Download - Inti Bumi dan Dinamika Bumi

Transcript
  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    1/16

    BAB II

    KAJIAN PUSTAKA

    2.1 Susunan Interior BumiLapisan interior bumi hingga saat ini masih menjadi misteri mengenai wujud

    yang sebenarnya karena belum ada alat yang mampu menembusnya. Lalu

     bagaimana manusia mengetahui susunan lapisan penyusun bumi dari permukaan

    hingga pusat bumi?. Jawabannya adalah menggunakan metode Geofisika.

    Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi mempunyai sifat-sifat fisik seperti

    misalnya gaya tarik (gravitasi! kemagnetan! kelistrikan! merambatkan gelombang

    (seismik! dan sifat fisika lainnya. "elalui sifat fisika bumi inilah para ahli

    geofisika mempelajari susunan bumi! misalnya dengan menggunakan gravitasi

     bumi (gaya tarik bumi! sifat kemagnetan bumi! sifat penghantarkan arus listrik!dan sifat menghantarkan gelombang seismik (#jauhari!$%%&'$.

    "etode seismik adalah salah satu metode dalam ilmu geofisika yang

    mengukur sifat rambat gelombang seismik yang menjalar di dalam bumi. )ada

    dasarnya gelomang seismik dapat diurai menjadi gelombang )rimer () atau

    gelombang Longitudinal dan gelombang Sekunder (S atau gelombang

    *ransversal. Sifat rambat kedua jenis gelombang ini sangat dipengaruhi oleh sifat

    dari material yang dilaluinya. Gelombang ) dapat menjalar pada materi yang

     berfasa +air. )erbedaamn sifat rambat kedua jenis gelombang inilah yang dipakai

    untuk mengetahui jenis material dan interior bumi (#jauhari!$%%&.

    Gambar $., ambatan gelombang )rimer () dan Sekunder (S pada interior 

     bumi. Gelombang ) (garis hijau merambat pada semua bagian dari lapisan

    material bumi sedangkan gelombang S (garis merah hanya merambat pada

     bagian mantel dari interior bumi.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    2/16

    )ada gambar $., diperlihatkan rambatan gelombang ) dan S didalam

    interior bumi yang berasal dari suatu sumber gempa. Sifatkarakter dari rambat

    gelombang gempa (seismik di dalam bumi diperlihatkan oleh gelombang S

    (warna merah yang tidak merambat pada /nti 0umi bagian luar sedang

    gelombang ) (warna hijau merambat baik pada /nti 0agian Luar maupun /nti

    0agian #alam. 0erdasarkan sifat rambat gelombang ) dan S tersebut! maka dapat

    disimpulkan bahwa /nti 0umi 0agian Luar berfasa +air! sedangkan /nti 0umi

    0agian #alam bersifat padat.

    Gambar $.$ Sifat rambat gelombang ) dan S pada interior bumi. *erlihatgelombang ) dapat merambat pada interior bumi baik yang berfasa padat maupun

     berfasa +air! sedangkan gelombang S tidak merambat pada /nti 0umi bagian luar 

    yang berfasa +air.

    )ada gambar $.$ diperlihatkan ke+epatan rambat gelombang ) dan S ke

    arah interior bumi! terlihat disini bahwa gelombang S tidak menjalar pada bagian

    /nti 0umi bagian luar yang berfasa +air (li1uid! sedangkan gelombang ) tetap

    menjalar pada bagian luar /nti 0umi yang berfasa +air! namun terjadi perubahan

    ke+epatan rambat gelombang ) dari bagian "antel 0umi ke arah /nti 0umi bagian

    luar menjadi lambat. #ari gambar ini dapat disimpulkan bahwa antara 2ulit 0umi

    dengan "antel Luar dibatasi oleh suatu material yang berfase semi-plastis yang

    saat ini dikenal sebagi tempat dimana kerak bumi (lempeng-lempeng bumi

     bersifat mobil dan setiap lempeng saling bergerak.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    3/16

    Gambar $.3 Susunan /nterior 0umi' /nti 0umi 0agian #alam (/nner 4ore5 /nti

    0umi 0agian Luar (6uter 4ore5 "antel5 dan 2erak 0umi (Lithospere.

