Karakteristik Lapisan Bumi

Kelas 10 Oleh : Aman Santoso

 A. Tujuan Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan kalian dapat menganalisis karakteristik lapisan-lapisan bumi dan dinamika batuan dan tanah.

B. Uraian Materi

1. Struktur Lapisan Kulit Bumi dan Batuan Penyusunnya

a. Pengertian Litosfer

Para siswa, Lapisan kulit bumi atau kerak bumi sering disebut litosfer. Litosfer ini berasal dari kata litos artinya batu, sfer = sphaira artinya bulatan/lapisan. Litosfer merupakan lapisan batuan/kulit bumi yang mengikuti bentuk bumi yang bulat dengan ketebalan kurang lebih 1.200 km. Jadi litosfer adalah lapisan bumi paling luar yang paling luas dan paling tipis, karena itulah lapisan ini sering dinamakan dengan kerak bumi. Tebal kulit bumi tidak merata, kulit bumi di bagian benua atau daratan lebih tebal dari bagian samudra. Untuk memahami lapisan-lapisan bumi, coba amati Gambar berikut!

 

Setelah mengamati gambar di atas Kalian bisa menentukan ada berapakah lapisan itu? Ya benar! Secara keseluruhan, tubuh bumi terdiri dari tiga bagian utama, yaitu litosfer, mantel dan inti (barisfer). 

Menurut ahli geologi, Suees dan Wiechert struktur lapisan bumi struktur bumi dibagi sebagai berikut:

1) Kerak bumi (Earth’s crust: The Upper Sell), merupakan lapisan bumi yang paling atas, mempunyai tebal 30 km sampai 40 km pada daratan, dan pada pegunungan ketebalannya bisa mencapai 70 km. Berat jenis rata-rata 2,7 yang terdiri dari unsur-unsur dominan berupa oksigen, silisium dan aluminium, sehingga dinamakan lapisan sial. Kerak bumi dan selubung bumi bagian atas, disebut lithosfer.

2) Selubung bumi atau mantel, ketebalannya sampai kedalaman 1.200 km dari permukaan bumi. Berat jenis lapisan ini antara 3,4 sampai 4. Unsur-unsur yang dominan pada selubung bumi adalah oksigen, silisium dan magnesium sehingga dinamakan sima.

3) Lapisan antara (intermediate shell) atau mantel bumi atau chalkosfera yang merupakan sisi oksida dan sulfida dengan ketebalan 1.700 km dan berat jenis 6,4. Lapisan ini terbagi 2 yaitu lapisan yang terletak pada kedalaman antara 1.200 km sampai 1.250 km dinamakan Crofesima, berat jenis antara 4 sampai 5 terdiri dari unsur-unsur dominan oksigen, ferrum, silisium, magnesium, dan sedikit chromium. Lapisan antara kedalaman 1.250 km sampai 2.900 km dinamakan Nifesima, berat jenis antara 5 sampai 6, unsur yang penting (dominan) adalah Nikel.

4) Inti Bumi (The earth’s core) atau Barysfera. Lapisan ini diperkirakan mencapai kedalaman 5.500 km, banyak mengandung besi dan nikel sehingga disebut Nife, berat jenisnya antara 6 samapi 12 dengan rata-rata 9,6. Ketebalan inti bumi mempunyai jari-jari kurang lebih 3.500 km.

Holmes melakukan pembagian litosfer (kerak bumi) seperti berikut:

1) Bagian atas yang mempunyai tebal 15 km dengan berat jenis kurang lebih 2,7 dan mempunyai tipe magma granit.

2) Bagian tengah yang mempunyai tebal 25 km dengan berat jenis 3,5 dan mempunyai tipe magma basalt.

3) Bagian bawah yang mempunyai tebal 20 km dengan berat jenis 3,5 dan mempunyai tipe magma peridotit dan magma eklogit.

