Komposisi dan Lapisan Bumi (Struktur Dalam Bumi)

Keadaan dalam bumi selama ini hanya dikemukakan berdasarkan hipotesis-hipotesis. Penyelidikan tentang isi bumi sebenarnya hanya meliputi daerah dengan kedalaman tidak lebih dari dalamnya terowongan tempat pengeboran atau kedalaman sungai bawah tanah.

Massa bumi kira-kira adalah 5,98×1024 kg. Kandungan utamanya adalah besi (32,1%), oksigen (30,1%), silikon (15,1%), magnesium (13,9%), sulfur (2,9%), nikel (1,8%), kalsium (1,5%), and aluminium (1,4%); dan 1,2% selebihnya terdiri dari berbagai unsur-unsur langka. Karena proses pemisahan massa, bagian inti bumi dipercaya memiliki kandungan utama besi (88,8%) dan sedikit nikel (5,8%), sulfur (4,5%) dan selebihnya kurang dari 1% unsur langka.[10]

Ahli geokimia F. W. Clarke memperhitungkan bahwa sekitar 47% kerak bumi terdiri dari oksigen. Batuan-batuan paling umum yang terdapat di kerak bumi hampir semuanya adalah oksida (oxides); klorin, sulfur dan florin adalah kekecualian dan jumlahnya di dalam batuan biasanya kurang dari 1%. Oksida-oksida utama adalah silika, alumina, oksida besi, kapur, magnesia, potas dan soda. Fungsi utama silika adalah sebagai asam, yang membentuk silikat. Ini adalah sifat dasar dari berbagai mineral batuan beku yang paling umum. Berdasarkan perhitungan dari 1,672 analisa berbagai jenis batuan, Clarke menyimpulkan bahwa 99,22% batuan terdiri dari 11 oksida . Konstituen lainnya hanya terjadi dalam jumlah yang kecil.

Salah seorang ahli yang yang pertama kali mengemukakan pendapatnya tentang materi dan bentuk dalam bumi adalah Plato. Menurutnya, bumi terdiri dari masa cair yang pijar dan dikelilingi oleh lapisan batuan yang keras yang disebut kerak bumi. Masa cair yang pijar itu berasal dari dalam bumi dan kadang-kadang ke luar mencapai permukaan bumi dalam bentuk lava melalui pipa-pipa gunung api.

Namun, penyelidikan tentang gempa bumi (seismologi) memberikan pandangan yang lain tentang keadaan dalam bumi. Berdasarkan penyelidikan seismologi diketahui bahwa perambatan geolombang gempa dipengaruhi oleh zat-zat penyusun bumi. Penyelidikan seismologi juga membuktikan bahwa bumi terdiri dari lapisan-lapisan yang dibatasi oleh lapisan yang tidak bersambung (diskontinu).

Berbagai kajian dan penelitian geofisika telah membuktikan bahwa bumi terbentuk dari 7 lapisan tertentu dari dalam ke luar dengan susunan sebagai berikut:

Secara struktur bumi dibagi menjadi 3 lapisan utama, yaitu kerak bumi (crush), selimut (mantle), dan inti (core). Struktur bumi seperti itu mirip dengan telur, yaitu cangkangnya sebagai kerak, putihnya sebagai selimut, dan kuningnya sebagai inti bumi.

1. Kerak Bumi (Crush)

Kerak bumi merupakan lapisan kulit bumi paling luar (permukaan bumi). Kerak bumi terdiri dari dua jenis, yaitu kerak benua dan kerak samudra. Lapisan kerak bumi tebalnya mencapai 70 km dan tersusun atas batuan-batuan basa dan masam. Namun, tebal lapisan ini berbeda antara di darat dan di dasar laut. Di darat tebal lapisan kerak bumi mencapai 20-70 km, sedangkan di dasar laut mencapai sekitar 10-12 km. Lapisan ini menjadi tempat tinggal bagi seluruh makhluk hidup. Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100°C.

Kerak bumi merupakan bagian terluar lapisan bumi dan memiliki ketebalan 5-80 km. kerak dengan mantel dibatasi oleh Mohorovivic Discontinuity. Kerak bumi dominan tersusun oleh feldsfar dan mineral silikat lainnya. Kerak bumi dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

Kerak samudra, tersusun oleh mineral yang kaya akan Si, Fe, Mg yang disebut sima. Ketebalan kerak samudra berkisar antara 5-15 km (Condie, 1982)dengan berat jenis rata-rata 3 gm/cc. Kerak samudra biasanya disebut lapisan basaltis karena batuan penyusunnya terutama berkomposisi basalt.

