TEORI LEMPENG TEKTONIK DAN PERSEBARAN
GUNUNG API DAN GEMPA BUMI
a. Teori Lempeng Tektonik
Teori Tektonika Lempeng (bahasa Inggris: Plate Tectonics) adalah teori dalam bidang geologi yang dikembangkan untuk memberi penjelasan terhadap adanya bukti-bukti pergerakan skala besar yang dilakukan oleh litosfer bumi. Teori ini telah mencakup dan juga menggantikan Teori Pergeseran Benua yang lebih dahulu dikemukakan pada paruh pertama abad ke-20 dan konsep seafloor spreading yang dikembangkan pada tahun 1960-an.
Bagian terluar dari interior bumi terbentuk dari dua lapisan. Di bagian atas terdapat litosfer yang terdiri atas kerak dan bagian teratas mantel bumi yang kaku dan padat. Di bawah lapisan litosfer terdapat astenosfer yang berbentuk padat tetapi bisa mengalir seperti cairan dengan sangat lambat dan dalam skala waktu geologis yang sangat lama karena viskositas dan kekuatan geser (shear strength) yang rendah. Lebih dalam lagi, bagian mantel di bawah astenosfer sifatnya menjadi lebih kaku lagi. Penyebabnya bukanlah suhu yang lebih dingin, melainkan tekanan yang tinggi.
Lapisan litosfer dibagi menjadi lempeng-lempeng tektonik (tectonic plates). Di bumi, terdapat tujuh lempeng utama dan banyak lempeng-lempeng yang lebih kecil. Lempeng-lempeng litosfer ini menumpang di atas astenosfer. Mereka bergerak relatif satu dengan yang lainnya di batas-batas lempeng, baik divergen (menjauh), konvergen (bertumbukan), ataupun transform (menyamping). Gempa bumi, aktivitas vulkanik, pembentukan gunung, dan pembentukan palung samudera semuanya umumnya terjadi di daerah sepanjang batas lempeng. Pergerakan lateral lempeng lazimnya berkecepatan 50-100 mm/a.[1]
Kerak bumi terbagi menjadi lempengan-lempengan. Ada lempengan benua yang besar dan ada yang kecil. Diantara lempengan-lempengan itu terdapat retakan-retakan besar kerak bumi. Lempengan-lempengan itu bergerak perlahan-lahan ke arah permukaan bumi. De beberapa tempat, lempengan-lempengan tersebut bergerak saling menjauh dan dibeberapa tempat lain lempengan itu bergerak saling mendekat dan bertabrakan.[2]
Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, geolog berasumsi bahwa kenampakan-kenampakan utama bumi berkedudukan tetap. Kebanyakan kenampakan geologis seperti pegunungan bisa dijelaskan dengan pergerakan vertikal kerak seperti dijelaskan dalam teori geosinklin. Sejak tahun 1596, telah diamati bahwa pantai Samudera Atlantik yang berhadap-hadapan antara benua Afrika dan Eropa dengan Amerika Utara dan Amerika Selatan memiliki kemiripan bentuk dan nampaknya pernah menjadi satu. Ketepatan ini akan semakin jelas jika kita melihat tepi-tepi dari paparan benua di sana. Sejak saat itu banyak teori telah dikemukakan untuk menjelaskan hal ini, tetapi semuanya menemui jalan buntu karena asumsi bahwa bumi adalah sepenuhnya padat menyulitkan penemuan penjelasan yang sesuai.
Penemuan radium dan sifat-sifat pemanasnya pada tahun 1896 mendorong pengkajian ulang umur bumi, karena sebelumnya perkiraan didapatkan dari laju pendinginannya dan dengan asumsi permukaan bumi beradiasi seperti benda hitam. Dari perhitungan tersebut dapat disimpulkan bahwa bahkan jika pada awalnya bumi adalah sebuah benda yang merah-pijar, suhu Bumi akan menurun menjadi seperti sekarang dalam beberapa puluh juta tahun. Dengan adanya sumber panas yang baru ditemukan ini maka para ilmuwan menganggap masuk akal bahwa Bumi sebenarnya jauh lebih tua dan intinya masih cukup panas untuk berada dalam keadaan cair.
