Geologi

Proses benua Pangea akibat pergerakan lempeng tektonik selama jutaan tahun

Geologi adalah salah satu cabang ilmu kebumian yang mempelajari tentang Bumi dan segala isi di dalamnya. Kajian di dalam geologi meliputi sejarah terbentuknya Bumi beserta dengan bahan, struktur dan proses yang menyertainya. Ruang lingkup objek kajian geologi mulai dari sesuatu yang sekecil atom hingga sesuatu yang sebesar benua atau samudra. Pengetahuan geologi digunakan untuk memenuhi berbagai keperluan rumah tangga, konstruksi bangunan, pertambangan hingga rekayasa.^[1]

Orang yang mempelajari geologi disebut geolog. Para geolog telah dapat menentukan umur bumi yang diperkirakan sekitar 4.5 miliar (4.5x10⁹) tahun yang dapat dipetakan menjadi skala waktu geologi, dan juga menemukan bahwa kulit bumi terpecah menjadi lempeng tektonik yang bergerak di atas mantel yang setengah cair (astenosfer) melalui proses yang disebut tektonik lempeng, selain itu para Geolog membantu menemukan dan mengatur sumber daya alam yang ada di bumi, seperti minyak bumi, batu bara, dan juga metal seperti besi, tembaga, dan uranium, serta mineral lainnya yang memiliki nilai ekonomi, seperti asbestos, perlit, mika, fosfat, zeolit, tanah liat, batuapung, kuarsa, dan silika, dan juga elemen lainnya seperti belerang, klorin, dan helium.

Astrogeologi adalah aplikasi ilmu geologi tentang planet kebumian atau satelit alami lainnya dalam tata surya (solar sistem). Istilah khusus lainnya seperti selenologi (pelajaran tentang bulan), areologi (pelajaran tentang planet Mars), dan lain-lainnya..

Kata "geologi" pertama kali digunakan oleh Jean-André Deluc pada tahun 1778 dan diperkenalkan sebagai istilah yang baku oleh Horace-Bénédict de Saussure.^[2]

Etimologi

Kata "geologi" merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani γη atau geo yang berarti "bumi" dan λογος atau logos yang berarti "kata" atau "alasan".^[3]^[4]

Bahan geologi

Mayoritas data geologi berasal dari penelitian material padat Bumi. Meteorit dan material alam luar bumi lainnya juga dipelajari dengan metode geologi.

Mineral

Mineral adalah unsur dan senyawa alami dengan komposisi kimia tertentu yang homogen dan susunan atom yang teratur.

Setiap mineral memiliki sifat fisik yang berbeda, dan terdapat banyak pengujian untuk menentukan masing-masing mineral tersebut. Mineral sering kali diidentifikasi melalui tes ini.^[5] Spesimen dapat diuji untuk:

Warna: Mineral dikelompokkan berdasarkan warnanya. Sebagian besar bersifat diagnostik tetapi kotoran dapat mengubah warna mineral.
Coretan : Dilakukan dengan menggoreskan sampel pada piring porselen. Warna coretan dapat membantu mengidentifikasi mineral tersebut.
Kekerasan: Ketahanan suatu mineral terhadap goresan atau lekukan.
Pola pecah: Suatu mineral dapat menunjukkan patahan atau belahan, yang pertama adalah patahan pada permukaan yang tidak rata, dan yang kedua adalah patahan sepanjang bidang sejajar yang jaraknya berdekatan.
Kilau: Kualitas cahaya yang dipantulkan dari permukaan suatu mineral. Contohnya adalah logam, mutiara, lilin, kusam.
Berat jenis: berat volume tertentu suatu mineral.
Buih: Melibatkan tetesan asam klorida pada mineral untuk menguji desisnya.

Magnetisme: Melibatkan penggunaan magnet untuk menguji magnetisme.

Rasa: Mineral dapat memiliki rasa yang khas seperti halit (yang rasanya seperti garam)

Batu

Batuan adalah massa padat atau agregat mineral atau mineraloid yang terbentuk secara alami. Sebagian besar penelitian di bidang geologi dikaitkan dengan studi tentang batuan, karena batuan memberikan catatan utama sebagian besar sejarah geologi bumi.^[6] Ada tiga jenis utama batuan: batuan beku, batu sedimen, dan metamorf. Siklus batuan menggambarkan hubungan di antara mereka (lihat diagram).

