dinamika bumi

V.
DINAMIKA BUMI
Kejadian-kejadin baik gempa bumi, tanah longsor, penurunan
permukaan tanah dan beberapa kejadian lainnya dapat dipastikan bahwa
permukaan bumi ini tidak statis. Perpindahan aliran sungai, timbulnya
meander, delta serta tenggelamnya pulau merupakan bukti nyata bahwa bumi
kita mengalami perubahan-perubahan.
Proses-proses geologi yang berkaitan dengan dinamika bumi adalah
bekerjanya gaya-gaya yang menyebabkan perubahan pada bumi, baik di
bagian dalam maupun di bagian luar. Dua proses yang berperan penting
dalam dinamika bumi adalah tenaga dalam bumi (endogen) dan tenaga dari
luar bumi (eksogen).
Walaupun permukaan bumi kelihatan stabil karena tersusun dari
materi keras dan kuat, namun sebenarnya tidaklah demikian. Setiap detik
bumi mengalami proses, menderita gaya-gaya, baik dari dalam bumi itu
sendiri maupun dari luar sehingga menyebabkan terjadinya deformasi batuan
penyusun kerak bumi.
Berbagai teori telah banyak dikemukakan para ahli untuk
menyatakan bahwa bumi mengalami proses deformasi tersebut. baru pada
tahun 60-an terjadi revolusi pemikiran yang menguatkan pendapat bahwa
bumi dalam keadaan labil dengan bukti yang berkaitan dengan dinamika
bumi.
Teori pembentukan relief bumi
Seperti halnya pembentukan bumi, pembentukan permukaan bumi
juga mengalami peoses evolusi.
Beberapa pendapat tentang teori
pembentukan permukaan bumi sebagai berikut:
 teori kontraksi (1952)
Teori kontraksi (contraction theory) = theory of shrinking
earth. Teori ini dikemukakan oleh James Dana di Amerika Serikat
tahun 1947 dan Elie de Baumant di Eropa. Secara ringkas mereka
berpendapat bahwa bumi mengalami pengerutan akibat konduski
panas. Dengan demikian, maka permukaan bumi menjadi tidak rata.
Bumi dianggap sama seperti buah apel yang bila bagian dalamnya
mengering maka kulitnya mengerut.
Teori ini menuai kritik, misal bahwa bumi tidak akan
mengalami penurunan suhu yang demikian drastisnya sehingga
Edward Alfin
mengakibatkan terbentuknya pegunungan tinggi dan lembah-lembah
dalam permukaan bumi. Di dalam bumi banyak terdapat unsur
radioaktif yang senantiasa memancarkan panasnya sehingga ada
tambahan panas bumi, reaksi kimia antara mineral di dalam bumi
akan menghasilkan panas, pergeseran kerak bumi menimbulkan
panas dan sebagainya.
 teori laurasia-gondwana (1910)
Eduard Zuess dalam bukunya the face of the earth (1884) dan
Frank B. Taylor mengemukakan teorinya bahwa mula-mula ada dua
benua yangberlokasi di kedua kutub bumi. Benua tersebut diberi
nama laurentia (laurensia) dan gondwana. Kemudian keduanya
bergerak ke arah equator secara pelan, terpecah membentuk benua
seperti yang ada sekarang. Amerika Selatan, Afrika, australia dan
India dahulu bergabung menjadi satu dalam godwana land dan benua
lainnya termasuk dalam laurensia.
Pandangan ini banyak diyakini para ahli geologi karena
melihat bentuk setangkup dari benua sehingga bila dismabungkan
nampaknya tepat. Tetapi tetap menjadi tanda tanya apa yang
menyebabkannya terpecah-pecah.
 teori pergeseran benua (continental drift theory, 1950)
The origin of continent’s and ocean’s buku yang ditulis
Alfred Wagner, mengemukakan teorinya yang sangat terkenal bahwa
dahulu mula-mula hanya ada satu benua yang disebut Pangaa
(pangeae). Kemudian pada permulaan zaman mesozoikum benua
tersebut mulai bergeser perlahan ke arah equator dan barat sampai
terpecah dan mencapai posisi seperti sekarang ini. Teori ini
diperkuat dengan keterangan bentuk setangkup antara benua
misalnya Amerika Selatan dengan Afrika, serta kesamaan facies
litologi dan palaentologi periode cretaceus di kedua benua tersebut.
