Assalamu alaikum wr wb
Posting kali ini mengenai penentuan Umur/waktu Geologi, sebenarnya ada beberapa ilmu terapan yang bisa mengupas tuntas mengenai penentuan umur batuan baik itu berupa penentuan umur absolute ataupun secara nisbi, mengenai ilmu tersebut kita diperkenalkan dengan ilmu Geokronologi dan Biostratigrafi (nanti saya akan membantu bagaimana cara penentuan Biostratigrafi Alhamdulillah menjadi asisten Matakuliah Prinsip Stratigrafi selama 2 tahun he he he he ). A. Penentuan Umur Absolute
Berikut beberapa metode penentuan Umur Absolute :
Metode K-Ar
Dalam penelitian geologi sering diperlukan informasi mengenai umur suatu batuan, misalnya saja untuk mengetahui laju perubahan struktur suatu daerah tertentu, untuk meneliti sifat kemagnetan suatu batuan dalam paleomagnetik dan sebagainya. Metode untuk menentukan umur batuan secara absolut dinamakan metode dating atau metode penarikhan. Secara teori metode dating ini cukup sederhana yakni didasarkan pada prinsif peluruhan isotop radioaktiv° yang terkandung dalam mineral batuan. Namun pada prakteknya ada faktor-faktor lain yang hares diperhatikan yaitu keynurnian mineral yang didating dan isotop-isotop yang terdapat di dalamnya serta faktor koreksi alai ukur. Metode K-Ar merupakan salah satu metode dating batuan yang memiliki rentang pengukuran yang cukup panjang yaitu dari satu juta hingga tiga miliyar tahun. Metode ini sangat cocok untuk menarik batuan - batuan beku. Dengan melakukan pencacahan terhadap kandungan kalium (menggunakan flame p totonte/ y) dan argon (inenggunakan mass spectrometry ) yang terdapat dalam mineral batuan serta mensubstitusikannya ke dalam persamaan yang diturunkan dari teori peluruhan (lime decay), akhirnya kita bisa memperoleh umur absolut suatu batuan beku.
Kimia analitis memegang peranan penting dalam banyak disiplin ilmu. Hal ini antara lain karena kimia analitis mampu memberikan informasi yang krusial kepada para geolog, fisikawan atmosfer, ataupun arkeolog. Agar dapat benar-benar berguna, tentu saja informasi analitis ini harus akurat, dan dalam pengukuran apapun, baik pengukuran pH suatu larutan maupun pengukuran umur arang hasil pembakaran kayu bakar dari zaman manusia purba, kunci untuk memperoleh akurasi adalah kalibrasi. Dalam buku-buku teks kimia, penentuan umur dengan menggunakan radiokarbon bergantung pada pembentukan karbon-14 di bagian atas atmosfer menurut reaksi berikut ini:
Menurut persamaan reaksi ini, terjadi konversi nitrogen biasa menjadi karbon-14 yang bersifat radioaktif oleh neutron berenergi tinggi (yang dihasilkan oleh radiasi kosmis). Karbon-14 memiliki waktu-paruh 5.730 tahun, atau, dengan kata lain, 1,0 gram karbon-14 akan berdekomposisi menjadi tepat 0,5 gram dalam 5.730 tahun. Karbon-14 meluruh dengan membebaskan partikel beta menurut persamaan berikut.
