagian besar hampir tidak terlihat dan besar nya 7 lebih berpotensi menyebabkan kerusakan serius di daerah yang luas, tergantung pada kedalaman gempa. Gempa Bumi terbesar bersejarah besarnya telah lebih dari 9, meskipun tidak ada batasan besarnya. Gempa Bumi besar terakhir besarnya 9,0 atau lebih besar adalah 9,0 magnitudo gempa di Jepang pada tahun 2011 (per Maret 2011), dan itu adalah gempa Jepang terbesar sejak pencatatan dimulai. Intensitas getaran diukur pada modifikasi Skala Mercalli.. Contohnya Gempa Bumi Aceh Gempa bumi Sumatera 9 Mei 2010 terjadi di 66 kilometer barat daya Meulaboh, gempa bumi terjadi di sepanjang lempeng Indo-Australia dan lempeng Sunda. Gempa ini terjadi di wilayah gempa yang terjadi sejak tahun 2000an. Selain dirasakan di Indonesia, gempa juga dirasakan di Laos, Malaysia, Myanmar, Singapura, dan Thailand. Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika sempat memberikan peringatan potensi terjadi tsunami dengan naiknya gelombang di laut setinggi 20 sentimeter, namun sekitar 90 menit setelah terjadinya gempa. Gempa dirasakan hingga wilayah Medan, Sumatera Utara. Gempa juga dirasakan hingga wilayah Padang, Sumatera Barat. Kerusakan ringan dilaporkan terjadi di menara pengawas bandar udara di Meulaboh. Gempa juga mengakibatkan sejumlah rumah warga di Kabupaten Aceh Barat dan Kabupaten Nagan Raya, rusak ringan dan retak-retak.
Gambar III.1 Kondisi pasca gempa bumi Aceh GEOLOGI TEKNIK 6
III.1 JENIS-JENIS GEMPA BUMI Jenis gempa bumi dapat dibedakan berdasarkan: a. Berdasarkan Penyebab • Gempa bumi tektonik Gempa Bumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas tektonik, yaitu pergeseran lempeng-lempeng tektonik secara mendadak yang mempunyai kekuatan dari yang sangat kecil hingga yang sangat besar. Gempa bumi ini banyak menimbulkan kerusakan atau bencana alam di Bumi, getaran gempa Bumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian Bumi. Gempa bumi tektonik disebabkan oleh pelepasan tenaga yang terjadi karena pergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan dengan tiba-tiba. • Gempa bumi tumbukan Gempa Bumi ini diakibatkan oleh tumbukan meteor atau asteroid yang jatuh ke Bumi, jenis gempa Bumi ini jarang terjadi • Gempa bumi runtuhan Gempa Bumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah pertambangan, gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal. • Gempa bumi buatan Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke permukaan bumi. • Gempa bumi vulkanik (gunung api) Gempa Bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi sebelum gunung api meletus. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempa bumi. Gempa bumi tersebut hanya terasa di sekitar gunung api tersebut. b. Berdasarkan Kedalaman Gempa bumi dalam Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dari 300 km di bawah permukaan bumi. Gempa bumi dalam pada umumnya tidak terlalu berbahaya. Gempa bumi menengah Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara 60 km sampai 300 km di bawah permukaan bumi.gempa bumi menengah pada umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa. Gempa bumi dangkal Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan kerusakan yang besar. c. Berdasarkan Gelombang/Getaran Gempa Gelombang Primer Gelombang primer (gelombang lungitudinal) adalah gelombang atau getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran ini berasal dari hiposentrum. Gelombang Sekunder Gelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah berkurang,yakni 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair. GEOLOGI TEKNIK 7
III.2 Penyebab terjadinya gempa Bumi Kebanyakan gempa Bumi disebabkan dari pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan yang disebabkan oleh lempengan yang bergerak. Semakin lama tekanan itu kian membesar dan akhirnya mencapai pada keadaan dimana tekanan tersebut tidak dapat ditahan lagi oleh pinggiran lempengan. Pada saat itulah gempa Bumi akan terjadi. Gempa Bumi biasanya terjadi di perbatasan lempengan-lempengan tersebut. Gempa Bumi yang paling parah biasanya terjadi di perbatasan lempengan kompresional dan translasional. Gempa Bumi fokus dalam kemungkinan besar terjadi karena materi lapisan litosfer yang terjepit kedalam mengalami transisi fase pada kedalaman lebih dari 600 km. Beberapa gempa Bumi lain juga dapat terjadi karena pergerakan magma di dalam gunung berapi. Gempa Bumi seperti itu dapat menjadi gejala akan terjadinya letusan gunung berapi. Beberapa gempa Bumi (jarang namun) juga terjadi karena menumpuknya massa air yang sangat besar di balik dam, seperti Dam Karibia di Zambia, Afrika. Sebagian lagi (jarang juga) juga dapat terjadi karena injeksi atau akstraksi cairan dari/ke dalam Bumi (contoh. pada beberapa pembangkit listrik tenaga panas Bumi dan di Rocky Mountain Arsenal. Terakhir, gempa juga dapat terjadi dari peledakan bahan peledak. Hal ini dapat membuat para ilmuwan memonitor tes rahasia senjata nuklir yang dilakukan pemerintah. Gempa Bumi yang disebabkan oleh manusia seperti ini dinamakan juga seismisitas terinduksi. Adapaun Skala Richter untuk magnitudo gempa bumi adalah sebagai berikut. < 2 Secara umum getaran tak terasa tetapi terekam oleh seismograf 2 – 2,9 Getaran hampir terasa oleh sebagian kecil orang 3 – 3,9 Getaran terasa oleh sebagian kecil orang 4 – 4,9 Getaran terasa oleh hampir semua orang 5 – 5,9 Getaran mulai menimbulkan kerusakan bangunan 6 – 6,9 Getaran menimbulkan kerusakan 7 – 7,9 Gempa skala besar, getaran kuat, menimbulkan kerusakan besar 8 – 9 Gempa dahsyat, getaran sangat kuat dan meluluh lantakkan bangunan
GEOLOGI TEKNIK 8
IV.
