06. Waktu Geologi dan 06. Wak tu Geo l o g i d an Geokronologi Geokronologi MFS 1810 MFS 1810 SalahuddinSalahuddinHuseinHuseinJurusan Teknik Geologi Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2007 2007
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
• Konsep waktu (yang benar) ditemukan di Edinburgh pada dekade 1770-an
oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh James Hutton.
• Mereka menantang konsep waktu konvensional yang telah ada di sepanjangsejarah hidup manusia, yang menyatakan bahwa unit waktu terukur adalah
rentang hidup manusia dan bahwa umur planet Bumi hanya 6000 tahun (yangdihitung oleh Uskup Ussher berdasarkan kronologi alkitab).
• Hutton dan kawan-kawan telah mempelajari batuan di sepanjang pesisir
Skotlandia dan menyimpulkan bahwa setiap formasi batuan, betapapun tua,adalah hasil erosi dari batuan lain, yang jauh lebih tua.
• Penemuan mereka memperlihatkan bahwa waktu terentang sangat jauh
melebihi manusia mampu bayangkan. Penemuan tersebut merubah carapandang manusia terhadap Bumi, planet, bintang, dan juga terhadapkehadiran manusia itu sendiri.
• Sesungguhnya, konsep waktu yang berdasarkan observasi formasi batuantersebut berakar dari prinsip paling dasar dalam ilmu Geologi, yaitu prinsipkeseragaman (uniformitarianisme), yang menjadi dasar Geologi modern.
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
• Pendapat paling dominan sebelum abad ke-18 dimiliki oleh kelompok gereja
berdasarkan kajian tekstual terhadap alkitab, mereka menyatakan umur Bumitidak lebih tua dari 6.000 tahun. Penciptaan Bumi dan segala isinya dalamwaktu sedemikian singkat dipercaya melibatkan proses katastropis. Pendapatini lazim disebut sebagai teori penciptaan.
• Salah seorang ilmuwan pendukung teori penciptaan adalah Baron GeorgesCuvier (1769-1832). Pengamatannya terhadap kumpulan fosil pada setiaplapisan batuan dianggapnya sebagai bukti adanya peristiwa bencana alam
bersifat katastropis yang memusnahkan setiap makhluk hidup di setiap kurunwaktu tertentu.
• Upaya ilmiah untuk menentukan umur Bumi telah dilakukan oleh beberapailmuwan. Georges Louis de Buffon (1707-1788) menyatakan Bumi mendinginperlahan-lahan dari suatu bola panas. Dengan membuat percobaanlaboratorium dengan beberapa bola besi berbagai diameter dan dibiarkandingin mengikuti temperatur kamar, de Buffon melakukan ekstrapolasiterhadap diameter Bumi sesungguhnya dan menentukan usia Bumi sekitar75.000 tahun.
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
• Sekelompok ilmuwan lainnya pada paruh abad ke-18 menghitung kecepatan
pengendapan berbagai sedimen dan melakukan ekstrapolasi terhadapketebalan batuan sedimen yang diketahui saat itu, menghasilkan rerata umurBumi sekitar 1 juta tahun.
• John Joly, seorang geolog Irlandia, pada abad ke-19 berasumsi bahwa airlaut pada mulanya bersifat tawar namun kemudian menjadi asin akibatmineral garam yang dibawa oleh sungai. Dengan menghitung volume seluruhairlaut yang ada di Bumi, dia menentukan waktu 90 juta tahun untuk lautan
mencapai kadar salinitas saat ini, yang kemudian dianggap sebagai umurBumi.
• Pada tahun 1785, James Hutton (1726-1797), seorang geolog Skotlandia,berdasarkan studi detail terhadap singkapan batuan dan proses alam yangtengah berlangsung saat itu, mengemukakan prinsip keseragaman(uniformitarianisme). Konsep tersebut menyatakan proses geologi yang samatelah bekerja pula pada waktu lampau, dan Hutton menuliskannya sebagai“we find no vestige of a beginning, and no prospect of an end ”. Keunggulanprinsip ini lah yang mengantarkan Hutton sebagai Bapak Geologi Modern.