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa litosfer merupakan lapisan yang paling atas dari tubuh bumi, lapisan ini secara umum terbagi menjadi dua, yaitu;

a) Lapisan sial (silisium alumunium) yaitu lapisan kulit bumi yangtersusun atas logam silisium dan alumunium, senyawanya dalam bentuk SiO2 dan Al2O3.

b) Lapisan sima (silisium magnesium) yaitu lapisan kulit bumi yang tersusun oleh logam logam silisium dan magnesium dalam bentuk senyawa SiO2 dan MgO, mempunyai berat jenis yang lebih besar dari pada lapisan sial karena mengandung besi dan magnesiumyaitu mineral ferro magnesium dan batuan basalt.

b. Batuan

Batuan adalah bahan alamiah yang menyusun bumi. Sebagian besar batuan tersusun secara fisik dari campuran mineral. Beberapa batuan tersusun dari sejenis mineral saja, beberapa yang lain dibentuk oleh gabungan berbagai mineral.

Batu-batuan kulit bumi dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu: batuan beku (igneous rocks), batuan sedimen (sedimentary rocks), dan batuan metamorfosa/malihan (metamorphic rocks). Batuan-batuan tersebut berbeda-beda materi penyusunnya dan proses terbentuknya.

1) Batuan Beku (igneus rocks)

Batuan beku adalah batuan yang terbentuk dari magma pijar yang membeku menjadi padat. Contoh batuan beku berdasarkan tempat terbentuknya magma, batuan beku dibagi atas 3 macam:

a) Batuan Beku Dalam (Plutonik)

Terjadi di dalam magma, dengan penurunan suhu secara perlahan. Penurunan suhu secara perlahan tersebut menyebabkan proses kristalisasi terjadi dengan sempurna. Batuan ini terbentuk ketika magma masih berada pada bagian kerak bumi yang dalam. Bantuan beku ini disebut juga sebagai plutonik atau batuan abisik. Batuan ini mempunyai struktur holokristalin, artinya batuan tersebut seluruhnya terdiri dari kristal-kristal. Pembentukan kristal membutuhkan waktu yang lama dan kondisi tertentu. Batuan beku plutonik berstruktur fanerik, artinya mineral-mineral penyusunnya dapat dilihat mata secara langsung tanpa menggunakan alat. Contoh batuannya batu granit, diorite, gabro, peridotit.

b) Batuan Beku korok/gang/celah (Hypabisal)

Batuan ini terbentuk dalam celah-celah atau rekanan-rekanan kerak bumi. Batuan beku korok/gang memilik struktur beragam tergantung dari penurunan suhunya. Batuan yang dekat dengan dapur magma mempunyai struktur holokristalin, sedangkan yang lebih dekat dengan permukaan bumi mempunyai struktur porfir, yang memperlihatkan adanya butiran (kristal) yang tidak seragam (inequigranular) terdiri atas butiran yang besar (fenokris) dan masa dasar (groundmass) atau matriks (matrix) yang lebih halus. Contoh batuannya adalah Ryolit porfir, Andesit porfir dan Basalt porfir.

c) Batuan Beku Luar/lelehan (Vulkanik)

Batuan ini terbentuk dari pembekuan magma di permukaan bumi. Proses pembekuan terjadi di permukaan bumi sehingga prosesnya cepat. Proses ini menyebabkan sebagian besar mineralnya tidak memiliki waktu untuk membentuk kristal dan bersifat amorf. Batuan yang memiliki sifat amorf, susunan atom atau partikelnya tersusun secara acak dan tidak teratur, seperti susunan atom kaca, karet dan plastik. Contoh batuan beku luar adalah: batu apung (pumice), scoria, piroklastik, obsidian, ryolit, andesit dan basalt.

2) Batuan sedimen (Sedimentary rock)

Batuan sedimen ialah batuan yang terbentuk dari endapan hasil dari proses pelarutan atau pengikisan batuan yang sudah ada sebelumnya, baik berasal dari batuan beku, batuan metamorf, atau batuan sedimen. Ciri utama batuan sedimen adalah berlapis-lapis.

Berdasarkan proses pembentukannya, batuan sedimen dapat dikelompokkan menjadi, sebagai berikut:

a) Batuan sedimen klastik

Batuan asal mengalami penghancuran secara mekanik dari ukuiran besar menjadi ukuran kecil, dan megalami transportasi kemudian mengendap membentuk batuan sedimen klastik. Contoh: batupasir, konglomerat dan breksi.

b) Batuan sedimen kimiawi

Batuan sedimen pada pengendapannya terjadi pengendapan proses kimiawi, seperti penguapan, pelarutan, dan dehidrasi. Contoh: Batu gamping (limestone, dolostone, rijang (chert) batuan evaporit

c) Batuan sedimen organik

Batuan sedimen organik terjadi karena selama proses pengendapannya mendapat bantuan dari organisme, yaitu sisa rumah atau bangkai binatang di dasar laut. Contoh: batuan fosfat, Coal (batu bara) dan koral.

