Struktur dan Komposisi Bumi

Struktur dan Komposisi Bumi

Geofisika Geografi

20.04.00 Add Comment

Berdasarkan gelombang seismik struktur internal bumi dapat dibedakan menjadi tiga komponen utama yaitu inti (core), mantel (mantle) dan kerak (crust).

1.       Inti Bumi (Core)

Inti bumi adalah lapisan bumi yang terletak paling dalam dibawah lapisan mantel bumi yang merupakan lapisan pusat bumi. Dipusat bumi terdapat inti yang berkedalaman 2900-6371 km. Lapisan ini sangat padat dan menjadi pusat massa dari bumi. Di lapisan ini pula gravitasi dan aktivitas magnetik bumi dibangkitkan. Tekanan dalam inti bumi sangat besar dan suhunya mencapai 6000 °C. Terbagi menjadi dua macam yaitu inti luar dan inti dalam. Inti luar berupa zat cair yang memiliki kedalaman 2900-5100 km, terdiri dari besi dan nikel cair dengan suhu 3.900 °C dan inti dalam berupa zat padat yang berkedalaman 5100-6371 km, bahannya terdiri besi dan nikel cair dengan suhu 4.800 °C. Inti luar dan inti dalam dipisahkan oleh Lehman Discontinuity. (Condie, 1982).

 Gambar 1. Bola bumi dipotong dari permukaan hingga ke bagian inti (Condie, 1982).

Dari data Geofisika material inti bumi memiliki berat jenis yang sama dengan berat jenis meteorit logam yang terdiri dari besi dan nikel. Atas dasar ini para ahli percaya bahwa inti bumi tersusun oleh senyawa besi dan nikel.

2.       Mantel Bumi (Mantle)

Mantel bumi terletak di antara kerak dan inti luar bumi. Mantel bumi merupakan batuan yang mengandung magnesium dan silikon. Suhu pada mantel bagian atas ±1300°C-1500°C dan suhu pada mantel bagian dalam ±1500°C-3000°C. Inti bumi dibungkus oleh mantel yang berkomposisi kaya magnesium. Inti dan mantel dibatasi oleh Gutenberg Discontinuity. Meskipun senyawa kimia seluruh mantel sama, namun suhu dan tekanan meningkat dengan bertambahnya kedalaman. Perubahan suhu dan tekanan ini menyebabkan kekuatan batuan mantel berubah-ubah terhadap kedalaman sehingga membuat layering di dalam mantel. (Condie, 1982).

Gambar 2. Mantel bumi (Condie, 1982).

Mantel bumi terbagi menjadi dua yaitu mantel atas yang bersifat plastis sampai semiplastis memiliki kedalaman sampai 400 km. Mantel bawah bersifat padat dan memiliki kedalaman sampai 2900 km. Mantel atas bagian atas yang mengalasi kerak bersifat padat dan bersama dengan kerak membentuk satu kesatuan yang dinamakan litosfer. Mantel atas bagian bawah yang bersifat plastis atau semiplastis disebut sebagai asthenosfer.

Selimut bumi dibagi menjadi 3 bagian, yaitu litosfer, astenosfer, dan mesosfer.

a. Litosfer merupakan lapisan terluar dari selimut bumi dan tersusun atas materi-materi padat terutama batuan. Lapisan litosfer tebalnya mencapai 50-100 km. Bersama-sama dengan kerak bumi, kedua lapisan ini disebut lempeng litosfer. Litosfer tersusun atas dua lapisan utama, yaitu lapisan sial (silisium dan aluminium) serta lapisan sima (silisium dan magnesium).

1) Lapisan sial adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silisium dan alumunium. Senyawa dari kedua logam tersebut adalah SiO2 dan Al2O3. Batuan yang terdapat dalam lapisan sial antara lain batuan sedimen, granit, andesit, dan metamorf.

2) Lapisan sima adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silisium dan magnesium. Senyawa dari kedua logam tersrsebut 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 merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan litosfer. Lapisan yang tebalnya 100-400 km ini diduga sebagai tempat formasi magma (magma induk).

c. Mesosfer merpakan lapisan yang terletak di bawah lapisan astenosfer. Lapisan ini tebalnya 2.400-2.700 km dan tersusun dari campuran batuan basa dan besi.

3.       Kerak Bumi (Crust)

Kerak bumi merupakan bagian terluar lapisan bumi dan memiliki ketebalan 5-80 km. kerak dengan mantel dibatasi oleh Mohorovivic Discontinuity. Kerak bumi dominan tersusun oleh feldsfar dan mineral silikat lainnya.

