STRATIGRAFI DAN PALEONTOLOGI

STRATIGRAFI DAN PALEONTOLOGI

A. Pengertian Stratigrafi

    Stratigrafi berasal dari kata strata (stratum) yang berarti lapisan (tersebar) yang berhubungan dengan batuan, dan grafi (graphic) yang berarti gambaran atau urut-urutan lapisan, komposisi dan umur relatif serta distribusi lapisan tanah dan interpretasi lapisan-lapisan batuan untuk menjelaskan sejarah bumi. Dari hasil perbandingan atau korelasi antar lapisan yang berbeda dapat dikembangkan lebih lanjut studi mengenai litologi (litostratigrafi), kandungan fosil (biostratigrafi), dan umur relatif maupun absolutnya (kronostratigrafi). Jadi stratigrafi adalah ilmu yang mempelajari gambaran lapisan batuan pada kulit bumi. Secara luas stratigrafi merupakan salah satu cabang ilmu geologi yang membahas tentang urut-urutan, hubungan dan kejadian batuan di alam (sejarahnya) dalam ruang dan waktu geologi.

Ilmu stratigrafi muncul di britania raya pada abad ke-19. Perintisnya adalah William Smith. Kala itu diamati bahwa beberapa lapisan tanah muncul pada urutan yang sama (superposisi). Kemudian ditarik kesimpulan bahwa lapisan tanah yang terendah merupakan lapisan yang tertua, dengan beberapa pengecualian. Karena banyak lapisan tanah merupakan kesinambungan yang utuh ke tempat yang berbeda-beda maka bisa dibuat perbandingan pada sebuah daerah yang luas. Setelah beberapa waktu, ada sebuah sistem umum periode-periode geologi yang umum dipakai meski belum ada penamaan waktunya.

B. Prinsip Stratigrafi

Ada beberapa prinsip dasar yang berlaku didalam pembahasan mengenai stratigrafi, yaitu:

    1. Hukum atau prinsip yang dikemukakan oleh Steno (1669), terdiri dari :

a. Prinsip Superposisi (Superposition Of Strata)

Didalam suatu urutan perlapisan batuan maka lapisan paling bawah relatif lebih tua umurnya daripada lapisan yang berada diatasnya selama belum mengalami deformasi. Konsep ini berlaku untuk perlapisan berurutan

b. Prinsip Kesinambungan Lateral (Lateral Continuity)

Lapisan yang diendapkan oleh air terbentuk terus-menerus secara lateral dan hanya membagi pada tepian pengendapan pada masa cekungan itu terbentuk.

c. Prinsip Akumulasi Vertikal (Original Horisontaly)

Lapisan sedimen pada mulanya diendapkan dalam keadaan mendatar (horizontal), sedangkan akumulasi pengendapannya terjadi secara vertikal (principle of vertikal accumulation.

    2. Hukum yang ditemukan oleh James Hutton (1785)

Hukum atau prinsip ini lebih dikenal dengan azas uniformitarisme, yaitu proses-proses yang terjadi pada masa lampau mengikuti hukum yang berlaku pada proses-proses yang terjadi sekarang, atau dengan kata lain “masa kini merupakan kunci dari masa lampau” (the present is the key to the past). Maksudnya adalah bahwa proses-proses geologi alam yang terlihat sekarang ini dipergunakan sebagai dasar pembahasan proses geologi masa lampau.

    3. Hukum Intruksi/Penerobosan (Cross Cutting Relationship) oleh AWR Potter dan Robinson

Suatu intrusi (penerobosan) adalah lebih muda daripada batuan yang diterobosnya.

4. Hukum Urutan Fauna (Law of Fauna Succession) oleh De Soulovie

Dalam urut-urutan batuan sedimen sekelompok lapisan dapat mengandung kumpulan fosil tertentu dengan sekelompok lapisan di atas maupun di bawahnya

    5. Prinsip William Smith (1816)

Urutan lapisan sedimen dapat dilacak (secara lateral) dengan mengenali kumpulan fosil yang didiagnostik, jika kriteria litologinya tidak menentu.

