Geodinamika - 1: Tujuan & Ruang Lingkup serta Teori Dinamika Bumi Dampak terhadap Lingkungan Hidup

04/10/23Geodinamika_21

Geodinamika - 1:Tujuan & Ruang Lingkup sertaTeori Dinamika BumiDampak thd Lingkungan Hidup

Prof.Dr. Ir. Jacub Rais, M.Sc.

Gurubesar (Emeritus) ITB

Anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Indonesia (AIPI

04/10/23

Geodinamika adalah salah satu komponen dari Ilmu Sistem Bumi


Geodinamika Lingkungan Bumi yang terkait dinamika fisik:

Dinamika Bumi Padat (Solid Earth Dynamics) Dinamika Lautan (Ocean Dynamics) –

Dinamika Hidrosfer Dinamika Atmosfer (Atmospheric Dynamics) Dinamika Lingkungan Kehidupan (Dynamics

of the Biosphere) Lingkungan Bumi terkait dgn Reologi (aliran zat)

Dinamika Kerak Bumi (Crustal Dynamics) Dinamika Litosfer (Kerak Bumi plus Mantel

Atas) Dinamika Tubuh Dalam dari Bumi (Mantel

Dynamics atau Dinamika Mantel atau Dinamika Bumi bgn dalam, Earth’s Interior)

Kuliah ini hanya menyangkut Dinamika Litosfer


International Umion of Geodesy & Geophysics (IUGG)


Interaksi Geosfer- Biosfer

04/10/23MK: Kebumian, Kelautan, Kedirgantaraan6


Pendahuluan (1)

Geodinamika sebagai disiplin terpadu menggabungkan aspek-aspek geologi, geofisika, geodesi dan geokimia

Perkembangan paradigma baru tentang teori tektonik lempeng (plate tectonics) sejak tahun 1960-an telah mementahkan teori-teori dinamika bumi sebelumnya

Berkembangnya teknologi penginderaan jarak jauh (remote sensing) dari satelit, komputer, telekomunikasi dan penentuan posisi di atas bumi dari satelit

Berkembangnya Ilmu Sistem Bumi sejak 1996


Pendahuluan (2)

Kesadaran manusia untuk mengatasi bencana kebumian, seperti gempa bumi, peletusan gunung api, tsunami, dll, meningkatkan usaha penelitian secara internasional dan interdisipliner utk menjawab proses-proses dinamis yang terjadi dalam tubuh bumi

Berkembangnya Ilmu Sistem Bumi (Earth System Science)


Tujuan Studi Geodinamika

Fisika dari Interior Bumi, sifat dan perilakunya, serta sumber energi yang menggerakkannya

Pengetahuan tentang gerakan kerak bumi dalam wilayah seismik aktif serta hubungannya dgn struktur bumi masakini (recent)

Pengetahuan ttg gerakan paleodinamika (dinamika masa purba) yang catatannya terawetkan dalam batu-batuan dalam jalur orogenik (pegunungan)

Pengetahuan ttg gerakan, khususnya gerakan vertikal masa lalu dan masakini yang terjadi dalam wilayah yang lebih stabil

Pengetahuan ttg mekanisme terjadinya gempa bumi dan usaha-usaha prediksi bencana tektonik

Pengetahuan ttg rotasi bumi, magnetisme bumi dan gayaberat bumi


Ruang Lingkup Studi

Studi tentang dinamika bumi padat Gaya/tenaga dan proses (internal dan

eksternal) yang mempengaruhi bumi Studi tentang struktur bumi dan gerakannya

serta keterkaitannya dengan: Struktur, komposisi, evolusi dan deformasi bumi

padat Medan magnet bumi dan medan gayaberat bumi Pasut laut dan pasut bumi padat Variasi waktu dalam rotasi bumi dan orientasi

sumbu putarnya


Lapisan-Lapisan Fisik Bumi dan Sifat-Sifat Densitasnya

Bumi terdiri dari 3 lapisan konsentris Inti Bumi (Core)

• Inti Bumi padat (Solid Core) ------ 1100 km

• Inti Bumi cair (Liquid Core) ------ 2400 km Mantel Bumi (Mantle) -------------- 2900 km Kerak Bumi (Crust) ---------------- 5 – 65 km