TSUNAMI
adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba. Perubahan permukaan laut tersebut bisa disebabkan oleh gempa bumi yang berpusat di bawah laut, letusan gunung berapi bawah laut, longsor bawah laut, atau atau hantaman meteor di laut. Gelombang tsunami dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung dalam gelombang tsunami adalah tetap terhadap fungsi ketinggian dan kelajuannya. Di laut dalam, gelombang tsunami dapat merambat dengan kecepatan 500-1000 km per jam. Setara dengan kecepatan pesawat terbang. Ketinggian gelombang di laut dalam hanya sekitar 1 meter. Dengan demikian, laju gelombang tidak terasa oleh kapal yang sedang berada di tengah laut. Ketika mendekati pantai, kecepatan gelombang tsunami menurun hingga sekitar 30 km per jam, namun ketinggiannya sudah meningkat hingga mencapai puluhan meter. Hantaman gelombang Tsunami bisa masuk hingga puluhan kilometer dari bibir pantai. Kerusakan dan korban jiwa yang terjadi karena Tsunami bisa diakibatkan karena hantaman air maupun material yang terbawa oleh aliran gelombang tsunami. IV.1 Penyebab terjadinya tsunami Tsunami dapat terjadi jika terjadi gangguan yang menyebabkan perpindahan sejumlah besar air, seperti letusan gunung api, gempa bumi, longsor maupun meteor yang jatuh ke bumi. Namun, 90% tsunami adalah akibat gempa bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah beberapa tsunami diakibatkan oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung Krakatau. Gerakan vertikal pada kerak bumi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun secara tibatiba, yang mengakibatkan gangguan keseimbangan air yang berada di atasnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi gelombang besar yang mengakibatkan terjadinya tsunami. Kecepatan gelombang tsunami tergantung pada kedalaman laut di mana gelombang terjadi, dimana kecepatannya bisa mencapai ratusan kilometer per jam. Bila tsunami mencapai pantai, kecepatannya akan menjadi kurang lebih 50 km/jam dan energinya sangat merusak daerah pantai yang dilaluinya. Di tengah laut tinggi gelombang tsunami hanya beberapa cm hingga beberapa meter, namun saat mencapai pantai tinggi gelombangnya bisa mencapai puluhan meter karena terjadi penumpukan masa air. Saat mencapai pantai tsunami akan merayap masuk daratan jauh dari garis pantai dengan jangkauan mencapai beberapa ratus meter bahkan bisa beberapa kilometer. Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua. Tanah longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami. Gempa yang menyebabkan gerakan tegak lurus lapisan bumi. Akibatnya, dasar laut naik-turun secara tiba-tiba sehingga keseimbangan air laut yang berada di atasnya terganggu. Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar, dapat terjadi megatsunami yang tingginya mencapai ratusan meter. IV.2 Gempa yang menyebabkan tsunami Gempa bumi yang berpusat di tengah laut dan dangkal (0 - 30 km) Gempa bumi dengan kekuatan sekurang-kurangnya 6,5 Skala Richter Gempa bumi dengan pola sesar naik atau sesar turun GEOLOGI TEKNIK 9
IV.3 Mekanisme terjadinya tsunami : 1. Terjadi gempabumi tektonik akibat peristiwa tumbukan lempeng. 2. Terjadi pengurangan volume air sehingga air laut menyusut sesaat. 3. Terbentuklah gelombang laut yang semakin kuat ke arah pantai. 4. Terjadilah gelombang tsunami yang tingginya sesuai perbedaan elevasi. 5. Tsunami akan terpecah dan tertahan oleh tanggul pepohonan. IV.4 Upaya Penyelamatan Diri dari Tsunami : 1. Permukaan air laut dalam keadaan normal, tiba-tiba terasa ada goncangan tanah. 2. Air laut surut secara tiba-tiba menjorok jauh ke tengah laut. Segera lari menjauh dari pantai cari tempat yang tinggi. 3. Berlindung di perbukitan atau daerah yang tinggi. 4. Tunggu hingga gelombang laut normal kembali, lakukan tindakan penyelamatan. Contohnya Tsunami Mentawai Tsunami di kepulauan Mentawai ini terjadi pada tanggal 26 Oktober 2010. Tsunami ini diawali gempa berkekuatan 7,2 skala richter Kabupaten Kepulauan Mentawai, Sumatera Barat, Tsunami yang terjadi di Mentawai adalah sebuah bencana yang tidak terduga dan tidak bisa diprediksi sehingga banyak jatuh korban saat peristiwa itu terjadi.
Gambar IV.1 Tsunami Mentawai
GEOLOGI TEKNIK 10
V.
BENCANA VULKANISME
Vulkanisme adalah kegiatan yang berkaitan dengan gerakan magma. Magma sebagai masa silikat cair pijar sangat giat melakukan gerakan ke segala arah baik secara vertical, miring, menyusup atau mendatar, yang bergerak dipermukaan bumi ataupun hanya di dalam bumi. Bagian bumi tempat keluarnya magma disebut gunung berapi, sedangkan gerakan magma yang dapat mengangkat lapisan batuan yang cembung keatas dan mengikis ruangan yang V.1 Gejala-gejala vulkanisme tersebut meliputi : 1) Instruksi Magma Yaitu proses penerobosan magma ke dalam litosfer tetapi tidak mampu mencapai permukaan bumi. Intrusi magma menghasilkan bentukan-bentukan di dalam dapur magma. − Batolit, yaitu magma yang membeku di dalam dapur magma. − Lakolit, yaitu batuan beku yang terbentuk dari resapan magma dan membeku diantara dua lapisan batuan berbentuk lensa cembung. − Sill/keeping intrusi, batuan beku yang berbentuk diantara dua lapisan batuan, berbentuk pipih dan melebar. − Gang, yaitu magma yang memotong lapisan batuan dengan arah tegak/miring, berbentuk pipih dan melebar. − Apofisa, yaitu batuan beku yang berbentuk dicabang-cabang gang, berukuran kecil. 2) Ekstrusi Magma Yaitu gerakan magma mencapai permukaan bumi dalam bentuk letusan atau erupsi.erupsi dibedakan menjadi tiga macam sebagai berikut: Erupsi linear, yaitu keluarnya magma melalui retakan atau celah. Erupsi sentral, yaitu keluarnya magma melalui terusan kepundan − Gunung api perisai (tameng) − Terjadi akibat magma keluar sangat encer. Selanjutnya magma yang emcer ini mengalir kesegala arah membentuk lereng yang sangat landai, sekitar 10 – 100. − Gunung Api Maar − Terjadi akibat letusan ekspolosif yang membentuk lubang lingkaran besar di permukaan bumi. Dapur magma yang kecil dan dangkal mengakibatkan letusan satu kali dan mati. Gunung api maar tidak tinggi dan terdiri atas timbunan bahanbahan padat atau efflata dan dibawahnya kadang-kadang terdapat air. Misalnya danau Klakah. − Gunung Api Strato − Terjadi akibat erupsi eksplosip yang diselingi dengan erupsi efusif sehingga lerengnya berlapis-lapis dan terdiri atas bermacam-macam batuan. Gunung api strato paling banyak terdapat di dunia, seperti di Indonesia adalah gunung merbabu dan Merapi Jawa Tengah, semeru dan Kelud (Jawa Timur) Erupsi Areal, yaitu keluarnya magma pada satu areal tertentu karena dekatnya dapur magma dengan permukaan bumi. Berdasarkan kuat tidaknya letusan dan kandungan mineral yang dikeluarkan, erupsi gunung api dibedakan atas dua macam, yaitu : Erupsi eksplosif, adalah erupsi atau letusan dan kandungan mineral yang dikeluarkan, erupsi ini biasanya menyemburkan material vulkanik yang bersifat padat cair. Erupsi efusif atau letusan yang tidak menimbulkan ledakan karena tekanan gas kurang kuat. Pada proses erufsi ini material yang dikeluarkan adalah material cair GEOLOGI TEKNIK 11