Ketika suatu batuan membeku atau mengkristal dari lelehan (magma atau lava), itu adalah batuan beku. Batuan ini dapat mengalami pelapukan dan erosi, kemudian diendapkan kembali dan mengalami litifikasi menjadi batuan sedimen. Batuan sedimen terutama dibagi menjadi empat kategori: batu pasir, batu serpih, batu karbonat, dan batu evaporit. Kelompok klasifikasi ini sebagian berfokus pada ukuran partikel sedimen (batupasir dan serpih), dan sebagian lagi pada mineralogi dan proses pembentukan (karbonasi dan penguapan). Batuan beku dan batuan sedimen kemudian dapat berubah menjadi batuan metamorf karena panas dan tekanan yang mengubah kandungan mineralnya, sehingga menghasilkan struktur yang khas. Ketiga jenis tersebut dapat mencair kembali, dan jika hal ini terjadi, magma baru akan terbentuk, sehingga batuan beku dapat kembali memadat. Bahan organik, seperti batu bara, bitumen, minyak, dan gas alam, terutama terkait dengan batuan sedimen yang kaya akan bahan organik.

Untuk mempelajari ketiga jenis batuan, ahli geologi mengevaluasi mineral penyusunnya dan sifat fisik lainnya, seperti tekstur dan bahan.

Bahan yang tidak terlitifikasi

Ahli geologi juga mempelajari material yang tidak terlitifikasi (disebut sebagai endapan dangkal) yang terletak di atas batuan dasar. Kajian ini sering disebut dengan Geologi Kuarter, diambil dari nama periode sejarah geologi Kuarter, yang merupakan periode waktu geologi terkini.

Magma

Magma adalah sumber asli semua batuan beku yang tidak terlitifikasi. Aliran aktif batuan cair dipelajari dengan cermat dalam vulkanologi, dan petrologi beku bertujuan untuk mengetahui sejarah batuan beku dari sumber lelehan aslinya hingga kristalisasi akhir.

Struktur Bumi

Lempeng tektonik

Pada tahun 1960-an, ditemukan bahwa litosfer bumi, yang mencakup kerak bumi dan bagian paling atas dari mantel atas, dipisahkan menjadi lempeng tektonik yang bergerak melintasi mantel bumi yang padat dan mengalami deformasi plastis, yang disebut astenosfer. Teori ini didukung oleh beberapa jenis observasi, termasuk penyebaran dasar laut dan distribusi global daerah pegunungan dan kegempaan.

Terdapat hubungan erat antara pergerakan lempeng di permukaan dan konveksi mantel (yaitu, perpindahan panas yang disebabkan oleh pergerakan lambat batuan mantel ulet). Dengan demikian, arus konveksi bagian lempeng samudera dan arus konveksi mantel yang bersebelahan selalu bergerak dalam arah yang sama – karena litosfer samudera sebenarnya merupakan lapisan batas atas termal kaku dari mantel konveksi. Kopling antara lempeng kaku yang bergerak di permukaan bumi dan mantel konveksi disebut lempeng tektonik.^[7]^[8]

Perkembangan lempeng tektonik telah memberikan dasar fisik bagi banyak pengamatan terhadap benda padat Bumi. Wilayah fitur geologi yang linier panjang dijelaskan sebagai batas lempeng:

Punggungan tengah samudra, wilayah tinggi di dasar laut tempat terdapatnya lubang hidrotermal dan gunung berapi, dipandang sebagai batas divergen, tempat dua lempeng bergerak menjauh.
Busur gunung berapi dan gempa bumi diteorikan sebagai batas konvergen, dimana satu lempeng menunjam, atau bergerak, ke bawah lempeng lainnya.
Batas patahan transformasi, seperti sistem Sesar San Andreas, adalah tempat lempeng-lempeng bergeser secara horizontal melewati satu sama lain.

