Teosri Geosinklin, Continental Drift, Sea Floor Spreading, dan Tektonik Lempeng

Kulit bumi dari waktu ke waktu selalu mengalami perubahan. Hal ini telah menjadi bahan pemikiran para ahli untuk mengungkap proses perubahan dan perkembangan kulit bumi pada masa lalu, sekarang dan prediksi pada masa yang akan datang. Adapun berbagai teori terbentuknya kulit bumi yang dikemukakan para ahli antara lain sebagai berikut.

1.    Teori Geosinklin

Teori ini dikonsep oleh Hall pada tahun1859 yang kemudian dipublikasikan oleh Dana pada tahun 1873. Teori ini bertujuan untuk menjelaskan terjadinya endapan batuan sedimen yang sangat tebal, ribuan meter dan memanjang seperti pada Pegunungan Himalaya, Alpina dan Andes.

Konsep tersebut menyatakan bahwa geosinklin terbentuk memanjang atau seperti cekungan dalam skala ribuan meter, yang terus menurun akibat dari akumulasi batuan sedimen dan volkanik.Sedangkan geosinklin adalah suatu daerah sempit pada kerak bumi mengalami depresi selama beberapa waktu sehingga terendapkan secara ekstrim sedimen yang tebal. Proses pengendapan ini menyebabkan subsidence (penurunan) pada dasar cekungan. Endapan sedimen yang tebal dianggap berasal dari sedimen akibat proses orogenesa yang membentuk pengunungan lipatan dan selama proses ini endapan sedimen yang telah terbentuk akan mengalami metamorfosa.

Terdeformasinya batuan di dalamnya dapat dijelaskan sebagai akibat dari menyempitnya cekungan, sehingga batuan di dalamnya terlipat dan tersesarkan. Pergerakan ini terjadi akibat adanya gaya penyeimbang atau isostasi.

Kelemahan dari teori yakni tidak bisanya menjelaskan asal-usul vulkanik. Pada intinya, golongan ilmuwan menganggap bahwa gaya yang bekerja pada bumi merupakan gaya vertical. Artinya, semua deformasi yang terjadi diakibatkan oleh gaya utama yang berarah tegak lurus dengan bidang yang terdeformasi.

 Gambar 1. Penampang melintang teori geosinklin

 2.    Teori Apungan Benua (Continental Drift)

Pada tahun 1912 Alfred Wegener, seorang ahli meteorologi dan fisika Jerman melontarkan konsep Apungan Benua (Continental Drift), hipotesa utamanya adalah adanya satu “super continent” yang dinamakan Pangea (semua daratan), yang dikelilingi Panthalassa (semua lautan). Pangea ini mulai berpisah menjadi dua kontinen yang relatif lebih kecil, yaitu Laurasia (belahan bumi utara) dan Gondwana (belahan bumi selatan), pada periode Yura, hingga pada akhir Kapur, dua kontinen ini memisahkan diri kembali menjadi daratan-daratan yang terlihat seperti kontinen pada saat sekarang.

Di sebuah buku yang berjudul “The Origin of the Continent and Ocean” (1912), Wegener memberikan bukti-bukti untuk membenarkan teori apungan benua tersebut, beberapa diantaranya ditemukannya bentuk fosil tumbuhan dan hewan yang memiliki umur yang sama ditemukan di sekitar pantai kontinen yang berbeda, menandakan bahwa kontinen tersebut pernah bersatu. Misalnya, fosil buaya air tawar ditemukan di Brazil dan Afrika selatan juga fosil reptil air Lystrosaurus juga ditemukan pada batuan berumur sama dari  berbagai lokasi di Amerika Selatan, Afrika, dan Antartika.

Gambar 2. Distribusi fosil fauna dan flora (USGS, 2001)

Bukti lainnya adalah berupa Bukti strukutr dan jenis batuan, yakni dengan adanya persamaan lapisan batuan di Antartika, Australia, Amerika Selatan, Afrika, dan India.

Kekurangannya pada saat itu, Wegener tidak mampu meyakinkan ilmuan – ilmuan geologi lainnya karena ia tidak mampu menjelaskan mekanisme pergeseran benua – benua tersebut. Hal ini karena dalam teori tersebut benua diumpamakan sebagai bahan ringan dengan susunan Si – Al, yang mengapung diatas bahan yang mempunyai densitas yang lebih besar dan dianggap sebagai bahan yang bersifat plastis yang membentuk kerak samudra.

Teori ini semakin banyak diyakini setelah data dari berbagai dunia dianalisis, yang meyakinkan bahwa telah terjadi pergerakan lempeng sejagat. Misalnya, pada saat batuan kuno di kepulauan Inggris diukur kemagnetannya, tercatat penyimpangan sejauh 300 dari kutub magnet sekarang. Hal ini menimbulkan suatu pertanyaan, apakah kutub magnet bumi yang telah berpindah sejauh itu, ataukah kepulauan Inggris yang telah bergeser dari waktu ke waktu hingga pada posisinya seperti sekarang.

