BUMI

A.  Geofisika

1.      Definisi Geofisika

Geofisika berasal dari dua kata yaitu geo yang berarti “bumi” dan fisika,atau dalam pengertiannya geofisika adalah suatu ilmu yang mempelajari bumi dengan pendekatan metode – metode fisika. dalam sudut pandang yang lain, Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika . Geofisika termasuk dalam ilmu Geosains, Geofisika sendiri dibagi menjadi 4 keilmuan yang mempelajari meteorology, geofisika padat, oseanografi dan hidrologi.  

                  

Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal. Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan pondasi bangunan dll).

Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu bumi. Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology, geodinamika yang mempelajari dinamika pergerakan lempeng-lempeng di bumi, dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon.

2.      Metode – Metode Geofisika

Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi, Misalnya dengan meanfaatkan radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktivitas bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi, Misalnya dengan memanfaatkan ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktivitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

                   

Adapun metode yang lainnya yaitu metode gaya berat , Metoda Gaya Berat  secara umum metoda gaya berat merupakan metoda geofisika yang mengukur variasi gaya berat (gravitational) di bumi. Metoda ini jarang digunakan pada tahapan lanjut eksplorasi bijih, namun cukup baik digunakan untuk mendefinisikan daerah target spesifik untuk selanjutnya disurvei dengan metoda-metoda geofisika lain yang lebih detil.

            Adanya variasi medan gravitasi bumi ditimbulkan oleh adanya perbedaan rapat massa (density) antar batuan. Adanya suatu sumber yang berupa suatu massa (masif, lensa, atau bongkah besar) di bawah permukaan akan menyebabkan terjadinya gangguan medan gaya berat (relatif). Adanya gangguan ini disebut sebagai anomali gaya berat. Karena perbedaan medan gayaberat ini relatif kecil maka diperlukan alat ukur yang mempunyai ketelitian yang cukup tinggi. Alat ukur yang sering digunakan adalah Gravimeter. Alat pengukur gayaberat di darat telah mencapai ketelitian sebesar ±0.01 mGal dan di laut sebesar ±1 mGal.
           Beberapa endapan seperti zinc, bauksit, atau barit sangat sulit dideteksi melalui metoda magnetik maupun elektrik, namun dapat dideteksi dengan metoda gaya berat (gravity), tapi hanya untuk mengetahui profil batuan sampingnya (tidak dapat langsung mendeteksi bijihnya) melalui anomali densiti.
          Dasar teori yang dipakai dalam metoda ini adalah Hukum Newton tentang gravitasi bumi. Untuk bumi yang berbentuk bulat, homogen, dan tidak berotasi, maka massa bumi (M) dengan jari-jari (R) akan menimbulkan gaya tarik pada benda dengan massa (m) di permukaan bumi sebesar :
dengan (g) adalah percepatan gaya berat vertikal permukaan bumi.
Harga rata-rata gayaberat di permukaan bumi adalah 9.80 m/s2. Satuan yang digunakan adalah gayaberat adalah milliGal (1 mGal = 10-3 Gal = 10-3 cm/s2) atau ekivalen dengan 10 gu (gravity unit). Variasi gaya berat yang disebabkan oleh variasi perbedaan densitas bawah permukaan adalah sekitar 1 mGal (100 mm/s2). Karena bentuk bumi bukan merupakan bola pejal yang sempurna, dengan relif yang tidak rata, berotasi serta ber revolusi dalam sistem matahari, tidak homogen. Dengan demikian variasi gayaberat di setiap titik permukaan bumi akan dipengaruhi oleh 5 faktor, yaitu :
1. lintang
2. ketinggian
3. topografi
4. pasang surut
5. variasi densitas bawah permukaan
sehingga dalam pengukuran dan interpretasi, faktor-faktor tersebut harus diperhatikan (dikoreksi).

3.      Eksplorasi Geofisika

Metoda geofisika merupakan salah satu metoda yang umum digunakan dalam eksplorasi endapan bahan galian. Metoda ini tergolong kepada metoda tidak langsung, dan sering digunakan pada tahapan eksplorasi pendahuluan (reconnaissance), mendahului kegiatan-kegiatan eksplorasi intensif lainnya.
          Adapun tahapan-tahapan pekerjaan yang umum digunakan dalam metoda geofisika adalah : 
   1. Survei pendahuluan (penentuan lintasan)
   2. Pemancangan (penandataan titik-titik ukur) dalam areal target
   3. Pengukuran lapangan
   4. Pembuatan peta-peta geofisika
   5. Penarikan garis-garis isoanomali
   6. Penggambaran profile
   7. Interpretasi anomaly

Geofisika pada umumnya bekerja pada 3 front pararel yaitu :

a                                         Observasi atau pengukuran di lapangan

b                                        Penyelidikan di laboratorium

c                                         Pengkajian teoritis

Dari sini, masalah yang timbul adalah seringkali sangat sukar karena sebagian besar dari obyek yang dipelajari yaitu bagian dalam bumi, secara umum tidak dapat diukur secara langsung di permukaan. Sebagai pengganti, Geofisika mengandalkan pengamatan tidak langsung yang dilakukan pada permukaan bumi atau sangat dekat dengan bumi. Adalah jelas, bahwa interpretasi dari pengamatan seperti ini akan memiliki tingkat kesulitan yang besar.

