Bab 2 Komposisi Dan Struktur Internal Bumi
-
Upload
arimas-hanindya -
Category
Documents
-
view
226 -
download
3
Transcript of Bab 2 Komposisi Dan Struktur Internal Bumi
22
Panduan Kuliah dan Praktikum
ENDAPAN MINERAL
Sutarto HartosuwarnoLaboratorium Petrologi dan Bahan Galian Teknik Geologi
Fakultas Teknologi Mineral Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”YOGYAKARTA
23
BAB 2STRUKTUR INTERNAL BUMI DAN TEKTONIK LEMPENG
2.1. Struktur Internal Bumi
Pembagian lapisan struktur internal bumi dapat berdasarkan sifat kimia (atau
komposisinya) ataupun berdasarkan sifat fisiknya (Gambar 2.1).
2.1.1. Pembagian Lapisan bumi berdasar komposisi kimia
Kerak Benua (Continental Crust), 0,374% masa bumi, pada kedalaman
0-75 Km. Mengandung 0,554% masa Mantel-kerak, merupakan bagian paling
luar dari bumi yang tersusun oleh berbagai batuan. Merupakan lapisan
dengan densitas rendah (2,7 g/cm3) yang didominasi mineral-mineral kuarsa
(SiO2) dan feldspar, membentuk batuan berkomposisi granitik.
Kerak Samodera (Oceanic Crust), 0,099% masa bumi, dengan
kedalaman 0-10 km. Lapisan ini mengandung 0,147% masa mantel-kerak.
Mayoritas kerak ini terbentuk karena aktifitas magmatisme-volkanisme pada
zona pemekaran. Sistem Punggungan Tengah Samodera, sebagai jaringan
gunungapi sepanjang 40.000 km, menghasilkan kerak samodera baru dengan
kecepatan 17 Km3 /tahun, menutup lantai samodera membentuk batuan
berkomposisi basaltik (densitas 3,0g/cm3).
Mantel Atas (Upper Mantle), 10,3% masa bumi, kedalaman 10-400 km,
mengandung 15,3% masa mantel-kerak. Berdasarkan observasi fragmen
yang berasal dari erupsi gunungapi atau jalur pegunungan yang tererosi,
mineral utama pada mantel atas adalah Olivin (Mg,Fe)2SiO4 dan Piroksen
(Mg,Fe)SiO3, membentuk batuan ultra mafik (Peridotit).
Zona Transisi Mantel Bawah-Mantel Atas, 7,5% masa bumi, kedalaman
400-650 km. Zona transisi atau Mantel Tengah atau secara fisik dikenal
sebagai Mesosfer mengandung 11,1% masa mantel-kerak, merupakan
sumber magma basaltik. Juga mengandung kalsium (Ca), Aluminium (Al), dan
garnet, merupakan kompleks silikat mengandung Aluminium. Lapisan ini
relatif mempunyai densitas tinggi jika dingin, disebabkan kandungan
garnetnya. Tetapi akan mudah mengapung atau ringan jika panas, karena
24
mineral yang lebur akan membentuk basalt, menerobos naik melewati mantel
atas membentuk magma.
Gambar 2.1 Penampang interior bumi
Mantel Bawah (Lower Mantle), 49.2% masa bumi, kedalaman 650-2.890
km, 72,9% disusun oleh masa mantel-kerak dengan komposisi terdiri dari
silicon (Si), magnesium (Mg), dan oksigen (O). Sebagian kemungkinan
disusun oleh besi (Fe), kalsium (Ca), dan aluminium (Al). Para ahli membuat
deduksi ini berdasarkan asumsi bahwa proporsi dan jenis unsur pada bumi
relatif sama dengan meteorit primitif.
Inti Bumi, 32,5% masa bumi, kedalaman 2.890-6370 km. Lapisan ini
didominasi oleh besi (Fe), juga mengandung sekitar 10% sulfur (S) dan atau
25
oksigen (O). Sulfur dan Oksigen menyebabkan lapisan ini densitasnya sedikit
lebih ringan dari leburan besi murni.
Komposisi Kerak Bumi
Seperti di sebutkan di atas, kerak bumi dibedakan menjadi kerak samudera
yang berkomposisi basaltik dan kerak benua yang berkomposisi granitik. Disamping
adanya perbedaan komposisi batuan, kedua tipe kerak tersebut juga mempunyai
perbedan kadar unsur-unsur yang terdapat di dalamnya, walupun demikian terdapat
beberapa unsur yang mempunyai proporsi relatif sama pada kedua kerak tersebut.
