2. Teori Pembentukan Bumi dan Dinamika Bumi 2013 22 · akhli kebumian yang berkaitan dengan proses...

2. Teori Pembentukan Bumi dan Dinamika Bumi 2013

20 Copyright@2013 by Djauhari Noor

22 Teori Pembentukan Bumi dan Dinamika Bumi

2.1. Misteri Terjadinya Bumi 2.1.1. Pendahuluan

Agar kita dapat lebih menghayati dan mendalami sifat sifat yang terkandung dalam bumi,

maka perlu disimak juga sedikit perihal bagaimana terjadinya bumi ini. Untuk tujuan itu kita akan

mengawalinya dengan melihat kedudukan bumi ini dari sudut yang lebih luas dan besar; yakni

dengan menempatkan bumi ini sebagai bagian dari Tata Surya. Kemudian beralih ke bagian-bagian

yang lebih kecil dan rinci, yaitu bahan-bahan pembentuknya, dan dari sini kita melangkah

mengungkapkan bentuk dan bangunnya, proses dan peristiwa-peristiwa besar yang terjadi dan

menimpa bumi seperti pembentukan batuan, pengikisan permukaan bumi, pembentukan

pegunungan dan lain sebagainya. Berikut ini beberapa hipotesa yang telah dikemukakan oleh para

akhli kebumian yang berkaitan dengan proses kejadian planit-planit yang menghuni tata surya,

yaitu:

1. Hipotesa Nebula

Proses bagaimana terjadinya Bumi dan Tata Surya kita ini telah lama menjadi bahan

perdebatan diantara para ilmuwan. Banyak pemikiran-pemikiran yang telah dikemukakan untuk

menjelaskan terjadinya planit-planit yang menghuni Tata Surya kita ini. Salah satu diantaranya

yang merupakan gagasan bersama antara tiga orang ilmuwan yaitu, Immanuel Kant, Pierre

Marquis de Laplace. Agar kita dapat lebih menghayati dan memahami sifat-sifat yang terkandung

dan Helmholtz, adalah yang beranggapan adanya suatu bintang yang berbentuk kabut raksasa

dengan suhu yang tidak terlalu panas karena penyebarannya yang sangat terpencar. Benda

tersebut yang kemudian disebutnya sebagai awal-mula dari MATAHARI, digambarkannya sebagai

suatu benda (masa) yang bergaris tengah 2 bilyun mil yang berada dalam keadaan berputar.

Gerakan tersebut menyebabkan Matahari ini secara terus-menerus akan kehilangan daya

energinya dan akhirnya mengkerut. Akibat dari proses pengkerutan tersebut, maka ia akan

berputar lebih cepat lagi. Dalam keadaan seperti ini, maka pada bagian ekuator kecepatannya akan

semakin meningkat dan menimbulkan terjadinya gaya sentrifugal. Gaya ini akhirnya akan

melampaui tarikan dari gayaberatnya, yang semula mengimbanginya, dan menyebabkan sebagian

dari bahan yang berasal dari Matahari tersebut terlempar. Bahan-bahan yang terlempar ini

kemudian dalam perjalanannya juga berputar mengikuti induknya, juga akan mengkerut dan

membentuk sejumlah planit-planit.

Pada gambar 2-1 diilustrasikan bagaimana Bumi dan 8 planet lainnya serta Matahari muncul

pada waktu yang bersamaan dari debu dan gas (nebula). Sekitar 5 milyar tahun yang lalu, nebula

http://id.wikipedia.org/wiki/Immanuel_Kant

http://id.wikipedia.org/wiki/Pierre_Marquis_de_Laplace

http://id.wikipedia.org/wiki/Pierre_Marquis_de_Laplace



mulai kontraksi karena gaya gravitasi dan mulai berputar dan menjadi lebih pipih. Pada akhirnya

Matahari mulai mengalami fusi dan planet planet baru terbentuk dan mulai memisahkan diri,

unsur unsur dan komponen-komponen kimia yang lebih berat bergerak kebagian tengah/pusat dan

material batuan membentuk kerak. Planet-planet yang baru terbentuk serta bulan melepaskan gas

yang merupakan pembentukan awal dari atmosfir.

Gambar 2-1 Pembentukan Sistem Tata Surya Berdasarkan Hipotesa Nebula

2. Hipotesa Planetisimal

Karena ternyata masih ada beberapa masalah yang berkaitan dengan kejadian-kejadian

didalam Tata Surya yang tidak berhasil dijelaskan dengan teori ini, maka muncul teori-teori baru

lainnya yang mencoba untuk memberikan gambaran yang lebih sempurna. Salah satu nya adalah

yang disebut dan dikenal sebagai teori Planetisimal yang dicetuskan oleh Thomas C. Chamberlin

dan Forest R. Moulton. Teori ini mengemukakan adanya suatu Bintang yang besar yang menyusup

dan mendekati Matahari. Akibat dari gejala ini, maka sebagian dari bahan yang membentuk

Matahari akan terkoyak dan direnggut dari peredarannya. Mereka berpendapat bahwa bumi kita

ini terbentuk dari bahan-bahan yang direnggut tersebut yang kemudian memisahkan diri dari

Matahari. Sesudah itu masih ada bermunculan teori-teori lainnya yang juga mencoba menjelaskan

terjadinya planit-planit yang mengitari Matahari. Tetapi rupanya kesemuanya itu lebih

memfokuskan terhadap pembentukan planit-planit itu sendiri saja tanpa mempedulikan

bagaimana sebenarnya Matahari itu sendiri terbentuk.

http://id.wikipedia.org/wiki/Thomas_C._Chamberlin

http://id.wikipedia.org/wiki/Forest_R._Moulton



3. Hipotesa Pasang Surut Bintang

Hipotesa pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun

1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada matahari. Keadaan yang

hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari matahari dan bintang

lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi

planet. Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang

sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi. Demikian pula astronom Henry Norris Russell

mengemukakan keberatannya atas hipotesa tersebut.

4. Hipotesa Kondensasi

Hipotesa kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P.

Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesa kondensasi menjelaskan bahwa Tata Surya

terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

5. Hipotesa Bintang Kembar

Hipotesa bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun

1956. Hipotesa mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya kita berupa dua bintang yang hampir

sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan

kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai

mengelilinginya.

2.1.2. Sistem Tata Surya

Astronomi adalah ilmu yang mempelajari keadaan Tata Surya, dan mungkin merupakan ilmu

yang tertua di Bumi. Kaitannya terhadap bumi hanya terbatas kepada aspek bahwa bumi

merupakan bagian dari Tata Surya. Dari segi ilmu Astronomi, bumi kita ini hanya merupakan suatu

titik yang tidak penting dalam Tata surya dibandingkan dengan benda-benda lainnya. Hasil

pengamatan manusia mengenai Tata Surya ini yang terpenting adalah bahwasanya gerak-gerik dari

benda yang didalam Tata Surya itu mempunyai suatu keteraturan sehingga daripadanya dapat

digunakan untuk merekam waktu yang telah berlalu. Sudah sejak lama orang percaya bahwa ia

berada dalam suatu benda yang merupakan inti daripada segala sesuatu yang diciptakan TUHAN.

Namun sejak 3 ½ abad yang lalu kita baru menyadari bahwa Bumi ini ternyata hanya merupakan

sebagian kecil saja dari KOSMOS, dan jauh sekali dari anggapan sebagai pusat dari segalanya.

Sebenarnya bahwa sejak 300 tahun terakhir ini kita memang telah banyak mendapatkan fakta-

fakta tentang bagaimana pola Tata Surya kita ini. Beberapa dari padanya adalah yang berhubungan

dengan ukuran-ukurannya, sedangkan keteraturan yang dapat diamati.

2.1.3. Definisi dan Pengertian Bintang dan Planit Planit

1. Bintang adalah bintik-bintik cahaya yang nampak di angkasa. Kebanyakan daripadanya selalu

berada pada kedudukannya yang sama satu terhadap lainnya. Namun beberapa diantaranya

ada yang berpindah-pindah setiap malamnya.

http://id.wikipedia.org/wiki/James_Jeans

http://id.wikipedia.org/wiki/1917

http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya

http://id.wikipedia.org/wiki/Pasang_surut

http://id.wikipedia.org/wiki/Harold_Jeffreys

http://id.wikipedia.org/wiki/Henry_Norris_Russell

http://id.wikipedia.org/wiki/G.P._Kuiper

http://id.wikipedia.org/wiki/G.P._Kuiper




http://id.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoyle






Gambar 2-2 Susunan Planet-Planet yang mengelilingi Matahari

2. Planit-Planit. Kata ini berasal dari istilah dalam bahasa Yunani “planetes”, yang berarti

berkelana. Bumi kita tergolong kedalam salah satu dari 9 planit yang mengitari MATAHARI.

Adapun ke-9 planit-planit tersebut, dengan urutan dari dalam (terdekat MATAHARI), adalah

(gambar 2.2): (1). Mercury, (2) Venus, (3) Bumi dan (4) Mars. Keempatnya hampir mempunyai

ukuran yang sama, dan sifatnya sangat padat sepertinya terdiri dari “batuan”. Unsur-unsur

pembentuknya terdiri terutama dari besi, nikel dan silikat (persenyawaan anatara silika dan

oksigen). Karena letaknya yang dekat dengan MATAHARI, mereka juga disebut “inner planets”.

Mereka ini disebut sebagai terrestrial planets karena kesamaannya dengan Bumi. Dari keempat

planet tersebut, yang terbesar adalah Bumi kita. Saat pembentukannya menjadi sebesar

ukuran sekarang ini, yang terjadi sekitar 4,6 bilyun tahun yang lalu, benda ini merupakan suatu

bola debu yang tidak mempunyai kehidupan, tanpa permukaan air dan atmosfir serta sama

sekali jauh dari keadaan sekarang. Lima berikutnya adalah: (5) Yupiter, (6) Saturnua, (7)

Uranus, (8) Neptune dan (9) Pluto. Empat pertama dari planit-planit ini adalah planit yang

berukuran raksasa dan menunjukkan Berat Jenis yang kecil. Hanya sedikit sekali apa yang kita

ketahui perihal planit Pluto yang baru saja diketemukan pada tahun 1930, tepatnya bulan

Maret tanggal 12. Tetapi yang jelas adalah bahwa planit tersebut kelihatannya menyerupai

planit-planit “terestris” lainnya. Setelah kita mempunyai jarak yang hampir merata dari

MATAHARI kearah luar, kemudian secara tiba-tiba jarak ini berubah secara drastis, yaitu yang

terdapat antara Mars dan Yupiter. Didalam ruang tersebut berkelompok ribuan “benda-benda”

yang disebut sebagai asteroids atau “minor planets” yang mempunyai diameter 1 mil hingga

480 mil. Sampai sekarang dapat dikenal ada sekitar 1500 buah planit.

2.1.4. Istilah penting yang berhubungan dengan unsur-unsur Alam Semesta: 1. Asteroid. Sisa-sisa dari planit yang telah meledak dan hancur, atau mungkin juga bahan-bahan

yang yang tidak pernah berkembang menjadi planit yang lengkap.

2. Galaxy. Kumpulan-kumpulan bintang yang menyebar secara tidak merata dialam semesta.

Kelompok bintang-bintang yang kebanyakan mempunyai bentuk seperti piring itu dinamakan

“galaxy”. Tiap galaxy dipisahkan satu dengan lainnya oleh ruang yang tidak atau kalau ada

sedikit sekali terdapat bintang.

3. Milky Way Galaxy. Apabila kita melihat kearah angkasa pada malam hari, maka akan nampak

bintang-bintang yang berkelompok, dan ini adalah yang dinamakan “Milky-Way”, yang



merupakan keluarga dari bintang-bintang yang terdiri dari kira-kira 100 bilyun bintang; dan ini

pula adalah galaxy dimana kita berada (MATAHARI beserta planit-planitnya).

4. Nebulae. Benda-benda bercahaya lemah yang menyebar di langit. Bercahaya agak suram

dimana teleskop juga tidak dapat melihatnya dengan teliti atau tajam. Benda-benda seperti ini

dinamakan “Nebulae”. Ini adalah salah satu contoh dari “galaxy” lain diluar galaxy kita. Jadi

MATAHARI kita sendiri adalah merupakan salah satu “bintang” didalam “Milky-Way”. Dan

galaxy kita ini juga merupakan salah satu dari galaxy-galaxy yang berbentuk piring (spiral) tadi.

Kedudukan dari MATAHARI didalam “galaxy”kira-kira berjarak 3/5-nya apabila dihitung dari

pusat ke tepi dari galaxy. Didalam galaxy kita, beberapa dari bintang berkelompok dan

membentuk “constelation”. Seluruhnya ada 90 constelation, dan mereka ini diberi nama

mythos binatang atau obyek-obyek lainnya yang bentuknya serupa. Sebagai contoh: Sagittarius

yang terletak kira-kira pada bagian pusat dari “Milky Way Galaxy”. Semua bintang didalam

galaxy kita berputar mengitari suatu pusat “galactic”. Dan TATA-SURYA kita sendiri bergerak

dengan kecepatan 200x10 tahun untuk melengkapi satu putaran.

2.2. Pemikiran Tentang Asal Mula Jadi Tata Surya

Dalam perkembangan yang mutakhir para peneliti di bidang astronomi mulai membatasi diri

dengan hanya memikirkan masalah-masalah yang berkaitan dengan asal mula dari planit-planit

saja. Sedangkan teka-teki yang berhubungan dengan terjadinya Matahari nampaknya untuk

sementara masih tertinggal dan diabaikan seperti keadaannya semula. Kurang lebih pada sekitar

pertengahan abad ini, masalah yang berkaitan dengan momentum telah dicoba didekati melalui

penggunaan sifat-sifat arus listrik dan medan kemagnitan. Pendekatan ini menimbulkan suatu

perubahan terhadap hukum yang berkaitan dengan sifat-sifat dari gas panas adalah pada awalnya

gas gas ditafsirkan akan bereaksi langsung terhadap tarikan gaya berat, perputaran dan tekanan.

Tetapi didalam suatu medan magnit yang dikekalkan oleh arus listrik (magneto hydrodinamic field),

gas yang terionkan akan mempunyai kekuatan untuk menangkis gaya-gaya tersebut.

Fred Hoyle pada tahun 1960 mengemukakan bahwa magneto hydrodinamic telah

mempengaruhi sifat daripada bahan asal didalam awan debu yang berupa gas yang terionkan yang

berputar dengan cepat. Melalui gas-gas ini akan didapat garis-garis gaya “magneto

hydrodinamic”yang diumpamakan serupa dengan benang-benang elastis yang mengikat gas-gas

tersebut. Gas-gas yang terdapat dibagian luar dari awan akan berputar lebih lambat dibandingkan

dengan yang berada di bagian dalam sehingga akibatnya benang-benang itu akan mempunyai

kecenderungan untuk melilit dan merentang. Keadaan seperti ini akan menyebabkan peningkatan

terhadap momentum pada bagian luar, yang kemudian akan membentuk planit-planit dan akan

mengurangi bagian tengahnya yang kemudian pula akan membentuk Matahari.

2.3. Umur Batuan Di Bumi Serta Pengaruhnya Terhadap Teori Kejadian Matahari

Pada pertengahan abad ke 20 mulai diterapkannya metoda-metoda radioaktip untuk

mengetahui umur nisbi dari berbagai batuan di Bumi. Pada tahun 1905, Ernest Rutherford untuk

pertama kalinya menyarankan agar sifat radioaktip dari batuan digunakan untuk menentukan

umur nisbi dari Bumi. Tidak lama setelah itu, B.B. Boltwood menggunakan penguraian unsur



radioaktip yang terdapat dalam mineral Uranium untuk mendapatkan umur nisbi dari beberapa

mineral. Maka dengan ini lahirlah Era baru untuk “geochronology”, yaitu ilmu untuk mendapatkan

umur secara radiometrik terhadap bentuk-bentuk geologi. Ulasan yang lebih terperinci mengenai

cara penentuan umur ini dibahas pada sejarah geologi, mengenai jenjang-jenjang waktu geologi.

Dengan menggunakan cara tersebut maka dapat diketahui bahwa batuan tertua di Bumi ini

berumur 3 bilyun (milyar) tahun. Dengan demikian maka juga diperkirakan umur Bumi ini berkisar

antara 4,5 hingga 5 milyar tahun. Terlepas dari hasil perhitungan ini, nampaknya para peneliti

astronomi juga tengah mempertimbangkan suatu teori baru yang beranggapan bahwasanya ruang

angkasa sekarang ini sedang mengembangkan diri dari ukurannya semula.

2.4. Susunan Interior Bumi

Susunan interior bumi dapat diketahui berdasarkan dari sifat sifat fisika bumi (geofisika).

Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi mempunyai sifat-sifat fisik seperti misalnya gaya tarik

(gravitasi), kemagnetan, kelistrikan, merambatkan gelombang (seismik), dan sifat fisika lainnya.

Melalui sifat fisika bumi inilah para akhli geofisika mempelajari susunan bumi, yaitu misalnya

dengan metoda pengukuran gravitasi bumi (gaya tarik bumi), sifat kemagnetan bumi, sifat

penghantarkan arus listrik, dan sifat menghantarkan gelombang seismik.

Metoda seismik adalah salah satu metoda dalam ilmu geofisika yang mengukur sifat rambat

gelombang seismik yang menjalar di dalam bumi. Pada dasarnya gelombang seismik dapat diurai

menjadi gelombang Primer (P) atau gelombang Longitudinal dan gelombang Sekunder (S) atau

gelombang Transversal. Sifat rambat kedua jenis gelombang ini sangat dipengaruhi oleh sifat dari

material yang dilaluinya. Gelombang P dapat menjalar pada material berfasa padat maupun cair,

sedangkan gelombang S tidak dapat menjalar pada materi yang berfasa cair. Perpedaan sifat

rambat kedua jenis gelombang inilah yang dipakai untuk mengetahui jenis material dari interior

bumi.

Pada gambar 2-3 diperlihatkan rambatan gelombang P dan S didalam interior bumi yang

berasal dari suatu sumber gempa. Sifat/karakter dari rambat gelombang gempa (seismik) di dalam

bumi diperlihatkan oleh gelombang S (warna merah) yang tidak merambat pada Inti Bumi bagian

luar sedangkan gelombang P (warna hijau) merambat baik pada Inti Bagian Luar maupun Inti

Bagian Dalam. Berdasarkan sifat rambat gelombang P dan S tersebut, maka dapat disimpulkan

bahwa Inti Bumi Bagian Luar berfasa cair, sedangkan Int Bumi Bagian Dalam bersifat padat.

Pada gambar 2-4 diperlihatkan kecepatan rambat gelombang P dan S kearah interior bumi,

terlihat disini bahwa gelombang S tidak menjalar pada bagian Inti Bumi bagian luar yang berfasa

cair (liquid), sedangkan gelombag P tetap menjalar pada bagian luar Inti Bumi yang berfasa cair,

namun terjadi perubahan kecepatan rambat gelombang P dari bagian Mantel Bumi ke arah Inti

Bumi bagian luar menjadi lambat. Dari gambar 2-4 dapat disimpulkan bahwa antara Kulit Bumi

dengan Mantel Luar dibatasi oleh suatu material yang berfase semi-plastis yang saat ini dikenal

sebagai tempat dimana kerakbumi (lempeng lempeng bumi) bersifat mobil dan setiap lempeng

saling bergerak.



Bagian-bagian utama dari Bumi yang terlihat pada gambar 2-5, yaitu : (1) Inti, yang terdiri dari dua bagian. Inti bagian dalam yang bersifat padat, dan ditafsirkan sebagai terdiri terutama dari unsur besi, dengan jari-jari 1216 Km., Inti bagian luar, berupa lelehan (cair), dengan unsur–unsur metal mempunyai ketebalan 2270 Km; Kemudian (2) Mantel Bumi setebal 2885 Km; terdiri dari batuan padat, dan berikutnya (3) Kerak Bumi, yang relatif ringan dan merupakan “kulit luar” dari Bumi, dengan ketebalan berkisar antara 5 hingga 40 Km.

Gambar 2-3. Rambatan gelombang Primer (P) dan Sekunder (S) pada interior bumi. Gelompang P (garis hijau) merambat pada semua bagian dari lapisan material bumi sedangkan gelombang S (garis merah) hanya merambat pada bagian mantel dari interior bumi.

Gambar 2-4. Sifat rambat gelombang P dan S pada interior bumi. Terlihat gelombang P dapat merambat pada interior bumi baik yang berfasa padat maupun berfasa cair, sedangkan gelombang S tidak merambat pada Inti Bumi bagian luar yang berfasa cair.

Gambar 2-5 Hubungan Kecepatan rambat gelombag P dan S, densitas dan Kedalaman Interior Bumi (Inti Bumi, Mantel, Astenosfir, Lithosfir dan Kerak Bumi)

2.5. Material dan Susunan Kulit Bumi

2.5.1. Selaput Batuan (Litosfir)

Litosfir atau bagian yang padat dari Bumi, berada dibawah Atmosfir dan Samudra. Sebagian

besar dari apa yang kita pelajari dan ketahui tentang bagian yang padat dari Bumi ini, berasal dari



apa yang dapat kita lihat dan raba diatas permukaan Bumi. Para ilmuwan Ilmu Kebumian,

umumnya berpendapat bahwa Bumi ini lahir pada saat yang bersamaan dengan lahirnya

MATAHARI beserta planit-planit lainnya, berasal dari awan yang berpusing yang terdiri dari bahan-

bahan berukuran debu, dan terjadi pada kurang lebih 5 hingga 6 milyar tahun yang lalu. Bahan-

bahan tersebut kemudian saling mengikat diri, menyatu dan membentuk Litosfir. Beberapa saat

setelah Bumi kita ini terbentuk, terjadilah proses pembentukan lelehan yang menempati bagian

intinya. Lelehan tersebut kemudian mengalami proses pemisahan, dimana unsur-unsur yang berat

yang terutama terdiri dari besi dan nikel akan mengendap, sedangkan yang ringan akan

mengapung diatasnya.

Sebagai akibat dari proses pemisahan tersebut, maka Bumi ini menjadi tidak bersifat

homogen, tetapi terdiri dari beberapa lapisan konsentris yang mempunyai sifat-sifat fisik yang

berbeda. Disamping bagian-bagian utama tersebut diatas, ada suatu zona terletak didalam mantel-

Bumi yang berada antara kedalaman 100 dan 350 Km, bahkan dapat berlanjut hingga 700 Km.,

dari permukaan Bumi. Zona ini mempunyai sifat fisik yang khas, yaitu dapat berubah menjadi

bersifat lentur dan mudah mengalir. Oleh para ahli geologi zona ini dinamakan “Astenosfir”. Adalah

suatu zona yang lemah, panas dan dalam kondisi tertentu dapat bersifat secara berangsur sebagai

aliran. Diatas zona ini, terdapat lapisan Bumi yang padat disebut “Litosfir” (atau selaput batuan)

yang mencakup bagian atas dari Mantel-Bumi serta seluruh lapisan Kerak-Bumi (gambar 2-6).