Dengan bantuan komputer, peta topografi dasar samudra terus dianalisis. Paparan Benua Amerika Selatan dan Afrika, ternyata mendekati sempurna bila kedua garis paparan benua keduanya disatukan. Seperti  terlihat pada gambar di samping.

Gambar 3. Perubahan Kutub Magnet Sejalan Waktu

Gambar 4. Rekonstruksi Paparan Garis  Continent

3.    Teori Pemekarana Lantai Samudra (Sea Floor Spreading)

Hipotesa pemekaran lantai samudra dikemukakan pertama kalinya oleh Harry Hess (1960) dalam tulisannya yang berjudul “Essay in geopoetry describing evidence for sea-floor spreading”. Dalam tulisannya diuraikan mengenai bukti-bukti adanya pemekaran lantai samudra yang terjadi di pematang tengah samudra (mid oceanic ridges), Guyots, serta umur kerak samudra yang lebih muda dari 180 juta tahun.

Hipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kulit bumi yang ada didasar samudra Atlantik tepatnya di Pematang Tengah Samudra mengalami pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force) yang digerakan oleh arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir). Akibat dari pemekaran yang terjadi disepanjang sumbu Pematang Tengah Samudra, maka magma yang berasal dari astenosfir kemudian naik dan membeku.

Arus konveksi yang menggerakan lantai samudra (litosfir), pembentukan material baru di Pematang Tengah Samudra (Midoceanic ridge) dan penyusupan lantai samudra kedalam interior bumi (astenosfir) pada zona subduksi.

Gambar 5. Arus Konveksi pada Lempeng Litosfer

Bagian lempeng masuk ke zona subduksi, memiliki kemiringan sudut sekira 450. Lempeng ini terus tenggelam ke dalam astenosfer, yang karena proses waktu yang berjuta-juta tahun, disertai pemanasan yang kuat dari dalam, bagian yang menekuk ini lama kelamaan akan pecah, hancur-lebur, dan menjadi bagian dalam bumi kembali. Bagian-bagian litosfer yang bergerak, retak, runtuh inilah yang merupakan wilayah paling labil, yang menjadi salah satu penyebab terjadinya gempa, dan jalan yang lebih memungkinkan bagi magma untuk naik mencapai permukaan bumi, membangun tubuhnya menjadi gunung api.

Teori Hess tentang pemekaran dasar samudra mendapat dukungan bukti dari mahasiswa tingkat sarjana di Inggris, Frederick J. Vine dan D. H. Matthews. Pendapat keduanya sebenarnya bukan hal yang baru. Vine dan Matthews berpendapat bahwa saat lava meluap dan memadat di retakan tengah samudra, lava basal mendapatkan perkutuban magnet sesuai dengan keadaan pada saat lava ini memadat. Penelitian tentang kemagnetan mendukung teori pemekaran dasar samudra.

Gambar 6. Perubahan Kutub Magnetik pada Lantai Samudra

4.    Teori Tektonik Lempeng

Teori ini lahir pada pertengahan tahun enampuluhan. Teori ini terutama didukung oleh adanya Pemekaran Tengah Samudera (Sea Floor Spreading) dan bermula di Pematang Tengah Samudera (Mid Oceanic Ridge : MOR) yang diajukan oleh Hess (1962).

Teori Tektonik Lempeng berasal dari hipotesis continental drift yang dikemukakan Alfred Wegener tahun 1912 dan dikembangkan lagi dalam bukunya The Origin of Continents and Oceans terbitan tahun 1915. Dia 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 penyebaran (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.

Menurut teori Lempeng Tektonik, lapisan terluar bumi kita 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. 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). Litosfer terpecah ke dalam beberapa lempeng tektonik yang saling bersinggungan satu dengan lainnya.

Lempeng-lempeng tektonik utama yaitu:

  • Lempeng Afrika, meliputi Afrika – Lempeng benua
  • Lempeng Antarktika, meliputi Antarktika – Lempeng benua
  • Lempeng Australia, meliputi Australia (tergabung dengan Lempeng India antara 50 sampai 55 juta tahun yang lalu)- Lempeng benua
  • Lempeng Eurasia, meliputi Asia dan Eropa – Lempeng benua
  • Lempeng Amerika Utara, meliputi Amerika Utara dan Siberia timur laut – Lempeng benua
  • Lempeng Amerika Selatan, meliputi Amerika Selatan – Lempeng benua
  • Lempeng Pasifik, meliputi Samudera Pasifik – Lempeng samuderaLempeng-lempeng penting lain yang lebih kecil mencakup Lempeng India, Lempeng Arabia, Lempeng Karibia, Lempeng Juan de Fuca, Lempeng Cocos, Lempeng Nazca, Lempeng Filipina, dan Lempeng Scotia.

Karena tiap lempeng bergerak sebagai unit tersendiri dipermukaan bumi yang bulat, maka interaksi antar lempeng terjadi pada batas – batas lempeng. Berdasarkan arah pergerakannya, perbatasan antara lempeng tektonik yang satu dengan lainnya (plate boundaries) terbagi dalam 3 jenis, yaitu batas divergen, konvergen, dan transform.