Teori Tektonik Lempeng berasal dari Hipotesis Pergeseran Benua (continental drift) yang dikemukakan Alfred Wegener tahun 1912. dan dikembangkan lagi dalam bukunya The Origin of Continents and Oceans terbitan tahun 1915. Ia mengemukakan bahwa benua-benua yang sekarang ada dulu adalah satu bentang muka yang bergerak menjauh sehingga melepaskan benua-benua tersebut dari inti bumi seperti 'bongkahan es' dari granit yang bermassa jenis rendah yang mengambang di atas lautan basal yang lebih padat. Namun, tanpa adanya bukti terperinci dan perhitungan gaya-gaya yang dilibatkan, teori ini dipinggirkan. Mungkin saja bumi memiliki kerak yang padat dan inti yang cair, tetapi tampaknya tetap saja tidak mungkin bahwa bagian-bagian kerak tersebut dapat bergerak-gerak. Di kemudian hari, dibuktikanlah teori yang dikemukakan geolog Inggris Arthur Holmes tahun 1920 bahwa tautan bagian-bagian kerak ini kemungkinan ada di bawah laut. Terbukti juga teorinya bahwa arus konveksi di dalam mantel bumi adalah kekuatan penggeraknya.
Bukti pertama bahwa lempeng-lempeng itu memang mengalami pergerakan didapatkan dari penemuan perbedaan arah medan magnet dalam batuan-batuan yang berbeda usianya. Penemuan ini dinyatakan pertama kali pada sebuah simposium di Tasmania tahun 1956. Mula-mula, penemuan ini dimasukkan ke dalam teori ekspansi bumi, namun selanjutnya justeru lebih mengarah ke pengembangan teori tektonik lempeng yang menjelaskan pemekaran (spreading) sebagai konsekuensi pergerakan vertikal (upwelling) batuan, tetapi menghindarkan keharusan adanya bumi yang ukurannya terus membesar atau berekspansi (expanding earth) dengan memasukkan zona subduksi/hunjaman (subduction zone), dan sesar translasi (translation fault). Pada waktu itulah teori tektonik lempeng berubah dari sebuah teori yang radikal menjadi teori yang umum dipakai dan kemudian diterima secara luas di kalangan ilmuwan. Penelitian lebih lanjut tentang hubungan antara seafloor spreading dan balikan medan magnet bumi (geomagnetic reversal) oleh geolog Harry Hammond Hess dan oseanograf Ron G. Mason menunjukkan dengan tepat mekanisme yang menjelaskan pergerakan vertikal batuan yang baru.
Seiring dengan diterimanya anomali magnetik bumi yang ditunjukkan dengan lajur-lajur sejajar yang simetris dengan magnetisasi yang sama di dasar laut pada kedua sisi mid-oceanic ridge, tektonik lempeng menjadi diterima secara luas. Kemajuan pesat dalam teknik pencitraan seismik mula-mula di dalam dan sekitar zona Wadati-Benioff dan beragam observasi geologis lainnya tak lama kemudian mengukuhkan tektonik lempeng sebagai teori yang memiliki kemampuan yang luar biasa dalam segi penjelasan dan prediksi.
Penelitian tentang dasar laut dalam, sebuah cabang geologi kelautan yang berkembang pesat pada tahun 1960-an memegang peranan penting dalam pengembangan teori ini. Sejalan dengan itu, teori tektonik lempeng juga dikembangkan pada akhir 1960-an dan telah diterima secara cukup universal di semua disiplin ilmu, sekaligus juga membaharui dunia ilmu bumi dengan memberi penjelasan bagi berbagai macam fenomena geologis dan juga implikasinya di dalam bidang lain seperti paleogeografi dan paleobiologi.
Bagian lapisan luar, interior bumi dibagi menjadi lapisan litosfer dan lapisan astenosfer berdasarkan perbedaan mekanis dan cara terjadinya perpindahan panas. Llitosfer lebih dingin dan kaku, sedangkan astenosfer lebih panas dan secara mekanik lemah. Selain itu, litosfer kehilangan panasnya melalui proses konduksi, sedangkan astenosfer juga memindahkan panas melalui konveksi dan memiliki gradien suhu yang hampir adiabatik. Pembagian ini sangat berbeda dengan pembagian bumi secara kimia menjadi inti, mantel, dan kerak. Litosfer sendiri mencakup kerak dan juga sebagian dari mantel.
