BATUBARA SEBAGAI SEDIMEN ORGANIK

GEOLOGI DAN STRATIGRAFI BATUBARA

Barangkali lebih dari kebanyakan batuan yang lain, batuan organik yang disebut sebagai batubara berhubungkan dengan keberadaan kondisi lingkungan – selama jutaan tahun – oleh dinamika bumi. Oleh karena itu batubara sebagai sedimen organik sebaiknya dapat dipertimbangkan pertamakali berdasarkan pengetahuan geologi modern dan geofisik; proses pembatubaraan merupakan evolusi geokimia kontinyu, bermula dengan pembusukan material-material organik di rawa-rawa dan diikuti oleh proses metamorfosis dibawah pengaruh gaya-gaya geologis (kedalaman endapan, temperatur, dan gaya-gaya geser tektonik).

Menurut pemahaman aspek geologi sekarang ini bahwa bumi terdiri dari inti (berdiameter 7000 km), mantel (ketebalan kira-kira 3000 km) dan stony shell (litosfer, ketebalan rata-rata 100 km).

Litosfer sisa dari bagian permukaan mantel bagian luar, disebut astenosfer, yang mana bersifat plastis dengan ketebalan antara 100 sampai 400 km.

Lapisan yang paling luar dari litosfer adalah kerak bumi, terdiri dari kerak bumi dasar lautan (16 km ) dan kerak bumi benua (ketebalan bervariasi dari 20 – 70 km). Kerak benua lebih dari 45% dari permukaan bumi (benua dan zone marginal di lautan) dan terbuat dari lebih 0,3 % massa bumi.

A. Aspek Geoteknik

Sebuah dogma lama dalam geologi menyatakan bahwa kerak bumi adalah tetap secara esensial. Salah satu dari revolusi penelitian kebumian yang paling tertua adalah Heresy bahwa justru kebalikannya yang benar: kerak bumi adalah bergerak dan dinamis.

Tiga fase dalam pengembangan konsep ini yang dikenal dengan teori perpindahan benua (the theories of continental drift), teori penyebaran dasar lautan (the theories of ocean spreading), dan teori tektonik lempeng (the theories of plate tectonics).

Gagasan tentang perpindahan benua dikemukakan oleh Antonio Snider-Pellegrini (1858); dan kemudian diformulasikan secara keteknikan oleh Alfred Wegener (1915), tetapi teori tersebut lebih dari 50 tahun dipakai sebelum ada perubahan umum. Dalam peroide waktu tertentu, teori Wegener terabaikan dan sering disepelekan, sampai bukti baru dari temuan kompilasi ilmu kelautan dan geofisik oleh para ahli geologi akhirnya dapat diterima. Teori yang ada sekarang ini dari penjelasan secara vulkanime dan gempabumi, perubahan iklim, distribusi tumbuhan dan binatang purba, dsb, singkatnya, merupakan salah satu dari teori yang terpadu dalam ilmu pengetahuan.

Salah satu gagasan dari Wegener adalah tentang hipotesis bahwa semua benua suatu ketika tergabung dalam massa daratan tunggal besar yang disebut Pangaea, dan lautan yang disebut Panthalassa, pusat Fasifik.Benua universal Pangaea bagaimanapun terganggu dan fragmen-fragmennya yang sekarang adalah benua-benua di muka bumi yang telah mengalami perpindahan posisi. Pecahnya Pangaea dimulai dengan dua benua besar: Laurasia dan Gondwana. Nama tersebut diberikan oleh seorang geologist Afrika Selatan, Alex Du Torr, seorang dari sedikit pendukung Wegener. Selama bertahun-tahun setelah Wegener meninggal tahun 1930 – selama ekspedisi di Greenland – detail dari paleogeografi miliknya sudah dialterasi; yang juga telah diperluas hingga waktu sebelum Pangaea. Bagaimanapun, jasa Wegener, tetap dikenang. Sebuah rekonstruksi lengkap dari perpindahan benua sejak 540 juta tahun yang  lalu, dilukiskan dengan bentuk peta hasil komputerisasi yang dirakit oleh Bambach, Scotese, dan Ziegler (1980), yang didasarkan atas bukti paleomagnetic (lihat Gambar 3.1 dan 3.2a, b, dan skema 3.1).

