Post on 07-Aug-2018
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
1/16
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Susunan Interior BumiLapisan interior bumi hingga saat ini masih menjadi misteri mengenai wujud
yang sebenarnya karena belum ada alat yang mampu menembusnya. Lalu
bagaimana manusia mengetahui susunan lapisan penyusun bumi dari permukaan
hingga pusat bumi?. Jawabannya adalah menggunakan metode Geofisika.
Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi mempunyai sifat-sifat fisik seperti
misalnya gaya tarik (gravitasi! kemagnetan! kelistrikan! merambatkan gelombang
(seismik! dan sifat fisika lainnya. "elalui sifat fisika bumi inilah para ahli
geofisika mempelajari susunan bumi! misalnya dengan menggunakan gravitasi
bumi (gaya tarik bumi! sifat kemagnetan bumi! sifat penghantarkan arus listrik!dan sifat menghantarkan gelombang seismik (#jauhari!$%%&'$.
"etode seismik adalah salah satu metode dalam ilmu geofisika yang
mengukur sifat rambat gelombang seismik yang menjalar di dalam bumi. )ada
dasarnya gelomang seismik dapat diurai menjadi gelombang )rimer () atau
gelombang Longitudinal dan gelombang Sekunder (S atau gelombang
*ransversal. Sifat rambat kedua jenis gelombang ini sangat dipengaruhi oleh sifat
dari material yang dilaluinya. Gelombang ) dapat menjalar pada materi yang
berfasa +air. )erbedaamn sifat rambat kedua jenis gelombang inilah yang dipakai
untuk mengetahui jenis material dan interior bumi (#jauhari!$%%&.
Gambar $., ambatan gelombang )rimer () dan Sekunder (S pada interior
bumi. Gelombang ) (garis hijau merambat pada semua bagian dari lapisan
material bumi sedangkan gelombang S (garis merah hanya merambat pada
bagian mantel dari interior bumi.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
2/16
)ada gambar $., diperlihatkan rambatan gelombang ) dan S didalam
interior bumi yang berasal dari suatu sumber gempa. Sifatkarakter dari rambat
gelombang gempa (seismik di dalam bumi diperlihatkan oleh gelombang S
(warna merah yang tidak merambat pada /nti 0umi bagian luar sedang
gelombang ) (warna hijau merambat baik pada /nti 0agian Luar maupun /nti
0agian #alam. 0erdasarkan sifat rambat gelombang ) dan S tersebut! maka dapat
disimpulkan bahwa /nti 0umi 0agian Luar berfasa +air! sedangkan /nti 0umi
0agian #alam bersifat padat.
Gambar $.$ Sifat rambat gelombang ) dan S pada interior bumi. *erlihatgelombang ) dapat merambat pada interior bumi baik yang berfasa padat maupun
berfasa +air! sedangkan gelombang S tidak merambat pada /nti 0umi bagian luar
yang berfasa +air.
)ada gambar $.$ diperlihatkan ke+epatan rambat gelombang ) dan S ke
arah interior bumi! terlihat disini bahwa gelombang S tidak menjalar pada bagian
/nti 0umi bagian luar yang berfasa +air (li1uid! sedangkan gelombang ) tetap
menjalar pada bagian luar /nti 0umi yang berfasa +air! namun terjadi perubahan
ke+epatan rambat gelombang ) dari bagian "antel 0umi ke arah /nti 0umi bagian
luar menjadi lambat. #ari gambar ini dapat disimpulkan bahwa antara 2ulit 0umi
dengan "antel Luar dibatasi oleh suatu material yang berfase semi-plastis yang
saat ini dikenal sebagi tempat dimana kerak bumi (lempeng-lempeng bumi
bersifat mobil dan setiap lempeng saling bergerak.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
3/16
Gambar $.3 Susunan /nterior 0umi' /nti 0umi 0agian #alam (/nner 4ore5 /nti
0umi 0agian Luar (6uter 4ore5 "antel5 dan 2erak 0umi (Lithospere.
0agian-bagian utama dari 0umi yang terlihat pada gambar $.3! yaitu' (,
/nti! yang terdiri dari dua bagian. /nti bagian dalam bersifat padat! dan ditafsirkan
sebagai terdiri terutama dari unsur besi! dengan jari-jari ,$,7 km! /nti 0agian
Luar berupa lelehan (+air dengan unsur-unsur metal mempunyai ketebalan $$8%
km! kemudian ($ "antel 0umi setebal $99: km terdiri dari batuan padat! dan
berikutnya (3 2erak 0umi! yang relatif ringan dan merupakan ;kulit luar< dari
bumi! dengan ketebalan berkisar antara : hingga % km (#jauhari! $%%&.