Suatu bagian mantel bisa saja menjadi bagian dari litosfer atau astenosfer pada waktu yang berbeda, tergantung dari suhu, tekanan, dan kekuatan gesernya. Prinsip kunci tektonik lempengan adalah bahwa litosfer terpisah menjadi lempengan-lempengan tektonik yang berbeda-beda. Lempengan ini bergerak menumpang di atas astenosfer yang mempunyai viskoelastisitas sehingga bersifat seperti fluida. Pergerakan lempengan bisa mencapai 10-40 mm/a (secepat pertumbuhan kuku jari) seperti di Mid-Atlantic Ridge, ataupun bisa mencapai 160 mm/a (secepat pertumbuhan rambut) seperti di Lempeng Nazca.
Kedua jenis kerak ini berbeda dari segi ketebalan di mana kerak benua memiliki ketebalan yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kerak samudera. Ketebalan kerak benua mencapai 30-50 km sedangkan kerak samudera hanya 5-10 km.
Dua lempeng akan bertemu di sepanjang batas lempeng (plate boundary), yaitu daerah di mana aktivitas geologis umumnya terjadi seperti gempa bumi dan pembentukan kenampakan topografis seperti gunung, gunung berapi, dan palung samudera. Kebanyakan gunung berapi yang aktif di dunia berada di atas batas lempeng, seperti Cincin Api Pasifik (Pacific Ring of Fire) di Lempeng Pasifik yang paling aktif dan dikenal luas.
Lempeng tektonik bisa merupakan kerak benua atau samudera, tetapi biasanya satu lempeng terdiri atas keduanya. Misalnya, Lempeng Afrika mencakup benua itu sendiri dan sebagian dasar Samudera Atlantik dan Hindia.
Perbedaan antara kerak benua dengan kerak samudera ialah berdasarkan kepadatan material pembentuknya.
- Kerak samudera lebih padat daripada kerak benua dikarenakan perbedaan perbandingan jumlah berbagai elemen, khususnya silikon.
- Kerak benua lebih padat karena komposisinya yang mengandung lebih sedikit silikon dan lebih banyak materi yang berat. Dalam hal ini, kerak samudera dikatakan lebih bersifat mafik ketimbang felsik.[18] Maka, kerak samudera umumnya berada di bawah permukaan laut seperti sebagian besar Lempeng Pasifik, sedangkan kerak benua timbul ke atas permukaan laut, mengikuti sebuah prinsip yang dikenal dengan isostasi.
Berikut adalah lempeng-lempeng utama yang ada dipermukaan bumi:
· Lempeng antartika
· Lempeng Indo-Australia
· Lempeng pasifik
· Lempeng afrika
· Lempeng amerika
· Lempeng eurasia[3]
Batas-batas Lempeng tektonik dibedakan menjadi tiga macam yaitu:
1. Batas Divergen
DivergenTerjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk batas divergen.[4]
Terjadi ketika dua lempeng bergerak menjauh satu sama lain. Mid-oceanic ridge dan zona retakan (rifting) yang aktif adalah contoh batas divergen.[5]
Pada batas-batas dimana antar lempeng saling menjauh terdapat beberapa fenomena sebagai berikut:
a. Aktivitas vulkanisme laut dalam yang menghasilkan lava basa dan hamparan leleran lava yang encer.
b. Renggangnya lempeng.
c. Aktivitas gempa didasar laut dan sekitarnya.
d. Pembentukan tanggl dasar samudra disepanjang tempat perenggangan lempeng.
2. Batas Konvergen
Batas konvergen ialah batas lempeng-lempeng yang saling mendekat dan menyebabkan tumbukan dimana...salah satu dari lempeng akan mengalami penunjaman (menyusup) ke bawah lempeng yang lain masuk ke selubung. Daerah penunjaman lempeng membentuk suatu palung yang dalam, yang biasanya merupakan jalur gempa bumi yang kuat. Dalam pergerakan lempeng ini, lempeng bergerak hanya beberapa sentimeter setiap tahun, sehingga benturan yang terjadi sangatlah lambat dan berlangsung selama berjuta-juta tahun.[6]
3. Batas Sesar Mendatar
Batas sesar mendatar terjadi karena adanya pergeseran dari dua lempeng dengan arah yang berlawanan. Pergerakan ini tidak menimbulkan kehilangan atau bermunculan kerak bumi, tetapi disepanjang daerah tersebut ditandai dengan adanya keretakan. Pada batas ini sering terjadi kerusakan hebat berhubungan dengan kegiatan gempa, sebab fokus gempa yang terjadi relatif dangkal.