3) Batuan malihan (Metamorphic Rock)

Batuan metamorf adalah batuan yang berasal dari batuan induk, dapat berupa batuan beku, batuan sedimen, ataupun metamorf yang mengalami proses metamorfosa. Dari beberapa penulis di dalam beberapa bukunya pembagian jenis metamorfosa ini berbeda satu sama lain. Secara garis besar pembagian metamorfosa tersebut dilihat dari ruang lingkup daerah terjadinya, Bucher dan Frey (1994) membagi menjadi 2 jenis, yaitu:

(1) Metamorfosa lokal

Pengertian lokal disini adalah berhubungan dengan luas daerah dimana proses metamorfosa tersebut terjadi. Luasnya hanya sampai beberapa meter persegi. Metamorfosa yang disebut sebagai metamorfosa lokal ini antara lain:

(a) Metamorfosa thermal (kontak)

Metamorfosa kontak adalah rekristalisasi batuan di sekitar batuan beku intrusi maupun ekstrusi. Zona metamorfosa kontak disebut contact aureole. Tipe khas dari batuan metamorfosa kontak ini adalah batuan metamorfosa “non-schistose” yang disebut dengan hornfels. Kadang-kadang dapat juga ditemui batuan yang “schistose”. Kenaikan temperatur karena konduksi panas pada daerah-daerah tertentu dan juga karena permeasi dari aquaous fluida yang berasal dari tubuh batuan beku.

(b) Metamorfosa dinamik

Metamorfosa ini terjadi karena perbedaan tekanan yang tinggi pada daerah yang mengalami deformasi intensif (tensional foulting). Proses yang terjadi murni karena gaya mekanis. Batuan yang dihasilkan adalah fault breccia, fault gauge, atau milonit.

(c) Pirometamorfosa

Metamorfosa yang juga disebut metamorfosa optalik, atau kaustik. Faktor penyebab pada metamorfosa ini hanya panas dengan temperatur yang ekstrim. Pirometamorfosa diperlihatkan oleh aliran xenolith dan dike pada batuan vulkanik khususnya basalt.

(d) Metasomatisme

Metamorfosa ini terjadi karena meresapnya cairan dan gas yang panas pada celah antar butir atau retakan batuan.

(e) Metamorfosa Impact

Metamorfosa ini terjadi akibat adanya tabrakan hypervelocity sebuah meteorit. Kisaran waktunya hanya beberapa mikrodetik dan umumnya ditandai dengan terbentuknya mineral coesite dan stishovite. Metamorfosa ini erat kaitannya dengan panas bumi (geothermal).

(f) Metamorfosa Retrogade/Diaropteris

Terjadi akibat adanya penurunan temperatur sehingga kumpulan mineral metamorfosa tingkat tinggi berubah menjadi kumpulan mineral stabil pada temperature yang lebih rendah. (Combs, 1961)

(2) Metamorfosa regional / dinamothermal

Metamorfosa regional atau dinamothermal merupakan metamorfosa yang terjadi pada daerah yang sangat luas. Metamorfosa ini terjadi pada daerah yang sangat luas. metamorfosa regional dibagi menjadi 3 tipe, yaitu:

(a) Metamorfosa Orogenik

Metamorfosa ini terjadi pada daerah sabuk orogenik (patahan dan lipatan) dimana terjadi proses deformasi yang menyebabkan rekristalisasi. Umumnya batuan metamorf yang dihasilkan mempunyai butiran mineral yang yang memanjang dari ratusan sampai ribuan kilometer. Proses metamorfosa ini memerlukan waktu yang sangat lama berkisar antara puluhan juta tahun.

(b) Metamorfosa Burial

Metamorfosa ini terjadi oleh akibat kenaikan tekanan dan temperatur pada daerah geosinklin yang mengalami sedimentasi intensif, kemudian terlipat. Proses yang terjadi adalah rekristalisai dan reaksi antara mineral dengan fluida.