Lempeng tektonik telah memberikan mekanisme bagi teori pergeseran benua oleh Alfred Wegener, di mana benua bergerak melintasi permukaan bumi seiring waktu geologis. Mereka juga memberikan kekuatan pendorong bagi deformasi kerak bumi, dan lingkungan baru untuk pengamatan geologi struktural. Kekuatan teori lempeng tektonik terletak pada kemampuannya menggabungkan semua pengamatan ini menjadi satu teori tentang bagaimana litosfer bergerak di atas mantel konveksi.

Struktur Bumi

Kemajuan dalam seismologi, pemodelan komputer, serta mineralogi dan kristalografi pada suhu dan tekanan tinggi memberikan wawasan tentang komposisi dan struktur internal bumi.

Ahli seismologi dapat menggunakan waktu datangnya gelombang seismik untuk menggambarkan bagian dalam bumi. Kemajuan awal dalam bidang ini menunjukkan adanya inti luar yang cair (di mana gelombang geser tidak dapat merambat) dan inti dalam yang padat dan padat. Kemajuan ini mengarah pada pengembangan model Bumi berlapis, dengan litosfer (termasuk kerak bumi) di atas, mantel bumi di bawah (dipisahkan oleh diskontinuitas seismik pada jarak 410 dan 660 kilometer), serta inti luar dan inti dalam di bawahnya. Baru-baru ini, ahli seismologi telah mampu membuat gambar detail kecepatan gelombang di dalam bumi dengan cara yang sama seperti seorang dokter menggambarkan tubuh melalui CT scan. Gambar-gambar ini telah menghasilkan gambaran interior Bumi yang jauh lebih detail, dan telah menggantikan model berlapis yang disederhanakan dengan model yang jauh lebih dinamis.

Ahli mineralogi telah mampu menggunakan data tekanan dan suhu dari studi seismik dan pemodelan serta pengetahuan tentang komposisi unsur bumi untuk mereproduksi kondisi ini dalam lingkungan eksperimental dan mengukur perubahan dalam struktur kristal. Studi-studi ini menjelaskan perubahan kimia yang terkait dengan diskontinuitas seismik utama di mantel dan menunjukkan struktur kristalografi yang diharapkan terjadi di inti bumi.

Skala waktu geologi

mencakup sejarah Bumi. Periode paling awal ini diberi tanda kurung berdasarkan tanggal terbentuknya material Tata Surya pertama pada 4,567 Ga (atau 4,567 miliar tahun yang lalu) dan pembentukan Bumi pada 4,54 Ga (4,54 miliar tahun), yang adalah awal dari kalpa Hadean – pembagian waktu geologis. Di akhir skala terakhir, ditandai dengan masa kini (pada zaman Holosen).

Skala Waktu Bumi

Lima garis waktu berikut menunjukkan skala waktu geologis. Gambar pertama menunjukkan keseluruhan waktu mulai dari terbentuknya Bumi hingga saat ini, namun gambar ini hanya memberikan sedikit ruang untuk kalpa terakhir. Garis waktu kedua menunjukkan pandangan yang diperluas dari kalpa terbaru. Dengan cara yang sama, era terbaru diperluas di timeline ketiga, periode terbaru diperluas di timeline keempat, dan epoch terbaru diperluas di timeline kelima.

Tonggak penting di Bumi

4.567 Ga (gigaannum: miliar tahun lalu): Pembentukan tata surya
4,54 Ga: Akresi, atau pembentukan, Bumi
C. 4 Ga: Akhir dari Pembombardiran Berat Akhir, kehidupan pertama
C. 3,5 Ga: Awal fotosintesis
C. 2,3 Ga: Atmosfer teroksigenasi, bola salju pertama di Bumi
730–635 juta tahun yang lalu (megaannum: juta tahun yang lalu): Bumi bola salju kedua
541 ± 0,3 juta tahun yang lalu: Letusan Kambrium – penggandaan besar-besaran kehidupan bertubuh keras; fosil pertama yang berlimpah; awal Paleozoikum
C. 380 juta tahun yang lalu: Hewan darat vertebrata pertama di Bumi
250 juta tahun yang lalu: Peristiwa kepunahan Perm–Trias – 90% dari seluruh hewan darat mati; akhir Paleozoikum dan awal Mesozoikum
66 juta tahun yang lalu: Peristiwa kepunahan Kapur–Paleogen – Dinosaurus mati; akhir Mesozoikum dan awal Kenozoikum
C. 7 Ma: Hominin pertama muncul
3.9 juta tahun yang lalu: Australopithecus pertama, nenek moyang langsung Homo sapiens modern, muncul
200 ka (kiloannum: seribu tahun yang lalu): Homo sapiens (Manusia) modern pertama muncul di Afrika Timur.