Gambar 2-6 Bagian Kerak Bumi (Selaput Batuan / Litosfir)

Berdasarkan temuan-temuan baru di bidang Ilmu Geofisika dan Ilmu Kelautan selama

dasawarsa terakhir, litosfir digambarkan sebagai terdiri dari beberapa “lempeng” atau “pelat”

(karena luasnya yang lebih besar dari ketebalannya), yang bersifat tegar dan dapat bergerak

dengan bebas diatas Astenosfir yang bersifat lentur, dan dalam keadaan tertentu dapat berubah

secara berangsur menjadi mudah mengalir. Temuan-temuan baru tersebut telah menghidupkan

kembali pemikiran-pemikiran lama tentang teori pemisahan benua (continental drift theory) yang

dilontarkan pada sekitar tahun 1929 yang kemudian ditinggalkan.

Teori yang pada saat itu dianggap sangat radikal karena bertentangan dengan anggapan

yang berkembang pada waktu itu, bahwa benua dan samudra merupakan bagian dari bumi yang

permanen, maka teori tersebut tidak mendapatkan tempat diantara para ilmuwan Kebumian.

Gambaran tentang struktur interior bumi yang dikemukakan 50 tahun kemudian sebagai hasil kerja

keras para peneliti dengan cara mengumpulkan data lebih banyak lagi, baik di daratan maupun di

samudra, telah melahirkan pandangan yang sangat maju dalam Ilmu Kebumian, sehingga dianggap

sebagai suatu revolusi dalam pemikiran di bidang Ilmu ini. Susunan dan komposisi litosfir (kerak



benua dan kerak samudra) dapat diketahui dengan cara menganalisa batuan-batuan yang

tersingkap di permukaan bumi, atau hasil pemboran inti, maupun produk aktivitas gunungapi.

Berdasarkan analisa kimia dari sampel batuan yang diambil di berbagai tempat di bumi, secara

umum unsur kimia yang paling dominan sebagai penyusun litosfir adalah sebagai berikut:

Tabel 2-1 Unsur Kimia Penyusun Litosfir (Kerak Bumi)

Unsur

Persen Berat

Oxygen (O) Silicon (Si)

Alumunium (Al) Iron (Fe)

Calcium (Ca) Sodium (Na)

Pottasium (K) Magnesium, (Mg)

Lain-nya

46.6 27.7 8.1 5.0 3.6 2.8 2.6 2.1 1.5

Total 100

Meskipun titik berat dari ilmu geologi adalah studi mengenai bagian-bagian dari Bumi yang

padat, tetapi adalah juga penting untuk mengetahui sesuatu tentang bahan-bahan lainnya yang

menyelimuti dan berinteraksi dengan berbagai cara dengan bumi. Mereka itu adalah bahan yang

berwujud udara dan air, atau yang sehari-hari kita kenali sebagai atmosfera dan hidrosfera.

Lapisan-lapisan udara dan air ini dapat kita gambarkan sebagai selaput yang saling menutup, tetapi

pada batas-batas tertentu mereka ini saling bercampur. Masing-masing selaput terdiri dari bahan-

bahan yang khas dan didalam bahan itu sendiri juga berlangsung proses-proses tertentu.

2.5.2. Selaput udara (Atmosfir)

Selaput atau lapisan udara ini sepintas nampaknya tidak mempunyai peranan yang berarti

terhadap lingkungan geologi. Sebenarnya fungsi dari Atmosfera adalah: (1). merupakan media

perantara untuk memindahkan air dari lautan melalui proses penguapan ke daratan yang

kemudian jatuh kembali sebagai hujan dan salju; (2). merupakan salah satu gaya utama dalam

proses pelapukan, dan ketiga bertindak sebagai pengatur khasanah kehidupan dan suhu di atas

permukaan bumi. Atmosfera disini berfungsi sebagai pelindung dari permukaan bumi terhadap

pancaran sinar ultra-violet yang tiba di atas permukaan bumi dalam jumlah yang berlebihan.

Dapat dikatakan bahwa sebagian besar dari udara, atau 78%, terdiri dari unsur nitrogen

dan hampir 21% adalah Oxigen. Sedang sisanya adalah Argon (< dari 1%), CO2 hanya 0,33% saja.

Adapaun gas-gas lainnya seperti Hidrogen dan Helium jumlahnya tidak berarti. Nitrogen sendiri

tidak mudah untuk bersenyawa dengan unsur-unsur lain, tetapi ada proses-proses dimana gas-gas

ini dapat bergabung menjadi senyawa nitrogen yang kemudian menjadi sangat penting artinya

untuk proses-proses organik dalam lingkungan kehidupan atau apa yang kita kenali sebagai

biosfera. Sebaliknya unsur oxigen adalah unsur yang sangat aktip untuk bersenyawa dan segera

akan menyatu dengan unsur-unsur lainnya didalam suatu proses yang lazim kita kenal sebagai

oxidasi.

Disamping unsur-unsur tersebut diatas, udara juga mengandung sejumlah uap-air, debu

berasal dari letusan gunung-berapi dan partikel-partikel lainnya yang berasal dari kosmos. Gas-gas



dan uap-air didalam udara ini akan terlibat dalam persenyawaan kimiawi dengan bahan-bahan

yang membentuk permukaan Bumi dan air laut. 99% dari atmosfera berada di daerah hingga

ketinggian 29 Km. Sisanya tersebar merata sampai di ketinggian 10.000 Km. Bagian atmosfera

dari ketinggian 0 sampai 15 Km disebut troposfer atau selaput udara, dimana didalamnya dijumpai

adanya perubahan-perubahan iklim, angin, hujan dan salju (perubahan cuaca). Gerak-gerak udara

yang berlangsung diatas permukaan bumi seperti angin, ini akan berfungsi sebagai gaya pengikis

dan pengangkut.

Gambar 2-7 Bagian bagian dari Atmosfir (Troposfir, Stratosfir, Mesosfir, Termosfir, dan Eksosfir)

2.5.3. Selaput air (Hidrosfir)

Menempati ruang mulai dari bagian atas atmosfir hingga menembus ke kedalaman 10 Km

dibawah permukaan Bumi, yang terdiri dari samudra, gletser, sungai dan danau, uap air dalam

atmosfir dan air-tanah. Termasuk kedalam selaput ini adalah semua bentuk air yang berada diatas

dan didekat permukaan bumi, 97,2% air di bumi berada di laut dan samudra. Tetapi mereka ini

mudah untuk menguap dalam jumlah yang cukup besar utnuk selanjutnya masuk kedalam

atmosfera dan kemudian dijatuhkan kembali ke Bumi sebagai hujan dan salju. Apabila kita

memperhatikan keadaan seluruh permukaan bumi, maka ciri yang paling menonjol adalah suatu

warna biru yang ditimbulkan oleh hadirnya lautan. Meskipun planit-planit MARS, VENUS dan juga

BUMI diselimuti oleh awan, tetapi ternyata hanya planit BUMI saja yang mendapat julukan “the

blue planets”.

Daratan, ternyata hanya menempati luas sekitar 29% saja dari seluruh permukaan bumi ini.

Sisanya adalah laut dan air. Bumi ini bahkan diduga jumlah luas daratan yang ada itu lebih kecil lagi

dari yang diperkirakan. Kedalaman rata-rata laut kita adalah hampir 4 Km. Angka ini sangat tidak

berarti apa-apa jika dibandingkan dengan panjangnya jari-jari Bumi yang berkisar sekitar 6400 Km.

Namun demikian, laut tetap merupakan tempat penampungan air terbesar di Bumi ini. Mengingat

fungsi dari air yang sangat vital dalam tata kehidupan, maka Ilmu pengetahuan yang khusus

diperuntukan bagi sifat-sifat air ini berkembang menjadi suatu ilmu yang merupakan cabang dari

Ilmu Geologi, yaitu “Geohidrologi”. Daur hidrologi adalah merupakan salah satu perwujudan dari

hasil perkembangan ilmu tersebut.



2.6 Dinamika Bumi

Sebagaimana diketahui bahwa Bumi adalah suatu planet yang dinamis dimana material

penyusunnya terdiri dari berbagai jenis lapisan, berada dalam kondisi yang bergerak. Sifat bumi

yang dinamis disebabkan oleh adanya 2 sistem yang bekerja di Bumi, yaitu Sistem Hidrologi dan

Sistem Tektonik. Dampak dari adanya sistem tersebut secara dramatis terekspresikan pada citra

satelit wilayah Amerika Utara (gambar 2-8). Pada citra, pergerakan yang terlihat paling jelas adalah

pergerakan fluida yang ada dipermukaan Bumi, yaitu air dan udara. Siklus yang sangat rumit

dimana air berpindah dari lautan ke atmosfir kemudian ke daratan dan kembali lagi ke lautan

adalah hal yang paling mendasar yang terdapat dalam sistem hidrologi. Sumber energi yang

menggerakan sistem ini adalah energi yang berasal dari matahari. Energi panas matahari

menguapkan air yang ada di lautan dan juga mengakibatkan atmosfir bersirkulasi sebagaimana

diperlihatkan oleh awan badai Dennis pada citra satelit. Uap air yang ada di atmosfir kemudian

dibawa bersama atmosfir yang bersirkulasi dan secara teratur uap air terkondensasi yang

kemudian jatuh sebagai hujan atau salju. Turunnya hujan atau salju dipengaruhi oleh gaya gravitasi

(gayaberat) didalam menarik air kembali kepermukaan bumi. Gayaberat juga berperan dalam

mengalirkan air kembali ke lautan melalui beberapa sub-sistem (sungai, air bawah tanah dan

gletser). Dalam setiap subsistem tersebut, gayaberat yang menyebabkan air mengalir dari tempat

yang tinggi ke tempat yang rendah.

Gambar 2-8 Citra Satelit yang memperlihatkan awan badai Dennis yang berada diatas wilayah Amerika Utara yang mengekspresikan pergerakan/sirkulasi udara dan air dalam sistem hidrologi (Image provided by Orbimage; © Orbital Imaging Corporation).

Litosfir Bumi mungkin kelihatan seperti diam ditempat, akan tetapi sebagaimana hidrosfir,

litosfir Bumi secara konstan bergerak dengan pergerakan yang sangat lambat (1-10 cm pertahun).

Saat ini telah terbukti bahwa seluruh litosfir Bumi saling bergerak, dimana benua-benua saling

memisahkan diri dan bagian-bagian dari benua tersebut mengapung bergeser hingga ribuan



kilometer melalui permukaan Bumi yang memungkinkan satu dan lainnya saling bertabrakan.

Rangkaian pegunungan Appalahian yang terlihat sebagai penjajaran dari punggungan bukit dan

lembah terbentuk ketika 2 benua bertabrakan ratusan juta tahun yang lalu. Lapisan-lapisan batuan

yang terlipat dan terpatahkan membentuk jalur pegunungan yang tinggi dan kemudian secara

berlahan dierosi oleh jaringan sungai yang terdapat di wilayah tersebut. Bersamaan dengan

tabrakan ini, dibagian pinggir lempeng Amerika Utara terjadi pembentukan palung (rifting) yang

mengakibatkan terpisahnya benua Afrika dengan Amerika. Fakta-fakta yang memperlihatkan

bahwa seluruh bentuk-bentuk struktural yang terdapat di planet Bumi kita adalah hasil dari sistem

yang sederhana yaitu dari pergerakan lempeng-lempeng litosfir. Gerakan dari sistem tektonik

lempeng ini dipicu oleh energi panas yang dilepaskan dari dalam Bumi.

Konsep dari sistem alam ini dikembangkan dengan tujuan untuk mempelajari Bumi, konsep

ini menyediakan suatu kerangka kerja dalam memahami bagaimana setiap bagian dari Bumi

bekerja dan mengapa Bumi secara konstan berubah. Sebagaimana diketahui bahwa hukum-hukum

alam mengendalikan sistem geologi, dimana sistem ini menyediakan jawaban terhadap peristiwa

yang terjadi di Bumi, termasuk didalamnya adalah berbagai bentuk bentangalam dan proses

kejadiannya.

2.6.1 Sistem Geologi

Tidak satupun didalam maupun diatas bumi sebagai entitas yang terisolasi. Semuanya saling

berhubungan. Kita mungkin mengetahui banyak hal secara rinci tentang banyak hal yang saling

terpisah yang ada diatas atau didalam bumi, akan tetapi kebanyakan dari kita tidak mengetahui

bagaimana bagian-bagian tersebut saling berhubungan dan menyatu secara bersama-sama. Tanpa

menggunakan konsep maka kita dengan mudah kehilangan hubungan yang penting antara gejala

gejala terpisah/terisolasi tersebut dan bagaimana fungsi fungsi yang ada di dunia ini sebagai satu

kesatuan, seperti hubungan antara air hujan, temperatur dan longsoran tanah. Untuk memahami

Bumi dan bagaimana bumi bekerja, kita memerlukan suatu model atau rangkaian kerja, suatu

rencana atau peta yang memperlihatkan bagaimana hal tersebut saling berhubungan dan

bagaimana hal tersebut bekerja. Seperti satu kerangka kerja yang disediakan oleh konsep dari

sistem.

Terdapat banyak jenis sistem yang berbeda dan kita harus dapat mengenali dan memastikan

dari banyak sistem alam maupun buatan. Pikiran seorang teknisi bahwa sistem adalah sekumpulan

peralatan yang saling berinteraksi dan bekerja bersama untuk menyelesaikan suatu pekerjaan atau

tugas tertentu. Didalam rumah kita dapat mengenal sistem kelistrikan, sistem sanitasi dan sistem

pendingin ruangan. Fungsi dari masing-masing sistem tersebut satu dan lainnya berdiri sendiri-

sendiri tidak saling berhubungan. Setiap perpindahan material atau energi dari satu tempat ke

tempat lain dan masing-masing mempunyai daya gerak yang membuat sistem bekerja. Sebagai

contoh sistem biologis yang ada pada diri kita dimana tubuh kita tersusun dari organ-organ yang

terpisah dan saling bekerja sama. Sistem sirkulasi yang terdiri dari jantung, saluran pembuluh

darah, dan organ-organ lainnya yang mengalirkan darah keseluruh tubuh.

Dalam ilmu fisika, kita bicara tentang sistem dalam pengertian yang sangat umum; sistem

adalah bagian dari ruang yang menjadi perhatian kita. Ruang mungkin dapat terdiri dari berbagai

macam materi yang dikendalikan oleh energi dalam berbagai cara. Berdasarkan definisi sistem, kita



dapat mengidentifikasi tingkat materi yang sedang diukur dan energi yang terlibat didalamnya

sehingga kita dapat secara jelas mengetahui setiap perubahannya. Dalam setiap kasus ini, sistem

terdiri dari komponen-komponen tertentu yang saling bekerja sama untuk mendapatkan satu hasil

tertentu. Untuk menghasilkan tugas tertentu, materi dan energi bergerak mendekati dan berubah

dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sistem semacam ini disebut sebagai sistem dinamis. Sistem

alam adalah sistem yang sedikit lebih rumit dibandingkan dengan jenis sistem yang ada pada

sistem ketektikan. Sebagai contoh, sistem geologi mungkin memiliki batasan-batasan yang jelas,

seperti batas atas dan bawah dari suatu sistem aliran air sungai atau dinding dinding pembatas dari

suatu badan batuan yang meleleh, atau kemungkinan adanya batas batas-batas yang acak atau

tidak teratur untuk keperluan kajian tertentu. Sangat jelas bahwa ruang lingkup sistem yang ada di

bumi sangat luas batasannya, dan mencakup banyak fenomena yang terdapat di dunia sehingga

kita harus hati hati dalam menggunakan istilah ini.

Ada 2 (dua) sistem yang sangat penting didalam geologi, yaitu (1). Sistem tertutup dimana

hanya ada pertukaran panas saja (bukan materi); dan (2). Sistem terbuka yang melibatkan

pertukaran panas dan materi dengan lingkungannya. Pada sistem yang tertutup, seperti

pendinginan aliran lava, panas hilang tetapi material baru bertambah tidak berkurang atau hilang

(gambar 2-9). Namun demikian, kebanyakan sistem geologi merupakan sistem terbuka, dimana

material dan energi secara bebas mengalir diantara batas-batas sistem. Sebagai contoh, sistem

sungai dimana butiran-butiran air yang berasal dari mata air, salju yang meleleh dan air hujan

semuanya mengalir kearah lautan (gambar 2-10).

Bumi sendiri sebagai suatu sistem. Bumi adalah suatu material berbentuk bola dengan batas

batas yang jelas. Bumi menjadi sistem yang tertutup sejak akhir dari terjadinya hujan meteorit 4

milyar tahun yang lalu. Sejak saat itu, tidak ada material baru dalam jumlah yang signifikan yang

masuk kedalam sistem, kecuali meteorit meteorit dan debu dari ruang angkasa yang jumlahnya

tidak begitu signifikan dan masih berada di dalam sistem. Sejak terbentuknya planet, material

material telah mengalami perubahan yang sangat besar. Energi matahari masuk kedalamnya

sangat dekat dengan sistem tertutup dan menyebabkan material (udara dan air) berpindah dan

mengalir dalam pola yang unik. Energi panas dari dalam bumi juga menyebabkan gerakan gerakan

menghasilkan gempabumi, volkanisme dan pergeseran benua benua. Potret bumi dari ruang

angkasa memperlihatkan kepada kita bagaimana bumi secara keseluruhan sebagai satu sistem

alamiah.

Dalam skala yang lebih kecil, suatu sistem alam yang dapat kita amati adalah sistem sungai,

yaitu sungai beserta seluruh cabang-cabangnya. Batas batas dari sistem sungai ini adalah dasar

sungai dan bagian permukaan aliran air. Bahan material yang masuk ke dalam sistem ini baik yang

berasal dari atmosfer sebagai air hujan, salju, atau air bawah tanah kemudian mengalir melalui

saluran saluran sungai yang kemudian keluar lagi dari sistem masuk ke dalam laut. Selama air hujan

yang jatuh maka sistem sungai akan selalu dipasok bahan bahan material, energi potensial

gayaberat dan energi kinetik. Semua sumber energi yang ada pada sistem sungai berasal dari

Matahari. Energi ini akan memanaskan air yang ada di lautan menjadi uap dan mengangkatnya

masuk kedalam atmosfer, kemudian uap air di atmosfer diangkut dan dipindahkan ke benua-

benua. Gaya gravitasi menyebabkan air mengalir kearah bagian lereng-lereng yang lebih rendah

dan akhirnya masuk lagi ke laut.



Gambar 2-9. Sistem tertutup, seperti yang diperlihatkan pada pendinginan aliran lava, dimana pertukaran hanya berupa pertukaran panas. Dalam hal ini panas yang berasal dari lava hilang kedalam atmosfer.

Gambar 2-10. Sistem terbuka, seperti yang diperlihatkan pada sistem sungai dimana terjadi pertukaran energi dan materi. Dalam suatu sungai, air dan sedimen yang masuk kedalam sungai berasal dari daerah disekitar aliran sungai dan mengalir melalui sistem sungai kearah laut. Hampir semua sistem geologi adalah sistem terbuka.

Hampir semua sistem yang ada dalam sistem geologi merupakan sistem yang terbuka (open

system) dan sistem ini umumnya sangat komplek (rumit) dan salah satu contoh kompleksitas dari

sub-sistem ini adalah sistem sungai. Sebagaimana kita ketahui bahwa sistem sungai hanya bagian

kecil dari sistem hidrologi, termasuk didalamnya semua kemungkinan jalur perpindahan air yang

ada di dunia. Sirkulasi uap air di atmosfer adalah suatu subsistem yang penting lainnya dari sistem

hidrologi. Arus air laut yang ada di lautan adalah sistem lain, gletser dan air bawah tanah

merupakan sub sistem lainnya dari sistem hidrologi. Masing-masing merupakan sub-set dari

seluruh sirkulasi air dan energi yang ada di permukaan bumi.



2.6.2 Arah Perubahan Pada Sistem Geologi

Perubahan sistem yang terjadi di alam ini pada dasarnya adalah untuk mencapai dan

memelihara keseimbangan (equilibrium), yaitu suatu kondisi energi yang paling rendah atau paling

minimal. Hal yang sangat mendasar pada sistem geologi adalah aliran energi dan perpindahan

materi. Material-material yang terdapat di permukaan bumi berubah dan akan mengalami

penyusunan kembali. Perubahan dan penyusunan kembali dari materi-materi yang terdapat di

bumi merupakan hasil dari aliran energi dan perpindahan materi. Hingga saat ini, perubahan yang

terjadi di bumi tidak terjadi secara acak akan tetapi perubahan yang ada di bumi terjadi secara

pasti dan dapat diperkirakan. Dengan mengujian suatu sistem secara teliti, kita dapat mengetahui

bagaimana suatu komponen saling berhubungan dengan komponen lainnya dalam suatu jaringan

yang tidak terlihat. Masing-masing individu pada jaringan sangat erat ketergantungannya dan

apabila salah satu komponennya berubah, meskipun perubahan itu kecil sekali maka akan

menyebabkan perubahan yang ada di dalam sistem. Memperkirakan dan memahami perubahan

yang ada di dalam sistem menjadi alasan yang sangat penting dalam pendekatan sistem.

Apa yang menentukan arah perubahan dalam suatu sistem geologi yang dinamis ? Sebagai

contoh, apakah air mengalir keatas atau ke bawah ? Apakah air panas akan naik kepermukaan atau

masuk bawah permukaan ? Walaupun jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tersebut tampak

secara jelas dan sederhana hanya karena pengalaman kita dengan sistem alam yang digerakan oleh

gaya berat. Kita barangkali setiap hari memiliki banyak sekali pengalaman yang berhubungan

dengan sistem alam dimana dapat kita jelaskan dengan menggunakan prinsip-prinsip gaya berat.

Pengalaman pengalaman tersebut memungkinkan kita untuk memprediksi apa yang akan terjadi

dalam berbagai situasi. Meskipun demikian karena kurangnya pengalaman kita dengan sistem alam

lainnya, maka banyak pertanyaan pertanyaan yang berkaitan dengan arah perubahan akan lebih

sulit untuk dipecahkan. Sebagai contoh, dalam kondisi yang bagaimana temperatur atau tekanan

yang bekerja pada satu mineral dikonversi menjadi mineral yang berbeda? Pada temperatur

berapa batuan akan mencair? Mengapa panas mengalir dari satu batuan ke batuan lainnya atau

dari suatu wilayah ke wilayah lainnya. Kapan batuan yang padat akan patah yang menyebabkan

suatu gempabumi? Singkat kata, bagaimana kita memperkirakan arah perubahan dalam setiap

sistem alam?

Semua pertanyaan-pertanyaan diatas dapat dijawab atau minimal dapat dipahami secara

lebih baik, karena satu prinsip yang sangat sederhana. Perubahan yang terjadi didalam sistem alam

mempunyai kecenderungan yang bersifat universal untuk bergerak kearah suatu keadaan yang

seimbang (equilibrium), yaitu suatu kondisi dari energi yang serendah mungkin. Pola yang demikian

dapat untuk menjelaskan keadaan yang ada di bumi seperti gempabumi, gunungapi, bentangalam,

air yang mengalir serta banyak lagi fenomena-fenomena geologi lainnya. Prinsip ini dengan sangat

jelas diketahui melalui percobaan percobaan secara teliti dan seksama oleh ribuan akhli kebumian

yang bekerja selama beberapa abad. Dengan demikian, apabila kita dapat memperkirakan /

menduga dimana beberapa kondisi yang memungkinkan adalah energi yang paling rendah, kita

dapat memperkirakan arah perubahan yang ada didalam suatu sistem alam.