Gambar 3. Kerak bumi (Condie, 1982).

Kerak bumi dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

a.       Kerak samudra, tersusun oleh mineral yang kaya akan Si, Fe, Mg yang disebut sima. Ketebalan kerak samudra berkisar antara 5-15 km (Condie, 1982) dengan berat jenis rata-rata 3 gm/cc. Kerak samudra biasanya disebut lapisan basaltis karena batuan penyusunnya terutama berkomposisi basalt.

b.      Kerak benua, tersusun oleh mineral yang kaya akan Si dan Al, oleh

karenanya di sebut sial. Ketebalan kerak benua berkisar antara 30-80 km. Rata-rata 35 km dengan berat jenis rata-rata sekitar 2,85 gm/cc. kerak benua biasanya disebut sebagai lapisan granitis karena batuan penyusunya terutama terdiri dari batuan yang berkomposisi granit.

Pada dasarnya kita tidak akan pernah mengerti bagaimana gempa bumi terjadi kalau kita tidak memahami bagaimana struktur bumi. Berdasarkan sifat-sifat gelombang seismik, mantel terbagi menjadi beberapa bagian. Lapisan teratas mantel bersama-sama kerak bumi membentuk litosfer yang bersifat kaku (keras). Di bawah litosfer adalah astenosfer yang bersifat kurang kaku (lemah) dibandingkan litosfer. Walaupun bukan berwujud cair, astenosfer bersifat plastis sehingga memungkinkan litosfer yang berada di atasnya dapat bergerak. Di bawah astenosfer adalah mesosfer. (Condie, 1982).

Mata Air

Mata Air

Geofisika Geologi Mineral

19.41.00 Add Comment

       Mata air (spring) adalah aliran air tanah secara alamiah di permukaan bumi melalui retakan dan celah di dalam tanah yang dapat berupa celah kecil sampai gua bawah tanah. Mata air merupakan bagian dari hisrosfer. Jenis yang paling sederhana adalah tempat dimana muka air tanah bertemu dengan permukaan bumi, seperti yang terlihat pada gambar 7.2. mata air yang kecil-kecil dapat terjadi pada semua batuan, tetapi yang besar umumnya dijumpai pada lava, batu gamping atau kerakal (gravel).

       Umumnya mata air terjadi karena perubahan permeabilitas batuan secara vertikal atau horizontal. Jika lapisan pasir berada di atas lempung yang relatif impermeabel, air yang merembes ke bawah akan mengalir secara lateral setelah sampai di permukaan lempungnya. Selanjutnya akan mengalir ke luar apabila kontak statigrafi kedua satuan ml bertemu dengan permukaan tanah.

       Selain kontak stratigrafi mata air biasanya dijumpai juga pada jalur sesar, di mana banyak rekahan-rekahan. Juga akibat gesekan, sesar menghasilkan hancuran berukuran lempung (mylonite) yang sifatnya impermeabel.

       Rembesan merupakan mata air yang ke luar secara perlahan-lahan dan menyebar pada permukaan tanah. Keadaan mataaair sangat bervariasi. Menurut Tolman (1937), faktor-faktor yanng mempengaruhi mata air diantaranya : 1) curah hujan, 2) karakteristik hidrologi permukaan tanah terutama kelulusannya, 3) topografi, 4) karakteristik hidrologi formasi akuiver, dan 5) struktur geologi.

       Jenis-jenis Mata Air  dapat dikalsifikasikan menjadi beberapa bagian, yakni:

1.    Mata air depresi (depresion springs) terbentuk karena permukaan tanah memotong muka air tanah (water table).

Gambar 1.  Mata air depresi (Dwi Afrianti, dkk: 2015)

2.   Mata air kontak (contact springs), mata air akibat kontak antara lapisan akiver dengan lapisan impermeable pada bagian bawahnya.

Gambar 2. Mata air kontak (Dwi Afrianti, dkk: 2015)

3.    Mata air rekahan (Fracture Spring) : Mata air yang dihasilkan oleh akifer tertekan yang terpotong oleh struktur impermeabel.

Gambar 3. Mata air rekahan (Dwi Afrianti, dkk: 2015)

4.         Mata air pelarutan (Solution Tubular Spring) : Mataair yang terjadi akibat Spring) : Mata air yang terjadi akibat pelarutan batuan oleh air tanah.

Gambar 4. Mata air pelarut (Dwi Afrianti, dkk: 2015)

       Mata air Ini juga terjadi pada sistem air tanah sepanjang pantai, sehingga batas antara air laut (asin) dengan air tawar berada dalam keseimbangan yang statis (hukum Herzzberg)

Dengan harga ini dapat diketahui perbandingan

H= 42 h.

