TEORI LEMPENG TEKTONIK- Pengembangan Teori(3)

Perdebatan panas tentang Pergeseran Benua (Continental Drift) terus berlangsung setelah meninggalnya Wagener dan secara berangsur teori ini hampir dilupakan karena dianggap tidak biasa, absurd, dan tidak mungkin terjadi.

Akan tetapi, di awal tahun 1950-an banyaknya bukti baru yang timbul membangkitkan kembali debat tentang teori yang provokatif  dari Wagener dan implikasi-implikasinya. Secara umum, terdapat perkembangan pengetahuan yang mendukung formulasi dari Teori Lempeng Tektonik:

  1. Fakta  kekasaran dasar samudera dan umur muda dari dari dasar samudera tersebut.
  2. konfirmasi adanya pengulangan pembalikan medan magnetik geologis di masa lalu.
  3. Munculnya Hipotesa pergerakan-dasar samudera dan kaitannya dengan daur ulang kulit/kerak samudera.
  4. dokumentasi yang akurat yang memperlihatkan lokasi kejadian gempa-gempa dan kejadian vulkanik di dunia terkonsentrasi di sepanjang palung samudera dan rangkaian pegunungan bawah laut.

Pemetaan Dasar Samudera.

Sekitar dua pertiga dari permukaan bumi berada di bawah samudera. Sebelum abad 19 dalamnya laut banyak diperdebatkan, bahkan dipercayai dasar samudera relatif datar dan sama sekali tidak punya fitur yang lain. Akan tetapi pada awal abad 16 beberapa navigator pemberani –dengan menggunakan peralatan tangan-, telah menemukan bahwa kedalaman samudera terbuka ternyata berbeda sangat signifikan, yang menunjukkan bahwa dasar samudera tidaklah datar seperti yang dianggap selama ini.  Eksplorasi samudera selanjutnya meningkatkan pengetahuan kita terhadap dasar samudera. Kita jadi mengetahui bahwa semua peristiwa geologi di daratan terkait secara langsung atau tidak langsung dengan dinamika yang terjadi di dasar samudera.

Pengukuran samudera secara ‘modern’ sangat meningkat di abad 19, dimana pengukuran laut dalam (bathymetric survey) rutin dilakukan di samudera Atlantik dan Karibia. Pada tahun 1855, pelaut militer Amerika, Letnan Matthew Maury memperlihatkan dalam diagram yang diterbitkannnya adanya pegunungan bawah laut di tengah Atlantik. Hal ini kemudian dibenarkan oleh kapal survey yang meletakkan kabel telegraf di samudera Atlantik.

Penajaman gambaran dasar samudera yang lebih cepat terjadi setelah Perang Dunia I (1914-1918), dimana peralatan pantulan-suara – sistem sonar primitif—mulai dipakai untuk pengukuran dalamnya samudera. Grafik  yang dihasilkan dari pengukuran memperlihatkan bahwa dasar samudera jauh lebih kasar dari yang sebelumnya dipikirkan. Alat tersebut juga secara jelas memperlihatkan kesinambungan dan kekasaran dari rangkaian pegunungan bawah laut di Atlantik tengah (yang kemudian disebut sebagai Mid-Atlantic Ridge atau Bubungan Mid-Atlantik), seperti juga direkomendasikan pada awal survey bathymetrik.

Global Mid Ocen Ridge (Bubungan Global Tengah Samudera). Source: http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/graphics/Fig5.gif

Pada tahun 1947, para seismolog dari kapal penelitian Amerika, Atlantis,  menemukan bahwa tebal dari sedimen pada dasar samudera Atlantik tidak setebal yang diperkirakan sebelumnya. Sebelumnya ilmuwan meyakini bahwa umur dari samudera sudah 4 milyar tahun, jadi tumpukan sedimen seharusnya sudah sangat tebal. Lalu, kenapa terdapat sangat sedikit akumulasi dari batuan sedimen dan bongkahannya di dasar samudera? Jawaban atas pertanyaan ini terjawab setelah eksplorasi lebih jauh, dan akan membuktikan pengembangan vital dari konsep Lempeng Tektonik.

