Kuliah Gempa 1

Lempeng Tektonik
(Tectonic Plate)
“Dan Dia menancapkan gunung-gunung
di bumi supaya bumi itu tidak goncang
bersama kamu, (dan Dia menciptakan)
sungai-sungai dan jalan-jalan agar
kamu mendapat petunjuk”
An-Nahl 16:15
“Dan kamu lihat gunung-gunung itu, kamu
sangka dia tetap di tempatnya, padahal ia
berjalan sebagai jalannya awan. (Begitulah)
perbuatan Allah yang membuat dengan
kokoh tiap-tiap sesuatu; sesungguhnya Allah
Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan”
An-Naml 27:88



Anggapan lama pernah ada pada abad-abad yang
lampau bahwa bumi adalah sesuatu yang rigid atau
kaku sementara benua-benua berada pada
kedudukannya yang tetap tidak berpindah-pindah.
Setelah ditemukannya benua Amerika dan dilakukan
pemetaan pantai di Amerika dan Eropa ternyata
terdapat kesesuaian morfologi dari pantai-pantai
yang dipisahkan oleh Samudera Atlantik.
Hal ini menjadi titik tolak dari konsep-konsep yang
menerangkan bahwa benua-benua tidak tetap akan
tetapi selalu bergerak.
Teori Terbentuknya Benua
Konsep-konsep ini dibagi menjadi tiga
menurut perkembangannya (Van Krevelen,
1993) :
1. Konsep yang menerangkan bahwa
terpisahnya benua disebabkan oleh peristiwa
yang katastrofik dalam sejarah bumi.

Pemekaran 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.
Kenampakan Pematang
Tengah Samudra (Mid
Oceanic Ridge) yang berada
di Samudra Atlantik
Proses pembentukan material
baru dan periode polaritas arah
magnet bumi yang terekam
pada batuan dasar lantai
samudra sejak 3.6 milyar tahun
lalu (atas) hingga saat ini
(bawah)
Continental drift
2. Konsep apungan benua atau continental drift
yang mengemukakan bahwa benua-benua
bergerak secara lambat melalui dasar
samudera, dikemukakan oleh Alfred Wegener
(1912).
Akan tetapi teori ini tidak bisa menerangkan
adanya dua sabuk gunung api di bumi.
1. Kecocokan / kesamaan Garis Pantai
Kecocokan garis pantai benua
Amerika Selatan Bagian
Timur dengan garis pantai
benua Afrika Bagian Barat
Wegener menduga bahwa benua
benua tersebut diatas pada awalnya
adalah satu atas dasar kesamaan garis
pantai. Atas dasar inilah kemudian
Wegener mencoba untuk mencocokan
semua benua benua yang ada di muka
bumi.
2. Persebaran Fosil
Diketemukannya fosil-fosil yang berasal dari binatang dan tumbuhan yang
tersebar luas dan terpisah di beberapa benua, seperti (gambar 2.10):

Fosil Cynognathus, suatu reptil yang hidup sekitar 240 juta tahun yang
lalu dan ditemukan di benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

Fosil Mesosaurus, suatu reptil yang hidup di danau air tawar dan
sungai yang hidup sekitar 260 juta tahun yang lalu, ditemukan di
benua Amerika Selatan dan benua Afrika.

Fosil Lystrosaurus, suatu reptil yang hidup di daratan sekitar 240 juta
tahun yang lalu, ditemukan di benua benua Afrika, India, dan
Antartika.

Fosil Clossopteris, suatu tanaman yang hidup 260 juta tahun yang lalu,
dijumpai di benua benua Afrika, Amerika Selatan, India, Australia, dan
Antartika.

Persebaran fosil Cynognathus diketemukan
hanya di benua Amerika Selatan dan benua
Afrika; fosil Lystrosaurus dijumpai di benuabenua Afrika, India, dan Antartika; fosil
Mesosaurus di benua benua Amerika Selatan
dan Afrika, dan fosil Glossopteris dijumpai di
benua benua Amerika Selatan, Afrika, India,
Antartika, dan Australia.
3. Kesamaan Jenis Batuan

Jalur pegunungan Appalachian yang berada di bagian timur benua
Amerika Utara dengan sebaran berarah timurlaut dan secara tiba-tiba
menghilang di pantai Newfoundlands. Pegunungan yang umurnya
sama dengan pegunungan Appalachian juga dijumpai di British Isles
dan Scandinavia. Kedua pegunungan tersebut apabila diletakkan pada
lokasi sebelum terjadinya pemisahan / pengapungan, kedua
pegunungan ini akan membentuk suatu jalur pegunungan yang
menerus.
4. Bukti Iklim Purba
(Paleoclimatic)