Kerak benua, tersusun oleh mineral yang kaya akan Si dan Al, oleh karenanya di sebut sial. Ketebalan kerak benua berkisar antara 30-80 km (Condie !982) rata-rata 35 km dengan berat jenis rata-rata sekitar 2,85 gm/cc. kerak benua biasanya disebut sebagai lapisan granitis karena batuan penyusunya terutama terdiri dari batuan yang berkomposisi granit.

Disamping perbedaan ketebalan dan berat jenis, umur kerak benua biasanya lebih tua dari kerak samudra. Batuan kerak benua yang diketahui sekitar 200 juta tahun atau Jura. Umur ini sangat muda bila dibandingkan dengan kerak benua yang tertua yaitu sekitar 3800 juta tahun. Tabel Skala waktu geologi dapat dilihat di  Skala Waktu Geologi. 

2. Selimut Bumi (Mantle)

Selimut atau selubung bumi merupakan lapisan yang letaknya di bawah lapisan kerak bumi. Sesuai dengan namanya, lapisan ini berfungsi untuk melindungi bagian dalam bumi.Selimut bumi tebalnya mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan yang padat yang mengandung silikat dan magnesium. Suhu di bagian bawah selimut mencapai 3.000 °C, tetapi tekananannya belum mempengaruhi kepadatan batuan.

Inti bumi dibungkus oleh mantel yang berkomposisi kaya magnesium. Inti dan mantel dibatasi oleh Gutenberg Discontinuity. Mantel bumi terbagi menjadi dua yaitu mantel atas yang bersifat plastis sampai semiplastis memiliki kedalaman sampai 400 km. Mantel bawah bersifat padat dan memiliki kedalaman sampai 2900 km.

Mantel atas bagian atas yang mengalasi kerak bersifat padat dan bersama dengan kerak membentuk satu kesatuan yang dinamakan litosfer. Mantel atas bagian bawah yang bersifat plastis atau semiplastis disebut sebagi asthenosfer.

Selimut bumi dibagi menjadi 3 bagian, yaitu litosfer, astenosfer, dan mesosfer.

a. Litosfer merupakan lapisan terluar dari selimut bumi dan tersusun atas materi-materi padat terutama batuan. Lapisan litosfer tebalnya mencapai 50-100 km. Bersama-sama dengan kerak bumi, kedua lapisan ini disebut lempeng litosfer.

Litosfer tersusun atas dua lapisan utama, yaitu lapisan sial (silisium dan aluminium) serta lapisan sima (silisium dan magnesium).

1) Lapisan sial adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silisium dan alumunium. Senyawa dari kedua logam tersebut adalah SiO2 dan Al2O3. Batuan yang terdapat dalam lapisan sial antara lain batuan sedimen, granit, andesit, dan metamorf.

2) Lapisan sima adalah lapisan litosfer yang tersusun atas logam silisium dan magnesium. Senyawa dari kedua logam tersrsebut adalah SiO2 dan MgO. Berat jenis lapisan sima lebih besar jika dibandingkan dengan berat jenis lapisan sial. Hal itu karena lapisan sima mengandung besi dan magnesium.

b. Astenosfer merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan litosfer. Lapisan yang tebalnya 100-400 km ini diduga sebagai tempat formasi magma (magma induk).

c. Mesosfer merpakan lapisan yang terletak di bawah lapisan astenosfer. Lapisan ini tebalnya 2.400-2.700 km dan tersusun dari campuran batuan basa dan besi.

3. Inti Bumi (Core)

Dipusat bumi terdapat inti yang berkedalaman 2900-6371 km. Terbagi menjadi dua macam yaitu inti luar dan inti dalam. Inti luar berupa zat cair yang memiliki kedalaman 2900-5100 km dan inti dalam berupa zat padat yang berkedalaman 5100-6371 km. Inti luar dan inti dalam dipisahkan oleh Lehman Discontinuity.

Dari data Geofisika material inti bumi memiliki berat jenis yang sama dengan berat jenis meteorit logam yang terdiri dari besi dan nikel. Atas dasar ini para ahli percaya bahwa inti bumi tersusun oleh senyawa besi dan nikel.

Inti bumi merupakan lapisan paling dalam dari struktur bumi. Lapisan inti dibedakan menjadi 2, yaitu lapisan inti luar (outer core) dan inti dalam (inner core).

a. Inti luar tebalnya sekitar 2.000 km dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai 2.200 °C.

b. Inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan diameter sekitar 2.700 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi (NiFe) yang suhunya mencapai 4500 derajat celcius.