Cara lain untuk mengetahui tentang keseimbangan adalah dengan cara mempelajari suatu

kondisi dimana hasil kerja bersih (net) suatu gaya pada suatu sistem sama dengan nol. Hal ini

merupakan suatu keadaan dimana tidak terjadi perubahan yang bersifat tetap dalam setiap



karakter dari sistem. Sistem yang tidak seimbang cenderung akan berubah kesuatu arah untuk

mencapai keseimbangan. Untuk dapat memahami keseimbangan dengan lebih baik lagi maka

cobalah anda pikirkan tentang 2 bongkah batu yang berada didua sisi suatu bukit. Apabila salah

satu bongkah dari batu tersebut terletak tepat diatas puncak bukit maka bongkah tersebut akan

memiliki energi potensial gayaberat yang lebih besar dibandingkan dengan bongkah lainnya yang

berada didasar lembah yang mempunyai energi potensial gayaberat yang lebih kecil.

Pertanyaannya adalah manakah dari kedua bongkah batu tersebut yang lebih besar

kemungkinannya untuk berubah posisinya?

Dalam kasus diatas sangat jelas bahwa hanya bongkah batu yang berada dipuncak lereng

yang akan menggelinding kearah kaki lereng, sedangkan setiap gaya yang dikenakan pada bongkah

batu kedua hanya akan menyebabkan suatu perubahan posisi yang sifatnya sementara dan

kemudian akan kembali ke posisi semula. Bongkah batu kedua ini memiliki energi potensial

gayaberat yang rendah dan berada dalam suatu posisi yang seimbang. Sekarang coba kita

bayangkan, apabila posisi bogkah batu ke 3 berada di lereng bukit, maka bongkah tersebut

posisinya menjadi kurang stabil (metastabil). Dengan memberikan sedikit gaya pada bongkah

tersebut kemungkinan tidak cukup untuk merubah posisinya, akan tetapi apabila pada bongkah

tersebut dikenakan gaya yang lebih besar lagi, maka bongkah tersebut akan menjadi tidak stabil

dan kemudian akan meluncur kearah kaki lereng agar supaya posisinya menjadi stabil lagi atau

dengan kata lain mencapai keseimbangan. Suatu lava pijar mengalir dipermukaan bumi yang

kemudian mendingin atau membeku dalam rangka untuk mencapai kondisi yang stabil. Lava akan

melepaskan energi panas kelingkungan sekitarnya dalam usaha untuk mencapai keseimbangan

terhadap lingkungannya. Jika suatu perubahan terjadi untuk mencapai keseimbangan, maka sistem

secara alamiah akan berubah ke suatu kondisi tertentu untuk mencapai keseimbangan baru untuk

menyesuaikan dengan kondisi barunya.

Dalam semua transformasi, beberapa energi dilepaskan ke lingkungannya, umumnya

sebagai energi panas. Seringkali pelepasan energi panas berlangsung secara cepat saat terjadi

perubahan. Hukum alam yang mendasari dalam terjadinya perubahan pada setiap sistem

cenderung mengarah turun yang artinya bahwa pelepasan energi terjadi secara berlahan lahan

yang menyebabkan perubahan. Apabila kita lihat secara seksama pada sistem geologi, kita dapat

mengenali keseimbangan yang terjadi. Sebagai contoh, apa yang akan menjadi menyeimbang pada

pembentukan bentangalam oleh sistem sungai? Jadi dengan demikian, suatu bentangalam yang

datar sempurna tanpa adanya punggungan bukit, atau lembah merupakan bentangalam yang

berada dalam keadaan seimbang. Tentu saja, bahwa keadaan tersebut mungkin tidak pernah

secara sempurna tercapai, hal ini disebabkan karena ketidakmampuan dari erosi untuk menjaga

agar supaya perubahan lainnya tidak terjadi didalam sistem sungai tersebut.

Secara ringkas dapat dijelaskan bahwa energi total pada suatu sistem akan berkurang ketika

terjadi perubahan secara tiba-tiba (spontan). Perubahan akan berproses hingga mencapai

keseimbangan dan energi seminimal mungkin. Keadaan yang paling stabil selalu berada pada

energi yang terendah. Dengan kata lain, semua materi berusaha untuk mencapai suatu

keseimbangan dengan cara memanfaatkan antara gaya fisika dan kimiawi yang ada untuk berubah

yang pada akhirnya untuk mencapai keseimbangan. Hasil dari usaha di dalam perubahan yang

progresif yang terjadi pada setiap materi yang terdapat dalam planet Bumi terbuka atau terlihat



kedalam suatu lingkungan yang berbeda dengan asal ketika mereka terbentuk. Walaupun keadaan

seimbang ini menjadi acuan untuk semua sistem, namun demikian ada banyak keadaan yang

berada pada keadaan antara (intermediate) yaitu keadaan yang bersifat metastabil dan keadaan ini

menjadi masukan terhadap permasalahan yang sangat komplek didalam memahami sistem

dinamis Bumi.

2.6.3 Sistem, Keseimbangan dan Geologi

Sistem dan Keseimbangan adalah dua konsep yang berkembang didalam kajian ilmu geologi.

Kedua konsep ini memberikan pola pikir dalam memahami bagaimana setiap bagian dari bumi

bekerja dan mengapa bumi secara tetap berubah. Kedua konsep ini dapat kita lihat dalam semua

skala ruang dan waktu. Tidak satupun yang acak atau tidak teratur, semuanya, mulai dari butiran

pasir yang ada di pantai hingga ke danau, rangkaian pegunungan, atau ngarai, semuanya terbentuk

secara sistematis melalui interaksi antara materi dan energi secara teroganisir/teratur. Sistem

geologi yang dinamis diatur oleh hukum-hukum alam, yang menyediakan kunci bagi kita untuk

memahami bumi serta seluruh proses-proses dan bentangalam yang terjadi di bumi. Sistem utama

yang ada di dalam sistem geologi adalah Sistem Hidrologi dan Sistem Tektonik. Barangkali tidak

ada satupun tempat diatas bumi ini kedua sistem tersebut diilustrasikan bekerja seperti tampak

pada citra yang terdapat di Timur Tengah (gambar 2-11 dan 2-12). Mungkin pada saat pertama kali

melihat citra satelit ini yang tampak mencolok adalah warna dan teksturnya, tetapi apabila dilihat

secara lebih teliti maka akan terlihat bahwa setiap fitur pada citra adalah merupakan hasil dari 2

sistem ini, yaitu sistem hidrologi dan sistem tektonik. Dengan mengkaji kedua citra tersebut secara

teliti maka kita dapat memahami tentang kedua sistem yang bekerja di Bumi.

Gambar 2-11 dan 2-12 adalah bukti-bukti dari Sistem Hidrologi dan Sistem Tektonik yang

tampak dari citra satelit. Pada gambar 2-11 terlihat dampak dari adanya sistem hidrologi yang

diekspresikan oleh sistem sungai meskipun berada di wilayah gurun yang terdapat di Timur

Tengah. Jaringan lembah-lembah sungai yang berada di Semenanjung Sinai (sebelah kanan) terlihat

secara cukup jelas dan menghilang ke arah gurun yang bersifat pasiran disepanjang pantai laut

Mediterania. Selain itu, erosi sungai tercermin oleh bentuk kenampakan rekahan rekahan batuan,

tetapi pola aliran ditutupi oleh pasir hasil tiupan angin. Bagian tepi sungai Nile diekspresikan oleh

lahan pertanian (warna merah). Sungai Nile mengangkut sejumlah besar sedimen kelaut, dan

diendapkan secara masif dibagian delta (warna merah tua karena ditutupi vegetasi). Sungai dan

Delta Nile secara jelas mengekspresikan sistem hidrologi dimana air yang mengalir mengerosi

dataran tinggi yang berada di Afrika Tengah dan mengangkut sedimen kearah laut.

Kenampakan lainnya dari sistem hidrologi adalah hasil kerja gelombang di bagian muka delta

(delta front) yang membawa / mengangkut hasil resedimentasi ke arah laut melalui sungai Nile dan

mengendapkan kembali sebagai endapan pantai dan tanggul pantai. Pada gambar 2-12, Sistem

Tektonik dicerminkan oleh Laut Merah sebagai palung laut (rift) dan sistem rekahan yang menerus

kearah utara hingga ke teluk Aqaba dan mencapai Laut Mati - Lembah Sungai Jordan. Semenanjung

Arabian bergeser kearah timurlaut dan memisahkan diri dan bergeser menjauh dari Afrika yang

melahirkan Laut Merah sebagai suatu cekungan laut yang baru. Adanya gerakan lempeng-lempeng

tektonik tercermin dengan sangat jelas dari dinamika interior bumi yang paling mendasar.



Gambar 2-11. Kenampakan Sistem Hidrologi pada citra satelit yang diwakili oleh sistem sungai dan delta Nile dimana material asal dari bagian hulu dan gurun pasir dierosi dan diangkut oleh sistem sungai yang kemudian diendapkan sebagai delta.

Gambar 2-12. Kenampakan Sistem Tektonik pada citra satelit yang diwakili oleh keberadaan Laut Merah – Teluk Suez hasil dari continent rifting dan Teluk Aqaba – Laut Mati hasil dari patahan transform.



2.6.4. Sistem Hidrologi

Perpindahan air permukaan yang ada di bumi merupakan perpindahan yang sangat rumit

(komplek). Sistem hidrologi bekerja dalam skala global, dimana secara keseluruhan satuan satuan

dari arah perpindahan air yang mungkin terjadi akan menyatu kedalam sistem perpindahan yang

besar. Istilah hidrologi berasal dari akar bahasa yunani yaitu “hydor” yang artinya air. Unsur-unsur

dasar dari sistem dapat dilihat pada gambar 2-8 dan sistem perpindahan air di-ilustrasikan pada

gambar 2-13. Sistem ini bekerja atas dasar energi panas yang berasal dari matahari yang

memanaskan air yang berada di lautan sebagai reservoir utama yang ada di Bumi. Akibat panas

yang berasal dari radiasi matahari ini, air mengalami penguapan (evaporasi). Hampir seluruh uap

air terkondensasi dan kembali secara langsung ke laut sebagai hujan. Sirkulasi atmosfir membawa

uap air ke benua (daratan), dan kemudian uap air mengalami presipitasi dan jatuh sebagai hujan,

embun, atau salju.

Gambar 2-13. Siklus hidrologi sebagai Sistem Hidrologi

Air yang jatuh diatas daratan dapat berperan dalam berbagai cara. Jumlah terbesar akan

kembali ke atmosfir melalui evaporasi, tetapi yang terlihat dengan jelas dan paling banyak adalah

kembali ke lautan melalui aliran permukaan (surface runoff) yang terjadi di sistem sungai, dimana

air mengalir ke arah laut. Sejumlah air yang jatuh di permukaan daratan juga merembas (infiltrasi)

kedalam tanah dan bergerak secara perlahan melalui ruang antar butir (pori pori) tanah atau

batuan, yang menjadi persediaan bagi tumbuh tumbuhan. Sebagian air dipakai oleh tumbuh

tumbuhan, yang kemudian oleh tumbuhan dilepaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi, akan

tetapi kebanyakan dari air bawah tanah secara berlahan merembas ke sungai-sungai atau danau

danau. Di wilayah kutub atau di daerah pegunungan yang tinggi, air dapat terjebak untuk

sementara sebagai es gletser (salju), namun demikian secara berlahan lahan es-glasial ini akan

berpindah dari terakumulasi di daerah yang dingin ke daerah yang lebih panas yang

memungkinkan es mencair dan air akan kembali ke lautan sebagai aliran permukaan.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa air dalam sistem hidrologi secara tetap bergerak

sebagai uap air, air hujan, salju, aliran air permukaan, air bawah tanah dan gletser atau gelombang

dan arus air laut. Ketika air bergerak di permukaan, maka air akan mengikis dan mengangkut

material material batuan dan kemudian diendapkan sebagai delta-delta, endapan di pantai-pantai

dan terakumulasi sebagai sedimen di tempat-tempat lainnya. Konsekuensi dari aliran air

dipermukaan bumi menyebabkan material permukaan bumi dipindahkan oleh aliran air yang

menghasilkan perubahan bentangalam yang terjadi secara terus menerus.



Konsep sistem hidrologi secara global dapat dilihat pada citra satelit (gambar 2-8) dimana

perpindahan air dari lautan-lautan ke atmosfir diekspresikan oleh pola aliran awan. Atmosfir dan

perpindahan awan tampak sangat jelas apabila dilihat dari ruang angkasa. Sistem sungai akan

bekerja ketika air yang berada di atmosfir jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan atau salju yang

berdampak terhadap perubahan bentangalam. Tanpa sistem hidrologi, maka permukaan planet

bumi ini secara luas tidak mengalami perubahan selama jutaan tahun. Sebagai tambahan bahwa

awan yang mengandung air membawa sejumlah energi, sebagai contoh energi kinetik yang

dihasilkan oleh suatu topan badai secara kasar adalah sebesar 100 milyar kilowatt/jam/hari.

Artinya bahwa jumlah ini lebih besar jika dibandingkan dengan energi yang dipakai oleh seluruh

umat manusia yang ada di bumi dalam satu hari.

Cara lain untuk menghitung besarnya energi yang dihasilkan oleh sistem hidrologi yaitu

dengan memperkirakan jumlah air yang terlibat didalamnya. Berdasarkan hasil pengukuran

pasokan (discharge) pada curah hujan dan sungai, dan bersamaan dengan perhitungan panas dan

energi yang dipindahkan (ditransfer) pada badan air, para akhli kebumian telah menghitung bahwa

jika sistem hidrologi mengalami interupsi (berhenti sesaat) dimana air tidak kembali ke lautan

melalui presipitasi dan aliran air permukaan, maka muka air laut akan turun 1 meter per tahun.

Seluruh cekungan lautan akan menjadi kering dalam 4000 tahun. Pada zaman es (glasiasi) telah

diperlihatkan dengan jelas bahwa sistem hidrologi sebagian telah mengalami interupsi (berhenti),

dimana di belahan bumi bagian utara kebanyakan penurunan air berhenti dan air terakumulasi

membentuk gletser menutupi daratan benua yang sangat luas, yang menyebabkan air berhenti

mengalir kembali ke lautan sebagai aliran permukaan. Akibat terhentinya aliran air ke lautan

menyebabkan muka air laut turun hingga mencapai lebih dari 100 meter selama zaman es.

2.6.4.1 Subsistem pada sistem hidrologi

Energi yang sangat besar dari sistem hidrologi terlihat dengan jelas dalam setiap sub-

sistemnya, yaitu melalui perpindahan air yang ada di sungai-sungai, gletser, air bawah tanah,

lautan dan angin. Keseluruhan dari perpindahan air akan mengikis, mengangkut, dan

mengendapkan material serta akan membentuk bentangalam baru didalam prosesnya.

Berikut ini adalah penjelasan bagaimana air bergerak dan berpindah di muka Bumi dalam

sub-sistem utama dalam sistem hidrologi:

1. Sistem Atmosfir – Lautan. Lautan-lautan yang ada di Bumi berfungsi sebagai reservoir yang

sangat besar dimana air yang berbetuk cairan dan bersamaan dengan gas-gas yang terdapat di

atmosfir membentuk sistem iklim. Sirkulasi fluida yang menyelimuti bumi ini digerakan oleh

panas yang berasal dari matahari. Pemanasan permukaan bumi yang tidak teratur dari

matahari menyebabkan atmosfir mengalami aliran konveksi yang menyebabkan angin

mengalir dari lautan ke daratan atau sebaliknya. Aliran angin ini menyebabkan terjadinya

evaporasi sejumlah besar uap air masuk kedalam atmosfir, dan menggerakan arus di lautan.

Adanya variasi-variasi dalam sistem aliran konveksi ini membentuk pola yang teratur dalam

penyebaran precipitasi dan temperatur di seluruh permukaan Bumi. Jadi, iklim dikontrol oleh

sistem materi dan energi. Sebaliknya, iklim mengotrol bagaimana sistem hidrologi bekerja di

suatu area yang bersifat lokal.



2. Sistem Sungai. Hampir seluruh air yang mengalami presipitasi di daratan secara langsung akan

kembali ke lautan melalui sistem pengaliran air permukaan atau sistem sungai. Jumlah air

yang terlihat di sungai sungai yang ada diatas Bumi sangat besar, tetapi dalam kenyataannya

sangat kecil, yaitu hanya lebih kurang 0.0001% dari total air yang ada di Bumi, atau 0.0005%

air tidak berada di lautan. Air mengalir melalui sungai sungai dengan sangat cepat, dengan

kecepatan rata-rata 3 meter per-detik. Pada kecepatan ini, air dapat menempuh perjalanan

melalui seluruh total panjang sungai hanya dalam beberapa minggu. Ini artinya bahwa volume

air yang berada di sungai dalam perioda waktu yang tersedia adalah kecil, total volume air

yang melewati sistem sungai dalam suatu perioda dapat sangat besar. Sebagai hasilnya,

hampir semua kenampakan bentuk-bentuk bentangalam didominasi oleh air yang mengalir.

Saluran-saluran sungai yang terdapat diatas permukaan Bumi tidak dapat kita lihat secara

lengkap dan menyeluruh dari permukaan tanah, sedangkan dari ruang angkasa kita secara

bebas dapat melihat bentuk dari lembah-lembah sungai yang merupakan bentuk bentangalam

yang paling sering dijumpai diatas permukaan benua. Di daerah yang kering (gurun) dimana

vegetasi dan tutupan tanah menyebabkan pandangan kita menjadi kabur atau tidak jelas

sehingga jaringan lembah-lembah sungai sulit untuk dikenali. Hampir semua permukaan di

setiap benua beberapa diantaranya berhubungan dengan lereng dari lembah sungai, dimana

merupakan tempat berkumpul dan meneruskan aliran air permukaan ke arah laut.

Gambar 2-14 Suatu Sistem Sungai yang terlihat dengan jelas bagaimana sistem hidrologi membangun atau membentuk daratan. Pada citra tampak dengan jelas adanya perpindahan air yang direpresentasikan oleh sistem inter-koneksi cabang-cabang sungai yang sangat rapat, sedangkan dibeberapa area tidak tersentuh oleh erosi sungai. Wilayah gurun yang terlihat pada citra, jaringan cabang-cabang sungai secara rinci juga terlihat secara jelas. Bentuk-bentuk bentangalam lembah sungai adalah merupakan bentuk bentangalam yang paling dominan yang terdapat di benua, sedangkan di Bulan, Mars, dan Mercury bentuk-bentuk bentangalamnya didominasi oleh bentuk-bentuk kawah. (Courtesy of NASA)



Aspek yang terpenting lainnya dari suatu sistem sungai adalah menyediakan fluida sebagai

media untuk mengangkut sejumlah besar pasir, lanau dan lumpur ke laut. Sedimen-sedimen

ini membentuk delta delta besar yang ada di dunia, dimana sejumlah material yang ada di

benua benua dikikis dan diangkut oleh sungai-sungai. Delta sungai Nile adalah merupakan

contoh klasik. Sungai Nile merupakan sebuah saluran tunggal yang terbatas yang berhulu jauh

dari Cairo. Saluran ini kemudian terpecah menjadi serangkaian saluran percabangan sungai

dimana sedimen yang diangkut oleh sungai akhirnya diendapkan sebagai daratan baru di laut

Mediterania. Saluran utama secara perlahan bergeser arahnya kebelakang dan kedepan

memotong delta, dan keberlanjutan delta yang lebih tua tererosi kembali oleh gelombang dan

arus laut.

3. Sistem Glasial. Di daerah yang beriklim dingin, presipitasi jatuh sebagai salju, dan hampir

seluruhnya tertahan sebagai es yang tidak dengan segera kembali ke lautan sebagai aliran air

permukaan. Apabila salju yang jatuh setiap tahunnya lebih besar dibandingkan salju yang

mencair pada musim panas, maka akan terbentuk tumpukan es yang besar membentuk

gletser (gambar 2-15). Lembah glacial yang besar akan terbentuk dari jatuhan salju yang

berada di daerah pegunungan dan secara perlahan lahan turun mengalir kebawah lembah

sebagai sungai es.

Gambar 2-15. Lembah lembah glacial yang terdapat di Alaska dimana akumulasi salju yang terjadi setiap tahun yang kemudian mencair pada saat musim panas. Sepanjang puluhan tahun, siklus ini memungkinkan akumulasi es/salju membentuk gletser. Lembah-lembah glasial terbentuk di daerah pegunungan yang bersalju dan kemudian secara berlahan mengalir sebagai aliran es yang berbentuk menyerupai lidah yang sangat besar turun mengikuti lembah-lembah sungai yang ada. Perpindahan es merupakan agen erosi yang sangat bertenaga yang dapat merubah bentuk lembah dimana es tersebut mengalir. Garis-garis yang berwarna pada jalur gletser adalah campuran batuan yang berasal dari dinding-dinding lembah (Courtesy of U.S. Department of Agriculture)



Sistem glacial merubah sistem hidrologi yang normal secara signifikan karena air yang jatuh

ke daratan tidak langsung dialirkan kembali ke laut. Hal ini tidak sampai gletser mencair pada

waktu sampai di bagian yang lebih rendah yang akhirnya aliran air kembali ke laut, merembas

kedalam tanah atau ter-evaporasi. Saat ini, benua Antartica merupakan benua yang hampir

seluruhnya ditutupi oleh suatu lapisan es (glacier), yaitu lapisan es dengan ketebalan antara 2

– 2.5 km. Lapisan es glacial ini menutupi area seluas 13 juta km2, yaitu suatu area yang lebih

besar dari Amerika Serikat dan Meksiko. Lapisan es glacial yang terdapat di Antartica ini sama

luasnya dengan luas Amerika Utara dan Eropa selama jaman es (jaman glasiasi), dan lapisan es

ini menyusut kembali hanya dalam waktu 18.000 tahun.

Saat es bergerak, maka akan terjadi perubahan bentuk bentangalam melalui pembentukan

danau danau dan bentangalam lainnya di Kanada dan Amerika Serikat bagian utara, termasuk

Great Lake. Air yang berada dalam bentuk es dijumpai sekitar 80% berupa air yang tidak

berada di lautan, atau sekitar 2% dari total air yang ada di Bumi, terlebih lagi bila dibandingkan

dengan air yang ada di saluran-saluran dan sungai-sungai. Air dalam bentuk es (glacial)

bergerak secara perlahan lahan sekali dan kemungkinan tertahan sebagai es-glacial untuk

ribuan atau bahkan jutaan tahun. Saat ini diperkirakan bahwa air yang ada dalam bentuk es

glacial diperkirakan sudah bertahan lebih dari 10.000 tahun.

4. Sistem Air Bawah Tanah. Subsistem lainnya dalam sistem hidrologi adalah sistem air bawah

tanah, yaitu sistem dimana air meresap kedalam tanah (bawah permukaan) dan bergerak

mengalir secara berlahan lahan melalui ruang pori di dalam tanah ataau batuan. Sangat

mengherankan bahwa 20% air tidak berada di lautan tetapi berada di bawah permukaan.

Aliran air bawah tanah yang sangat lambat ini dapat melarutkan material-material yang

terdapat dalam batuan seperti batugamping dan dapat menyebabkan terbentuknya gua-gua

bawah tanah dan semakin lama gua-gua ini dapat bertambah besar dan pada akhirnya ambles

yang menyebabkan permukaan tanah akan membentuk cekungan-cekungan yang disebut

dengan sinkhole (dolina atau uvala).

