Kerangka Konsep
Materi pembelajaran Struktur Lapisan Bumi
Bumi tempat kita tinggal saat ini merupakan salah satu anggota tata surya dengan matahari sebagai pusatnya. Jarak bumi dengan matahari sekitar 150 juta km. Bumi berbentuk bulat pepat dengan jari-jari ± 6.370 km. Bumi merupakan planet dengan urutan ketiga dari delapan planet yang dekat dengan matahari.Bumi diperkirakan telah terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu, dan merupakan satu-satunya planet yang dapat dihuni oleh berbagai jenis mahluk hidup. Permukaan bumi terdiri dari daratan dan lautan. Jika bumi diiris maka akan tampak lapisan-lapisan seperti pada gambar di bawah ini :
Mengenal Bumi
Struktur Lapisan Bumi
Sejarah Perkembangan Bumi
Inti Bumi Mantel Bumi Kerak Bumi
1. Inti Dalam 2. Inti Luar
Era Pra-Kambrium
Era Paleozaikum
Era Mesozaikum
Era keozoikum
Gambar 2.1 Struktur lapisan bumi
Lapisan bumi dibagi menjadi tiga bagian, yaitu sebagai berikut : 1.) Kerak bumi
2.) Selimut atu Selubung Mantel
Selimut merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan kerak bumi. Tersusun atas mineral besi dan megnesium silikat. Tebal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat.Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 derajat Celcius. Terdiri atas dua lapisan, yang bersifat cair dan bersifat padat. Lapisan mantel yang bersifat cair disebut astenosfer kedalaman (100-400), lapisan ini berdekatan dengan kerak bumi. Dan mesosfer merupakan lapisan dibawah astenosfer kedalaman (2400-2700).
2.) Inti Bumi
Inti bumi terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logam besi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang terdapat pada kedalaman 2900–5200 km. Lapisan ini dibedakan menjadi lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai 2.200 oC.Inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan diameter sekitar 2.700 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yang suhunya mencapai 4500oC.
Periodisasi terbentuknya Bumi yang terbagi menjadi 4 zaman, yaitu : A. Era Arkeozoikum
Arkeozoikum adalah suatu eon geologi sebelum Proterozoikum yang berakhir 2500 juta tahun yang lalu. Bersama dengan masa Proterozoikum, masa Arkeozoikum dikenal sebagai masa pra-kambrium.
Batas ini tidak ditentukan secara stratigrafi melainkan secara kronometri. Titik awal masa ini tidak secara resmi diakui oleh International Commission on Stratigraphy, tapi biasanya dianggap berlangsung sejak 3800 juta tahun yang lalu, di akhir eon Hadean. Arkeozoikum (Arkean) terdiri dari empat era, berturut-turut dari yang paling awal: Eoarkean, Paleoarkean, Mesoarkean, dan Neoarkean.
Gambar 1.2 batuan Era Arkeozoikum
Zaman Arkeozoikum merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Jadi kerak bumi terbentuk setelah pendinginan bagian tepi dari “balon bumi” (bakal calon bumi). Plate tectonic / Lempeng tektonik yang menyebabkan gempa itu terbentuk pada masa ini. Lingkungan hidup masa itu tentunya mirip dengan lingkungan disekitar mata-air panas.
B. Era Paleozoikum
Era Paleozoikum atau Era kehidupan tertua adalah suatu zaman yang berlangsung sekitar 545 -286 juta tahun yang lalu. Kata Paleozoikum berasal dari bahasa Yunani: palaio, "tua" dan zoion, "hewan", berarti "kehidupan purba". Paleozoikum dapat diartikan masa tua sejarah bumi.
Era Paleozoikum adalah era pertama dari tiga era pada eon Fanerozoikum. Era ini dibagi menjadi enam periode, berturut-turut dari yang paling tua: Kambrium, Ordovisium, Silur, Devon, Karbon, dan Perm.
