Struktur dan Komposisi Bumi
Dengan menggunakan bantuan alat-alat teknologi tinggi seperti seismograf, ahli-ahli kebumian mempunyai pandangan baru terhadap bentuk maupun struktur dalam bumi. Data-data yang terekam dalam alat tersebut memberikan keterangan adanya struktur bagian dalam bumi yang berlapis-lapis sepusat (Gambar 1.1) dan juga memberikan gambaran ciri-ciri fisik dari setiap perlapisan bagian dalam bumi (geosfera).
Gambar 1.1 Skema struktur dalam bumi (perhatikan ketebalan setiap lapisan).
Secara umum geosfera dibagi menjadi 3 bagian utama yaitu dimulai dari bagian paling dalam disebut inti bumi (core), bagian tengah disebut mantel (mantle) dan bagian paling luar disebut kerak bumi (crust) (Gambar 1.2). Inti bumi dibagi menjadi inti bumi bagian dalam dan inti bumi bagian luar. Inti bumi bagian dalam digambarkan sebagai keadaan padat, sedangkan inti bumi bagian luar sebagai leburan kental. Inti bumi ini disusun oleh bahan-bahan yang mempunyai berat jenis lebih kurang 10 dan berat jenis sebesar ini telah menimbulkan dugaan bahwa susunan inti bumi mungkin mirip dengan meteorit logam, juga dapat dikatakan bahwa bahan besi dan nikel memegang peranan penting di dalamnya.
Mantel atau dikenal dengan selubung/selimut bumi terletak/diapit oleh bagian luar dari kerak bumi dengan lapisan yang tipis dan bagian dalam dibatasi oleh inti bumi bagian luar, kedua bidang pemisah tersebut dikenal sebagai bidang diskontinuitas. Mantel sendiri dibagi menjadi mantel bagian dalam yang disusun oleh unsur besi dan nikel (berat jenis 5-6) dan mantel bagian dalam yang tersusun oleh batuan peridotit dan dunit dengan berat jenis 3,6 hingga 4.
Sedangkan lapisan bumi paling luar disebut kerak bumi atau dikenal dengan litosfera yang disusun oleh batuan seperti yang umum dijumpai di permukaan bumi. Kerak bumi juga dibagi menjadi kerak bumi bagian dalam yang terdiri dari lapisan SIMA dengan kandungan mineral utamanya adalah silisium dan magnesium, sedang kerak bumi bagian luar terdiri dari lapisan SIAL dengan komposisi utamanya berupa oksigen, silisium dan aluminium.
Gambar 1.2 Keratan bumi yang memperlihatkan bagian-bagian dari
inti bumi, mantel dan kerak bumi.
Komposisi bumi dari unit-unit struktur utama di atas dapat dilihat dalam Tabel 1.1. Terlihat unsur mineral utama inti bumi adalah besi dan magnesium ditambah silikat-silikat besi terkandung dalam jumlah yang lebih besar dari mantel. Silikat banyak terjadi di kerak bumi/benua. Sedangkan Tabel 1.2 memperlihatkan bahwa kelompok mineral silikat yang paling banyak yaitu kelompok feldspar (K-feldspar dan plagioklas) dengan 58% volume dan mineral-mineral utama pembentuk batuan seperti piroksen, amfibol, kuarsa, mika dan olivin mencapai 37% volume, serta mineral-mineral penyerta pembentuk batuan berjumlah sangat kecil yaitu 5% volume seperti karbonat, oksida, sulfida, halida, epidot, aluminosilikat, garnet dan zeolit.
Tabel 1.1. Komposisi dari struktur bumi dalam persen berat (Mason, 1966).
| Unsur | Kerak Benua | Kerak Samudra | Mantel (rata-rata Batuan Meteorit) | Inti (rata-rata Meteorit Besi) |
| SiO2 | 60,1 | 49,9 | 38,3 | |
| TiO2 | 1.1 | 1.5 | 0.1 | |
| Al2O3 | 15.6 | 17.3 | 2.5 | |
| Fe2O3 | 3.1 | 2.0 | ||
| FeO | 3.9 | 6.9 | 12.5 | |
| FeS | 5.8 | |||
| Fe | 11.9 | 90.8 | ||
| Ni | 1.4 | 8.6 | ||
| Co | 0.1 | 0.6 | ||
| MgO | 3.6 | 7.3 | 24.0 | |
| CaO | 5.2 | 11.9 | 2.0 | |
| Na2O | 3.9 | 2.8 | 1.0 | |
| K2O | 3.2 | 0.2 | 0.2 | |
| P2O5 | 0.3 | 0.2 | 0.2 |
Tabel 1.2. Mineral penyusun kerak bumi (Ernst, 1969).
