8 Interior Bumi

55
07. Interior Bumi 07. Interior Bumi MFS 1810 MFS 1810 Salahuddin Salahuddin Husein Husein Jurusan Teknik Geologi Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2007 2007

description

hfhf

Transcript of 8 Interior Bumi

Page 1: 8 Interior Bumi

07. Interior Bumi07. Interior Bumi

MFS 1810MFS 1810

SalahuddinSalahuddin HuseinHusein

Jurusan Teknik GeologiJurusan Teknik GeologiFakultas Teknik Universitas Gadjah MadaFakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

20072007

Page 2: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Pendahuluan• Semenjak lebih dari 200 tahun silam, para ilmuwan melalui perhitungan

densitas (rasio massa terhadap volume) material-material yang ada di Bumi telah mengetahui bahwa planet ini tidak bersifat homogen.

• Isaac Newton (1642-1727) memperkirakan densitas rerata Bumi sekitar 5,0 –6,0 gr/cm3.

• Pada tahun 1797 Henry Cavendish menghitung densitas rerata Bumi sebesar 5,5 gr/cm3.

• Perhitungan modern menunjukkan densitas rerata planet ini adalah sebesar 5,52 gr/cm3.

• Volume Bumi dapat dihitung dengan mudah karena radius planet ini telah lama diketahui secara akurat.Massa Bumi hanya dapat diperkirakan secara tidak langsung berdasarkan perbandingan gaya tarik gravitasi antara Bulan dan Bumi dengan bola metal yang telah diketahui massa-nya.

Page 3: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Pendahuluan• Dengan membandingkan densitas rerata Bumi sebesar 5,5 gr/cm3 terhadap

densitas bebatuan yang ada di permukaan Bumi yang hanya berkisar antara 2,5 hingga 3,0 gr/cm3, para ilmuwan memprediksi bahwa interior Bumi harus tersusun oleh material dengan densitas yang lebih besar daripada yang ada di permukaan.

• Dewasa ini, Bumi dipandang sebagai sebuah bola yang tersusun oleh beberapa lapisan konsentris yang saling berbeda komposisi dan densitasnya.

Page 4: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Pendahuluan

Pemboran paling dalam yang pernah dilakukan manusia untuk mempelajari interior Bumi secara langsung, yang hanya mampu menjangkau kedalaman 12 km, dilakukan di Semenanjung Kola, Rusia baratlaut. Bangunan bertingkat 30 pada gambar adalah menara pemboran.

Page 5: 8 Interior Bumi

shddin © 2007PendahuluanKarena tidak ada pengamatan langsung kedalam interior Bumi, model ini dibuat berdasarkan bukti-bukti tidak langsung, sebagian besar dari studi gelombang seismik.

Page 6: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi• Gempabumi adalah getaran Bumi, yang disebabkan oleh (1) peristiwa patah

dan pergerakan mendadak dari suatu tubuh batuan yang mengalami regangan diluar batas sifat elastisnya, dan (2) oleh letusan gunungapi.

• Jika suatu batuan yang mengalami regangan patah, batuan tersebut akan berusaha kembali ke posisi semula (proses ini dikenal dengan nama teori elastic-rebound) seraya menghasilkan getaran yang disebut gelombang seismik.

Page 7: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Elastic-rebound theory

Page 8: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

• Fokus (hiposenter) adalah titik mula patah/pergerakan sesar.• Gelombang seismik merambat dari fokus ke segala arah.• Episenter adalah titik proyeksi fokus di permukaan Bumi.

Page 9: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Diagram balok suatu sesar penyebab gempabumi

Page 10: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi• Ada dua jenis gelombang seismik:

(1) Gelombang badan (body waves): merambat melalui bagian dalam Bumi serupa seperti rambatan suara. Dikenal 2 jenis: (a)Gelombang primer (P): partikel batuan bergerak maju-mundur searah

dengan arah rambatan gelombang,(b)Gelombang sekunder (S): partikel batuan bergerak ke atas-bawah

tegak lurus dengan arah rambatan gelombang.