Bahwa bumi itu berlapis-lapis, di-deduksi dari 2 kumpulan data geofisis: Data gelombang akustik yang dibangkitkan oleh

gempa Data medan gayaberat bumi: densitas bumi

bertambah menurut kedalaman


Radius Bumi: 6.378.136 m


Tebalnya Kerak Bumi: Benua 35-65 km; Samudera 5 km


Lapisan-Lapisan Bumi berdasarkan Sifat–Sifat Reologi

Reologi adalah ilmu tentang deformasi dan mengalirnya materi (zat) (Rheology is the science dealing with the deformation and flow of matter)

Diperkenalkan dua lapisan baru dari bumi: (a) Litosfer (Lithosphere) dan (b) Astenosfer (Astenosphere)

Litosfer adalah kaku (rigid) dan Astenosfer adalah lunak (plastis)


Lapisan-Lapisan Bumi berdasarkan Sifat Reologi

Ada 2 atau mungkin 3 lapisan Bumi: Litosfer

• Kerak bumi dan mantel bumi bagian atas (upper mantle); bersifat rigid

• Tebalnya tidak uniform:• Di bawah benua : 30 km – 50 km• Di bawah barisan gunung : 65 km• Di bawah basin samudera: 5 km

Astenosfer• Di bawah litosfer, bersifat lunak (plastis), mudah

deformasi, viskositas rendah, tebalnya beberapa ratus km Mesosfer

• Di bawah astenosfer (lapisan yang paling dalam dari mantel sampai batas inti


Litosfer dan Astenosfer


Lanjutan

Suhu bertambah dengan kedalaman bumi sampai kedalaman 80 km dalam mantel, suhu mencapai 1400 0C, adalah suhu yang dekat dengan titik cair.

Material yang terdiri dari satu mineral mencair dan kehilangan kekuatannya apabila dipanasi

Material yang terdiri dari lebih dari satu mineral tidak mencair pada saat yang sama; mungkin dalam rentan satu atau dua derajat perbedaan

Mantel terdiri dari kumpulan banyak mineral dengan titik cair yang berbeda-beda dan tidak mencair sempurna pada kedalaman apapun juga.

Namun demikian pada kedalaman astenosfer, suhu mendekati titik cair dari mineral mantel yang rendah titik cairnya dan hasilnya litosfer menjadi lunak dan mudah berobah bentuk (bersifat plastis)


Teori-Teori Dinamika Bumi

Ada 4 teori:Teori Kontraksi dan Ekspansi

(Contraction and Expansion Theory) – Teori “Big Bang”

Teori Benua Hanyut (Continental Drift Theory) - sejak tahun 1912-1930

Teori Keluyuran Kutub Magnetik (1950) (Magnetic Polar Wandering Theory)

Teori Tektonik Lempeng (Theory of Plate Tectonics) sejak tahun 1960


Teori Apungan Benua (Continental Drift)

Tahun 1912 Alfred Wegener (Jerman) memperkenalkan teori apungan benua (continental drift) secara perlahan-lahan, kadang-kadang pecah dalam lempeng-lempeng, kadang-kadang saling benturan

Lihat peta Benua Pangea (artinya “all land) Seperti sepotong balok es yang mengapung di

suatu danau Dibuktikan bahwa fosil-fosil yang sama dari

binatang yang mengembara di Amerika Selatan, India, Australia yang di masa lalu berada di wilayah tsb yang menyatu tsb..


Benua Pangea (>200 juta tahun lalu)

Namun Wegener tidak dapat menjelaskan mengapa Benua bergerak

Wegener meninggal tahun 1930, namun perdebatan hangat tentang teorinya masih terus berlanjut


Alfred L. Wegener (1880-1930)

Most people thought the complementary shapes were coincidence. Alfred Wegener was an exception who sought more evidence that the continents had been joined. He found it in the rocks & fossils and proposed the hypothesis of Continental Drift.