Atom-atom karbon tunggal yang dihasilkan di atmosfer bagian atas ini bersifat sangat reaktif dan segera bergabung dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida yang digunakan oleh tumbuh-tumbuhan. Tumbuhan selanjutnya dimakan oleh hewan, sehingga masuklah karbon-14 ke dalam rantai makanan. Penentuan umur dilakukan dengan mengasumsikan bahwa persentase karbon-14 di atmosfer adalah konstan dan bahwa radiokarbon dalam semua organisme hidup berada dalam kesetimbangan dengan atmosfer. Jika asumsi-asumsi ini tepat, persentase karbon-14 dalam organisme hidup akan sama dengan persentase karbon-14 di atmosfer. Ketika tumbuhan dan hewan mati, kesetimbangan dengan atmosfer juga berhenti, dan karbon-14 dalam tubuh organisme mulai meluruh. Jumlah karbon-14 yang tersisa dapat digunakan untuk memperkirakan umur dari tumbuhan dan hewan yang telah mati tersebut. Yang diperlukan untuk perkiraan umur tersebut hanyalah pengukuran rasio dan ini dapat dilakukan dengan mudah menggunakan spektrometri massa. Diagram skematik dari sebuah spektrometer massa sederhana dapatldilihat pada gambar berikut ini :
Permasalahan dari metode ini adalah proporsi karbon-14 dalam keseluruhan karbon dioksida di atmosfer tidaklah konstan tetapi bervariasi sedikit dari waktu ke waktu karena tidak konstannya produksi radiokarbon di atmosfer dari tahun ke tahun. Laju produksi radiokarbon ini dipengaruhi oleh perubahan ventilasi lautan (misalnya, permukaan laut yang lebih hangat melepaskan lebih banyak karbon dioksida yang terlarut di dalamnya), atau oleh variasi geomagnetik (neutron memiliki momen magnetik dan akan dipengaruhi oleh perubahan siklis medan magnetik bumi). Faktor lain, seperti adanya supernova (ledakan bintang di akhir usianya), dapat menyebabkan perubahan fluks sinar kosmis (radiasi gamma). Sinar kosmis, ketika berinteraksi dengan atom-atom di bagian atas atmosfer, menghasilkan neutron dan proton, dan neutron yang dihasilkan kemudian dapat bereaksi dengan nitrogen untuk membentuk karbon-14. Adanya variasi level karbon-14 di atmosfer berarti bahwa kalibrasi diperlukan dalam hal penentuan umur. Kalibrasi ini dilakukan dengan memanfaatkan objek lain yang telah diketahui umurnya, sehingga dapat dilakukan koreksi terhadap rasio hasil pengukuran pada objek yang akan ditentukan umurnya. Dengan demikian, pengaruh berubah-ubahnya laju produksi karbon-14 dapat dihilangkan. Cara elegan untuk melakukan kalibrasi ini adalah dengan membandingkan umur yang ditentukan oleh hasil pengukuran karbon-14 dengan usia pepohonan. Usia pepohonan ditentukan dengan menghitung cincin pertumbuhan tahunan pada pohon-pohon yang berusia sangat tua, seperti sequoia dan jenis pinus tertentu (beberapa jenis pinus jerman berusia 10.000 tahun). Penentuan umur dengan radiokarbon memberikan hasil yang akurat selama objek yang akan ditentukan umurnya masih berada dalam kisaran 10.000 tahun yang telah dikalibrasi. Pada dasarnya, dimungkinkan untuk menentukan umur objek sampai dengan 50.000 tahun, tetapi dalam prakteknya, untuk umur yang lebih tua daripada 10.000 tahun, tidak ada metode kalibrasi yang dapat digunakan, sampai baru-baru ini setelah ditemukannya suatu metode baru. Sebelum itu, kesalahan (error) dalam menentukan umur diperkirakan bisa mencapai ± 3000 tahun.
Metode kalibrasi terbaru tersebut dilakukan oleh Kitagawa dari International Center for Japanese Studies dan van der Plicht di University of Goningen, Netherlands. Mereka menganalisis lebih dari 250 contoh fosil yang diambil dari deposit sedimen yang terbentuk lapisan demi lapisannya setiap tahun di Danau Suigetsu di Jepang. Menghitung jumlah lapisan sedimen analog dengan menghitung cincin pertumbuhan tahunan pada pepohonan. Data yang diperoleh dari sedimen-sedimen berusia muda sangat cocok dengan data yang diperoleh dari cincin pepohonan. Dengan menggunakan pengukuran dari banyak percobaan berbeda, kedua peneliti ini mampu memplot kurva kalibrasi yang membandingkan antara umur yang disimpulkan dari pengukuran proporsi karbon-14 dengan umur yang disimpulkan dari sumber-sumber lain. Secara umum, umur sebenarnya (actual age) dari sebuah objek sedikit lebih kecil daripada umur yang diperoleh dengan metode karbon-14. Perbedaan ini biasanya dapat diabaikan untuk periode yang tercatat dari sejarah manusia, tetapi bisa berarti diperlukannya koreksi yang signifikan untuk periode-periode sebelumnya. Kalibrasi ini hasilnya sama dengan hasil dari usaha kalibrasi lain yang menggunakan data lebih sedikit, selain itu juga memberi hasil yang sama dengan metode radioisotop lainnya (yang menggunakan uranium dan thorium) dalam suatu penelitian untuk mengestimasi umur karang laut.