2.1.1 Inti Bumi (Core)
/nti (+ore adalah bagian paling dalam dari bumi. adius inti bumi = 3.:%%
km. adius ini lebih besar dari planet "ars. 0entuk inti bumi = ,3 dari total
massa dan sekitar ,7 dari volumenya. *ekanan pada inti bumi jutaan kali lebih
besar dan suhu ribuan derajat lebih tinggi dari permukaan bumi. Suhu inti bumi
berkisar dari %%%>4 :%%%>4. /lmuwan tidak dapat mendapatkan sampel
material dari inti bumi karena sangat tingginya tekanan dan suhu. *etap/ ilmuwan
memper+ayai bahwa penyusun utama inti bumi adalah elemen-elemen beratseperti besi (@e dan nikel (Ai. 2omposisi inti bumi diper+ayai sama dengan batu
meteorit.
2ajian seismik mengidentifikasikan bahwa inti bumi terdiri dari dua
bagian! yaitu inti dalam yang bersifat solid dan inti luar yang bersifat molten.
2edua bagian ini dipisahkan oleh Lehman Discontinuity.
• /nti dalam (inner +ore memiliki kedalaman .,%-7.38, km dan berfasa
padat! berat serta sangat panas
• /nti luar (outer +ore memiliki kedalaman $.993-:.,% km dan berfasa +air
serta sangat panas.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
4/16
2.1.2 Mantel Bumi
"antel atau selimut bumi merupakan wilayah dalam bumi yang terletak
antara kerak bumi dan inti bumi. "antel bumi memiliki komposisi magnesium
("g yang banyak dan merupakan bagian terbesar dari bumi dengan 9$!3B dari
volume total bumi dan 78!9B dari massa total bumi. "antel bumi memiliki
ketebalan $.993 km dengan densitas sekitar :!8 gr++ di dekat inti dan 3!3 gr++ di
dekat kerak bumi (Cugo! $%,:. Suhu di mantel bumi sekitar 38%%>4! tekanan
pada mantel juga tinggi! men+apai sekitar ,38 gigapas+al (,!38 juta atmosfer
(#aniel! $%,:.
"antel terdiri mantel atas dan mantel bawah. 0agian atas mantel yang
bersifat padat dan bersama kerak bumi membentuk Lithosfer. 2etebalan Litosfer =
7: - ,%% km dan menyelubungi asthenosfer yang mempunyai ketebalan = ,%% -
3:% km. Dsthenosfer mengandung mterial batuan yang halus dan lebih kaku
dibandungkan dengan material lithosfer. Cal ini karena dipengaruhi oleh tingginyatekanan dan suhu sebagai penyebab batuan menjadi +air dan halus. "esosfer
adalah lapisan ketiga dari mantel yang terletak di bawah ashtenosfer dengan
ketebalan $%% km $8:% km. "ateri mesosfer bersifat padat! diduga materi
penyusun mesosfer jauh lebih padat berupa mineral Periotit dan Pallasit
(+ampuran mineral batuan basa dan besi.
"antel dipisahkan dari kerak bumi oleh batas yang tegas yaitu Mohorovicic
discontinuity atau Moho. /a dipisahkan dari inti bumi dengan batas yang tegas
juga yaitu Gutenberg discontinuity. 2edua batas ini sebagai nama kehormatan
orang yang menemukan! yaitu Andrija Mohorovicic seismolog dari 4roasiadan Berno Gutenberg seismolog Jerman yang lahir di Dmerika. Mohorovicic
discontinuity terletak pada kedalaman kira-kira 9 km di bawah samudera dan
kedalaman rata-rata sekitar 3: km di bawah benua! tetapi bisa men+apai sedalam
9% km di bawah rangkaian pegunungan tinggi. Gutenberg discontinuity terletak
pada kedalaman sekitar $&%% km.
2edua penemu batas menggunakan fakta bahwa ketika gempabumi! atau
seismi+! jangkauan gelombang membuat batas yang tegas antara dua material
yang berbeda berat jenisnya! atau bersifat elastis. "antel se+ara kimiawi berbeda
dengan kerak bumi dan inti bumi. *erutama disusun oleh batuan peridotit! yang
pada prinsipnya terdiri dari mineral-mineral olivin! piroksin! dan amphibol. 2erak
bumi disusun oleh material-material yang +erah dan inti bumi disusun oleh besi
dan nikel (#jauhari! $%%&.
