Litosfer Bumi (Dinamika Litosfer)

 DINAMIKA LITOSFER

 Sumber : http://oerleebook.wordpress.com/2011/10/04/geologi-patahan-lipatan/

LITOSFER

Litosfer: lapisan kulit bumi paling luar berupa batuan padat. Tebal umumnya 20-50 km di bawah benua, 10-12 km di bawah samudra.

Kerak bumi disusun oleh:

• Silikat aluminium (atau si-al)
• Silikat magnesium (atau si-ma)

Lapisan si-al ada di atas kerak bumi, si-ma di bagian bawah kerak bumi.

Lapisan-lapisan bumi dapat dibagi dalam tiga bagian:

• Barisfer (inti bumi), terdiri atas lapisan nikel dan besi.
• Pirosfer (peralihan), disebut juga mantel.
• Litosfer (kulit bumi).

Penampang litosfer dapat digambarkan sebagai berikut:

BATUAN PEMBENTUK LITOSFER
Secara garis besar dapat dibagi 3:

• Batuan beku: terjadi karena pembekuan magma
• Batuan sedimen: terjadi karena proses pengendapan
• Batuan metamorf: terjadi karena perubahan perlahan-lahan

BATUAN BEKU
Adalah batuan yang terbentuk dari lapisan magma yang membeku. Ciri umumnya homogen, kompak, tak ada pelapisan, tidak mengandung fosil.

Berdasarkan tempat pembekuannya batuan beku dibagi 3:

• Batuan beku dalam: terbentuknya jauh di dalam permukaan bumi, pada kedalaman 15-50 km. Pendinginan yang terjadi sangat lambat, batuannya besar-besar dan berstruktur holokristalin atau terbentuk dari kristal sempurna (karena dekat astenosfer). Ciri-cirinya berbutir kasar dibanding batuan beku luar, jarang ada lubang gas. Contohnya granit.
• Batuan beku korok/gang: adalah batuan beku yang terbentuk di korok atau celah kerak bumi sebelum magma sampai ke permukaan bumi. Prosesnya agak cepat, sehingga struktur kristalnya kurang sempurna. Contohnya granit porfiri.
• Batuan beku luar: batuan beku yang terbentuk di permukaan bumi. Proses pembukuan sangat cepat sehingga tidak menghasilkan kristal-kristal batuan. Contohnya riolit dan basalt.

Berdasarkan mineral penyusunnya batuan beku dibagi 2:

• Batuan beku mineral ringan: tersusun atas mineral-mineral ringan berwarna terang, mudah pecah, dan banyak mengandung silikat sehingga bersifat asam.
• Batuan beku mineral berat: tersusun atas mineral-mineral berat yang berwarna gelap, sukar pecah, dan kadungan silikatnya sedikit sehingga sifatnya basa.

BATUAN SEDIMEN
Adalah batuan yang terbentuk karena adanya proses pengendapan. Butiran batuan sedimen berasal dari macam-macam batuan lewat proses pelapukan, lewat air ataupun angin.

Proses terbentunya disebut diagenesis, yang artinya menyatakan terjadinya perubahan bentuk atau transformasi dari bahan deposit menjadi batuan endapan. Pengendapan bahan-bahan yang tidak larut air menyebabkan keterikatan butiran secara bersama-sama karena adanya proses sementasi. Jenis-jenis semen ini adalah kalsium karbonat dan silikat.

Berdasarkan tenaga yang mengendapkan batuan sedimen dibagi 3:

• Batuan sedimen akuatis: berasal dari pengendapan butir-butir batuan oleh air sungai, danau, atau air hujan.
• Batuan sedimen aeolis (aeris): berasal dari pengendapan butir-butir batuan oleh angin.
• Batuan sedimen glasial: berasal dari pengendapan butir-butir batuan oleh gletser.

Berdasarkan tempat pengendapannya batuan sedimen dibagi 5:

• Batuan sedimen teristris: diendapkan di darat.
• Batuan sedimen marine: diendapkan di laut.
• Batuan sedimen limnis: diendapkan di danau.
• Batuan sedimen fluvial: diendapkan di sungai.
• Batuan seidmen glasial: diendapkan di daerah es/gletser.

Berdasarkan cara pengendapannya batuan sedimen dibagi 3:

• Batuan sedimen mekanis: diendapkan secara mekanik tanpa mengubah susunan kimianya. Contohnya batu pasir, tanah liat, konglomerat, breksi.
• Batuan sedimen kimiawi: diendapkan secara kimiawi, artinya terjadi perubahan struktur kimia. Contohnya batu kapur, gipsum, gamping.
• Batuan sedimen organis: diendapkan lewat kegiatan organik (makhluk hidup). Contohnya terumbu karang.

BATUAN MALIHAN/METAMORF
Adalah batuan yang telah mengalami perubahan, baik secara fisik maupun kimiawi, sehingga berbeda dari batuan induknya. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses perubahannya antara lain suhu tinggi, tekanan kuat, dan waktu lama.

Batuan metamorf dapat dibagi tiga:

• Batuan metamorf kontak (metamorf termal): berubah karena pengaruh suhu tinggi. Suhu tinggi karena letaknya dekat magma, atau ada di sekitar batuan intrusi. Contohnya batolit, lakolit, sill. Pada zona ini banyak ditemukan mineral-mineral bahan galian yang letaknya relatif teratur, contohnya besi, timah, seng yang dihasilkan dari limestone dan calcareous shale.
• Batuan metamorf dinamo (metamorf kinetis): berubah karena tekanan yang tinggi, dalam waktu yang lama, dan dihasilkan proses pembentukan kulit bumi oleh tenaga endogen. Adanya tekanan dari arah berlawanan menyebabkan butir-butir mineral menjadi pipih dan ada yang mengkristal kembali. Contohnya batu lumpur menjadi batu tulis (slate).
• Batuan metamorf pneumatolitis kontak: berubah karena pengaruh gas-gas dari magma. Contohnya kuarsa dan gas borium berubah menjadi turmalin, dengan gas florin menjadi topas (permata kuning).

SIKLUS LITOSFER BUMI
Siklus litosfer yang terjadi di bumi dapat digambarkan lewat skema berikut:

Skema siklus litosfer, dengan keterangan sbb.:
1: Magma
(a): pendinginan, magma memadat
2: batuan beku
(b): perusakan batuan beku oleh tenaga eksogen, diangkut, dan diendapkan
3: sedimen klastis (oleh curah hujan)
(c1): larutan dalam air diendapkan
4a: batuan sedimen kimiawi
(c2): larutan dalam air diambil organisme
4b: batuan sedimen organis
(d): tingginya suhu dan tekanan serta waktu lama mengubah batuan sedimen
5: batuan metamorf
(e): jika keseimbangan suhu dan tekanan menurun mungkin mengubah batuan metamorf

Terjadinya kulit bumi dapat digambarkan sebagai berikut:

• Magma cair bersuhu tinggi keluar dari dapur magma dengan gas terlarut di dalamnya. Karena di sekitar mulut magma dingin, magma membeku.
• Proses pembekuan dapat terjadi di lapisan dalam, korok, atau di permukaan bumi. Hasilnya tentu akan berbeda-beda.
• Adanya pengaruh atmosfer, batuan beku akan rusak dan terbawa aliran air, hembusan angin, gletser, gravitasi, dan diendapkan di tempat baru. Hasilnya menjadi batuan sedimen.
• Batuan klastik mengalami perubahan oleh tenaga endogen dan eksogen. Menjadi batuan metamorf.
• Batuan metamorf akan kembali ke dalam magma dan ada yang berubah sendiri karena alam. Yang kembali dalam magma melebur menjadi magma, kemudian siklus kembali seperti semula.

TENAGA PEMBENTUK MUKA BUMI
Secara garis besar dapat dibagi dua:

• Tenaga Endogen: berasal dari dalam bumi dan bersifat membangun permukaan bumi. Terdiri atas tiga unsur: tektonis, vulkanis, dan seismis.
• Tenaga Eksogen: berasal dari luar bumi dan bersifat merusak. Terdiri atas empat unsur: pelapukan, erosi, pengangkutan, dan sedimentasi.
• Tenaga Ekstrateresterial: berasal dari ruang angkasa. Contohnya meteor.

Ada tiga tahap pembentukan relief muka bumi:

• Permukaan tahap pertama: paling luas, berupa benua dan basin lautan.
• Permukaan tahap kedua: disebabkan kegiatan internal berupa tenaga endogen.
• Permukaan tahap ketiga: dihasilkan tenaga dari luar bumi, terutama matahari.

TENAGA ENDOGEN
Adalah tenaga yang berasal dari dalam bumi.

1. Tenaga Tektonis
Merupakan tenaga dari dalam bumi yang menyebabkan terjadinya perubahan letak lapisan permukaan bumi secara mendatar atau vertikal. Gerak tektonis dibagi atas dua: epirogenesa dan orogenesa.