atau sebagian besar lava dan sedikit material padat yang berukuran kecil. Selanjutnya bahan-bahan tersebut mengalir pada lereng gunung sebagai aliran lava. Gunung api adalah bukit atau gunung yang mempunyai lubang kepundan sebagai tempat keluarnya magma dan atau gas ke permukaan bumi. Di seluruh wilayah Indonesia terdapat 129 gunungapi aktif (+ 13 % dari gunungapi aktif dunia). Semua gunungapi tersebut berada pada jalur tektonik yang memanjang mulai dari Sumatera bagian utara menerus ke arah selatan melalui Jawa, Nusatenggara, sampai Laut Banda (sesuai dengan penyusupan Lempeng IndoAustralia ke bawah Lempeng Eurasia). Deretan ini dikenal sebagai jalur Mediteran. Kelompok gunungapi lainnya terdapat di Sulawesi Utara dan Maluku (penyusupan Lempeng Pasifik ke bawah Lempeng Eurasia). Deretan ini disebut jalur Lingkar Pasifik (“Circum Pacific”) Letusan gunungapi adalah suatu peristiwa alam yang terjadi akibat pembebasan energi yang terakumulasi di dalam sebuah gunungapi. Apabila magmanya bersifat basa (cair), maka letusannya hanya berupa leleran lava. Tetapi bila magmanya bersifat asam (kental), letusannya dapat berupa semburan bom, lapili, abu dan awan panas. Tipe Letusan Gunung Api Berdasarkan derajat kekentalan magma, tekanan gas magnetic, kedalam dapur magma dan bahan material yang dikeluarkan, letusan gunung api dibedakan menjadi : • Letusan tipe Hawaii • Letusan tipe stromboli • Letusan tipe vulkano • Letusan tipe merapi • Letusan tipe perret atau plinian • Letusan tipe pelee • Letusan tipe Sint Vincent Gejala-Gejala Gunung Api Akan Meletus • Terjadinya getaran bumi • Suhu disekitar kawah naik • Sumber air tiba-tiba kurang atau kering • Terdengar suara gemuruh • Binatang di puncak turun ke lereng • Pohon-pohon di sekitar kawah mengering Bahan-bahan yang dikeluarkan gunung api Bahan-bahan yang dikeluarkan gunung api saat meletus adalah sebagai berikut : 1) Material vulkanis padat (efflata) a) berdasarkan asalnya - Efflata autogen, bersala dari bekuan magma yang keluar. - Efflata aulogen, berasal dari pipa kawah yang terlempar. b) Berdasarkan ukurannya - Boom berukuran besar - Lapili sebesar kerikil - Pasir vulkanik sebesar butiran pasir GEOLOGI TEKNIK 12
- Abu vulkanis efflata yang halus 2) Material berupa cairan a) lava, yaitu aliran magma ke permukaan bumi b) Lahar panas, yaitu lava yang merupakan campuran lava dengan air c) Lahar dingin yaitu lava yang membeku bersama air hujan. 3) Material gas, terdiri dari atas uap air, gas nitrogen, gas belerang, asam arang dan lain-lain Peristiwa pascavulkanis dan postvulkanis Gejala postvulkanis adalah peristiwa yang terdapat pada gunung api yang telah mati. Peristiwa tersebut antara lain sebagi berikut : 1) Ekshalasi (sumber gas) berupa : a) solfatar, yaitu gas belerang (H2S) b) Fumarol, yaitu gas uap air (H2O) c) Mofet, yaitu gas asam arang 2) Mata air panas Air tanah terletak dekat dapur magma, keluar sebagai air panas 3) Sumber air mineral Mata air panas yang mengandung mineral 4) Geiser Sumber air panas yang memancar secara berkala. Pengaruh vulkanisme terhadap kehidupan a) Pengaruh vulkanisme yang menguntungkan Manfaat gunung berapi bagi kehidupan - Gunung api merupakan daerah penangkapan hujan - Abu vulkanik bersifat menyuburkan tanah pertanian - Hancuran bahan vulkanis mengandung unsure hara. - Menghasilkan bahan galian, seperti belerang, perak dan lain-lain - Hutan di daerah gunung berapi berfungsi menahan erosi serta menyimpan air hujan b) Pengaruh vulkanisme yang merugikan - Letusan gunung api merusak lahan pertanian - Hujan abu merusak semua yang dilaluinya - Lahar panas bersifat merusak kehidupan - Awan panas merusak kehidupan - Lahar dingin mendangkalkan sungai - Gas beracun mematikan manusia - Gelombang pasang Usaha-usaha mengurangi bahaya gunung berapi 1) Membuat terowongan-terowongan air pada kepundan yang berdanau. 2) Mendirikan pos-pos pengamatan di sekitar gunung berapi. 3) Mengungsikan penduduk yang bertempat tinggal di lereng-lereng gunung berapi yang akan meletus. 4) Membuat dam-dam penampungan di daerah aliran lahar. Hal ini berarti intrusi magma tidak mencapai ke permukaan bumi. Mungkin hanya sebagian kecil intrusi magma yang bisa mencapai ke permukaan bumi. Namun yang perlu diingat bahwa intrusi magma bisa mengangkat lapisan kulit bumi menjadi cembung hingga membentuk tonjolan GEOLOGI TEKNIK 13
berupa pegunungan. Secara rinci, adanya intrusi magma (atau disebut plutonisme) menghasilkan bermacam-macam bentuk (perhatikan gambar penampang gunung api), yaitu: • Batolit adalah batuan beku yang terbentuk di dalam dapur magma, sebagai akibat penurunan suhu yang sangat lambat. • Lakolit adalah magma yang menyusup di antara lapisan batuan yang menyebabkan lapisan batuan di atasnya terangkat sehingga menyerupai lensa cembung, sementara permukaan atasnya tetap rata. • Keping intrusi atau sill adalah lapisan magma yang tipis menyusup di antara lapisan batuan. • Intrusi korok atau gang adalah batuan hasil intrusi magma memotong lapisan-lapisan litosfer dengan bentuk pipih atau lempeng. • Apolisa adalah semacam cabang dari intrusi gang namun lebih kecil. • Diatrema adalah batuan yang mengisi pipa letusan, berbentuk silinder, mulai dari dapur magma sampai ke permukaan bumi. Letusan Gunung Merapi Letusan Merapi 2010 adalah rangkaian peristiwa gunung berapi yang terjadi di Merapi di Indonesia. Aktivitas seismik dimulai pada akhir September 2010, dan menyebabkan letusan gunung berapi pada hari Selasa tanggal 26 Oktober 2010, mengakibatkan sedikitnya 28 orang tewas, termasuk Mbah Maridjan., jumlah korban meninggal menjadi 240 jiwa
Gambar V.1 Letusan Gunung Merapi
GEOLOGI TEKNIK 14
VI.