2.1.3 Kerak Bumi (Crust
Kerak bumi adalah bagian yang paling terluar dari bumi. Kerak ini
bersifat padat dan relatif tipis, dan terdiri atas massa daratan dan
massa samudera. Kerak bumi ini memiliki ketebalan 5-80 km.
Ketebalannya tidak merata yang menimbulkan perbedaan elevasi
http://ilmubatugeologi.blogspot.com/2015/04/penjelasan-komposisi-isi-perut-bumi.htmlhttp://ilmubatugeologi.blogspot.com/2015/04/penjelasan-komposisi-isi-perut-bumi.html
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
5/16
antara kerak benua dan kerak samudera. Pada daerah benua memiliki
kerak dengan ketebalan >50 km, sedangkan pada daerah samudera
memiliki kerak dengan ketebalan
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
6/16
Gambar $. 0agian kerak bumi (Selaput batuanLitosfer
Gambar $.: Susunan /nterior 0umi
2.2 Tektonik em!en"
)ara ahli kebumian meyakini bahwa benua-benua yang ada di permukaan bumi ini
sebenarnya tidaklah tetap di tempatnya! akan tetapi se+ara perlahan benua-benua
trsebut bermigrasi di sepanjang bola bumi. Sifat mobilitas dari kerak bumi
diketahui dengan adanya gempabumi! aktifitas gunungapi dan pembentukan
pegunungan (orogenesa. 0erdasarkan ilmu pengetahuan kebumian! teori yang
menjelaskan mengenai bumi yang dinamis (mobil dikenal dengan *ektonik
Lempeng.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
7/16
2.2.1 Teori Pen"a!un"an Benua (Continental Drift )
*eori tektonik lempeng mun+ul ketika gagasan mengenai hipotesa
)engapungan 0enua (continental drift) diperkenalkan pertama kalinya oleh
Al#re$ %e"ener (,&,: dalam bukunya ;The rigins of ceans and !ontinens
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
8/16
b. @osil Mesosaurus" suatu reptil yang hidup di danau air tawar dan
sungai yang hidup sekitar $7% juta tahun yang lalu! ditemakan di benua
Dmerika bagia selatan dan benua Dfrika
+. @osil Lystrosaurus" suatu reptil yang hidup di daratan sekitar $% juta
tahun tahun yang lalu! ditemukan di benua Dfrika! /ndia dan Dntartika
d. @osil !loss#teris" suatu tanaman yang hidup $7% juta tahun yang lalu!
dijumpai di benua Dfrika! Dmerika Selatan! /ndia! Dustralia! dan
Dntartika
Gambar $.8 )ersebaran fosil 4ynognathus diketemuan hanya di benua Dmerika
Selatan dan benua Dfrika5 fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Dfrika!
/ndia! dan Dntartika5 fosil "esosaurus di benua Dmerika Selatan dan Dfrika5 dan
fosil Glossopteris dijumpai di benua Dmerika Selatan! Dfrika! /ndia! Dntartika danDustralia
3 2esamaan Jenis 0atuan
Jalur pengunungan Dppala+hian yang berada di bagian timur benua
Dmerika Etara dengan sebaran berarah timurlaut dan se+ara tiba-tiba
menghilang di pantai Aewfoundlands. )egunungan yang umumnya sama
dengan pegunungan Dppala+hian juga dijumpai di 0ritish /sles dan
S+andinavia. 2edua pegunungan tersebut diletakkan pada lokasi sebelum
terjadinya permisahanpengapungan! kedua pegunungan ini akan
membentuk suatu jalur pegunungan yang menerus.
0ukti /klim )urba
)ara ahli kebumian juga telah mempelajari menganai iklim puba! dimana
pada $:% juta tahun yang lalu diketahu bahwa belahan bumi bagian selatan
pada Haman itu terjadi iklim dingin! dimana belahan bumi bagian sel5atan
ditutupi oleh lapisan es yang sangat tebal! seperti benua Dntartika!
Dustralia! Dmerika Selatan! Dfika dan /ndia. ilayah yang glasisasi di
dataran Dfrika ternyata menerus hingga ke wilayah ekuator. Saat ini! para
ahli kebiumian per+aya bahwa daratan yang mengalami glasiasi berasal
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
9/16
dari satu daratan yang dikenal dengan super-kontinen )angea yang terletak
jauh di bagian selatan dari posisi saat ini.
Gambar $.9 Sebaran lapisan es di belahan bumi bagian selatan pada $:%-3%% juta
tahun yang lalu serta sebaran fosil Lystrosaurus dijumpai di benua-benua Dfrika!
/ndia! dan Dntartika5 fosil Glossopteris dijumpai di benua-benua Dmerika Selatan!