Tektonis epirogenesa: proses perubahan bentuk daratan yang disebabkan oleh tenaga yang lambat dengan arah vertikal, meliputi wilayah yang luas. Ada dua macam:

• Epirogenesa positif adalah gerakan yang menyebabkan daratan mengalami penurunan sehingga seolah permukaan laut naik. Penyebabnya antara lain tambahan beban (misalnya karena sedimen yang sangat tebal, disebut geosinklinal), atau karena tertutup glasial yang sangat tebal.
• Epirogenesa negatif adalah gerakan yang menyebabkan naiknya permukaan daratan sehingga seolah permukaan air turun.

Epirogenesa positif dan epirogenesa negatif

Tektonis orogenesa: pergerakan lempeng tektonis yang sangat cepat meliputi wilayah yang sempit. Merupakan proses pembentukan gunung akibat tabrakan lempeng benua, sesar bawah benua, perekahan kontinen, atau pergeseran punggung samudra dengan benua. Tenaga ini biasanya diikuti pelengkungan (warping), lipatan (folding), patahan (faulting), dan retakan (jointing).

Lipatan (fault) terjadi karena tekanan yang lemah, tapi berlangsung terus-menerus. Puncak lipatan disebut antiklinal, lembah lipatan disebut sinklinal. Ada empat tipe lipatan umum:

• Lipatan tegak, dihasilkan dua arah mendatar disertai kekuatan dan arah gerakan sama.
• Lipatan miring, diakibatkan gaya tangensial satu dan yang lain. Ditunjukkan oleh bidang porosnya yang miring.
• Lipatan menggantung, diakibatkan salah satu gaya tangensial yang terus bekerja sehingga salah satu sisi lain lebih miring. Sedemikian sehingga kemiringan sayap dan kecuramannya sudah melalui poros vertikal.
• Lipatan rebah, diakibatkan lipatan miring dan menggantung mendapatkan gaya tangensial yang lebih besar dari yang lain.
• Lipatan sesar sungkup, diakibatkan lipatan rebah tetap mendapatkan tekanan gaya tangensial.
• Lipatan isoklinal, deret lipatan yang memiliki bentuk sama besar.
• Lipatan monoklinal, yaitu pencuraman setempat di suatu daerah yang umumnya ditandai kemiringan landai.
• Lipatan terbuka, lipatan yang masih berpotensi lebih melengkung lagi.

Patahan (fold) terjadi karena adanya tekanan yang kuat melampaui titik patah batuan, dan berlangsung sangat cepat. Tidak hanya retakan, batuan pun dapat terpisah. Ada tiga macam patahan:

• Normal fault: patahan yang arah lempeng batuannya turun mengikuti arah gaya berat.
• Reserve fault: patahan yang arah lempeng batuannya naik berlawanan arah dengan gaya berat.
• Strike slip fault: patahan yang arah lempeng batuannya horisontal berlawanan arah dengan gaya berat.

Patahan dapat menghasilkan bentuk-bentuk permukaan bumi seperti berikut:

• Graben atau Slenk, yakni suatu depresi yang terbentuk antara dua patahan.
• Horst atau tanah naik, yakni jika antara dua patahan mengalami pengangkatan lebih tinggi.
• Fault scrap, yakni dinding terjal (cliff) yang dihasilkan patahan dengan salah satu blok bergeser ke atas menjadi lebih tinggi.

Retakan (joint) terjadi karena pengaruh gaya renggangan, sehingga batuan mengalami retak-retak tapi masih bersambung. Biasanya ditemukan pada batuan rapuh di daerah puncak antiklinal dan dikenal dengan nama tectonic joint. Berdasarkan cara pembentukannya ada dua macam retakan, yakni:

• Retakan yang disebabkan tekanan (shear/compression joints), umumnya terlihat paralel dengan gejala sesar.
• Retakan yang disebabkan tarikan (tension joints), berbentuk tidak teratur dengan bidang-bidang tidak rata dan selalu terbuka.

Pelengkungan (warping) adalah gerak vertikal yang tidak merata pada suatu daerah, khususnya yang berbatuan sedimen akan menghasilkan perubahan struktur lapisan yang mulanya horisontal menjadi melengkung. Jika melengkung ke atas menjadi kubah (dome), jika ke bawah menjadi cekungan (basin).

Bumi sebenarnya tersusun oleh sejumlah potongan daratan yang tersusun seperti mainan gambar potong (puzzle). Potongan-potongan ini disebut sebagai lempeng tektonik. Lempeng tektonik ini bersifat dinamis dan terus bergerak. Tabrakan antara dua lempeng tektonik dapat menyebabkan gempa tektonik.

Lempeng-lempeng tektonik di dunia antara lain:

• Lempeng Amerika Utara
• Lempeng Amerika Selatan
• Lempeng Afrika
• Lempeng Eurasia
• Lempeng Arabia
• Lempeng Pasifik
• Lempeng Indian Australia
• Lempeng Antartika
• Lempeng Kokos
• Lempeng Karibia
• Lempeng Juan de Fuca
• Lempeng Filipina
• Lempeng Scotia

Teori tentang eksistensi lempeng benua ini pertama dikatakan oleh Harry Hess pada 1968. Kerak bumi atau litosfer yang mengapung di atas lapisan astenosfer yang bersifat plastis akibat proses naiknya magma ke permukaan. Lempeng-lempeng ini berjalan dengan kecepatan orde beberapa sentimeter per tahun.

Lempeng ini saling bertemu di tepi garis yang berbeda, yaitu:

• Perluasan lempeng yang terjadi pada pematang samudera (zona Divergen)
• Ditandai adanya parit (palung) tempat satu lempeng menunjam di bawah lempeng yang lain (zona Konvergen)
• Saling bergesekan pada sisinya ketika saling melewati (zona Sesar mendatar)

Secara umum lempeng tektonik dibagi dua:

• Plate benua (lempeng benua): lempeng tektonik bergeser membawa benua
• Plate lautan (lempeng samudra): lempeng tektonik bergeser membawa dasar samudera.

2. Tenaga Vulkanis
Dapat diartikan sebagai suatu gejala atau akibat adanya aktivitas magma dalam litosfer hingga keluar sampai ke permukaan bumi.

Magma adalah materi silikat pijar yang ada di dalam lapisan kulit bumi. Macam magma berdasarkan susunan mineralnya adalah:

• Magma asam (granitis): magma yang banyak mengandung kuarsa (SiO3) dan berwarna terang.
• Magma basa (basaltis): magma yang banyak mengandung besi dan magnesium dan berwarna gelap.
• Magma pertengahan (andesit): magma yang mengandung kuarsa, besi, dan magnesium seimbang dan berwarna kelabu gelap.

Terdapat dua gerakan magma:

• Intrusi Magma: proses penerobosan magma melalui rekahan-rekahan dan celah pada lapisan pembentuk litosfer, tapi tidak sampai keluar ke permukaan bumi. Terjadi akibat tekanan gas-gas yang terkandung dalam magma itu sendiri.
• Ekstrusi Magma: proses keluarnya magma ke permukaan bumi. Ada dua cara proses keluarnya: MELELEH (erupsi efusif), melalui rekahan pada badan gunung api, serta MENDESAK (erupsi eksplosif), yang menghancurkan sebagian badan gunung api. Ada tiga macam ekstrusi: LINIER yaitu proses keluarnya magma melalui patahan atau pada suatu garis memanjang. SENTRAL yaitu magma keluar lewat satu titik pusat yaitu pipa letusan. Tipe gunung api dengan ekstrusi sentral: 1) efusif (peristiwa keluarnya magma tanpa ledakan), 2) eksplosif (peristiwa keluarnya magma disertai ledakan hebat), 3) campuran (campuran efusif dan eksplosif). AREAL yaitu magma muncul di banyak tempat dalam wilayah yang luas.

Berdasarkan bentuknya gunung api dibagi tiga:

• Strato: berbentuk kerucut, yang terbentuk karena materi letusan gunung api yang merupakan campuran erupsi efusif dan eksplosif. Terjadi berulang-ulang sehingga membentuk badan gunung. Hampir semua gunung api di Indonesia bertipe strato.
• Maar: berbentuk seperti danau kecil, karena letusan eksplosif yang relatif tidak kuat dan hanya berlangsung sekali. Contohnya Gunung Lamongan (Jawa Timur).
• Perisai: berbentuk seperti perisai, karena letusan dengan bahan keluaran yang sangat cair. Contohnya gunung api di kepulauan Hawaii.