    0agian-bagian utama dari 0umi yang terlihat pada gambar $.3! yaitu' (,

    /nti! yang terdiri dari dua bagian. /nti bagian dalam bersifat padat! dan ditafsirkan

    sebagai terdiri terutama dari unsur besi! dengan jari-jari ,$,7 km! /nti 0agian

    Luar berupa lelehan (+air dengan unsur-unsur metal mempunyai ketebalan $$8%

    km! kemudian ($ "antel 0umi setebal $99: km terdiri dari batuan padat! dan

     berikutnya (3 2erak 0umi! yang relatif ringan dan merupakan ;kulit luar< dari

     bumi! dengan ketebalan berkisar antara : hingga % km (#jauhari! $%%&.

    2.1.1 Inti Bumi (Core)

    /nti (+ore adalah bagian paling dalam dari bumi. adius inti bumi = 3.:%%

    km. adius ini lebih besar dari planet "ars. 0entuk inti bumi = ,3 dari total

    massa dan sekitar ,7 dari volumenya. *ekanan pada inti bumi jutaan kali lebih

     besar dan suhu ribuan derajat lebih tinggi dari permukaan bumi. Suhu inti bumi

     berkisar dari %%%>4 :%%%>4. /lmuwan tidak dapat mendapatkan sampel

    material dari inti bumi karena sangat tingginya tekanan dan suhu. *etap/ ilmuwan

    memper+ayai bahwa penyusun utama inti bumi adalah elemen-elemen beratseperti besi (@e dan nikel (Ai. 2omposisi inti bumi diper+ayai sama dengan batu

    meteorit.

      2ajian seismik mengidentifikasikan bahwa inti bumi terdiri dari dua

     bagian! yaitu inti dalam yang bersifat  solid dan inti luar yang bersifat molten.

    2edua bagian ini dipisahkan oleh Lehman Discontinuity.

    • /nti dalam (inner +ore memiliki kedalaman .,%-7.38, km dan berfasa

     padat! berat serta sangat panas

    • /nti luar (outer +ore memiliki kedalaman $.993-:.,% km dan berfasa +air 

    serta sangat panas.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    4/16

    2.1.2 Mantel Bumi

    "antel atau selimut bumi merupakan wilayah dalam bumi yang terletak 

    antara kerak bumi dan inti bumi. "antel bumi memiliki komposisi magnesium

    ("g yang banyak dan merupakan bagian terbesar dari bumi dengan 9$!3B dari

    volume total bumi dan 78!9B dari massa total bumi. "antel bumi memiliki

    ketebalan $.993 km dengan densitas sekitar :!8 gr++ di dekat inti dan 3!3 gr++ di

    dekat kerak bumi (Cugo! $%,:. Suhu di mantel bumi sekitar 38%%>4! tekanan

     pada mantel juga tinggi! men+apai sekitar ,38 gigapas+al (,!38 juta atmosfer

    (#aniel! $%,:.

    "antel terdiri mantel atas dan mantel bawah. 0agian atas mantel yang

     bersifat padat dan bersama kerak bumi membentuk Lithosfer. 2etebalan Litosfer =

    7: - ,%% km dan menyelubungi asthenosfer yang mempunyai ketebalan = ,%% -

    3:% km. Dsthenosfer mengandung mterial batuan yang halus dan lebih kaku

    dibandungkan dengan material lithosfer. Cal ini karena dipengaruhi oleh tingginyatekanan dan suhu sebagai penyebab batuan menjadi +air dan halus. "esosfer 

    adalah lapisan ketiga dari mantel yang terletak di bawah ashtenosfer dengan

    ketebalan $%% km $8:% km. "ateri mesosfer bersifat padat! diduga materi

     penyusun mesosfer jauh lebih padat berupa mineral  Periotit dan  Pallasit 

    (+ampuran mineral batuan basa dan besi.