(2) Gelombang permukaan (surface waves): hanya merambat di permukaan Bumi serupa seperti gerakan gelombang air. Dikenal 2 jenis:(a) Gelombang Love (L): partikel batuan bergerak ke kanan-kiri tegak

lurus arah rambatan gelombang,(b) Gelombang Rayleigh (R): partikel batuan bergerak eliptis vertikal

berlawanan dengan arah jarum jam (anti-clockwise), berlawanan dengan arah rambatan gelombang.

Page 11: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Page 12: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Page 13: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Page 14: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Page 15: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Ketika terjadi gempabumi, gelombang badan dan permukan merambat ke segala arah dari titik fokus pada saat yang bersamaan. Gelombang P paling cepat, diikuti oleh gelombang S, dan kemudian oleh gelombang L dan yang terakhir adalah gelombang R.

Perbedaan antara waktu kedatangan gelombang P dan S adalah fungsi jarak fokus dengan seismograf.

Page 16: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi• Kecepatan rambat gelombang seismik P dan S ditentukan oleh sifat densitas

dan elastisitas material yang dilewati, dimana keduanya bertambah besar bila semakin dalam.

• Kecepatan gelombang seismik berkurang dengan bertambahnya densitas namun bertambah cepat dengan bertambahnya elastisitas.Karena semakin dalam elastisitas bertambah lebih cepat daripada densitas, maka secara umum kecepatan gelombang seismik bertambah sesuai kedalaman.

• Rambatan gelombang P lebih cepat daripada gelombang S. Namun tidak seperti gelombang P yang bisa merambat melalui medium cair, gelombang S tidak bisa dirambatkan karena medium cair tidak memiliki kekuatan geser (shear strength atau rigidity) – mereka hanya mengalir saja bila terkena gaya geser.

Page 17: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

(a) Andai Bumi memiliki komposisi dan densitas yang homogen, maka gelombang seismik merambat melalui garis lurus.

(b) Karena semakin dalam densitas dan elastisitas bertambah, rambat gelombang seismik akan mengalami pembiasan (refraksi) dan lintasannya membentuk kurva. Gelombang seismik hanya akan bergerak secara lurus dan tidak akan dibiaskan jika arah rambatannya tegak lurus terhadap batas kontak material yang berbeda densitas dan elastisitas.

Page 18: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Selain dibiaskan, gelombang seismik juga mengalami pemantulan (refleksi) jika menemui batas material yang berbeda densitas dan elastisitasnya. Gambar diatas memperlihatkan pola rambatan gelombang P.

Page 19: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gelombang Gempabumi

Meskipun secara umum diketahui semakin dalam kecepatan gelombang seismik semakin bertambah, namun perubahan mendadak terjadi di beberapa kedalaman (misal pada dasar kerak Bumi dan pada kedalaman 2.900 km), yang disebut sebagai bidang diskontinyuitas, yang menandakan adanya perubahan komposisi material atau sifat fisiknya.

Bidang-bidang diskontinyuitas tersebut yang menjadi dasar bagi pembagian lapisan-lapisan konsentris interior Bumi.

Page 20: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Inti BumiBeno Gutenberg pada tahun 1914 menemukan zona bayangan gelombang P (P-wave shadow zone).

Berkurangnya kecepatan gelombang P secara mendadak pada batas inti-mantel (kedalaman 2.900 km) menyebabkan gelombang P dibiaskan sedemikian rupa sehingga hanya sedikit saja gelombang P yang mencapai permukaan pada zona antara 103o

dan 143o dari titik pusat gempa.

Pembiasan gelombang P dan ketidakhadiran gelombang S, mendukung dugaan bahwa inti Bumi tersusun oleh material cair.

Page 21: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Inti BumiHarold Jeffreys (1926) menemukan bahwa gelombang S sama sekali diblok oleh inti, sehingga membentuk zona bayangan gelombang S (S-wave shadow zone) yang lebih besar dari 103o.