Perkembangan geologi

Geologi suatu daerah berubah seiring waktu seiring dengan pengendapan dan penyisipan unit batuan, dan proses deformasi mengubah bentuk dan lokasinya.

Satuan batuan pertama kali ditempatkan melalui pengendapan ke permukaan atau intrusi ke dalam batuan di atasnya. Deposisi dapat terjadi ketika sedimen mengendap di permukaan bumi dan kemudian mengalami litifikasi menjadi batuan sedimen, atau ketika material vulkanik seperti abu vulkanik atau aliran lava menyelimuti permukaan. Intrusi batuan beku seperti batolit, lakolit, tanggul, dan kusen, terdorong ke atas ke dalam batuan di atasnya, dan mengkristal seiring intrusi tersebut.

Setelah urutan awal batuan diendapkan, satuan batuan tersebut dapat mengalami deformasi dan/atau metamorfosis. Deformasi biasanya terjadi akibat pemendekan horizontal, perluasan horizontal, atau gerakan dari sisi ke sisi (strike-slip). Rezim struktural ini secara luas berhubungan dengan batas konvergen, batas divergen, dan batas transformasi antar lempeng tektonik.

Ketika satuan batuan ditempatkan di bawah kompresi horizontal, satuan batuan tersebut memendek dan menjadi lebih tebal. Karena satuan batuan, selain lumpur, tidak mengalami perubahan volume secara signifikan, hal ini terjadi melalui dua cara utama: melalui patahan dan pelipatan. Di kerak dangkal, di mana deformasi getas dapat terjadi, terbentuklah patahan dorong, yang menyebabkan batuan yang lebih dalam bergerak ke atas batuan yang lebih dangkal. Karena batuan yang lebih dalam seringkali lebih tua, seperti yang dijelaskan dalam prinsip superposisi, hal ini dapat mengakibatkan batuan yang lebih tua berpindah ke atas batuan yang lebih muda. Pergerakan sepanjang sesar dapat mengakibatkan pelipatan, baik karena sesar tersebut tidak planar maupun karena lapisan batuan terseret sehingga membentuk lipatan seret karena terjadi slip di sepanjang sesar. Jauh di dalam bumi, batuan berperilaku plastis dan terlipat, bukannya patahan. Lipatan ini bisa berupa lipatan yang bahan di tengah lipatannya melengkung ke atas, sehingga menimbulkan "antiform", atau lipatan yang melengkung ke bawah sehingga menimbulkan "synforms". Jika puncak satuan batuan di dalam lipatan tetap mengarah ke atas, maka disebut antiklin dan sinklin. Jika beberapa satuan dalam lipatan menghadap ke bawah, strukturnya disebut antiklin atau sinklin terbalik, dan jika semua satuan batuan terbalik atau arah atas yang benar tidak diketahui, maka disebut dengan istilah yang paling umum, antiform, dan synform.

Fenomena geologi

Fenomena geologi adalah suatu fenomena yang dijelaskan atau memberikan pencerahan pada ilmu geologi.

Contoh fenomena geologi adalah:

Fenomena mineralogi
Fenomena litologi
Jenis batuan
- Batuan beku
  - Proses pembentukan batuan beku
- Batuan sedimen
  - Proses terbentuknya sedimen (sedimentasi)
  - Pasir isap
- Batuan metamorf
Fenomena endogenik
- Lempeng tektonik
- Fenomena yang berhubungan dengan aktivitas batuan beku
  - Geyser dan sumber air panas
  - Bradyseisme
  - Letusan gunung berapi
- Medan magnet bumi
Fenomena eksogenik
- Fenomena lereng merosot
  - Tanah longsor
- Fenomena pelapukan
  - Erosi
- Fenomena glasial dan peri-glasial
  - Glasiasi
  - Morain
  - Lembah gantung
- Fenomena atmosfer
- Fenomena dampak
  - Kawah tumbukan meteorit
Ditambah fenomena endogenik-eksogenik
- Orogeni
- Pembangunan drainase
  - Penangkapan aliran