    "antel dipisahkan dari kerak bumi oleh batas yang tegas yaitu Mohorovicic

    discontinuity atau  Moho. /a dipisahkan dari inti bumi dengan batas yang tegas

     juga yaitu Gutenberg discontinuity. 2edua batas ini sebagai nama kehormatan

    orang yang menemukan! yaitu Andrija Mohorovicic seismolog dari 4roasiadan Berno Gutenberg  seismolog Jerman yang lahir di Dmerika.  Mohorovicic

    discontinuity terletak pada kedalaman kira-kira 9 km di bawah samudera dan

    kedalaman rata-rata sekitar 3: km di bawah benua! tetapi bisa men+apai sedalam

    9% km di bawah rangkaian pegunungan tinggi. Gutenberg discontinuity terletak 

     pada kedalaman sekitar $&%% km.

    2edua penemu batas menggunakan fakta bahwa ketika gempabumi! atau

    seismi+! jangkauan gelombang membuat batas yang tegas antara dua material

    yang berbeda berat jenisnya! atau bersifat elastis. "antel se+ara kimiawi berbeda

    dengan kerak bumi dan inti bumi. *erutama disusun oleh batuan peridotit! yang

     pada prinsipnya terdiri dari mineral-mineral olivin! piroksin! dan amphibol. 2erak 

     bumi disusun oleh material-material yang +erah dan inti bumi disusun oleh besi

    dan nikel (#jauhari! $%%&.

    2.1.3 Kerak Bumi (Crust 

    Kerak bumi adalah bagian yang paling terluar dari bumi. Kerak ini

    bersifat padat dan relatif tipis, dan terdiri atas massa daratan dan

    massa samudera. Kerak bumi  ini memiliki ketebalan 5-80 km.

    Ketebalannya tidak merata yang menimbulkan perbedaan elevasi

    http://ilmubatugeologi.blogspot.com/2015/04/penjelasan-komposisi-isi-perut-bumi.htmlhttp://ilmubatugeologi.blogspot.com/2015/04/penjelasan-komposisi-isi-perut-bumi.html

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    5/16

    antara kerak benua dan kerak samudera. Pada daerah benua memiliki

    kerak dengan ketebalan >50 km, sedangkan pada daerah samudera

    memiliki kerak dengan ketebalan

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    6/16

    Gambar $. 0agian kerak bumi (Selaput batuanLitosfer

    Gambar $.: Susunan /nterior 0umi

    2.2 Tektonik em!en"

    )ara ahli kebumian meyakini bahwa benua-benua yang ada di permukaan bumi ini

    sebenarnya tidaklah tetap di tempatnya! akan tetapi se+ara perlahan benua-benua

    trsebut bermigrasi di sepanjang bola bumi. Sifat mobilitas dari kerak bumi

    diketahui dengan adanya gempabumi! aktifitas gunungapi dan pembentukan

     pegunungan (orogenesa. 0erdasarkan ilmu pengetahuan kebumian! teori yang

    menjelaskan mengenai bumi yang dinamis (mobil dikenal dengan *ektonik 

    Lempeng.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    7/16

    2.2.1 Teori Pen"a!un"an Benua (Continental Drift )

    *eori tektonik lempeng mun+ul ketika gagasan mengenai hipotesa

    )engapungan 0enua (continental drift) diperkenalkan pertama kalinya oleh

    Al#re$ %e"ener (,&,: dalam bukunya ;The rigins of ceans and !ontinens

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    8/16

     b. @osil  Mesosaurus" suatu reptil yang hidup di danau air tawar dan

    sungai yang hidup sekitar $7% juta tahun yang lalu! ditemakan di benua

    Dmerika bagia selatan dan benua Dfrika

    +. @osil Lystrosaurus" suatu reptil yang hidup di daratan sekitar $% juta

    tahun tahun yang lalu! ditemukan di benua Dfrika! /ndia dan Dntartika

    d. @osil !loss#teris" suatu tanaman yang hidup $7% juta tahun yang lalu!

    dijumpai di benua Dfrika! Dmerika Selatan! /ndia! Dustralia! dan

    Dntartika

    Gambar $.8 )ersebaran fosil 4ynognathus diketemuan hanya di benua Dmerika

    Selatan dan benua Dfrika5 fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Dfrika!

