218. Grand Canyon of Colorado dan Prinsip-Prinsip Steno

Oleh: Awang H. Satyana

Grand Canyon-1

“In the Grand Canyon, Arizona has a natural wonder which is in kind absolutely unparalleled throughout the rest of the world. I want to ask you to keep this great wonder of nature as it now is. I hope you will not have a building of any kind, not a summer cottage, a hotel or anything else, to mar the wonderful grandeur, the sublimity, the great loneliness and beauty of the canyon. Leave it as it is. You cannot improve on it. The ages have been at work on it, and man can only mar it.”(Theodore Roosevelt, The US President 1901-1909)

PERJALANAN GEOLOGI 2500 KM

Dua puluh dua tahun yang lalu, September-Desember 1992, saya ditugaskan Pertamina untuk belajar berbagai ilmu dan teknologi eksplorasi perminyakan di Amerika Serikat dalam berbagai program training yang diadakan oleh Chevron dan Texaco, dua perusahaan minyak terkemuka di dunia.

Saat itu saya adalah seorang staf baru (baru dua tahun bekerja) di Pertamina. Di Indonesia, Chevron dan Texaco berkontrak dengan Pemerintah Indonesia melalui Pertamina, dengan nama perusahaan Caltex (kini CPI – Chevron Pacific Indonesia). Atas dasar kontrak kerja tersebut saya diikutkan dalam program-program training dan seminar in-house Chevron dan Texaco. Saya juga membawa projek Pertamina dari Indonesia untuk dikerjakan di pusat riset Chevron di San Ramon, California.

Salah satu programnya adalah geological fieldtrip yang disebut field seminar yang diadakan Chevron untuk para pekerjanya dari wilayah-wilayah operasinya di seluruh dunia. Maka ini adalah fieldtrip yang unik, sebuah kesempatan bagi saya untuk mengenal dialek-dialek bahasa Inggris yang diucapkan oleh orang Inggris, Prancis, Australia, Canada, Arab, dan Afrika. Mereka, para peserta fieldtrip, juga berkenalan dengan bahasa Inggris dialek Indonesia (atau lebih tepat dialek Sunda, yaitu yang saya ucapkan, he2..). Bahasa Inggris orang Lybia yang berdarah asli Afrika (bukan Arab) ternyata paling sulit saya pahami… Sekaligus, saya juga berkenalan dengan sikap-sikap khas para multinasional ini, memang berbeda satu dengan yang lain (kepada saya ternyata orang Afrikalah yang paling ramah dan friendly…).

Inilah fieldtrip geologi paling lama dan paling jauh yang pernah saya ikuti, dua minggu, meliputi lima negara bagian AS: Texas, Colorado, Utah, Arizona, California. Ini perjalanan sepanjang sekitar 2500 km. Dengan bus superbesar kami, sekitar 20 orang, memulai perjalanan dari pantai Galveston di Texas, naik ke utara menuju Colorado, berjalan ke barat melalui Utah dan Arizona, dan berakhir di pantai Santa Barbara di California. Delapan hotel kami tempati di berbagai negara bagian tersebut. Apa yang kami pelajari di lapangan semuanya tentang batuan sedimen, dari endapan gurun sampai lautdalam. Tom Mc Kinnon, seorang stratigrapher Chevron adalah instruktur utama kami, dibantu oleh Steve Woodhead asistennya, dan sejumlah instruktur tamu dari berbagai perguruan tinggi yang dilewati selama perjalanan. Belakangan, setelah belasan tahun kemudian, saya baru tahu bahwa para instruktur tamu tersebut adalah tokoh-tokoh dalam sedimentologi, termasuk orang-orang pertama yang meneliti berbagai konsep dalam sedimentologi.

PRINSIP-PRINSIP NICOLAS STENO

Sebelum bercerita tentang Grand Canyon of Colorado yang kami lalui dalam fieldtrip, saya perlu bercerita tentang hukum/prinsip/aksioma (begitu biasa disebut) dari salah seorang peletak dasar ilmu stratigrafi – ilmu tentang lapisan batuan (Grand Canyon of Colorado hampir seluruhnya adalah tentang stratigrafi), yaitu Nicolas Steno. Mengapa, sebab prinsip-prinsip Steno dipenuhi secara ideal oleh Grand Canyon of Colorado.

Niels Stensen atau lebih terkenal dengan nama latinnya Nicolas Steno (1638-1686), adalah seorang ahli anatomi dan bishop Katolik dari Denmark yang menaruh minat besar dalam ilmu geologi berkat keahlian anatominya ketika memelajari fosil-fosil yang terkandung dalam lapisan-lapisan batuan.

Semua geologist di dunia diajarkan hukum-hukum Steno pada awal kuliahnya, dan akan menggunakan hukum-hukum itu seumur hidupnya. Hukum-hukum Steno adalah hukum-hukum yang sangat sederhana dan logis yang mudah dimengerti oleh orang-orang tidak berlatar belakang geologi sekalipun. Saya sering menggunakan hukum-hukum Steno baik untuk pekerjaan teknis di lapangan, maupun ketika bercerita kepada masyarakat umum saat menemani mereka melihat objek-objek geologi.