Pencampuran air laut dengan air tawar dimungkinkan karena:

1.    Dasar sumur terletak dibawah perbatasan antara air asin dengan air tawar akan terbentuk akuiver yang besar dengan mata air yang banyak .

2.    Karena lembah (bagian dasar aliran lava) memiliki banyak retakan-retakan, maka air tawar dengan mudah dapat melalui dasar sepanjang lembah tersebut. Sehingga air tanah disini bersifat air celah yang umumnya jernih.    

       Taryana, Didik (2015) melakukan penelitian “Pengaruh Formasi Geologi Terhadap Potensi Mata Air di kota Batu” menunjukkan adanya hubungan antara formasi geologi terhadap potensi mata air yang ada. Dimana materi  batuan  akifer  yang berasal  dari material  lolos  air  yang  tebal  dan  belum mengalami  pengerasan  hasil  lemparan abu  vulkanik  yang  berupa  tuff  dan  hasil erosi disebut  intermountain  Valley  spring  atau mata  air  lembah  antar  pegunungan memiliki debit yang lebih kecil dari mata air yang keluar dari formasi geologi batuan beku intrusi dimana mata air ke luar dari celah-celah batuan yang kedap air (inpermeabel) termasuk dalam fracture spring. Bentuk rekahan-rekahan antar batuan ini  mempunyai simpanan air (storage) relatif besar sehingga debit mata air mengalir  sepanjang tahun dan relatif besar.

Strukur Batuan Beku

Strukur Batuan Beku

Batuan Geofisika Geografi Geologi

17.33.00 Add Comment

Struktur batuan beku berdasarkan bentuk batuan beku dan proses kejadiannya (Baca Proses Pembetukan Batuan Beku) yang terbagi menjadi:

Gambar 1. Struktur Batuan Beku

a.    Struktur Bantal (pillow structure)

Struktur Bantal adalah struktur yang dinyatakan pada batuan ekstrusi tertentu yang dicirikan oleh massa batuan yang berbentuk bantal, berukuran antara 30–60 cm dan biasanya jarak antar bantal berdekatan dan terisi oleh bahan-bahan dari sedimen klastik, terbentuk di dalam air dan umumnya terbentuk di laut dalam.

b.    Struktur Vesikular (berlembar)

Struktur Vesikular adalah struktur pada batuan ekstrusi yang terdapat rongga-rongga yang berbentuk elip, silinder maupun tidak beraturan. Terbentuknya rongga-rongga terjadi akibat keluarnya/dilepaskannya gas-gas yang terkandung di dalam lava setelah mengalami penurunan tekanan

c.     Struktur Aliran

Struktur Aliran terjadi akibat lava yang disemburkan tidak ada yang dalam keadaan homogen, karena saat lava menuju ke permukaan selalu terjadi perubahan komposisi, kadar gas, kekantalan, dan derajat kristalisasi. Struktur aliran dicerminkan dengan adanya goresan berupa garis-garis yang sejajar, perbedaan warna dan teksturnya

d.    Struktur Kekar (maniang)

Struktur Kekar adalah bidang-bidang pemisah/retakan yang terdapat dalam semua jenis batuan, biasanya disebabkan oleh proses pendinginan tetapi ada yang disebabkan oleh gerakan-gerakan di dalam bumi yang berlaku sesudah batuan mengalami pembekuan.

Retakan-retakan yang memotong sejajar dengan permukaan bumi menghasilkan struktur perlapisan, sedang yang tegak lurus dengan permukaan bumi akan menghasilkan struktur bongkah

Retakan dapat pula membentuk kolom-kolom yang dikenal dengan struktur kekar meniang (columnar jointing), hal ini disebabkan karena adanya pendinginan dan penyusutan yang merata dalam magma dan dicirikan oleh perkembangan retakan membentuk segi empat, segi lima atau segi enam, umumnya terdapat pada batuan basalt.

Klasifikasi Batuan Beku

Klasifikasi Batuan Beku

Batuan Geofisika Geografi Geolistrik Geologi Mineral

17.13.00 Add Comment

Klasifikasi batuan beku secara sederhana berdasarkan tekstur dan komposisi mineralnya dapat dilihat pada tabel berikut

Tabel 1.2 Klasifikasi batuan beku berdasarkan tekstur dan komposisi mineral

Kadar SiO2 makin kecil dan warna batuan makin gelap ke arah kanan

1)        Batuan Feneritik

Batuan feneritik sering pula dikatakan berbutir kasar dan yang umum dan yang umum dijumpai adalah sebagai berikut

a)      Granit

Granit berkomposisi terutama dari feldspar dan kwarsa. K-feldspar merupakan mineral utamanya, berwarna merah muda sedangkan Na-Ca plagioklas terdapat dalam jumlah sedang, berwarna putih seperti porseli. Mika berwarna hitam atau serpihan berwarna bronz, tersebar merata dalam batuan.