Cabang keilmuan

Geologi sejarah

Geologi sejarah membahas mengenai sejarah terbentuknya Bumi beserta dengan sejarah dari peristiwa-peristiwa yang pernah terjadi di permukaan Bumi. Dua konsep penting di dalam kajian geologi sejarah adalah ruang dan waktu. Geologi sejarah membahas mengenai peristiwa masa lampau maupun peristiwa masa kini.^[9]

geoarkeologi
geodesi
geofisika (bahasa Inggris: geophysics)
- geofisika reservoir
- geofisika lingkungan
geokimia (bahasa Inggris: geochemistry)
- biogeokimia
- geokimia isotop
geokronologi
geologi ekonomi
- geologi minyak bumi
- geologi tambang
geologi rekayasa
geologi panas bumi
geologi lingkungan
geologi struktur
geomikrobiologi
geomorfologi
glaciologi
hidrogeologi
ilmu bumi (bahasa Inggris: geography)
ilmu tanah
mineralogi
oseanografi
- geologi kelautan
paleoklimatologi
paleontologi
- mikropaleontologi
- palinologi
petrofisik
petrologi
- batuan beku
- batuan metamorf
- batuan sedimen
sedimentologi
seismologi
speleologi
stratigrafi
- biostratigrafi
- kronostratigrafi
- litostratigrafi
tektonik lempeng
vulkanologi

Lihat pula

Bumi - Planet terbesar keempat di tata surya
Fosil - benda yang diawetkan dalam amber, rambut, kayu yang membatu, minyak, batu bara, dan sisa-sisa DNA
Gunung Berapi - Batuan dalam wujud cair lava dan magma
Gempa bumi - Guncangan tanah yang terjadi secara tiba-tiba di permukaan bumi
Intan - benda berharga mineral yang secara kimia merupakan bentuk kristal dari karbon
Padang Pasir - adalah suatu daerah atau tanah yang menerima curah hujan yang sedikit
Tsunami - Perpindahan badan air akibat perubahan tiba-tiba permukaan laut secara vertikal
Samudra - massa air asin yang luas dan dibatasi oleh benua ataupun kepulauan yang besar
Sungai - aliran air yang memanjang di permukaan tanah

Referensi

^ Noor, Jauhari (2014). Pengantar Geologi. Sleman: Deepublish. hlm. 1. ISBN 978-602-280-256-3. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-31. Diakses tanggal 2021-09-11.
^ Gohau, Gabriel (1990). A history of geology. New Brunswick: Rutgers University Press. hlm. 2. ISBN 978-0-8135-1666-0.
^ "geology Diarsipkan 2017-06-30 di Wayback Machine.". Online Etymology Dictionary.
^ γῆ Diarsipkan 2023-04-26 di Wayback Machine.. Liddell, Henry George; Scott, Robert; A Greek–English Lexicon at the Perseus Project
^ "Mineral Identification Tests". Geoman's Mineral ID Tests. Diarsipkan dari versi asli tanggal 9 May 2017. Diakses tanggal 17 April 2017.
^ Guéguen, Yves; Palciauskas, Victor (1994). Introduction to the Physics of Rocks (dalam bahasa Inggris). Princeton University Press: Princeton University Press. hlm. 10. ISBN 978-0-691-03452-2.
^ Hess, H.H. (November 1, 1962) "History Of Ocean Basins Diarsipkan 2009-10-16 di Wayback Machine.", pp. 599–620 in Petrologic studies: a volume in honor of A.F. Buddington. A.E.J. Engel, Harold L. James, and B.F. Leonard (eds.). Geological Society of America.
^ Kious, Jacquelyne; Tilling, Robert I. (1996). "Developing the Theory". This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. Kiger, Martha, Russel, Jane (edisi ke-Online). Reston: United States Geological Survey. ISBN 978-0-16-048220-5. Diarsipkan dari versi asli tanggal 10 August 2011. Diakses tanggal 13 March 2009.
^ Sukandarrumidi (2021). Geologi Sejarah. Sleman: Gadjah Mada University Press. hlm. 1. ISBN 978-602-386-906-0. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-31. Diakses tanggal 2021-09-11.