Berdasarkan tipe letusannya, gunung api dibedakan:

• Hawaii, yakni magma sangat cair dengan tekanan gas rendah, dapur magma yang dangkal. Contohnya Gunung Mauna Loa dan Kilauea di Hawaii.
• Stromboli, yakni erupsi tidak begitu eksplosif, namun berlangsung lama. Dapur magmanya agak dalam. Contohnya Gunung Vesuvius di Italia, Gunung Raung di Indonesia.
• Vulkano, yakni magma kental dengan tekanan gas tinggi, berasal dari dapur magma dangkal sampai dalam. Contohnya Gunung Etna di Italia.
• Perret (Plinian), yakni memiliki ledakan sangat dahsyat disertai material yang menyembur ke angkasa karena tekanan gas yang sangat tinggi. Contohnya Gunung Krakatau.
• Merapi, yakni magma kental dan mengalir perlahan karena tekanan gas yang rendah sehingga membentuk sumbat kawah, mengakibatkan tekanan gas makin kuat hingga kawah terangkat dan pecah disertai keluarnya awan panas. Contohnya Gunung Merapi.
• Saint Vincent, yakni magma kental dengan tekanan gas sedang berasal dari dapur magma yang dangkal. Contohnya Gunung Saint Vincent di Kepulauan Antiles.
• Pelee, yakni magma kental dengan tekanan gas tinggi berasal dari dapur magma yang dalam. Contohnya Gunung Pelee di Amerika Tengah.

Struktur dalam gunung berapi:

Jalur gunung api di Indonesia terlihat dalam peta berikut.

3. Tenaga Seismis
Adalah getaran yang dapat dirasakan di permukaan bumi karena adanya gerakan, terutama dari dalam lapisan-lapisan bumi. Secara umum penyebab gempa bumi dapat dibagi tiga:

• Gempa tektonis, yakni disebabkan gerakan yang terjadi di dalam kulit bumi secara tiba-tiba, baik berupa patahan maupun pergeseran.
• Gempa vulkanis, yakni disebabkan oleh letusan atua retakan yang terjadi di dalam struktur gunung berapi. Gempa ini terjadi karena adanya magma atau batuan meleleh yang menerobos ke arah kerak bumi. Terasa hanya di sekitar gunung berapi, karena intensitasnya lemah hingga sedang.
• Gempa runtuhan atau terban, antara lain terjadi karena longsoran massa batuan, misalnya dari lereng gunung. Intensitasnya sangat kecil.

Gerakan gempa diukur dengan sebuah alat yang peka terhadap getaran yang bernama seismograf.

Untuk mengukur tingkat intensitas gempa digunakan beberapa macam skala.

Skala Richter mengukur kekuatan gempa sebagai berikut:
> 8 SR Bencana nasional (national disaster)
7-8 SR Gempa besar (major earthquake)
6-7 SR Gempa destruktif (destructive earthquake)
5-6 SR Gempa merusak (damaging earthquake)
4-5 SR Gempa keras (strongly felt earthquake)
3-4 SR Gempa kecil (small quake)
0-3 SR Goncangan kecil (small shock quake)

Skala Mercalli mengukur kekuatan gempa sebagai berikut:
I Tidak terasa, hanya tercatat oleh alat peka getaran
II Dirasakan oleh orang yang sedang tertidur
III Terasa di dalam rumah, belum diketahui bahwa berasal dari gempa bumi (seolah seperti gerakan truk lewat)
IV Terasa di dalam rumah, benda-benda bergoyang, pintu dan jendela bergemertak, benda-benda dari kaca gemerincing
V Terasa di luar rumah, yang tidur terbangung, air bergoyang, benda-benda digantung jatuh, pintu bergoyang
VI Terasa semua orang, panik, berjalan tidak stabil, kaca pecah, benda digantung berjatuhan
VII Sulit berdiri tegak, dirasakan orang berkendara, tembok rumah runtuh
VIII Sulit mengemudikan mobil, cabang-cabang pohon patah, rumah-rumah dengan pondasi lemah dapat runtuh
IX Kepanikan umum, tembok-tembok roboh, rumah-rumah dengan tembok kuat mengalami kerusakan berat, pipa-pipa bawah tanah pecah
X Bangunan beton rusak, bendungan hancur, air danau bergolak
XI Pipa-pipa bawah tanah hancur total, jembatan hancur, rel kereta api bengkok
XII Kerusakan total, batuan retak-retak, benda-benda terlempar ke udara

Skala lain yang digunakan:
• Rossi & Forrel Intensity Scale
• Skala Beno Gutenberg

Menurut episentrumnya gempa dibagi 2:
• Gempa sentral jika episentrumnya berupa titik.
• Gempa linear jika episentrumnya berupa garis.

Menurut kedalaman hiposentrumnya gempa dibagi 3:
• Gempa dangkal (< 100 m)
• Gempa menengah (100-300 m)
• Gempa dalam (300-700 m)

Menurut letak episentrumnya gempa dibagi 2:
• Gempa darat
• Gempa laut

Menurut jarak episentrumnya gempa dibagi 3:
• Gempa setempat, jika jarak episentrumnya kurang dari 10.000 km
• Gempa jauh, jika jarak episentrumnya sekitar 10.000 km
• Gempa sangat jauh, jika jarak episentrumnya lebih dari 10.000 km

Energi dari dalam bumi merambat lewat tiga jenis gelombang:
• Gelombang primer (longitudinal), yakni gelombang pertama kali dicatat seismograf.
• Gelombang sekunder (transversal), yakni gelombang yang tercatat setelah gelombang primer.
• Gelombang panjang, yakni gelombang dari episentrum yang menyebar ke segala arah lewat permukaan bumi.

Untuk menghitung jarak antara episentrum dan stasiun pencatat, digunakan Rumus Laska:

J = {(S – P) – 1’} x 1000 km

di mana:
J = Jarak episentrum
S = Waktu gelombang sekunder
P = Waktu gelombang primer
1’ = 1 menit

Beberapa istilah yang berkaitan dengan seisme:
• Hiposentrum yakni pusat gempa bumi di lapisan bumi bagian dalam. Sering disebut juga fokus.
• Episentrum yakni pusat gempa bumi di permukaan bumi, tegak lurus hiposentrum.

• Seismograf yakni alat pencatat gempa bumi.
• Seismogram yakni gambaran getaran gempa bumi yang dicatat seismograf.
• Pleistoseista yakni garis yang membatasi daerah yang mengalami kerusakan terhebat di sekitar episentrum.
• Homoseista yakni garis yang menghubungkan daerah-daerah yang dilalui gelombang getaran gempa yang sama dalam waktu yang sama.
• Isoseista yaitu garis yang mengubungkan daerah-daerah dengan kekuatan gempat yang sama.
• Makroseista yaitu daerah di permukaan bumi yang mengalami kerusakan terhebat akibat gempa.

Gambaran episentrum gempa di seluruh dunia, yakni sebanyak 358.214 kejadian antara 1963-1998.

TENAGA EKSOGEN
Adalah tenaga yang bersifat dari luar bumi dan sifatnya merusak. Terdiri atas pelapukan, erosi, pengangkutan, dan sedimentasi.

1. Pelapukan
Adalah proses perusakan dan penghancuran massa batuan yang disebabkan oleh pengaruh-pengaruh cuaca, angin, dan organisme. Berdasarkan proses terjadinya, pelapukan dibagi tiga:

Pelapukan Mekanik adalah proses penghancuran batuan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil tanpa mengubah susunan kimia batuan. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pelapukan mekanik antara lain:

• Perbedaan suhu yang sangat besar antara siang dan malam. Kondisi ini umumnya terjadi di gurun. Suhu di siang hari umumnya sangat panas, malam hari sangat dingin. Menyebabkan batuan memuai dan mengerut sangat tidak beraturan dan cepat sehingga batuan pecah.
• Pembekuan air dalam celah-celah batuan. Air dalam keadaan cair akan meningkat volumenya ketika dalam bentuk es. Maka, air yang membeku dalam celah batuan dapat menekan batuan sehingga pecah.
• Mengkristalnya air garam.

Pelapukan kimiawi adalah proses penghancuran massa batuan disertai perubahan struktur kimia batuan. Umumnya terjadi karena pelarutan. Air hujan mengandung CO2 dan asam amoniak sangat besar daya larutnya. Selain itu, suhu udara tinggi dan curah hujan yang besar dapat mempercepat proses pelapukannya. Pelapukan ini umum ditemukan di daerah kapur.

Hasil dari pelapukan ini umumnya terlihat dari beberapa bentang alam berikut:
• Ponor, yaitu lubang dalam seperti pipa akibat larutnya batuan kapur oleh air hujan.
• Dolin, yaitu lekukan berbentuk corong, karena larutnya batuan kapur atau runtuhnya langit-langit gua di daerah kapur.
• Stalagtit dan stalagmit.
• Sungai bawah tanah.

2. Erosi
Erosi atau pengikisan adalah proses pelepasan partikel batuan secara alamiah oleh tenaga pengangkut yang ada di permukaan bumi, antara lain angin dan air. Erosi menurut penyebabnya dapat dibagi atas empat macam:

Erosi Aliran Permukaan terjadi apabila intensitas dan lamanya hujan melebihi kapasitas infiltrasi.

Erosi Angin disebabkan oleh angin, yang disebut juga deflasi atau ablasi. Erosi ini banyak terjadi di daerah gurun. Ciri-ciri yang dapat diamati akibat erosi angin adalah batu jamur. Bentuk erosi yang disebabkan angin dapat dibedakan sebagai berikut:
• Tiupan angin menerbangkan partikel debu ke tempat yang jauh.
• Angin menggulingkan pecahan batuan atau bukit pasir.
• Kerikil dan bongkahan batu yang tidak dapat digerakkan angin akan tertinggal di belakang permukaan. Bongkahan tersebut akan tergores dan mengikis batuan lainnya.