Dfrika! /ndia! Dntartika! dan Dustralia
2.2.2 Teori Kon&eksi
"enurut *eori 2onveksi yang dikemukakan oleh Drthur Colmes dan Carry
C. Cess dan dikembangkan lebih lanjut oleh obert #iesH! dikemukakan bahwa di
dalam bumi yang masih dalam keadaan panas dan berpijar terjadi arus konveksi
ke arah lapisan kult bumi yang berada diatasnya. 2etika arus konveksi yang
membawa materi berupa lava sampai kepermukaan bumi di mid oceanic ridge
(punggung tengah samudra! lava tersebut akan membeku membentuk lapisan
kulit bumi yang baru sehingga menggeser dan menggantikan kulit bumi yang
lebih tua. 0ukti dari adanya kebenaran *eori 2onveksi yaitu terdapatnya mid
oceanic ridge! seperti mid Dtlanti+ idge! )asifi+-Dtlanti+ ridge di permukaan
bumi. 0ukti lainnya didasarkan pada penelitian umur dasar laut yang
membuktikan semakin jauh dari punggung tengah samudera! umur batuan
semakin tua. Drtinya terdapat gerakan yang berasal dari mid o+eani+ ridge ke arah
yang berlawanan disebabkan oleh adanya arus konveksi dari lapisan di bawah kult
bumi.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
10/16
Gambar $.& /lustrasi proses tergesernya mid$oceanic ridge karena arus
konveksi
2.2.3 'i!otesa Pemekaran antai Samu$era ( Sea Floor Spreading )
Cipotesa pemekaran lantai samudra dikemukakan pertama kalinya oleh
'arr 'ess (,&7% dalam tulisannya yang berjudul %ssay in geo#oetry
describing evidence for sea$floor s#reading . #alam 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 ,9% juta tahun. Cipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya
adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kulit bumi yang ada
didasar samudra Dtlantik tepatnya di )ematang *engah Samudra mengalami
pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force yang digerakan
oleh arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir. Dkibat dari
pemekaran yang terjadi disepanjang sumbu )ematang *engah Samudra! maka
magma yang berasal dari astenosfir kemudian naik dan membeku.
)ergerakan lantai samudra (litosfir ke arah kiri dan kanan di sepanjang
sumbu pemekaran )ematang *engah Samudra lebih disebabkan oleh arus
konveksi yang berasal dari lapisan mantel bumi (astenosfir. Drus konveksi inilah
yang menggerakan kerak samudra (lempeng samudra yang berfungsi sebagai ban berjalan (+onveyor-belt. Gambar $.,% memperlihatkan ilustrasi dari pemekaran
lantai samudra oleh arus konveksi yang ada di lapisan astenosfir.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
11/16
Gambar $.,% Drus konveksi yang menggerakkan lantai samudra (Litosfer!
pembentukan material baru di )ematang *engah Samudra ( Midoceanic ridge dan penyusupan lantai samudra ke dalam interior bumi (astenosfer pada Hona
subduksi.
Cipotesa pemekaran lantai samudra didukung juga oleh bukti-bukti dari data-data
hasil pengukuran kemagnetan purba (paleomagnetism dan penentuan umur
batuan (ro+k-dating. 2emagnetan purba adalah studi tentang polaritas arah
magnet bumi yang terekam oleh mineral yang ada dalam batuan saat batuan
tersebut membeku.
Gambar $.,, )erekaman arah magnet pada batuan lava ketika pembentukan lava
dengan selang waktu %%.%%% tahun
Sebagaimana diketahui bahwa mineral-mineral yang menyusun batuan!
seperti mineral magnetit akan merekam arah magnet-bumi saat mineral tersebut
terbentuk! yaitu pada temperatur lebih kurang :9%>4 (temperatur 4urrie. Casil
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
12/16
studi kemagnetan purba yang dilakukan terhadap sampel batuan yang diambil di
bagian )ematang *engah Samudra hingga ke bagian tepi benua menunjukkan
terjadinya polaritas arah magnet bumi yang berubah rubah (normal dan reverse
dalam selang waktu setiap %%.%%% tahun sekali.
)olaritas arah magnet bumi yang terekam pada batuan punggung tengah
samudra dapat dipakai untuk merekontruksi posisi dan proses pemisahan antara
benua Dmerika dan Dfrika yang semula berimpit dan data ini didukung oleh hasil
penentuan umur batuan yang menunjukkan umur yang semakin muda ke arah
pematang tengah samudra. Cal lain yang perlu diketahui dari hipotesa pemekaran
lantai samudra adalah bahwa ternyata volume bumi tetap dan tidak semakin besar
dengan bertambah luasnya lantai samudra dan hal ini berarti bahwa harus ada di
bagian lain dari kulit bumi dimana kerak samudra mengalami penyusupan
kembali ke dalam perut bumi (#jauhari! $%%&.