Tabel 2.1 Daftar kadar beberapa logam penting di kerak bumi
Logam Granit (kerakbenua)
Diabas (keraksamodera)
Kadar DlmKerak(%)
MiningGrade(%)
Au/Emas 0.000 000 4 0.000 000 4 0.000 000 4 0.000 1Ag/Perak 0.000 0055 0.000 008 0.000 007 0.008Fe/Besi 1.37 7.76 5 25-55
Cu/Tembaga 0.0013 0.0110 0.005 1Pb/Timbal 0.0048 0.00078 0.0013 4-20
Zn/Seng 0.0045 0.0086 0.007 4-10Ni/Nikel 0.0001 0.0076 0.0075 1.5-2,5Cr/Krom 0.002 0.0114 0.01 30
Mn/Mangan 0.0195 0.128 0.09 35Al/Aluminium 7.43 7.94 8.13 30
Sn/Timah 0.00035 0.00032 0.000 2 0.5-2Hg/ Raksa 0.000 01 0.000 02 0.000 008 0,2-8
Mo/Molibdenum 0.000 65 0.000 057 0.000 15 0,01-0,6W/wolfram 0.000 04 0.000 05 0.000 15 0,3-6 WO3Pt/Platina 0.000 00019 0.000 00012 0.000 001 0,0003-0,0015Si/Silikon 33.96 24.6 27.7O/Oksigen 48.5 44.9 46.6
2.1.2. Pembagian Lapisan Bumi Secara Fisik
Pembagian lapisan bumi berdasarkan komposisi merupakan satu-satunya
pembagian sebelum berkembangnya teori Tektonik Lempeng (Plate
Tectonics), sebuah ide yang menyatakan bahwa permukaan bumi disusun oleh
lempeng-lempeng yang bergerak. Sekitar tahun 1970-an para ahli geologi menyadari
bahwa lempeng-lempeng tersebut lebih tebal dari pada kerak, dan kemudian diketahui
26
bahwa lempeng–lempeng tersebut terdiri dari kerak dan bagian paling atas dari
mantel, membentuk lapisan yang kaku dan keras yang dikenal sebagai litosfer
(lithosphere), mempunyai ketebalan antara 10-200 Km.
Lempeng litosfer tersebut mengambang pada lapisan yang plastis yang
Sebagian membentuk leburan, dengan ketebalan 250-350 Km, yang dikenal sebagai
Astenosfer (Asthenosphere). Walaupun Astenosfer dapat bergerak, tetapi bukan
lapisan cair,oleh karenanya dapat dilalui baik Gelombang-P (Compressional(P)-Waves)
maupun Gelombang-S (Shear(S)-Waves).
Pada kedalaman sekitar 660 Km, tekanan menjadi lebih besar dan mantel
tidak lagi dapat bergerak. Lapisan mantel yang tidak lagi plastis ini dikenal
sebagai lapisan Mesosfer (Mesosphere).
Inti bumi secara fisik dibagi menjadi dua bagian, yang dikenal sebagai Inti
Luar (Outer Core) dan Inti Dalam (Inner Core). Lapiasan Inti Luar berada pada
kedalaman 2.890-5150 km, sangat panas, membentuk fase cair. Sedangkan Inti
Dalam, berada pada kedalaman 5.150-6370 km, merupakan fase padatan, seolah
mengambang dalam leburan inti luar.
2.2. Tektonik Lempeng dan Mineralisasi
Continental rifting dan Mid Oceanic Spreading dibentuk pada retakan
lempeng, ketika magma bergerak naik dari mantel menuju permukaan lantai samodra
membentuk sekuen batuan ofiolit penampang tengah samodera, sebagai lempeng
baru. Lempeng baru yang terbentuk bergerak menjauhi sumbu pemekaran, makin
lama semakin dingin dan semakin tebal, hingga densitasnya semakin besar dan
kemudian tenggelam membentuk penunjaman (Subduction Zone), sehingga
lempeng akan panas, hancur, menyebabkan terbentuknya leburan sebagian pada
mantel membentuk magma, dengan densitas rendah bergerak kembali ke permukaan
menbentuk rangkaian gunungapi. Pergerakan lempeng seringkali juga menimbulkan
pergeseran membentuk sesar mendatar besar (Transform faults), juga diikuti
oleh pembentukan magma.