Fit of Continents Across the Atlantic


Benua India


Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonic Theory)

Dikembangkan sejak tahun 1960 Menerangkan gerakan relatif antara litosfer

dan interaksi litosfer – astenosfer Litosfer terdiri dari lempeng-lempeng besar

dan kecil yang dinamakan “lempeng tektonik”. Lempeng tektonik ini meluncur (sliding) di atas astenosfer yang plastis

Geodinamika dewasa ini meneliti sifat gaya yang mendorong lempeng dan cara lempeng be-reaksi terhadap dorongan

Teori tentang gaya yang mendorong lempeng, saat ini dikaitkan dengan teori konveksi termal di mantel


Apa yang menyebabkan lempeng bergerak

Adanya arus Konveksi dalam tubuh Bumi Ada 3 macam arus konveksi yang

diperdebatkan para ahli Arus konveksi yang terbatas pada

permukaan Astenosfer Arus konveksi yang terjadi di seluruh

Mantel “Thermal plume” (semburan termal): arus

konveksi pada batas Inti dan Astenosfer yang muncul ke permukaan Bumi


Arus Konveksi Terbatas pada Permukaan Astenosfer (Konsep A)


Konveksi yang yang terjadi di seluruh Mantel (Konsep B)


Adanya panas pada batas Inti – Mantel yang muncul ke permukaan bumi sebagai “hotspot” (Konsep C)


Litosfer-Astenosfer

Teori tektonik lempeng sebagian besar berdasarkan pada dugaan perbedaan dalam sifat-sifat reologi (deformasi) dari litosfer dan astenosfer

Karena perbedaan reologi ini, maka jika ada suatu tekanan (stress) yang diberikan sepanjang suatu bagian dari lempeng, maka tekanan tsb dapat tersebar sampai ke bagian lempeng yang jauh.

Studi reologi adalah suatu usaha utama dalam penelitian gempa bumi dewasa ini.

37

Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

Sumberdaya Alam Banyak sumberdaya bumi: energi, mineral dan

tanah terkonsentrasi dekat batas lempeng masa lalu dan masa kini

Tanah yang subur Pelapukan batu-batuan volkanik membentuk

tanah-tanah subur. Di daerah tropik, poduksi tanah subur setelah

letusan gunung api, kesuburan tanah dapat dipercepat dalam 100 tahun

Peradaban awal terdapat di tanah-tanah subur di wilayah Laut Tengah - Yunani



Deposit Bahan Tambang Tembaga, emas, perak, timah, dan seng adalah berasosiasi

dengan magma dalam akar dari gunung api yang mati, terletak di atas zona penunjaman, atau sepanjang celah gunung api di pematang ditengah samudera (mid-ocen ridges)

Ini menciptakan lingkungan yang ideal utk sirkulasi fluida hidrotermal yang kaya pada mineral bahan tambang

Sumberdaya fosil (minyak bumi) Produk minyak bumi dan gas alam dalam material yang

tertimbun sangat dalam dan kemudian terurai sebagai material organik, terdapat di sisi-sisi barisan gunung api pada kedalaman sampai 5 km dari muka Bumi. Terkumpul dalam reservoir


Energi Geotermal

Uap fuida geotermal dengan suhu sangat tinggi yang dipakai untuk menggerakkan turbin dan membangkitkan tenaga listrik, sedangkan fluida dengan suhu rendah menyediakan air panas untuk pemanasan ruang. Panas geotermal memanasi > 70% rumah-rumah di Iceland


Daftar Pustaka

Cox, A. and R.B.Hart.1986. Plate Tectonics – How It Works. Blackwell Scientific Publications. London, UK

Keary, P. and F.J.Vine. 1990. Global Tectonics. Blackwell Scientific Publications. London, UK

Walter, L.S.. 1984. Geodynamics. NASA Conference Publication 2325. NASA HQ. Washington DC, USA

NASA. 1991. Solid Earth Science in the 1990s – Measurement Techniques and Technology. NASA Technical Memorandum 4256, Vol. 3. Wasington, DC, USA

NASA. 1979. Application of Space Technology to Crustal Dynamics and Earthquake Research. NASA Technical Paper 1464. Washington, DC, USA


Lanjutan ke Geodinamika-2

Geodinamika - 1: Tujuan & Ruang Lingkup serta Teori Dinamika Bumi Dampak terhadap Lingkungan Hidup

Education

Transcript of Geodinamika - 1: Tujuan & Ruang Lingkup serta Teori Dinamika Bumi Dampak terhadap Lingkungan Hidup