Gelombang S tidak akan melewati material cair, sehingga tampaknya inti Bumi bersifat cair.

Page 22: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Inti BumiMeski demikian, sebagian kecil gelombang P ternyata masih mencapai permukaan pada zona bayangan gelombang P 103o – 143o tersebut.

Inge Lehmann (1938) menyatakan bahwa fenomena tersebut menandakan adanya inti padat didalam inti cair yang mampu memantulkan sebagian gelombang P.

Penemuan Lehmann tersebut akhirnya membentuk persepsi kita hingga saat ini, bahwa ada 2 jenis inti Bumi yang berbeda sifat fisiknya, yaitu inti luar yang cair dan inti dalam yang padat.

Page 23: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Inti Bumi• Inti Bumi terletak dibawah Mantel pada kedalaman 2.900 km dari permukaan

dan memiliki diameter 6.960 km (sama dengan diameter Planet Mars).

• Inti Bumi menyumbang 16,4% volume Bumi dan 1/3 massa Bumi.

• Komposisi dan densitas inti Bumi dipelajari dengan cara percobaan laboratorium dan studi meteorit (yang materialnya tersusun oleh besi dan nikel, dianggap berasal dari sisa-sisa pembentukan tata surya).

• Densitas inti luar Bumi: 9,9 – 12,2 gr/cm3.Densitas inti dalam Bumi: 12,6 – 13,0 gr/cm3.Tekanan di pusat inti Bumi setara dengan 3,5 juta kali tekanan di permukaan Bumi.

• Inti Bumi tidak mungkin tersusun oleh komposisi mineral-mineral yang ada di permukaan, karena pada tekanan yang demikian besar mereka masih tidak akan mencapai densitas yang diharapkan.

• Baik inti luar dan inti dalam keduanya diperkirakan tersusun oleh besi.

Page 24: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Inti Bumi• Tetapi besi murni terlalu besar densitasnya untuk menjadi penyusun inti luar,

sehingga harus ada pengotor dengan densitas lebih kecil. Percobaan laboratorium dan perbandingan dengan meteorit menunjukkan kemungkinan 12% inti luar tersusun oleh sulfur, serta sedikit silika, oksigen, nikel dan potassium.

• Sebaliknya dengan inti dalam, besi murni terlalu kecil densitasnya untuk mencapai densitas yang diharapkan, sehingga harus ada pengotor dengan densitas lebih besar. Kemungkinan 10-20% inti dalam tersusun oleh nikel.

• Diduga perbedaan komposisi tersebut juga menjelaskan perbedaan sifat fisik antara inti luar yang cari dan inti dalam yang padat. Pada tekanan yang sangat tinggi dan temperatur >5.000 oC pada inti Bumi, campuran besi dan nikel yang menyusun inti dalam masih belum mencapai titik leleh, sedangkan campuran besi dan sulfur yang menyusun inti luar sudah mencapai titik leleh.

Page 25: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Mantel Bumi

Pada tahun 1909 Andrija Mohorovičić menemukan bidang diskontinyuitas seismik pada kedalaman 30 km, dimana gelombang seismik yang lebih dalam dan mengalami pembiasan ternyata tiba lebih dahulu di stasiun seismograf dibandingkan dengan gelombang seismik dangkal yang tidak mengalami pembiasan.

Bidang diskontinyuitas tersebut kini dikenal dengan nama bidang Moho, memisahkan antara kerak dan mantel Bumi. Diatas bidang tersebut,gelombang seismik merambat dengan kecepatan 6,75 km/s, sedangkandibawahnya mencapai 8 km/s.

Page 26: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Mantel BumiMeski secara umum semakin dalam kecepatan gelombang P dan S bertambah, namun ada beberapa bidang diskontinyuitas hadir.