Erosi Gletser atau erosi glasial adalah erosi yang terjadi akibat pengikisan massa es yang bergerak menuruni lereng. Dapat terjadi di pegunungan yang tertutup salju. Ciri khas bentuk lahannya adalah adanya alur-alur lembah yang arahnya relatif sejajar. Jika berlangsung lama akan membuat lembah-lembah dalam berbentuk huruf U.

Erosi Air Laut disebut abrasi atau erosi marine. Erosi ini disebabkan gelombang yang mampu mengikis batuan yang ada di pantai, kemudian diendapkan di sekitar pantai. Beberapa bentuk lahan akibat erosi air laut antara lain:
• Cliff, yakni pantai berdinding curam hingga tegak.
• Relung, yakni cekungan-cekungan yang terdapat pada dinding cliff.
• Dataran abrasi, yakni hamparan wilayah yang datar akibat abrasi dan dapat terlihat jelas pada pasang surut.

Menurut kecepatannya erosi dapat dibagi dua:

• Erosi Geologi (Erosi Alami), yaitu erosi yang berjalan sangat lambat, di mana jumlah tanah tererosi sama dengan jumlah tanah terbentuk. Erosi ini tidak berbahaya, karena terjadi dalam keseimbangan alami.
• Erosi Dipercepat (Accelarated Erosion) adalah erosi yang terjadi lebih cepat akibat aktivitas manusia yang mengganggu keseimbangan alam. Jumlah tanah tererosi lebih besar dibanding tanah terbentuk. Berjalan sangat cepat sehingga tanah di permukaan hilang.

Berdasarkan bentuknya erosi dapat dibagi:

• Pelarutan, umumnya di tanah kapur yang mudah dilarutkan air.
• Erosi percikan (splash erosion): curah hujan yang langsung jatuh ke tanah dapat melempar butir-butir tanah sampai setingi 1 meter.
• Erosi lembar (sheet erosion): pemindahan tanah terjadi lapis demi lapis mulai dari lapisan teratas. Erosi ini sepintas tidak telrihat, karena kehilangan lapisan tanah yang seragam, namun berbahaya karena suatu saat lapisan teratasnya akan benar-benar habis.
• Erosi alur (rill erosion): dimulai dari genangan-genangan kecil setempat di suatu lereng, bila air dalam genangan tersebut mengalir terbentuklah alur-alur bekas aliran tersebut.
• Erosi Gully (Gully erosion): erosi ini merupakan lanjutan erosi alur. Karena alur yang terus-menerus digerus aliran air, maka alur tersebut menjadi dalam dan lebar dengan aliran yang lebih kuat.
• Erosi parit (channel erosion): parit-parit yang besar sering masih mengalir lama setelah hujan berhenti. Aliran ini dapat mengikis dasar parit atau dinding-dinding parit di bawah permukaan air, sehingga dinding di atasnya dapat runtuh ke dasar parit.

Erosi dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

• Curah hujan. Intensitas hujan dapat mempengaruhi erosi. Semakin deras hujan, maka semakin besar erosi yang ditimbulkan.
• Sifat-sifat tanah. Sifat-sifat tanah yang mempengaruhi kepekaan tanah terhadap erosi adalah tekstur tanah, struktur tanah, daya infiltasi/permeabelitas tanah, dan kandungan bahan organik.
• Lereng/topografi. Erosi akan meningkat apabila lereng semakin curam atau panjang.
• Vegetasi. Vegetasi mempunyai pengaruh terhadap erosi, seperti menghalangi air hujan agar tidak langsung jatuh ke permukaan tanah, menghambat aliran permukaan dan memperbanyak air infiltrasi, serta penyerapan air di dalam tanah diperkuat transpirasi/penguapan air lewat vegetasi.
• Manusia. Tindakan manusia seringkali berdampak buruk terhadap lingkungan yaitu mempercepat erosi.

3. Mass Wasting
Adalah perpindahan massa batuan/tanah akibat pengaruh gaya berat. Prosesnya mirip dengan terjadinya erosi. Bentuk-bentuk mass wasting antara lain sebagai berikut:
• Tanah longsor (land slide)
• Tanah amblas atau ambruk (subsidence)
• Tanah nendat (slumping), yaitu proses longsoran tanah yang gerakannya terputus-putus, sehingga memperlihatkan bentuk mirip teras.
• Tanah mengalir (earth flow), yaitu gerakan tanah yang jenuh air pada lereng-lereng landai.
• Lumpur mengalir (mud flow), yaitu sejenis tanah mengalir dengan kadar air tinggi.
• Rayapan tanah (soil creep), yaitu gerakan tanah yang sangat lambat pada lereng landai.

4. Sedimentasi
Adalah pengendapan material hasil erosi karena kecepatan tenaga media pengangkutannya berkurang/melambat. Karena medianya berbeda-beda, sedimentasi juga menghasilkan bentukan alam yang berbeda pula:

Sedimentasi Fluvial adalah proses pengendapan materi-materi yang diangkut air sepanjang aliran sungai. Tempatnya antara lain di dasar sungai, danau, atau muara sungai. Pengendapan di sepanjang aliran air sungai memperlihatkan ciri khas, yaitu makin ke hilir makin kecil ukuran butir batuan yang diendapkan. Di hulu, batuan yang diendapkan berupa batu besar, di tengah batuan lebih kecil, kerikil, dan pasir kasar, dan di hilir pasir halus dan lumpur.

 

Sedimentasi Aeolis adalah proses pengendapan materi-materi yang dibawa atau diangkut angin. Proses ini banyak terjadi di daratan. Sering juga disebut sedimentasi teresterial.

Sedimentasi Marine adalah pengendapan materi hasil abrasi di sepanjang pantai.

Bentuk-bentuk sedimentasi ini antara lain:

• Kipas alluvial, yaitu bentuk alam menyerupai kipas atau kerucut rendah.
• Delta, yakni bentuk endapan yang ditemukan di muara sungai berbentuk menyerupai huruf delta. Delta terdiri dari berbagai macam bentuk: Delta Runcing (contohnya Delta Sungai Tiber), Delta Cembung/Busur Kipas (contohnya Delta Sungai Nil), Delta Pengisi Estuarium (contohnya Delta Sungai Seine), Delta Kaki Burung/Delta Lobben (contohnya Delta Sungai Mississippi).
• Dataran banjir (floodplain), yaitu hasil pengendapan sedimen pada bekas aliran yang ditinggalkan pada daerah meander.
• Sand dunes (bukit pasir).
• Tombolo, yaitu endapan pasir/kerikil yang menghubungkan antara pulau dekat pantai dan daratan utama.
• Nehrung (lidah pasir), yaitu endapan pasir yang bentuknya menyerupai lidah, biasa ditemukan pada mulut sebuah teluk atau muara sungai.
• Moraine (morena), yaitu endapan pasir, kerikil, atau bongkah-bongkah batuan yang diendapkan gletser.
• Tanggul sungai yang terdapat di tepi sungkai dan arahnya sejajar aliran air sungai.
• Tanggul pantai adalah hasil pengendapan material yang dibawa sungai tapi dibantu arus laut dengan arah tegak lurus tanggul sungai.
• Beting adalah endapan di tengah sungai atau di muara karena menurunnya daya angkut air sungai secara tiba-tiba.
• Gosong mirip seperti beting, hanya saja permukaan gosong kadang tidak tampak di permukaan air, kadang tampak.
• Meander adalah belokan sungai 1800 atau lebih.
• Sungai mati (oxbow lake) adalah bagian sungai yang terpotong bernentuk bulan sabit dan merupakan sungai mati, sehingga tampak mirip danau.

RELIEF DARATAN
Gambaran relief muka bumi di daratan adalah sebagai berikut:

GUNUNG
Adalah kawasan yang menjulang sedikitnya 620 m lebih tinggi dari kawasan di daerah sekitarnya. Gunung sangat berpengaruh terhadap cuaca: massa gunung yang besar membelah arus angin yang bertiup teratur di sekeliling buki sehingga menimbulkan bermacam iklim.

PEGUNUNGAN
Adalah rangkaian dari gunung-gunung yang membuat satu jalur. Ada beberapa macam pegunungan:
• Pegunungan dome, diakibatkan tenaga endogen ke atas yang tidak begitu kuat.
• Pegunungan patahan, terjadi karena permukaan bumi yang lapisan batuannya rapuh terkena tenaga endogen yang kuat dan tiba-tiba.
• Pegunungan lipatan, diakibatkan terlipatnya lapisan-lapisan sedimen karena gerakan tangensial dari dalam bumi.
• Pegunungan kompleks, merupakan hasil dari beberapa proses yang mengakibatkan bentuk-bentuk di atas.
• Pegunungan berapi, yang ditimbulkan oleh proses vulkanisme.