Bentuk-bentuk bentangalam yang terjadi akibat proses pelarutan air bawah tanah sangat

umum dijumpai di Kentucky, Florida, Indiana, dan Texas Bagian Barat. Bentuk-bentuk

bentangalam ini sangat mudah dikenali terutama dari udara (gambar 2-16). Sinkhole biasanya

membentuk bentuk permukaan yang melingkar atau lonjong seperti bentuk bentuk kawah

yang terdapat dipermukaan bulan. Sinkhole-sinkhole ini sangat mungkin diisi oleh air dan

membentuk rangkaian danau-danau yang berbentuk melingkar.

5. Sistem Pantai. Sistem hidrologi juga bekerja di sistem garis pantai yaitu disepanjang pesisir

atau pantai yang ada baik di benua-benua, kepulauan, dan juga tepi danau yang berada di

daratan terutama oleh kerja gelombang. Air yang terdapat di lautan lautan dan danau

merupakan badan air yang bersifat mobil yang menjadi subyek berbagai gerakan seperti

terjadinya gelombang, pasang-surut, dan arus air. Seluruh gerakan tersebut akan mengerosi

pantai dan mengangkut sedimen dalam jumlah yang sangat besar, sebagai contoh Delta Nile

pada gambar 2-11. Dampak dari proses aktivitas air yang berada di pantai dapat kita lihat

berupa teras pantai, delta, pesisir, tanggul pantai, laguna, dan erosi daratan oleh gelombang

air (wave cut clift).



Gambar 2-16. Air Bawah Tanah (groundwater) merupakan bagian dari sistem hidrologi yang sangat luas dan tidak terlihat karena air bawah tanah menempati ruang antar butir yang kecil yang ada di dalam tanah atau batuan dan berada dibawah permukaan. Air bawah tanah ini dapat melarutkan batuan-batuan yang mudah larut, seperti batugamping, sehingga dapat membentuk jaringan yang rumit berupa gua-gua dan sauran-saluran bawah tanah sebagai tempat air bawah tanah mengalir. Pada citra warna semu diperlihatkan ratusan danau yang terdapat di wilayah Cape Canaveral, Florida, ditempati oleh sinkhole-sinkhole yang merupakan tempat yang efektif untuk air bawah tanah sebagai salah satu agen geologi. (Courtesy of U.S. Department of Agriculture)

6. Sistem Eolian (Angin). Sistem hidrologi juga bekerja di daerah yang beriklim kering (arid) yang

terdapat di dunia. Dibanyak tempat di daerah gurun, lembah-lembah sungai masih merupakan

bentuk bentangalam yang dominan. Tidak satupun yang ada dimuka bumi ini yang secara

lengkap bintik bintik kering. Meskipun di daerah yang kering sekalipun beberapa kali terjadi

hujan, dan pola iklim berubah sepanjang tahun. Lembah-lembah sungai dapat rusak atau

tidak terlihat oleh gumuk pasir (dune) hasil hembusan angin yang menutupi bagian dari

bentangalam gurun. Sirkulasi dari atmosfir membentuk sistem eolian. Angin dapat

mengangkut debu dan pasir dalam jumlah yang sangat besar, dan meninggalkan jejak jejak

yang khas dari aktivitas angin. Dalam sudut pandang yang lebih luas, angin itu sendiri

merupakan bagian dari sistem hidrologi, yaitu perpindahan fluida di atas permukaan planet.

2.6.5. Sistem Tektonik

Sistem tektonik adalah sistem yang melibatkan pergeseran litosfir, dimana litosfir terpecah

menjadi suatu mosaik dari lempeng-lempeng yang terpisah. Lempeng-lempeng ini secara sendiri

sendiri bergeser memisahkan diri yang dapat saling bertabrakan, dan saling berpapasan satu

dengan lainnya. Bagian pinggir dari batas batas lempeng adalah tempat dimana aktivitas geologi



terjadi seperti pemekaran lantai samudra (seafloor spreading), pembentukan palung benua

(continental rifting), pembentukan pegunungan, aktivitas gunungapi, dan gempabumi.

Para ahli kebumian sudah lama mengetahui bahwa Bumi memiliki energinya sendiri yang

berasal dari dalam bumi. Hal ini dimanifestasikan secara berulangkali dengan terjadinya

gempabumi, aktivitas gunungapi, dan jalur pegunungan lipatan. Namun demikian tidak sampai

pertengahan tahun 1960-an suatu teori yang dikembangkan secara bersama sama untuk

menjelaskan dinamika Bumi. Teori ini dikenal sebagai tektonik lempeng, yaitu teori yang

menyediakan suatu cetak biru dari dinamika bagian dalam Bumi. Istilah tektonik, sebagaimana kata

yang berhubungan dengan arsitektur, berasal dari bahasa Yunani, yaitu tektonikos dan merujuk

terhadap bangunan atau kontruksi. Dalam geologi, tektonik adalah kajian dari formasi dan

deformasi kerak Bumi yang dihasilkan dalam skala yang besar. Bukti bukti dari revolusi

perkembangan teori pergeseran litosfir berasal dari berbagai sumber, termasuk dalam hal ini

adalah data-data struktur, topografi, dan pola kemagnetan pada lantai samudra; lokasi-lokasi

gempabumi; pola aliran panas didalam kerak bumi; lokasi-lokasi aktivitas gunungapi; penyatuan

unsur struktur dan geografi dari benua-benua; serta sejarah pembentukan jalur pegunungan yang

ada di Bumi.

Unsur-unsur dasar dari sistem tektonik sangatlah sederhana dan mudah dipahami, yaitu

apabila kita perhatikan secara seksama gambar 2-17. Litosfir, sebagai bagian dari selaput bumi

yang terdiri dari kerak bumi dan sebagian mantel atas adalah bersifat padat dan kaku, sedangkan

Astenosfir yang berada dibawahnya bersifat plastis dan cair mengalir secara perlahan lahan. Prinsip

dasar dari tektonik lempeng adalah segmen-segmen atau lempeng-lempeng dari litosfir yang padat

dan kaku secara konstan bergerak satu dengan lainnya, termasuk didalam pergerakannya

membawa benua-benua yang lebih ringan dengannya. Lempeng samudra yang merupakan bagian

dari litosfir berasal dari material mantel panas yang keluar ke permukaan dan membeku di

punggung tengah samudra; lempeng samudra ini kemudian akan menyusup kembali di zona

subduksi, yaitu suatu zona dimana salah satu lempeng bergerak kearah bawah (menyusup) hingga

kebagian mantel yang lebih panas dibawahnya. Penyusupan lempeng ini ditandai oleh palung laut

yang di beberapa benua dibatasi oleh busur kepulauan. Ketika lempeng-lempeng saling

berpapasan satu dengan lainnya, maka terbentuk rekahan yang sangat besar. Pergeseran dan

tumbukan antar lempeng mengakibatkan kejadian gempabumi, volkanisme, serta pembentukan

jalur pegunungan lipatan dan juga terjadinya pengapungan benua itu sendiri.

Dalam kontek bumi yang dinamis, batas-batas lempeng adalah tempat dimana dinamika

bumi berasal. Sebagaimana terlihat pada gambar 2-18, batas batas lempeng tidak harus berimpit

dengan batas-batas benua, meskipun ada beberapa lempeng yang dibatasi oleh lempeng benua.

Terdapat 7 (tujuh) lempeng yang sangat besar dan selusin atau lebih lempeng-lempeng yang

ukuran lebih kecil. Ketebalan dari setiap lempeng berkisar antara ratusan kilometer. Lempeng-

lempeng meluncur diatas astenosfir yang bersifat mobil yang berada dibagian bawah, dan pada

umumnya meluncur dengan kecepatan 1 – 10 cm per tahun. Dikarenakan lempeng-lempeng secara

internal bersifat kaku, maka lempeng-lempeng tersebut menjadi mudah terdeformasi disepanjang

tepi lempengnya. Sumber dasar energi dari pergerakan tektonik dipercaya berasal dari panas yang

berada didalam bumi yang ditransfer melalui konveksi.



Gambar 2-17. Sistem Tektonik digerakan oleh energi panas yang berasal dari dalam Bumi. Astenosfir yang bersifat lebih plastis dibandingkan dengan litosfir yang menutupinya atau yang menutupi mantel bagian bawah. Lempeng litosfir yang berada diatas astenosfir relatif lebih dingin dan kaku bergeser dan terpisah kearah yang berlawanan sebagai suatu satuan mekanis disepanjang punggung samudra. Akibat kejadian ini, lelehan batuan yang berasal dari astenosfir akan naik keatas mengisi kekosongan diantara lempeng-lempeng litosfir yang saling berpisah dan lelehan batuan ini akan membeku menjadi bagian dari litosfir baru. Arus konveksi yang berjalan sangat lambat terjadi didalam mantel. Beberapa lempeng terdiri dari pelat-pelat yang tebal, kerak benua yang berdensitas lebih ringan tidak dapat tenggelam/menyusup kedalam mantel yang berdensitas lebih berat. Dengan demikian, apabila lempeng benua bertabrakan dengan lempeng lainnya, maka dibagian tepi lempeng benua akan terdeformasi menjadi rangkaian pegunungan. Bagian dari tepi-tepi lempeng adalah area-area yang paling aktif diatas muka Bumi dan merupakan tempat yang sangat intensif terhadap aktivitas volkanisme, aktivitas seismik, dan deformasi kerak. Secara lokal, arus konveksi yang terjadi di bagian mantel yang dalam dapat menghasilkan lelehan mantel (mantle plumes) yang muncul kepermukaan.

Gambar 2-18. Peta mosaic dari lempeng-lempeng litosfir Bumi. Lempeng-lempeng ini bersifat kaku/getas/tidak plastis, dan masing-masing bergerak sebagai satu kesatuan tunggal. Ada 3 jenis batas lempeng: (1) sumbu punggung samudra, dimana lempeng-lempeng saling menjauh (divergen) dan merupakan tempat terbentuknya material baru kerak samudra; (2) patahan transform, dimana lempeng lempeng saling berpapasan satu dan lainnya; (3) zona subduksi, dimana lempeng-lempeng saling mendekat (konvergen) dan salah satu lempeng akan menyusup kedalam astenosfir (garis biru).



Dalam satu model yang sederhana dari konveksi yang terjadi di dalam bumi, material mantel

yang panas naik kearah bagian dasar litosfir, yang kemudian bergeser secara lateral, menjadi

dingin, dan akhirnya menyusup dan mengalami pemanasan kembali, proses ini berlanjut terus

menerus dan berulang sebagai suatu siklus. Contoh konveksi yang sering kita lihat dan jumpai

adalah ketika kita memanaskan sup didalam panci (gambar 2-19). Panas yang dikenakan pada

dasar panci akan memanaskan sop di bagian bawah, yang kemudian cairan panas panas ini naik

karena densitasnya berkurang. Cairan yang panas akan naik keatas dan gaya akan menggeser

cairan yang dingin secara lateral. Konsekuensinya, cairan yang densitasnya lebih besar akan turun

kebawah sedangkan cairan berdensitas ringan akan naik kearah atas. Perputaran gerakan cairan ini

dikenal sebagai aliran konveksi.

Gambar 2-19. Arus konveksi pada mantel bumi dapat disebandingkan dengan arus konveksi yang terjadi di dalam panci yang berisi sop. Panas yang berasal dari bawah akan menyebabkan materi mengembang dan akibatnya densitas menjadi lebih rendah. Materi yang panas dengan densitas yang rendah akan naik keatas melalui arus konveksi yang kemudian akan berbelok secara lateral. Kemudian materi yang panas ini akan menjadi dingin kembali serta densitasnya meningkat lagi yang kemudian kembali tenggelam ke bagian dasar. Materi ini kemudian akan dipanaskan kembali dan akan naik lagi, proses ini berlangsung terus menerus membentuk siklus yang berulang-ulang.

2.6.5.1 Subsistem pada sistem tektonik

Kebanyakan dari bentuk topografi yang terdapat pada cekungan-cekungan laut dan benua

dapat dijelaskan secara baik dengan sistem tektonik lempeng. Apabila kita perhatikan bentuk

topografi utama dari planet Bumi dan bagaimana bentuk-bentuk tersebut bisa cocok didalam

sistem tektonik. Perbedaan jenis dari batas-batas lempeng merupakan subsistem dari sistem

tektonik. Masing-masing akan membentuk fenomena geologi yang khas.

1. Batas Lempeng Divergen. Pada batas batas lempeng divergen, lempeng lempeng bergeser

saling menjauh, dimana berimpit dengan punggung tengah samudra. Lelehan material panas

yang berasal jauh dari dalam mantel naik keatas untuk mengisi ruang kosong yang

ditinggalkan oleh lempeng yang saling menjauh. Beberapa lelehan material ini dierupsikan

kepermukaan dasar samudra sebagai lava dan lelehan material yang berasal dari mantel ini

kemudian membatu dan membentuk litosfir baru. Topografi punggung tengah samudra lebih

tinggi dikarenakan materialnya sangat panas sehingga densitasnya rendah bila dibandingkan

dengan kerak samudra yang berada disampingnya. Intensitas volkanisme yang paling sering

terjadi di atas Bumi berada di batas-batas lempeng divergen, akan tetapi umumnya tidak

teramati karena berada di bawah laut. Apabila lokasi lokasi gempabumi bawah laut kita plot

diatas peta, maka kita dapat melihat bahwa umumnya pusat-pusat gempa ternyata tersebar di

sepanjang batas lempeng divergen (gambar 2-20) dan hampir semuanya merupakan pusat

dari gempabumi dangkal, berbeda dengan gempabumi yang terjadi pada batas lempeng



konvergen dimana dicirikan oleh kegempaan dengan pusat gempanya berada jauh di dalam

bumi.

Gambar 2-20. Peta sebaran pusat-pusat gempabumi dan aktivitas gunungapi yang tersebar di tepi-tepi lempeng. Pada batas-batas lempeng divergen, merupakan pusat tempat terjadinya gempabumi dangkal, pusat erupsi gunungapi bawah laut, dan rekahan rekahan jenis tarikan (tensional fractures). Pada batas transform umumnya dicirikan oleh pusat gempabumi dangkal dan tidak dijumpai adannya aktivitas gunungapi, sedangkan disepanjang tepi lempeng konvergen merupakan pusat gempabumi dalam, pusat erupsi gunungapi, palung laut yang berada di lantai dasar samudra dan jalur pegunungan lipatan.

Gambar 2-21 Citra satelit yang mengekspresikan Laut Merah sebagai hasil continent rifting (palung benua) dimana semenanjung Sinai dan Arabia berpisah dengan Afrika. Palung benua pada citra ditempati oleh Laut Merah dan Teluk Suez yang dicirikaan oleh patahan yang linear, memanjang dari Laut Merah – Teluk Suez.



Kebanyakan dari batas lempeng divergen berada di dasar samudra, namun demikian ada juga

palung benua (rift) yang juga batas lempeng divergen berada diatas benua. Laut Merah

merupakan salah satu contoh dari palung benua yang besar yang menyajikan fitur fitur dari

suatu palung benua (gambar 2-21 dan 2-22). Laut Merah merupakan kelanjutan dari punggung

tengah samudra India, yang memisahkan semenanjung Sinai dan Arabia dari Afrika. Struktur di

wilayah ini didominasi oleh struktur lembah patahan yang lurus (linier) dan panjang dimulai

dari Laut Merah hingga ke Teluk Suez. Sebagai catatan, struktur lembah patahan dicirikan oleh

warna terang berasal dari sedimen muda sedangkan warna gelap berasal dari batuan yang

lebih tua. Lantai samudra yang baru terbentuk di dasar Laut Merah. Palung ini

memperlihatkan secara jelas dimana gaya tarikan yang terjadi pada litosfir dan bagaimana

gaya ini berdampak pada permukaan bumi.

.

Gambar 2-22 Batas lempeng divergen yang dimemisahkan antara Lempeng Afrika dengan Lempeng Arabia oleh Laut Merah sebagai palung benua (continent rift), sedangkan East African Rift memisahkan Lempeng Afrika Bagian Barat (Nubian) dengan lempeng Afrika Bagian Timur (Somalian).

2. Batas-batas Lempeng Transform. Punggung samudra pada umumnya terpecah pecah dan

bergeser disepanjang garis yang tegak lurus dengan sumbu punggung samudra. Pergeseran ini

merupakan patahan yang besar yang dicirikan oleh punggungan-punggungan yang tinggi dan

lembah-lembah yang dalam. Batas lempeng transform terjadi ketika lempeng-lempeng

bergeser satu dengan lainnya secara horisontal. Gempabumi dangkal merupakan hal yang

umum terjadi pada semua batas transform, sedangkan erupsi gunungapi tidak lazim dijumpai

pada batas lempeng transform. Hampir semua batas lempeng transform berada di dasar

samudra, namun demikian ada juga batas transform yang dijumpai di benua. Contoh yang

paling baik dari batas transform yang dijumpainya di benua adalah sistem patahan besar San

Andreas di California (gambar 2-23). Zona patahan ini ditandai oleh bentangalam yang

berbentuk linier menyerupai lembah yang sempit dan lurus, punggungan bukit yang sempit

dan lurus serta adanya pergeseran (offset) dari lembah sungai. Sistem patahan San Andreas

merupakan batas lempeng yang aktif antara lempeng Pasifik disebelah barat dan lempeng

Amerika Utara disebelah timur. Lempeng Pasifik bergeser relatif kearah lempeng Amerika

Utara sekitar 6 cm per tahun.



Gambar 2-23. Sistem Patahan San Andreas di California merupakan bagian dari batas lempeng transform yang memisahkan lempeng Amerika Utara dari lempeng Pasifik. Sistem patahan ini berhubungan dengan batas divergen yang ada di teluk California, yaitu dengan patahan transform Mendocino dan punggungan Juan de Fuca. Setidaknya terdapat 12 sistem patahan utama yang terlihat sebagai kelurusan kelurusan bukit. Patahan San Andreas adalah sesar geser jurus menganan (dextral strike slip fault) dengan arah gerakan horisontal, dimana kerak bumi bagian barat (lempeng Pasifik) bergeser relatif kearah utara dan kerah bagian timur (lempeng Amerika Utara) bergeser ke selatan.

Gaya yang terjadi diantara lempeng-lempeng mengakibatkan tubuh batuan mengalami

deformasi hingga terpatahkan. Gaya yang dilepaskan secara tiba-tiba disepanjang bidang

patahan menimbulkan gempabumi yang sering terjadi di California. Adapun batas transform

lainnya yang dapat diamati adalah batas transform yang memotong benua Asia, yaitu di

semenanjung Sinai dan Arab. Batas transform ini memanjang dari Teluk Aqaba hingga ke Laut

Mati, membentuk suatu lembah yang terlihat jelas dari ruang angkasa (gambar 2-21).

3. Batas-batas Lempeng Konvergen. Lempeng-lempeng yang bergerak saling mendekat dikenal

dengan batas lempeng konvergen. Aktivitas geologi yang terjadi disepanjang tepi batas

lempeng konvergen sangat bervariasi dan komplek jika dibandingkan dengan aktivitas yang

terjadi pada batas lempeng transform. Gaya kompresi yang sangat intensif yang terjadi pada

batas lempeng konvergen mengakibatkaan litosfir terdeformasi dan membentuk jalur

pegunungan lipatan. Hasil perkembangan benua benua, batuan-batuan yang ada sebelumnya

akan terubah apabila mengalami perubahan tekanan dan temperatur. Apabila dua lempeng

saling mendekat dan salah satunya menyusup kebawah lempeng lainnya maka proses ini

disebut sebagai subduksi. Dengan demikian jelas sekali bahwa terjadinya gempabumi dan

pembentukan gunungapi berkaitan dengan proses subduksi yang terjadi di bagian tepi

lempeng konvergen. Bentuk paling sederhana yang melibatkan dua lempeng konvergen dari

kerak samudra adalah zona subduksi yang berada dibagian barat dan timur wilayah Pasifik

yaitu di kepulauan gunungapi Tonga, Mariana dan Aleut. Palung yang terbentuk dari lempeng

yang menyusup kedalam mantel ini memanjang berbentuk cekungan yang sempit dengan

kedalaman sekitar 5 – 8 km dan merupakan daerah terendah dimuka Bumi.

Sebagaimana diketahui bahwa lempeng litosfir yang menyusup kedalam mantel akan

mengalami pemanasan dan dehidrasi mengakibatkan material batuan litosfir akan meleleh,

densitasnya menjadi berkurang sehingga akan naik kepermukaan dan dierupsikan



membentuk gugusan pulau-pulau gunungapi yang disebut busur kepulauan. Apabila lempeng

samudra menyusup dibawah suatu benua, lelehan batuan kemungkinan akan membentuk

suatu rangkaian gunungapi pada bagian tepi benua; Suatu rangkaian yang sangat

mengagumkan dari palung laut dalam yang berasosiasi dengan busur gunungapi adalah Cincin

Api (ring of fire) yang mengelilingi lautan Pasifik.

Setiap lempeng yang menyusup kedalam bumi, maka akan terjadi gempabumi. Semua

episenter gempabumi yang dalam, hingga mencapai kedalaman 700 km terjadi pada batas

lempeng konvergen. Tektonik lempeng dapat menjelaskan mengapa pegunungan Andes yang

berada di Amerika Selatan selalu terjadi perulangan erupsi gunungapi dan gempabumi

(gambar 2-24). Hal yang sama juga terjadi di pantai barat Amerika Tengah dan juga yang

terjadi di tempat-tempat lainnya di dunia seperti di Mediterania, dimana gempabumi daan

erupsi gunungapi terjadi di bagian tepi lempeng konvergen. Ketika pergerakan lempeng

konvergen terjadi, maka batuan-batuan yang ada pada kerak mengalami deformasi. Kerak

yang ada di benua dan busur kepulauan akan terangkat yang disebabkan densitasnya yang

lebih ringan dibandingkan dengan densitas kerak samudra sedangkan kerak samudra akan

menyusup kedalam mantel. Akibatnya tumbukan ini maka kerak benua secara intensif

tertekan yang mengakibatkan bagian tepi lempeng konvergen terlipat-lipat.

Pada gambar 2-24 diperlihatkan struktur pegunungan Andes yang ada di Amerika Selatan yang

mencerminkan tipe dari deformasi ini. Komplek dari sistem punggungan dan lembah yang

terdapat di Andes bagian timur adalah merupakan hasil dari lapisan-lapisan batuan sedimen

yang terlipat akibat deformasi tumbukan 2 lempeng. Lipatan lapisan-lapisan sedimen ini

terlihat seperti sebuah karpet yang dilipat. Hal yang sama juga terjadi di pegunungan

Appalachian yang ada di Amerika Serikat. Jalur pegunungan yang lebih muda yang terbentang

dari Alaska menerus ke pegunungan Rocki di Amerika Tengah hingga ke pegunungan Andes di

Amerika Selatan merupakan hasil tumbukan lempeng antara lempeng Amerika Utara dengan

lempeng Pasifik, lempeng Cocos, dan lempeng Nazca. Secara geologi, deformasi yang terjadi

pada sistem pegunungan muda ini masih berlangsung di berbagai tempat dikarenakaan

lempeng-lempeng yang ada masih terus bergerak.

