MINERAL PEMBENTUK BATUAN

Batuan terbentuk dari mineral-mineral, yang dikenal dengan mineral pembentuk batuan. Di alam dapat dikenali lebih dari 2000 mineral. Namun yang umum dijumpai dalam batuan, sekitar 20 mineral.

Bebarapa mineral utama pembentuk batuan yang umum dijumpai adalah :

1. Batuan beku - feldspar, mika, amfibol, Piroksen, Olivin dan kuarsa.

2. Batuan Sedimen - kuarsa, kalsit, amfibol, lempung, halit, gypsum dan feldspar

3. Batuan Metamorf - kuarsa, feldspar, amfibol, piroksen, mika, garnet, dan chlorit.

Feldspar, berasal dari bahasa Jerman yang berarti kristal alamiah. Hampir 50% kerak bumi terdiri dari kelompok mineral ini. Sangat umum dijumpai dalam batuan beku, metamorf dan batu pasir. Feldspar mempunyai dua arah bidang belah, kilap (luster) porselen dan kekerasannya 6 skala Mohs. Da1am kelompok ini dikenal dua tipe utama, yang dibedakan berdasarkan ion logam yang diikat oleh tetrahedra Si-O nya :

Kalium feldspar (K AlSi₃O8), dalam granit umumnya berwarna merah muda, dan plagioklas feldspar, kebanyakan berwarna putih. Saat pembentukannya memungkinkan terjadinya substitusi ion Ca terhadap ion NA sehingga terjadi komposisi yang kerkisar antara (Na.Al.Si₃O₈) sampai (CaAl₂ Si₂O8).

Mika, mineral kecil, hitam mengkilat. Kelompok ini mudah dikenali dengan bidang belah searah yang mudah dibelah. Dua macam mika yang sering dijumpai dalam batuan adalah biotit dan muskovit. Biotit berwarna hijau tua sampai hitam sedangkan muskovit bening (tidak berwarna).

Kuarsa, terdapat pada ketiga kelompok utama batuan, baik batuan beku, sedimen maupun batuan metamorfosa. Umumnya tidak berwarna, komposisinya SiO₂, mempunyai kilap kaca dan kekerasan 7 (tujuh).

Oleh karena terbentuk paling akhir (ingat Deret Reaksi Bowen) maka dalam batuan kristalnya tumbuh di antara kristal-kristal feldspar dan mika, sehingga jarang dijumpai sebagai kristal yang sempurna bentuknya. Kuarsa merupakan mineral yang sukar terubah, sehingga sering dijumpai pada batuan sedimen.

Mineral ferromagnesium, merupakan kelompok yang terdiri dari mineral-mineral olivin, piroksen, amfibol dan juga biotit, berwarna hijau tua sampai hitam dan mempunyai berat jenis besar.

Olivin terbentuk pada suhu tinggi merupakan mineral yang jelas terlihat dalam batuan beku. Komposisinya (Mg,Fe)₂SiO₄, berwarna hijau.

Piroksen juga terbentuk pada suhu yang tinggi, struktur dalamnya memperlihatkan rantai tetrahedra Si-O tunggal. Berwarna hijau tua sampai hitam dan kristalnya sangat kecil, hanya dapat dilihat dengan mikroskop.

Amfibol merupakan kelompok mineral, biasanya terdapat bersama piroksen dan mirip komposisinya, hanya amfibol mengandung ion hidroksil (OH^-). Struktur dalamnya terdiri dari dua rantai tetrahedra yang membuat kristalnya memanjang. Kelompok ini mempunyai warna hijau sampai hitam dan dua bidang belah yang tidak saling tegak lurus. Mineral dari kelompok ini yang banyak dijumpai adalah hornblende.

Mineral lempung kristalnya sangat kecil, hanya dapat dilihat dengan mikroskop, biasanya mikroskop elektron. Berdasarkan struktur kristal dan variasi komposisinya dapat dibedakan belasan mineral lempung. Mineral lempung terbentuk di atas permukaan bumi dimana udara dan air berinteraksi dengan mineral silikat, memecahnya menjadi lempung din produk lain.

Kalsit dan dolomit adalah mineral karbonat. Kalsit berkomposisi CaC0₃ , merupakan bahan utama batugamping. Dapat terjadi dari penguapan langsung air laut atau melalui binatang, dipisahkan dari air laut, untuk membuat cangkang atau rumahnya.

Kristalnya transparan atau putih. Di dalam batu­gamping sering mengandung pengotoran (impurity) menjadikannya berwarna abu-abu atau coklat. Kalsit mempunyai tiga bidang belah yang tidak saling tegak lurus dan kekerasannya 3 skala Mohs.

Jika kalsit bereaksi dengan larutan magnesium-­karbonat dalam air laut atau air tanah menjadi dolomit (Ca Mg karbonat). Dolomit dapat dibedakan dengan kalsit karena tidak bereaksi dengan HCl, sedangkan kalsit bereaksi. Sifat ini dipergunakan untuk mengetahui apakah suatu batuan sedimen mengandung karbonat atau tidak.