Sumber dan pengembangan.

More about → Komposisi dan Lapisan Bumi (Struktur Dalam Bumi)

Teori Tektonik Lempeng

Teori lempeng tektonik diyakini oleh banyak ahli sebagai teori yang menerangkan proses dinamika bumi, antara lain gempa bumi dan pembentukan jalur pegunungan. Menurut teori ini kulit bumi (kerak bumi) yang disebut litosfer terdiri dari lempengan yang mengambang di atas lapisan yang lebih padat yang disebut astenosfer. Ada dua jenis kerak bumi, yaitu kerak samudra dan kerak benua. Kerak samudra tersusun atas batuan yang bersifat basa, sedangkan kerak benua tersusun atas batuan yang bersifat asam.

Teori lempeng tektonik dikemukakan oleh ahli geofisika Inggris, Mc Kenzie dan Robert Parker (1967). Kedua ahli itu menjadikan teori-teori sebelumnya sebagai satu kesatuan konsep yang lebih sempurna sehingga diterima oleh para ahli geologi.

Kerak bumi menutupi seluruh permukaan bumi. Namun, akibat adanya aliran panas yang mengalir di astenosfer menyebabkan kerak bumi pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Bagian-bagian itulah yang disebut lempeng kerak bumi (lempeng tektonik). Aliran panas tersebut untuk selanjutnya menjadi sumber kekuatan terjadinya pergerakan lempeng. Lempeng tektonik; merupakan dasar dari “terbangunnya” system kejadian gempa bumi, peristiwa gunung berapi, pemunculan gunung api bawah laut, dan peristiwa geologi lainnya.

Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonic) juga suatu teori dalam bidang geologi yang menjelaskan tentang sifat-sifat bumi yang mobil/dinamis karena adanya gaya endogen dari dalam bumi. Teori ini dikembangkan untuk memberikan penjelasan terhadap adanya bukti-bukti pergerakan skala besar yang dilakukan oleh litosfer bumi. 

Teori ini menggantikan teori lama yaitu: Teori Continental Drift yang lebih dahulu dikemukakan pada pertengahan pertama abad ke – 20 dan konsep Seafloor Spreading yang dikembangkan pada tahun 1960 – an.

Menurut Teori Lempeng Tektonik, lapisan terluar bumi terbuat dari suatu lempengan tipis dan keras yang masing-masing saling bergerak relatif terhadap yang lain. Gerakan ini terjadi secara terus-menerus sejak bumi ini tercipta hingga sekarang. 

Teori Lempeng Tektonik muncul sejak tahun 1960-an, dan hingga kini teori ini telah berhasil menjelaskan berbagai peristiwa geologis, seperti gempa bumi, tsunami, dan meletusnya gunung berapi, juga tentang bagaimana terbentuknya gunung, benua, dan samudra.

Lempeng tektonik terbentuk oleh kerak benua (continental crust) ataupun kerak samudra (oceanic crust), dan lapisan batuan teratas dari mantel bumi (earth’s mantle). Kerak benua dan kerak samudra, beserta lapisan teratas mantel ini dinamakan litosfer yang terpecah ke dalam beberapa lempeng tektonik yang saling bersinggungan satu dengan lainnya. 

Kepadatan material pada kerak samudra lebih tinggi dibanding kepadatan pada kerak benua. Demikian pula, elemen-elemen zat pada kerak samudra (mafik) lebih berat dibanding elemen-elemen pada kerak benua (felsik). 

Di bawah litosfer terdapat lapisan batuan cair yang dinamakan astenosfer. Karena suhu dan tekanan di lapisan astenosfer ini sangat tinggi, batu-batuan di lapisan ini bergerak mengalir seperti cairan (fluid).

Pergerakan lempeng tektonik dibedakan menjadi tiga macam, yaitu pergerakan lempeng yang saling mendekat, saling menjauh, dan saling melewati.

a. Pergerakan lempeng saling mendekat

Pergerakan lempeng yang saling mendekat dapat menyebabkan terjadinya tumbukan yang salah satu lempengnya akan menunjam ke bawah tepi lempeng yang lain. Daerah penunjaman tersebut membentuk palung yang dalam dan merupakan jalur gempa bumi yang kuat. Sementara itu di belakang jalur penunjaman akan terjadi aktivitas vulkanisme dan terbentuknya cekungan pengendapan. Contoh pergerakan lempeng ini di Indonesia adalah pertemuan Lempeng Indo-Australia dan Lempeng Eurasia. Pertemuan kedua lempeng tersebut menghasilkan jalur penunjaman di selatan Pulau Jawa, jalur gunung api di Sumatra, Jawa, dan Nusa Tenggara, serta berbagai cekungan di Sumatra dan Jawa. Batas antar lempeng yang saling mendekat hingga mengakibatkan tumbukan dan salah satu lempengnya menunjam ke bawah lempeng yang lain (subduct) disebut batas konvergen atau batas lempeng destruktif.

