08. Tektonik 08. Te Tekt kton onik ik Lempeng Lemp eng MFS 1810
Salahuddin Husein
J urusan san Tek Teknik Geolo Geolog gi Fakultas akultas Teknik Universitas Universitas Gadjah G adjah Mada 2007
Teor Teorii Ap Apu ungan Ben Benua
shddin shddin ©2007
• Antonio Sneider-P S neider-Pellegrini ellegrini (1858) (1858) berdasarkan pengamatan pengamatan terhadap terhadap kesamaan endapan batubara di Eropa dan Amerika Utara menduga kedua benua tersebut pernah pernah menjadi menjadi satu ketika Perioda P erioda Pennsylvanian P ennsylvanian dan kemudian kemudian terpecah. P Penyebabny enyebabnya a adalah banjir katastropik Nuh.
Peta sebaran kontinen; dari buku "Creation and Its Mysteries Revealed" (A. Snider-Pelligrini, 1858)
• E dward Suess Suess (1885) berdasarkan pada pada kesamaan fosil tetum tetumbuhan P aleozoikum aleozoikum dan bukti bukti paleo-glasial paleo-glasial di India, Australia, Australia, Afrika, A Antar ntartika tika dan Amerika Selatan menyatakan kelima benua tersebut pernah bersatu dengan nama superkontinen Gondwana, yang kemudian terpisah karena tenggelam oleh naiknya air laut.
1
Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Frank Taylor (1910) menduga semua benua saat ini dulu pernah menjadi satu yang kemudian terpecah dan menyebar ke ekuator akibat perlambatan kecepatan rotasi Bumi karena gaya pasang-surut. •Alfred Wagener (1915) berdasarkan data-data geologi, paleontologi dan klimatologi membuat sebuah hipotesa apungan benua (continental drift ), yang menyatakan bahwa semua benua pernah bergabung menjadi satu dengan nama superkontinen Pangea. Sayangnya Wagener tidak mampu menjelaskan mekanisme pecahnya Pangea.
Teori Apungan Benua
shddin ©2007
Peta sebaran kontinen; dari buku “The Origin of Continents and Oceans" (A. Wagener, 1915)
2
Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Alexander du Toit (1937) memecahkan paradoks perbedaan paleo-klimat antara belahan superkontinen selatan (Gondwana) yang tertutup endapan glasial dengan belahan superkontinen utara (yang kemudian dia beri nama Laurasia – terdiri dari Amerika Utara, Greenland, Eropa dan Asia) yang tertutup endapan batubara. •Teori apungan benua dan bukti-bukti pendukungnya masih sulit diterima oleh kalangan masyarakat ahli kebumian, terutama karena kurangnya penjelasan mekanisme yang memadai tentang bagaimana suatu benua yang tersusun oleh batuan granitik dapat bergerak mengapung diatas batuan kerak samudera basaltik yang lebih besar densitasnya. • Hingga pada tahun 1960an ketika para oseanografer memperlihatkan bukti-bukti meyakinkan dari dasar laut.
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Kecocokan kontinen: Wagener (dan orang-orang sebelumnya) melihat dengan jelas kecocokan bentuk geometri garis pantai antara 2 benua yang dipisahkan oleh Samudera Atlantik. •Para kritikus teori Apungan Benua menyatakan bahwa garis pantai merupakan hasil dari proses eksogenik yang terus berubah, sehingga bisa saja kecocokan tersebut merupakan kebetulan belaka. • Sir Edward Bullard (1965) menunjukkan kecocokan yang sebenarnya justru terjadi pada batas lereng benua (continental slope) di kedalaman 2000 m, dimana terletak transisi dari kerak benua menjadi kerak samudera.
3
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Kesamaan sekuen batuan: Sekuen batuan marin, non-marin, dan glasial yang berumur Pennsylvania hingga J ura hampir mirip untuk kelima benua Gondwana.
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Kemenerusan rangkaian pegunungan: Pegunungan Appalachia yang menerus dari Amerika Utara hingga ke Eropa Utara dan Greenland.
4
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Kemenerusan rangkaian pegunungan: antara Amerika Selatan dan Afrika.