b. Persebaran Gunung Api dan Gempa Bumi
1. Gunung Api
Gunung berapi atau gunung api secara umum adalah istilah yang dapat didefinisikan sebagai suatu sistem saluran fluida panas (batuan dalam wujud cair atau lava) yang memanjang dari kedalaman sekitar 10 km di bawah permukaan bumi sampai ke permukaan bumi, termasuk endapan hasil akumulasi material yang dikeluarkan pada saat meletus.[7]
Dalam aktivitas gerak lempeng tektonik, pada tepian lempeng tersebut umumnya muncul aktivitas vulkanisme dan gempa bumi. Benarkah dan bagaimana itu bisa terjadi? dari lempeng-lempeng yang bergerak adalah merupakan rangkaian gunungapi atau juga terdapat titik-titik pusat gempa. Pola dan sebaran gunungapi serta gempa bumi tersebut tentunya tidak terlepas dari keterkaitannya dengan proses alam lainnya, yaitu akibat gerak mendatar lempeng-lempeng, baik secara tumbukan (konvergen), divergen, maupun berpapasan.
Saat ini gunungapi yang aktif di dunia berjumlah 500 sampai 600 buah yang tersebar di tiga tempat utama, yaitu sebagai berikut:
a. Di sekitar Samudera Pasifik (sekitar 62%) dengan rincian sekitar 45% tersebar dikepulauan Pasifik Bagian Barat dan 17% di daerah pinggiran Pasifik Utara dan Pasifik Selatan.
b. Di Indonesia (14%). Terletak memanjang membentuk jalur pengunungan aktif sepanjang 7.000 - 7.500 km dan lebar 50 - 200 km, mulai dari Aceh di ujung barat hingga Halmahera di ujung timurnya.
c. Sisanya tersebar di busur kepulauan dan pinggiran Amerika di Pasifik. Sekitar 3% terletak di Pasifik Tengah (Hawaii dan Samoa), 1% terdapat di pulau-pulau di Samudera Hindia, 13% di Atlantik (Azores, Cape Verde Island, Kanada, dan Medeira yang merupakan gunungapi bawah laut), dan 7% tersebar di Mediteran dan Asia Kecil Utara. Sekitar 4%-nya terletak di tengah benua dan dikenal sebagai African Rift System.
Gunungapi tersebut sebagian besar terdapat di daratan, yaitu sekitar 83%, sedangkan sisanya tersebar sebagai gunungapi bawah laut atau dinamakan sub marine volcano. Penyebarannya mengikuti jalur-jalur memanjang, yang diduga ada kaitannya dengan rekahan-rekahan kulit bumi.
Jalur I merupakan jalur gunungapi yang mengikuti jalur pegunungan lipatan di sepanjang pinggiran Pasifik, terus menyambung melalui Pegunungan Andes, Amerika Tengah, Meksiko, Amerika Bagian Barat, dan Kanada, Alaska, Asia, Kamchatka, Jepang, Filipina, Indonesia Timur, Kepulauan Melanesia, dan Selandia Baru. Di sebelah barat, di sepanjang pinggiran benua Asia dan Afrika, deretan gunungapinya mengikuti rangkaian kepulauan dan sisanya membusur ke samudera. Batas antara rangkaian pulau-pulau tersebut dan Samudera Pasifik masing-masing mempunyai sifat dan keadaan geologi mulai dari sebelah timur pulau-pulau Bouier dan Mariana di utara Irian (Papua), melewati Kepulauan Solomon dan berakhir di Kepulauan Tonga dan Karnadek.
Jalur II merupakan daerah gunungapi yang tak sempurna mengikuti jalur pegunungan lipatan muda. Mulai laut tengah hingga ke Asia Kecil dan Kepulauan Indonesia. Jalur ini di bagian timur Asia dipotong oleh deretan pegunungan tinggi Asia. Gunungapi bawah laut pada jalur ini ditemukan di beberapa tempat, antara lain di Laut Tengah, yaitu antara Sisilia dan Tunisia, di daerah Kepulauan Lipari dekat pesisir Arakan dan di Indonesia.