PROSES PEMBENTUKAN TANAH KARENA PELAPUKAN BATUAN
Pelapukan adalah proses alterasi dan fragsinasi batuan dan material tanah pada dan/atau dekat permukaan bumi yang disebabkan karena proses fisik, kimia dan biologi. Hasil dari pelapukan ini merupakan asal (source) dari batuan sedimen dan tanah (soil). Kiranya penting untuk ketahui bahwa proses pelapukan akan menghacurkan batuan atau bahkan melarutkan sebagian dari mineral untuk kemudian menjadi tanah atau diangkut dan diendapkan sebagai batuan sedimen klastik. Sebagian dari mineral mungkin larut secara menyeluruh dan membentuk mineral baru. Inilah sebabnya dalam studi tanah atau batuan klastika mempunyai komposisi yang dapat sangat berbeda dengan batuan asalnya. Komposisi tanah tidak hanya tergantung pada batuan induk (asal) nya, tetapi juga dipengaruhi oleh alam, intensitas, dan lama (duration) pelapukan dan proses jenis pembentukan tanah itu sendiri. Di alam pada umumnya ke tiga jenis pelapukan (fisik, kimiawi dan biologis) itu bekerja bersama-sama, namun salah satu di antaranya mungkin lebih dominan dibandingkan dengan lainnya. Walaupun di alam proses kimia memegang peran yang terpenting dalam pelapukan, tidak berarti pelapukan jenis lain tidakpenting. Berdasarkan pada proses yang dominan inilah maka pelapukan batuan dapat dibagi menjadi pelapukan fisik, kimia dan biologis. Pelapukan merupakan proses proses alami yang menghancurkan batuan menjadi tanah. VI.1 Jenis pelapukan: Pelapukan biologi
Gambar VI.1 Pelapukan biologi merupakan pelapukan yang disebabkan oleh makhluk hidup. contoh: tumbuhnya lumut Pelapukan fisika
GEOLOGI TEKNIK 15
Gambar VI.2 Pelapukan Fisika merupakan pelapukan yang disebabkan oleh perubahan suhu atau iklim .contoh : perubahan cuaca Pelapukan kimia
Gambar IV.3 Pelapukan Kimia merupakan pelapukan yang disebabkan oleh tercampurnya batuan dengan zat - zat kimia . contoh: tercampurnya batu oleh limbah pabrik yang mengandung bahan kimia Dalam kehidupan sehari-hari, proses pelapukan sering terjadi. batu kecil yang terus ditetesi oleh air hujan maupun air biasa lama kelamaan akan melapuk dan menjadi tanah. peristiwa itu sering disebut dengan pelapukan fisika. batu yang ditumbuhi lumut lama kelamaan akan pecah dan hancur. peristiwa tersebut sering disebut pelapukan biologi.Dan masih banyak lagi contohcontoh pelapukan.
GEOLOGI TEKNIK 16
VII.
BATUAN DAN STRATIGRAFI
Batuan adalah material padat yang terdiri dari satu atau beberapa mineral dan terbentuk secara alami. Umumnya batuan bersifat heterogen (terbentuk dari beberapa tipe/jenis mineral), dan hanya beberapa yang homogen (disusun oleh satu mineral atau monomineral). Tekstur dari batuan akan memperlihatkan karakteristik komponen penyusunnya, sedangkan struktur batuan akan memperlihatkan proses pembentukannya (dekat atau jauh dari permukaan). Berdasarkan tekstur dan cara pembentukannya, batuan dibagi menjadi 3 yaitu : • Batuan Beku •
Batuan Sedimen
•
Batuan Metamorf
Gambar VII.1 Jenis Batuan VII.1 Batuan Beku
GEOLOGI TEKNIK 17
Gambar VII.2 Batuan Beku Batuan beku adalah jenis batuan yang terbentuk dari magma yang mendingin dan mengeras, dengan atau tanpa proses kristalisasi, baik di bawah permukaan sebagai batuan intrusif (plutonik) maupun di atas permukaan sebagai batuan ekstrusif (vulkanik). VII.2 Klasifikasi Batuan Beku Berdasarkan Genetik Penggolongan ini berdasarkan genesa atau tempat terjadinya dari batuan beku, pembagian batuan beku ini merupakan pembagian awal sebelum dilakukan penggolongan batuan lebih lanjut. Pembagian genetik batuan beku adalah sebagai berikut : 1. Batuan Beku Intrusif Batuan ini terbentuk di bawah permukaan bumi, sering juga disebut batuan beku dalam atau batuan beku plutonik. Batuan beku intrusif mempunyai karakteristik tertentu seperti : pendinginannya sangat lambat (dapat sampai jutaan tahun), memungkinkan tumbuhnya kristalkristal yang besar dan sempurna bentuknya, menjadi tubuh batuan beku intrusif. Tubuh batuan beku intrusif sendiri mempunyai bentuk dan ukuran yang beragam, tergantung pada kondisi magma dan batuan di sekitarnya. Berdasarkan kedudukannya terhadap perlapisan batuan yang diterobosnya, struktur tubuh batuan beku intrusif terbagi menjadi dua yaitu konkordan dan diskordan. Batuan beku diskordan terjadi jika struktur tubuh batuan beku memotong lapisan batuan di sekitarnya, contohnya antara lain : •
Batholith,
Gambar VII.3 Batuan Beku Batholith GEOLOGI TEKNIK 18
yaitu tubuh batuan yang memiliki ukuran sangat besar > 100 km2 dan membeku pada lokasi yang dalam. •
Stock,
Gambar VII.4 Batuan Beku Stock seperti batholith, bentuknya tidak beraturan dan dimensinya lebih kecil dibandingkan dengan batholith, tidak lebih dari 10 km. Stock merupakan penyerta suatu tubuh batholith atau bagian atas batholith.