Berat jenis granit relatif kecil (2,7) dibandingkan dengan basalt (3,2). Granit dan batuan lain yang setara membentuk kerak benua, sedangkan basalt membentuk kerak samudera. Kadar SiO2  makin kecil dan warna makin gelap.

b)      Diorit

Diorit mempunyai struktur mirip granit tetapi komposisinya tidak sama. Mineral utamanya adalah Na-Plagiok-las feldpar, sedangkan kwarsa k-feldspar  merupakan mineral minor. Ampibol didalamnya mencirikan diorit, dan bukanlah tidak mungkin antara granit dan basalt.

c)       Gabro

Gabro teksturnya berbentuk kasar,mirip dengan granit tetapi komposisi utamanya adalah piroksen dan Ca-plagioklas.O livin terdapat sebagai mineral minor. Warna Gabro hijau tau,abu-abu atau hitam.Gabro merupakan material utama bagian bawah kerak samudera dan juga pada beberapa bagian kerak benua tua.

d)      Pridotit

Pridotit hampir seluruhnya terdiri dari mineral-mineral olivin dan piroksen,sangat jarang di jumpai diatas permukaan bumi.Dari berat jenisnya yang besar dan sifat fisik lainnya dapat diperkirakan bahwa selubung bumi (mantel) terdiri dari pridotit.

2)      Batuan Afanitik

Basalt adalah batuan yang khas bertekstur afnitik,berbutir sangat halus.Biasanya berwarna gelap,terjadi dari pendinginan bagian dalam aliran lava.komposisi utamanya. Ca-plagioklas dan piroksen, sedangkan olivin atau amfibol hanya sedikit. Plagioklas terdapat sebagai kristal-kristal memanjang mengelilingi olovin dan piroksen yang sama besarnya.Ada juga basalt yang mempunyai kristal olivin atau piroksen yang besar-besar sebagai fenokrist sehingga menjadikannya bertestur porfiritik.Pada umunya basalt mengandung gelas sedikit terutama di dekat bagian atas aliran lava.

Andesit terjadi dari Na-plagioklas,piroksen dan amfibol.Umumnya mengandung kwarsa sedikit atau sama sekali tidak,mirip dengan diorit dan porfiritik dengan feldspar dan mineral-mineral ferro dan magnesium sebagai fenokrist.Andesit merupakan tipe lava yang banyak dijumpai setelah basalt dan sering terdapat sepanjang batas benua atau bagian dalam benua.

Riolit berkomposisi sama dengan granit,biasanya mengandung fenokiwst dan feldspar,kwarsa atau mika,tetapi belum dapat disebut porforitik.Riolit dan andesit sukar dibedakan tanpa mikroskop,dan disatukan dalam kelompok felsite (kelompok batuan bertestur afanitik dan berwarna terang).

Proses Pembentukan Batuan Beku

Proses Pembentukan Batuan Beku

Batuan Geofisika Geografi Geologi

17.03.00 Add Comment

Magma terbentuk dalam mantel dan kerak bawah (lower crust). Keluar ke permukaan karena memilikiberat jenis lebih ringan (lebih tidak padat) or less denser dari batuan sekitarnya. Magma dapat mengalami kritasilasi secara parsial (sebagian) ataupun secara keseluruhan pada kedalaman yang bervariasi dalam kerak, atau dapat mengalami kristalisasi dekat permukaan bumi. Atau secarasederhana produk dari kristalisasi magma adalah batuan beku. Ketika magma mendekati permukaandan berhenti kemudian, akan membentuk batuan volkanik. Sementara yang terbentuk di kedalaman danmengalami kristalisasi disana akan membentuk batuan plutonik. 

Asal mula dari batuan dengan mengetahui proses kristalisasinya selama erupsi volkanik berlangsung dapat mudah dipahami melalui hubungan-hubungan yang umum dijumpai. Sebagai contoh geologist dapat memahami proses yang terjadi saat kristalisasi tanpa perlu harus mengamati langsung bagaimanamagma itu mengkristal membentuk batuan. Cukup dari data singkapan batuan beku yang sudah terbentuk untuk dilakukan pengamatan lebih lanjut. Tapi banyak pertanyaan akan muncul. Bagaimanabatuan beku ini dapat dikenali, Bagaimana membedakan satu jenis batuan beku dan lainnya danbagaimana proses kristalisasi terjadi? 