Adanya gerakan disebutkan bahwa akibat dari rotasi bumi
yang menghasilkan gaya sentrifugal, menyebabkan kecenderungan
gerakan ke arah equator serta adanya gaya tarik antara bumi dan
bulan menghasilkan gerakan ke arah barat seperti halnya pada
gelombang pasang (bulan bergerak dari barat ke timur dalam
gerakannya mengorbit bumi). Pertanyaan yang timbul dalam teori ini
adalah bagaimana mungkin massa benua yang begitu besar dan berat
bergeser di atas dasar lautan yang keras.
Geologi Umum
58
Edward Alfin
 teori konveksi (convection theory, 1962)
Teori ini mengemukakan bahwa ada aliran konveksi ke dalam
lapisan astenosfer yang agak kental, di mana pengaruhnya sampai ke
kerak bumi yang ada di dasarnya. Kemudian diperluas lagi bahwa
aliran konveksi itu merambat ke dalam kerak bumi menyebabkan
batuan kerak bumi menjadi lunak. Gerak aliran dari dalam ini
menyebabkan permukaan bumi menjadi tidak rata.
Harry H. Hess dari Universitas Princenton dalam bukunya
history of the ocean basin mengemukakan hipotesanya tentang aliran
konveksi yang sampai ke permukaan bumi di Midoceanic Ridge. Di
puncak Midoceanic Ridge tersebut lava mengalir tersu dari dalam
kemudian tersebar ke kedua benua di sisinya, membeku dan
membentuk kerak bumi baru.
 teori pergeseran dasar laut
Robert Diesz (Amerika Serikat) mengembangkan teori Hess.
Perkembangan topografi dasar laut membawa bukti baru tentang
terjadinya pergeseran dasar laut dari arah punggungan dasar laut di
kedua sisinya (kenyataan seperti ini terlihat pada ekspedisi Glomar
Challenger tahun 1968).
Penyelidikan umur sedimen dasar laut mendukung hipotesa
tersebut di mana makin jauh dari punggungan dasar laut makin tua
umurnya. Berarti ada gerakan yang arahnya dari punggungan dasar
laut. Beberapa contoh pegunungan dasar laut adalah Mid-Atlantic
Ridge, East Pacific Rise, Atlantic-Indian Ridge dan Pacific-Atlantic
Ridge.
 teori lempeng tektonik (1967)
McKenzie dan Robert Parker menampilkan hipotesa yang
menyempurnakan teori sebelumnya seperti teori pergeseran benua,
sea-floor spreading dan teori konveksi, sebagai sati kesatuan konsep
yang sangat berharga dan diterima luas di kalangan ahli geologi
dunia.
Kerak bumi bersama lapisan lithosfer mengapung di atas
bagian astenosfer. Dianggap satu lempeng yang saling berhubungan,
karena adanya aliran konveksi yang keluar di Midoceanic yang
kemudian menyebar di kedua sisinya, berarti ada tambahan materi
kerak bumi. Ternyata menurut penelitian J. Tuzo Wilson, tidak ada
tambahan kerak bumi karena bagian lain akan masuk kembali ke
lapisan dalam, lebur bercampur dengan materi lapisan itu. Daerah
Geologi Umum
59
Edward Alfin
tempat masuknya materi tadi merupakan patahan/transform fault,
yang biasanya ditandai oleh deretan palung laut dan pulau vulkanis.
Pada transform fault laut ini aktifitas gempa bumi snagat banyak
akibat pergeseran kerak bumi yang berlangsung terus menerus.
Lempeng kerak bumi dapat dibagi menjadi beberapa lempeng
dengan perbatasan berupa transform fault dan rangkaian
punggungnya dasar laut. Ada 6 atau 7 lempeng besar yang masingmasing lempeng itu dibagi lagi menjadi lempeng yang lebih kecil.
Lempeng besar tersebut adalah Lempeng eurasi, Afrika, Amerika,
Pasific, Australis/Hindia dan Antartika.