Peta Topografi komputer dari Bubungan Tengah Samudera. Source: http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/graphics/topomap.gif

Pada 1950 an,  eksplorasi samudera semakin banyak. Data-data yang dikumpulkan dari penelitian berbagai negara menyimpulkan bahwa rangkaian pegunungan besar di dasar samudera secara virtual mengelilingi bumi. Disebut sebagai Bubungan Tengah-Samudera (Global Mid-Ocean Ridge), rangkaian pegunungan yang luar biasa ini—panjangnya lebih dari 50.000 km, dan memiliki 800 km ukuran melintang—berbaris meliku di antara benua-benua, seperti jahitan pada bola bisbol dan menjulang tinggi hingga 4.500 m dari dasar samudera. Walau tersembunyi di bawah permukaan samudera, bubungan  tengah-samudera global adalah fitur topografi yang paling terkenal di bumi kita ini.

Lajur Magnetik dan Polaritas Berlawanan

Berawal di tahun 1950 an, ilmuwan yang memakai peralatan magnetis (magnetometer) yang diadopsi dari peralatan pesawat tempur untuk deteksi kapal selam pada Perang Dunia II, menemukan keganjilan variasi magnetik disepanjang dasar samudera. Penemuan ini, -tidak diharapkan sebelumnya-, tidaklah sepenuhnya mengejutkan  karena sudah diketahui bahwa basalt—batuan vulkanik yang mengandung banyak besi yang merupakan unsur pembentuk dasar samudera—mengandung mineral magnetik yang sangat kuat (magnetit) yang  dapat membelokkan pembacaan kompas.

Model teoretis dari formasi jalur magnetik. Lapisan luar terbaru dari dasar samudera terbentuk terus menerus di puncak dari Bubungan tengah-samudera, mendingin, dan menua seiring menjauhnya dari puncak ridge akibat pergerakan dasar samudera (lihat teks) a. pergerakan sekitar 5 juta tahun yang lalu; b. pergerakan sekitar 2-3 juta tahun lalu; dan c. pergerakan saat ini. Source: http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/graphics/Fig7.gif

Di awal abad 20, paleomagnetis (ilmuwan yang mendalami medan magnetik purba)  — seperti Bernard Brunhes di Perancis (1906) dan Motonari Mutuyama di Jepang (1920)—memperkenalkan bahwa sifat magnetik batuan pada dasarnya terbagi atas dua kelompok. Kelompok pertama, adalah kelompok kutub normal, yang mempunya karasteristik kandungan mineral yang memiliki kutub yang sama dengan kutub magnet bumi saat ini. Jadi “jarum kompas” dari sisi utara dari batuan menunjuk ke arah utara magnet bumi.

Kelompok kedua adalah yang memiliki kutub berlawanan, yang ditunjukkan dari arah kutub mineral yang berlawanan dengan medan magnetik bumi saat ini. Dalam hal ini, “jarum kompas” mineral  dari batuan menunjuk selatan kutub bumi. Bagaimana hal ini terjadi? Jawabannya ada pada magnetit pada batuan vulkanik. Serbuk magnetik –berperilaku sebagai magnet kecil—bisa mensejajarkan diri dengan arah dari magnet bumi. Ketika magma (batuan cair panas yang mengandung mineral dan gas) mendingin membentuk batuan vulkanik padat , garis magnetik dari serbuk ”terkunci”, merekam arah magnet bumi atau polaritas (normal atau terbalik) pada saat pendinginan.