Pada saat itu keadaan bumi belum stabil, iklim masih berubah-ubah dan curah hujan sangat besar. Pada zaman inilah dimulainya tanda-tanda kehidupan dimulai dengan makhluk-makhluk bersel satu (mikroorganisme) dan hewan-hewan tak bertulang punggung, jenis-jenis ikan, ganggang, serta rumput-rumputan. Semua ini diketahui dari sisa-sisanya yang disebut fosil. Zaman ini disebut juga zaman primer (zaman pertama).
Beberapa kejadian penting yang terjadi dalam kurun waktu tersebut adalah tiga kepunahan masa utama. Kepunahan adalah total hilangnya seluruh anggota spesies atau kelompok takson yang lebih tinggi. Kepunahan massa adalah kepunahan dalam jumlah besar yang di alami spesies atau kolompok takson lebih tinggi yang tejadi dalam kurun waktu hanya beberapa juta tahun.
1. Periode Kambrium
Kambrium adalah periode pada skala waktu geologi yang dimulai pada sekitar 545 (juta tahun lalu) dan berakhir pada sekitar 505 juta tahun yang lalu. Periode ini merupakan periode pertama era Paleozoikum. Kelimpahan makhluk hidup yang di temukan pada periode ini kemungkinan berhubungan dengan evolusi skeleton (rangka). Hal tersebut di tunjukan oleh fosil hewan ditemukan yang mempunyai skleton pelindung di sebelah luar. Dalam era Paleozoik mulai terjadi penguasaan daratan oleh makhluk hidup. Fosil yang umum dijumpai dengan penyebaran yang luas adalah Alga, Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakipoda dan Artropoda. Fosil penunjuk untuk zaman ini adalah Trilobita (kelompok Artropoda yang kini telah punah).
a) Invertebrata
serangga untuk berkembang menjadi kolompok makhluk hidup yang paling beragam Denovia dan periode tersebut di kenal sebagai zaman ikan.
c) Tumbuhan
Alga yang semula hidup di laut mulai berpindah ke perairan dangkal dan akhirnya menginvasi daratan yng lembap. Bentuk kehidupan akar tumbuhan dan jamur di daratan membentuk mikoriza. Adanya mikoriza memungkinkan tumbuhan dapat tumbuh pada batuan. Berdasarkan catatan fosil, tumbuhan berpembuluh di perkirakan telah ada pada periode Silurian
2. Periode Ordovisium
Ordovisium adalah suatu periode pada era Paleozoikum yang berlangsung antara 545 hingga 438 juta tahun lalu. Periode ini melanjutkan periode Kambrium dan diikuti oleh periode Silur. Periode yang mendapat namanya dari salah satu suku di Wales, Ordovices, ini didefinisikan oleh Charles Lapworth pada tahun 1879 untuk menyelesaikan persengketaan antara pengikut Adam Sedgwick dan Roderick Murchison yang masing-masing mengelompokkan lapisan batuan yang sama di Wales utara masuk dalam periode Kambrium dan Silur.
Lapworth mengamati bahwa fosil fauna pada strata yang dipersengketakan ini berbeda dengan fauna pada periode Kambrium maupun Silur sehingga seharusnya memiliki periode tersendiri. Lapworth mengamati bahwa fosil fauna pada strata yang dipersengketakan ini berbeda dengan fauna pada periode Kambrium maupun Silur sehingga seharusnya memiliki periode tersendiri.
3. Periode Silur
Silur adalah periode pada skala waktu geologi yang berlangsung mulai akhir periode Ordovisium, sekitar 437 juta tahun lalu, hingga awal periode Devon, sekitar 416 juta tahun yang lalu. Seperti periode geologi lainnya, lapisan batuan yang menentukan awal dan akhir periode ini teridentifikasi dengan baik, tapi tanggal tepatnya memiliki ketidakpastian sebesar 5-10 juta tahun. Awal Silur ditentukan pada suatu peristiwa kepunahan besar (peristiwa kepunahan Ordovisium-Silur) sewaktu 60% spesies laut musnah. Pada zaman ini mulai terjadi peralihan kehidupan dari air ke darat. Tumbuhan darat mulai muncul untuk pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku), sedangkan di dalam laut kalajengking raksasa (Eurypterid) dan ikan berahang, serta ikan yang berperisai tulang sebagai pelidung.