4. Tektonik Lempeng dan Hotspot (Plume mantel). Didalam pergerakan lempeng-lempeng,

kerak benua dan kerak samudra mengalami aktivitas tektonik ataupun aktivitas volkanik ketika

kerak-kerak tersebut menjauh dari punggung tegah samudra. Tidak demikian halnya dengan

“plume” yang merupakan batuan panas asal mantel yang naik kepermukaan dan

memungkinkan membentuk gunungapi dan dapat membuat interior lempeng menjadi

melengkung dan landai. Contoh yang paling baik dari peristiwa aktivitas hotspot adalah

rangkaian kepulauan Hawaii yang berada di lautan Pasifik. Hawaii adalah suatu gugusan

kepulauan yang terbentuk jauh dari batas-batas lempeng dan diduga kepulauan ini berada

diatas suatu gumpalan material panas (hotspot) yang berasal dari plume mantel yang naik

menerobos litosfir menhasilkan gunungapi (gambar 2-25 dan gambar 2-26).

Gunungapi dan geyser yang berada di Taman Nasional Yellowstone di bagian barat Amerika

Utara kemungkinan juga terletak diatas suatu plume mantel. Kegempaan di daerah gunungapi

yang terbentuk secara ini juga umum terjadi, tetapi gempa dengan episenter dalam sangat

jarang dirasakan di wilayah ini.



Gambar 2-24. Pegunungan Andes terbentuk oleh subduksi antara lempeng Nasca yang menyusup kebawah di tepi lempeng konvergen Amerika Selatan. Lapisan-lapisan batuan sedimen yang awalnya horisontal kemudian terlipat dan terangkat dan secara bersamaan diikuti oleh proses erosi. Lapisan lapisan yang resisten terhadap erosi terlihat sebagai punggungan di bagian timur Andes. Jalur pegunungan lipatan seperti pegunungan Andes merupakan salah satu bukti yang nyata hasil dari lempeng konvergen, dan apabila kita perhatikan secara teliti kita dapat juga menemukan dataran gunungapi yang relatif landai serta kerucut-kerucut gunungapi yang terisolasi yang menunjukan peran dari aktivitas volkanisme di bagian tepi lempeng konvergen. (Courtesy of Ken Perry, Chalk Butte, Inc.

Gambar 2-25 Plume mantel (material pijar) asal dari mantel bumi yang naik menerobos litosfir bumi dan dikenal sebagai hotspot (gambar kiri). Pembentukan gunungapi yang berasal dari hotspot yang naik kepermukaan bumi. Kepulauan Hawaii merupakan contoh dari gugusan kepulauan yang terbentuk dari material panas (hotspot) yang naik kepermukaan bumi dan menghasilkan pulau gunungapi.



Gambar 2-26 Hawaii adalah suatu gugusan kepulauan yang terbentuk jauh dari batas-batas lempeng dan diduga kepulauan ini berada diatas suatu gumpalan material panas (hotspot) yang naik menerobos mantel menghasilkan pulau gunungapi. Oleh karena litosfir yang ada di wilayah ini bergerak secara berlahan-lahan kearah baratlaut dan membawa gugusan gunungapi yang lebih tua menjauh dari pusat hotspot. Di bagian selatan kepulauan Hawaii gunungapi tampak masih aktif, tetapi tidak untuk yang ada di Maui dan kepulauan lainnya ke arah baratlaut. (Courtesy of Ken Perry, Chalk Butte, Inc.).

2.7 Gaya Gravitasi dan Isostasi

Gaya gravitasi atau gayaberat mempunyai peran yang paling utama didalam dinamika bumi.

Gaya gravitasi terlibat dalam berbagai peristiwa yang terjadi di dalam interior planet bumi, seperti

penyesuaian isostasi dari elevasi kerak bumi, tektonik lempeng, dan terjadinya aliran air ke arah

yang lebih rendah pada sistem hidrologi.

Gaya gravitasi adalah suatu gaya yang menjadi dasar dalam sistem tata surya kita. Gaya ini

memainkan peran yang sangat penting di dalam pembentukan sistem tata surya, asal dari

pembentukan planet-planet dan termasuk didalamnya meteorit-meteorit yang mendominasi pada

awal sejarah pembentukannya. Dan sejak saat itu kemudian, gaya gravitasi sudah menjadi gaya

yang tetap didalam setiap fase dari dinamika bumi, dan merupakan satu faktor yang dominan

didalam semua proses-proses geologi yang bekerja baik diatas maupun di dalam Bumi, seperti

gletser, sungai, angin, dan gunungapi..

Gaya gravitasi juga bekerja pada skala global, yaitu skala kerak Bumi. Gaya gravitasi

menyebabkan batuan yang berdensitas lebih ringan seperti bebatuan yang menyusun benua-

benua akan berada pada posisi yang lebih tinggi elevasinya dibandingkan dengan batuan yang

berdensitas lebih berat seperti bebatuan yang menyusun Lantai Samudra. Hal yang sama juga

berlaku bagi Kerak Bumi yang mengalami pembebanan akibat proses pengendapan sedimen yang

terjadi terus menerus sehingga semakin lama semakin tebal, seperti yang terjadi di delta-delta

sungai, atau pembenanan es-glasial, atau pembebanan air yang berada didalam danau yang

sangat dalam, dapat menyebabkan wilayah tersebut mengalami penurunan. Sebaliknya, suatu

rangkaian pegunungan yang kehilangan bebannya akibat bebatuan yang berada diatasnya

dipindahkan oleh aktivitas erosi, sehingga bebannya menjadi berkurang dan pada akhirnya dapat



menyebabkan kerak bumi yang berada dibawahnya terangkat keatas untuk mengisi tempat yang

ditinggalkan oleh bebatuan yang tererosi tersebut.

Gerak-gerak vertikal yang terjadi pada kerak bumi untuk menyesuaikan diri akibat pengaruh

gaya gravitasi dikenal dengan istilah Isostasi. Kata Isostasi sendiri berasal dari bahasa Yunani, yaitu

“Isos” yang artinya “sama atau setara” dan “stasis” yang artinga “keadaan atau kondisi”. Jadi

isostasi artinya keadaan atau kondisi yang seimbang. Pada dasarnya, litosfir Bumi, dalam kontek

gaya gravitasi, secara terus menerus (kontinyu) melakukan reaksi terhadap gaya gravitasi yang ada

di Bumi dalam rangka mencoba mempertahankan keseimbangan dari gaya gravitasi yang bekerja

padanya. Isostasi terjadi karena kerak bumi yang lebih kecil densitasnya akan bersifat lebih

mengambang dibandingkan dengan mantel bumi yang berdensitas lebih tinggi dan berada dibawah

litosfir. Setiap bagian dari kerak Bumi digerakan oleh mantel Bumi dan setiap pergerakan dari kerak

bumi sangat tergantung pada ketebalan dan densitas kerak masing masing (gambar 2-26).

(A) (B)

A. Balok yang berdensitas rendah akan mengambang diatas cairan yang densitasnya lebih besar. Apabila balok

mempunyai densitas yang sama, maka balok yang lebih tebal akan akan naik lebih tinggi dan yang masuk

kedalam cairan juga lebih dalam dibandingkan balok yang lebih tipis.

B. Pegunungan yang menjulang tinggi diatas kerak yang densitasnya rendah akan diseimbangkan dengan bagian

bawah (akar) yang masuk jauh kedalam mantel.

(C) (D)

C. Balok balok yang mengambang dengan densitas yang tidak seragam. Bagian balok yang berdensitas lebih besar

(warna hijau) maka permukaan yang mengambang akan lebih rendah dibandingkann dengan balok-balok yang

ada disekitarnya, meskipun ketebalannya sama.

D. Suatu cekungan yang dalam kemungkinan terbentuk jika batuan batuan yang ada dibawahnya lebih besar

densitasnya (warna hijau) dibandingkan dengan densitas batuan yang ada disekilingnya.

Gambar 2-26. Isostasi merupakan suatu kecenderungan yang bersifat universal dari segmen segmen kerak bumi untuk mencapai suatu kondisi yang seimbang. Adanya perbedaan ketebalan dan densitas dapat menyebabkan terjadinya penyesuaian isostasi didalam kerak bumi.



Material kerak yang berdensitas lebih tinggi akan masuk lebih jauh kedalam mantel

dibandingkan dengan material kerak yang berdensitas lebih rendah. Sebaliknya, untuk material

kerak Bumi yang berdensitas sama namun ketebalan keraknya tidak sama, maka kerak yang lebih

tebal akan lebih jauh masuk kedalam mantel dibandingkan dengan kerak yang tipis. Penyesuaian

isostasi dalam kerak Bumi dapat disebandingkan dengan penyesuaian suatu balok es yang

mengambang diatas suatu danau. Lapisan es yang berada dibawah air adalah setara dengan

volume air yang dipindahkan dengan berat yang sama dengan berat es.

Sebagai hasil dari penyesuaian isostasi, bagian bawah dari suatu rangkaian pegunungan yang

tinggi dan dataraan tinggi (plateau) umumnya akan diimbangi oleh kerak yang lebih tebal dan lebih

dalam hingga mencapai bagian mantel jika dibandingkan dengan bentangalam yang elevasinya

lebih rendah. Setiap perubahan ketebalan yang ada di dalam kerak, seperti hilangnya material yang

disebabkan oleh proses erosi atau penambahan material akibat sedimentasi (pengendapan), erupsi

gunungapi, atau akumulasi es-glasial yang sangat besar di atas benua akan menyebabkan

terjadinya penyesuaian isostasi.

Bangunan dari bendungan “Hoover Dam” di sungai Colorado terdokomentasi dengan sangat

baik mengenai terjadinya penyesuaian isostasi. Dengan penambahan berat air dan sedimentasi

yang ada di dalam waduk (reservoir) sudah cukup untuk mengukur adanya penurunan

(subsidence). Sejak dibangunnya bendungan pada tahun 1935, 24 milyar ton air ditambah dengan

jumlah sedimen yang tidak diketahui berapa beratnya, menutupi danau “Lake Mead”. Dalam

hitungan tahun, penambahan berat ini menyebabkan kerak mengalami penurunan yang berbentuk

lingkaran disekitar danau tersebut.

Es-glasial yang terperangkap diatas benua merupakan contoh lain dari penyesuaian isostasi

yang terjadi dalam kerak. Berat dari lembaran-lembaran es yang tebalnya ribuan meter ini telah

mengganggu keseimbangan kerak dan menekan kerak kearah bawah (dalam). Di kedua kutub

bumi, yaitu Antartika dan Greenland, berat es-glasial yang terdapat dikedua tempat ini telah

menyebabkan bagian tengah dari daratan benua berada dibawah ketinggian muka air laut.

Penyesuaian isostsia telah terjadi juga di benua Eropa dan Amerika Utara selama zaman es

(glasiasi), saat es-glasial masih terdapat disana. Di bagian kedua benua, seperti Teluk Hudson dan

Laut Baltic masih terlihat bahwa ketinggian muka air berada dibawah ketinggian muka air laut. Saat

ini lapisan es-glasial sudah tidak ada lagi yang menyebabkan kerak mengalami rebound atau

kembali ke posisi semula dengan kecepatan rata-rata 5 – 10 meter per-tahun.

Konsep isostasi disamping sebagai dasar dalam mempelajari bentuk-bentuk kenampakan

kerak bumi, seperti benua-benua, cekungan laut, jalur pegunungan dan juga sebagai dasar untuk

memahami reaksi dari benua terhadap erosi, sedimentasi, glasiasi, dan sistem tektonik.

2.8 Aliran Panas dan Tektonik Lempeng

Bumi adalah suatu mesin pemanas raksasa, tidak saja sebagai penghasil panas, tetapi juga

sistem tektonik digerakan oleh aliran panas yang berasaal dari bumi. Inti bumi bagian luar bersifat

cair yang memiliki tenaga secara luar biasa untuk mencairkan bagian mantel bumi, erupsi lava yang

keluar dari gunungapi, gelembung gelembung yang keluar dari sumbermata air panas, endapan

bijih logam dari larutan panas. Bukti-bukti tersebut menjadi rujukan penting dalam memahami



panas yang berasal dari dalam bumi. Untuk menilai aliran panas yang berasal dari bumi maka para

akhli geologi melakukan pengukuran dengan cara menghitung jumlah energi panas yang dilepaskan

yang ada di suatu erea tertentu (miliwatt/m2). Aliran panas biasanya diukur dengan menggunakan

sebuah termometer yang sensitif yang dilakukan pada lubang pemboran pada bagian bawah

lubang bor dan kemudian mencatat temperaturnya atau biasa dikenal dengan sebutan gradien

geotermal.

Gambar 2-27 adalah peta rekapitulasi hasil pengukuran secara detil yang memperlihatkan

hubungan antara aliran panas dan susunan tektonik global. Pada peta terlihat jelas bahwa aliran

panas tidak terdistribusi secara seragam ke seluruh planet Bumi, tetapi mengapa polanya terlihat

jelas? Darimana asal panas yang ada di dalam Bumi ? Marilah kita jawab pertanyaan kedua

terlebih dahulu. Saat ini, hampir semua panas yang dilepaskan dari dalam Bumi dihasilkan dari

peluruhan radioaktif dari 3 (tiga) unsur yang jumlahnya dalam semua batuan sangat sedikit sekali,

yaitu Potassium, uranium , dan Thorium. Panas dihasilkan ketika sejumlah kecil materi dikonversi

menjadi energi. Walaupun mantel bumi berisi konsentrasi yang sangat rendah dari unsur-unsur

radioaktif tersebut, namun demikian ternyata sangat tebal dan masif yang mengakibatkan mantel

merupakan sumber energi panas yang dominan. Dengan demikian, aliran panas (dan gradien

temperatur) akan tetap tinggi ketika mantel berada dekat permukaan Bumi.

Gambar 2-27. Peta hubungan antara hasil pengukuran aliran panas secara global dengan tektonik lempeng. Pada peta terlihat penyebaran aliran panas tertinggi justru berada di litosfir samudra dan berada di tempat-tempat batas lempeng divergen. Hal ini dikarenakan ketebalan lempeng samudra yang tidak tebal dan umumnya lempeng samudra berumur lebih muda dibandingkan dengan litosfir benua. Penyebaran aliran panas yang paling rendah berada di bagian tengah dari benua-benua yang tua dan hal ini diduga karena di bagian ini keraknya tebal, dingin dan terisolasi.

Prinsip tersebut diatas membatu kita dalam memahami mengapa aliran panas sangat tinggi

di daerah lautan dimana litosfirnya tipis dibandingkan dengan yang terdapat dibawah benua.

Pemikiran dengan cara lain tentang adanya anomali termal yang terdapat di lautan adalah dengan

mengingat bahwa litosfir samudra sangat panas saat ketika terbentuk oleh proses pembatuan di

pematang tengah samudra. Lempeng ini juga lebih muda umurnya dibandingkan dengan semua

litosfir benua dikarenakan belum semua panasnya hilang. Lebih dari pada itu, wilayah wilayah yang

aliran panasnya paling tinggi adalah yang berada di pematang tengah samudra, terutama di Pasifik



timur dan di pematang samudra India. Pada punggung samudra litosfir masih baru terbentuk dan

muda, tipis serta tempat dimana gunungapi bersifat aktif.

Zona aliran panas yang terendah berhubungan dengan bagian tengah dari benua-benua yang

sudah tua. Diperkirakan sifat litosfir yang dingin dan sangat tebal yang terisolasi serta terproteksi

sangat lama. Pola yang menarik lainnya adalah kenampakan aliran panas yang berada disepanjang

palung laut (zona subduksi). Sebagai catatan bahwa aliran panas yang berada di zona subduksi

relatif rendah seperti yang berada di Indonesia dan pantai barat Amerika Selatan. Mengapa aliran

panas rendah pada zona gunungapinya aktif? Kemungkinan karena subduksi litosfir samudra

mengalami pendinginan oleh mantel dan menyebabkan berkurangnya aliran panas.

2.9 Hipotesa Pengapungan Benua

Revolusi dalam ilmu pengetahuan kebumian sudah dimulai sejak awal abad ke 19, yaitu

ketika munculnya suatu pemikiran yang bersifat radikal pada kala itu dengan mengajukan hipotesa

tentang benua benua yang bersifat mobil yang ada di permukaan bumi. Sebenarnya teori tektonik

lempeng sudah muncul ketika gagasan mengenai hipotesa Pengapungan Benua (Continental Drift)

diperkenalkan pertama kalinya oleh Alfred Lothar Wegener (1915) dalam bukunya “Die Entstehung

der Kontinente und Ozeane” atau “The Origins of Oceans and Continents”.

Alfred Lothar Wegener lahir di Berlin pada tanggal 1 November 1880

adalah seorang ilmuwan dan meteorolog dari Jerman. Ia dikenal dengan

hipotesanya mengenai “Kontinentalverschiebung” (Continental drift),

yang dikemukakan pada tahun 1912 yang menyatakan bahwa kontinen

secara perlahan bergerak di permukaan bumi. Hipotesa “Continental

drift” muncul ketika ia dikagetkan oleh keberadaan fosil dalam strata

geologi yang sekarang dipisahkan oleh lautan semasa bekerja di

Universitas Marburg.

Hipotesa Pengapungan Benua diperkenalkan pertama kalinya oleh Alfred Lothar Wegener

dalam 2 artikel yang diterbitkannya. Wagener beranggapan bahwa pada 200 juta tahun yang lalu

Superbenua Pangea mulai memisahkan diri. Alexander Du Toit, seorang gurubesar geologi dari

Universitas Witwatersrand yang juga sebagai mitra dan sekaligus pendukung gagasan Wagener,

berpendapat bahwa Superbenua Pangea pada awalnya pecah menjadi 2 (dua) benua yang sangat

luas, yaitu benua Laurasia yang ada di belahan bumi bagian utara dan benua Gondwana di belahan

bumi bagian selatan. Kedua benua ini selanjutnya pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil lagi

yang kita kenal sebagai benua-benua yang ada saat ini.

Hipotesa Wagener didasarkan pada kecocokan dari bagian-bagian benua Amerika Selatan

dan benua Afrika. Kecocokan kedua benua ini telah diungkapkan pertama kalinya oleh Abraham

Ortelius 3 abad sebelumnya. Wagener juga tertarik pada kejadian-kejadian struktur geologi yang

tidak biasa terjadi serta fosil-fosil binatang dan tumbuh-tumbuhan yang ditemukan pada garis

pantai Amerika Selatan dan Afrika, dimana saat ini kedua benua tersebut dipisahkan oleh lautan

Atlantik yang sangat luas. Wagener berargumentasi bahwa secara fisik sangat tidak mungkin untuk

organisme-organisme tersebut bermigrasi menyeberangi lautan yang sangat luas. Berdasarkan

hasil identifikasi dari spesies fosil-fosil yang terdapat disepanjang bagian pantai Afrika dan Amerika



ternyata memiliki kesamaan, sehingga Wagener yakin bahwa dahulunya kedua benua tersebut

tadinya bersatu. Menurut Wagener bahwa pengapungan benua terjadi setelah pecahnya benua-

benua yang memisahkan diri dari benua Pangea. Hal ini tidak saja menjelaskan adanya kecocokan

fosil-fosil akan tetapi juga bukti-bukti adanya perubahan iklim yang sangat drastis di beberapa

benua. Sebagai contoh, penemuan fosil-fosil tanaman tropis di Antartika sampai kepada

kesimpulan bahwa daratan yang beriklim dingin saat ini sebelumnya harus berada dekat dengan

ekuator yang beriklim lebih hangat, dengan kondisi berupa rawa-rawa dimana vegetasi dapat

tumbuh. Disamping ketidak cocokan iklim dan kondisi geologi dimana fosil Glossopteris ditemukan

yang saat ini berada di daerah kutub serta dijumpainya endapan-endapan glasial yang berada di

daerah beriklim gurun (arid), seperti yang terdapat di lembah sungai Vaal, Afrika Selatan.

Wegener menggunakan fitur-fitur alam, fosil, dan iklim sebagai bukti untuk mendukung

hipotesisnya tentang pengapungan benua. Contoh dari fitur alam alam yang digunakan adalah

posisi antara pegunungan yang terdapat di Afrika dan di Amerika Selatan yang sejajar; juga

keberadaan batubara di Eropa cocok dengan batubara yang ada di Amerika Utara. Wegener juga

mencatat bahwa fosil reptil seperti Mesosaurus dan Lystrosaurus ditemukan di tempat yang

sekarang terpisahkan oleh lautan. Kemungkinan bahwa reptil tersebut dapat berenang dengan

jarak yang sangat jauh, Wegener yakin bahwa reptil-reptil tersebut pernah hidup pada satu daratan

yang kemudian terpisah atau terbagi-bagi. Berdasarkan hasil penelitiannya, maka pada tahun 1912

Wegener menerbitkan teorinya yang dikenal dengan “Continental Drift”. Dalam teorinya Wegener

menyatakan bahwa semua benua yang ada saat ini pada awalnya merupakan satu kesatuan dan

kemudian karena pergerakannya benua benua tersebut terbagi menjadi beberapa bagian yang

kemudian bermigrasi (drifted) ke posisi seperti saat ini. Pada tahun 1915, dalam The Origin of

Continents and Oceans (Die Entstehung der Kontinente und Ozeane), Wegener mempublikasikan

teori bahwa dahulu pernah ada satu benua yang dinamakan superkontinen, dan di kemudian hari

dinamakannya sebagai “Pangaea” yang artinya “Semua Daratan”.

Kelemahan yang fatal dari hipotesa Wegener adalah bahwa teori yang diajukannya tidak

bisa menjelaskan dengan sempurna pertanyaan-pertanyaan kritis yang sangat mendasar, seperti

pertanyaan tentang: gaya apa yang dapat memindahkan benua yang sangat besar dan tersusun

dari masa batuan padat berpindah hingga mencapai ribuan kilometer? Wagener menduga bahwa

benua-benua tersebut secara sederhana bergeser diatas lantai samudra, akan tetapi Harold

Jeffreys, seorang akhli geofisika mengkoreksi argumentasi Wagener bahwa hal itu sangat tidak

mungkin karena untuk menggeser masa batuan yang sangat luas diatas lantai samudra tanpa

menimbulkan pecahnya benua benua tersebut adalah tidak mungkin. Tanpa merasa cemas karena

penolakan terhadap teori yang digagasnya, Wagener tetap mendedikasikan seluruh hidupnya

untuk mencari dan mendapatkan bukti-bukti baru dalam rangka mempertahankan hipotesanya itu.

Ia meninggal pada tahun 1930 saat melakukan ekspedisi melintasi padang es di Greenland, namun

demikian ia tetap terus berusaha. Sepeninggalnya Wagener, bukti-bukti baru dari hasil eksplorasi

lantai samudra dan studi lanjutan yang tertarik kepada teori Wagener akhirnya sampai kepada

pengembangan teori Tektonik Lempeng.

Adapun bukti-bukti tentang adanya super-kontinen Pangaea pada 200 juta tahun yang lalu

didukung oleh fakta fakta sebagai berikut:

1. Kecocokan Garis Pantai. Adanya kecocokan garis pantai yang ada di benua Amerika

Selatan bagian timur dengan garis pantai benua Afrika bagian barat, dimana kedua garis



pantai ini cocok dan dapat dihimpitkan satu dengan lainnya (gambar 2-28). Wegener

menduga bahwa benua benua tersebut diatas pada awalnya adalah satu atas dasar

kesamaan garis pantai. Atas dasar inilah kemudian Wegener mencoba untuk mencocokan

semua benua benua yang ada di muka bumi.