    6. Prinsip kepunahan organik oleh George Cuvier (1769-1832)

Dalam suatu urutan stratigrafi, lapisan batuan yang lebih muda mengandung fosil yang mirip dengan makhluk yang hidup sekarang dibandingkan dengan lapisan batuan yang umurnya lebih tua.

    Didalam penyelidikan stritigrafi ada dua unsur penting pembentuk stratigrafi yang perlu diketahui, yaitu:

1. Unsur Batuan

    Suatu hal yang penting didalam unsur batuan adalah pengenalan dan pemerian litologi. Seperti diketahui bahwa volume bumi diisi oleh batuan sedimen 5% dan batuan non-sedimen 95%. Tetapi dalam penyebaran batuan, batuan sedimen mencapai 75% dan batuan non-sedimen 25%. Unsur batuan terpenting pembentuk stratigrafi yaitu sedimen dimana sifat batuan sedimen yang berlapis-lapis memberi arti kronologis dari lapisan yang ada tentang urut-urutan perlapisan ditinjau dari kejadian dan waktu pengendapannya maupun umur setiap lapisan.

Dengan adanya ciri batuan yang menyusun lapisan batuan sedimen, maka dapat dipermudah pemeriannya, pengaturannya, hubungan lapisan batuan yang satu dengan yang lainnya, yang dibatasi oleh penyebaran ciri satuan stratigrafi yang saling berhimpit, bahkan dapat berpotongan dengan yang lainnya.

2. Unsur Perlapisan

Unsur perlapisan merupakan sifat utama dari batuan sedimen yang memperlihatkan bidang-bidang sejajar yang diakibatkan oleh proses-proses sedimetasi. Mengingat bahwa perlapisan batuan sedimen dibentuk oleh suatu proses pengendapan pada suatu lingkungan pengendapan tertentu, maka Weimer berpendapat bahwa prinsip penyebaran batuan sedimen tergantung pada proses pertumbuhaan lateral yang didasarkan pada kenyataan, yaitu bahwa:

    *Akumulasi batuan pada umumnya searah dengan aliran media transport, sehingga kemiringan endapan mengakibatkan terjadinya perlapisan selang tindih (overlap) yang dibentuk karena tidak seragamnya massa yang diendapkannya

    *Endapan di atas suatu sedimen pada umumnya cenderung membentuk sudut terhadap lapisan sedimentasi di bawahnya.

C. Stratigrafi Pra-Kambrium

    Di Indonesia, kita terutama hanya banyak bermain di hampir 1,5 % saja episode Bumi bernama zaman Paleogen dan Neogen. Atau, manusia hanya “banyak” tahu di hampir 12 % saja episode Bumi bernama kurun Fanerozoikum, sementara 88 % episode Bumi yaitu sejak penciptannya sampai Kambrium, pengetahuan kita sedikit sekali. Ini adalah cerita tentang yang sedikit sekali itu, pra-Kambrium, yang serbalangka dan serbarumit.

Bumi berdasarkan pengetahuan terbaru dibentuk pada 4560 Ma (million years ago). Kambrium dimulai pada 542 Ma. Maka, pra-Kambrium berlangsung dari 4560-542 Ma, atau meliputi sekitar 7/8 sejarah Bumi. Dengan demikian, betapa sedikitnya pengetahuan kita dibandingkan usia bumi yang sangat tua. Kurun Fanerozoikum (Phanerozoic) 542 Ma sampai sekarang adalah kurun biostratigrafi, dimulai dengan melimpahnya fosil akibat Cambrian Explosion terus sampai ke zaman Kenozoikum. Pembagiannya ke dalam masa, zaman, kala, dan tingkat (stage, pembagian internasional) adalah didasarkan kepada biostratigrafi. Sementara itu, pembagian waktu pra-Kambrium didasarkan kepada geokronometri isotop-isotop radioaktif pada mineral, batuan, dan kerak yang ditemui. Bisa dipahami sebab kehidupan pada pra-Kambrium sangat minimal dan baru berkembang.