Secara geologis Indonesia merupakan pertemuan antara Lempeng Eurasia dan India-Australia. Pertemuan keduanya membentuk dua jalur pegunungan lipatan yang melalui wilayah Indonesia, yaitu Sirkum Mediterania dan Sirkum Pasifik.

Sirkum Mediterania berawal dari Pegunungan Alpen di Eropa kemudian menyambung ke Pegunungan Himalaya di Asia masuk ke Indonesia lewat Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tenggara, dan Maluku. Di wilayah Indonesia Sirkum Mediterania terbagi dua:

• Busur Dalam yang merupakan jalur vulkanis. Wilayah yang termasuk busur dalam antara lain Sumatra, Jawa, Bali, dan Nusa Tenggara. Oleh karena itu di jalur ini banyak dijumpai gunung api aktif.
• Busur Luar yang merupakan jalur nonvulkanis yang sebagian besar terletak di dasar laut. Wilayahnya meliputi pantai barat Sumatra, pantai selatan Jawa, Nusa Tenggara, dan Maluku

Sirkum Pasifik berawal dari Pegunungan Andes di Amerika Selatan kemudian menyambung ke Pegunungan Rocky di Amerika Utara, Jepang, Filipina, dan masuk ke Indonesia melalui Sulawesi bersambung ke Halmahera hingga Papua.

DATARAN TINGGI
Adalah bagian muka bumi yang relatif datar dan ketinggiannya antara 200 m – 700 m. Dataran tinggi yang lerengnya curam disebut plateau.

BUKIT
Adalah bagian muka bumi yang menyerupai gunung, tapi lebih rendah dari gunung, dengan ketinggian 200 m hingga 300 m.

DATARAN RENDAH
Adalah permukaan bumi yang datar dan luas, ketinggian antara 0 m hingga 200 m. Terjadi umumnya akibat sedimentasi sungai yang bermuara pada laut dangkal.

RELIEF DASAR LAUT BUMI

SHELF

Adalah dangkalan benua atau paparan, yakni kelanjutan dari benua yang tergenang air, dengan kedalaman kira-kira 0 m – 200 m. Ada dua paparan besar di Indonesia:
• Paparan Sunda, dasar laut antara Sumatera, Jawa, dan Kalimantan. Kedalaman rata-ratanya 40 m – 45 m.
• Paparan Sahul, dasar laut antara Papua dan Australia. Kedalaman rata-ratanya 45 m – 60 m.

CONTINENTAL SLOPE
Adalah bidang miring yang membatasi dangkalan benua, dengan kemiringan antara 10 hingga 350. Kedalamannya kira-kira 200 m hingga 1.800 m.

PUNGGUNG LAUT (RIDGE)
Adalah bukit-bukit di bawah laut. Punggung laut yang melandai disebut rise.

AMBANG LAUT
Adalah punggung laut yang tidak muncul di permukaan laut dan terletak di antara 2 laut dalam.

PLATO DAN GUNUNG LAUT
Plato adalah bentukan positif dengan puncak yang relatif datar. Sementara gunung laut adalah gunung yang kakinya berasal dari dasar laut, dan mungkin muncul puncaknya di permukaan laut.

LUBUK LAUT/BASIN/BEKKEN
Adalah depresi luas yang bentuknya cekung membulat/lonjong karena adanya pemerosotan dasar laut.

PALUNG LAUT/TRENCH/TROG
Adalah dasar laut yang sangat dalam dengan dinding curam, semakin ke bawah akan semakin sempit. Trench adalah palung laut yang memanjang, sempit, dengan lereng yang tidak begitu curam. Trog adalah palung laut yang memanjang lebih lebar dari trench dan berlereng curam.

Bentuk dan Lapisan Bumi

BENTUK DAN LAPISAN BUMI

 

 Sumber : http://serumpun-web.blogspot.com/2011/01/susunan-materi-bumi.html

 

Sejalan dengan evolusi kemajuan berfikir manusia, pengetahuan tentang bumi dimulai dari pengetahuan tentang bentuk luar dari pada bumi. Kondisi fisik bumi telah banyak diketahui terlebih dahulu dari pada kondisi dalam bumi. Bentuk permukaan, jari-jari, relief dan gejala-gejala fisik lainnya telah berkembang pesat. Pengetahuan tentang bentuk bumi bulat telah lama diperdebatkan para pakar. Akhirnya perdebatan itu terhenti sejak Colombus melakukan observasi dengan jalan melakukan pelayaran ke suatu arah yang akhirnya kembali ketempat semula. Terlihatnya asap kapal laut, kemudian cerobong dan akhirnya semua badan kapal terlihat di pantai merupakan salah satu bukti bumi ini bulat (Gambar 2.1). Dengan adanya teknologi luar angkasa berupa satelit maupun berupa instrumen lainnya manusia telah mampu mengungkapkan fenomena bumi dan alam sekitarnya.

Sesuai dengan kodrat manusia yang senantiasa tidak merasa puas, maka keingintahuan tentang bumi mengalami perubahan dari bentuk luar kekondisi atau keadaan didalam bumi. Manusia ingin tahu apa isi bumi, bagaimana wujudnya, bagaimana sifatnya, dan sederatan pertanyaan yang memerlukan jawaban secara eksak. Sebagaimana kita ketahui bahwa jari jari bumi mencapai 6.370 km, maka akan timbul berbagai pertanyaan tentang keadaan bagian dalam dari bumi kita ini. Para pakar ingin mengungkapkan berbagai keterangan mengenai bagian dalam bumi kita ini, misalnya tentang:
•    wujud,
•    kerapatan batuan penyusun,
•    temperatur,
•    kecepatan perambatan gelombang suara,
•    susunan kimia,
•    dan beberapa informasi penting lainnya.
Bagaimana sifat gelombang bunyi ketika melewati lapisan lapisan di dalam bumi dan bagaimana kemungkinan manusia dapat menembus bumi dan beberapa pertanyaan lainnya. Beberapa pertanyaan yang timbul, bagaimana manusia dapat mengemukakan keterangan keterangan seperti itu padahal pemboran kerak bumi yang pernah dilakukaan di Oklahoma untuk menyelidiki bagian dalam bumi ini hanya sampai pada kedalaman 5.253 m atau hanya sekitar 5,2 Km, padahal diameter bumi adalah 6.370 Km.

Hal ini menunjukkan bahwa dengan cara mekanis pengeboran hanya sekitar 0.8 persen dari diameter bumi dapat diketahui, sungguh merupakan tantangan bagi manusia. Karena itu patut dimaklumi bahwa bagian dalam dari bumi sulit bahkan tidak mungkin diselidiki secara langsung. Keterbatasan ilmu pengetahuan dan teknologi terus menerus ditantang untuk segera memberikan jawaban tentang misteri bumi.

Sesuai dengan perkembangan daya pikir manusia akhirnya ditemukan suatu gagasan baru, bahwa manusia tidaklah mungkin untuk mengamati dalam bumi secara langsung. Melalui tahapan penelitian yang dimulai dari metode sederhana menuju kepada penyempurnaan sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Dengan diketemukannya listrik, getaran suara, maknit dan bahan peledak maka penelitian tentang kondisi di dalam bumi semakin menjadi kenyataan. Pencarian deposit minyak bumi yang sekarang sedang dilakukan juga mengalami perkembangan mulai dari penggunaan metode yang sederhana sampai dengan yang moderen. Dengan diikuti oleh kemajuan ilmu pengetahuan alam seperti matematika, ilmu kimia dan fisika para pakar terus mengembangkan metode penelitiannya untuk mengetahui tentang isi bumi. Sampai saat sekarang tampaknya penggunaan kaidah pemantulan suara (sounding) masih dipergunakan dalam mendeteksi komposisi di dalam bumi.

Gambar 2.1. Ilustrasi Tentang Bentuk Bumi

 

 Upaya para pakar untuk menguak misteri dalam perut bumi terus menggelora, sehingga para pakar dalam suatu konvensi sepakat melakukan terobosan baru dengan cara penyelidikan secara tidak langsung dengan bantuan dari ilmu pengetahuan Kosmologi, Geokimia, Geofisika, Matematika dan Fisika.

Informasi atau keterangan yang diperoleh melalui kosmologi seperti gaya tarik menarik atau tolak menolak antara benda benda angkasa, jarak antara benda benda angkasa, massa, kerapatan, dan sebagainya. Para pakar menganalisanya sampai mereka mengambil suatu kesimpulan tentang keadaan bagian dalam dari bumi ini.

Melalui penyelidikan geokimia yang menganalisa komposisi batuan, mineral, air laut, dan sebagainya, para pakar kemudian memper¬kirakan bagaimana batuan terbentuk,densitasnya, sifat sifatnya dan sebagainya. Hasil penyelidikan geofisika juga sangat membantu untuk meramalkan keadaan bagian dalam dari bumi kita ini, terutama hasil pengukuran gravitasi bumi, medan magnet bumi, dan gelombang seismik.