•
Dike,
•
Gambar VII.5 Gambar Batuan Beku Dike disebut juga gang, merupakan salah satu badan intrusi yang dibandingkan dengan batholit, berdimensi kecil. Bentuknya tabular, sebagai lembaran yang kedua sisinya sejajar, memotong struktur (perlapisan) batuan yang diterobosnya. Volkanic neck,
GEOLOGI TEKNIK 19
Gambar VII.6 Gambar Batuan Beku Volkanic neck adalah pipa gunung api di bawah kawah yang mengalirkan magma ke kepundan. Kemudian setelah batuan yang menutupi di sekitarnya tererosi, maka batuan beku yang akan terlihat bentuknya silindris dan menonjol dibandingkan topografi sekitarnya. Batuan beku konkordan mempunyai bentuk-bentuk yang sejajar dengan struktur batuan di sekitarnya, contohnya antara lain : • Sill,
Gambar VII.7 Gambar Batuan Beku Sill adalah intrusi batuan beku yang konkordan atau sejajar terhadap perlapisan batuan yang diterobosnya. Berbentuk tabular dan sisi-sisinya sejajar. •
Laccolith,
Gambar VII.8 Gambar Batuan Beku Laccolith GEOLOGI TEKNIK 20
•
sejenis dengan sill. Yang membedakan adalah bentuk bagian atasnya, batuan yang diterobosnya melengkung atau cembung ke atas, membentuk kubah landai. Sedangkan, bagian bawahnya mirip dengan sill. Akibat proses-proses geologi, baik oleh gaya endogen, maupun gaya eksogen, batuan beku dapat tersingkap di permukaan. Lopolith,
Gambar VII.9 Gambar Batuan Beku Lapolith bentuknya mirip dengan lakolit hanya saja bagian atas dan bawahnya cekung ke atas.
Gambar VII.10 Genesa Batuan Beku 2. Batuan Beku Ekstrusif
GEOLOGI TEKNIK 21
Gambar VII.11 Batuan Beku Ekstrusif Batuan beku ekstrusif adalah batuan beku yang proses pembekuannya berlangsung di permukaan bumi. Batuan beku ekstrusif ini yaitu lava yang memiliki berbagai struktur yang memberi petunjuk mengenai proses yang terjadi pada saat pembekuan lava tersebut. Struktur ini diantaranya : • Masif, yaitu apabila tidak menunjukkan adanya sifat aliran, jejak gas (tidak menunjukkan adanya lubang-lubang) dan tidak menunjukkan adanya fragmen lain yang tertanam dalam tubuh batuan beku. • Sheeting joint, merupakan struktur yang ditandai adanya kekar-kekar yang tersusun secara teratur tegak lurus arah aliran. Sedangkan struktur yang dapat dilihat pada contohcontoh batuan (hand speciment sample) • Columnar joint, yaitu struktur yang memperlihatkan batuan terpisah poligonal seperti batang pensil. • Pillow lava atau lava bantal, yaitu struktur yang menyerupai bantal yang bergumpalgumpal. Hal ini akibat proses pembekuan terjadi pada lingkungan air atau laut. • Vesicular, yaitu struktur yang memperlihatkan lubang-lubang pada batuan beku. Lubang ini terbentuk akibat pelepasan gas pada saat pembekuan. • Amigdaloidal, yaitu struktur vesikular yang kemudian terisi oleh mineral-mineral sekunder biasanya mineral silikat dan karbonat seperti kalsit, kuarsa atau zeolit. • Struktur aliran, yaitu struktur yang memperlihatkan adanya kesejajaran mineral pada arah tertentu akibat aliran. Klasifikasi Batuan Beku Berdasarkan Senyawa Kimia Batuan beku disusun oleh senyawa-senyawa kimia yang membentuk mineral penyusun batuan beku. Salah satu klasifikasi batuan beku dari kimia adalah dari senyawa oksidanya, seperti SiO2. Persentase setiap senyawa kimia dapat mencerminkan beberapa lingkungan pembentukan mineral. Berdasarkan komposisi kimia atau kandungan silika (SiO 2) batuan beku dikelompokkan menjadi 4 yaitu : •
Batuan beku asam,
GEOLOGI TEKNIK 22
Gambar VII.12 Gambar Batuan Beku Asam apabila kandungan SiO2 lebih dari 66%. Contohnya adalah granit dan riolit. •
Batuan beku intermedier,
Gambar VII.13 Gambar Batuan Beku Intermedier apabila kandungan SiO2 antara 52% - 66%. Contohnya adalah andesit dan diorit.
•
Batuan beku basa,
Gambar VII.14 Gambar Batuan Beku Basa apabila kandungan SiO2 antara 45% - 52%. Contohnya adalah gabro dan basalt. •
Batuan beku ultra basa, GEOLOGI TEKNIK 23
Gambar VII.15 Gambar Batuan Beku Ultra Basa apabila kandungan SiO2 kurang dari 45%. Contohnya adalah peridotit dan dunit. Pengelompokan yang didasarkan kepada susunan kimia batuan, jarang dilakukan. Hal ini disebabkan prosesnya lama dan mahal, karena harus dilakukan melalui analisa kimiawi. VII.3 Klasifikasi Batuan Beku Berdasarkan Susunan Mineralogi Klasifikasi ini sering digunakan, karena relatif lebih mudah dapat dilihat dengan kasat mata, klasifikasi ini didasarkan kepada susunan mineral dipadukan dengan tekstur. Klasifikasi yang didasarkan atas mineralogi dan tekstur lebih dapat mencerminkan sejarah pembentukan batuan daripada berdasarkan komposisi kimia. Tekstur batuan beku mengambarkan keadaan yang mempengaruhi pembentukan batuan itu sendiri.
Gambar VII.16 Mineralogi Batuan Beku Pada gambar diatas diperlihatkan pengelompokan batuan beku dalam bagan, berdasarkan susunan mineralogi. Gabro adalah batuan beku dalam dimana sebagian besar mineral-mineralnya adalah olivine dan piroksin. Sedangkan felsparnya terdiri dari felspar plagioklas Ca. Teksturnya kasar atau fanerik, karena mempunyai waktu pendinginan yang cukup lama didalam litosfer. GEOLOGI TEKNIK 24
Kalau dia membeku lebih cepat karena mencapai permukaan bumi, maka batuan beku yang terjadi adalah basalt dengan tekstur halus. Jadi gabro dan basalt keduanya mempunyai susunan mineral yang sama, tetapi teksturnya berbeda. Demikian pula dengan granit dan riolit atau diorit dan andesit. Granit dan diorit mempunyai tekstur yang kasar, sedangkan riolit dan andesit, halus. Basalt dan andesit adalah batuan beku yang banyak dikeluarkan gunung berapi, sebagai hasil pembekuan lava.