b. Pergerakan lempeng saling menjauh

Pergerakan lempeng yang saling menjauh akan menyebabkan penipisan dan peregangan kerak bumi hingga terjadi aktivitas keluarnya material baru yang membentuk jalur vulkanisme. Meskipun saling menjauh, kedua lempeng ini tidak terpisah karena di belakang masing-masing lempeng terbentuk kerak lempeng yang baru. Proses ini berlangsung secara kontinu. Contoh hasil dari pergerakan lempeng ini adalah terbentuknya gunung api di punggung tengah samudra di Samudra Pasifik dan Benua Afrika. Batas antar lempeng yang saling menjauh hingga mengakibatkan terjadinya perluasan punggung samudra disebut batas divergen atau batas lempeng konstruktif.

c. Pergerakan lempeng saling melewati

Pergerakan lempeng yang saling melewati terjadi karena gerak lempeng sejajar dengan arah yang berlawanan sepanjang perbatasan antarlempeng. Pada pergerakan ini kedua perbatasan lempeng hanya bergesekan. Oleh karena itu, tidak terjadi penambahan atau pengurangan luas permukaan. Namun, gesekan antarlempeng ini kadang-kadang dengan kekuatan dan tegangan yang besar sehingga dapat menimbulkan gempa yang besar. Contoh hasil dari pergerakan lempeng ini adalah patahan San Andreas di Kalifornia. Patahan tersebut terbentuk karena Lempeng Amerika utara bergerak ke arah selatan, sedangkan Lempeng Pasifik bergerak ke arah utara. Batas antar lempeng yang saling melewati dengan gerakan yang sejajar disebut batas menggunting (shear boundaries).

Berlandaskan pada teori lempeng tektonik, kerak bumi terpecah-pecah menjadi lempengan-lempengan yang mengapung di atas lapisan yang lebih cair. Lempeng tektonik tebalnya dapat mencapai 80 km, tetapi ada juga yang lebih tipis dengan luas yang beragam. Jika lempeng-lempeng tersebut bergerak saling bertumbukan, maka akan terjadi penunjaman. Sesuai dengan hukum fisika sederhana, lempengan yang berat jenis atau massanya lebih besar akan menunjam dan menyusup ke bawah lempeng yang lebih ringan. Pergerakan lempeng tektonik tersebut sangat lambat, yaitu antara 1 dan 10 cm per tahun. Namun, pergerakan yang sangat lambat tersebut ternyata mengumpulkan energi yang sangat kuat secara pelan-pelan di kedalaman sekitar 80 km. Apabila tekanan dan regangan tumbukan lempeng mencapai titik jenuh, biasanya akan terjadi gerakan lempeng tektonik secara tiba-tiba. Gerakan tersebut menimbulkan getaran di muka bumi yang disebut gempa.

Jika lempeng tektonik saling memisah, maka terjadi aktivitas magmatis yang mengakibatkan penambahan landas samudra. Di daerah pemisahan tersebut terdapat rekahan-rekahan yang menjadi jalan untuk keluarnya cairan dari dalam bumi. Cairan yang keluar dari dalam bumi tersebut kemudian mendingin menjadi batuan basalt. Banyaknya basalt yang terus terbentuk mendorong lempeng tektonik ke arah yang saling berlawanan. Akibatnya, lempeng tektonik terpisah dengan jarak yang makin jauh.

Pada setiap daerah penunjaman, kira-kira pada kedalaman 150 km, terjadi pelelehan batuan yang disebut pelelehan sebagian (partial melting). Pelelehan terjadi karena adanya gesekan batuan dengan massa yang sangat padat dan berat secara terus menerus. Melalui rekahan atau celah yang ada, lelehan tersebut akan menyusup dan berusaha menembus kerak bumi. Jika lelehan tersebut berhasil menembus kerak bumi berarti di tempat tersbut muncul gunung api. Oleh karena itu, dapat diketahui bahwa gunung api dapat muncul di daerah terjadinya gesekan lempeng tektonik.

Lempeng kerak bumi dibagi menjadi dua kelompok, yaitu lempeng mayor (lempeng besar) dan lempeng minor (lempeng kecil).