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
• Pada tahun 1830, Charles Lyell, seorang murid James Hutton, menerbitkan
buku “Principles of Geology ”. Konsep keseragaman menjadi diterima secaraluas oleh kalangan ilmuwan dan usia Bumi yang sangat tua diterima olehmasyarakat. Kelak, buku tersebut juga sangat mempengaruhi teorievolusi yang dikembangkan oleh Charles Darwin pada tahun 1859.
• Lord Kelvin (1824-1907), seorang fisikawan Inggris yang sangat dihormati,pada tahun 1866 mengklaim telah mematahkan fondasi uniformitarianismegeologi. Beranjak dari asumsi umum bahwa Bumi berawal dari sebuah bola
panas, Kelvin menghitung usia terbentuknya Bumi berdasarkan suhu lelehbatuan, dimensi Bumi dan koefisien pendinginan. Dia menyatakan umur Bumitidak mungkin lebih tua dari 100 juta tahun. Pendapat Kelvin membuatmasyarakat ilmuwan terbelah, antara mendukung konsep Hutton ataumenerima kalkulasi Kelvin (yang tampak sangat logis).
• Pada akhirnya, kampanye Kelvin selama 40 tahun harus berakhir denganditemukannya unsur radioaktif di penghujung abad ke-19. Materi radioaktifdipercaya menjaga panas internal Bumi relatif konstan. Penemuan radioaktiftersebut sekaligus membuat para geolog menghitung umur batuan secaramutlak dan menemukan bahwa Bumi memang sangat tua!
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
Para geolog menggunakan dua pendekatan berbeda untuk menentukan waktu
geologi, yaitu:1. Penanggalan relatif (relative dating ) yang menempatkan berbagai peristiwageologi dalam urutan kronologis berdasarkan posisinya dalam rekaman datageologi.
2. Penanggalan mutlak (absolute dating ) menggunakan berbagai teknik danhasilnya dinyatakan dalam angka tahun sebelum sekarang. Yang palinglazim adalah penanggalan radiometrik dengan menggunakan unsur-unsurradioaktif di dalam batuan.
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
1. Prinsip superposition (Nicolas Steno, 1638-1686): dalam suatu urutan
batuan sedimen yang belum terganggu, batuan yang paling tua diendapkanpaling bawah sedangkan batuan yang paling muda diendapkan paling atas.
2. Prinsip original horizontality (Nicolas Steno, 1638-1686): dalam proses
sedimentasi, sedimen diendapkan sebagai lapisan horisontal.
3. Prinsip lateral continuity (Nicolas Steno, 1638-1686): sedimen melamparsecara horisontal ke segala arah hingga menipis dan berakhir di tepi
cekungan pengendapan.
4. Prinsip cross-cutting relationship (James Hutton, 1726-1797): intrusi batuanbeku atau patahan harus lebih muda daripada batuan yang diintrusi atauyang terpatahkan.
5. Prinsip inclusion : suatu inklusi (fragmen suatu batuan didalam tubuh batuanlain) harus lebih tua daripada batuan yang mengandungnya tersebut.
6. Prinsip fossil succession (William Smith, 1769-1839): fosil yang ada dilapisan paling bawah lebih tua daripada fosil pada lapisan paling atas.
5/16/2018 Waktu Geologi Dan Geokronologi - slidepdf.com
Siccar Point, Berwickeshire, Skotlandia tenggara.Disinilah James Hutton, James Hall dan John Playfair pada tahun 1788menemukan prinsip ketidakselarasan.
Waktu geologis bersifat menerus/kontinyu, namun informasi dimana waktutersebut didapatkan berasal dari rekaman batuan yang bersifat tidakmenerus/diskontinyu.
Bidang ketidakmenerusan dalam urutan batuan yang menunjukkanterganggunya proses sedimentasi dalam waktu yang cukup lama disebutsebagai bidang ketidakselarasan (unconformity ).