Gambar 1. Proses Pembentukan Batuan Beku

Jawaban untuk pertanyaaan ini dapat diperoleh melalui: (1) observasi lapangan dari hasil erupsi volkanik yang telah ada (present is the key to the past), (2) pengamtan lapangan terhadap ciri yang hadir dari batuan beku yang ada, (3) studi laboratorium terhadap mineralogi dan tekstur dari batuan beku, (4) analisis kimia dari batuan beku, (5) studi laboratorium dari proses kimia dan perilaku kristalisasi saatmelt (kondisi leburan dimana seluruh fase kristal masih cair), dan (6) aplikasi dari pemikiran induktif dandeduktif. 

Batuan beku diketahui, dideskripsi, diberi nama, dan diklasifikasi berdasarakan struktur, tekstur, dan komposisi. Komposisi termasuk kedalam komposisi mineral dan kimia. Tekstur adalah karakter fisik dari batuan, termasuk ukuran, bentuk orientasi, dan distribusi dari butir dan hubungan antar butir. Struktura dalah ciri (feature) yang hadir pada batuan, yang lebih besar dari grain, holes, fracture, atau kesluruhanmassa dari batuan. Tekstur dan struktur dari batuan beku berguna untuk membedakan batuan beku danbatuan lainnya. 

Ciri umum batuan beku (1) kristalin kristal saling mengikat dan tumbuh, (2) keras dan tidak memperlihatkan suatu perlapisan, dan (3) lubang-lubang gas dipermukaan.

Asal dan Distribusi Air Tanah

Asal dan Distribusi Air Tanah

Geofisika Geografi

16.55.00 Add Comment

       Air tanah adalah semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar atau regolith, atau air yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah (air lapisan), atau yang terdapat di dalam rekahan-rekahan dari batuan (air celah). Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaan tanah.

Kedalaman air tanah di tiap tempat tidak sama karena dipengaruhi oleh tebal atau tipisnya lapisan permukaan di atasnya dan kedudukan lapisan air tanah tersebut. Kadar air tanah bervariasi antara batas-batas yang luas. Tanah memiliki rongga yang tidak diisi oleh benda padat yang disebut pori-pori tanah. Pori-pori tanah dapat diisi oleh air sampai bermacam-macam tingkat, dengan memberi kebebasan pada air untuk bergerak. Pergerakan air diatur oleh ukuran (besar kecil) dan susunan pori-pori tanah. Ruang pori-pori didalam tanah merupakan saluran-saluran yang tidak terputus-putus tetapi tak teratur, bervariasi dalam ukuran antara saluran-saluran yang tak terhingga kecilnya sampai saluran-saluran yang berdiameter sekian banyak milimeter. Kadar air tanah dapat dikurangi mulai dengan cara pengeringan buatan sampai air yang dihidrasi secara terpadu. Beberapa pori-pori khususnya pada tanah-tanah berpasir dan memiliki butiran yang baik, cukup besar untuk memungkinkan air mengalir kebawah oleh gravitasi.

Kedalaman air dapat dilihat dari sumur-sumur yang digali oleh penduduk. Jumlahnya kurang dari 1 % dari air bumi, tetapi 40 kali lebih bersih di bandingkan dengan air bersih di permukaan (sungai dan danau) karena telah mengalami beberapa proses penyaringan yang alami, namun agak berbahaya karena memiliki peluang yang besar untuk bercampur dengan berbagai unsur yang ada dibawa tanah, seperti besi terlebih beberapa unsur berat yang berbahaya terhadap tubuh.

      Air tanah merupakan salah satu sumber daya air yang keberadaannya terbatas dan kerusakannya dapat mengakibatkan dampak yang luas serta pemulihannya sulit dilakukan. Air tanah mempunyai peranan yang sangat penting terutama dalam menjaga keseimbangan dan ketersediaan bahan baku air untuk kepentingan rumah tangga (domestik) maupun untuk kepentingan industri. Di beberapa daerah, ketergantungan pasokan air bersih dan air tanah telah mencapai ± 70%. Air di alam mengalami proses (gerakan) yang dikenal dengan Siklus Hidrologi, yang meliputi beberapa proses yaitu:

Gambar 1. Siklus hidrologi

Siklus hidrologi dibagi menjadi 9 tahap yaitu;

1.    Evaporasi, yaitu penguapan dari benda-benda abiotik dan merupakan proses perubahan wujud air menjadi gas. Penguapan di bumi paling besar berasal dari penguapan air laut.