Gambar $.,$ 2enampakan )ematang *engah Samudra ("id 6+eani+ idge yang
berada di Samudera Dtlantik.
Gambar $.,3 )roses pembentukan material baru dan periode polaritas arah magnet
bumi yang terekam pada batuan dasar lantai samudera sejak 3!7 milyar tahun lalu
(atas hingga saat ini (bawah
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
13/16
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
14/16
1. Batas Kon&er"en 0atas konvergen adalah batas antar lempeng yang
saling bertumbukan. 0atas lempeng konvergen dapat berupa batas
subduksi (Subdu+tion atau 6bduksi (6bdu+tion.
0atas subduksi adalah batas lempeng yang berupa tumbukan lempeng
dimana salah satu empeng menyusup ke dalam perut bumi dan lempeng
lainnya terangkat ke permukaan. 4ontoh batas lempeng konvergen dengan
tipe subduksi adalah 2epulauan /ndonesia sebagai bagian dari lempeng
benua Dsia *enggara dengan lempeng samudra Cindia.Dustralia di sebelah
selatan Sumatra-Jawa-A*0 dan A**. 0atas kedua lempeng ini berupa
suatu Hona subduksi yang terletak di laut yang berbentuk palung (tren+h
yang memanjang dari Sumatra! Jawa! hingga ke Ausa *enggara *imur.
4ontoh lainnya adalah kepulauan )hilipina! sebagai hasil subduksi antara
lempeng samudra )hilipina dengan lempeng samudra )asifik.
6bduksi (6bdu+tion adalah batas lempeng yang merupakan hasiltumbukan lempeng benua dengan benua yang membentuk suatu rangkaian
pegunungan. 4ontoh batas lempeng tipe obduksi adalah pegunungan
Cimalaya yang merupakan hasil tumbukan lempeng benua /ndia dengan
lempeng benua Iurasia.
Gambar $.,: 0atas-batas lempeng' 2onvergen (atas! #ivergen (tengah dan
*ransform (bawah.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
15/16
Gambar $.,7 Jenis batas konvergen (6bdu+tion6bduksi (atas dan
Subdu+tionsubduksi (bawah
2. Batas *i&er"en 0atas divergen adalah batas antar lempeng yang saling
menjauh satu dengan yang lainnya. )emisahan ini disebakan karena
adanya gaya tarik (tensional for+e yang mengakibatkan naiknya magma
ke permukaan dan membentuk material baru berupa lava yang kemudian
berdampak pada kempeng yang saling menjauh. 4ontoh yang paling
terkenal dari batas lempeng jenis divergem adalah punggung *engah
Samudra ( Mid cean idges yang berada di dasar Samudera Dtlamntik!
disamping itu +ontohnya lainnya adalah rifting yang terjadi antara benua
Dfrika dan JaHirah Drab yang membentuk laut merah.3. Batas Trans#orm 0atas transform adalah batas antar lempeng yang
berpapasan dan saling bergeser satu sama lainnya menghasilkan suatu
sesar mendatar jenis (tri*e (li# +ault. 4ontoh batas lempeng jenis
transforms adalah patahan San Dndreas di Dmerika Serikat yang
merupakan pergeseran lempeng Samudera )asifik dengan Lempeng 0enua
Dmerika Etara.
0erdasarkan teori tektonik lempeng! lmpeng-lempeng yang ada saling
bergerak dan berinteraksi satu dengan lainnya. )ergerakan lempeng-lempeng
tersebut juga se+ara tidak langsung dipengaruhi oleh rotasi bumi pada sumbunya.
Sebagaimana diketahui bahwa ke+epatan rotasi yang terjadi bola bumi akan
semakin +epat ke arah ekuator. )ada gambar dibawah ini diperlihatkan prinsip-
prinsip dari pergerakan lempeng bumi! dimana bagian kutub ( %uler #ole masuk
kedalam lingkaran besar sedangkan ke arah ekuator masuk kedalam lingkaran
ke+il. /nteraksi antar lempeng dapat saling mendekat ( subduction! saling menjauh
dan saling berpapasan ((tri*e sli# fault (#jauhari! $%%&.
8/20/2019 Inti Bumi dan Dinamika Bumi
16/16
Gambar $.,8 )rinsip-prinsip pergerakan lempeng