Penelitian di laboratorium dapat menghasilkan hal-hal yang signifikan dalam menginterpretasi hasil observasi. Sebagai contoh, sifat-sifat material (logam atau mineral) yang bervariasi pada tekanan tinggi dan temperatur tinggi telah ditemukan di laboratorium.

Lebih lanjut, dengan menggunakan komputer dimungkinkan pula untuk mensimulasikan proses kejadian (modelling) objek yang diobservasi. Keuntungan pemodelan dan simulasi di laboratorium adalah memungkinkan suatu proses dapat dikontrol dengan parameter-parameter yang secara alamiah diketahui dengan baik. Pemodelan dan simulasi akan cocok untuk menggambarkan kasus / kejadian alam yang kompleks.

Berbagai metode yang dikembangkan dalam Geofisika Eksplorasi telah berhasil membantu ahli-ahli ilmu bumi lainnya untuk memperkirakan dan menemukan deposit tambang dan bahan energi dengan keakuratan yang cukup mengagumkan. Tidak sampai di situ, penelitian-penelitian Geofisika juga terus dikembangkan agar membantu menghindari malapetaka alam yang dapat membunuh umat manusia (seperti penelitian Seismologi / Vulkanologi, dsb).

4.      Cabang-Cabang Geofisika

            Adapun cabang –cabang dari geofisika itu terbagi atas beberapa bagian kecil yaitu sebagai berikut

a.       Seismologi (mempelajari gempa bumi dan fenomena fisika yang berhubungan dengannya)

b.      Vulkanologi (juga adalah bagian dari Geologi, mempelajari gunung api, mata air panas, dsb)

c.       Geomagnetisme (mempelajari medan magnet bumi, termasuk paleomagnetisme)

d.      Geoelektrisitas (mempelajari sifat-sifat kelistrikan bumi)

e.       Tektonofisika (penggunaan ilmu fisika untuk mempelajari proses tektonik)

f.       Gravitasi (juga bagian dari Geodesi, mempelajari medan gravitasi dan interpretasinya)

g.      Geotermal (mempelajari suhu bagian dalam bumi, termasuk eksplorasi panas bumi)

h.      Geokosmologi (mempelajari asal-usul bumi)

i.        Geokronologi (mempelajari kejadian bumi, termasuk menentukan umurnya)

B.     Bumi

1.      Definisi Bumi

Bumi adalah planet ketiga dari delapan planet dalam Tata Surya. Diperkirakan usianya mencapai 4,6 milyar tahun. Jarak antara Bumi dengan matahari adalah 149.6 juta kilometer atau 1 AU (ing: astronomical unit). Bumi mempunyai lapisan udara (atmosfer) dan medan magnet yang disebut (magnetosfer) yang melindung permukaan Bumi dari angin matahari, sinar ultraungu, dan radiasi dari luar angkasa. Lapisan udara ini menyelimuti bumi hingga ketinggian sekitar 700 kilometer. Lapisan udara ini dibagi menjadi Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Termosfer, dan Eksosfer.

2.      Bagian-Bagian Bumi

Secara struktur, lapisan bumi dibagi menjadi tiga bagian, yaitu sebagai berikut :

1)   Kerak Bumi

Kerak bumi (crush) merupakan kulit bumi bagian luar (permukaan bumi). Tebal lapisan kerak bumi mencapai 70 km dan merupakan lapisan batuan yang terdiri dari batu-batuan basa dan masam. Lapisan ini menjadi tempat tinggal bagi seluruh mahluk hidup. Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100 oC. Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan litosfer.

Kerak bumi ini dapat dibagi 2 yaitu:

·         Kerak samudra mempunyai ketebalan sekitar 0-5km atau bersamaan dengan air diatasnya sekitar 6-12 km. Kerak samudera atau kerak oseanik, merupakan kerak bumi yang menyusun lantai dasar samudera. Kerak ini menyusun sekitar 65% dari luas kerak bumi. Kedalaman dai kerak oseanik ini rata-rata sekitar 4000 meter dari permukaan air laut, meskipun pada beberapa palung laut kedalamannya ada yang mencapai lebih dari 10 km. Batuan yang menyusun kerak samudera adalh batuan yang bersifat basa atau mafik. Bagian atas dari kerak samudera dengan ketebalan sekitar 1,5 kn disusun oleh batuan yang bersifat basa atau basaltik, Sedangkan bagian bawahnya disusun oleh batuan metamorf dan batuan beku gabbro. Permukaan kerak samudera ditutupi oleh endapan sedimen dengan ketebalan rata-rata sekitar 500 meter.