Ketika binatang dan tumbuhan sudah menetap di daratan, mereka berkontribusi terhadap proses perubahan bumi secara fisik dan kimiawi, namun hidup di daratan membutuhkan strategi yang sama sekali berbeda dengan di lautan, seperti mencari nutrisi dan air, menghindari kekeringan, membawa keluar perubahan gas, dan reproduksi. Tanaman darat disebut vaskular, dinamakan demikian karena mereka menggunakan sistem tabung dalam sirkulasi air dan nutrisi—muncul sekitar 425 juta tahun yang lalu. Kebanyakan tumbuh hanya beberapa sentimeter namun cukup tinggi untuk mencapai langit dan menangkap cahaya matahari dan melepaskan spora reproduksi ke angin. Dengan sistem akar yang lebih dalam dari tanaman awal (rhizoid) serta stem vertikal yang kokoh, mereka sekarang sudah memunyai perlengkapan untuk mengolonisasi permukaan bumi. Contoh untuk sebuah tanaman vaskular sederhana adalah Cooksonia.
4. Periode Devon
Zaman Devon berada antara 408-360 juta tahun yang lalu, dan salah satu dari tiga kepunahan massal kehidupan di bumi terjadi pada sekitar 440 juta tahun lalu, pada akhir era ordovician, saat sebagian besar bumi berada di bawah air.
Setelah peristiwa mengerikan ini terjadi, perlahan-perlahan kehidupan di bumi kembali bersemi. dua juta tahun kemudian, di lautan bumi, para vertebrata pertama berujud ikan berenang hilir mudik di antara binatang-bintang koral. Cacing, kerang, bintang laut bertebaran di dasar samudera. iklim terasa lunak. Gulma-gulma laut, menari bersama ombak di antara karang.
Sesekali, nautiloid, sejenis cumi-cumi bercangkang meluncur dengan semburan air, seperti torpedo. Dalam sisi renik, fitoplankton memenuhi samudera. Selama masa ini, ada tiga massa benua utama, Amerika utara dan eropa bersama-bersama berada di khatulistiwa, dengan ukuran lebih kecil dari sekarang. Di utara ada Sebagian siberia. Di belahan selatan bumi, gabungan dari Amerika selatan, afrika, antartika, india dan australia mendominasi.
Gambar 1.3 Pemandangan laut Periode Devon
Ikan tanpa rahang begitu banyak di lautan. Selain itu, ikan air tawar dan ikan dengan rahang mulai muncul. Mereka hidup tenang bersama para trilobita yang semakin sedikit, graptolit, conodon, koral, stromatoporoid dan hewan-hewan lunak (moluska). Mungkin yang paling mengagumkan di era ini adalah munculnya tanaman berpembuluh, yang kemudian menjadi basis bagi kehidupan darat semenjak saat itu. Sebagian besar adalah genus Cooksonia, sekumpulan tanaman dengan cabang banyak yang menghasilkan sporangia di ujung cabangnya.
saja. Hewan2 yang hidup di sela-sela tanaman ini adalah artropoda awal seperti : kutu, trigonotarbida, serangga tanpa sayap, dan myriapoda (lipan , kelabang, kaki seribu). Dua kelompok hewan utama mengkoloni daratan.