Waktu geologi yang hilang dari rekaman batuan, karena tidak adanyapengendapan batuan, disebut sebagai hiatus .
Sehingga bidang ketidakselarasan bisa juga disebut sebagai bidang dimanatidak adanya pengendapan (non-deposisi) atau erosi yang memisahkanbatuan yang lebih muda terhadap batuan yang lebih tua.
Terdapat 3 jenis ketidakselarasan:1. Disconformity (antara 2 unit batuan sedimen yang paralel)2. Angular unconformity (antara 2 unit batuan sedimen yang menyudut)
3. Nonconformity (antara batuan kristalin dan batuan sedimen)
• Pada tahun 1896, Henri Bacquerel (1852-1908) menemukan unsur radioaktifdi alam.
• Pada tahun 1903, Pierre dan Marie Curie menemukan proses peluruhanradioaktif.
• Lord Rutherford (1871-1937) yang pertamakali mengetahui kegunaanpeluruhan radioaktif untuk menentukan penanggalan geologis secara mutlak.
• Prinsip dasar metode ini adalah menggunakan peluruhan radioaktif dari
isotop unsur beberapa mineral yang terdapat didalam batuan, yang tingkatkecepatan peluruhan telah diketahui dalam satuan waktu-paruh (half-life ),yaitu jumlah waktu yang diperlukan untuk merubah separuh inti isotop,dengan cara membandingkan jumlah atom unsur yang tersisa (parent
isotope ) dengan atom unsur yang dihasilkan oleh proses peluruhan tersebut(daughter isotope ).
• Pengukuran waktu paruh ditentukan di laboratorium. Dari sampel batuan,
geolog hanya menentukan rasio isotop induk-anak (parent-daughter ratio )dengan alat bernama mass spectrometer .
Sebuah atom karbon memiliki nomer atom 6 dan nomer massa atom 12, 13,
atau 14, tergantung pada jumlah neutron didalam intinya.
Meskipun hampir semua isotop dari 92 unsur alam bersifat stabil, namunsebagian kecil justru bersifat tidak stabil dan secara spontan luruh kedalambentuk isotop yang lebih stabil.
(a) Magma mengandung atom stabil dan atom radioaktif.(b) Ketika magma mendingin dan mengkristal, sebagian atom radioaktif
bergabung kedalam mineral. Pada kondisi ini, mineral tersebut
mengandung 100% isotop induk dan 0% isotop anak.(c) Setelah satu waktu paruh terlewati, 50% isotop induk meluruh menjadi 50%isotop anak yang lebih stabil.
• Penanggalan radioaktif yang paling akurat umumnya pada batuan beku,karena mineral hasil kristalisasi magma hanya mengandung isotop induk
saja, sedangkan isotop anak jika telah terbentuk tidak akan masuk kedalamsistem kristal karena perbedaan ukuran. Sehingga yang terukur betul-betulwaktu kristalisasi mineral yang mengandung isotop radioaktif, bukan waktuterbentuknya isotop tersebut.
• Penanggalan radioaktif pada batuan sedimen tidak dapat dilakukan, karenayang terukur hanyalah waktu terbentuknay mineral, bukan waktuberlangsungnya sedimentasi.
Pengecualian berlaku pada mineral glaukonit, suatu mineral berwarna hijauyang mengandung isotop potassium 40 yang akan meluruh menjadi argon 40.Glaukonit terbentuk di lingkungan laut hasil reaksi kimia dengan minerallempung selama proses diagenesa ketika litifikasi.
Meskipun demikian, karena argon adalah gas, maka isotop anak argon 40biasanya hilang menguap dari mineral. Sehingga penanggalan pasanganpotassium 40/argon 40 pada glaukonit harus dipandang sebagai umurminimal.