(c) Metamorfosa Dasar dan Samudera

Metamorfosa ini terjadi akibat adanya perubahan pada kerak samudera di sekitar pematang tengah samudera (mid oceanic ridges). Batuan metamorf yang dihasilkan umumnya berkomposisi basa dan ultrabasa. Adanya pemanasan air laut menyebabkan mudah terjadinya reaksi kimia antara batuan dan air laut tersebut.

 

c. Mineral

Dalam mineralogi yang dimaksud dengan mineral adalah bahan alamiah yang anorganik, biasanya berbentuk kristal, terusun dari satu unsur atau persenyawaan beberapa unsur dengan bentuk dan komposisi kimia tetap. 

Dari hasil analisis kimia yang dilakukan pada batuan, ada 8 unsur yang membentuk kerak bumi. Unsur-unsur tersebut ternyata memebentuk berbagai macam silikat dan oksida, sebagian besar membentuk mineral utama yang terdapat dalam batuan yang disebut mineral pembentukan batuan. Unsur-unsur pembentuk kerak bumi tersebut yaitu:

O2= 47 % Ca = 3,5 %

Si = 27 % Na = 2,5 %

Al = 8 % K = 2,5 %

Fe = 5 % Mg = 2,5 %

Berdasarkan peranannya dalam ilmu batuan, mineral-mineral pembentuk batuan dibagi menjadi:

1) Mineral Utama

Adalah komponen mineral dari batuan yang diperlukan untuk menggolongkan dan menamakan batuan, tetapi tidak perlu terdapat dalam jumlah yang banyak. Beberapa mineral penting yang sering terdapat dalam batuan:

a) Felspar

Adalah suatu kumpulan dari sejumlah mineral pembentuk batuan.

Rumus umum = MAI (Al Si)3O8, M= K, Na, Ca, Ba, Rb, Sr, Fe.

Felspar berwarna putih atau keputih-putihan. tidak mempunyai warna tersendiri tetapi sering diwarnai oleh pengotoran-pengotoran zat lain.

b) Plagioklas

Rumus umum: (Na, Ca) Al (Si, Al)) Si2O8

Warna: putih, putih kelabu, kadang keijauan, kebiru-biruan.

Komposisi plagioklas dibagi 3:

· Plagioklas asam

· Plagioklas medium

· Plagioklas basa

c) Ortoklas Mineral terdiri dari kumpulan feldspar alkali. Feldspar pembentuk batuan granit atau batuan asam. Berwarna putih, putih-kuning, kemerah-merahan, keabu-abuan.

d) Mika Mika adalah sejumlah mineral dengan rumus:

(K, Na, Ca) (Mg, Fe, Li, Al)2-3(Al, Si)4O10 (OH F)2.

Warnanya mulai dari tak berwarna, putih, perak, cokelat muda, kuning kehijauan atau hitam.

e) Muskovit

Muskovit adalah salah satu mineral dari kumpulan mika. Berwarna cokelat dan tak berwarna. Mineral yang umum terdapat dalam batuan malihan, batuan asam, batuan endapan.

Rumus umum: KAl2 (OH)2 AlSi3 O10)

f) Biotit

Biotit adalah satu mineral dari kumpulan mika tesebar luas, merupakan mineral pembentuk batuan yang penting. Berwarna cokelat tua, hitam, atau hijau tua.

Rumus umum: K2 (Mg, Fe)2(OH)2(AlSi3O10)

g) Amfibol Amfibol adalah kumpulan sejumlah mineral pembentuk batuan. Berwarna gelap.

Rumus:

A2-3B5(Si, Al)8O22(OH)2A = Mg, Fe+2, Ca atau NaB + Mg, Fe+2, Al atau Fe+3

h) Horenblenda

Horenblenda adalah salah satu mineral penting dari kumpulan amfibol. Berwarna hitam, hijau tua cokelat. Terdapat pada batuan asam atau batuan entermedier. Misalnya: granit, sianit, diorit, andesit.

i) Piroksen

Piroksen adalah kumpulan dari sejumlah mineral yang berwarna gelap.