Gambar 2-28 Kecocokan garis pantai benua Amerika Selatan Bagian Timur dengan garis pantai benua Afrika Bagian Barat

2. Persebaran Fosil. Diketemukannya fosil-fosil yang berasal dari binatang dan tumbuhan

yang tersebar luas dan terpisah di beberapa benua, seperti (gambar 2-29):

a) Fosil Cynognathus, suatu reptil yang hidup sekitar 240 juta tahun yang lalu dan

ditemukan di benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

b) Fosil Mesosaurus, suatu reptil yang hidup di danau air tawar dan sungai yang hidup

sekitar 260 juta tahun yang lalu, ditemukan di benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

c) Fosil Lystrosaurus, suatu reptil yang hidup di daratan sekitar 240 juta tahun yang lalu,

ditemukan di benua benua Afrika, India, dan Antartika.

d) Fosil Clossopteris, suatu tanaman yang hidup 260 juta tahun yang lalu, dijumpai di

benua benua Afrika, Amerika Selatan, India, Australia, dan Antartika.

Pertanyaannya adalah, bagaimana binatang-binatang darat tersebut dapat bermigrasi

menyebrangi lautan yang sangat luas serta di laut yang terbuka? Boleh jadi jawabannya

adalah bahwa benua-benua yang ada sekarang pada waktu itu bersatu yang kemudian pecah

dan terpisah pisah seperti posisi saat ini.



Gambar 2-29 Persebaran fosil Cynognathus diketemukan hanya di benua Amerika Selatan dan benua Afrika; fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Afrika, India, dan Antartika; fosil Mesosaurus di benua benua Amerika Selatan dan Afrika, dan fosil Glossopteris dijumpai di benua benua Amerika Selatan, Afrika, India, Antartika, dan Australia.

3. Kesamaan Jenis Batuan. Jalur pegunungan Appalachian yang berada di bagian timur

benua Amerika Utara dengan sebaran berarah timurlaut dan secara tiba-tiba menghilang di

pantai Newfoundlands. Pegunungan yang umurnya sama dengan pegunungan Appalachian

juga dijumpai di British Isles dan Scandinavia. Kedua pegunungan tersebut apabila diletakkan

pada lokasi sebelum terjadinya pemisahan / pengapungan, kedua pegunungan ini akan

membentuk suatu jalur pegunungan yang menerus. Dengan cara mempersatukan

kenampakan bentuk-bentuk geologi yang dipisahkan oleh suatu lautan memang diperlukan,

akan tetapi data data tersebut belum cukup untuk membuktikan hipotesa pengapungan

benua. Dengan kata lain, jika suatu benua telah mengalami pemisahan satu dan lainnya,

maka mutlak diperlukan bukti-bukti bahwa struktur geologi dan jenis batuan yang

cocok/sesuai. Meskipun bukti-bukti dari kenampakan geologinya cocok antara benua benua

yang dipisahkan oleh lautan, namun belum cukup untuk membuktikan bahwa benua

tersebut telah mengalami pengapungan.

4. Bukti Iklim Purba (Paleoclimatic). Para ahli kebumian juga telah mempelajari mengenai

ilklim purba, dimana pada 250 juta tahun yang lalu diketahui bahwa belahan bumi bagian

selatan pada zaman itu terjadi iklim dingin, dimana belahan bumi bagian selatan ditutupi

oleh lapisan es yang sangat tebal, seperti benua Antartika, Australia, Amerika Selatan, Afrika,

dan India (gambar 2-30). Wilayah yang terkena glasiasi di daratan Afrika ternyata menerus

hingga ke wilayah ekuator. Akan tetapi argumentasi ini kemudian ditolak oleh para ahli

kebumian, karena selama perioda glasiasi terjadi di belahan bumi bagian selatan sedangkan

di belahan bumi bagian utara beriklim tropis yang ditandai dengan berkembangnya hutan

rawa tropis yang sangat luas dan merupakan material asal dari endapan batubara yang

dijumpai di Amerika bagian timur, Eropa dan Asia. Pada saat ini, para ahli kebumian baru



percaya bahwa daratan yang mengalami glasiasi berasal dari satu daratan yang dikenal

dengan superkontinen Pangaea yang terletak jauh di bagian selatan dari posisi saat ini. Bukti-

bukti dari Wegener dalam mendukung hipotesa Pengapungan Benua baru diperoleh setelah

50 tahun sebelum masyarakat ahli kebumian mempercayai kebenaran tentang hipotesa

Pengapungan Benua.

Gambar 2-30. Sebaran lapisan es di belahan bumi bagian selatan pada 250 – 300 juta tahun yang lalu serta sebaran fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Afrika, India, dan Antartika; fosil Glossopteris dijumpai di benua benua Amerika Selatan, Afrika, India, Antartika, dan Australia.

5. Pengapungan Benua dan Paleomagnetisme. Ketika pertama kali hipotesa Pengapungan

Benua dikemukakan oleh Wegener, yaitu pada periode 1930 hingga awal tahun 1950-an,

bukti-bukti yang mendukung hipotesa ini sangat minim sekali. Adapun perhatian terhadap

hipotesa ini baru terjadi ketika penelitian mengenai penentuan Intensitas dan Arah medan

magnet bumi. Setiap orang yang pernah menggunakan kompas tahu bahwa medan magnet

bumi mempunyai kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan yang arahnya hampir berimpit

dengan arah kutub geografis bumi. Medan magnet bumi juga mempunyai kesamaan dengan

yang dihasilkan oleh suatu batang magnet, yaitu menghasilkan garis-garis imaginer yang

berasal dari gaya magnet bumi yang bergerak melalui bumi dan menerus dari satu kutub ke

kutub lainnya. Jarum kompas itu sendiri berfungsi sebagai suatu magnet kecil yang bebas

bergerak di dalam medan magnet bumi dan akan ditarik ke arah kutub-kutub magnet bumi.

Suatu metoda yang dipakai untuk mengetahui medan magnet purba adalah dengan cara

menganalisa beberapa batuan yang mengandung mineral-mineral yang kaya unsur besinya

yang dikenal sebagai fosil kompas. Mineral yang kaya akan unsur besi, seperti magnetite

banyak terdapat dalam aliran lava yang berkomposisi basaltis. Saat suatu lava yang

berkomposisi basaltis mendingin (menghablur) dibawah temperatur Curie (± 5800 C), maka

butiran butiran yang kaya akan unsur besi akan mengalami magnetisasi dengan arah medan

magnet yang ada pada saat itu. Sekali batuan tersebut membeku maka arah kemagnetan

(magnetisasi) yang dimilikinya akan tertinggal di dalam batuan tersebut.



Arah kemagnetan ini akan bertindak sebagai suatu kompas ke arah kutub magnet yang ada.

Jika batuan tersebut berpindah dari tempat asalnya, maka kemagnetan batuan tersebut

akan tetap pada arah aslinya. Batuan batuan yang terbentuk jutaan tahun yang lalu akan

merekam arah kutub magnet pada saat dan tempat dimana batuan tersebut terbentuk, dan

hal ini dikenal sebagai Paleomagnetisme. Penelitian mengenai arah kemagnetan purba pada

aliran lava yang diambil di Eropa dan Asia pada tahun 1950-an menunjukkan bahwa arah

kemagnetan untuk batuan batuan yang berumur muda cocok dengan arah medan magnet

bumi saat ini, akan tetapi arah kemagnetan (magnetic alignment) pada aliran lava yang lebih

tua ternyata menunjukkan arah kemagnetan yang sangat bervariasi dengan perbedaan yang

cukup besar.

Gambar 2-31. Kurva dari perpindahan kutub utara magnet bumi berdasarkan hasil analisa arah kemagnetan purba yang terekam dalam batuan lava yang berasal dari hasil analisa batuan-batuan di benua Eropa dan Asia serta batuan-batuan yang berasal dari benua Amerika Utara. Kedua kurva perpindahan kutub utara magnet bumi membentuk sudut 30

0 dan apabila dianggap arah kutub utara bumi tetap ditempatnya, maka

dengan cara mennyatukan ke dua kurva tersebut dapat menjelaskan adanya perpindahan / pemisahan benua-benua seperti posisi saat ini.

Berdasarkan hasil ploting dari posisi yang terlihat sebagai kutub magnet utara untuk benua

Eurasia meng-indikasikan bahwa selama 500 juta tahun yang lalu, lokasi – lokasi dari kutub

utara magnet bumi secara berangsur berpindah pindah. Hal ini merupakan bukti kuat bahwa

kutub magnet bumi telah mengalami migrasi. Perpindahan arah kutub magnet ini dikenal

sebagai “Pole Magnetic Wandering” yaitu arah kutub magnet yang berpindah-pindah

(berkelana). Sebaliknya apabila arah kutub magnet dianggap tetap pada posisi seperti saat



ini maka penjelasannya adalah bahwa benua yang mengalami perpindahan atau

pengapungan. Semua bukti-bukti ilmiah tersebut meng-indikasikan bahwa posisi rata-rata

dari kutub kutub magnet erat kaitannya dengan posisi kutub geografis bumi. Dengan

demikian, jika posisi kutub-kutub magnet relatif tetap pada posisinya, maka kutub-kutub

yang terlihat berpindah pindah dapat dijelaskan dengan hipotesa Pengapungan Benua.

Beberapa tahun kemudian, suatu kurva dari kenampakan kutub-kutub magnet yang

berpindah pindah juga dilakukan untuk benua Amerika Utara. Apabila diperbandingkan hasil

dari kedua jalur perpindahan kutub magnet bumi, baik yang ada di Amerika Utara dan

Eurasia memperlihatkan kesamaan dan kemiripan dari jalur perpindahan kutub kutub

magnet bumi tersebut yang terpisah dengan sudut 300. (gambar 2-31)

Bagaimana para ahli kebumian menjelaskan adanya 2 (dua) perbedaan dari kurva

perpindahan kutub kutub magnet yang teramati tersebut. Apakah mungkin ada 2 kutub

magnet? Penjelasan yang lebih masuk akal adalah dengan menganggap bahwa kutub

mempunyai posisi yang tetap, sementara benua-benua mengalami perpindahan. Data

paleomagnetisme dari batuan batuan yang berumur 200 juta tahun di Amerika Utara dan

Eurasia menunjukkan adanya 2 kutub magnet utara yang terletak pada jarak beberapa ribu

kilometer dari kutub geografi saat ini. Dengan cara mengembalikan ke posisi semula melalui

Pengapungan Benua, maka benua-benua tersebut akan menyatu sebagai bagian dari super-

kontinen Pangaea pada 200 juta tahun yang lalu.

6. Pemisahan Benua India dan Pembentukan Pegunungan Himalaya.Awal dari pemisahan

benua India terjadi pada kurun Kenozoikum (120 juta tahun lalu), yaitu ketika benua India

memisahkan diri dari benua Afrika. Terjadi pemekaran lantai samudra selama zaman Tersier

(65 juta tahun lalu) menyebabkan benua India terus bergerak kearah utara yang akhirnya

pada akhir Tersier terjadi tumbukan yang sangat dahsyat, dimana benua India menabrak

benua Asia. Akibat dari tumbukan kedua lempeng tersebut, menghasilkan pengangkatan dan

pembentukan pegunungan Himalaya dan dataran tinggi (plateau) Tibet.

Gambar 2-32 (a). mengilustrasikan tahap tahap pergeseran benua India yang melepaskan diri

dari benua Afrika dan selama periode zaman Tersier pergeseran terus berlanjut sebagai

akibat dari pemekaran lantai samudra India, sedangkan gambar 2-32 (b) mengilustrasikan

proses penyusupan lempeng samudra kedalam lempeng benua Asia (Tibet) dan penyusupan

lempeng ini terus berlangsung hingga Miosen Akhir dan pada akhirnya benua India mulai

menabrak benua Asia (Tibet) menghasilkan pembentukan pegunungan Himalaya dan

dataran tinggi Tibet (gambar 2-32 (c)).



Gambar 2-32. Pemisahan dan pengapungan benua India dimulai pada akhir kurun Mesozoikum dan Awal Kenozoikum (120 juta tahun lalu) dimana benua India mulai memisahkan diri dari benua Afrika. Selama zaman Tersier pengapungan benua India terus berlanjut sebagai akibat pemekaran lantai samudra dan pada akhir Tersier terjadi tumbukan antara benua India dengan benua Asia (Tibet) membentuk pegunungan Himalaya. Proses ini menjelaskan adanya pemisahan dan pengapungan benua-benua sebagaimana posisi benua India yang kita lihat saat ini.

Gambar 2-33. Zona Suture sebagai batas lempeng konvergen (Lempeng Benua India dan Lempeng Benua Eurasia)

Benua India

Suture

Pegunungan Himalaya



7. Pemisahan Benua Pangea. Pemisahan benua Pangea diduga terjadi pada kurun

Mesozoikum, yaitu dengan ditandai oleh aktivitas tektonik. Benua-benua secara perlahan

mengalami pergeseran dari yang tadinya satu yaitu Benua Pangea mulai memisahkan diri

menjadi Daratan Gondwana dan Laurasia. Pemisahan dan pergeseran ini berlangsung terus

hinga kurun Kenozoikum, yaitu pada zaman Tersier hingga Kuarter saat ini (gambar 2-34).

Pada zaman Trias, benua Pangea bagian barat sudah menyatu dan Pangea bagian timur

mulai bersatu dari daratan yang ada di laut Paleo-tethys. Cimmeria dan daratan Cathaysian

bertumbukan dengan Siberia pada pertengahan zaman Trias. Tumbukan ini menutup lautan

Paleo-tethys dan membuka lautan tethys. Pada akhir zaman Trias, setelah pembentukan

benua Pangea selesai, superbenua mulai pecah dan pembentukan palung (rifting)

berkembang diantara Amerika Utara, Afrika dan Amerika Selatan.

Pada awal zaman Jura, benua Pangea terpecah menjadi beberapa benua modern, Amerika

Utara, Afrika dan Amerika Selatan. Pada pertengahan zaman Jura, palung yang terbentuk

akibat terpecahnya benua Pangea membuka lautan Atlantik Tengah dan terbentuknya Teluk

Mexico. Palung antara Amerika Utara dan Eurasia dimulai dengan terbentuknya lautan

Atlantik Utara sedangkan lautan Tethys tertutup. Pada saat yang sama, aktivitas gunungapi

dimulai berdekatan dengan tepi benua Afrika Timur, Antartika, dan Madagaskar, sedangkan

lautan Atlantik Selatan terbentuk kemudian.

Gambar 2-34. Perkembangan pemisahan dan pengapungan Benua Pangea yang dimulai sejak zaman Perm (255 juta tahun lalu), zaman Trias (210 juta tahun lalu) benua Pangea berpisah menjadi daratan Gonwana dan Laurasia, zaman Jura (155 juta tahun lalu) mulai pemisahan benua-benua, Kapur (70 juta tahun lalu), dan Kondisi saat ini.



Pada zaman Kapur, peristiwa kedua yang terbesar pada pembentukan palung akibat

terpisahnya benua Pangea dimulai pada awal zaman Kapur. Amerika Selatan dan Afrika

terpisah secara berlahan-lahan dari selatan ke utara yang kemudian menjadi Lautan Atlantik

Selatan, sedangkan antara India dan Madagaskar terjadi rifting, keduanya bergeser saling

menjauh dari tepi bagian barat Australia dan Antartika yang kemudian menjadi Lautan India.

Pada saat yang bersamaan, rifting antara Amerika Utara dan Eropa dimulai, dan Iberia

berotasi berlawanan dengan arah jarum jam menjauhi Perancis. Sepanjang zaman Kapur,

ketinggian muka air laut rata-rata 100 meter lebih tinggi dari kondisi muka air laut saat ini

yang disebabkan oleh adanya pembentukan palung atau pisahnya benua dan pemekaran

lantai samudra. Alur laut dangkal bergeser beberapa kali dari benua, termasuk Amerika

Utara, Amerika Selatan, Afrika, dan Eurasia.

Pada awal kurun Kenozoikum, Greenland mulai memisahkan diri dari Eropa, Antartika dari

Australia, serta Afrika dan India juga memisahkan diri. Lautan Atlantik mengalami

pemekaran melalui suatu lembah yang sempit yang dikenal saat ini sebagai punggung tengah

samudra. India bergerak melewati samudra India dan bertabrakan dengan benua Asia

membentuk pegunungan Himalaya. Sistem rangkaian pegunungan Alpine-Himalaya

terbentuk; Palung yang berasosiasi dengan aktivitas gunungapi terjadi di Afrika, Eropa, Asia,

dan Antartika. Amerika Utara dan Amerika Selatan bergerak kearah barat melewati sebagian

samudra Pasifik. Pergerakan ini menimbulkan tekanan yang menyebabkan pantai bagian

barat kedua benua (Amerika Utara dan Amerika Selatan) membentuk pegunungan Rocky

dan pegunungan Andes. Sebagian dari dasar samudra Pasifik menyusup kedalam benua

Amerika yang menyebabkan pelelehan dan membentuk gunungapi Cascade dan Andes yang

mewakili busur gunungapi baru yang saling berasosiasi dengan struktur yang lama dan busur

gunungapi hingga saat ini tetap aktif.

Zaman Tersier merupakan tahap terakhir dari fase pemecahan benua Pangea yang diikuti

dengan terjadinya tumbukan beberapa benua. Benua Amerika Utara dan Greenland terpisah

satu dengan lainnya dari benua Eropa, sedangkan Jazirah Arab memisahkan diri menjauhi

benua Afrika. Pergeseran benua tersebut juga ikut membentuk Teluk Mexico, “African Rift

Valley”, dan Laut Merah di Jazirah Arab. Pembentukan palung yang terjadi di Jepang

menyebabkan terbukanya Laut Jepang. Diberbagai wilayah di dunia, beberapa daratan yang

kecil dan benua bertumbukan yang menghasilkan beberapa rangkaian pegunungan yang kita

ketahui hingga saat ini, seperti pegunungan Pirenia (Pyrenees), pegunungan Alpen (Alps) dan

pegunungan Zagros. Tumbukan yang sangat besar dan cepat adalah tumbukan yang

membawa benua India menabrak benua Asia Tenggara dan membentuk pegunungan

Himalaya dan dataran/plateau Tibet. Banyaknya tumbukan benua yang mengakibatkan

munculnya pegunungan-pegunungan yang tinggi inilah yang menyebabkan muka air laut

turun diseluruh dunia, serta terjadinya pergeseran iklim pada zaman Tersier.

Kelemahan yang fatal dari hipotesa Wegener adalah bahwa teori yang diajukannya tidak bisa

menjelaskan dengan sempurna pertanyaan-pertanyaan kritis yang sangat mendasar yang

muncul, seperti pertanyaan tentang: gaya apa yang dapat memindahkan benua yang

tersusun dari masa batuan yang sangat besar dan luas itu hingga mencapai ribuan

kilometer? Wagener menduga bahwa benua-benua tersebut secara sederhana bergeser

diatas lantai samudra, akan tetapi Harold Jeffreys, seorang akhli geofisika mengkoreksi



argumentasi Wagener bahwa hal itu sangat tidak mungkin karena untuk menggeser masa

batuan yang sangat luas diatas lantai samudra tanpa menimbulkan pecahnya benua benua

tersebut.

2.10 Hipotesa Pemekaran Lantai Samudra

Pada tahun 1960 Harry Hess mengemukakan hipotesanya tentang pemekaran lantai

samudra dalam tulisannya yang berjudul “Essay in geopoetry describing evidence for sea-floor

spreading”. Dalam 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 180 juta tahun.

Harry Hammond Hess (24 Mei 1906 - 25 Agustus 1969), seorang ahli

geologi kelautan yang bekerja sebagai perwira angkatan laut Amerika

pada perang dunia ke 2. Pada tahun 1934 ia bergabung dengan

Universitas Princeton yang kemudian menjadi ketua departemen

geologi di universitas tersebut.

Hipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya adalah suatu anggapan bahwa bagian

kulit bumi yang ada didasar samudra Atlantik tepatnya di Pematang Tengah Samudra mengalami

pemekaran akibat gaya tarik (tensional force) yang dipicu oleh adanya arus konveksi yang terjadi

pada bagian mantel bumi (astenosfir).

Dampak dari pemekaran yang terjadi disepanjang sumbu Pematang Tengah Samudra, maka

magma yang berasal dari astenosfir kemudian naik mengisi ruang yang ditinggalkan dan membeku

sebagai material baru. Pergerakan lantai samudra (litosfir) ke arah kiri dan kanan di sepanjang

sumbu pemekaran Pematang Tengah Samudra lebih disebabkan oleh arus konveksi yang berasal

dari lapisan mantel bumi (astenosfir). Arus konveksi inilah yang menggerakan kerak samudra

(lempeng samudra) yang berfungsi sebagai ban berjalan (conveyor-belt).

Gambar 2-35 mengilustrasikan model arus konveksi yang terjadi pada bagian mantel luar

yang disebabkan oleh adanya aliran panas yang bergerak dari bagian bawah yang lebih panas naik

kearah bagian atas yang relatif lebih dingin.

Gambar 2-36 Model pemekaran kerak bumi (lantai samudra) oleh adanya arus konveksi

yang berasal dari bagian Mantel Luar Bumi. Pada gambar diilustrasikan pemekaran lantai samudra

terjadi di Pematang Tengah Samudra (B) oleh arus konveksi (A) disertai dengan pembentukan

material baru (E) dan terjadinya penyusupan kembali (subduksi) dari lantai samudra kedalam

interior bumi (C).



Gambar 2-35 Model arus konveksi yang terjadi pada bagian Mantel Luar (Cair) sebagai akibat adanya aliran panas kearah Kullit Bumi (padat). Adanya arus konveksi ini memicu Kulit Bumi (padat) mengalami pemekaran (spreading).

Gambar 2-36 Model pemekaran lantai samudra (B) yang terjadi di Pematang Tengah Samudra (mid oceanic ridges) oleh arus konveksi (A) disertai dengan pembentukan material baru (E) dan terjadinya penyusupan kembali lantai samudra kedalam interior bumi (C).

Hipotesa pemekaran lantai samudra didukung juga oleh bukti-bukti dari data-data hasil

pengukuran kemagnetan purba (paleomagnetism) dan penentuan umur batuan (rock-dating).

Kemagnetan purba adalah studi tentang polaritas arah magnet bumi yang terekam oleh

mineral yang ada dalam batuan saat batuan tersebut membeku. 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 5800 Celcius

(temperatur Currie).

Hasil studi kemagnetan purba (paleomagnetisme) yang dilakukan terhadap sampel batuan

yang diambil di bagian Pematang Tengah Samudra hingga ke bagian tepi benua menunjukkan

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

waktu setiap 400.000 tahun sekali (gambar 2-37 dan gambar 2-38).

Dingin

Panas

Dingin

Panas



Gambar 2-37 Pola medan magnet bumi yang berarah dari kutub selatan magnet bumi ke arah kutub utara magnet bumi.

Gambar 2-38 Perekaman arah magnet bumi pada batuan lava ketika pembentukan lava dalam selang waktu 400.000 tahun

.