    /ndia! dan Dntartika5 fosil "esosaurus di benua Dmerika Selatan dan Dfrika5 dan

    fosil Glossopteris dijumpai di benua Dmerika Selatan! Dfrika! /ndia! Dntartika danDustralia

    3 2esamaan Jenis 0atuan

    Jalur pengunungan Dppala+hian yang berada di bagian timur benua

    Dmerika Etara dengan sebaran berarah timurlaut dan se+ara tiba-tiba

    menghilang di pantai Aewfoundlands. )egunungan yang umumnya sama

    dengan pegunungan Dppala+hian juga dijumpai di 0ritish /sles dan

    S+andinavia. 2edua pegunungan tersebut diletakkan pada lokasi sebelum

    terjadinya permisahanpengapungan! kedua pegunungan ini akan

    membentuk suatu jalur pegunungan yang menerus.

    0ukti /klim )urba

    )ara ahli kebumian juga telah mempelajari menganai iklim puba! dimana

     pada $:% juta tahun yang lalu diketahu bahwa belahan bumi bagian selatan

     pada Haman itu terjadi iklim dingin! dimana belahan bumi bagian sel5atan

    ditutupi oleh lapisan es yang sangat tebal! seperti benua Dntartika!

    Dustralia! Dmerika Selatan! Dfika dan /ndia. ilayah yang glasisasi di

    dataran Dfrika ternyata menerus hingga ke wilayah ekuator. Saat ini! para

    ahli kebiumian per+aya bahwa daratan yang mengalami glasiasi berasal

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    9/16

    dari satu daratan yang dikenal dengan super-kontinen )angea yang terletak 

     jauh di bagian selatan dari posisi saat ini.

    Gambar $.9 Sebaran lapisan es di belahan bumi bagian selatan pada $:%-3%% juta

    tahun yang lalu serta sebaran fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Dfrika!

    /ndia! dan Dntartika5 fosil Glossopteris dijumpai di benua-benua Dmerika Selatan!

    Dfrika! /ndia! Dntartika! dan Dustralia

    2.2.2 Teori Kon&eksi

    "enurut *eori 2onveksi yang dikemukakan oleh Drthur Colmes dan Carry

    C. Cess dan dikembangkan lebih lanjut oleh obert #iesH! dikemukakan bahwa di

    dalam bumi yang masih dalam keadaan panas dan berpijar terjadi arus konveksi

    ke arah lapisan kult bumi yang berada diatasnya. 2etika arus konveksi yang

    membawa materi berupa lava sampai kepermukaan bumi di mid oceanic ridge

    (punggung tengah samudra! lava tersebut akan membeku membentuk lapisan

    kulit bumi yang baru sehingga menggeser dan menggantikan kulit bumi yang

    lebih tua. 0ukti dari adanya kebenaran *eori 2onveksi yaitu terdapatnya mid 

    oceanic ridge! seperti mid Dtlanti+ idge! )asifi+-Dtlanti+ ridge di permukaan

     bumi. 0ukti lainnya didasarkan pada penelitian umur dasar laut yang

    membuktikan semakin jauh dari punggung tengah samudera! umur batuan

    semakin tua. Drtinya terdapat gerakan yang berasal dari mid o+eani+ ridge ke arah

    yang berlawanan disebabkan oleh adanya arus konveksi dari lapisan di bawah kult

     bumi.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    10/16

    Gambar $.& /lustrasi proses tergesernya mid$oceanic ridge karena arus

    konveksi

    2.2.3 'i!otesa Pemekaran antai Samu$era ( Sea Floor Spreading )