Rumus umum: ABSi2O6 → A = Ca, Na, Mg atau Fe-2 B = Mg, Fe+3, Al

j) Augit

Piroksen adalah salah satu mineral dari kumpulan piroksen. Umumnya berwarna hitam, hijau tua. Merupakan mineral pembentuk batuan basa. Misalnya: gabro, basal, peridotit.

k) Olivin

Olivin adalah mineral berwarna kuning kehijauan, kelabu kehijauan, atau cokelat. merupakan mineral pembentuk batuan beku basa, ultra basa dan batuan beku dengan kadar silikat rendah.

Rumus: (Mg, Fe)2SiO4

l) Kuarsa

Kuarsa Merupakan mineral pembentuk batuan penting. Tidak berwarna dan tembus pandang, kadang-kadang berwarna cokelat, kuning ungu merah, hijau, biru atau hitam. Hal ini disebabkan oleh adanya pengotoran. Kuarsa juga terdapat sebagai mineral-mineral kecil dalam berbagai macam batuan, yaitu batuan beku, batuan endapan, batuan malihan. dalam industri kuarsa digunakan oleh pabrik kaca, semen, keramik, dll.

Rumus: SiO2

2) Mineral sekunder

Mineral sekunder dibentuk dari mineral primer oleh proses pelapukan, sirkulasi larutan atau metamorfosis. Selain pada batuan yang telah lapuk juga pada batuan malihan. Contoh: Klorit, terbentuk dari mineral biotit oleh proses pelapukan.

3) Mineral aksesori atau mineral tambahan

Mineral aksesori atau mineral tambahan terbentuk oleh kristalisisi magma, terdapat dalam jumlah sedikit, umumnya kurang dari 5%. Mineral zirkon juga merupakan mineral aksesor yang umum terdapat dalam batuan asam (granit).

C. Rangkuman

Litosfer merupakan lapisanbatuan/kulit bumi yang mengikuti bentuk bumi yang bulat. Litosfer merupakan bagian dari lapisan –lapisan bumi, yakni lapisan paling atas yang paling luas dan paling tipis. Bumi terbentuk atas 3 lapisan yakni :

· Barisfer,

· Mantel, dan

· Litosfe yang terbagi menjadi menjadi dua, yaitu;

a) Lapisan sial (silisium alumunium)

b) Lapisan sima (silisium magnesium),

Batuan adalah bahan alamiah yang menyusun bumi. Sebagian besar batuan tersusun secara fisik dari campuran mineral.

Batu-batuan kulit bumi dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu:

1) Batuan Beku (igneous rocks). Batuan beku dibagi atas 3 macam:

· Batuan Beku Dalam (Plutonik)

· Batuan Beku korok/gang/celah (Hypabisal)

· Batuan Beku Luar/lelehan (Vulkanik)

2) Batuan sedimen (Sedimentary rock)

· Batuan sedimen klastik

· Batuan sedimen kimiawi

· Batuan sedimen organik

3) Batuan malihan (Metamorphic Rock)

· Metamorfosa lokal

· Metamorfosa regional

Ketiga macam batuan penyusun kerak bumi tersebut mengalami siklus pembentukan yang dinamakan dengan Siklus Batuan. Dalam siklusnya, batuan diawali dari magma yang ada di bawah lapisan kerak bumi mengalami pembekuan, menjadi batuan beku, kemudian mengalami pelapukan, pengangkutan, dan pengendapan, membentuk batuan sedimen, dan kemudian mengalami metamorphosis, membentuk batuan metamorf, pada akhirnya kembali melebur menjadi magma.

Batuan tersusun atas mineral yakni bahan alamiah yang anorganik, biasanya berbentuk kristal, terusun dari satu unsur atau persenyawaan beberapa unsur dengan bentuk dan komposisi kimia tetap.

Mineral adalah bahan alamiah yang anorganik, biasanya berbentuk kristal, terusun dari satu unsur atau persenyawaan beberapa unsur dengan bentuk dan komposisi kimia tetap.

Berdasarkan peranannya dalam ilmu batuan, mineral-mineral pembentuk batuan dibagi menjadi:

a) Mineral utama.

b) Mineral sekunder.

c) Mineral aksesori atau mineral tambahan.