Tahun 1669, Steno mengajukan prinsip-prinsipnya itu dalam “Dissertationis Prodromus” yang pada masa-masa berikutnya digunakan para pelopor ilmu geologi modern seperti James Hutton pada abad ke-18 menjadi prinsip-prinsip ilmu stratigrafi. Inilah tiga prinsip Steno dalam stratigrafi (prinsip keempat datang kemudian).

(1) the law of superposition: “… at the time when any given stratum was being formed, all the matter resting upon it was fluid, and, therefore, at the time when the lower stratum was being formed, none of the upper strata existed”

(2) the principle of original horizontality: “Strata either perpendicular to the horizon or inclined to the horizon were at one time parallel to the horizon”

(3) the principle of lateral continuity: “Material forming any stratum were continuous over the surface of the Earth unless some other solid bodies stood in the way”

(4) the principle of cross-cutting relationships: “If a body or discontinuity cuts across a stratum, it must have formed after that stratum.”

GRAND CANYON OF COLORADO, ARIZONA

Saat fieldtrip tahun 1992 itu, saat melintasi Arizona kami melihat dari jauh Grand Canyon of Colorado. Sayang karena batasan waktu, kami tak melihat dengan detail dan santai objek geologi spektakular di permukaan Bumi ini. Paling tidak perlu waktu seminggu sendiri untuk menikmati Grand Canyon of Colorado. Meskipun demikian, saat memandang Grand Canyon of Colorado saya langsung teringat prinsip-prinsip Steno. Keempat prinsip Steno berlaku di sini.

The Grand Canyon of Colorado adalah suatu kompleks ngarai, jurang, lembah sungai, tebing dan plato yang terdapat di Arizona, yang dibentuk oleh berbagai proses geologi dan terakhir oleh erosi Sungai Colorado dan anak-anaknya sehingga menampilkan lanskap yang sangat spektakular bagi mata manusia apalagi bagi mata para geologist. Di Grand Canyon of Colorado tersimpan dan terungkap sejarah Bumi area Amerika Utara selama hampir dua milyar tahun.

Panjang kompleks lembah Sungai Colorado yang meliuk-liuk mengukir Grand Canyon adalah sekitar 450 km dengan lebar lembah 5-30 km, hampir sedalam 2000 meter. Sungai Colorado dan seluruh anaknya memerlukan waktu paling sedikit selama 17 juta tahun (berdasarkan studi terbaru yang dipublikasi di jurnal Science tahun 2008) untuk mengukir Plato Colorado sehingga menjadi sebuah lembah spektakular yang layak disebut sebagai Grand Canyon of Colorado. Sebuah pelajaran tentang ketekunan dan konsistensi dari alam bahwa yang dengan tekun dan konsisten dikerjakan terus-menerus pasti pada akhirnya akan memberikan hasil yang luar biasa.

Hasil erosi Sungai Colorado dan seluruh anaknya ini telah menyingkapkan kolom batuan setinggi hampir 2000 meter yang merekam sejarah geologi selama hampir dua milyar tahun. Ini merupakan salah satu singkapan kolom batuan yang terlengkap di planet Bumi yang dapat dipelajari dengan ideal karena tak terpisah-pisah. Grand Canyon of Colorado tak hanya menyingkapkan sejarah geologi, tetapi juga sejarah kehidupan melalui fosil-fosil yang dikandung lapisan-lapisan batuannya (paleobiologi), sejarah iklim (paleoklimat), dan juga dengan sendirinya teori evolusi.

Singkapan batuan di Grand Canyon of Colorado dimulai oleh batuan malihan/metamorf sekis dan genes Vishnu Group yang berumur 1,8 milyar tahun (Prakambrium/ Proterozoikum). Beberapa intrusi granit menerobos kompleks Batuan Dasar ini. Singkapan Vishnu Group ini ditemukan di anak-anak Sungai Colorado yang mengerosi Plato Colorado paling dalam. Singkapan paling mudanya yang terletak di puncak lapisan-lapisan batuan adalah Kaibab Limestone yang berumur 270 juta tahun (Perem, ujung Paleozoikum).

Meskipun merekam sejarah geologi selama hampir 2 milyar tahun, urutan batuannya tidak selalu menerus secara waktu geologi, ada lima ketidakselarasan (unconformity) besar yang ditemukan di seluruh tumpukan 2000 meter batuan-batuan penyusun Grand Canyon of Colorado. Ketidakselarasan-ketidakselarasan ini mencerminkan proses-proses geologi yang terjadi setelah batuan itu menjadi lapisan batuan. Yaitu, lapisan-lapisan batuan ini diangkat oleh tektonik entah secara miring atau mendatar, dierosi sampai habis lenyap, sebelum endapan baru yang kemudian menjadi lapisan batuan baru di atasnya ada.