• Penanggalan radioaktif pada batuan metamorf harus dilakukan dengansangat berhati-hati. Panas yang terjadi selama metamorfisme umumnya
menyebabkan isotop anak keluar dari sistem yang ada. Bila semua isotopanak keluar dan yang tersisa hanya isotop induk, maka rasio yang terukurkemudian adalah cerminan waktu metamorfisme, bukan waktu kristalisasimineral. Namun bila tidak semua isotop anak keluar selama metamorfisme,
maka hasil penanggalan akan menjadi tidak akurat.
• Untuk menjamin penanggalan radiometrik yang akurat, maka sampel harus:- segar
- tidak lapuk- tidak pernah terkena tekanan dan temperatur tinggi- selalu lakukan uji silang dengan isotop lainnya (misal uranium 235/timbal207 dengan uranium 238/timbal 206; hasil rasio keduanya harus mendekati).
• Pemancaran partikel atom dari peluruhan uranium dalam suatu mineral dapatmenyebabkan rusaknya struktur kristal yang ada. Dampak kerusakan akan
tampak sebagai jejak mikroskopis linear yang hanya tampak apabila mineraldikenai asam hidrofluorik.
• Umur sampel ditentukan berdasarkan jumlah jejak fisi dan jumlah uranium:
semakin tua sampel, semakin besar jumlah jejak fisi.
• Metode ini efektif untuk kisaran 40.000 hingga 1,5 juta tahun.
• Problem kemungkinan muncul apabila batuan terkena temperatur tinggidimana struktur kristal yang rusak dapat diperbaiki dan jejak fisinya akanhilang. Umur yang didapat akan jauh lebih muda dari yang seharusnya.
• Usia sebuah pohon dapat ditentukan dengan menghitung jumlah cincinpertumbuhan yang ada pada pokok pohon bagian bawah. Setiap cincin
mencerminkan masa pertumbuhan satu tahun. Perbedaan lebar setiap cincindapat dipergunakan sebagai kunci untuk mencocokkan usia pertumbuhandari berbagai pohon.
• Prosedur mencocokkan pola cincin dari berbagai pohon di suatu tempatdisebut sebagai penanggalan silang (cross-dating ).
• Dengan mengkorelasikan sekuen cincin pohon yang sudah teridentifikasi dari
pohon yang masih hidup hingga sisa-sisa pohon yang telah mati, suatu skalawaktu dapat dibuat hingga 14.000 tahun silam.
• Metode ini sangat berguna untuk penanggalan peristiwa geologi muda.
• Pertanyaan tentang umur Bumi sesungguhnya juga pertanyaan tentang usiaMatahari dan benda-benda angkasa lainnya, karena diyakini semuanya
terbentuk bersamaan dari material debu jagad semesta.
• Para ahli astronomi telah menghitung rasio mula-mula hidrogen dan helium didalam Matahari dan jumlahnya kini, memperkirakan usia Matahari sekitar 4,6
milyar tahun.
• Meteorit yang jatuh ke Bumi menunjukkan sebagian dari mereka (dan yangtertua) terbentuk sekitar 4,5 milyar tahun lalu.
• Batuan yang dibawa dari Bulan menunjukkan usia paling tua sekitar 4,53milyar tahun lalu.
• Material tertua di Bumi adalah butiran zircon dari Australia Barat yangberumur 4,1 – 4,2 milyar tahun lalu.
• Batuan tertua di Bumi adalah granit berusia 3,7 milyar tahun lalu dari
Greenland dan batuan metamorfik berusia serupa dari Minnesota, USA.
• Tanpa mengembangkan konsep waktu geologis, seorang mahasiswa geologitidak akan mampu memahami arti besar dari proses geologi yang berjalan
sangat lambat, seperti pelapukan dan pelarutan. Arti dari proses-prosestersebut tidak dapat hanya dilihat dari jangkauan waktu yang dialami inderamanusia, yang hanya mengenal hari, minggu, tahun dan pergantian musim.
• Namun bagaimana memahami dan mengapresiasi skala waktu milyarantahun tersebut kedalam perspektif manusiawi kita? Salah satunya adalahdengan mempergunakan jam tangan geologi dibawah ini. Kehadiran kitahanyalah 17 detik terakhir saja…