2.    Transpirasi, yaitu proses pelepasan uap air dari tumbuh-tumbuhan melalui mulut daun dan batangnya.

3.    Evapotranspirasi, yaitu proses evaporasi dan transpirasi secara bersama-sama.

4.    Kondensasi, yaitu proses perubahan wujud dari uap air menjadi titik-titik air yang disebabkan pendinginan.

5.    Adveksi, yaitu transportasi air pada pergerakan horizontal seperti dalam transportasi panas dan uap air dari satu tempat ke tempat lain.

6.    Presipitasi, yaitu segala bentuk curahan dari atmosfer ke bumi yang meliputi hujan, hujan es, dan hujan salju. Presipitasi yang langsung jatuh ke laut sekitar 77% dari seluruh presipitasi. Daerah yang banyak mengalami presipitasi, yaitu sepanjang ekuator yang sering mengalami Daerah Konvergensi Antar-Tropik (DKAT). Presipitasi yang jatuh ke tanah sebagian dialirkan melalui sungai dan diserap oleh tanah.

7.    Run off, yaitu pergerakan aliran air di permukaan tanah melalui aliran selokan, kanal, sungai, dan anak sungainya.

8.    Infiltrasi, yaitu perembesan dan pergerakan air ke dalam tanah.

9.    Perkolasi, yaitu air yang meresap terus sampai kekedalaman tertentu hingga mencapai air tanah.

      Kebanyakan air tanah berasal dari hujan (di sebut juga air meteoric atau air vadose). Air hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau dipemukaan dan bergabung dengan air sungai. Banyaknya air yang meresap ke tanah bergantung pada selain waktu dan ruang, juga dipengaruhi kecuraman lereng, kondisi material permukaan tanah dan jenis serta banyaknya vegetasi dan tentunya curah hujan. Meskipun curah hujan besar tetapi lerengnya curam, di tutupi mineral inpermiabel, presentasi air mengalir di permukaan (run off) lebih banyak dari pada meresap ke bawah. Sedangkan pada curah hujan sedang pada lereng landai dan permukaan permiabel, presentasi air yang meresap lebih banyak. Sebagian air yang meresap tidak bergerak jauh karena tertahan oleh daya tarik molecular sebagai lapisan butiran-butiran pada tanah. Sebagian menguap lagi ke atmosfir dan sisanya merupakan cadangan bagi tumbuhan selama belum ada hujan. Air yang tidak tertahan dekat permukaan menerobos ke bawah sampai zona di mana seluruh ruang terbuka pada sedimen atau batuan terisi air (jenuh air). Air dalam zona saturasi (zona of saturation) ini di namakan air tanah (ground water). Batas zona ini disebut muka air tanah (water table). Lapisan tanah, sedimen atau batuan diatasnya yang tidak jenuh air disebut zona aerasi (zona of aeration).seperti yang diperlihatkan pada gambar 2 berikut ini. 

Gambar 2.  Posisi relatif beberapa nama yang berkaitan dengan air bawah permukaan 

       Muka air tanah umumnya tidak horizontal seperti permukaan laut atau danau, tetapi lebih kurang mengikuti topografi bumi yang berada di atasnya. Di bawah bukit lebih tinggi dan menurun ke arah lembah (Gambar 2). Perbedaan elevasi antara bagian-bagian muka air tanah disebut hydraulic head. Di daerah rawa-rawa, muka air sama dengan permukaan, sedangkan aliran sungai dan danau permukaannya lebih rendah. Muka air tanah yang ‘tidak mengikuti hukum fisika’ ini disebabkan oleh aliran air tanah sangat lamban (percolation), seperti spons yang jenuh air ditekan perlahan-lahan. Apabila tidak ada hujan maka muka air di bawah bukit akan menurun perlahan-lahan sampai sejajar dengan lembah. Namun hal ini tidak pernah terjadi, karena hujan akan mengisi (recharge) lagi.

       Daerah dimana air hujan meresap ke bawah (perecipitation) sampai zona saturasi dinamakan daerah rembesan (recharge area). Daerah di mana air tanah keluar dinamakan discharge area pada Gambar 2. Selain dari air hujan dapat juga air tanah berasal dari air yang dilepaskan magma pada saat mendingin, disebut air juvenile. Biasanya keluar ke permukaan sebagai mata air panas atau juvenile spring, Sedangkan yang berasal dari air yang terperangkap dalam sedimen saat pengendapan dinamakan air connate. Air tawar terperangkap dalam endapan danau dan dalam endapan laut pada umumnya asin atau payau. Air connate yang terakhir umumnya dijumpai bersama dengan minyak bumi, merupakan lapisan di bawah minyak bumi.