Pelajuran Magnetik di barat laut Pasifik. Gambar memperlihatkan peta dasar laut jika air bisa dihilangkan. Garis putus-putus hitam adalah patahan transform. http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/graphics/Fig6.gif

Pemetaan dasar samudera yang semakin banyak dan lebih banyak lagi selama tahun 1950 an, menunjukkan variasi magnetik tidaklah acak  atau terisolasi, akan tetapi memiliki pola yang jelas. Ketika pola magnetik ini dipetakan dalam area yang lebar, pola zebra-cross terlihat pada dasar samudera. Lajur polaritas magnetis bergantian dari batuan terdapat pada  dua sisi dari bubungan tengah-lautan: satu lajur dengan polaritas normal dan lajur yang bersebelahan memiliki polaritas berlawanan. Pola keseluruhan, yang ditunjukkan dengan adanya  polaritas normal dan terbalik secara bergantian, dikenal sebagai pelajuran magnetik.

Pergerakan  Dasar Samudera dan Daur Ulang Kulit/kerak Samudera

Penemuan sebaran magnetik pada akhirnya menimbulkan pertanyaan: Bagaimana lajur magnetik terbentuk? Dan mengapa lajur tersebut simetris terhadap puncak dari bubungan tengah-samudera? Pertanyaan ini tidak akan terjawab tanpa mengetahui arti penting ridges ini.

Pada tahun 1961, para ilmuwan mulai berteori bahwa bubungan tengah-samudera secara struktur ditandai zona yang paling lemah yang memanjang sepanjang puncak bubungan dimana dasar samudera terbelah dalam dua bagian. Kulit terbaru dasar samudera terbentuk dari magma baru yang keluar dari dalam bumi yang naik dengan mudah disepanjang puncak bubungan. Proses yang disebut pergerakan dasar samudera, sudah terjadi sekitar jutaan tahun dan telah membentuk bubungan tengah-samudera sepanjang 50.000 km.

Hipotesa ini didukung oleh beberapa bukti: (1) batuan di dekat puncak bubungan berumur lebih muda, dan semakin jauh dari puncak bubungan, batuan berumur semakin tua. (2) batuan yang umurnya paling muda pada puncak bubungan tengah-samudera mempunyai polaritas yang sama dengan polaritas saat ini dari bumi dan (3) lajur-lajur magnetik sejajar dengan puncak bubungan berganti-ganti dengan pola: normal-berlawanan-normal , dst. Dengan penjelasan pola zebracross lajur magnetik dan pembentukan sistem bubungan tengah-samudera, hipotesa pergerakan dasar samudera secara cepat memicu perkembangan teori lempeng. Lebih jauh, kulit atau lapisan luar dasar samudera menjadi semacam pita rekaman sejarah dari terbaliknya medan magnet bumi.

Bukti tambahan dari pergerakan dasar samudera datang dari sumber yang tidak diharapkan: eksplorasi minyak. Setelah perang dunia kedua persediaan minyak bumi di dataran benua berkurang cepat dan pencarian cadangan berpindah ke eksplorasi samudera. Untuk melakukannya perusahaan minyak bumi memakai kapal yang diperlengkapi denga alat bor yang mempunyai kapasitas memasukkan pipa bor hingga kilometeran dalamnya.

Ide ini mendasari dibuatnya kapal penelitian bernama Glomar Challenger, yang didesain secara khusus untuk penelitian geologi, termasuk juga mengumpulkan contoh material dari dasar samudera yang dalam. Pada tahun 1968, kapal tersebut melakukan penelitian satu tahun, melintasi bubungan tengah-samudera di antara Amerika Selatan dan Afrika dan mengambil contoh material di tempat yang ditentukan. Bukti hipotesa pergerakan dasar samudera diberikan secara jelas ketika umur contoh ditaksir dengan studi paleontologik dan studi umur isotop yang dikandung contoh material.

Glomar Challenger and JOIDES Resolution [130 k]

Konsekuensi nyata dari pergerakan dasar samudera adalah bahwa kulit baru dari dasar samudera sedang, dan akan secara terus menerus terbentuk sepanjang bubungan samudera.