7 Lempeng Utama yaitu:

1. Lempeng Pasific (Pasific Plate), Ini merupakan Lempeng Samudera yang meliputi Seluruh Samudera Pasifik.
2. Lempeng Eurasia (Eurasian Plate), Lempeng ini merupakan lempeng benua, meliputi Asia dan Eropa.
3. Lempeng India-Australia (Indian-Australian Plate), Lempeng ini merupakan lempeng benua meliputi Australia (tergabung dengan Lempeng India antara 50 sampai 55 juta tahun yang lalu).
4. Lempeng Afrika (African Plate),Ini merupakan lempeng benua, meliputi seluruh Afrika.
5. Lempeng Amerika Utara (North American Plate), Lempeng ini merupakan lempeng benua, meliputi Amerika Utara dan Siberia timur laut.
6. Lempeng Amerika Selatan (South American Plate), Ini merupakan lempeng benua yang meliputi Amerika Utara.
7. Antartika (Antartic Plate), Lempeng ini merupakan lempeng benua yang meliputi seluruh Antartika.

Beberapa Lempeng Minor yaitu:

1. Lempeng Nasca (Nasca plate), diapit oleh Pacific Plate, Cocos Plate, South American Plate, Antartic Plate. 
2. Lempeng Arab (Arabian Plate), diapit oleh oleh African Plate, Iranian Plate dan Turkish Plate 
3. Lempeng Karibia (Caribian Plate), diapit oleh South American Plate, North American Plate dan Cocos Plate 
4. Lempeng Philippines (Phillippines Plate), diapit oleh Pacific Plate, Indian – Australian Plate dan Eurasian Plate .
5. Lempeng Scotia (Scotia Plate), Lempeng ini terletak di antara Antartica plate dan South American Plate .
6. Lempeng Cocos (Cocosa Plate), diapit oleh Nazca Plate, Rivera Plat, Caribbean Plate dan North American Plate.

Zona subduksi lempeng tektonik yang terkenal berada di Sirkum Pasifik. Kawasan ini dikenal dengan sebutan lingkaaran api Pacific (Ring of Fire) karena di sepanjang kawasan ini muncul serangkaian gunung api. Lingkaran api Pasifik membentang di antara subduksi dan pemisahan lempeng Pasifik dengan lempeng-lempeng India-Australia, Eurasia, dan Amerika Utara, serta tumbukan lempeng Nazca dengan lempeng Amerika Selatan.

Zona lingkaran api Pasifik ini sangat luas, yaitu membentang mulai dari pantai barat Amerika Selatan, berlanjut ke pantai barat Amerika Utara, melingkar ke Kanada, semenanjung Kamchatka, Kepulauan Jepang, Indonesia, Selandia Baru, dan Kepulauan Pasifik Selatan.

Selain menjadi tempat munculnya gunung api, zona subduksi di lingkaran api Pasifik juga merupakan tempat terjadinya gempa bumi. Menurut United State Geological Survey (USGS), sekitar 90% gempa bumi di dunia terjadi di sepanjang jalur lingkaran api Pasifik. Gempa bumi yang terjadi di lingkaran api Pasifik lebih sering diakibatkan oleh gerakan lempeng tektonik daripada aktivitas gunung apinya

Pada awalnya hanya terbentuk satu benua besar yang disebut Pangaea dan dikelilingi satu samudera Panthalassa. Sekitar 200 juta tahun yang lalu benua ini terbelah menjadi dua yakni Gondwanaland dan Laurasia. Gondwanaland kemudian terbelah membentuk benua afrika, antartika, australia, Amerika Selatan, dan sub benua India. 

Sedangkan Laurasia terbelah menjadi Eurasia dan Amerika Utara. Pada saat benua ini terbelah-belah beberapa samudera baru muncul di sela-selanya. Diperlukan waktu berjuta-juta tahun untuk membentuk posisi daratan yang seperti sekarang ini.Pada awalnya hanya terbentuk satu benua besar yang disebut Pangaea dan dikelilingi satu samudera Panthalassa. Sekitar 200 juta tahun yang lalu benua ini terbelah menjadi dua yakni Gondwanaland dan Laurasia. Gondwanaland kemudian terbelah membentuk benua afrika, antartika, australia, Amerika Selatan, dan sub benua India.

Sedangkan Laurasia terbelah menjadi Eurasia dan Amerika Utara. Pada saat benua ini terbelah-belah beberapa samudera baru muncul di sela-selanya. Diperlukan waktu berjuta-juta tahun untuk membentuk posisi daratan yang seperti sekarang ini.

More about → Teori Tektonik Lempeng