Gambar 3.  Sirkulasi air menjadi uap 

       Untuk mengetahui hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dengan aliran ke luar (outflow) dalam satu daerah untuk periode tertentu didefinisikan sebagai neraca air (water balance):

P = (D₂ - D₁) + E + (G₂ - G₁) + H (Pa) + M                                     (1)

Di mana

P = Presipitasi.

D₁ = Air permukaan yang masuk ke daerah yang ditinjau.

D₂ = Air permukaan yang keluar dari daerah yang ditinjau.

G₁ = Air tanah yang masuk ke daerah yang ditinjau.

G₂ = Air tanah yang keluar dari daerah yang ditinjau.

H = Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.

Pa = Laju perubahan menahan rata-rata udara dibagian lapisan variasi air tanah.

M = Penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).

Aquiver

Aquiver

Geofisika

16.44.00 Add Comment

Akuiver atau aquiver berasal dari bahasa latin yang berarti pembawa air. Sebagai pembawa air maka materialnya mempunyai porositas dan permeabilitas yang tinggi, didefinisikan sebagai tubuh batuan atau regeolith yang permeabilitasnya tinggi dan terletak dalam zona saturasi.

Porositas adalah perbandingan ruang dan seluruh volume pada batuan atau sedimen, yang dinyatakan dalam persentase. Permeabilitas didefinisikan sebagai daya suatu material untuk meloloskan cairan, disini berlaku pula hukum Darcy. Batuan yang mempunyai porositas tinggi tetapi permeabilitas rendah, kurang baik sebagai akuiver, karena kurang dapat mengalirkan air.

       Keberadaan air tanah sangat tergantung pada sifat lapisan batuan yang ada dibawahnya. Lapisan batuan yang mudah dilalui oleh air, minyak, dan gas disebut lapisan permiabel, terdiri dari batuan lepas-lepas, seperti kerikil atau pasir. Permeabilitas ini tergantung dari jenis tanah. Lapisan ini juga disebut lapisan akuiver.

Gambar 1. Akuiver 

Akuiver dapat dibedakan menjadi empat tipe, yaitu :

1.    Akuiver tidak tertekan, batas atasnya adalah muka air tanah. Kedalaman dan bentuk muka air tanah sangat tergantung pada keadaan air di permukaan tanah, luas daerah tangkapan air, debit air, dan banyaknya sumur.

2.    Lapisan akuiver tertekan, sering disebut juga akuiver artesis, yakni suatu lapisan air tanah yang terletak diantara dua lapisan kedap air.

3.    Akuiver setempat, merupakan lapisan air yang lokasinya setempat-setempat mengikuti lapisan kedap air yang keberadaannya juga setempat setempat.

4.    Akuiver semi tertekan, merupakan akuiver yang dibatasi oleh lapisan yang agak tembus air.

       Daerah-daerah yang banyak mengandung air tanah (akuiver) diantaranya adalah dataran aluvial, daerah antar gunung api, daerah kapur, dan daerah delta/gosong pasir. Di daerah pantai, air tanah tawar banyak dijumpai pada bekas beting pantai, air alam gosong pasir (natural levee). Lahan ini basanya dignkan untuk areal pemukiman karena tersedia air tanah dangkal yang tawar.

       Secara alamiah, tinggi permukaan air tanah akan naik turun (berfluktuasi), namun tetap dalam keadaan seimbang. Fluktuasi permukaan air tanah terjadi karena:

1.    Adanya kegiatan penghambatan air tanah untuk konsumsi manusia (rumah tangga), industri, dan pertanian.

2.    Adanya pergantian musim, sehingga pada musim hujan tinggi muka air tanah mengalami kenaikan, tetapi pada musim kemarau cenderung menurun secara bertahap.

       Lapisan batuan yang mampu menampung banyak air tetapi kurang dapat meloloskan disebut aquiclude, misalnya lempung (salah satu jenis batuan sedimen yang terdiri dari material kaya aluminum dan silika). Air yang terperangkap dalam lempug terikat di sekitar butiran lempung sehingga tidak dapat mengalir. Akuiver yang permukaan atasnya berhimpit dengan permukaan air dan berhubungan langsung dengan atmosfir dinamakan unconfined aquiver, atau atmosfir yang tidak mempunyai batas, dan akuiver yang dibatasi oleh aquclades disebut confined aquiver. Seperti pada Gambar 2 dibawah ini