100 – 250 km: zona kecepatan rendah, astenosfer (batuan mendekati titik leleh, kurang elastis, bersifat plastis)

Page 27: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Mantel BumiBidang diskontinyuitas pada mantel atas terkait dengan perubahan fase mineral yang diikuti oleh pertambahan densitas:

400 km: perubahan struktur mineral olivin dengan kehadiran Mg spinel

640 – 720 km: Mg spinel digantikan oleh Mg perovskit.

Page 28: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Mantel BumiMeskipun densitas mantel dapat diketahui dengan menghitung rambat gelombang seismik, yaitu berkisar antara 3,3 hingga 5,7 gr/cm3, namun menduga komposisinya tidak mudah.

Kemungkinan besar penyusun mantel adalah peridotit (60% olivin, 30% piroksen, 10% feldspar), berdasarkan:1. Uji laboratorium terhadap densitas dan sifat fisiknya terhadap gelombang

seismik,2. Studi urutan ofiolit (fragmen kerak samudera) menunjukkan peridotit terletak

paling bawah yang berarti paling dekat dengan mantel,3. Studi pipa kimberlit (batuan beku dalam pembawa intan yang diduga berasal

dari mantel) menjumpai banyak peridotit sebagai inklusi.

Page 29: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Mantel Bumi

Pipa kimberlit adalah pipa batuan beku dalam pembawa intan, pertamakali dijumpai di dekat kota Kimberley, Afrika Selatan.Pipa kimberlit disusun oleh kimberlit yang berwarna abu-abu kebiruan (olivin, serpentin, kalsit dan silika) dan seringkali mengandung inklusi peridotit.Kehadiran intan dan koesit (kuarsa dalam tekanan tinggi) mengindikasikan kimberlit terbentuk dari magma pada kedalaman 100 – 300 km.Fakta bahwa kerak benua hanya setebal rerata 35 km menunjukkan magma kimberlit berasal dari mantel. Sehingga inklusi peridotit merupakan bukti bahwa mantel tersusun oleh batuan jenis tersebut.

Page 30: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Tomografi SeismikDalam dekade terakhir, para ahli geofisika mengembangkan metode baru dalam mempelajari dinamika mantel Bumi, yaitu tomografi seismik (seismic tomography).

Prinsip dasarnya adalah membangun geometri 3 dimensi sebaran global variasi kecepatan rambat gelombang seismik dari jutaan data gempabumi. Berdasarkan uji laboratorium, diketahui bahwa kecepatan gelombang seismik rendah dipengaruhi oleh material batuan panas dan sebaliknya kecepatan gelombang seismik tinggi dipengaruhi oleh material batuan dingin. Sepintas, peta tomografi dapat dianggap sebagai peta temperatur mantel. Selanjutnya, berdasarkan asumsi bahwa material panas akan bergerak naik karena lebih kecil densitasnya dan material dingin akan bergerak turun karena lebih besar densitasnya, maka peta tomografi dapat menunjukkan pola aliran material mantel.

Page 31: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Tomografi Seismik

Daerah berwarna merah adalah mantel dengan kecepatan seismik lambat dan diinterpretasikan disusun oleh material panas dan densitas kecil, umumnya dijumpai pada kerak samudera yang terkait dengan pergerakan magma ke permukaan. Daerah berwarna biru adalah mantel dengan kecepatan seismik cepat dan diduga disusun oleh material dingin dan densitas besar, umumnya dijumpai pada kerak benua yang memiliki akar jauh kebawah mantel.Interior Bumi tidak lagi dilihat seperti bola-bola konsentrik kerak, mantel dan inti.

Page 32: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Tomografi Seismik

Model dinamika mantel Bumi yang dibuat berdasarkan studi tomografi.

Page 33: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Tomografi Seismik

Model dinamika interior Bumi yang dibuat berdasarkan studi tomografi. Inti luar dianggap homogen untuk memperlihatkan detail inti dalam.

Studi tomografi juga memperlihatkan bahwa batas mantel dan inti bukanlah bidang konsentrik yang halus. Banyak tinggian (antimountains) dan rendahan (anticontinents) dengan beda tinggi mencapai 20 km. Topografi permukaan inti luar demikian dapat menyebabkan banyaknya energi yang hilang dari perputaran inti luar sebagai panas dan menggerakkan arus konveksi pada mantel.