Geologi Umum
60
Edward Alfin
Akibat pergerakan lempeng tektonik
Pergerakan 2 lempeng tektonik ada beberapa kemungkinan (1)
kecepatan sama tinggi, (2) kecepatan satu tinggi satunya lambat, (3) samasama rendah. Akibat dari keragaman pergerakan, maka akan menimbulkan
bentukan permukaan bumi yang berbeda. Beberapa ilustrasi tentang
bentukan permukaan bumi akibat pergeseran lepeng tektonik sebagai
berikut:
 batas menyebar (divergent boundaries)
Bentuk permukaan bumi yang termasuk dalam menyebar
adalah perbatasan lempeng di mana lempeng bergerak ke arah yang
berlawanan.
Pembatasan ini biasanya merupakan rangkaian
punggungan dasar laut.
 Batas terpusatkan (convergent boundaries)
Bentuk permukaan bumi yang termasuk dalam terpusatkan
adalah perbatasan lempeng yang geraknya dari arah yang berlawanan
/memusat. Di perbatasan ini lempeng saling bertumbukan sehingga
terjadi patahan yang memudahkan timbulnya gunung api dan palung
laut yang sejajar dengan perbatasan tersebut. salah satu lempeng
akan menjorok ke dalam yang disebut subduction zone dan
merupakan daerah pusat gempa bumi karena selalu mengalami
pergeseran.
Geologi Umum
61
Edward Alfin
 Batas menggunting (shear boundaries)
Bentuk permukaan yang termasuk dalam menggunting adalah
perbatasan lempeng sejajar dengan arah yang berlawanan sepanjang
perbatasan itu seperti gerakan menggunting. Contohnya adalah
patahan San Andreas California, di mana Lempeng Amerika
mengarah ke selatan sedang Lempeng Pasific mengarah ke utara
(tetapi sebenarnya perbatasan di San Andreas fault tersebut sangat
komplek karena juga merupakan perbatasan tipe convergent).
Teori tektonik lempeng ini nampaknya cukup menarik dan
kebanyakan menjadi pegangan pakar geologi dalam menafsirkan berbagai
kenampakan geologi. Gerakan yang membentuk permukaan bumi secara
umum menyimpulkan bahwa bumi tidak statis. Gerakan dalam skala
sempit/kecil seperti perlengkungan, pengakatan, penurunan, pelipatan dan
pematahan yang semuanya biasa disebut diatropisme, yang meliputi semua
gerak di kerak bumi yang mengakibatkan terjadinya deformasi batuan.
Istilah diastrofik sering digunakan bergantian dengan istilah
tektonik, namun lazimnya tektonik digunakan untuk perubahan permukaan
bumi dalam ukuran besar sebagai hasil dari gerak yang tentunya lebih hebat.
Jadi, tektonik adalah segala kenampakan struktur pokok kerak bumi ataupun
daerah yang luas beserta tenaga pembentuknya, misalnya pembentukan
benua dan cekungan dasar laut.
Bukti dari kerak bumi dapat dilihat dari endapan laut yang
ditemukan di daerah pegunungan tinggi, misal Grand Canyon Colorado yang
mencapai ketinggian 2300 mdpl, di Himalaya mencapai 9800 mdpl. Ini
menandakan telah terjadi pengangkatan dasar laut.
Di Pulau Capri Italia ada sebuah gua zaman Romawi kuno (blue
grotto) yang dibangun sebagai tempat persembunyian pada waktu itu, kini
ditemukan telah tenggelam sedalam 8 mdbpl.
Direktorat Vulkanologi, Direktorat jenderal Pertambangan Umum
di Bandung melaporkan kenampakan gerakan sangat cepat sehingga mudah
di amati yaitu tinggi Gunung Krakatau bertambah beberapa puluh meter
dalam beberapa hari saja.