Gambar VII.17 Jenis Batuan Beku VII.4 Batuan Sedimen
Gambar VII.18 Batuan Sedimen Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari akumulasi material hasil perombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktivitas kimia maupun organisme, yang di endapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi yang kemudian mengalami pembatuan. Batuan sedimen terbentuk melalui tiga cara utama : pelapukan batuan lain (clastic); pengendapan (deposition) karena aktivitas biogenik, dan pengendapan (precipitation) dari larutan. Jenis batuan umum seperti batu kapur, batu pasir, dan lempung, termasuk dalam batuan endapan. Batuan endapan meliputi 75% dari permukaan bumi. Berdasarkan teksturnya dibagi menjadi 2 kelompok besar, yaitu batuan sedimen klastik dan batuan sedimen non klastik.
GEOLOGI TEKNIK 25
VII.5 Batuan Sedimen Klastik
Gambar VII.19 Jenis Batuan Sedimen KLastik Batuan sedimen klastika (detritus, mekanik, eksogenik) adalah batuan sedimen yang terbentuk sebagai hasil perombakan dari batuan yang sudah ada. Proses perombakan itu meliputi pelapukan, erosi, transportasi dan kemudian redeposisi (pengendapan kembali). Sebagai media proses tersebut adalah air, angin, es atau efek gravitasi (beratnya sendiri). Media yang terakhir itu sebagai akibat longsoran batuan yang telah ada. Kelompok batuan ini bersifat fragmental, atau terdiri dari butiran/pecahan batuan (klastika) sehingga bertekstur klastika. VII.6 Proses Pembentukan Batuan Sedimen Klastik Proses pembentukan batuan sedimen klastik melalui tahapan sebagai berikut : 1. Weathering (pelapukan), adalah proses alterasi dan fragsinasi batuan dan material tanah pada dan/atau dekat permukaan bumi yang disebabkan karena proses fisik, kimia dan biologi. 2. Erosion & Transportation (erosi dan transportasi), adalah proses perpindahan partikel batuan (butiran-butiran) dari sumbernya dengan media air, angin, atau gletser. 3. Deposition (deposisi), adalah proses pengendapan butir-butir batuan di permukaan bumi sehingga membentuk lapisan sedimen 4. Compaction (kompaksi), adalah proses termampatnya butir sedimen satu dengan yang lain akibat tekanan dari berat beban di atasnya. Volume sedimen berkurang dan hubungan antar butir menjadi lebih rapat. 5. Lithification (litifikasi), adalah proses pembatuan atau sementasi lapisan material sedimen sehingga membentuk batuan sedimen 6. Diagenesis (diagenesa), adalah proses perubahan material sedimen yang belum terkonsolidasi menjadi batuan sedimen yang koheren
GEOLOGI TEKNIK 26
Gambar VII.20 Siklus Pembentukan Batuan VII.7 Tekstur Batuan Sedimen Klastik Tekstur adalah hubungan antar butir dari mineral yang membentuk suatu batuan. Tekstur terdiri dari komponen ukuran besar butir (grain size), derajat kebundaran (roundness), derajat pemilahan (sorting), kemas (fabric), fragmen, matrik, dan semen. 1. Ukuran Besar Butir • Ukuran besar butir (partikel, butir, fragmen), adalah faktor pembeda yang utama pada batuan sedimen klastik • Ukuran yang dimaksud adalah diameter dari butir-butir batuan
Gambar VII.21 Ukuran Besar Butir
GEOLOGI TEKNIK 27
2. Derajat Kebundaran • Derajat kebundaran berbeda dengan derajat kebulatan • •
Derajat kebundaran (roundness) adalah derajat kebundaran bagian pinggiran dari fragmen Derajat kebulatan (sphericity) adalah derajat kemiripan bentuk fragmen dengan bentuk bola
Gambar VII.22 Roundness vs Spericity
3. Derajat Pemilahan • Pemilahan adalah derajat kesamaan ukuran partikel
Gambar VII.23 Pemilahan 4. Kemas • Kemas menunjukkan hubungan kerapatan antara butiran penyusun dalam batuan sedimen
Gambar VII.24 Kemas Terbuka dan Kemas Tertutup 5. Fragmen, matrik, dan semen • Semen yang umumnya ditemukan pada batuan sedimen adalah kalsit, hematit, dan silika. GEOLOGI TEKNIK 28
Gambar VII.25 Sand = Fragmen; Silt = Matrik; Clay = Semen
Batuan Sedimen Non Klastik
Gambar VII.26 Batuan Sedimen Non klasik Batuan sedimen non-klastika adalah batuan sedimen yang terbentuk sebagai hasil penguapan suatu larutan, atau pengendapan material di tempat itu juga (insitu). Proses pembentukan batuan GEOLOGI TEKNIK 29
sedimen kelompok ini dapat secara kimiawi, biologi /organik, dan kombinasi di antara keduanya (biokimia). Secara kimia, endapan terbentuk sebagai hasil reaksi kimia, misalnya CaO + CO2 --> CaCO3. Secara organik adalah pembentukan sedimen oleh aktivitas binatang atau tumbuhtumbuhan, sebagai contoh pembentukan rumah binatang laut (karang), terkumpulnya cangkang binatang (fosil), atau terkuburnya kayu-kayuan sebagai akibat penurunan daratan menjadi laut.
Batuan Metamorf
Gambar VII.27 Jenis Batuan Metamorf Batuan malihan atau metamorf adalah batuan yang telah mengalami perubahan baik secara fisik maupun kimiawi sehingga menjadi batuan yang berbeda dari batuan induknya. Faktor yang mempengaruhi perubahannya adalah suhu yang tinggi, tekanan yang kuat serta waktu yang lama. Contohnya adalah batu kapur (kalsit) yang berubah menjadi marmer, atau batuan kuarsa menjadi kuarsit.
ROCK CYCLE / SIKLUS BATUAN Sebelumnya kita sudah tahu bahwa di bumi ada tiga jenis batuan yaitu batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Ketiga batuan tersebut dapat berubah menjadi batuan metamorf tetapi ketiganya juga bisa berubah menjadi batuan lainnya. Semua batuan akan mengalami pelapukan dan erosi menjadi partikelpartikel atau pecahan-pecahan yang lebih kecil yang akhirnya juga bisa membentuk batuan sedimen. Batuan juga bisa melebur atau meleleh menjadi magma dan kemudian kembali menjadi batuan beku. Kesemuanya ini disebut siklus batuan atau ROCK CYCLE.