Gambar 2.  Akuiver confine dan unconfine, sistem artesis dan permukaan Piezometrik

       Pergerakan fluida terjadi karena adanya gradien tekanan, seperti dinyatakan oleh hukum Darcy :

di mana

Untuk air tanah, maka kecepatan aliran dapat dituliskan sebagai:

Q = k I

di mana I adalah gradien hidrolik

Mengenal Mineral

Mengenal Mineral

Geofisika Geografi Geologi Mineral

19.25.00 Add Comment

Mineral adalah senyawa anorganik terbentuk secara alamiah dan memiliki struktur dalam tertentu. Mineral memiliki sifat fisik tertentu, warna kekerasan, belahan, bentuk kristal dan sifat optik. Pada saat magma mulai mendingin, maka terjadi kristalisasi mineral-mineral yang titik hablurnya menyesuaikan pada kondisi saat itu (pada suhu yang masih sangat tinggi). Suhu kemudian semakin turun dan mineral lainnya mengkristal. Urutan pengkristalan mineral ini disusun oleh Bowen dan dikenal sebagai deret reaksi Bowen. 

Ilustrasi Mineral

Deret Bowen

KOMPOSISI MINERAL

Dalam susunan deret reaksi Bowen menjelaskan, suhu pembentukan kristal-kristal mineral pembentukan batuan kearah semakin rendah. Mineral yang terakhir terbentuk pada pendinginan magma adalah kuarsa. Komposisi beberapa mineral dapat bervariasi, tetapi pada batas tertentu. Hal ini dapat terjadi akibat adanya pertukaran atau subtitusi ion dalam struktur mineral. Subtitusi ion mengakibatkan perubahan struktur kristal mineral. Subtitusi ion ini sangat bergantung pada ukuran dan muatan ion. Ion-ion yang terlibat harus mempunyai jari-jari yang sama atau perbedaannya tidak lebih dari 15%. Subtitusi ion akan mengakibatkan perubahan sifat fisik mineral, walaupun struktur kristalnya tetap. Kelompok mineral (umumnya dijumpai pada kelompok mineral pembentuk batuan), meskipun komposisi kimianya beragam tetapi struktur kristalnya sama. 

SIFAT FISIK MINERAL

Mineral memiliki komposisi kimia dan struktur dalam tertentu, maka ia mempunyai sifat-sifat yang khas. Beberapa sifat fisik mineral adalah bentuk kristal, bidang belah (cleavage), kekerasan, warna, streak, kilap (luster) dan berat jenis. Bentuk kristal mencerminkan struktur dalam sehingga dapat dipergunakan untuk mengidentifikasi mineral. Kristal dapat tumbuh dengan bidang-bidang kristal yang sempurna dan mempunyai bentuk geometri tertentu. Jika atom-atomnya tumbuh sebagai rangkaian memanjang, maka bentuk kristalnya menyerupai jarum. Bila membentuk kotak, kristalnya berbentuk kubus. Bidang belah (cleavage) merupakan rekahan atau belahan menurut bidang-bidang lemah yang permukaannya licin, sejajar dengan bidang yang ikatannya lemah. 

Kekerasan adalah skala relatif daya tahan mineral terhadap abrasi. Sifat khusus ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi mineral. Ahli Mineral Jerman Friedich Mohs (1773-1839) menyusun skala kekerasan relatif dari beberapa mineral dari yang paling lunak hingga yang paling keras dalam sepuluh skala yang dikenal sebagai Skala Kekerasan Mohs.

Tingkat Kekerasan Batuan Menurut  Friedich Mohs (Skala Mohs)

Warna merupakan sifat yang lebih nyata pada mineral. Namun tidak dipergunakan untuk mengindetifikasi mineral, karena umumnya mineral memiliki corak warna beragam yang disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah komposisi kimia, inklusi dan pengotoran dalam kristal mineral tersebut. Streak atau warna serbuk lebih khas dibandingkan warna mineral secara keseluruhan, sehingga dapat dipergunakan untuk mengidentifikasi mineral. Kilap (Luster) merupakan kenampakan atau cahaya yang dipantulkan dari permukaan mineral. Mineral dengan penampilan logam mempunyai kilap logam (metalik) sedangkan mineral yang mempunyai kilap nonlogam dikatakan sebagai kilap kaca. 

Berat jenis adalah perbandingan berat suatu mineal dengan air pada volume yang sama. Semakin besar jumlah atom dan makin kompak, maka semakin besar pula berat jenisnya. Berat jenis rata-rata mineral pembentuk batuan berkisar antara 2,65 (kuarsa) dan 3.37 (olivin).