    Cipotesa pemekaran lantai samudra dikemukakan pertama kalinya oleh

    'arr 'ess (,&7% dalam tulisannya yang berjudul  %ssay in geo#oetry

    describing evidence for sea$floor s#reading . #alam tulisannya diuraikan

    mengenai bukti-bukti adanya pemekaran lantai samudra yang terjadi di pematang

    tengah samudra (mid oceanic ridges! Guyots! serta umur kerak samudra yang

    lebih muda dari ,9% juta tahun. Cipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya

    adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kulit bumi yang ada

    didasar samudra Dtlantik tepatnya di )ematang *engah Samudra mengalami

     pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force yang digerakan

    oleh arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir. Dkibat dari

     pemekaran yang terjadi disepanjang sumbu )ematang *engah Samudra! maka

    magma yang berasal dari astenosfir kemudian naik dan membeku.

    )ergerakan lantai samudra (litosfir ke arah kiri dan kanan di sepanjang

    sumbu pemekaran )ematang *engah Samudra lebih disebabkan oleh arus

    konveksi yang berasal dari lapisan mantel bumi (astenosfir. Drus konveksi inilah

    yang menggerakan kerak samudra (lempeng samudra yang berfungsi sebagai ban berjalan (+onveyor-belt. Gambar $.,% memperlihatkan ilustrasi dari pemekaran

    lantai samudra oleh arus konveksi yang ada di lapisan astenosfir.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    11/16

    Gambar $.,% Drus konveksi yang menggerakkan lantai samudra (Litosfer!

     pembentukan material baru di )ematang *engah Samudra ( Midoceanic ridge dan penyusupan lantai samudra ke dalam interior bumi (astenosfer pada Hona

    subduksi.

    Cipotesa pemekaran lantai samudra didukung juga oleh bukti-bukti dari data-data

    hasil pengukuran kemagnetan purba (paleomagnetism dan penentuan umur 

     batuan (ro+k-dating. 2emagnetan purba adalah studi tentang polaritas arah

    magnet bumi yang terekam oleh mineral yang ada dalam batuan saat batuan

    tersebut membeku.

    Gambar $.,, )erekaman arah magnet pada batuan lava ketika pembentukan lava

    dengan selang waktu %%.%%% tahun

    Sebagaimana diketahui bahwa mineral-mineral yang menyusun batuan!

    seperti mineral magnetit akan merekam arah magnet-bumi saat mineral tersebut

    terbentuk! yaitu pada temperatur lebih kurang :9%>4 (temperatur 4urrie. Casil

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    12/16

    studi kemagnetan purba yang dilakukan terhadap sampel batuan yang diambil di

     bagian )ematang *engah Samudra hingga ke bagian tepi benua menunjukkan

    terjadinya polaritas arah magnet bumi yang berubah rubah (normal dan reverse

    dalam selang waktu setiap %%.%%% tahun sekali.

    )olaritas arah magnet bumi yang terekam pada batuan punggung tengah

    samudra dapat dipakai untuk merekontruksi posisi dan proses pemisahan antara

     benua Dmerika dan Dfrika yang semula berimpit dan data ini didukung oleh hasil

     penentuan umur batuan yang menunjukkan umur yang semakin muda ke arah

     pematang tengah samudra. Cal lain yang perlu diketahui dari hipotesa pemekaran

    lantai samudra adalah bahwa ternyata volume bumi tetap dan tidak semakin besar 

    dengan bertambah luasnya lantai samudra dan hal ini berarti bahwa harus ada di

     bagian lain dari kulit bumi dimana kerak samudra mengalami penyusupan

    kembali ke dalam perut bumi (#jauhari! $%%&.

    Gambar $.,$ 2enampakan )ematang *engah Samudra ("id 6+eani+ idge yang

     berada di Samudera Dtlantik.