Pendekatan Empiris

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa untuk mengetahui tentang keadaan di dalam bumi merupakan pekerjaan yang tidak mudah, karena itu para pakar mencoba mendekati secara rumusan rumusan ilmiah yang dapat dipergunakan untuk menduga kondisi sebenarnya di dalam bumi. Pendekatan yang akan dipergunakan untuk mengungkap rahasia di dalam bumi tersebut adalah pendekatan secara empiris.

1. Magnet Bumi
Jika kita meletakkan jarum atau silet dengan hati hati ke pernukaan air, maka posisinya akan selalu tetap menuju arah tertentu. Hal ini berarti di alam sekitar kita terdapat suatu kekuatan luar biasa yang dapat mengendalikan arah dan/atau posisi benda yang mempunyai besaran dan arah tertentu (besaran vektor).

Para pakar telah sepakat bahwa bumi merupakan medan magnet yang luar biasa besarnya, dan sebagaimana diketahui jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara dan selatan kutub magnet bumi. Fenomena alam semacam itu dapat dimanfaatkan untuk meng¬ungkap sejarah masa lampau tentang kejadian bumi serta rahasia di dalam bumi. Demikian pula halnya dengan mineral atau batuan yang terdapat dipermukaan bumi ada yang mempunyai kekuatan (gaya) untuk tarik¬ menarik atau tolak menolak sesama benda.

Secara umum dapat dikatakan bahwa benda itu bersifat magnet. Beberapa batuan yang bersifat antara lain: magnetit (Fe3O4). Hematit (Fe2O3), Ilmenit (FeTiO3), dan sebagainya. Dengan mempelajari bekas bekas arah yang ditujukkan oleh mineral mineral yang bersifat magnetis itu dalam batuan secara palaeomag¬netis, telah diketahui bahwa gaya medan magnet bumi telah mengalami perubahan arah selama sejarah pembentukannya.

Berdasarakan pengamatan kemaknitan tersebut tampaknya periode perubahan arah magnet bumi terjadi secara tidak teratur, baik mengenai lamanya maupun arahnya. Misalnya perubahan yang terjadi sampai saat kini, dari perhitungan memerlukan waktu sekitar 690.000 tahun. Pada perhitungan sebelumnya sekitar 200.000 tahun, dan sebelumnya lagi periode pembalikan itu lamanya 60.000 tahun.

Sejak 110 juta tahun terakhir ini, para pakar mengenal sekitar 80 kali pembalikan kutub magnet bumi. Tetapi sedemikian jauh belum banyak penjelasan yang memuaskan mengenai pembalikan tersebut. Penyebabnya mungkin dari bumi itu sendiri atau pengaruh - ¬pengaruh yang datangnya dari luar bumi dan balikan tidak menutup kemungkinan adanya kesalahan dalam pengukurannya. Dengan demikian arah kemaknitan bumi merupakan salah satu misteri alam semesta yang sampai saat sekarang belum terungkap. Ini merupakan tantangan bagi generasi mendatang!

Pengamatan pengamatan palaeomagnetis seperti itu banyak membantu para pakar geologi untuk menganalisa gerakan gerakan kulit bumi, sebab sebab pembalikan kutub magnet bumi tersebut akan mempenga¬ruhi gerakan gerakan di litosfir. Terjadinya pengangkatan suatu daerah atau patahan patahan yang terjadi dapat didekati dengan menggunakan teori magnet bumi ini. Tentu saja hasil informasi yang diperoleh belum sampai memuaskan para pakar dalam bidang geologi, karena ada hal hal yang belum diterima secara rasio. Namun demikian arah maknet pada batuan belum cukup untuk mengulas dan/atau mengidentifikasi dinamika bumi.
 

2. Gravitasi Bumi
Suatu fenomena alam yang tidak dapat dipungkiri adanya suatu kekuatan (gaya) yang senantiasa ke bawah (tegak lurus bumi). Mobil dapat berjalan kecepatan tinggi di jalan raya, manusia dapat berjalan di permukaan bumi dan tanaman dapat tumbuh dengan akar menuju ke dalam bumi dapat dipastikan kesemuanya itu berkaitan dengan adanya gaya gravitasi bumi. Di bulan gaya semacam itu tidak ada, sehingga para astronot tidak dapat lari kecang dan tidak dapat berdiri tegak di bulan. Pergerakan para astronot seperti pergerakan orang mabuk dan melayang layang di atmosfer bulan.

Bumi yang mempunyai gaya tarik ke arah intinya yang lebih dikenal sebagai suatu gaya gravitasi. Dengan adanya gaya tersebut maka kita dan semua benda benda di permukaan bumi ini tidak sampai melayang ke ruang angkasa. Sebenarnya gaya gravitasi telah ada semenjak bumi dan jagad raya ini tercipta. Manusia belum berpikir jeli terhadap fenomena gaya ini. Secara empiris belum ada manusia yang peduli dengan gaya Gravitasi. Dikenalnya gaya gravitasi baik secara empiris mulai diramaikan orang pada saat Isaac Newton mengungkapkan teori gravitasinya. Konon menurut sejarah teori itu diperoleh, karena ketajaman kepedulian pemikirannya terhadap fenomena alam yang pada saat itu diilhami oleh jatuhnya buah apel dari pohon ke tanah. Konsepsi dasar teori gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik antara 2 massa, secara konsepsi teori tersebut diformulasikan oleh Isaac Newton.

Gaya gravitasi di setiap tempat permukaan bumi tidak sama, hal ini disebabkan adanya perbadaan: jari jari ke kutub dan kekatulistiwa (pengaruhnya kecil sekali), Ketinggian tempat (pengaruhnya juga sangat kecil), Kerapatan batuan yang menyusun kerak bumi justru sangat menentukan.

Dengan mengetahui besarnya gaya gravitasi di permukaan bumi para pakar dapat menganalisa keadaan bagian dalam dari bumi. Dengan asumsi bahwa bahwa volume (massa) bumi besarnya tetap, maka dengan adanya bagian bumi yang rendah seperti halnya lautan atau lembah akan dikompensasikan oleh adanya benua atau pegunungan agar volume bumi tetap. Illustrasi tentang konsepsi keseimbangan atau kompensasi disajikan dalam Gambar 2.2. Konsepsi seperti ini dapat dikatakan sebagai daya lenting dari bumi. Pada saat kita mengamati globe, jelas terlihat bahwa belahan bumi utara yang kebanyakan berupa daratan diimbangi oleh lautan di belahan bumi selatan.
Hal yang sama juga terjadi pada barisan pegunungan, bahwa pada jalur pegunungan tinggi nampak adanya imbangan dari jalur palung laut yang dalam di dekatnya. Fenomena semacam ini oleh para pakar disebut kedudukan seimbang atau Isostasi. Selama belum tercapai keseimbangan atau kedudukan isostasi itu, maka kerak bumi akan bergerak terus mencari keseimbangannya, dan ini merupakan salah satu penyebab dari gaya tektonik atau labilnya permukaan bumi. Berdasarkan konsepsi tentang isostasi ini, menimbulkan dua hipotesa yang paling dikenal oleh kalangan para pakar geologi, yaitu PRATT dan AIRY.

a. Teori Pratt's
Konsepsi awal tentang isostasi yang dikemukaan oleh Pratt's sebenarnya tidak menggunakan istilah Isostasi, melainkan kompensasi pada saat mengemukakan teori pertama kalinya pada tahun 1859. Pratt's mengemukakan bahwa adanya kelebihan massa di atas daratan dikompensasikan oleh adanya kekurangan massa di dasar laut. Akan tetapi densitas batuan yang menyusun daratan lebih kecil daripada densitas batuan yang menyusun dasar lautan. Dengan kata lain, adanya perbedaan ketinggian antara daratan dan lautan adalah karena perbedaan kepadatan batuan yang menyusun kerak bumi di kedua bagian bumi tersebut.

 

Gambar 2.2. Illustrasi Konsep Keseimbangan/Kompensasi

Untuk memberikan gambaran empiris Pratt's membuktikan dengan menggunakan berbagai logam yang tidak sama berat jenisnya (Gambar 2.3).

 Gambar 2.3. Teori Pratt’s Tentang Adanya Isostasi

Pada penampang dan beratnya dibuat sama, kemudian diapungkan dalam air raksa. Dari percobaan tersebut ternyata logam yang bobot jenisnya lebih besar hanya sedikit tersembul di atas permukaan air raksa, sedang logam yang lebih ringan tidak banyak tenggelam di bawah permukaan air raksa. Analogi yang dapat diambil dari percobaan tersebut dapat dikatakan bahwa gunung Himalaya itu merupakan hasil isostasi dari lautan atlantik.

b. Teori Airy's
Konsepsi tentang isostasi dilanjutkan oleh Airy, ia mengemukakan teorinya ini pada tahun 1865 dengan jalan pikiran yang agak berbeda dengan Pratt. Airy membenarkan bahwa batuan yang menyusun kerak bumi tidak sama densitasnya, namun perbedaan itu tidaklah terlalu besar yang dapat menghasilkan perbedaan ketinggian permukaan bumi sedemikian besarnya.