Tetrapoda (hewan berkaki empat) pertama, atau vertebrata darat, muncul di era ini, bersama2 dengan artropoda darat pertama, termasuk serangga tanpa sayap dan laba2 purba. Di lautan, brachiopoda melimpah ruah. Crinoid (bulu babi) dan echinodermata (hewan berkulit duri) lainnya, tabulata dan koral, serta ammonita muncul. Dan jenis2 ikan semakin banyak
5. Periode Karbon
Karbon adalah suatu periode dalam skala waktu geologi yang berlangsung sejak akhir periode Devon sekitar 360 juta tahun yang lalu hingga awal periode Perm sekitar 286 juta tahun yang lalu. Zaman karbon berada antara tahun 340 225 juta tahun yang lalu Seperti halnya periode geologi yang lebih tua lainnya, lapisan batuan yang menentukan awal dan akhir periode ini teridentifikasi dengan baik, tapi tanggal tepatnya memiliki ketidakpastian sekitar 5-10 juta tahun.
Nama "karbon" diberikan karena adanya lapisan tebal kapur pada periode ini yang ditemukan di Eropa Barat. Pada masa Karboniferus, benua-benua bergabung membentuk kelompok-kelompok kecil daratan luas dengan jembatan-jembatan darat dari Eropa ke Amerika Utara, dan dari Afrika ke Amerika Selatan, Antartika, dan Australia. Tabrakan antarbenua menghasilkan sabuk Pegunungan Appalachian di sebelah timur Amerika Utara dan Pegunungan Hercynian di Inggris. Tumbukan lebih lanjut antara Siberia dan Eropa Timur membentuk Pegunungan Ural. Dua pertiga masa awal periode ini disebut subperiode Mississippian dan sisanya disebut subperiode Pennsylvanian. Pohon-pohon konifer muncul pada periode yang penting ini.
Salah satu dari penemuan evolusioner terbesar dari periode Karboniferus adalah amniotic egg di mana hal ini membuat reptil-reptil awal dari habitat air dan mengolonisasi daratan. Amniotic egg membuat leluhur burung, mamalia, dan reptil untuk bereproduksi di daratan dengan jalan mencegah embrio kekeringan dengan adanya cangkang, sehingga pada masa ini telur dapat disimpan jauh dari air.
6. Periode Perm
Perm atau permian adalah periode dalam skala waktu geologi yang berlangsung antara 286 hingga 251 juta tahun yang lalu. Periode ini merupakan periode terakhir dalam era Paleozoikum. Perm dibagi menjadi tiga kala yaitu Lopongian, Guadalupian, dan Cisuralian. Pada periode Permian, benua-benua bergerak lebih mendekat dibandingkan masa Karboniferus, di mana bagian utara dan bagian selatan superbenua Laurasia dan Gondwana mulai menyatu dan membentuk sebuah benua mahaluas yang disebut Pangaea.
Periode Perm berlangsung sekitar 225 - 208 juta tahun yang lalu. “Perm” adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural, Rusia. Zaman Perm ditandai dengan munculnya reptil-reptil primitis; amphibia mulai berkurang; munculnya serangga-serangga modern, begitu juga tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Iklim menjadi ekstrim. Trilobita punah, dan reptilia hidup subur. Hewan Ampibi menjadi kurang begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.
Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi. Setelah zaman karbon dan Perm, kemudian muncul zaman Trias.
C. Era Mesozoikum (Zaman Sekunder)
(1) Periode Trias
Periode Trias berada sekitar 248 - 213 juta tahun yang lalu. Nama Trias berasal dari Jerman dan mempunyai arti tiga (lapisan endapan). Zaman ini adalah yang paling kering dan tidak subur, ditandai dengan jarangnya didapat fosil hewan maupun tumbuhan. Fosil yang ditampilkan berasal dari Timor yaitu Amonit (Moluska dari kelas Sefalopoda) antara lain: Joanites sp., Hypocladicites sp, Jovites sp., Indonesites sp.; serta beberapa fosil dari Jerman yang di antaranya bergaris tengah 50 cm dan tebalnya 20 cm.
Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pada zaman ini. Reptilia Cynodont, yang menyerupai mamalia pemakan daging, mulai berkembang. Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar. Benua Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
(2) Periode Jura
Gambar 1. 4 kehidupan Periode Jura.