Geologi Umum
62
Edward Alfin
Gaya tektonik
Gaya tektonik yang bekerja dari dalam bumi menyebabkan
pengaruh yang nyata di permukaan bumi. Secara garis besar, gaya tektonik
dapat dibedakan menjadi (1) tektonik epirogenese dan (2) tektonik
orogenese.
 tektonik epirogenese
Merupakan suatu gerak vertikal yang lambat meliputi daerah
yang luas (epiros = benua). Berdasar arah gerakannya, ada yang ke
bawah dan ada yang ke atas.
epirogenese positif
Gerakan yang ditimbulkannya menuju ke dalam
bumi/penurunan. Penyebabnya adalah tambahan beban, misal
adanya sedimen yang sangat tebal di daerah geosinklinal, karena
tertutup glasial yang sangat tebal dsb sehingga keseimbangan isostasi
terganggu. Contoh pada periode pleistosen di mana terjadi zaman es
yang meluas ke arah equator, menyebabkan beberapa daerah
mengalami penurunan. Ujung Selatan Lousiana di muara Missisippi
proses pengendapan sangat cepat sehingga daerah geosinklinal di
Indonesia yang tertutup endapan sampai ribuan meter.
epirogenese negatif
Gerakan yang ditimbulkannya menuju ke luar atau ke atas
biasanya berupa pengangkatan. Penyebabnya adalah pengurangan
beban lapisan kerak bumi, misal lapisan es mencair. Contoh pantai
Stockholm, naik rata-rata 1 m/100 tahun. Daerah Great Lake, di
bagian utara dan timur laut mengalami pengangkatan beberapa ratus
meter sehingga sekarang miring ke arah selatan. Banyak pula
plateau yang terbentuk karena pengangkatan daratan rendah secara
perlahan, misal plateau Colorado mengalami pengangkatan sekitar
1000 meter sejak 50 juta tahun yang lalu.
Pengakatan daerah yang luasnya ribuan km2 tentunya
digerakkan oleh tenaga yang luar biasa, diperkirakan berasal dari
tempat yang dalam. Asal usul tenaga tersebut mungkin karena reaksi
kimia, aliran magma panas, daya mengapung untuk mencapai
keseimbangan dsb atau mungkin juga merupakan kombinasi dari
berbagai penyebab.
 tektonik orogenese
Merupakan gerakan tektonik yang meliputi daerah yang
sempit/terbatas, karena itu sering disebut gerak pembentukan
Geologi Umum
63
Edward Alfin
pegunungan/oros. Gerak ini termasuk cepat tetapi meliputi daerah
yang terbatas atau relatif sempit. Orogenese banyak dijumpai di
dunia seperti terlihat dari penyebaran pegunungan yang meluas.
Struktur diastropik
Struktur perlapisan batuan yang dihasilkan oleh gerak diastropik
meliputi beberapa bentuk. Hal ini didasarkan pengamatan di lapangan
menunjukkan bahwa gerak endogen atau eksogen menyebabkan suatu
bentukan di permukaan bumi.
 pelengkungan (warping)
Gerak vertikal yang tidak merata di suatu daerah khususnya
yang berbatuans sedimen, akan menghasilkan perubahan struktur
lapisan yang semula kurang lebih horizontal menjadi melengkung.
Yang melengkung ke atas menghasilkan dome/bentuk kubah dan
yang ke bawah menghasilkan basin/cekungan. Diameternya bisa
mencapai beberapa mile.
 Pelipatan (folding)
Struktur batuan akan mengalami pelipatan bila menderita
suatu tekanan yang lemah tetpai berlangsung dalam waktu yang
lama. Besarnya tekanan masih di bawah titik patah batuan sehingga
masih dapat dinetralisir oleh keplastisan batuan.
Bagian puncak lipatan disebut antiklin dan lembahnya disebut
siklin. Daerah pegunungan lipatan besar biasanya dihasilkan oleh
tekanan horizontal dari arah berlawanan, di mana puncaknya masih
mengalami pelipatan kecil-kecil lagi, demikian juga di bagian
lembah.