    Gambar $.,3 )roses pembentukan material baru dan periode polaritas arah magnet

     bumi yang terekam pada batuan dasar lantai samudera sejak 3!7 milyar tahun lalu

    (atas hingga saat ini (bawah

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    13/16

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    14/16

    1. Batas Kon&er"en 0atas konvergen adalah batas antar lempeng yang

    saling bertumbukan. 0atas lempeng konvergen dapat berupa batas

    subduksi (Subdu+tion atau 6bduksi (6bdu+tion.

    0atas subduksi adalah batas lempeng yang berupa tumbukan lempeng

    dimana salah satu empeng menyusup ke dalam perut bumi dan lempeng

    lainnya terangkat ke permukaan. 4ontoh batas lempeng konvergen dengan

    tipe subduksi adalah 2epulauan /ndonesia sebagai bagian dari lempeng

     benua Dsia *enggara dengan lempeng samudra Cindia.Dustralia di sebelah

    selatan Sumatra-Jawa-A*0 dan A**. 0atas kedua lempeng ini berupa

    suatu Hona subduksi yang terletak di laut yang berbentuk palung (tren+h

    yang memanjang dari Sumatra! Jawa! hingga ke Ausa *enggara *imur.

    4ontoh lainnya adalah kepulauan )hilipina! sebagai hasil subduksi antara

    lempeng samudra )hilipina dengan lempeng samudra )asifik.

    6bduksi (6bdu+tion adalah batas lempeng yang merupakan hasiltumbukan lempeng benua dengan benua yang membentuk suatu rangkaian

     pegunungan. 4ontoh batas lempeng tipe obduksi adalah pegunungan

    Cimalaya yang merupakan hasil tumbukan lempeng benua /ndia dengan

    lempeng benua Iurasia.

    Gambar $.,: 0atas-batas lempeng' 2onvergen (atas! #ivergen (tengah dan

    *ransform (bawah.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    15/16

    Gambar $.,7 Jenis batas konvergen (6bdu+tion6bduksi (atas dan

    Subdu+tionsubduksi (bawah

    2. Batas *i&er"en 0atas divergen adalah batas antar lempeng yang saling

    menjauh satu dengan yang lainnya. )emisahan ini disebakan karena

    adanya gaya tarik (tensional for+e yang mengakibatkan naiknya magma

    ke permukaan dan membentuk material baru berupa lava yang kemudian

     berdampak pada kempeng yang saling menjauh. 4ontoh yang paling

    terkenal dari batas lempeng jenis divergem adalah punggung *engah

    Samudra ( Mid cean idges yang berada di dasar Samudera Dtlamntik!

    disamping itu +ontohnya lainnya adalah rifting yang terjadi antara benua

    Dfrika dan JaHirah Drab yang membentuk laut merah.3. Batas Trans#orm  0atas transform adalah batas antar lempeng yang

     berpapasan dan saling bergeser satu sama lainnya menghasilkan suatu

    sesar mendatar jenis (tri*e (li# +ault. 4ontoh batas lempeng jenis

    transforms adalah patahan San Dndreas di Dmerika Serikat yang

    merupakan pergeseran lempeng Samudera )asifik dengan Lempeng 0enua

    Dmerika Etara.

    0erdasarkan teori tektonik lempeng! lmpeng-lempeng yang ada saling

     bergerak dan berinteraksi satu dengan lainnya. )ergerakan lempeng-lempeng

    tersebut juga se+ara tidak langsung dipengaruhi oleh rotasi bumi pada sumbunya.

    Sebagaimana diketahui bahwa ke+epatan rotasi yang terjadi bola bumi akan

    semakin +epat ke arah ekuator. )ada gambar dibawah ini diperlihatkan prinsip-

     prinsip dari pergerakan lempeng bumi! dimana bagian kutub ( %uler #ole masuk 

    kedalam lingkaran besar sedangkan ke arah ekuator masuk kedalam lingkaran

    ke+il. /nteraksi antar lempeng dapat saling mendekat ( subduction! saling menjauh

    dan saling berpapasan ((tri*e sli# fault  (#jauhari! $%%&.

  • 8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi

    16/16

    Gambar $.,8 )rinsip-prinsip pergerakan lempeng