Page 34: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Kerak Bumi• Ada 2 jenis kerak Bumi: kerak benua dan kerak samudera, keduanya memiliki

densitas lebih kecil daripada mantel dibawahnya.

• Kerak benua memiliki densitas antara 2,0 hingga 3,0 gr/cm3 (diluar mineral logam berat), dengan rerata 2,70 gr/cm3. Kerak samudera memiliki densitas rerata 3,0 gr/cm3.

• Kecepatan rambat gelombang P pada kerak benua adalah 6,75 km/s, namun di dasar kerak kecepatannya menjadi 8 km/s. Kecepatan rambat gelombang P pada kerak samudera adalah 7 km/s.

• Ketebalan kerak benua berbeda-beda, yang dikenal sebagai prinsip isostasi.

Page 35: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Panas Bumi• Dari data pemboran pertambangan, diketahui temperatur Bumi semakin

dalam menjadi semakin besar. Di dekat permukaan, gradien geotermal rerata sekitar 25 oC/km.

• Namun nilai gradien tersebut tidak konstan (karena semua batuan akan meleleh pada kedalaman 100 km saja!). Diperkirakan temperatur pada dasar kerak sekitar 800 – 1200 oC.

• Pada batas mantel-inti, temperatur diperkirakan berkisar antara 3500 – 5000 oC. Bila angka tersebut cukup akurat, maka gradien geotermal di mantel hanya sekitar 1 oC/km saja.

• Temperatur maksimum di pusat inti diperkirakan mencapai 6500 oC (mendekati nilai temperatur di permukaan matahari!)

• Panas Bumi dihasilkan oleh peluruhan radioaktif. Namun jumlah isotop radioaktif terus berkurang, menyebabkan panas Bumi akan terus menurun. Buktinya ditunjukkan oleh aliran lava ultrabasa yang hanya dijumpai pada kurun 3,8 – 2,5 mtl (Archean) dan tidak pernah ada pada kurun yang lebih muda. Lava ultrabasa tersebut membutuhkan temperatur kerak >1600 oC.

Page 36: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Panas Bumi

Sebagian panas dari dalam batuan kerak Bumi lepas ke atmosfer, dikenal sebagai fenomena heat flow. (a) Heat flow pada punggung tengah samudera dimana pemekaran dan

pembentukan kerak samudera tengah berlangsung.(b) Heat flow pada palung samudera dimana penunjaman kerak samudera

dibawah kerak benua yang memunculkan busur gunungapi tengah berlangsung.

Page 37: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gravitasi Bumi• Hukum gravitasi universal (ditemukan oleh Isaac Newton): gaya tarik gravitasi

antara 2 obyek berbanding lurus dengan perkalian massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

F = G((m1 x m2)/D2)

• Berat (weight) adalah gaya gravitasi antara obyek dan pusat massa Bumi.

• Obyek 1 dan 2 terletak pada jarak yang sama, namun gaya gravitasi 1 lebih besar karena massa-nya lebih besar.

• Massa 2 dan 3 sama besar, namun gaya gravitasi 3 lebih kecil empat kali karena jaraknya terhadap pusat massa Bumi dua kali lebih jauh.

Page 38: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gravitasi Bumi• Gaya tarik gravitasi akan sama di semua tempat di permukaan Bumi jika

planet ini sempurna bulatnya, komposisinya homogen, dan tidak berputar pada porosnya (rotasi).

• Rotasi menghasilkan gaya sentrifugal yang melawan gaya gravitasi, sehingga obyek di ekuator akan memiliki berat lebih kecil daripada obyek yang identik di kutub.

Page 39: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Gravitasi Bumi• Para ahli kebumian menggunakan gravimeter untuk mengukur variasi/anomali

gaya gravitasi di permukaan Bumi. Prinsipnya alat tersebut menggunakan beban pada pegas yang bereaksi terhadap perubahan gravitasi. Gravimeter sangat bermanfaat dalam eksplorasi minyakbumi dan sumberdaya mineral.