• Dot hijau: batuan beku dan metamorfik (umur >2 mtl.) • Dot oranye: batuan Prekambrium • Garis tipis: sumbu lipatan pegunungan akibat deformasi antara 650 - 450 jtl.
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Paleoklimat: Di akhir era Paleozoikum, glasier masif menutupi sebagian besar kontinen belahan Bumi selatan. Bukti-buktinya berupa lapisan till (endapan glasier yang mencair) dan striasi (gores-garis) akibat pergerakan glasier. Kini selain Antartika, empat kontinen Gondwana lainnya berada di dekat ekuator. •Bukti-bukti dari striasi menunjukkan pergerakan glasier dari arah pantai saat ini menuju daerah pegunungan. Padahal umumnya glasier bergerak dari daerah tinggi di daratan menuju laut. Paradoks ini hanya bisa dijelaskan bila keempat kontinen Gondwana disatukan di daerah kutub. •Pada waktu yang sama (Paleozoikum akhir), endapan batubara yang luas di kontinen belahan Bumi utara menunjukkan iklim tropis. Kini mereka berada pada lintang sedang di utara. Sehingga bila mereka digeser ke selatan mendekati ekuator, interpretasi tersebut mendukung penyatuan Gondwana di kutub selatan.
5
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Bukti glasiasi:
• Bukti paleoklimat:
6
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Bukti paleontologi:
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Bukti polarwandering (1950-an):
7
Bukti-Bukti Teori Apungan Benua
shddin ©2007
• Bukti polarwandering :
Pemekaran Dasar Samudera
shddin ©2007
• Pesatnya perkembangan riset oseanografi pada dekade 1960-an, menghasilkan peta-peta bawah laut yang spekatkuler. Salah satunya adalah sistem punggungan tengah samudera (mid-oceanic ridge ) yang panjangnya lebih dari 65.000 km.
8
Pemekaran Dasar Samudera
shddin ©2007
• Harry Hess (1962), berdasarkan risetnya tentang guyot (gunungapi bawah laut yang terpancung) mengajukan teori pemekaran dasar samudera (seafloor spreading ) untuk menjelaskan teori apungan benua. •Menurut Hess, kerak benua tidak bergerak diatas kerak samudera, melainkan keduanya bergerak bersama-sama. Dia menunjukkan bahwa dasar samudera berpisah pada punggungan tengah samudera dimana kerak samudera baru terbentuk dari magma yang naik ke permukaan. Kerak samudera yang baru terbentuk kemudian bergerak menjauh dari punggungan tengah samudera, suatu proses yang menjelaskan bagaimana pulau gunungapi yang terbentuk di punggungan tengah samudera kemudian menjadi guyot. •Untuk mekanisme pemekaran punggungan tengah samudera, Hess menggali kembali gagasan Arthur Holmes (1940-an), yaitu dengan sistem sel-sel arus konveksi di mantel Bumi. Magma panas dari mantel naik di sepanjang punggungan tengah samudera membentuk kerak baru. Kerak lama menunjam kedalam mantel di sepanjang palung samudera, dimana nanti kerak tersebut akan dipanaskan dan didaur-ulang, melengkapi siklus suatu sel arus konveksi.
Pemekaran Dasar Samudera
shddin ©2007
• Bagaimana membuktikan hipotesa Hess? J awabnya adalah dengan penelitian pembalikan kutub magnetik Bumi. •F. Vine, D. Matthews dan L.W. Morley (1963) menjelaskan polaritas magnetik pada batuan di dasar laut.
9
Pemekaran Dasar Samudera
shddin ©2007
Umur kerak samudera berdasarkan anomali magnetik
Pemekaran Dasar Samudera
shddin ©2007
• Pemboran laut dalam (deep-sea drilling project ) juga mengkonfirmasi teori pemekaran dasar samudera dengan menentukan sebaran ketebalan sedimen laut dalam. •Kecepatan sedimentasi di laut dalam hanya rata-rata 0.3 cm/1000 tahun. Semakin dekat dengan punggungan tengah samudera, sedimen semakin tipis bahkan absen pada puncak punggungan. Hal ini terjadi karena di daerah tersebut kerak samudera baru saja terbentuk sehingga sedimen belum ada waktu untuk terendapkan.