·         Kerak benua mempunyai ketebalan sekitar 20-50 km. Batuan penyusun kerak benua yang utama adalah granit, yang tidak sepadat batuan basalt. Kerak benua atau kerak kontinen, merupakan kerak bumi yang menyusun daratan atau benua. Kerak benua mempunyai ketebalan antara 30 sampai 35 km dengan ketebalan rata-rata sekitar 35 km. Kerak benua ini menyusun sekitar 79% dari volume kerak bumi. Ketinggian permukaan dari kerak benua rata-rata sekitar 800 meter dari permukaan laut, meskipun ada daerah yang ketinggiannya mencapai lebih dari 8000 meter. Batuan yang menyusun kerak benua pada umumnya adalah batuan granitik atau yang bersifat asam. Bagian atas dari kerak benua ini disusun oleh batuan beku, batuan metamorf dan batuan endapan. Sedangkan secara keseluruhan batuan beku dan batuan metamorf menyusun sekitar 95% , sisanya yang 5% merupakan batuan endapan.

2)   Selimut atau Selubung(Mantle)

Selimut atau selubung (mantle) merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan kerak bumi. Tabal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 oC.

Selimut bumi dibagi menjadi tiga bagian yaitu litosfer, astenosfer dan mesosfer.

a.    Litosfer

Litosfer merupakan lapisan terluar dari selimut bumi dan tersusun atas materi-materi padat terutama batuan. Lapisan litosfer tebalnya mencapai 100 km. Bersama-sama dengan kerak bumi, kedua lapisan ini disebut lempeng litosfer. Litosfer tersusun atas dua lapisan utama , yaitu laipsan sial dan lapisan sima.

·         Lapisan Sial adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silium dan alumunium. Senyawa dari kedua logam tersebut adalah SiO₂ dan Al₂O_3.. Batuan yang terdapat dalam lapisan sial antara lain batuan sedimen, granit, andesit, dan metamorf.

·         Lapisan Sima adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silium dan magnesium. Senyawa dari kedua logam tersebut adalah SIO2 dan MgO.  Berat jenis lapisan sima lebih besar jika dibandingkan dengan berat jenis lapisan sial. Hal itu karena lapisan sima mengandung besi dan magnesium.

b.    Astenosfer 

Astenosfer merupakan lapisan yang teletak dibawah lapisan litosfer. Lapisan ini tebalnya 100-400km ini diduga sebagai tempat formasi magma (magma induk). Astenosfer ini terdiri dari materi dalam keadaan cair atau semi-cair. Astenosfer suhu normalnya adalah antara 1.400 sampai 3.000 derajat Celcius derajat Celcius. Yang sangat tinggi suhu dalam segala hal menyebabkan lapisan, termasuk batu, mencair. Hal ini terutama terdiri dari silikat besi dan magnesium. Suhu astenosfer bervariasi dengan bahwa dari barysphere atau inti. Pada daerah tertentu di permukaan bumi di mana suhu inti lebih tinggi, masalah membangun astenosfer dapat ditemukan dalam keadaan cair. astenosfer memainkan bagian integral dalam gerakan lempeng tektonik dari kerak bumi. Lempeng tektonik merupakan bagian dari litosfer yang mengapung di atas astenosfer semipadat bawah. Hal ini lempeng-lempeng yang bertanggung jawab untuk perubahan geologis besar seperti pembentukan pegunungan, lembah keretakan, dataran tinggi dan juga gempa bumi dan letusan gunung berapi.

c.    mesosfer

Mesosfer merupakan lapisan yang terletak dibawah lapisan astenosfer. Lapisan ini tebalnya 2.400-2.700km dan tersusun dari campuran batuan basa dan besi.

3)   Inti bumi

Inti bumi (core), yang terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logam besi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang terdapat pada kedalaman 2900 – 5200 km. Lapisan ini dibedakan menjadi lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai 2.200 oC. inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan diameter sekitar 2.700 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yang suhunya mencapai 4.500 oC.

Lapisan ini dibedakan menjadi dua, yaitu lapisan inti luar (outer core) dan inti dalam. 

a.      Inti bumi bagian luar merupakan salah satu bagian dalam bumi yang melapisi inti bumi bagian dalam. Inti bumi bagian luar mempunyai tebal 2250 km dan kedalaman antara 2900-4980 km. Inti bumi bagian luar terdiri atas besi dan nikel cair dengan suhu 3900°C.

b.        Inti Bumi bagian dalam merupakan bagian bumi yang paling dalam atau dapat juga disebut inti bumi. Inti bumi mempunyai tebal 1200km dan berdiameter 2600km. Inti bumi terdiri dari besi dan nikel berbentuk padat dengan temperatur dapat mencapai 4800°C.