Gambar 7. Tiga Tipe Batas Lempeng (Slide Kuliah Tektonika, 2006)

1. Batas Divergen

  • Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk batas divergen.
  • Pada lempeng samudra, proses ini menyebabkan pemekaran dasar laut (seafloor spreading). Sedangkan pada lempeng benua, proses ini menyebabkan terbentuknya lembah retakan (rift valley) akibat adanya celah antara kedua lempeng yang saling menjauh tersebut.
  • Pematang Tengah-Atlantik (Mid-Atlantic Ridge) adalah salah satu contoh divergensi yang paling terkenal, membujur dari utara ke selatan di sepanjang Samudra Atlantik, membatasi Benua Eropa dan Afrika dengan Benua Amerika

Gambar 8. Batas Divergen (Slide Kuliah Geotektonik – Divergent, 2004)

2. Batas konvergen/destruktif (convergent/destructive boundaries)

  • Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan (consumed) ke arah kerak bumi, yang mengakibatkan keduanya bergerak saling menumpu satu sama lain (one slip beneath another).
  • Wilayah dimana suatu lempeng samudra terdorong ke bawah lempeng benua atau lempeng samudra lain disebut dengan zona tunjaman (subduction zones).
  • Di zona tunjaman inilah sering terjadi gempa. Pematang gunung-api (volcanic ridges) dan parit samudra (oceanic trenches) juga terbentuk di wilayah ini.
  • Contoh kasus ini dapat kita lihat di Pegunungan Andes di Amerika Selatan dan busur pulau Jepang (Japanese island arc).

Batas konvergen ada 3 macam, yaitu

  1. antara lempeng benua dengan lempeng samudra,
  2. antara dua lempeng samudra, dan
  3. antara dua lempeng benua.

Konvergen lempeng benua—samudra (Oceanic—Continental)

  • Ketika suatu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng benua, lempeng ini masuk ke lapisan astenosfer yang suhunya lebih tinggi, kemudian meleleh.
  • Pada lapisan litosfer tepat di atasnya, terbentuklah deretan gunung berapi (volcanic mountain range). Sementara di dasar laut tepat di bagian terjadi penunjaman, terbentuklah parit samudra (oceanic trench).
  • Pegunungan Andes di Amerika Selatan adalah salah satu pegunungan yang terbentuk dari proses ini. Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Nazka dan Lempeng Amerika Selatan.

Konvergen lempeng samudra—samudra (Oceanic—Oceanic)

  • Salah satu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng samudra lainnya, menyebabkan terbentuknya parit di dasar laut, dan deretan gunung berapi yang pararel terhadap parit tersebut, juga di dasar laut.
  • Puncak sebagian gunung berapi ini ada yang timbul sampai ke permukaan, membentuk gugusan pulau vulkanik (volcanic island chain).
  • Pulau Aleutian di Alaska adalah salah satu contoh pulau vulkanik dari proses ini. Pulau ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Pasifik dan Lempeng Amerika Utara.

Konvergensi lempeng benua – benua (Continental)

  • Salah satu lempeng benua tabrakan dengan lempeng benua lainnya, menyebabkan terbentuknya suatu deretan pegunungan yang sangat luas dan besar.
  • Contoh penumbukan antara dua lempeng benua adalah Pegunungan Himalaya, Pegunungan Alpina, dan Andes.  Ganbar 9. Batas Konvergen dengan jenis lempeng yang berbeda-beda (Slide kuliah Tektonika, 2006)

3. Batas transform (transform boundaries)

  • Terjadi bila dua lempeng tektonik bergerak saling menggelangsar (slide each other), yaitu bergerak sejajar namun berlawanan arah.
  • Keduanya tidak saling memberai maupun saling menumpu.
  • Batas transform ini juga dikenal sebagai sesar ubahan-bentuk (transform fault).
  • Batas transform umumnya berada di dasar laut, namun ada juga yang berada di daratan, salah satunya adalah Sesar San Andreas (San Andreas Fault) di California, USA.
  • Sesar ini merupakan pertemuan antara Lempeng Amerika Utara yang bergerak ke arah tenggara, dengan Lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat laut.

Gambar 10. Batas Transform (Slide kuliah Tektonika, 2006)

Sumber:

Slide Kuliah Tektonika, 2006

Diktat Materi Kuliah Tektonofisik, Program Studi Teknik Geologi, Institut Teknologi Bandung.

USGS, 2001, This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics, online edition.

5 thoughts on “Teosri Geosinklin, Continental Drift, Sea Floor Spreading, dan Tektonik Lempeng

      • tolong buat penulis, ditulis juga darimana disadurnya, karena kalo liat web2 lain kok sama persis kata2nya🙂

      • sama persis karena ambil dari web ini ya mas? Hehehe😀
        Alhamdulillah, terima kasih sudah diingatkan. Saya sudah tambah bagian sumbernya.
        Itu dari beberapa bahan kuliah saya juga. Kalo yang asli penulis bukunya ada di slide kuliah saya. Dan dosen saya juga menggunakan banyak sumber.
        sekali lagi terima kasih mas😀

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