Litosfer bumi dibagi menjadi delapan lempeng besar serta sekitar 24 lempeng
kecil, yang bergerak di atas lapisasn Astenosfer dengan kecepatan sekitar 5-10
cm/tahun. Kedelapan lempeng besar tersebut terdiri dari:
Lempeng Afrika (African Plate)
Lempeng Antartik (Antarctic Plate)
Lempeng Hindia-Australia (Indian-Australian Plate)
27
Lempeng Pasifik (Pasific Plate)
Lempeng Amerika Utara (North American Plate)
Lempeng Amerika Selatan (South American Plate )
Lempeng Nazca (Nazca Plate)
Batas-batas lempeng tektonik tersebut di atas, membentuk lingkungan tektonik
yang beragam, secara umum dikenal sebagai
1. Mid-oceanic ridge dan back arc rifting dan transform faults, yang membentuk
batas lempeng konstruktif
2. Subduction zone, yang merupakan batas lempeng destruktif, menghasilkan
island arcs dan active continental margins
3. Oceanic intra-plate, menghasilkan oceanic island (hot spots)
4. Continental intra-plate, yang menghasilkan continental flood basalt dan
continental rift zone
Gambar 2.2. Penampang tektonik interior bumi
LEMPENG EURASIA LEMPENG AMERIKAUTARA
LEMPENG PASIPIK
LEMPENG PASIFIK
LEMPENG AFRIKA LEMPENG HINDIA-AUSTRALIA
LEMPENGNAZCA LEMPENG NAZCA
LEMPENGAMERIKA SELATAN
LEMPENG ANTYARTIK
LEMPENGANTARTIK
Gambar 2.3 Batas lempeng-lempeng besar pada litosfer bumi
28
29
Tektonik Lempeng berperan besar dalam mengontrol terjadinya magmatisme,
hidrotermal, dan volkanisme pada lapisan kerak bumi. Sebagian besar proses
pembentukan mineralisasi sangat terkait dengan proses magmatisme dan hidrotermal
atau pembentukan batuan. Oleh karena itu sangat penting memahami lempeng
tektonik, sebagai dasar untuk memahami adanya mineralisasi.
Pada kenyataannya tektonik lempeng sangat baik dalam menjelaskan karakteristik
batuan beku dan asosiasi endapan mineral. Lebih dari 90% aktivitas batuan beku yang
sekarang ada terletak di dekat batas lempeng tektonik. Sehingga batas lempeng
merupakan tempat yang paling penting bagi penyebaran endapan mineral.
Keberadaan endapan bijih di dunia sebagian besar tersebar pada wilayah batas
lempeng, terutama pada jalur magmatisme-vulkanisme yang disebabkan subduksi
lempeng. Sebagai contoh adalah batas wilayah lempeng pasifik, yang membentuk busur
kepulauan di bagian barat mulai dari Selandia Baru-Papua Nugini-Indonesia-Pilipina-
Jepang dan busur magmatic kontinen di bagian timur mulai dari Chili-Amerika Serikat
hingga Kanada, yang dikenal sebagai ring of fire, merupakan jalur mineralisasi yang
sangat potensial.
Keberadaan endapan mineral yang signifikan di Indonesia, sebagian besar
berasosianya atau berada pada jalur busur magmatic, seperti endapan porfir Cu-Au
kompleks Grasberg-Ertzberg yang berada pada busur irian Jaya Tengah, Endapan Cu-Au
Batu hijau Sumbawa dan Endapan Au-Ag Epitermal Pongkor yang berada pada busur
Sunda-banda, Endapan Au Epitermal Kelian pada busur Kalimantan Tengah, Endapan Au
Sedimen Hosted Messel di busur Sulawesi Mindanau, Endapan Au epitermal Gosowong
yang berada pada busur Halmahera, dan lain sebagainya.
Jenis logam yang terkonsentrasi, pada wilayah tertentu, sangat dikontrol oleh
lingkungan tektoniknya. Sn, W,Mo, F, Nb umumnya dikontrol oleh keberadaan kerak
kontinen, baik pada intra-continental hotspot, intra-continental rift zone, maupun pada
continental magmatic arcs. Cr, Ni, Pt, Cu dikontrol oleh kehadiran kerak samodera,
diantaranya pada pemekaran tengah samudera. Au, Ag, Cu paling sering hadir pada
lingkungan tektonik busur kepulauan (gambar 2.4)
30
Gambar 2.4 Penampang pada batas lempeng-lempeng tektonik dan asosiasi unsurelogam yang terbentuk (Mitchell dan Garson, 1981)
31
Gambar 2.5 Penyebaran busur magmatic di Indonnesia,yang berperan terhadap keberadaan bijih
(sumber : Carlile dan Michell, 1994)