Hal ini membuat kegirangan beberapa ilmuwan yang meyakini bahwa pergeseran benua merupakan akibat dari bumi yang semakin membesar sejak awal pembentukan bumi. Akan tetapi hipotesa yang dikenal dengan “Expanded Earth” (Pembengkakan Bumi) tidak memberikan bukti geologis mekanisme apa yang bisa menghasilkan pengembangangan yang luar biasa. Kebanyakan geolog percaya, sejak lahir sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu, ukuran bumi berubah sangat sedikit. Hal ini menimbulkan pertanyaan baru: bagaimana kulit baru bumi bisa terbentuk secara terus menerus sepanjang bubungan samudera tanpa menambah ukuran bumi?

Harry H. Hess, seorang geologis dari Princeton University dan Robert S Dietz dari Survey Pantai dan Geodesi Amerika  tertarik dengan pertanyaan tersebut.  Mereka berdua adalah sedikit orang yang betul-betul mengerti  implikasi pergerakan dasar samudera. Jika kulit samudera bertambah di sepanjang  bubungan samudera, Hess berkata, pada suatu tempat pasti terjadi penyusutan. Beliau menyatakan bahwa kulit/dasar samudera terus-menerus terus bergerak menjauhi bubungan seperti gerakan sabuk konveyor.

Jutaan tahun kemudian, kulit samudera/dasar samudera pada akhirnya akan menyusup ke bawah palung samudera – yaitu ngarai tipis yang sangat dalam sepanjang batas dataran Samudera Pasifik. Menurut Hess, Samudera Atlantik terus bertambah, di pihak lainnya Samudera Pasifik menyusut. Ketika kulit/dasar samudera yang lebih tua ditelan di palung samudera, kulit/dasar samudera yang baru terbentuk di sepanjang bubungan.  Jadi, dasar Samudera sebenarnya di daur ulang, yaitu pembentukan kulit baru bersamaan terjadinya dengan penghancuran kulit yang lebih tua. Hal ini menerangkan: (1) ukuran bumi tidak bertambah, (2) mengapa timbunan sedimen sangat sedikit ditemukan di dasar samudera, dan (3) mengapa umur batuan samudera lebih muda dibandingkan dengan umur batuan benua/daratan.

Konsentrasi Gempa-gempa

Peningkatan kualitas instrumen gempa dan semakin mendunianya pemakaian seismograf selama abad ke-20 membantu ilmuwan untuk menyimpulkan bahwa gempa-gempa cenderung terkonsentrasi di lokasi tertentu, dan lokasi itu adalah di sepanjang palung samudera dan di sebaran bubungan. Pada akhir 1920 an para seismolog mulai mengidentifikasi beberapa zona gempa sejajar dengan palung yang bersudut inklinasi 40-60 derajad dari sumbu horisontal dan menujam hingga beberapa ratus kilometer ke dalam bumi.

Zona ini lazim disebut dengan Zona Wadati-Benioff, atau Zona Benioff, untuk menghormati Kiyoo Wadati dan Hugo Benioff , dua orang  seimolog yang pertama sekali menemukannya.

Akan tetapi apa arti hubungan gempa-gempa dengan palung samudera dan bubungan?

Pengenalan hubungan tersebut menolong kita untuk memastikan kebenaran hipotesa pergerakan dasar samudera dengan menunjukkan zona yang diprediksi Hess: kulit/dasar baru samudera terbentuk di bubungan dan zona dimana litosfer samudera menyusup kembali ke mantel bumi di bawah palung.

Teori Lempeng Tektonik- Perspektif Sejarah (2)

Teori Lempeng Tektonik- Memahami Pergerakan Lempeng (4)

Halaman Depan

Sumber:

About Todung R Siagian

Bapak dari Juan, Mika, dan Jethro. Suami dari Theresia
This entry was posted in Lempeng Tektonik. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s