Periode Jurassic berlangsung antara 213-144 juta tahun yang lalu. Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit dan Sequola melimpah pada waktu ini. Pangea terpecah, dimana Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia
(3) Periode Kapur
Gambar 1.5 kematian Dinasaurus
D. Era Neozoikum (Kenozoikum)
Gambar 1.6 kehidupan Era Neozoikum
Era Neozoikum (Kenozoikum) diartikan masa baru dalam sejarah geologi bumi dan diperkirakan berusia 65 - 60 juta tahun yang lalu. Saat itu keadaan bumi sudah semakin memungkinkan untuk mendorong munculnya makhluk hidup lainnya seperti binatang menyusui, sejenis kera dan monyet. Zaman ini terbagi menjadi dua zaman, yaitu Periode tersier dan Periode kuarter.
1. Periode Tersier
Zaman Tersier berlangsung sekitar 65 - 1,8 juta tahun yang lalu dan ditandai dengan munculnya beragam jenis binatang menyusui (mamalia). Zaman tersier terbagi menjadi kala Pliosen, Miosen, Oligosen. Eosen, Paleosen.
(a) Kala Paleosen
Kala Paleosen, yaitu kala purba (palaios) yang tidak memiliki jenis bintang yang hidup sekarang (cene = kainos), yang berlangsung sejak 65 hingga 54 juta tahun silam. Fosil yang diperagakan yaitu Phaladomya sp. (kerang) dari Belgia.
(b) Kala Eosen
siput (Turiculla plagiaria MARTIN) dari Yogyakarta (Nanggulan, Kulonprogo), dan hewan laut bersel satu (Discocyclina omphalus FRICH) dari Jawa Tengah (Gunung Jiwo, Klaten). (c) Kala Oligosen
Kala Oligosen, yang berarti hanya sedikit (oligos) kesamaannya dengan hean sekarang. Kala ini berlangsung sejak 38 hingga 26 juta tahun lalu. Fosil yang ditampilkan yaitu: daun marga kamper (Cinnamomum sp.) dari Austria, kayu Sequoia sp. dan kepiting (Canser sp.) dari Jerman.
(d) Kala Miosen
Kala Miosen, yang berarti jumlah hewan laut masih kurang (meion) dibanding yang hidup sekarang. Kala ini berlangsung sejak 26 hingga 5 juta tahun yang lalu. Fosil yang diperagakan yaitu: foraminifera besar Lepidocyclina sp. (hewan laut satu sel) dari batu gamping Pandeglang, kerang Arca sp. (jenis yang kini dimakan), dan kayu marga ramin Gonystylus sp. dari berbagai daerah.
(e) Kala Pliosen
Kala Pliosen, yang berarti mempunyai kesamaan lebih (pleion) dari 50% dari yang hidup sekarang. Kala ini berlangsung sejak 5 hingga 1,8 juta tahun silam. Fosil yang ditemukan adalah: bunga karang Fungia sp. dan Favia sp., gigi ikan hiu Isurus sp. pada bekas laut purba; kura-kura tawar Tronix sp. pada bekas sungai atau danau purba; gajah purba Matadon sp. (dari Bumiayu) yang merajai nusantara sewaktu masih menyatu.
2. Periode Kuarter
Periode Kuarter merupakan zaman terakhir dari sejarah geologi bumi, dan berlangsung sejak 2 juta tahun yang lalu, Pada zaman ini semua bentuk kehidupan di bumi (darat, laut, udara) berkembang, yang ditandai dengan munculnya manusia purba. Zaman kuarter sendiri juga terbagi menjadi Kala Holocen (Holosin) dan Kala pleistocen.
(a) Kala Plistosen (deluvium) atau zaman es,
Rembang dan harimau (Felis sp.) dari Watualang (Ngawi) yang berbentuk fragmen; serta fosil manusia purba Homo erectus dari Sangiran (Solo).
(b) Kala Holosen atau Resen atau periode Alluvium,