(a)anomali gravitasi positif, akibat massa dengan densitas besar (mass excess)

(b)dan (c) anomali gravitasi negatif, akibat massa dengan densitas kecil (mass deficiency)

Page 40: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip Isostasi• Pada awal abad 19, para surveyor di India menemukan error pada alat

pendulum mereka yang dianggap disebabkan oleh gaya tarik Peg. Himalaya. Namun perhitungan di kemudian hari menunjukkan jika Himalaya merupakan massa yang lebih tebal atau lebih tinggi densitasnya, error yang dihasilkan akan lebih besar dari yang teramati.

Kehadiran pegunungan yang memiliki densitas lebih besar (mass excess) akan menghasilkan anomali gravitasi positif (a), namun ternyata tidak (b).

Page 41: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip Isostasi• J. H. Pratt menjelaskannya bahwa topografi Himalaya menjadi tinggi karena

pegunungan tersebut tersusun oleh batuan dengan densitas lebih rendah daripada wilayah di sekitarnya.

• George Airy menjelaskannya bahwa Himalaya selain menjulang ke atas, juga terentang jauh ke bawah dengan akar yang memiliki densitas lebih kecil. Dengan kata lain, pegunungan mengapung diatas batuan mantel yang lebih besar densitasnya, dan kelebihan densitas batuan kerak (mass excess) diatas permukaan diimbangi oleh kekurangan densitas (mass deficiency) di dasar kerak, yang menyebabkan pergeseran garis pendulum. Kemudian hari studi seismik menunjukkan adanya lapisan batuan dengan densitas rendah dibawah pegunungan.

• Penjelasan Airy terbukti benar untuk pegunungan, namun penjelas Pratt juga benar ketika dipergunakan untuk menerangkan (1) elevasi kerak benua yang lebih tinggi daripada kerak samudera, dan (2) topografi punggungan tengah samudera yang lebih tinggi daripada daerah sekitarnya.

• Kini penjelasan Airy dan Pratt tersebut dikenal sebagai prinsip isostasi.

Page 42: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip IsostasiPrinsip isostasi dapat dianalogikan dengan apungan gunung es.

Gunung es tenggelam hingga posisi seimbang sedemikian rupa dengan 10% massanya berada diatas permukaan air.

Gunung es yang besar akan tenggelam lebih dalam dan muncul lebih tinggi dibandingkan dengan gunung es yang berukuran lebih kecil.

Jika es di permukaan mencair, tubuh gunung es akan bergerak naik ke permukaan untuk mempertahankan kondisi keseimbangan. Fenomena ini dikenal sebagai isostatic rebound.

Page 43: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip IsostasiIsostatic rebound pada kerak Bumi umumnya terjadi: (1) di daerah yang dulunya tertutup oleh

glasiasi (pembentukan es pada benua), dan

Page 44: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip IsostasiIsostatic rebound pada kerak Bumi umumnya terjadi: (2) di daerah pegunungan yang tererosi

sangat lanjut.

Page 45: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Prinsip Isostasi: Paradoks • Jika prinsip isostasi benar, ini membawa implikasi kehadiran mantel yang

bersifat cair/liquid.

• Namun dari sifat seismik mantel yang mampu merambatkan gelombang S menunjukkan mantel bersifat padat. Bagaimana menjelaskan paradoks ini?

• Untuk waktu yang sangat singkat, yang diperlukan untuk merambatkan gelombang seismik S, mantel bersifat padat.

• Namun untuk waktu yang sangat panjang, yang diperlukan untuk menahan gaya tekan (stress) akibat pembebanan batuan kerak diatasnya, mantel akan mengalir dan bersifat cair dengan viskositas tinggi.