Skala waktu geologi menurut Thomson
Seperti telah kita ketahui, secara garis besar waktu geologi dibagi menjadi tiga kurun (eon) : Arkeum (Archean), Proterozoikum, dan Fanerozoikum. Pra-Kambrium bukan istilah stratigrafi normal di dalam Skala Waktu Geologi, ia hanya menunjuk kepada semua batuan dan peristiwa sebelum Kambrium. Pra-Kambrium meliputi Kurun Arkeum dan Kurun Proterozoikum.

Kurangnya fosil yang terawetkan dan tak bervariasi, kurangnya volume singkapan, dan meningkatnya intensitas metamorfisme dan kompleksitas tektonik, dan tidak pastinya konfigurasi serta tataan benua-benua pada saat itu, semuanya telah mengakibatkan penetapan skala waktu kronostratigrafi pra-Kambrium bermasalah. Penetapan skala waktu ini diakui para ahlinya sebagai pekerjaan yang luar biasa sulit dan membuat frustasi.

Apa yang terjadi dengan Kurun Fanerozoikum tak terjadi dengan kedua kurun sebelumnya. Kurun Fanerozoikum bersamaan dengan daur superkontinen yang paling baru – urutan-urutan peristiwa geologi yang dapat dipahami dengan baik tentang bagaimana Pangaea tersusun dan terpisah-pisah kembali. Kurun ini juga bersamaan dengan periode ketika kehidupan multisel mengalami diversifikasi dan proliferasi yang luar biasa besarnya. Maka, tak mengherankan bila skala waktu geologi Kurun Fanerozoikum dapat ditetapkan dengan detail, secara global saling berkorelasi, yang metode kronostratigrafinya dikawal dengan ketat oleh data biostratigrafi, isotop, dan magnetostratigrafi.

Meskipun demikian, para ahli pra-Kambrium dengan segala daya upayanya, meskipun penuh kesulitan dan frustasi, berhasil juga menyusun dan merekonstruksi geologi Kurun Arkeum dan Proterozoikum.

Kurun Arkeum dibagi menjadi empat masa (era) : Eoarkeum (…-3600 Ma), Paleoarkeum (3600-3200 Ma), Mesoarkeum (3200-2800 Ma), dan Neoarkeum (2800-2500 Ma). Tidak ada lagi pembagian lebih lanjut (zaman-period, kala-epoch, tingkat-stage). Batas bawah Arkeum tidak diketahui, batas atasnya 2500 Ma. Arkeum tak punya batas bawah sebab sampai masa ini masih terus dicari lapisan tersebut, batuan dan mineral tertua di Bumi masih terus dicari dan umur-umur yang telah ditemukan terus bertambah semakin tua. Salah satu mineral tertua di Bumi yang pernah diteliti adalah sebuah mineral zirkon hasil rombakan yang berasal dari sampel bernama W74, sebuah metakonglomerat yang tersingkap di wilayah Jack Hill, Australia Barat. Butir zirkon ini menghasilkan umur 4408 +/- 8 Ma berdasarkan geokronologi isotop U-Pb. Di dalam sampel itu juga tercampur mineral-mineral dengan umur 4100-4300 Ma.

Meskipun batuan metakonglomerat pengandung zirkon ini jauh lebih muda umurnya, keberadaan zirkon di dalamnya telah menandakan adanya kerak kontinen (yaitu granitik) yang umurnya 150 juta tahun setelah pembentukan Bumi sendiri pada sekitar 4560 Ma. Zirkon adalah mineral paling stabil dan terdapat di dalam granit.

Batuan paling tua yang pernah diketahui sampai saat ini adalah ortogenes Acasta dari Slave Craton di Kanada, yang menghasilkan umur isotop U-Pb 4031 +/- 3 Ma. Sedangkan, segmen kerak Arkeum yang paling tua dan telah terpetakan dengan baik adalah kompleks genes Itsaq (dulu disebut Amitsoq) dan jalur greenstone Isua di Greenland. Ortogenes tertua dari Itsaq berumur 3872 +/- 10 Ma.