GEOLOGI TEKNIK 30
Semua batuan yang ada di permukaan bumi akan mengalami pelapukan. Penyebab pelapukan tersebut ada 3 macam: 1. Pelapukan secara fisika: perubahan suhu dari panas ke dingin akan
membuat batuan mengalami perubahan. Hujan pun juga dapat membuat rekahan-rekahan yang ada di batuan menjadi berkembang sehingga proses-proses fisika tersebut dapat membuat batuan pecah menjadi bagian yang lebih kecil lagi. 2. Pelapukan secara kimia: beberapa jenis larutan kimia dapat bereaksi dengan batuan seperti contohnya larutan HCl akan bereaksi dengan batu gamping. Bahkan air pun dapat bereaksi melarutan beberapa jenis batuan. Salah satu contoh yang nyata adalah “hujan asam” yang sangat mempengaruhi terjadinya pelapukan secara kimia. 3. Pelapukan secara biologi: Selain pelapukan yang terjadi akibat proses fisikan dan kimia,
salah satu pelapukan yang dapat terjadi adalah pelapukan secara biologi. Salah satu contohnya adalah pelapukan yang disebabkan oleh gangguan dari akar tanaman yang cukup besar. Akar-akar tanaman yang besar ini mampu membuat rekahan-rekahan di batuan dan akhirnya dapat memecah batuan menjadi bagian yang lebih kecil lagi. Setelah batuan mengalami pelapukan, batuan-batuan tersebut akan pecah menjadi bagian yang lebih kecil lagi sehingga mudah untuk berpindah tempat. Berpindahnya tempat dari partikel-partikel kecil ini disebut erosi. Proses erosi ini dapat terjadi melalui beberapa cara: 1. Akibat grafitasi: akibat adanya grafitasi bumi maka pecahan batuan yang ada bisa
langsung jatuh ke permukaan tanah atau menggelinding melalui tebing sampai akhirnya terkumpul di permukaan tanah. 2. Akibat air: air yang melewati pecahan-pecahan kecil batuan yang ada dapat mengangkut pecahan tersebut dari satu tempat ke tempat yang lain. Salah satu contoh yang dapat diamati dengan jelas adalah peranan sungai dalam mengangkut pecahan-pecahan batuan yang kecil ini. 3. Akibat angin: selain air, angin pun dapat mengangkut pecahan-pecahan batuan yang
kecil ukurannya seperti halnya yang saat ini terjadi di daerah gurun. 4. Akibat glasier: sungai es atau yang sering disebut glasier seperti yang ada di Alaska
sekarang juga mampu memindahkan pecahan-pecahan batuan yang ada. Pecahan-pecahan batuan yang terbawa akibat erosi tidak dapat terbawa selamanya. Seperti halnya sungai akan bertemu laut, angin akan berkurang tiupannya, dan juga glasier akan meleleh. Akibat semua ini, maka pecahan batuan yang terbawa akan terendapkan. Proses ini yang sering disebut proses pengendapan. Selama proses pengendapan, pecahan batuan akan diendapkan secara berlapis dimana pecahan yang berat akan diendapkan terlebih dahulu
GEOLOGI TEKNIK 31
baru kemudian diikuti pecahan yang lebih ringan dan seterusnya. Proses pengendapan ini akan membentuk perlapisan pada batuan yang sering kita lihat di batuan sedimen saat ini. Pada saat perlapisan di batuan sedimen ini terbentuk, tekanan yang ada di perlapisan yang paling bawah akan bertambah akibat pertambahan beban di atasnya. Akibat pertambahan tekanan ini, air yang ada dalam lapisan-lapisan batuan akan tertekan sehingga keluar dari lapisan batuan yang ada. Proses ini sering disebut kompaksi. Pada saat yang bersamaan pula, partikelpartikel yang ada dalam lapisan mulai bersatu. Adanya semen seperti lempung, silika, atau kalsit diantara partikel-partikel yang ada membuat partikel tersebut menyatu membentuk batuan yang lebih keras. Proses ini sering disebut sementasi. Setelah proses kompaksi dan sementasi terjadi pada pecahan batuan yang ada, perlapisan sedimen yang ada sebelumnya berganti menjadi batuan sedimen yang berlapis-lapis. Batuan sedimen seperti batu pasir, batu lempung, dan batu gamping dapat dibedakan dari batuan lainnya melalui adanya perlapisan, butiran-butiran sedimen yang menjadi satu akibat adanya semen, dan juga adanya fosil yang ikut terendapkan saat pecahan batuan dan fosil mengalami proses erosi, kompaksi dan akhirnya tersementasikan bersama-sama. Pada kerak bumi yang cukup dalam, tekanan dan suhu yang ada sangatlah tinggi. Kondisi tekanan dan suhu yang sangat tinggi seperti ini dapat mengubah mineral yang dalam batuan. Proses ini sering disebut proses metamorfisme. Semua batuan yang ada dapat mengalami proses metamorfisme. Tingkat proses metamorfisme yang terjadi tergantung dari: 1. Apakah batuan yang ada terkena efek tekanan dan atau suhu yang tinggi. 2. Apakah batuan tersebut mengalami perubahan bentuk. 3. Berapa lama batuan yang ada terkena tekanan dan suhu yang tinggi. Dengan bertambahnya dalam suatu batuan dalam bumi, kemungkinan batuan yang ada melebur kembali menjadi magma sangatlah besar. Ini karena tekanan dan suhu yang sangat tinggi pada kedalaman yang sangat dalam. Akibat densitas dari magma yang terbentuk lebih kecil dari batuan sekitarnya, maka magma tersebut akan mencoba kembali ke permukaan menembus kerak bumi yang ada. Magma juga terbentuk di bawah kerak bumi yaitu di mantle bumi. Magma ini juga akan berusaha menerobos kerak bumi untuk kemudian berkumpul dengan magma yang sudah terbentuk sebelumnya dan selanjutnya berusaha menerobos kerak bumi untuk membentuk batuan beku baik itu plutonik ataupun vulkanik. GEOLOGI TEKNIK 32
Kadang-kadang magma mampu menerobos sampai ke permukaan bumi melalui rekahan atau patahan yang ada di bumi. Pada saat magma mampu menembus permukaan bumi, maka kadang terbentuk ledakan atau sering disebut volcanic eruption. Proses ini sering disebut proses ekstrusif. Batuan yang terbentuk dari magma yang keluar ke permukaan disebut batuan beku ekstrusif. Basalt dan pumice (batu apung) adalah salah satu contoh batuan ekstrusif. Jenis batuan yang terbentuk akibat proses ini tergantung dari komposisi magma yang ada. Umumnya batuan beku ekstrusif memperlihatkan cirri-ciri berikut: 1. Butirannya sangatlah kecil. Ini disebabkan magma yang keluar ke permukaan bumi mengalami proses pendinginan yang sangat cepat sehingga mineral-mineral yang ada sebagai penyusun batuan tidak mempunyai banyak waktu untuk dapat berkembang. 2. Umumnya memperlihatkan adanya rongga-rongga yang terbentuk akibat gas yang terkandung dalam batuan atau yang sering disebut “gas bubble”. Batuan yang meleleh akibat tekanan dan suhu yang sangat tinggi sering membentuk magma chamber dalam kerak bumi. Magma ini bercampur dengan magma yang terbentuk dari mantle. Karena letak magma chamber yang relatif dalam dan tidak mengalami proses ekstrusif, maka magma yang ada mengalami proses pendinginan yang relatif lambat dan membentuk kristal-kristal mineral yang akhirnya membentuk batuan beku intrusif. Batuan beku intrusif dapat tersingkap di permukaan membentuk pluton. Salah satu jenis pluton terbesar yang tersingkap dengan jelas adalah batholit seperti yang ada di Sierra Nevada – USA yang merupakan batholit granit yang sangat besar. Gabbro juga salah satu contoh batuan intrusif. Jenis batuan yang terbentuk akibat proses ini tergantung dari komposisi magma yang ada. Umumnya batuan beku intrusif memperlihatkan cirri-ciri berikut: 1. Butirannya cukup besar. Ini disebabkan magma yang keluar ke permukaan bumi mengalami proses pendinginan yang sangat lambat sehingga mineral-mineral yang ada sebagai penyusun batuan mempunyai banyak waktu untuk dapat berkembang. 2. Biasanya mineral-mineral pembentuk batuan beku intrusif memperlihatkan angular interlocking. Proses-proses inilah semua yang terjadi dimasa lampau, sekarang, dan yang akan datang. Terjadinya proses-proses ini menjaga keseimbangan batuan yang ada di bumi. VIII. PROSES TERJADINYA GUNUNG BERAPI
Gunung adalah suatu daerah daratan yang mempunyai perbedaan tinggi yang menyolok dengan daerah sekitarnya. Sebuah gunung biasanya lebih tinggi dan curam dari sebuah bukit, tetapi ada GEOLOGI TEKNIK 33
kesamaaan, dan penggunaan sering tergantung dari adat lokal. Misalnya, Ensiklopedia Britannica mendefinisikan gunung apabila memiliki puncak lebih 2000 kaki atau 610 m.