10
Teori Tektonik Lempeng
shddin ©2007
• Teori tektonik lempeng didasarkan pada model sederhana dari planet Bumi: litosfer yang rigid, terdiri dari kerak benua dan kerak samudera, bersamasama dengan bagian paling atas mantel yang ada dibawahnya, tersusun oleh berbagai lempengan dengan beragam ukuran. •Lempeng-lempeng tersebut memiliki ketebalan bervariasi: yang disusun oleh kerak benua dan mantel atas memiliki ketebalan hingga 250 km. Sedangkan yang disusun oleh kerak samudera dan mantel atas memiliki ketebalan hingga 100 km. •Litosfer yang rigid berada diatas astenosfer yang panas dan lemah. Diduga adanya transfer panas di astenosfer lah yang menyebabkan lempeng diatasnya bergerak. •Lempeng-lempeng tersebut bergerak saling menjauh di punggungan tengah samudera dan bertemu di palung laut, dimana salah satu lempeng akan menunjam masuk kembali ke mantel. •Teori ini dapat menjelaskan hubungan antara proses pembentukan pegunungan, kegempaan, dan volkanisme.
Lempeng Tektonik
shddin ©2007
11
Batas Lempeng Tektonik
shddin ©2007
Batas Divergen
shddin ©2007
12
Batas Konvergen (samudera – samudera)
shddin ©2007
Batas Konvergen (benua – samudera)
shddin ©2007
13
Batas Konvergen (benua – benua)
shddin ©2007
Batas Transform
shddin ©2007
14
Pergerakan Relatif Lempeng Tektonik
shddin ©2007
Gerak relatif ditentukan dari: (1) umur batuan sedimen di dasar laut, (2) pembalikan magnetik batuan kerak samudera, (3) satellite – laser ranging technique, (4) radio signals .
Hot Spot
shddin ©2007
Hot spot adalah titik di permukaan Bumi dimana kolom magma dari mantel (mantle plume) muncul di permukaan membentuk gunungapi atau flood basalt. Karena sifatnya yang stasioner, hot spot dapat dipergunakan untuk menentukan kecepatan absolut dari pergerakan lempeng.
15
Hot Spot
shddin ©2007
Mekanisme Tektonik Lempeng
shddin ©2007
Ada 2 model yang menjelaskan mekanisme tektonik lempeng: (a) sel arus konveksi panas yang hanya terbatas di astenosfer, (b) sel arus konveksi panas yang melibatkan seluruh mantel. Kedua model berdasarkan asumsi: - satu sel arus konveksi menggerakkan satu lempeng tektonik - arus konveksi muncul di punggungan tengah samudera - arus konveksi masuk kembali di palung samudera - batas-batas lempeng tersebut ditentukan oleh sel arus konveksi.
16
Mekanisme Tektonik Lempeng
shddin ©2007
Selain oleh sel konveksi, pergerakan lempeng tektonik juga disebabkan oleh gaya gravitasi melalui mekanisme slab-pull dan ridge-push . - Slab-pull: litosfer yang menunjam lebih dingin dan lebih padat, sehingga mampu menarik sisa lempeng yang masih ada di permukaan. - Ridge-push: topografi punggungan tengah samudera lebih tinggi dari lempeng sekitarnya, sehingga gaya gravitasi dapat menarik litosfer menjauh darinya.
Siklus Wilson
shddin ©2007
J . Tuzo Wilson (awal 1970-an) mengajukan hipotesa siklus superkontinen (kemudian dikenal sebagai siklus Wilson), yang menyatakan bahwa superkontinen seperti Pangea bukan hanya terjadi satu kali saja dalam sejarah Bumi, melainkan berulangkali dengan interval waktu sekitar 500 juta tahun. Hipotesa Wilson tersebut mampu menjelaskan sebaran rangkaian pegunungan akibat orogenesa yang terjadi di tengah benua sebagai hasil kolisi ketika 2 benua bertemu menutup suatu siklus superkontinen.
17