Misalnya, di atas Batuan Dasar Vishnu ada dua kelompok lapisan batuan yang diberi nama Kelompok Chuar dan Kelompok Unkar yang berumur 1,2 milyar-700 juta tahun (Prakambrium). Di atas lapisan batuan yang kedudukannya miring ini ada lapisan batupasir Formasi Tapeats yang posisinya mendatar berumur Kambrium (500 juta tahun). Berarti ada rumpang/gap waktu 200 juta tahun antara kompleks batuan Prakambrium paling atas dengan lapisan batuan Kambrium. Rumpang waktu 200 juta tahun itu merupakan waktu terjadinya pengangkatan batuan Prakambrium, memiringkannya, dan sebagian mengerosinya sebelum batuan baru dibentuk di atasnya.

Sesudah lapisan batupasir Formasi Tapeats diendapkan, sampai ke puncak lapisan batuan penyusun Grand Canyon, semua posisinya mendatar. Itulah yang sering diingat orang tentang Grand Canyon of Colorado, yaitu kompleks lapisan-lapisan batuan yang mendatar. Meskipun mendatar tak berarti tak ada gaya tektonik yang bekerja, tektonik tetap bekerja untuk mengangkat dan menenggelamkan area ini, sehingga lapisan-lapisan batuan yang terbentuk bervarisi lingkungan pembentukannya dari laut dangkal yang hangat, pantai, rawa, daratan, bahkan gurun.

Pembentukan batuan terakhir terjadi pada 270 juta tahun yang lalu berupa batugamping laut dangkal (Kaibab Limestone). Dan pada periode pengangkatan regional yang terjadi hampir di seluruh dunia pada sekitar 65 juta tahun yang lalu (Periode Pengangkatan Laramide), seluruh lapisan batuan ini mulai terangkat membentuk Plato Colorado, sampai maksimal terangkat 1500-3000 meter sehingga muncul di atas daratan. Lalu pada sekitar 17 juta tahun yang lalu, dimulailah pekerjaan Sungai Colorado dan seluruh anaknya untuk mengerosi kompleks batuan ini sampai akhirnya menjadi Grand Canyon of Colorado seperti terlihat sekarang.

Erosi Sungai Colorado atas Plato Colorado berlangsung relatif lebih cepat pada sekitar 5,3 juta tahun yang lalu ketika Teluk California di sebelah baratdaya Arizona terbuka akibat gerak tektonik lempeng di tepi barat Amerika Utara. Terbukanya Teluk California telah merendahkan permukaan dasar erosi (base level of erosion) Sungai Colorado ke titik terendahnya sehingga mempercepat erosi. Kedalaman hampir 2000 meter lembah Sungai Colorado seperti sekarang tercapai sekitar 1,2 juta tahun yang lalu. Antara 3 juta tahun yang lalu sampai 100.000 tahun yang lalu ditemukan juga endapan volkanik di beberapa tempat area aliran Sungai Colorado dan anak-anaknya. Endapan volkanik dari busur volkanik di sebelah barat Amerika ini telah membendung sebagian aliran sungai, dan mengubah pola erosi Grand Canyon of Colorado.

MENERAPKAN PRINSIP-PRINSIP STENO

Prinsip-prinsip Steno ideal berlaku di Grand Canyon of Colorado.

Hukum Superposisi ideal diterapkan di sini: lapisan yang lebih atas lebih muda daripada lapisan di bawahnya, sehingga batuan di dasar lembah Colorado berumur 1,8 milyar tahun sementara batuan di puncak Lembah Colorado berumur 270 juta tahun.

Hukum Original Horizontality ideal diterapkan di sini, hampir semua lapisan batuan sejak Kambrium di Grand Canyon of Colorado berposisi mendatar sebagaimana awal pembentukannya.

Hukum Lateral Continuity ideal diterapkan di sini, hampir semua lapisan batuan sejak Kambrium di Grand Canyon of Colorado dalam kawasan yang luas mempertahankan ketebalannya yang sama. Bila ada perubahan ketebalan atau berganti jenis batuan berarti ada perubahan lingkungan/fasies batuan.

Hukum Cross-Cutting Relationships ideal diterapkan di Batuan Dasar/Basement Grand Canyon of Colorado, di sini batuan metamorf sekis dan genes Vishnu diintrusi, dipotong oleh pluton granit, yang menunjukkan pluton granit tersebut mengintrusi Batuan Dasar pada masa lebih muda dari umur Batuan Dasar Vishnu.

————————————————–
Demikian, sedikit cerita tentang sebuah perjalanan fieldtrip geologi 22 tahun yang lalu, yang salah satunya melalui Grand Canyon of Colorado, salah satu tempat paling spektakular di Bumi. Lanskapnya menakjubkan, dan lebih menakjubkan lagi apabila kita memahaminya. Semoga kelak masih ada umur saya buat mengunjunginya lagi.

Cerita ini saya tulis untuk memenuhi janji saya kepada Mbak Titiek Noorida kawan saya di San Antonio, Texas yang suka jalan-jalan ke Grand Canyon of Colorado. Semoga catatan ini, sedikit atau banyak, berguna Mbak Titiek. Dan semoga berguna juga buat kawan-kawan semua.

Dahsyatlah semua lanskap di Bumi. Kagumi dan pahami.***

Grand Canyon-3

Grand Canyon-4

Grand Canyon-2

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s