Sebaran lapisan es di belahan bumi
bagian selatan pada 250 – 300 juta
tahun yang lalu serta sebaran fosil
Lystrosaurus dijumpai di benuabenua Afrika, India, dan Antartika;
fosil Glossopteris dijumpai di
benua benua Amerika Selatan,
Afrika, India, Antartika, dan
Australia
Para ahli kebumian juga telah
mempelajari mengenai ilklim
purba, dimana pada 250 juta
tahun yang lalu diketahui
bahwa belahan bumi bagian
selatan pada zaman itu terjadi
iklim dingin, dimana belahan
bumi bagian selatan ditutupi
oleh lapisan es yang sangat
tebal, seperti benua Antartika,
Australia, Amerika Selatan,
Afrika, dan India
5. Pengapungan Benua dan
Paleomagnetisme

Kurva dari perpindahan kutub utara
magnet bumi berdasarkan hasil
analisa arah kemagnetan purba
yang terekam dalam batuan lava
yang berasal dari hasil analisa
batuan-batuan di benua Eropa dan
Asia serta batuan-batuan yang
berasal dari benua Amerika Utara.
Kedua kurva perpindahan kutub
utara magnet bumi membentuk
sudut 300 dan apabila dianggap arah
kutub utara bumi tetap
ditempatnya, maka dengan cara
mennyatukan ke dua kurva tersebut
dapat menjelaskan adanya
perpindahan / pemisahan benuabenua seperti posisi saat ini.
Teori Tektonik Lempeng.
3. Konsep paling mutakhir yang dianut oleh
para ilmuwan sekarang yaitu 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).
PERKEMBANGAN TEORI


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.
Ia mengemukakan bahwa benua-benua yang
sekarang ada dulu adalah satu bentang muka yang
bergerak menjauh sehingga melepaskan benuabenua 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 1960an, 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 elemenelemen 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 samudera

Lempeng-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.
Plate dan Pergerakannya
Jenis-jenis Batas Lempeng

Berdasarkan arah pergerakannya,
perbatasan antara lempeng tektonik
yang satu dengan lainnya (plate
boundaries) terbagi dalam 3 jenis, yaitu
1. divergen,
2. konvergen, dan
3. transform
Jenis Batas Konvergen:
Obduction/Obduksi (atas) dan
Subduction/Subduksi (bawah)
Batas-batas lempeng : Konvergen (atas),
Divergen (tengah) dan Transforms
(bawah).
Batas divergen/konstruktif
(divergent/constructive boundaries)



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.
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).

1)
2)
3)
Batas konvergen ada 3 macam, yaitu
antara lempeng benua dengan
lempeng samudra,
antara dua lempeng samudra, dan
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.
Konvergen lempeng benua—
benua (Continental—Continental)




Salah satu lempeng benua menunjam ke bawah
lempeng benua lainnya.
Karena keduanya adalah lempeng benua, materialnya
tidak terlalu padat dan tidak cukup berat untuk
tenggelam masuk ke astenosfer dan meleleh.
Wilayah di bagian yang bertumbukan mengeras dan
menebal, membentuk deretan pegunungan non
vulkanik (mountain range).
Pegunungan Himalaya dan Plato Tibet adalah salah
satu contoh pegunungan yang terbentuk dari proses
ini. Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara
Lempeng India dan Lempeng Eurasia.
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.
Prinsip Prinsip Pergerakan Lempeng
Bagaimana Dengan
Indonesia?




Negeri kita tercinta berada di dekat batas
lempeng tektonik Eurasia dan IndoAustralia.
Jenis batas antara kedua lempeng ini adalah
konvergen.
Lempeng Indo-Australia adalah lempeng yang
menunjam ke bawah lempeng Eurasia.
Selain itu di bagian timur, bertemu 3 lempeng
tektonik sekaligus, yaitu lempeng Philipina,
Pasifik, dan Indo-Australia.


Seperti telah dijelaskan sebelumnya, subduksi antara
dua lempeng menyebabkan terbentuknya deretan
gunung berapi dan parit samudra.
Demikian pula subduksi antara Lempeng IndoAustralia dan Lempeng Eurasia menyebabkan
terbentuknya deretan gunung berapi yang tak lain
adalah Bukit Barisan di Pulau Sumatra dan deretan
gunung berapi di sepanjang Pulau Jawa, Bali dan
Lombok, serta parit samudra yang tak lain adalah
Parit Jawa (Sunda).



Lempeng tektonik terus bergerak. Suatu saat
gerakannya mengalami gesekan atau
benturan yang cukup keras.
Bila ini terjadi, timbullah gempa dan tsunami,
dan meningkatnya kenaikan magma ke
permukaan.
Jadi, tidak heran bila terjadi gempa yang
bersumber dari dasar Samudra Hindia, yang
seringkali diikuti dengan tsunami, aktivitas
gunung berapi di sepanjang pulau Sumatra
dan Jawa juga turut meningkat.
Indo-plate
Peta Tektonik dan Gunung Berapi di Indonesia. Garis biru melambangkan batas
antar lempeng tektonik, dan segitiga merah melambangkan kumpulan gunung
berapi.