Apakah dapat diharapkan ditemukan segmen kerak yang lebih tua dari Itsaq ? Mungkin kecil sebab bombardier meteor terjadi sangat intensif menyerang Bumi dan Bulan pada sekitar periode ini yang memuncak pada 3900 Ma.  Bombardir ini bisa menghancurkan kebanyakan kerak Bumi yang sudah ada sebelum 3900 Ma. Batuan dengan umur lebih tua dari 3900 Ma jelas ada, tetapi ada pun terawetkan sangat langka atau telah terdisagregasi sampai sekarang tinggal sebagau xenocrysts atau detritus.

Kurun Proterozoikum bermula pada 2500 Ma dan berakhir pada 542 Ma (batas bawah Kambrium). Kurun ini dibagi ke dalam tiga masa, dari tua ke muda meliputi Paleoproterozoikum (2500 -1600 Ma, dibagi lagi menjadi zaman : Siderium, Riasium, Orosirium, Staterium); Mesoproterozoikum (1600-1000 Ma, dibagi lagi menjadi zaman : Kalimium, Ektasium, Stenium); dan Neoproterozoikum (1000-542 Ma, dibagi lagi menjadi zaman : Tonium, Kriogenium, Ediakarium).

Proterozoikum punya potensi biostratigrafi yang lebih baik daripada Arkeum karena hadirnya stromatolit – mikrooraganisme simbiose ganggang dan bakteri yang aktivitas metabolisme dan pertumbuhannya di laut telah menyebabkan penjebakan sedimen, pengikatan, dan pengendapan membentuk struktur2 seperti lapisan, sembulan, atau kubah. Selain stromatolit yang sepanjang Proterozoikum berubah pola dan susunannya bergantung kepada lingkungannya, potensi biostratigrafi Proterozoikum datang dari fosil-fosil eukariotik seperti acritarch (spora alga) yang digunakan untuk mengkorelasikan zaman-zaman di Neoproterozoikum. Fosil paling terkenal pada kurun ini adalah kelompok fosil Ediakara yang muncul pada ujung Proterozoikum memasuki Kambrium sehingga namanya menjadi nama zaman paling terakhir (Ediacaran) di Kurun Proterozoikum. Meskipun demikian, biostratigrafi di sini lebih menunjukkan lingkungannya daripada umurnya.

Kurun Proterozoikum pun dikenal dengan pernah hadirnya dua superkontinen sebelum Pangaea, yaitu Rodinia pada Mesoproterozoikum dan Pannotia pada Neoproterozoikum. Keberadaan kedua superkontinen ini didasarkan kepada data geokronologi, paleomagnetisme dan penafsiran petro-tektonik.

Bagaimana di Indonesia ? Adakah batuan atau mineral berumur Kurun Arkeum atau Kurun Proterozoikum ? Ada, tetapi sangat langka.

Hanya di dua tempat di Indonesia kita mempunyai sampel berumur pra-Kambrium : mineral zirkon di selatan Jawa berumur 2500-3000 Ma dan granodiorit di Irian Barat berumur 1250 Ma. Memang, geologi pra-Kambrium berarti kelangkaan dan kesulitan petunjuk.

D. Paleontologi

    Secara umum paleontologi adalah ilmu yang mempelajari sejarah kehidupan sepanjang sejarah geologi. Dalam mempelajari kehidupan lampau maka peranan fosil sangat penting dijadikan sebagai petunjuk. Fosil adalah sisa, bekas atau jejak kehidupan masa lampau, baik tumbuhan, hewan maupun manusia yang telah terawetkan secara alami dan pada umumnya telah menjadi batu. Berdasarkan jenisnya fosil dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu fosil tubuh, fosil jejak dan fosil zat.