Puncak lipatan utama disebut antiklinorium dan lembahnya
disebut sinklinorium. Puncak dan lembah kecil-kecil di atas
antiklinorium dan sinklinorium disebut antiklin dan siklin. Sering
kita menjumpai istilah geoantiklinal dan geosinklinal, istilah tersebut
berkenaan dengan pelipatan hebat
Ada beberapa tipe dasar dari pelipatan yang dihubungkan
dengan sumbunya:
monoklin
merupakan suatu lengkungan/fleksure yang menghubungkan
dua daratan (mono = satu, cline = sudut kemiringan).
pelipatan simetris
Geologi Umum
64
Edward Alfin
Merupakan
lipatan yang antiklin dan sinklinnya
simetri/setangkup. Sebaliknya adapula asimetri. Lipatan simetri
biasanya dihasilkan oleh gaya horizontal dari dua arah yang
berlawanan. Sedang asimetri karena gayanya tidak seimbang.
overtuned folded (lipatan jungkir balik/lipatan miring)
merupakan lipatan yang dihasilkan oleh gaya horizontal dari
satu arah saja atau dari dua arah tetapi tidak seimbang atau mungkin
juga horizontal dan vertikal. Dengan demikian lipatannya menjadi
asimetris, condong. Suatu bentuk dengan sudut keiringannya sama
disebut isoklin.
recumbent (lipatan rebahan)
Bila gaya horizontal seperti overtuned folded lebih kuat lagi
sehingga lipatannya sejajar dengan bidang horizontal.
 retakan (jointing)
Struktur yang terbentuk karena pengaruh gaya regangan,
sehingga batuan retak-retak namun masih bersambung. Jadi gayanya
tegak lurus pada bidang permukaan retakan, mengarah ke kedua arah
yang berlawanan. Biasanya terjadi pada batuan yang rapuh sehingga
dengan tenaga kecil saja sudah membuatnya retak-retak. Retakan
pada umumnya diketemukan pada puncak antiklinal da dikenal
dengan nama tectonic joint.
 patahan (faulting)
terjadi karena tekanan yang kuat apalagi berlangsung sangat
cepat, tekanan melampaui titik patah batuan. Batuan tidak hanya
retak tetapi displacement, sudah terpisah satu sama lain. Daerah
sepanjang patahan umumnya merupakan daerah pusat gempa bumi
karena selalu mengalami pergeseran batuan kerak bumi sepanjang
bidang patahan. Tipe patahan dapat dibedakan menurut arah
gerakannya transcurrent fault (strike-slipe fault), yaitu patahan di
aman arah gerakan horizontal dalam arah yang berlawanan.
Dip-slip fault merupakan patahan dengan arah miring ke
bawah. Ada 2 tipe: normal fault/gravity fault, yang gerakannya ke
bawah mengikuti bidang miring patahan menurut gaya beratnya.
Reverse fault/trusht fault yang arah gerakannya terbalik (ke atas
bidang patahan).
Oblique-slip fault merupakan patahan yang gerakannya saling
menjauhi. Jenis patahan ini membentuk jurang yang lebar.
Geologi Umum
65
Edward Alfin
Rotation fault adalah patahan yang gerakannya memutar pada
bidang patahan.
Beberapa istilah yang berkenaan dengan bentukan-bentukan
patahan antara lain:
Graben
Berupa tanah turun yaitu suatu depresi yang terbentuk antara
2 patahan di mana blok batuan di tengah kedua patahan mengalami
penurunan. Sering disebut slenk.
Horst
Adalah tanah naik, bila di bagian di antara dua patahan
mengalami pengangkatan menjadi lebih tinggi dari sekitarnya.
Fault scrap
Merupakan suatu dinding terjal/cliff yang dihasilkan oleh
patahan di mana salah satu blok bergeser ke atas menjadi lebih tinggi.
Seringkali fault scrap ini tidak nampak lagi karena sudah mengalami
erosi.
Kadang bentuk patahan sudah bertangga-tangga karena terdiri
dari serangkaian patahan yang tidak sama tingginya. Bentuk yang
demikian dikenal dengan rift valley, adalah merupakan suatu graben
yang memanjang seperti halnya lembah semangka ataupun patahan di
Afrika Timur yang disebut sebagai depresi tektonik.
Bidang patahan lainnya kebanyakan berupa bidang miring.
Dinding patahan yang letaknya di atas bidang patahan disebut
hanging wall dan yang letaknya di bawah disebut dengan foot wall,
suatu istilah yang digunakan dalam pertambangan. Blok batuan yang
bergerak ke atas disebut upthrow side dari patahan dan yang bergerak
ke bawah disebut downthrow side.
Geologi Umum
66