Gambar 2-39 Pemekaran lantai samudra yang disertai dengan pembentukan material baru dan periode polaritas arah magnet bumi yang terekam pada batuan dasar lantai samudra sejak 3.6 milyar tahun lalu (atas) hingga saat ini (bawah)



Polaritas arah magnet bumi yang terekam pada batuan punggung tengah samudra dapat

dipakai untuk merekontruksi posisi dan proses pemisahan antara benua Amerika dan Afrika yang

semula berimpit dan data ini didukung oleh hasil penentuan umur batuan yang menunjukkan umur

yang semakin muda ke arah pematang tengah samudra. Hal 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.

2.11 Teori Tektonik Lempeng

Dalam terminologi geologi, lempeng adalah batuan padat, berbentuk menyerupai balok yang

bersifat kaku dan berukuran sangat besar. Kata tektonik berasal dari bahasa Yunani yang artinya

“membangun”. Berdasarkan dua suku kata ini maka kata “tektonik lempeng” merujuk pada

bagaimana permukaan Bumi dibangun dari lempeng-lempeng. Teori tektonik lempeng menyatakan

bahwa lapisan terluar Bumi tersusun dari fragmen-fragmen yang berjumlah lebih dari selusin yang

terdiri dari lempeng-lempeng besar maupun kecil, dimana lempeng-lempeng tersebut saling

bergeser satu dan lainnya diatas lapisan material yang bersifat mobil dan panas. Sebelum

diperkenalkannya konsep tektonik lempeng, beberapa akhli kebumian mempercayai bahwa benua-

benua yang ada saat ini merupakan hasil pemisahan dari daratan yang sangat luas yang disebut

sebagai “supercontinent Pangea”. Terjadinya pemisahan benua-benua dari asalnya telah dijelaskan

dalam teori pengapungan benua yang di gagas oleh Alfred Wagener pada tahun 1915.

Tektonik lempeng merupakan konsep dari ilmu geologi yang relatif baru, yang

diperkenalkan sekitar tahun 1960-an dan konsep ini telah merubah pandangan dan pemahaman

kita terhadap planet bumi yang dinamis. Teori tektonik lempeng telah mempersatukan kajian-

kajian tentang Bumi dari berbagai sudut pandang keilmuan yang ada dalam cabang ilmu geologi,

mulai dari cabang ilmu yang mempelajari tentang fosil (paleontologi) sampai cabang ilmu yang

mempelajari kegempaan (seismologi). Konsep atau teori Tektonik lempeng mampu menjelaskan

berbagai pertanyaan yang saat itu belum terjawab dan masih bersifat spekulatif serta menjadi

perdebatan selama berabad abad, seperti misaalnya pertanyaan-pertanyaan tentang: mengapa

gempabumi dan erupsi gunungapi di dunia ini hanya terjadi di tempat tempat tertentu saja?;

bagaimana dan mengapa rangkaian pegunungan yang besar-besar, seperti pegunungan Alpin dan

Himalaya terbentuk? ; mengapa Bumi tidak diam? ; apa yang menyebabkan permukaan bumi

berguncang? ; mengapa bisa terjadi erupsi gunungapi dengan letusan yang sangat dahsyat?; dan

mengapa rangkaian pegunungan berada pada ketingian yang sangat absurd ? Para ilmuwan, filosof,

dan teolog dengan pengetahuan yang dimilikinya berusaha untuk menjelaskan pertanyaan-

pertanyaan tersebut selama hampir satu abad. Pada abad ke 17, para pemikir di Eropa

mengemukakan bahwa banjir merupakan faktor utama dan berperan penting dalam pembentukan

permukaan Bumi. Pemikiran ini kemudian dikenal sebagai faham “katatrofisme”, yaitu faham yang

didasarkan pada pemikiran bahwa semua perubahan yang terjadi dimuka bumi terjadi secara tiba-

tiba yang disebabkan oleh serangkaian peristiwa katatrofisme. Namun demikian, pada

pertengahan abad ke 19, faham katatrofisme kemudian ditinggalkan dan beralih kepada faham

“uniformitarianisme” yaitu cara pandang baru tentang prinsip-prinsip keseragaman yang diajukan

oleh James Hutton pada tahun 1785, seorang akhli geologi Skotlandia. Prinsip-prinsip

uniformitarianisme menyatakan bahwa “The present is the key to the past”, yaitu suatu pemikiran



yang menganggap bahwa proses-proses dan gaya-gaya geologi yang bekerja dimuka Bumi saat ini,

secara berangsur sebagaimana katatrofisme, juga bekerja pada masa yang lampau .

Tektonik lempeng telah terbukti menjadi sangat penting dalam ilmu kebumian sama halnya

ketika diketahuinya struktur atom didalam ilmu fisika dan ilmu kimia atau teori evolusi dalam ilmu

biologi. Teori tektonik lempeng saat ini secara luas sudah diterima oleh komunitas ilmuwan, namun

demikian beberapa aspek dari teori ini masih menjadi perdebatan sampai hari ini. Ironisnya, satu

pertanyaan paling utama yang gagal dijelaskan oleh Wagener dan masih tersisa adalah pertanyaan

tentang asal gaya yang dapat menggerakan lempeng-lempeng bumi yang sangat besar itu ? Banyak

para ilmuwan juga berdebat tentang bagaimana tektonik lempeng bekerja pada awal dari sejarah

Bumi serta proses proses yang selalu bekerja pada planit-planit yang ada pada sistem tata surya

kita.

Teori tektonik lempeng pada dasarnya adalah suatu teori yang menjelaskan mengenai sifat-

sifat bumi yang mobil/dinamis yang disebabkan oleh gaya yang berasal dari dalam bumi. Konsep

dari tektonik lempeng adalah bahwasanya lapisan kerak Bumi (litosfir) terpecah-pecah dalam 13

lempeng besar dan beberapa lempeng kecil. Adapun lempeng-lempeng tersebut terlihat pada

gambar 2-40 sebagai berikut: 1). Lempeng Pasifik (Pasific plate); 2). Lempeng Eurasia (Eurasian

plate); 3). Lempeng India-Australia (Indian-Australian plate); 4). Lempeng Afrika (African plate) ; 5).

Lempeng Amerika Utara (North American plate); 6). Lempeng Amerika Selatan (South American

plate); 7). Lempeng Antartika (Antartic plate) serta beberapa lempeng kecil seperti : 1). Lempeng

Nasca (Nasca plate), 2). Lempeng Arab (Arabian plate), 3). Lempeng Karibia (Caribian plate). 4).

Lempeng Philippines (Phillippines plate), 5). Lempeng Scotia (Scotia plate), 6). Lempeng Cocos

(Cocos plate)

Gambar 2-40 Lempeng-lempeng utama litosfir

Batas-batas dari ke 13 lempeng tersebut diatas dapat dibedakan berdasarkan interaksi antara

lempengnya sebagai berikut (gambar 2-41):



(1) Batas Konvergen: Batas konvergen adalah batas antar lempeng yang saling bertumbukan.

Batas lempeng konvergen dapat berupa batas Subduksi (Subduction) atau Obduksi

(Obduction). Batas subduksi adalah batas lempeng yang berupa tumbukan lempeng

dimana lsalah satu empeng menyusup ke dalam perut bumi dan lempeng lainnya terangkat

ke permukaan. Contoh batas lempeng konvergen dengan tipe subduksi adalah Kepulauan

Indonesia sebagai bagian dari lempeng benua Asia Tenggara dengan lempeng samudra

Hindia–Australia di sebelah selatan Sumatra-Jawa-NTB dan NTT. Batas kedua lempeng ini

berupa suatu zona subduksi yang terletak di laut yang berbentuk palung (trench) yang

memanjang dari Sumatra, Jawa, hingga ke Nusa Tenggara Timur. Contoh lainnya adalah

kepulauan Philipina, sebagai hasil subduksi antara lempeng samudra Philipina dengan

lempeng samudra Pasifik. Obduksi adalah batas lempeng yang merupakan hasil tumbukan

lempeng benua dengan benua yang membentuk suatu rangkaian pegunungan. Contoh

batas lempeng tipe obduksi adalah pegunungan Himalaya yang merupakan hasil tumbukan

lempeng benua India dengan lempeng benua Eurasia.

(2) Batas Divergen: Batas divergen adalah batas antar lempeng yang saling menjauh satu dan

lainnya. Pemisahan ini disebabkan karena adanya gaya tarik (tensional force) yang

mengakibatkan naiknya magma kepermukaan dan membentuk material baru berupa lava

yang kemudian berdampak pada lempeng yang saling menjauh. Contoh yang paling

terkenal dari batas lempeng jenis divergen adalah Punggung Tengah Samudra (Mid Oceanic

Ridges) yang berada di dasar samudra Atlantik, disamping itu contoh lainnya adalah rifting

yang terjadi antara benua Afrika dengan Jazirah Arab yang membentuk laut merah.

(3) Batas Transform: Batas transform adalah batas antar lempeng yang saling berpapasan dan

saling bergeser satu dan lainnya menghasilkan suatu sesar mendatar jenis Strike Slip Fault.

Contoh batas lempeng jenis transforms adalah patahan San Andreas di Amerika Serikat

yang merupakan pergeseran lempeng samudra Pasifik dengan lempeng benua Amerika

Utara.

Berdasarkan teori tektonik lempeng, lempeng-lempeng yang ada saling bergerak dan

berinteraksi satu dengan lainnya. Pergerakan lempeng lempeng tersebut juga secara tidak

langsung dipengaruhi oleh rotasi bumi pada sumbunya. Sebagaimana diketahui bahwa

kecepatan rotasi yang terjadi bola bumi akan akan semakin cepat ke arah ekuator.

Gambar 2-41 Batas-batas lempeng: Konvergen, Divergen dan Transforms.



2.11.1 Tatanan Tektonik

Tatanan tektonik yang ada disuatu wilayah sangat dipengaruhi oleh posisi tektonik yang

bekerja di wilayah tersebut. Sebagaimana sudah dijelaskan pada sub bab sebelumnya, interaksi

antar lempeng yang terjadi pada batas-batas lempeng konvergen, divergen dan transform akan

menghasilkan tatanan tektonik tertentu (gambar 2-42).

Gambar 2-42. Tatanan Tektonik pada Batas Lempeng Divergen, Batas Lempeng Konvergen, dan Batas Lempeng Transform

Tatanan tektonik yang terjadi pada batas lempeng konvergen, dimana lempeng samudra

dan lempeng samudra saling bertemu akan menghasilkan suatu rangkaian busur gunungapi

(volcanic arc) yang arahnya sejajar / simetri dengan arah palung (trench). Cekungan Busur Belakang

(Back Arc Basin) berkembang dibagian belakang busur gunungapi (gambar 2-43). Contoh kasus dari

model ini adalah rangkaian gunungapi di kepulauan Philipina yang merupakan hasil tumbukan

lempeng laut Philipina dengan lempeng samudra Pasifik.

Gambar 2-43. Tatanan Tektonik pada Batas Lempeng Konvergen (lempeng samudra dan lempeng samudra)

Pada batas lempeng konvergen, dimana terjadi tumbukan antara lempeng samudra dan

lempeng benua (gambar 2-44), maka tatanan tektoniknya dicirikan oleh Palung (Trench), Prisma

Akresi (Accretion Prism), Cekungan Busur Muka (Forearc Basin), Busur Kepulauan Gunungapi

(Volcanic Island Arc), dan Cekungan Busur Belakang (Backarc Basin). Contoh klasik dari batas

lempeng konvergen, dimana terjadi tumbukan antara lempeng samudra dan lempeng benua

adalah kepulauan Indonesia, khususnya jalur pulau-pulau: Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tenggara



Barat, Nusa Tenggara Timur, dan berakhir di kepulauan Banda. Pada gambar 2-45 diperlihatkan

batas konvergensi antara lempeng India-Australia dan lempeng benua Eurasia (pulau Sumatra).

Kedua lempeng dibatasi oleh suatu lajur yang dikenal sebagai Palung Laut Subduksi (Subduction

Trench) yang merupakan hasil subduksi antara kedua lempeng tersebut diatas.

Gambar 2-44. Komponen komponen pada Zona Subduksi (lempeng samudra dan lempeng benua) : Palung (Trench), Struktur Tinggian / Prisma Akresi (Structural High); Cekungan Busur Muka (Forearc Basin), Jalur Busur Gunungapi (Volcanic Arc); dan Cekungan Busur Belakang (Back arc Basin.

Gambar 2-46 memperlihatkan tatanan tektonik pulau Sumatra yang tersusun dari Prisma

Akrasi/Accretionary Wedge (Pulau Siemelue, P.Nias, P. Telo, P.Engganau, P. Batu, P. Mentawai);

Cekungan Busur Luar / Muka (Forearc Basin); Busur Gunungapi (Volcanic Arc) dan Cekungan Busur

Belakang (Backarc Basin). Batas lempeng konvergen yang berupa batas suture dapat kita lihat

antara pertemuan lempeng benua India dengan lempeng benua Eurasia. Kedua lempeng tersebut

dibatasi oleh suatu jalur pegunungan yang dikenal dengan pegunungan Himalaya. Pada gambar 4-

8 ditandai oleh garis warna biru.

Gambar 2-45 Batas Lempeng Konvergen (Lempeng Benua India-Australia dan Lempeng Benua Eurasia diwakili oleh pulau Sumatra)



Gambar 2-46. Tatanan Tektonik Pulau Sumatra: Palung Sunda (Sunda Trench), Jalur Prisma Akresi (P.Simelue, P. Nias, P. Nias, P. Enggano), Cekungan Busur Muka (Forearc Basin), Jalur Gunungapi (Volcanic Arc), dan Cekungan Busur Belakang (Backarc Basin).

Tatanan tektonik pada batas lempeng Divergen, dimana lempeng benua mengalami

pemekaran (continental rifting) dengan terbentuknya laut baru dapat kita lihat terutama di

Pematang Tengah Samudra (Pemisahan Benua Amerika dan Afrika), Laut Merah (Benua Afrika dan

Semenanjung Sinai / Jazirah Arab) serta Rifting yang terjadi di Afrika Timur Bagian Utara (gambar 2-

47)

Gambar 2-47 Pembentukan rift di benua Afrika Timur Bagian Utara (Ethiopian Rift; East African Rift)



2.11.2 Orogenesa

Sebagaimana diketahui bahwa sifat bumi yang dinamis digerakan oleh energi yang berasal

dari dalam bumi (gaya endogen) yang merubah struktur kulit bumi melalui proses deformasi, yaitu

melalui gempabumi, volkanisme, orogenesa, dan epirogenesa. Bentuk-bentuk bentangalam yang

nampak mencuat tinggi secara tiba tiba dari dataran rendah disekitarnya tidak lain merupkan hasil

dari proses orogenesa. Kata orogenesa sendiri berasal dari bahasa latin, yaitu Oros = Pegunungan

dan Gennao = menghasilkan. Dengan demikian orogenesa berarti pembentukan pegunungan.

Sebagaimana diketahui bahwa deformasi kerakbumi (batuan) dan pembentukan pegunungan

umumnya terjadi pada wilayah wilayah yang berada pada batas interaksi lempeng.

Menurut Gilbert (1890) orogenesa adalah pergeseran pergeseran yang berlangsung dalam

kerak bumi yang menghasilkan rangkaian pegunungan. Sebagai contoh, pegunungan “Rocky

Mountain” dan pegunungan “Cordillera” di Amerika Utara, sebagai hasil interaksi konvergen antara

lempeng Pasifik dan Lempeng Amerika Utara, dan pegunungan “Andes” di Amerika Selatan sebagai

hasil interaksi antara lempeng Pasifik (Nazca) dengan lempeng Amerika Selatan (Gambar 2-48 dan

2-49).

Gambar 2-48 Pembentukan pegunungan di Amerika Utara dan Amerika Selatan sebagai hasil konvergensi lempeng

Pegunungan Rocky dan Pegunungan

Cordillera di Amerika Utara

Pegunungan Andes di Amerika Selatan



Pegunungan Rocky. Colorado, Pegunungan Andes, Chili

Gambar 2--49 Pegunungan Rocky Mountains sebagai produk konvergensi lempeng Pasifik dan lempeng Amerika Utara sedangkan pegunungan Andes merupakan hasil konvergensi lempeng Pasifik (Nazca) dengan lempeng Amerika Selatan.

Apabila kita perhatikan sebaran dari rangkaian pegunungan yang terdapat di permukaan

bumi, maka akan terlihat suatu rangkaian pegunungan yang mengitari laut Pasifik yang dikenal

dengan sirkum Pasifik dan yang tersebar disepanjang Mediterania. Pada gambar 2-50 terlihat

sebaran jalur orogen di dunia (warna coklat). Sifat sifat umum dari suatu jalur orogen adalah:

1. Terdiri dari lapisan lapisan sedimen tebal yang terlipat dengan arah sumbu lipatan yang

berbeda beda (gambar 2-51).

2. Dicirikan oleh proses deformasi yang berlangsung berkali kali

3. Merupakan pengaruh dari berbagai proses yang berbeda-beda, termasuk intrusi dan

gejala pelengseran gaya berat, yang bekerja pada suatu bahan yang berlainan sifat dan

kedalamannya (gambar 2-52).

Gambar 2-50 Jalur Orogen di Dunia (warna coklat) : Sirkum Pasifik (Peg. Andes-Peg. Cordillera-Alaska-Semenanjung-Kamsatka-Korea-Jepang-Filipina-Tasmania) dan Rang kaian Pegunungan Mediterania (Peg. Appalachian - Peg. Caledonia - Peg. Alpen - Peg. Himalaya - Kep. Busur Gunungapi Indonesia-Laut Banda).

Menurut Stille (1920), orogenesa adalah perubahan yang terjadi secara episodik pada pola

batuan. Disini secara jelas dinyatakan adanya suatu faktor waktu kejadian atau peristiwa,



disamping juga berlangsungnya suatu proses. Haarmann (1930) menyatakan bahwa pembentukan

pegunungan sebagai pembentukan bentuk tinggian tentang alam di permukaan bumi, sedangkan

Upham (1984) menekankan peran proses pembentukan pegunungan oleh gejala perlipatan,

patahan dan pensesaran yang menyebabkan terbentuknya punggungan punggungan yang sempit

yang terangkat. Dengan kata lain bahwa setiap pembahasan tentang orogenesa, harus dijelaskan

dengan menerapkan konsep tegasan pada kerak bumi untuk proses fisiknya, serta perubahan

perubahan fisiografi yang ditimbulkannya (gambar 2-53).

Setiap gejala orogenesa akan ditandai oleh suatu proses perlipatan atau pengangkatan yang

menghasilkan gejala ketidak-selarasan bersudut. Sifat umum suatu jalur orogen ditandai oleh poros

lipatan yang berbeda beda dan ketidak selarasan. Orogen yang telah diketahui lokasi dan waktu

terjadinya, lazimnya akan diberi nama. Ada beberapa cara yang diterapkan untuk menentukan

umur atau waktu berlangsungnya suatu orogen, antara lain: (1). Dengan cara menentukan umur

gejala ketidak selarasan; (b). Umur Radiometrik; (c). Umur Batuan Metamorfis; dan (d). Endapan-

endapan produk orogen (sedimen flysch atau mollase). Zona dimana telah berlangsung terjadinya

gejala orogenesa adalah suatu wilayah yang sebelumnya merupakan suatu cekungan panjang,

sempit yang mempunyai endapan sedimen yang tebal. Geosinklin adalah suatu struktur lekukan

yang sangat sangat panjang dimana di dalamnya diendapkan sedimen yang sangat tebal.

Gambar2-51 Sumbu perlipatan yang berbeda beda dan ketidak selarasan.

Gambar 2-52 Pelengseran gaya berat, perlipatan dan pensesaran



Gambar 2-53. Peran dari proses pembentukan pegunungan yang

disebabkan oleh konsep tegasan.

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

Gambar 2-54. Tahapan proses pembentukan pegunungan lipatan dan patahan yang terjadi pada batas konvergen (gambar A–E).



(A)

(B)

Gambar 2-55. Hasil uji laboratorium yang memperlihatkan proses pembentukan pegunungan lipatan dan patahan pada batas lempeng konvergen

2.11.3 Vulkanisme

Istilah vulkanisme berasal dari kata latin vulkanismus nama dari sebuah pulau yang

legendaris di Yunani. Tidak ada yang lebih menakjubkan diatas muka bumi ini dibandingkan dengan

gejala vulkanisme dan produknya, yang pemunculannya kerapkali menimbulkan kesan-kesan

religiuos. Letusannya yang dahsyat dengan semburan bara dan debu yang menjulang tinggi, atau

keluar dan mengalirnya bahan pijar dari lubang dipermukaan, kemudian bentuk kerucutnya yang

sangat mempesona, tidak mengherankan apabila dimasa lampau dan mungkin juga sekarang masih

ada sekelompok masyarakat yang memuja atau mengkeramatkannya seperti halnya di pegunungan

Tengger (Gn.berapi Bromo) di Jawa Timur.

Vulkanisme dapat didefinisikan sebagai tempat atau lubang diatas muka Bumi dimana

daripadanya dikeluarkan bahan atau bebatuan yang pijar atau gas yang berasal dari bagian dalam

bumi ke permukaan, yang kemudian produknya akan disusun dan membentuk sebuah kerucut atau

gunung (gambar 2-56 dan 2-57).



Gambar 2-56. Kerucut gunungapi yang disusun oleh perselingan material piroklastik dan aliran lava

Gambar 2-57. Penampang melintang gunungapi strato yang tersusun dari perselingan material piroklastik dan aliran lava

Adapun sejumlah bahan-bahan yang dikeluarkan melalui lubang, yang kemudian dikenal

sebagai pipa kepundan, terdiri dari pecahan-pecahan batuan yang tua yang telah ada sebelumnya

yang membentuk tubuh gunung-berapi, maupun bebatuan yang baru samasekali yang bersumber

dari magma di bagian yang dalam dari litosfir yang selanjutnya disemburkan oleh gas yang

terbebas. Magma tersebut akan dapat keluar mencapai permukaan bumi apabila geraknya cukup

cepat melalui rekahan atau patahan dalam litosfir sehingga tidak ada waktu baginya untuk

mendingin dan membeku.

Terdapat dua sifat dari magma yang dapat memberikan potensi untuk bertindak demikian,

dan itu adalah pertama kadar gas yang ada didalam magma dan yang kedua adalah kekentalannya.

Sebab sebab terjadinya vulkanisme adalah diawali dengan proses pembentukan magma dalam

litosfir akibat peleburan dari batuan yang sudah ada, kemudian magma naik kepermukaan melalui

rekahan, patahan dan bukaan lainnya dalam litosfir menuju dan mencapai permukaan bumi

(gambar 2-58).



Gambar 2-58. Proses terjadinya vulkanisme melalui tumbukan lempeng konvergen, dimana penyusupan salah satu lempeng kedalam astenosfir akan mengalami pelelehan yang kemudian naik kepermukaan bumi melalui rekahan, patahan atau bukaan menjadi gunungapi.

Wilayah-wilayah sepanjang batas lempeng dimana dua lempeng litosfir saling berinteraksi

akan merupakan tempat yang berpotensi untuk terjadinya gejala vulkanisma. Gejala vulkanisma

juga dapat terjadi ditempat-tempat dimana astenosfir melalui pola rekahan dalam litosfir naik

dengan cepat dan mencapai permukaan. Tempat-tempat seperti itu dapat diamati pada batas

lempeng litosfir yang saling memisah-diri seperti pada punggung tengah samudra, atau pada

litosfir yang membentuk lantai samudra.