Gambar VIII.1 Pegunungan VIII.1 Proses Terjadinya Gunung Gunung terjadi karena adanya proses gaya tektonik yang bekerja dalam bumi yang disebut dengan orogenesis dan epeirogenesis. Dalam proses orogenesis ini sedimen yang terkumpul menjadi berubah bentuk karena mendapat gaya tekan dari tumbukan lempeng tektonik. Ada tiga tipe tumbukan lempeng tektonik, antara lempeng busur kepulauan dan benua, lautan dan benua, dan antara benua dengan benua. Tumbukan lempeng lautan dan benua menimbulkan deposit sedimen laut terhadap tepi lempeng benua. Tumbukan antara lempeng busur kepulauan dengan benua berakibat lempeng lautan menyusup ke lapisan asthenosfir dan batuan vulkanik dan sedimen menumpuk pada sisi benua sehingga terjadilah pegunungan Sierra Nevada di California pada zaman Mesozoic. Sedangkan tumbukan lempeng benua dengan benua merupakan proses pembentukan sistem pegunungan Himalaya dan Ural Sedangkan dalam proses epeirogenesis merupakan gerakan yang membentuk benua yang bekerja sepanjang jari-jari bumi. Proses ini juga disebut gerakan radial karena gerakan mengarah atau menjauhi titik pusat bumi dan terjadi pada daerah yang sangat luas sehingga prosesnya lebih lambat dibandingkan dengan proses orogenesis. Pembentukan dataran rendah (graben) dan dataran tinggi (horts) adalah salah satu contoh proses epeirogenesis. Proses pembentukan gunung berlangsung menurut skala tahun geologi yaitu berkisar antara 45 – 450 juta tahun yang lalu. Misalnya pegunungan Himalaya terbentuk mulai dari 45 juta tahun yang lalu, sedangkan pegunungan Appalache terbentuk mulai dari 450 jutan tahun yang lalu. Model terjadinya gunung mengalami tiga tingkatan proses, yaitu: 1. Akumulasi sedimen: lapisan lapisan sedimen dan batuan vulkanik menumpuk sampai kedalaman beberapa kilometer.
GEOLOGI TEKNIK 34
2. Perubahan bentuk batuan dan pengangkatan kerak bumi:sedimen yang terbentuk tadi mengalami deformasi karena adanya gaya kompresi akibat tumbukan antar lempenglempeng tektonik. 3. Pengangkatan kerak bumi akibat gerakan blok sesar: tumbukan antar lempeng akan mengangkat sebagian kerak bumi sebagai lipatan lebih tinggi dari sekitarnya sehingga terbentuk gunung. Sedangkan jika terjadi gaya tegangan atau tarikan antar lempeng maka akan terbentuk graben (lembah) Gambar VIII.2 Skema Proses Terjadinya Pegunungan Himalaya
Sebelum terbentuk pegunungan Himalaya , terjadi gerakan lempeng India ke arah lempeng Eurasia. Lempeng India merupakan komposisi batuan yang sangat tua 2-2,5 milyar tahun. Titik referensi yang berwarna kotak kuning masih berada dibawah . Setelah mengalami proses tumbukan yang lama antara dua lempeng tersebut maka sebagian dari tepi lempeng India terangkat dimana terlihat kotak kuning berubah posisi ke tempat yang lebih tinggi.Sehingga terbentuklah pegunungan Himalaya saat ini. Gambar VIII.2 Skema Pembentukan Dataran Rendah (Graben)
GEOLOGI TEKNIK 35
(Sumber: http://csmres.jmu.edu/geollab/vageol/vahist/mtnmodel.html ) Kulit bumi yang sebelumnya dalam kondisi seimbang, mendapat gaya tektonik yang saling berlawanan arah (gaya regangan) akibat desakan panas ke atas, sehingga menimbulkan retakan (cracking). Proses tektonik ini berlangsung terus menerus dalam jangka waktu geologi yang cukup lama. Blok yang retak menjadi turun akibat gaya tarik gaya berat sehingga terbentuk VIII.2 Rangkaian Gunung-Gunung di Muka Bumi Sistem rangkaian jalur pegunungan di bumi meliputi Pegunungan Cordillera, Amerika Utara, Pegunungan Andes, Alpin, Ural, Appalache, Himalaya, Caledonia dan Tasmania. Gambar di bawah ini menunjukkan Peta Rangkaian Gunung-Gunung di Bumi.
GEOLOGI TEKNIK 36
Gambar VIII.3 Peta Rangkaian Gunung-gunung di dunia Sumber: United States Geological Survey) Ahli Geologi mengklasifikasikan gunung menurut ketinggiannya yaitu gunung tinggi, menengah dan rendah. Warna merah pada peta menunjukkan gunung-gunung tinggi seperti pegunungan Himalaya, Andes , warna jingga menunjukkan gunung dengan tinggi menengah seperti pegunungan Ahaggar di Algeria sedangkan warna kuning menunjukkan gunung dengan ketinggian rendah seperti pegunungan Meratus di Kalimantan , Indonesia.
GEOLOGI TEKNIK 37