Page 46: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi• Kerak Bumi mengandung beberapa mineral yang bersifat magnetik, salah

satunya adalah magnetite. Namun medan magnet Bumi tentu saja bukan karena tubuh magnetite yang besar ada di inti Bumi. Karena semua sifat kemagnetan pada mineral tersebut akan hilang diatas titik Curie, yaitu sekitar 580 oC. Temperatur di kedalaman 100 km telah cukup tinggi untuk menghilangkan sifat kemagnetan pada mineral-mineral yang ada.

• Fakta lainnya bahwa lokasi kutub magnetik Bumi yang terus berpindah di sepanjang waktu juga menunjukkan sumber medan magnet Bumi bukanlah suatu tubuh mineral tertentu.

Page 47: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet BumiHingga saat ini para ahli beranggapan bahwa medan magnet Bumi dihasilkan oleh suatu mekanisme elektromagnetik pada inti terluar Bumi (seperti prinsip kerja dinamo). Namun, bagaimana kerja mekanisme tersebut, belum dipahami seutuhnya.

Page 48: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi• Inklinasi magnetis: deviasi medan magnet terhadap bidang horisontal.

Page 49: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi• Deklinasi magnetis: sudut antara garis titik posisi kompas terhadap kutub

magnet Bumi dengan garis titik posisi kompas terhadap kutub geografis Bumi.

• Saat ini sudut antara kutub geografis dan kutub magnetis Bumi adalah 11,5o, dihitung dari titik pusat Bumi.

• Lokasi kutub magnetis saat ini adalah pada kepulauan Arktik milik Kanada.

Page 50: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi• Magnetometer adalah alat untuk mengukur variasi/anomali kemagnetan. Alat

ini sangat bermanfaat terutama dalam eksplorasi sumberdaya mineral.

• Anomali kemagnetan regional diduga disebabkan oleh kompleksitas arus konveksi di lapisan inti luar Bumi.

• Anomali kemagnetan lokal disebabkan oleh variasi jenis batuan secara lateral dan horisontal.

Page 51: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi: Reversal• Ketika magma mendingin melewati titik Curie, mineral-mineral yang

mengandung unsur besi akan memperoleh sifat kemagnetannya dan mengatur orientasi tubuhnya terhadap medan magnet. Fenomena ini mampu merekam arah dan kekuatan medan magnet Bumi. Selama mineral tersebut tidak terkena panas melampaui titik Curie, dia akan menyimpan rekaman informasi kemagnetan tersebut.

• Paleomagnetisme adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari medan magnet purba, mengandalkan rekaman informasi kemagnetan (arah dan kekuatan) pada batuan.

• Ahli geologi mengacu kondisi kemagnetan saat ini sebagai polaritas normal, yaitu kutub utara dan selatan magnet relatif berimpit dengan kutub utara dan selatan geografis Bumi.

• Sejak tahun 1906, para ahli telah mengetahui bahwa arah medan magnet pada batuan purba seringkali berlawanan dengan medan magnet Bumi saat ini. Fenomena ini disebut sebagai pembalikan magnetik (magnetic reversal), dimana kutub utara magnet relatif berimpit dengan kutub selatan geografis Bumi (polaritas terbalik).

Page 52: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi: Reversal

Page 53: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi: Reversal

Page 54: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi: Reversal

Page 55: 8 Interior Bumi

shddin © 2007Medan Magnet Bumi: Reversal• Penyebab proses pembalikan polaritas kemagnetan (magnetic reversal) tidak

begitu dipahami, meskipun tampaknya mereka terkait dengan perubahan intensitas/kekuatan medan magnet.

• Perhitungan menunjukkan bahwa medan magnet Bumi telah melemah sebesar 5% selama 100 tahun terakhir. Jika kecenderungan ini terus berlangsung, dalam beberapa ribu tahun mendatang akan tiba saatnya dimana medan magnet Bumi hilang (non-existent) dan kemudian membalik polaritasnya.

• Setelah pembalikan polaritas kemagnetan terjadi, medan magnet kembali membangun intensitasnya.