Diperluasnya kalibrasi karbon-14 ini memiliki arti penting dalam upaya memastikan akurasi penentuan umur bahan organik, dan juga, lebih dari itu, memungkinkan kita untuk memperoleh pengertian yang lebih mendalam tentang variasi lautan dan iklim planet bumi dihubungkan dengan zaman es terakhir, tentang medan magnetik bumi, dan tentang fluktuasi dalam produksi radioisotop di atmosfer. (Artikel asli ditulis oleh Stanley E. Anderson, Westmont College, Diterjemahankan oleh Lingga Resineta, peminat kimia)
B. Penentuan Umur Nisbi
Penetapan waktu geologi secara prinsip ada dua macam, yaitu penetapan waktu secara nisbi dan penetapan waktu secara absolut (dengan radioaktif). Waktu secara nisbi suatu gejala atau proses terjadi lebih tua atau lebih muda dari gejala dan proses geologi yang lain. Untuk penetapan waktu secara nisbi ini digunakan beberapa hukum stratigrafi, yaitu hukum atau prinsip Unformitarianisme, Initial horizontality, Cross-cutting relationship, Faunal Succession, dan Inklusi.
Prinsip Unformitarianisme :
Prinsip Unformitarianisme :
Keadaan dan proses-proses geologi yang terjadi di bumi pada waktu sekarang ini juga terjadi hampir sama pada masa lampau tetapi pada tempat yang berbeda. Prinsip ini dicetuskan oleh seorang geolog dari Skotlandia, James Hutton, yaitu "the present is the key to the past." menurutnya, keadaan bumi pada masa lalu dapat dijelaskan dengan apa yang terlihat dan terjadi pada saat ini.
Prinsip Initial horizontality :
Pada awal proses kejadiannya, perlapisan batuan pada umumnya akan menempati posisi horisontal di dasar cekungan sejajar dengan permukaan bumi, sehingga kalau dijumpai perlapisan sudah dalam posisi miring, maka perlapisan tersebut sudah mengalami proses tektonik (gerakan kulit bumi) yang memiringkan perlapisan tersebut.
Prinsip Cross-cutting relationship :
Apabila suatu urutan perlapisan terpotong oleh sesar /
patahan, maka sesar tersebut berumur lebih muda dari perlapisan termuda yang mengalami penyesaran dan lebih tua dari lapisan tertua yang tidak mengalami penyesaran tersebut.
Prinsip Faunal Succession :
Karena terjadinya evolusi, berbagai fosil yang terawetkan di dalam sekuen betuan, kenampakan fisiknya berubah secara gradual dan teratur sejalan dengan waktu. Kelompok-kelompok fosil dan betuan yang mengandung fosil tersebut dapat digunakan untuk mengkorelasikan secara geografik antara suatu daerah dengan daerah lain.
Prinsip Inklusi :
Apabila suatu fragmen batuan masuk kedalam tubuh batuan lain sebagai inklusi, maka batuan yang menjadi inklusi tersebut lebih tua dari batuan yang diinklusinya. Sebagai contoh yaitu ketika xenolit ditemukan di dalam batuan beku, maka xenolit tersebut berumur lebih tua daripada batuan yang di masukinya.
Prinsip Initial horizontality :
Pada awal proses kejadiannya, perlapisan batuan pada umumnya akan menempati posisi horisontal di dasar cekungan sejajar dengan permukaan bumi, sehingga kalau dijumpai perlapisan sudah dalam posisi miring, maka perlapisan tersebut sudah mengalami proses tektonik (gerakan kulit bumi) yang memiringkan perlapisan tersebut.
Prinsip Cross-cutting relationship :
Apabila suatu urutan perlapisan terpotong oleh sesar /
patahan, maka sesar tersebut berumur lebih muda dari perlapisan termuda yang mengalami penyesaran dan lebih tua dari lapisan tertua yang tidak mengalami penyesaran tersebut.Prinsip Faunal Succession :
Karena terjadinya evolusi, berbagai fosil yang terawetkan di dalam sekuen betuan, kenampakan fisiknya berubah secara gradual dan teratur sejalan dengan waktu. Kelompok-kelompok fosil dan betuan yang mengandung fosil tersebut dapat digunakan untuk mengkorelasikan secara geografik antara suatu daerah dengan daerah lain.
Prinsip Inklusi :
Apabila suatu fragmen batuan masuk kedalam tubuh batuan lain sebagai inklusi, maka batuan yang menjadi inklusi tersebut lebih tua dari batuan yang diinklusinya. Sebagai contoh yaitu ketika xenolit ditemukan di dalam batuan beku, maka xenolit tersebut berumur lebih tua daripada batuan yang di masukinya.
Mudah-mudahan posting ini bisa membantu teman - teman untuk penentuan umur apalagi saat ini musimnya Seminar Pemetaan Geologi untuk Geologi Unhas
Wa alaikum Salam Wr. Wb