Halit dan gypsum merupakan mineral-mineral yang khas hasil penguapan air laut. Halit (NaCl ) adalah garam yang mudah dikenal dengan rasanya, mempunyai tiga bidang belah yang saling tegak lurus. Gypsum berkomposisi kalsium sulfat dan air (CaSO₄.2H₂O), tidak berwarna, mempunyai bidang belah searah, kilap kaca atau sutra (silky) dan terdapat sebagai mineral tunggal.

BENUA DAN SAMUDERA

Selain perbedaan struktur elevasi dan topografi, benua dan samudera juga mempunyai batuan, densitas, susunan kimia, umur dan sejarah pembentukan yang berbeda:

Samudera yang menempati hampir sepertiga dari permukaan bumi memperlihatkan topografi khusus, pada umumnya akibat perkembangan kegiatan gunungapi dan Pergerakan bumi yang masih berlangsung sampai saat ini.

Benua, berada di atas cekungan samudera sebagai daratan yang luas dengan ciri yang khas yaitu: merupakan perisai, dataran yang stabil dan jalur-­jalur pegunungan lipatan.

Bagian benua yang stabil, datar dan luas dimana kompleks batuan kristalin tersingkap atau tertutup oleh lapisan tipis sedimen, disebut Kraton (Craton). Wilayah ini hampir tidak mengalami gangguan dalam jangka waktu yang sangat panjang, kecuali pelengkungan lemah secara luas. Kraton benua, juga perisai benua dan dataran (platform) yang stabil dinamakan Hedreocraton. Kraton pada blok benua (continental block) disebut Epeirocraton.

Bagian yang permukaannya berelief rendah, beberapa ratus meter dari permukaan laut, mempunyai struktur dan batuan yang kompleks, disebut Perisai (Shield). Kebanyakan batuan kristalin dalam perisai semula cair dan terbentuk di bawah permukaan. Yang kemudian muncul kepermukaan akibat erosi atau pengangkatan dan telah mengalami deformasi akibat tekanan.

Daerah yang luas dari Kraton maupun perisai yang terdiri dari batuan beku dan metamosfosa yang telah mengalami deformasi kuat, disebut complex­ basement.

Dahulu kerak samudera dapat juga dianggap termasuk sebagai kraton, yang dikenal sebagai Thalassocraton, akan tetapi akhir-akhir ini disepakati bahwa kraton hanyalah pada benua. Sebelum 1947, orang mengira bahwa dasar samudera merupakan dataran abisal yang datar dan tertutup oleh lapisan sedimen.

Kemudian, dari profil-profil dasar samudera dapat diketahui bahwa dasar samudera juga mempunyai relief seperti ha1nya dengan permukaan benua. Penelitian pada kerak samudera menyatakan bahwa kerak samudera terdiri terutama dari basalt, suatu batuan vulkanik yang padat. Berumur relatif muda, kurang dari 150 juta tahun (umur batuan pada perisai lebih dari 700 juta tahun), dan tidak mengalami deformasi tekanan.

Bentuk-bentuk pada dasar samudera umumnya adalah:

· Punggungan samudera (oceanic ridge), merupakan tonjolan atau punggungan lebar pada rekahan di dasar samudera. Pada umumnya lebih dari 1400 km, lebar dan tingginya sampai 3000 m di atas dasar samudera.

· Lantai abisal (abyssal floor), adalah daerah yang sangat luas, berelief lebih halus dibandingkan dengan punggungan samudera. Terdapat 3000 m di bawah permukaan laut dan membentang antara punggungan samudera dan batas benua.

· Bagian yang menonjol disebut perbukitan abisal, tingginya sampai 900 m di atas dasar samudera. Sedangkan di dekat batas benua ia tertutup oleh endapan sehingga membentuk dataran abisal.

· Gunung laut (sea mount), berbentuk puncak-puncak gunungapi bawah laut yang terisolir. Bila mencapai permukaan, membentuk pulau, seperti kepulauan Hawaii.

· Palung (trench), merupakan bagian terendah di bumi, rata-rata sedalam lebih dari 8000 m. Palung terdalam adalah palung Mariana di samudera Pasifik, sedalam 11.000 m.

· Batas benua (continental margin) adalah daerah transisi antara massa benua dan cekungan samudera.

STRUKTUR DALAM BUMI

Pendahulu yang memikirkan struktur-dalam bumi yang terkenal adalah Plato. Ia berpendapat bahwa bumi terdiri dari substansi berfasa cair dilapisi oleh lapisan kerak yang tipis. Pada bagian-bagian kerak yang lemah diterobos oleh substansi dari dalam, keluarlah magma dan timbullah gunungapi.

Untuk mengetahui struktur dalam bumi tidaklah mudah. Karena pemboran terdalam yang pernah dilakukan hanya sedalam 8 km. Dari menpelajari batuan yang tersingkap di permukaan bumi, akibat erosi mencapai 20 sampai 25 Km saja. Gunungapi memberikan contoh batuan yang lebih dalam, tetapi hanya sampai sekitar 200 Km.