Aktivitas gunung api merupakan sebab utama adanya sebaran panas bumi, terutama hidrotermal. Batuan pemanas dari aktivitas vulkanisme akan berfungsi sebagai sumber pemanasan air. Panas yang ditimbulkan oleh pergerakan sesar aktif kadang-kadang berfungsi pula sebagai sumber panas. Seperti sumber-sumber mata air panas di daerah sekitar gunungapi di sepanjang jalur sesar aktif Palu - Koro, di Sulawesi.[8]
Di Indonesia terdapat 400 gunung berapi, tetapi yang masih aktif kira-kira 80 gunung saja. Gunung-gunung tersebut digolongkan atas 3 barisan, yakni:
2. Sumatra – Jawa – Nusa Tenggara – sekitar laut banda
3. Halmahera dan Pulau-Pulau disebelah baratnya.
4. Sulawesi Utara – Pulau sangihe – Pulau Mindanao.
Beberapa gunung berapi di Indonesiayang sangat berbahaya letusannya adalah Gunung Tambora di pulau sumbawa yang meletus tahun 1815, Gunung Krakatau yang meletus tahun 1883, gunung kelud yang meletus tahun 1919, gunung merapi yang meletus tahun 1930, Gunung Agung yang Meletus tahun 1962/1963 dan gunung galunggung yang meletus tahun 1982.
Ada tiga sistem pokok persebaran pegunungan yang bertemu di Indonesia, yaitu:
· Sistem Sunda
· Sistem Busur Tepi Asia
· Sistem Sirkum Australia.
2. Gempa Bumi
Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Gempa bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi). Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada jenis dan ukuran gempa bumi yang di alami selama periode waktu. Gempa bumi diukur dengan menggunakan alat Seismometer. moment magnitudo adalah skala yang paling umum di mana gempa bumi terjadi untuk seluruh dunia.skala rickter adalah skala yang di laporkan oleh observatorium seismologi nasional yang di ukur pada skala besarnya lokal 5 magnitude. kedua skala yang sama selama rentang angka mereka valid. gempa 3 magnitude atau lebih sebagian besar hampir tidak terlihat dan besar nya 7 lebih berpotensi menyebabkan kerusakan serius di daerah yang luas, tergantung pada kedalaman gempa. Gempa bumi terbesar bersejarah besarnya telahvlebih dari 9, meskipun tidak ada batasan besarnya. Gempa bumi besar terakhir besarnya 9,0 atau lebih besar adalah 9,0 magnitudo gempa di Jepang pada tahun 2011 (per Maret 2011), dan itu adalah gempa Jepang terbesar sejak pencatatan dimulai. Intensitas getaran diukur pada modifikasi Skala Mercalli .[9]
Indonesia adalah daerah pertemuan rangkaian sirkum mediterania dan rangkaian sirkum fasifik, dengan proses pembentukan pegunungan yang masih berlangsung. Oleh sebab itu, di indonesia banyak terjadi gempa bumi.
Pusat Gempa didalam Bumi disebut Hiposentrum. Mulai dari Hiposentrum ini getaran diteruskan kesegala arah. Tempat hiposentrum ini ada yang sangat dalam dan ada yang dangkal.
Untuk keperluan pemetaan, maka pemetaan dapat dilakukan setelah terjadinya gempa. Pada gempa ada beberapa macam garis yang dikenal, yakni sebagai berikut:
a. Homoseista
b. Isoseista
c. Pleistoseista
Proses perambatan gempa bumi melalui tiga macam getaran:
a. Getaran Longitudinal
b. Getaran Transvertal
c. Getaran Gelombang Panjang
Gempa bumi ada yang mempunyai kekuatan besar dan ada yang mempunyai kekuatan kecil. Dilihat dari intensitasnya, ada dua macam gempa yakni:
a. Makroseisme, yaitu gempa yang intensitasnya besar dan dapat diketahui tanpa alat.
b. Mikroseisme, yaitu gempa yang intensitasnya kecil sekali dan hanya dapat diketahui dengan menggunakan alat saja.
Menurut sebab terjadinya, gempa ada tiga macam:
a. Gempa Runtuhan
b. Gempa Vulkanis
c. Gempa Tektonis.
[1] http://id.wikipedia.org/wiki/Tektonika_lempeng
[2] Geografi SMA jilid 1
[3] LKS Geografi KTSP
[4] http://earlfhamfa.wordpress.com/2009/03/21/tektonik-lempeng/
[5] http://dony.blog.uns.ac.id/2010/06/25/jenis-jenis-batas-lempeng/
[6] http://geologikita.blogspot.com/2008/12/batas-lempeng-konvergen.html
[7] http://id.wikipedia.org/wiki/Gunung_berapi
[8] http://www.sentra-edukasi.com/2011/09/gejala-lempeng-tektonik-persebaran.html
[9] http://id.wikipedia.org/wiki/Gempa_bumi