| Kelompok Mineral | Persen Volume |
| K-Feldspar, Plagioklas Piroksen, Amfibol Kuarsa Mika, Klorit, Mineral Lempung Karbonat, Oksida, Sulfida, Halida Olivin Epidot, Aluminosilikat, Garnet, Zeolit | 58 13 11 10 3 3 2 |
Pengertian Petrologi
Petrologi adalah salah satu cabang ilmu pengetahuan geologi yang mempelajari batuan pembentuk kulit bumi, mencakup aspek pemerian (deskripsi) dan aspek genesa-interpretasi. Pengertian luas dari petrologi adalah mempelajari batuan secara mata telanjang, secara optik/ mikroskopis, secara kimia dan radio isotop. Studi petrologi secara kimia sering disebut petrokimia yang dapat dipandang sebagai bagian dari ilmu geokimia. Untuk kuliah dan praktikum mahasiswa Teknik Geologi semester 2 maka studi petrologi dibatasi secara megaskopis saja. Aspek pemerian antara lain meliputi warna, tekstur, struktur, komposisi, berat jenis, kekerasan, kesarangan (porositas), kelulusan (permebilitas) dan klasifikasi atau penamaan batuan. Aspek genesa – interpretasi mencakup tentang sumber asal (“source”) hingga proses atau cara terbentuknya batuan. Batuan didefinisikan sebagai semua bahan yang menyusun kerak (kulit) bumi dan merupakan suatu agregat (kumpulan) mineral-mineral yang telah menghablur (mengkristal). Dalam arti sempit, yang tidak termasuk batuan adalah tanah dan bahan lepas lainnya yang merupakan hasil pelapukan kimia, fisis maupun biologis, serta proses erosi dari batuan. Namun dalam arti luas tanah hasil pelapukan dan erosi tersebut termasuk batuan.
Batuan sebagai agregat mineral pembentuk kulit bumi secara genesa dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis batuan, yaitu :
1. Batuan beku (“igneous rocks”), adalah kumpulan mineral silikat sebagai hasil pembekuan daripada magma yang mendingin (Huang, 1962).
2. Batuan sedimen (“sedimentary rocks”), adalah batuan hasil litifikasi bahan rombakan batuan yang berasal dari proses denudasi atau hasil reaksi kimia maupun hasil kegiatan organisme (Pettijohn, 1964).
3. Batuan metamorf atau batuan malihan (“metamorphic rocks”), adalah batuan yang berasal dari suatu batuan yang suda ad yang mengalami perubahan tekstur dan komposisi mineral pada fasa padat sebagai perubahan kondisi fisika (tekanan dan temperatur) (Winkler, 1967).
Dalam sejarah pembentukannya ketiga jenis batuan tersebut dapat mengalami jentera (siklus) batuan seperti pada Gambar 1.3.
Gambar 1.3. Jentera batuan (Gillen, 1982).
Magma
Magma sebagai batuan pijar mengalami pendinginan, pembekuan dan penghabluran membentuk batuan beku. Batuan beku ini sebagai akibat proses pelapukan, pengikisan dan pengangkatan membentuk sedimen atau endapan. Sedimen ini setelah mengalami pembatuan membentuk batuan sedimen. Di lain pihak batuan beku yang masuk ke dalam bumi mengalami proses metamorfisme (perubahan suhu dan tekanan dalam waktu geologi) membentuk batuan metamorf. Proses pelapukan ini dapat juga terjadi pada sedimen itu sendiri, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Sepertihalnya batuan beku, maka batuan sedimen yang mengalami metamorfisme juga membentuk batuan metamorf. Akhirnya batuan metamorf, sebagai akibat tekanan dan temperatur yang lebih tinggi mengalami pelelehan kembali membentuk magma.