Keraguan raguan dari Airy berasal dari ketidak puasannya dengan fakta/kenyataan yang ada bagaimana Gunung Himalaya yang begitu tinggi dapat terbentuk hanya dengan menurunnya palung palung laut yang sangat dalam. Airy memberikan gambaran yang serupa dengan Pratt's, tetapi dengan menggunakan logam yang sejenis (dengan kata lain densitas batuan penyusun kerak bumi dianggap sama), namun ketebalannya tidak sama. Setelah diamati, ternyata logam yang lebih tebal tersembul lebih tinggi di atas permukaan air raksa dibanding logam yang tipis (Gambar 2.4). Dengan demikian Airy mengambil kesimpulan bahwa perbedaan ketinggian permukaan bumi bukan karena perbedaan densitas batuan tetapi akibat dari perbedaan ketebalan lapisan kerak bumi.

Airy menganalogikan pada konsepsi terbentuknya pegunungan yang tinggi akarnya akan jauh masuk ke dalam bumi dibandingkan dengan dasar laut yang belum sebanding. Berdasarkan teori tersebut, maka teori Airy ini lebih dikenal dengan konsepsi akar pengunungan (The Roots of Mountain hypothesis of isostasy). Sesuai dengan kemajuan zaman, pendapat Airy lebih banyak dianut dan dipergunakan oleh para ahli geologi pada saat itu, namun tidak berarti bahwa pendapat Pratt salah, sebab ternyata batuan penyusun kerak bumi tidak sama densitasnya. Dengan demikian, kedua teori tersebut pada prinsipnya saling melengkapi dimana dasar kerak bumi tidak rata sebagaimana diduga oleh Pratt (akar pegunungan menjorok lebih dalam dibandingkaan dasar laut), dan dipihak lain densitas batuan penyusun kerak bumi juga tidak sama sebagaimana digunakan Airy dalam mengemukakan teorinya.

Gambar 2.4. Teori Airy tentang adanya Isostasi

Penyimpangan Gravitasi

Berdasarkan hasil pengukuran gravitasi setiap tempat di permukaan bumi dibandingkan dengan gravitasi teoritis yang seharusnya dimiliki oleh tempat tersebut tidak sesuai dan cenderung timbul adanya penyimpangan. Atas fenomena ini para pakar sepakat bahwa di permukaan bumi ini akan dijumpai gaya gravitasi yang agak menyimpang. Para ahli menyepakati adanya anomali gravitasi/anomali isostasi. Anomali gravitasi adalah penyimpangan gravitasi di suatu tempat di permukaan bumi dari gravitasi teoritis yang seharusnya dimiliki. Dengan kata lain selisih antara gravitasi sebenarnya dengan gravitasi secara teoritis. Berdasarkan perbedaan nilai tersebut, maka penyimpangan gravitasi dikenal ada dua macam Anomali Gravitasi, yaitu: anomali positif dan negatif.

Anomali Gravitasi positif terjadi bila gravitasinya lebih besar dari gravi¬tasi teoritis. Daerah yang mengalami Anomali Gravitasi positif cenderung akan mengalami penurunan untuk mencapai kedudukan seimbang, sebab kelebihan berat dibanding daerah yang mengalami Anomali Gravitasi negatif. Anornali Gravitasi negatif terjadi bila gravitasinya lebih kecil darl gravi¬tasi teoritis. Daerah yang mengalami Anomali Gravitasi negatif cenderung mengalami pengangkatan agar tercapai kedudukan isostasi.

Gravitasi teoritis yang dimaksudkan dalam teori ini adalah besamya gaya gravitasi pada Spheroid, yaitu permukaan bumi rata rata yang berbentuk elipsoidal (suatu permukaan bumi khayal, hanya dibayangkan saja/dilukiskan di atas kertas guna keperluan perhitungan). Pada semua titik di Spheroid ini nilai gravitasinya sama asal terletak pada lintang yang sama (jarak ke pusat bumi sama & gaya sentrifugal akibat rotasi bumi juga sama). Dengan pengukuran gravitasi di permukaan bumi kemudian dianalisa, para pakar dapat meramalkan peristiwa geologi yang akan terjadi di suatu daerah misalnya pembentukan pegunungan, penurunan permukaan daratan, dan sebagainya.

Pengukuran gravitasi di Indonesia telah banyak dilakukan sejak zaman penjajahan Belanda. Salah seorang pakar yang tercatat Vening Meinesz banyak melakukan penelitian gravitasi di Indonesia. Dari beberapa hasil penelitiannya berkesimpulan bahwa di daerah Maluku dan sekitarnya merupakan daerah labil, sehingga setiap saat akan terjadi proses pembentukan pegunungan tinggi dan akan terjadi pula penurunan permukaan tanah. Terjadinya gempa bumi yang dahsyat yang menelan beberapa korban pada tahun 1994 di Flores merupakan salah satu peristiwa yang berkaitan dengan kelabilan daerah tersebut.

Munculnya gunung baru di Negara Tonga pada tanggal 18 Juni 1995 dengan ketinggian 15 menjadi 50 meter dalam kurun waktu 10 hari juga merupakan fenomena pengangkatan kerak bumi akibat gaya di dalam bumi. Tampaknya aktivitas inti bumi menjadi lebih nyata peranannya dengan adanya bukti bukti kongkrit ini.

3. Gelombang Seismik.

Gelombang seismik adalah getaran kerak bumi yang diakibatkan adanya gangguan pada salah satu lapisan bumi, sehingga menyebabkan adanya getaran. Getaran yang sampai kepermukaan bumi pada umumnya menyebabkan pergerakan keberbagai arah, gerakan ini sering disebut dengan gempa bumi. Jika terjadi peristiwa gempa baik yang terjadi secara alamiah maupun yang terjadi karena buatan yang disengaja oleh manusia, maka tekanan akan diteruskan melalui materi di sekelilingnya berupa rambatan getaran dalam bentuk gelombang. Secara garis besar, gelombang seismik/gempa dapat dibedakan atas 2 macam yaitu gelombang dalam (Body Wave) dan gelombang permukaan (Surface Wave).

Gelombang Dalam
Gelombang dalam atau body wave adalah gelombang yang meram¬bat didalam bumi, dari pusat gempa menuju ke segala arah. Berdasarkan caranya merambat melalui batuan penyusun bumi, dikenal ada dua tipe, yaitu: (1) gelombang longitudinal dan (2) gelombang transversal.

Gelombang Longitudinal atau Gelombang Primer, nama yang diberikan sesuai dengan kecepatannya dimana tipe gelombang inilah yang pertama kali tercatat oleh seismograf. Arah getarannya ke depan dan yang ke belakang sehingga materi yang dilaluinya mengalami tekanan dan perenggangan (seperti spiral). Oleh karena itu sering pula disebut "Push pull Wave" ataupun "Com¬pressional Wave". Gelombang ini dikenal pula sebagai Gelombang Suara karena cara perambatannya seperti cara perambatan suara di udara. Sifat dari gelom¬bang ini adalah dapat melalui materi dalam wujud padat, cair, maupun gas. Dan karena arahnya yang kedepan maka tergolong cepat. Bila menembus materi bumi, kecepatannya berkisar antara 8,5 km/detik di lapisan dalam sampai sekitar 6 km/detik di kerak bumi.

Gelombang Transversal atau Gelombang Sekunder berbeda dengan gelombang longitudinal. Arah getaran gelombang ini tegak lurus pada garis arah ke mana ia bergerak. Karena itu maka kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan gelombang Primer tadi. Akibat lain dari arah gerakannya adalah bahwa tipe gelombang ini hanya dapat melalui benda yang berwujud padat. Bila melewati materi berwujud cair atau gas, gelombang ini hilang/tidak tercatat oleh alat Seismograf. Adapun kecepatannya hanya sekitar 2/3 kecepatan Gelombang Primer atau sekitar 4 6 km/detik.

Gelombang Permukaan
Gelombang permukaan atau Surface Wave, yaitu getaran yang merambat ke permukaan bumi kemudian melanjutkan perjalannya di permukaan bumi. Jadi jalan yang dilalui lebih panjang, sehingga gelombang ini tercatat paling akhir oleh seismograf. Kecepatan perambatannya sekitar 3 4 km/detik. Bentuknya seperti gelombang air, ada yang berupa gelombang primer dan sekunder. Secara skematik gelombang gelombang yang terjadi di dalam dan dipermukaan bumi disajikan dalam Gambar 2.5.

 

Gambar 2.5. Illustrasi Gelombang Primer dan Sekunder

Perbedaan prinsip antara Gelombang Primer dan Gelombang Sekunder tersebut dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk memperkirakan wujud bagian dalam dari bumi, maupun pencarian bahan galian, khususnya minyak bumi. Disamping itu dapat digunakan untuk menghitung jarak pusat gempa ke stasion pengamat gempa. Ulasan lebih komprehensif tentang gempa bumi akan diuraikan dalam bab tersendiri.