Akan tetapi dengan mempelajari sifat gelombang gempa bumi dapat diketahui lebih banyak hal mengenai struktur dalam bumi. Dengan mempelajari waktu tempuh perambatan gelombang, yang ternyata bervariasi dan tidak sesuai dengan hasil yang diperhitungkan berdasarkan antara jarak tempuh dan waktu yang diperlukan.

Berdasarkan kenyataan bahwa kecepatan rambat gelombang merupakan fungsi dari densitas media yang dilaluinya, maka para ahli kegempaan menjelaskan ketidak-sesuaian dan variasi waktu tersebut disebabkan oleh karena gelombang gempa merambat tidak dalam satu macam media, tetapi dalam beberapa media yang densitasnya berbeda. Dengan kata lain bumi tidak merupakan suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri dari beberapa lapisan yang konsentris dengan densitas berbeda. Densitas terbesar terakumulasi pada pusat bumi, dan mengecil menjauh dari pusat.

Dari data kegempaan tersebut, secara sederhana dibuatlah suatu model struktur bumi. Bumi dibagi menjadi 3 bagian seperti terlihat pada bagian kiri gambar 2.4.

1) Kerak bumi (Earth crust). merupakan lapisan terluar yang tipis, terdiri dari batuan yang lebih ringan dibandingkan dengan batuan selubung di bawahnya. Dengan densitas rata-rata 23 gr/cc. Ketebalannya tidak merata, perbedaan ketebalan ini menimbulkan perbedaan elevasi antara benua dan samudera. Pada daerah pegunungan ketebalannya lebih dari 70 km dan kurang dari 5 km pada beberapa samudera. ­Berdasarkan data kegempaan para ahli membaginya menjadi dua:

a. Kerak benua, pada umumnya terdiri dari batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 Km, dan berkisar antara 30-70 Km. Oleh karena kaya akan unsur Si dan Al maka ada yang menyebutnya sebagai lapisan Sial.

b. Kerak samudera, terdiri dari batuan basaltik yang tebalnya 8 Km, kerak samudera kaya akan unsur Si dan Mg, sehingga disebut lapisan Sima.

2) Selubung bumi (Mantel), terletak di bawah kerak bumi. Terdiri dari batuan, katebalannya 2885 Km. Densitasnya berkisar dari 3,3 di dekat kerak dan 5.7 gr/cc dekat inti bumi.

3) Inti bumi (Core), terletak dari kedalaman 2900 Km sampai pusat bumi. Struktur inti bumi kompleks, sehingga dapat dibagi menjadi inti bagian luar dan inti bagian dalam.

Menurut perkembangan pengetahuan kegempaan dan banyak stasiun gempa di bumi, yang memungkinkan mempelajari sifat perambatan gelombang-gelombang gempa P dan S (akan dibahas dalam bab kegempaan), sehingga dapat diketahui struktur dalam bumi lebih rinci. Gambar 2.4 bagian kanan memperlihatkan struktur dalam bumi yang terdiri dari:

Litosfir merupakan lapisan teratas bumi, termasuk kerak dan bagian atas selubung. Ketebalannya sekitar 50 Km di bawah samudera dan di bawah benua lebih tebal berkisar 100 Km, bersifat kaku, keras, kompak dan kuat (Gambar 2.5).

Astenosfir, terdapat di bawah litosfir, sebagai lapisan yang lunak pada bagian atas selubung, tebalnya sekitar 600 km. Lapisan ini sangat berarti karena suhu dan tekanannya dalam keseimbangan yang baik, sehingga materialnya. dalam keadaan mendekati titik leburnya. Karena hampir melebur dan berstruktur lemah memungkinkan untuk mengalir. Pergerakan dalam lapisan ini berperan sebagai penyebab aktivitas gunungapi dan deformasi kerak bumi.

Selubung, adalah lapisan yang menyelubungi inti bumi, merupakan bagian terbesar dari bumi. 82.3% dari volume dan 67.8% dari massa bumi. Bagian dalam selubung mulai batas dengan inti (2883 km) sampai 353 km di bawah tekanan sangat besar, dan meskipun suhunya sangat tinggi, tetapi daya tahan (strength)nya tetap besar. Karena itu diberi nama mesosphere (lapisan intermediate atau middle).

Inti bumi, merupakan pusat massa bumi, bergaris tengah 7000 km. Dari sifatnya yang tidak merambatkan gelombang gempa S, disimpulkan bahwa inti bagian luar setebal 2000 km, berfasa cair dan bagian dalam berfasa padat. Densitasnya berkisar dari 9.5 dekat selubung dan membesar ke arah pusat sampai 14.5 gr/cc. Berdasarkan besarnya densitas ini diperhitungkan inti bumi terdiri dari campuran unsur-unsur besi (Fe) dan nikel (Ni). Oleh karena itu bumi disebut juga sebagai lapisan Nife.