• Fosil tubuh (body fossil), dapat berupa sisa, fragmen seperti gigi, tulang belulang, cangkang hewan, namun bisa juga badan organisme secara utuh, meskipun ini merupakan peristiwa yang sangat langka. Fosil tubuh merupakan jenis yang paling umum dijumpai.
• Fosil jejak (trace fossil), jejak aktivitas organisme yang merupakan indikator adanya kehidupan, seperti jejak kaki (foot print), jejak ekor (trail), jejak kuku (track), lubang lintasan dalm tanah (burrow), batu yang ditelan untuk membantu pencernaan makanan (gastrolit) dan kotoran hewan (kaprolit)
• Fosil bahan/ zat (substance fossil) atau fosil kimiawi (chemical fossil) adalah sisa atau residu organik suatu kehidupan seperti batubara dan minyak bumi.

    Beberapa bentukan alam yang mirip dengan kehidupan sering dianggap fosil, sehingga dikenal dengan fosil semu (pseudo fossil). Dalam kenyataannya bentuk-bentuk seperti ini merupakan hasil proses alamiah, misalnya material letusan gunung berapi yang berbentuk seperti anggota tubuh manusia, hasil proses kimiawi mineral dalam batuan  yang bisa membentuk pola tertentu yang mirip jejak-jejak hewan atau tumbuhan, material/batuan yang tertransport dan tererosi oleh air sungaiyang bisa meninggalkan ragam bentuk mirip hewan. Untuk jenis yng terakhir ini lebih dikenal sebagai ”suiseki”. Selain itu untuk suatu jenis kehidupan yang semula dianggap sudah punah atau setidaknya pernah ditemukan sebagai fosil, padahal pada saat sekarang ini jenis tersebut ternyata masih hidup atau masih ada yang hidup disebut fosil hidup (living fossil). Contoh fosil hidup yang paling spektakuler adalah jenis ikan coelecanth yang diyakini sebagai jenis ikan purba yng dianggap sudah punah pada zaman Devon (sekitar 400 juta tahun lalu) ternyata pada tahun 1998 telah ditemukan secara tak sengaja di perairan Indonesia, tepatnya disekitar Laut Manado, yang diidentifikasi sebagai spesies laut Latimeria menadoensis.

Ikan seberat 29,2 kg dengan panjang 124 cm tersebut sekarang diawetkan (didokumentasikan) di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Bogor.

Proses Pemfosilan
    Sebuah kehidupan dapat terekam/tertinggal didalam batuan sebagai fosil, apabila pada saat mati tertutup oleh batuan endapan yang kemudian melindunginya dari kehancuran akibat binatang pemangsa, bakteri pembusuk ataupun pelarutan fisik maupun kimiawi, meskipun terkadang tidak sempurna dan komponen fosil menjadi tidak lengkap. Material batuan endapan yang menguburnya meresap bahkan menggantikan komposisi aslinya dari kehidupan tersebut. Proses penggantian unsur asli ini berlangsung dalam waktu yang sangat lama dan akhirnya mengalami pemadatan serta pengerasan sehingga berubah menjadi batu (membatu).


Klasifikasi Fosil

    Pengelompokan jenis-jenis fosil sama dengan pengelompokan organisme yang masih hidup saat ini (klasifikasi biologis). Secara umum kehidupan dapat dibedakan menjadi 2 kelompok besar yaitu dunia tumbuhan (plantae kigdom) dan dunia hewan (animalia kingdom). Namun secara keilmuan terdiri dari lima kelompok, termasuk dua kelompok besar tersebut ditambah dunia monera, protista, dan fungi. Dimana protista lebih mendekati ciri-ciri dunia hewan, fungi lebih mendekati dunia tumbuhan, sedangkan monera adalah kelompok paling sederhana dan merupakan bentuk kehidupan yang muncul paling awal sekaligus paling sederhana dan merupakan bentuk kehidupan yang muncul paling awal sekaligus paling panjang rentang umurnya, sebab sejak 3,5 milyar tahun lalu sampai sekarang kelompok ini masih ada.

Selanjutnya