Wegener telah menemukan banyak jalan tidak hanya bagi tektonik geologi modern. Kedua adalah Holmes (sekitar tahun 1935) yang menitikberatkan pada hukum perpindahan panas pada mantel bumi. Hal yang sama pentingnya adalah investigasi dari Vening Meinesz (di atas kapal selam Jerman, 1923 – 1938) berdasarkan variasi gravitasi dasar samudera.

Kombinasi dari seluruh ide tersebut mengawali Hess dan Dietz (1960) dalam konsep pemekaran lantai samudera (ocean floor spreading).

Teori tektonik lempeng (lihat Hallam, 1973) adalah terobosan baru; sesuai sketsa dalam Gambar 3.3 dan 3.4; teori ini menyajikan konsep utuh tentang perpindahan benua, mekanisme, dan konsekuensinya. Tiga geologist muda; Morgan (1968), McKenzie (1969), dan Le Pichon (1968) yang mengawali terlebih dahulu konsep tersebut. Proses dari perpindahan benua bermula (Gambar 3.3-1) ketika penyebaran retakan berkembang di bawah suatu benua yang berakhir pada lempeng benua, dan lelehan magma mendesak keluar kerak bumi. Bersamaan dengan kejadian itu terbentuk formasi dari zona subsiden atau parit, ke dalam yang mana kerak samudera dari Lempeng A yang perpindahannya selalu terbarukan adalah tertarik dan terkomsumsi (Gambar 3.3-2): sebuah dasar lautan terbentuk antara massa lempeng A dan B. Fase terakhir (Gambar 3.3-3) benua di atas lempeng A bergerak kesamping parit dalam jarak tertentu, dan segera berlawanan arah. Celah lantai tengah samudera tetap dalam pusat lantai samudera baru. Gambar 3.4 menunjukkan sebuah tumbukan antar benua; Lantai samudera yang tenggelam pada salah satu sisi benua (kiri) adalah bagian lantai samudera itu sendiri sebagai lempeng litosfer terhadap benua kedua (kanan); jenis dari bentuk penurunan akhir ketika kerak dari lempeng yang turun terpisahkan dan terbentuk serta terdorong membentuk rangkaian pengunungan (Seperti pegunungan Himalaya dalam kasus lempeng indian).

Gambar 3.5 menunjukkan pandangan yang lain tentang penyebaran magma, perpindahan benua, dan formasi samudera, dengan sebuah celah tegak di bagian tengahnya. Kerak dapat juga berupa retakan-retakan sepanjang patahan normal yang sejajar dengan punggungan bukit dasar samudera yang terbentuk.

Menurut Worsley, Nance, dan Moody (1986) seluruh benua mempunyai, beberapa waktu dalam sejarah bumi, tergabungkan pada bentuk tubuh yang mana belakangan pecah menjadi bagian-bagian benua. Proses ini menunjukkan suatu siklus; boleh jadi bentuk tersebut menurut kondisi geologi dan iklim di atas permukaan bumi dan dari sini terdapat pengaruh evolusi biologi. Suatu samudera tunggal terbaharui secara kontinyu, hingga samudera pasifik; samudera lainnya, Atlantik, India, Artik, dan Mediteranian, secara siklus terbuka dan terbuka. Pada benua yang terseparasi pada suatu analogi siklus dapat terjadi, melalui skala paling kecil: Siklus Wilson.

Siklus benua besar telah berlangsung sekitar 440 juta tahun yang lalu. Sekitar 80 juta tahun yang lalu sebelum akumulasi panas menyebabkan celah-celah terbentuk dan lainnya 40 juta tahun sebelum benua besar sedang terkoyak kedalam benua yang terseparasi; Derajat terbesar dari penyebaran adalah sekitar 160 juta tahun belakangan, kemudian bergerak kembali bersama-sama.

Disamping perpindahan benua, plateau uplift pun dapat menyebabkan perubahan geologi dan iklim di atas permukaan bumi. Formasi giant plateous di Tibet dan Amerika Barat dapat menggambarkan mengapa tumbuh dengan subur di daerah paling dingin dan lebih beragam jenisnya pada 50 juta tahun yang lalu (Ruddman dan Kutzbach, 1989). Tentunya sudah terbentuk dalam periode yang paling awal.