Tidak semua gunung-berapi yang sekarang ada dimuka Bumi ini, memperlihatkan

kegiatannya dengan cara mengeluarkan bahan-bahan dari dalam Bumi. Untuk itu gunungapi

dikelompokan menjadi gunung berapi aktip, hampir berhenti dan gunung-berapi yang telah mati.

Gunung-berapi yang digolongkan kedalam yang hampir mati, adalah gunung-gunung-berapi yang

tidak memperlihatkan kegiatannya saat ini, tetapi diduga bahwa gunungapi itu kemungkinan besar

masih akan aktip dimasa mendatang. Biasanya gunung-berapi ini memperlihatkan indikasi-indikasi

kearah bangunnya kembali, seperti adanya sumber panas dekat permukaan yang menyebabkan

timbulnya sumber dan uap air panas, dll. Gunung-berapi yang telah mati atau punah adalah

gunung-berapi yang telah lama sekali tidak menunjukkan kegiatan dan juga tidak memperlihatkan

tanda-tanda kearah itu.

1. Erupsi Gunungapi.

Gunung berapi disamping merupakan gejala geologi yang berupa keluarnya bahan-bahan

yang bersumber dari magma, baik itu yang berwujud sebagai gas, lelehan maupun benda padat

berupa fragmen-fragmen batuan ke permukaan Bumi, dinamakan erupsi atau erupsi gunung-

berapi. Erupsi dapat dikelompokan berdasarkan:

a. Jenis bahan yang dikeluarkan melalui lubang kepundan, atau lokasi dari tempat

keluarnya bahan-bahan dari magma. Berdasarkan jenis bahan yang dikeluarkan, kita

mengenal sebutan erupsi efusip apabila bahan yang dikeluarkan hampir seluruhnya

terdiri dari lelehan magma yang disebut lava. Sedangkan sebutan erupsi piroklastik,



apabila bahan yang dikeluarkan sebagian besar terdiri dari fragmen-fragmen batuan,

abu dan gas.

b. Erupsi juga dapat dikelompokan berdasarkan lokasi atau letak serta bentuk dari tempat

keluarnya bahan-bahan magma dari dalam Bumi. Keluarnya bahan-bahan tersebut

dapat melalui suatu lubang dipermukaan Bumi yang dihubungkan dengan pipa kedalam

magma, atau suatu rekahan yang mencapai tempat berhimpunnya magma.

Untuk ini dikenali adanya 2 (dua) tipe erupsi, yaitu: (1). Erupsi sentral, apabila tempat

keluarnya bahan-bahan itu berupa lubang yang yang dihubungkan dengan pipa, atau kepundan,

dan berada di bagian tengah dari tubuh gunung-berapi; (2). Erupsi rekahan, apabila bahan-bahan

berasal dari magma dikeluarkan melalui rekahan dalam kerak bumi yang bentuknya memanjang.

Rekahan seperti itu terjadi sebagai akibat dari gejala regangan pada kerak yang sedang

memisah diri. Bahan yang dikeluarkan melalui erupsi seperti ini umumnya berupa lelehan pijar dari

magma atau lava. Meskipun pada umumnya bentuk erupsi sentral yang terdapat pada gunung-

berapi terutama didarat berbentuk lubang yang dihubungkan dengan pipa, namun tidak tertutup

kemungkinan juga dapat berupa rekahan. Umumnya lokasi erupsi berlangsung pada bagian tengah

puncak gunung-berapi, tetapi kadang-kadang juga terjadi pada bagian lereng. Dan apabila ini yang

terjadi, maka gejala tersebut dinamakan “flank” atau “lateral eruption”.

Adapula erupsi gunung-berapi terjadi pada pada bagian kaki gunung-berapi, maka erupsi

seperti itu dinamakan erupsi eksentrik atau erupsi parasitik. Erupsi yang berlangsung pada bagian

puncak dinamakan juga erupsi terminal, sedangkan yang terjadi pada bagian lereng disebut sub-

terminal. Keduanya selalu dianggap sebagai erupsi puncak, dimana yang sub-terminal merupakan

pemisahan saja dari erupsi terminal. Erupsi puncak tidak akan menyebabkan penurunan terhadap

kedudukan dari dapur magma, sedangkan erupsi eksentrik justru akan menyebabkan peningkatan

kegiatan gas dibagian puncaknya.

2. Gerak dari Bahan Bahan Piroklastika

Bahan piroklastika yang dikeluarkan saat terjadinya erupsi gunung-berapi, selanjutnya dapat

dialirkan dari pusatnya kewilayah sekitar gunung-berapi dengan media gas yang keluar bersama

piroklastik, atau melalui media air meteorik. Dengan bantuan media gas : Awan panas atau

“glowing avalance” atau “nu’ee ardente”. Sifat-sifat fisik dan karakteristik dari awan panas ini

dipelajari dari erupsi gunungapi Mt.Pele’e di Kepulauan Martinique yang terjadi pada bulan Mei

1902, yang telah menghancurkan kota pantai St.Pierre dan menewaskan hampir 30.000

penduduknya. Karena bentuk awannya yang saat itu sangat menonjol, maka fenomena tersebut

diberi nama “awan pijar”, yang sebenarnya adalah teridiri dari fragmen-fragmen pijar yang

mengalir dengan kecepatan tinggi melalui lembah sebagaimana halnya aliran lava atau air.

Awan yang terlihat sebenarnya adalah hanya debu yang naik keudara dari aliran tersebut.

Karena itu istilah awan akhir-akhir ini cenderung untuk dirubah menjadi “glowing avalance”.

Kecepatan laju awan panas yang menghampiri kota St.Pierre, diperkirakan mencapai 150 Km per

jam. Di Indonesia gunung-berapi yang juga dilaporkan menyemburkan awan panas adalah G.

Merapi di Jawa-Tengah. Disini awan panas karena warnanya yang putih dan turun mengikuti

lereng, dinamakan “wedus gembel”. Berdasarkan penelitian-penelitian yang dilakukan setelah



kejadian tersebut, yang juga melibatkan gunung-gunungapi lainnya yang memperlihatkan erupsi

seperti itu. Letusan dari Gunung-berapi Soufriere yang terletak berdekatan dengan Pulau

St.Vincent, juga memperlihatkan fenomena yang sama seperti di Mt.Pele’e. Kemudian Neumann

van Padang (1933) juga melaporkan kejadian yang sama pada letusan Gunung Merapi di P.Jawa

tahun 1930.

Berdasarkan penelitian terhadap bahan yang diendapkan oleh awan panas, ternyata

sebagian besar fragmen-fragmennya ternyata terdiri dari batuan yang baru membeku dari magma.

Hanya sedikit sekali, kurang dari 5% yang diperkirakan berasal dari batuan yang telah ada dari

dinding atau pipa kepundannya. Dari pengamatan tersebut kemudian disimpulkan bahwa pada

saat terjadi erupsi, sejumlah gas yang berada dalam magma membebaskan diri dan mengembang

menyelimuti setiap bagian dari fragmen padat dan sebagain lagi mungkin magma yang masih cair

dan pijar, sehingga dapat bergerak dengan kecepatan tinggi dan dengan suhu yang tinggi pula.

Agak berbeda dengan yang digambarkan oleh NEUMANN van PADANG mengenai hasil letusan

awan panas di Gunung-berapi Merapi di Jawa-Tengah pada tahun 1930. Menurutnya, sebahagian

besar fragmen yang ada didalam awan panas adalah berasal dari batuan tua, dan hanya sedikit

sekali merupakan yang merupakan lava yang baru. Demikian pula yang terjadi pada letusan

gunung-berapi Stromboli pada tahun 1930, dimana seluruh massa awanpanas adalah bebatuan

pijar berasal dari dinding kepundan. Didasarkan kepada cara-cara mekanisma keluarnya awan

panas dari kepundan, dapat dibedakan adanya tiga tipe, yaitu : (a) Tipe Pele’e, (b) Tipe Soufriere,

dan (c) Tipe Merapi

a. Tipe Pele’e:

Lacroaix (orang yang memberi nama “nue ardente”), melihat adanya bukti bahwa semburan

awal dari bahan dari awan panas itu arahnya horisontal yang juga memberikan tekanan

terhadap awan panas yang terjadi. Selanjutnya dari laporan tertulis yang dibuat oleh F.A.Perret

(1930) pada letusan Gunung-berapi Pe’lee yang terjadi pada tahun 1930 meskipun awan

panasnya lebih kecil dari letusan tahun 1902, dia menemukan bukti-bukti baru yang dapat

mengungkapkan bagaimana mekanisma gerak awan panas yang dihasilkan gunung-berapi

tersebut. Dia yakin bahwa pembentukannya diawali oleh suatu letusan yang menyemburkan

bahannya melalui suatu sudut yang kecil. Menurut pengamatannya, “nue ardente” yang terjadi

adalah letusan dari lava itu sendiri yang terarah. Sumber lava yang terkumpul dibawah kubah

secara-diam-diam akan menghimpun energi. Apabila kemudian meletus, maka ia akan

menyembur melalui bagian yang lemah dibawah kubah dan mengarah horisontal menyapu

lembah, bukit, menuruni lereng dan menyebar seperti kipas.

b. Tipe Soufriere :

Letusan yang terjadi pada gunung-berapi Soufriere yang melanda St.Vincent sifatnya agak

berbeda dengan yang terlihat di gunung-berapi Pe’lee. Seperti halnya di St.Pierre, awan panas

juga keluar dari lubang kepundan dan menuju ke lembah-lembah disekitarnya. Sebelum terjdi

letusan, pada bagian puncak gunug-berapi ini terdapat kepundan dimana dasarnya ditutupi oleh

danau yang dalamnya lebih dari 150 meter. Lereng gunug-berapi ini agak landai dengan rata-

rata sudut 15 . Sifat letusannya agak berbeda dengan yang teramati di gunung-berapi Pe’lee.

Suhunya lebih rendah dan letusannya juga agak lemah Kemudian awan yang disemburkan

menuju kesegala arah (tidak pada arah tertentu seperti di St.Pierre), dan bahkan keatas kaldera.

Bahan yang dibawanya sebhagian besar berukuran pasir dengan sedikit sekali yang berukuran



lebih besar apabila dibandingkan dengan gunung-berapi Pe’lee. Disimpulkan bahwa bahan-

bahan panas disemburkan vertikal keatas dan awan panas yang jatuh kemudian menuruni

lereng gunung-berapi.

c. Tipe Merapi

Para pakar gunung-berapi di Pulau Jawa, berdasarkan pengamatan-2 yang dilakukan terhadap

pola letusan gunung Merapi, ternyata telah menunjukan adanya jenis mekanisma pembentukan

awan panas lainnya selain dari yang dua diatas. Kubah pada kepundannya terus tumbuh dan

lerengnya menjadi tidak mantap dan mulai runtuh serta menghasilkan guguran-guguran

fragmen pijar melalui lereng gunung-berapi tersebut. Gunung-gunung-berapi yang mempunyai

ciri-ciri yang sama seperti di Merapi, antara lain yang terjadi pada gunung-berapi Fuego di

Guetamala, dan gunung-berapi Izalco di El Savador. Awan panas pada dasarnya sedikit sekali

atau hampir tidak mengendapkan bahannya di bagian lereng gunung-api tersebut. Namun

mereka mempunyai daya pengikisan yang kuat dan mampu menoreh lembah-lembah. Pada

dinding lembah akan dapat dijumpai goresan-goresan sebagai akibat dari torehannya. Awan

panas umumnya akan mengendapkan bahan-bahannya di bagian yang landai dibawah setelah

kehilangan energinya. Endapannya terdiri dari pencampuran yang sangat lekat berupa bahan

berukuran halus (debu) dan bongkah-bongkah menyudut dengan garis tengah beberapa meter

serta kadang juga terdapat batu-apung didalamnya.

3. Tipe-tipe Erupsi Gunungapi

a. Erupsi efusip: Erupsi efusip berjalan tenang, tidak disertai letusan-letusan yang dahsyat dan

melibatkan lava yang bersifat basaltis. Umumnya tidak menghasilkan piroklastik dalam jumlah

besar.

b. Erupsi sentral: Melalui satu lubang utama yang terletak ditengah, lava basaltis akan mengalir

kesegala arah dalam jumlah yang hampir sama. Erupsi-erupsi yang terjadi berulang kali

kemudian akan membangun sebuah gunungapi yang berbentuk perisai. Gunung-berapi yang

terjadi dengan cara seperti ini disebut gunung-berapi perisai. Gunung-berapi ini mempuyai

lereng yang sangat landai karena lava basaltis yang encer yang mampu mengalir dalam jarak

yang jauh dari sumbernya, sehingga tidak mampu membangun kerucut yang tinggi.

Contoh klasik gunungapi tipe ini dan yang paling banyak dipelajari adalah gunung-berapi yang

membentuk Pulau Hawaii yang terletak di Samudra Pasifik. Pulau Hawaii sendiri terdiri dari 5

buah gunung-berapi perisai, dimana yang terbesar adalah Mauna Kea dan Mauna Loa dengan

ketinggian puncaknya masing-masing 4205 dan 4170 meter. Dasarnya terletak pada dasar

samudra yang dalamnya 5000 meter, sehingga dengan demikian apabila diukur dari kakinya,

maka ketinggiannya mencapai 9000 meter. Dan ini adalah lebih tinggi dari gunung tertinggi di

darat yaitu Mt.Everest di Pegunungan Himalaya. Mauna Loa dengan ketinggian seperti itu

merupakan tumpukan lava dari berulang kali erupsi sejak 750.000 tahun yang lalu.

c. Erupsi rekahan: Tipe erupsi ini banyak dijumpai di wilayah lantai samudra. Rekahan terjadi

sebagai akibat dari proses pemisahan pada litosfir, atau interaksi divergen lempeng litosfir,

dengan ukuran panjang hingga beberapa puluh kilometer. Contoh klasik erupsi rekahan seperti

ini dijumpai di Iceland yang terletak tepat diatas punggung-tengah-Samudra Atlantik. Lava yang

keluar dari rekahan seperti ini bersifat sangat encer, akan menyebar ke-kedua arah dari rekahan



dengan laju kecepatan hampir 20 kiliometer/jam. Urut-urutan keluarnya lava akan membentuk

suatu dataran yang kadang tinggi dan disebut dataran basalt (plateau basalt), atau “flood

basalt”.

Erupsi Sentral Erupsi Rekahan

Gambar 2-59. Tipe erupsi sentral (kiri) dan tipe erupsi rekahan (kanan)

Sepanjang sejarah geologi barangkali erupsi rekahan yang berlangsung secara berulang-ulang

dan menghasilkan aliran basalt dalam jumlah yang sangat banyak mungkin hanya terjadi

ditempat-tempat tertentu di muka Bumi. Sebagai contoh adalah “Dataran Deccan” yang

terdapat di bagian Baratlaut Jazirah India. Kemudian di wilayah dataran Columbia di Negara

Bagian Washington dan Oregon hingga ke Idaho. Dalam ukuran yang agak kecil dataran basalt

juga dijumpai di selatan Vietnam, diutara Columbia Inggris dan Patagonia. Demikian pula dalam

ukuran yang lebih kecil dan berumur lebih muda adalah di Afrika Selatan, Siberia Tengah,

Abyssinia, beberapa tempat di amerika Utara dan Selatan. Di Amerika Keweenawan Basalt,

mengandung endapan tembaga dalam jumlah besar. Erupsi rekahan yang pernah tercatat

dalam sejarah sekarang adalah yang terjadi di wilayah Iceland, yang terletak tepat diatas

punggung-tengah Samudra Atlantik. Erupsi terjadi pada tanggal 8 Juni 1783 melalui rekahan

sepanjang 32 kilometer.

4. Erupsi dibawah permukaan laut

Erupsi efusip yang terjadi 300-1000 meter dibawah permukaan laut atau disebut juga

“submarine” , umumnya berlangsung tenang. Lava yang dikeluarkan akan membeku dan

membentuk lava bantal. Tipe erupsi ini sedikit sekali mendapat perhatian karena terjadinya

jauh dibawah pengamatan. Lava yang membeku membentuk akan membentuk lava “bantal”

(pillow lava). Bentuknya melonjong dengan ukuran kurang dari 1.5 meter dan penampang 30

cm, dengan dasar yang mendatar dan bagian atasnya membulat.

5. Erupsi piroklastik atau erupsi eksplosip

Erupsi piroklastik terjadi pada magma yang kental, mengandung banyak gas dan mempunyai

sifat letusan berkisar antara sedang dan sangat dahsyat. Erupsi explosip umumnya banyak

menghasilkan piroklastika dan sedikit lava. Karena sifat magmanya yang kental maka lava yang

mengalir tidak akan dapat menempuh jarak yang jauh dari sumbernya, lubang kepundan.



RINGKASAN

Teori KANT, LAPLACE, dan HELMHOLTZ adalah teori yang beranggapan bahwa bumi berasal dari

suatu bintang yang berbentuk kabut raksasa bersuhu tidak terlalu panas dan penyebarannya terpencar dalam kondisi berputar dan dikenal sebagai awal-mula dari matahari. Akibat perputaran tersebut menyebabkan matahari ini kehilangan daya energinya dan akhirnya mengkerut. Sebagai akibat dari proses pengkerutan tersebut, maka ia akan berputar lebih cepat lagi. Dalam keadaan seperti ini, maka pada bagian ekuator kecepatannya akan semakin meningkat dan menimbulkan terjadinya gaya sentrifugal. Gaya ini akhirnya akan melampaui tarikan dari gayaberatnya, yang semula berfungsi sebagai penyeimbang, dan menyebabkan sebagian dari bahan yang berasal dari matahari tersebut terlempar. Bahan-bahan yang terlempar ini kemudian dalam perjalanannya juga berputar mengikuti induknya, juga akan mengkerut dan membentuk sejumlah planit-planit, salah satunya adalah planit bumi.

Teori PLANETESIMAL dari CHAMBERLIN dan MOULTON. Teori ini mengemukakan adanya suatu

Bintang yang besar yang menyusup dan mendekati MATAHARI. Akibat dari gejala ini, maka sebagian dari bahan yang membentuk MATAHARI akan terkoyak dan direnggut dari peredarannya. Mereka berpendapat bahwa bumi kita ini terbentuk dari bahan-bahan yang direnggut tersebut yang kemudian memisahkan diri dari MATAHARI.

ASTRONOMI adalah ilmu yang mempelajari keadaan Tata Surya, dan mungkin merupakan ilmu

yang tertua di Bumi. Kaitannya terhadap bumi hanya terbatas kepada aspek bahwa bumi merupakan bagian dari Tata Surya. Dari segi ilmu astronomi, bumi kita ini hanya merupakan suatu titik yang tidak penting dalam Tata Surya dibandingkan dengan benda-benda lainnya.

Susunan Interior Bumi: (1) Inti, yang terdiri dari dua bagian. Inti bagian dalam yang bersifat

padat, dan ditafsirkan sebagai terdiri terutama dari unsur besi, dengan jari-jari 1216 Km., Inti bagian luar, berupa lelehan (cair), dengan unsur–unsur metal mempunyai ketebalan 2270 Km; (2) Mantel Bumi setebal 2885 Km; terdiri dari batuan padat, dan berikutnya (3) Kerak Bumi, yang relatif ringan dan merupakan “kulit luar” dari Bumi, dengan ketebalan berkisar antara 5 hingga 40 Km.

Kerak Bumi tersusun dari selaput batuan (litosfir), selaput udara (atmosfir), dan selaput air

(hidrosfir).

Hipotesa “Continental Drift” : Hipotesa pengapungan benua dikemukakan oleh Alfred Wagener pada tahun 1915 dalam bukunya yang berjudul “Die Entstehung der Kontinente und Ozeane”. Pada hakekatnya hipotesa pengapungan benua adalah suatu anggapan bahwa benua-benua yang kita kenal saat ini dahulunya bersatu dan dikenal sebagai super-kontinen yang bernama Pangaea . Super-kontinen Pangea ini diduga terbentuk pada 180 juta tahun yang lalu yang kemudian terpecah-pecah menjadi beberapa bagian yang lebih kecil yang kita kenal sebagai benua-benua yang ada saat ini.

Hipotesa “Sea Floor Spreading” : Hipotesa pemekaran lantai samudra dikemukakan pertama

kalinya oleh Harry Hess (1960) dalam tulisannya yang berjudul “Essay in geopoetry describing evidence for sea-floor spreading”. Hipotesa pemekaran lantai samudra adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kulit bumi yang berada didasar samudra Atlantik tepatnya di Pematang Tengah Samudra mengalami pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force) yang berasal dari arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir).

Paleomagnetisme adalah kajian tentang arah-arah magnet bumi pada masa lalu yang terekam

dalam batuan ketika batuan tersebut terbentuk. Arah magnet bumi akan terekam oleh mineral dalam batuan ketika melewati temperatur 580

0 Celcius (Temperatur Curie).

Teori Plate Tectonic adalah teori yang membahas tentang kerak bumi (litosfir) yang bersifat

mobil / dinamis. Dalam teori ini, kerak bumi tersusun dari 7 lempeng utama dan 6 lempeng yang



lebih kecil dimana batas-batas lempeng berada pada batas divergen, batas konvergen, dan batas transform.

Orogenesa adalah pembentukan pegunungan yang dipengaruhi oleh konsep tegasan yang

dicirikan oleh lapisan lapisan sedimen tebal yang terlipat dengan arah sumbu lipatan yang berbeda beda, serta dicirikan oleh proses deformasi yang berlangsung berkali kali dan merupakan pengaruh dari berbagai proses yang berbeda-beda, termasuk intrusi dan gejala pelengseran gaya berat, yang bekerja pada suatu bahan yang berlainan sifat dan kedalamannya.

Volkanisma didefinisikan sebagai tempat atau lubang diatas muka Bumi dimana daripadanya

dikeluarkan bahan atau bebatuan yang pijar atau gas yang berasal dari bagian dalam bumi ke permukaan, yang kemudian produknya akan disusun dan membentuk sebuah kerucut atau gunung.

PERTANYAAN ULANGAN

1. Jelaskan salah satu teori dari pembentukan planit Bumi ?

2. Apa yang saudara ketahui tentang Bintang dan Planit ?

3. Sebutkan unsur-unsur dari Alam Semesta ?

4. Terangkan bagaimana cara menentukan susunan interior bumi ?

5. Sebutkan unsur-unsur dominan yang menyusun kulit bumi ?

6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan air permukaan dan sebutkan fungsi dari air permukaan

dalam geologi ?

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan air tanah ?

8. Jelaskan apa yang dimaksud dengan akuifer bebas dan akuifer tertekan ?

9. Sebutkan bukti-bukti yang mendukung hipotesa Pengapungan Benua ?

10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Paleomagnetisme ?

11. Jelaskan apa yang dimaksud dengan “Pole Magnetic Wandering” ?

12. Sebutkan lempeng-lempeng utama dari kerakbumi ?

13. Jelaskan apa yang dimaksud dengan batas-batas Divergen, Konvergen, dan Transform ?

14. Gambarkan penampang tektonik pulau Jawa dan sebutkan bagian-bagiannya ?

15. Jelaskan pengertian dari Orogenesa ?

16. Jelaskan pengertian tentang Vulkanisme ?

2. Teori Pembentukan Bumi dan Dinamika Bumi 2013 22 · akhli kebumian yang berkaitan dengan proses...

Documents

Transcript of 2. Teori Pembentukan Bumi dan Dinamika Bumi 2013 22 · akhli kebumian yang berkaitan dengan proses...