4. Struktur Bumi/Lapisan Bumi
Sebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya bahwa bagian bumi bagian dalam sulit sekali diketahui secara langsung, sehingga orang berusaha menganalisanya lewat hasil pengukuran secara tidak langsung.

Wujud bagian dalam dari bumi, menimbulkan beberapa pendapat/dugaan. Ada yang mengatakan bahwa makin jauh ke dalam bumi temperatur makin tinggi, dimana kenaikan suhu rata rata 2oC/ 100 meter (gradien geotermis) dan makin dalam makin kecil gradien geotermis tersebut. Setelah dihitung, para ahli memperkirakan temperatur inti bumi sekitar 2.000 oC – 3.000 oC. Berdasarkan hasil pengukuran empiris tersebut, menimbulkan suatu pendapat bahwa inti bumi pasti berwujud gas karena pada temperatur sedemikian tingginya itu materi padat akan mencair kemudian berubah menjadi gas.

Sebagian pakar lain tidak sependapat dengan alasan bahwa makin ke dalam tekanan juga akan makin tinggi karena tekanan lapisan dari atas semakin besar. Oleh karena itu di bawah tekanan yang begitu besar (sekitar 3 juta atmosfir) maka inti bumi tentunya berwujud padat. Timbul pendapat lain yang menggabungkan kedua pendapat di atas mengatakan bahwa inti bumi wujudnya kental sebab sekalipun temperatur tinggi namun tekanan yang begitu tinggi akan menghalangi perubahan zat menjadi gas

Dalam perkembangan selanjutnya atas bantuan pengetahuan gelombang gempa, para ahli mengemukakan keterangan keterangan yang diperoleh tidak saja dari analisa tentang gelombang gempa, melain¬kan juga dengan hasil analisis parameter yang lainnya. Perkiraan perkiraan merupakan metode pendekatan yang tidak dapat dihindari. Karena itu para pakar bersepakat bahwa kemungkinan materi yang menyusun masing masing lapisan bumi tersebut harus di identifikasikan.

Berdasarkan penelitian dengan bantuan berbagai ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah disebutkan sebelumnya, para pakar menyusun suatu teori tentang kerangka bumi. Berdasarkan teori tersebut mereka membagi bumi kedalam 3 bagian besar yaitu:
•    Kerak bumi (Crush),
•    Selimut (Mantle)
•    Inti (Core).
Secara skematik ketiga susunan utama bumi tersebut disajikan dalam Gambar 2.6.

1. Kerak Bumi (Crush)
Lapisan ini menempati bagian paling atas/permukaan bumi dengan tebal rata rata antara 10   50 km. Tebal lapisan ini tidak sama di semua tempat. Secara garis besar, di atas benua tebalnya berkisar antara 20   50 km, namun di bawah dasar laut ketebalannya hanya mencapai sekitar 10   12 km saja. Jika dihubungkan dengan teori isostasi tampaknya teori ini masih relevan sekali untuk menjelaskan tentang susunan lapisan bumi. Wujud lapisan ini pada umumnya berupa materi materi yang padat. Dalam kerak bumi ini masih terbagi lagi kedalam sublapisan, yaitu: lapisan yang bersifat granitis dan yang bersifat basaltika.

Lapisan Granitis : density rendah, cerah, menempati posisi di bagian benua
Lapisan granitis merupakan lapisan paling luar dari kerak bumi. Nama yang diberikan menunjukkan bahwa susunan materi yang menyusunnya kebanyakan berupa batuan granit. Lapisan ini menempati lapisan paling atas dengan ketebalan sekitar 10   15 km, dengan kecepatan gelombang primer mencapai 6,5 km/ detik. Akan tetapi lapisan ini tidak diketemukaan di semua tempat dan pada umumnya di dasar laut tidak dijumpai lapisan ini.

Gambar 2.6. Susunan Lapisan Utama Bumi

Lapisan Basaltis
Lapisan basaltis merupakan lapisan setelah lapisan granitis. Nama yang diberikan menunjukkan bahwa susunan materi kebanyakan tersusun dari materi basalt yang bersifat basa dengan densitas yang lebih besar. Letaknya di bawah lapisan granitis dengan kedalaman sekitar 30¬ - 50 km. Kecepatan gelombang primer berkisar antara 6,5 km/detik di bagian atas, sedangkan di bagian bawah mencapai 8 km/detik.

2. Selimut (Mantle).
Lapisan bagian dalam setelah kerak bumi adalah mantel, sesuai dengan namanya lapisan ini bersifat melindungi bagian dalam bumi. Lapisan ini menempati bagian sebelah bawah dari kerak bumi, pada umumnya dibagi atas 3 bagian lagi yaitu: litosfer, astenosfer dan mesosfer.
Litosfer
Lapisan paling luar dari selimut disebut dengan litosfer, kata litosfer berasal dari kata lithos yang berarti batu dan fera berarti sekeliling. Berdasarkan pengertian itu, maka litosfer berati lapisan pal¬ing luar dari selimut yang didominasi oleh batuan. Letaknya paling atas dari selimut bumi, terdiri dari materi materi yang berwujud padat dengan tebal sekitar 50 100 km. Bersama sama dengan kerak bumi sering pula disebut lempeng lithosfir yang mengapung di atas materi yang agak kental yaitu astenosfir¬. Pada kedalaman sekitar 60   200 km dari puncak litosfir terdapat lapisan yang agak lain sifatnya dimana kecepatan gelombang lebih lambat, disebut "Low velocity layer".

Astenosfer
Lapisan setelah litosfer adalah astenosfer, lapisan ini berada di bawah litosfir dengan wujud agak kental dengan tebal sekitar 100 400 km. Karena itu kecepatan gelombang pada waktu melewati lapisan ini agak menurun. Diduga batuan disini lebih panas dari batuan biasa di sekitarnya sehingga 1   10 % lebur.Para pakar menduga mungkin lapisan ini sebagai tempat formasi magma (magma induk). Dan pada lapisan ini pula sintesa batuan dan mineral dibentuk. Karena wujudnya tidak padat, maka massa yang ada di atasnya dapat bergerak. Mungkin kondisi semacam ini yang dipikirkan oleh Pratt dan Airy pada saat mereka berteori tentang isostasi.

Mesosfir
Wujudnya padat dengan tebal sekitar 2.400   2.750 km terletak di bawah Astenosfir. Kecepatan gelombang primer bertambah dari sekitar 8 km/detik, di Lithosfir sampai sekitar 13 km/detik. Karena itu diduga bahwa materi penyusun lapisan ini jauh lebih berat, kemungkinan berupa mineral Periodotit dan Pallasit (campuran mineral batuan basa dan besi) dengan densitas sekitar 3,0 di bagian atas sampai 8,0 di bagian bawah. Pada perbatasan ke inti bumi, terdapat lapisan transisi di mana kecepatan gelombang primer menurun dengan tajam dari 13 km/detik menjadi 8 km/detik. Lapisan transisi ini disebut "Gutenberg Wiechert discontinuety layer" yang biasanya dijumpai pada kedalaman 2.898 km.

3. Inti (Core)
Lapisan paling dalam dari bumi disebut dengan inti bumi (core), lapisan ini dapat pula dibedakan atas 2 bagian: inti luar (outer core) dan inti dalam (inner core).

Inti Luar
Inti luar adalah inti bumi yang ada dibagian luar (Outer Core), diduga berwujud cair sebab lapisan ini tidak dapat dilalui oleh gelombang sekunder. Tebal lapisan ini sekitar 2.160 km.

Inti Dalam
Inti dalam adalah inti bumi yang ada di lapisan dalam (inner Core), diduga berwujud padat, tersusun dari materi berupa besi atau besi dan nikel (Nife) dengan densitas sekitar 10 gram/cm3 lebih. Pada kedalaman sekitar 5.145 km seismograf menunjukkan peru¬bahan kecepatan gelombang Primer (naik), sebagai petunjuk batas antara inti bagian luar dan inti bagian dalam. Tebalnya sekitar 1.320 km.

Sampai sekarang orang masih berkeyakinan bahwa inti bagian dalam dari bumi ini berupa padatan, akan tetapi secara termodinamika kondisi tidak menunjang, masalahnya pada suhu yang sangat tinggi yaitu ribuan derajad celcius, maka besi, nikel dan beberapa logam lainnya tidak akan berwujud padatan, tetapi berupa senyawa gas. Dalam kejadian sehari hari tukang las besi dapat melelehkan besi pada suhu ribuan derajad, bagaimana jika suhunya dinaikkan lagi? belum dapat dibayangkaan oleh manusia. Mungkin inti bagian dalam bumi berupa sisa sisa reaksi inti nuklir yang tersisa pada saat bumi terlepas dari pusaran dan ledakan dahsyat (Big Bang).

Jika asumsi itu benar, maka bulan merupakan salah satu planet yang serupa bumi namun pada saat sekarang intinya telah padam, sehingga dinamika bulan tidak terjadi lagi dan bentuk bulan menjadi statis. Apakah nasib bumi kita ini akan seperti bulan? atau planet lainnya yang serupa? belum ada jawaban yang pasti semuanya perkiraan saja.