Kesimpulannya bahwa gaya dominan di dalam lempeng tektonik dan perpindahan benua berasal dari panas. Umumnya dianggap bahwa lempeng tektonik adalah digerakkan oleh pengaruh gerak konvektif dalam mantel bumi, yang mana bersumber dari energi panas dari pembusukan elemen-elemen radioaktif. Produk radioaktif berupa panas, bagaimanapun, tidak dapat dihitung dengan sendirinya setiap periode waktu, alterasi inheren antara benua yang  terpindahkan dan benua sumber. Fenomena kunci tidak dapat menghasilkan panas, tetapi lebih dari konduktivitas dan kehilangan melalui kerak bumi. Untuk konduksi lempeng benua merupakan setengah dari efisiensi kerak lantai samudera. Sehingga, panas dari mantel dapat terakumulasi di bawah benua besar, menyebabkan terbentuknya hot spot kemudian segera pecah menjadi bagian demi bagian.

B.  Sejarah Geologi Batubara

Dalam sejarah geologi telah diketahui dua kelompok era yang besar yaitu formasi humolith ( lihat tabel 3.1). Pertama adalah Anthracolithicum, yang mulai berkembang sejak Jaman Karbon sampai Jaman Permian. Perkembangan yang luar biasa dari endapan-endapan batubara selama jaman ini khususnya pada Jaman Karbon – yaitu sesuai hasil penelitian cadangan batubara milik Amerika Utara dan Eropa.

Batubara yang terbentuk sejak Jaman Karbon terutama di belahan bumi utara bumi, sangat luas penyebarannya. Kedalaman formasinya juga cukup dalam; bahwasanya endapan batubara Jaman Karbon Atas mencapai tiga mil. Adalah mungkin, selanjutnya, selama periode penyebaran rawa-rawa adalah luas dan stabil seperti dari Skotlandia sampai Silesia. Rawa-rawa tersebut melalui proses penurunan yang seimbang dengan sedimentasi.

Areal yang mengalami penuruan dan meliputi wilayah yang luas disebut sebagai geosinklin. Sebuah contoh dari geosiklin yang luas adalah endapan lapisan batubara pittsburgh di sebelah Timur Amerika Serikat. Yang mana lokasi yang dapat ditambang sekitar 8000 mil persegi. Banyak tempat produktif, dari Jaman Karbon Atas terendapkan akibat pergerakan bumi; ada yang tenggelam hingga kedalaman yang besar, sementara lainnya telah tererosi. Sejumlah pengaruh yang berbeda dapat dipertimbangkan pada endapan batubara yang terbentuk di Jaman Karbon.

Ditaksir, sekitar 30 – 40 % lapisan batubara yang dapat ditambang yang Sudah terakumulasi, sementara sebagian besar tidak dapat dikerjakan dalam banyak kasus.

Bagaimanapun, semua endapan batubara bersamaan terbentuknya dengan batuan Jaman Karbon tidak lebih dari 2%. Bahkan pada batubara Jaman Karbonpun adalah langka.

Umumnya, proses pementukan batubara paleozoik bermula di bagian wilayah utara sampai barat dari Amerika Utara dan secara gradual menyebar ke arah tenggara. Hal ini diindikasikan oleh fakta bahwa strata batubara di Siberia, Asia bagian timur, dan Australia terbentuk sejak Jaman Permian.

Era kedua adalah formasi humolith – meskipun kurang signifikan secara kualitatif dari Jaman Karbon – dimulai pada akhir Cretaceous dan mencapai puncaknya pada Jaman Tersier. Sejak periode ini, endapan yang terbentuk kebanyakan formasi lignit dan brown coal.

Proses pembentukan batubara juga bermula di bagian utara – barat belahan bumi utara; endapan batubara yang sangat luas di wilayah barat Amerika Utara, memanjang dari Utah sampai Alaska, terakumulasi selama Cretaceous akhir. Di Eropa endapan lignit di Perancis selatan, Jerman tengah, Italia, Hungaria, dan Yugoslavia adalah terbentuk selama Cretaceous Atas dan Eocen