Lempeng Tektonik

Lempeng tektonik merupakan bagian bumi pecahan-pecahan dari kerak bumi yang bersifat keras, dan rapuh, dengan batas yang tidak beraturan. Di bumi terdapat lempeng-lempeng dengan berbagai ukuran dan ketebalan yang juga berbeda dari 5 km sampai 200 km.

Secara garis besar lempeng ini dibagi menjadi dua jenis yaitu kerak benua dan kerak samudra. Lempeng samudra disusun oleh batuan basaltik sehingga memiliki massa jenis yang lebih besar daripada lempeng benua yang disusun oleh batuan granitik. Sebagai penyeimbang densitas yang berbeda, ketebalan dari kedua lempeng ini juga berbeda. Karena kerak benua lebih ringan maka untuk menyeimbangkan kerak benua memiliki ketebalan yang lebih tinggi dari pada kerak samudra yaitu sekitar 100 km (ketebalan rata-rata kerak benua), sedangkan kerak samudra hanya memiliki ketebalan sampai 5 km.

Batas antara lempeng ini tidak begitu jelas terlihat dan kebanyakan berada di bawah permukaan laut. Aktivitas vulkanik dan pusat-pusat gempa terkonsentrasi di sekiar batas pertemuan antar lempeng ini. Lempeng-lempeng ini diduga telah berkembang sejak awal pembentukan bumi sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu.

Ada banyak proses yang terjadi pada kerak bumi dengan adanya lempeng tektonik ini. Lempeng-lempeng ini bergerak, ada yang saling menjauh dan ada yang saling mendekat. Ketika lempeng bergerak saling menjauh maka laut yang memisahkan kedua lempeng tersebut tentu akan menjadi semakin luas. Hal ini dapat terjadi ketika lantai samudra meluas.

            Dulu orang-orang beranggapan bahwa lantai samudra datar, dengan berkembangnya teknologi akhirnya pada abad ke 19 dengan alat echo-sounder diketahui bahwa lantai samudra jauh lebih kasar daripada apa yang dibayangkan sebelumnya. Dengan pengukuran echo-sounding jelas didemonstrasikan kemenerusan dan kekerasan dari deretan gunung bawah laut di Atlantik tengah yang kemudian disebut Mid-Atlantic Ridge.

            Pada tahun 1947 seorang ahli seismologi Amerika Serikat menemukan bahwa lapisan batuan sedimen di lantai samudra Atlantik sangat tipis. Para ilmuan yakin bahwa samudra sudah ada sejak 4 milyar tahun yang lalu, dengan waktu pengendapan yang demikian lama seharusnya lapisan sedimen sangat tebal, tapi kenyataannya bertolak belakang dengan apa yang dibayangkan. Hal inilah yang akhirnya menjadi bukti vital dalam mempercepat pengembangan konsep lempeng tektonik.

            Dengan berbagai penelitian lebih lanjut kemudian ditemukan banyak lokasi deretan gunung bawah laut yang ternya deretan gunung bawah laut tersebut mengelilingi bumi.

            Pada tahun 1950-an para ilmuan menggunakan peralatan megneti untuk mengetahui keadaan lantai samudra. Pada saat itu mulai ditemukan keanehan pada susuanan medan magnet pada batuan yang ada di dasar lantai samudra. Batuan pada dasar lantai samudra mengandung mineral megnetit yang memiliki medan magnet cukup besar. Ditemukannya variasi magnet pada lantai samudra menyebabkan suatu makna baru dalam penelitian lantai samudra.

            Berdasarkan sifat kemagnetannya batuan di bumi dibagi menjadi dua yaitu batuan dengan kutub magnet normal (normal polarity) dan kutub magnet berlawanan (reverse polarity). Batuan normal polarity memiliki mineral magnetit dengan muatan kutub sama dengan muatan kutub magnet bumi sekarang sedangkan batuan dengan reverse polarity memiliki muatan kutub yang berlawanan dengan muatan kutub magnet bumi saat ini.

            Mineral magnetit pada batuan seperti magnet kecil yang dapat menyusun dirinya sesuai dengan medan magnet  bumi. Sehingga pada saat magma membeku susunan orientasi dari mineral megnetit terkunci sesuai medan magnet bumi saat pembekuan magma, sehingga pada batuan terekam arah orientasi medan magnet bumi masa pembentukan batuan beku tersebut.

Pola orientasi batuan normal polarity dan reverse polarity membentuk pola selang-seling yang sejajar dengan pematang tengah samudra dan simetris diantara pematang tengah samudra.

Untuk menjelaskan perselingan medan magnet bumi yang terekam pada batuan. Ilmuan mulai mengembangkan teori kalau lempeng samudra memilikih bagian lemah yaitu pada pematang tengah samudra, bagian lemah ini didesak oleh magma basal dibawah lempeng sehingga magma yang keluar melalui sisi lemah ini membeku dan membentuk lempeng samudra baru. Proses ini kemudian dikenal dengan nama pemekaran samudra. Proses ini didukung oleh beberapa bukti yaitu :

1.      Umur batuan yang berada pada pematang tengah samudra berumur lebih muda dan semakin tua menjauhi pematang tengah samudra.

2.      Kutub magnet yang terekam pada batuan menunjukkan perselingan yang sejajar dengan pematang tengah samudra dan simetris.

3.      Kutub magnet batuan pada batuan di pematang tengah samudra selalu menunjukkan kutub magnet yang sesuai dengan medan magnet bumi yang ada sekarang.

Teori ini mendukung perkembangan dari teori lempeng tektonik dan lempeng samudra menjadi perekam dari perulangan medan magnet bumi.

Jika lantai samudra meluas akibat adanya pemekaran samudra maka seharusnya bumi ini membesar, tetapi hal ini tidak mungkin terjadi karena tidak ada penambahan massa yang menyebabkan bumi dapat membesar. Ketika lantai samudra meluas dan ukuran bumi tetap maka pasti ada belahan bumi lain yang menyusut atau mengecil. Karena hal inilah akhirnya dikenal ada 3 batas lempeng yaitu batas konverge, batas divergen, dan batas transform.

Batas divergen merupakan batas dimana dua lempeng saling memisah atau bergerak berlawanan arah. Batas ini berada pada sepanjang pematang tengah samudra yaitu pada zona pemekaran samudra.

Batas konvergen merupakan batas pertemuan lempeng dimana kedua lempeng relatif semakin mendekat. Karena ada batas inilah sehingga bumi tetap berada dalam keadaan seimbang dengan adanya pemekaran samudra. Pada batas ini dapat terjadi dua hal yaitu pada pertemuan lempeng ada salah satu lempeng masuk di bawah lempeng lainnya, biasanya terjadi pada pertemuan antara lempeng samudra dan lempeng benua. Karena lempeng samudra lebih berat maka akan masuk ke bawah lempeng benua yang lebih ringan. Daerah dimana salah satu lempeng masuk di bawah lempeng yang lainnya disebut zona subduksi.

Pada batas konvergen juga bisa terjadi tumbukan anatara dua lempeng yang disebut collision dimana dua lempeng ini tidak ada yang masuk ke bawah yang lainnya tetapi keduanya saling bertabrakan dan membentuk morfologi pegunungan tinggi seperti Himalaya.

Zona subduksi antara lempeng benua dan lempeng samudra akan membentuk deretan gunung api seperti pengunungan yang terbentuk di pulau jawa yang juga merupakan hasil subduksi lempeng Eurasia dan Australia. Selain membentuk gunung api, zona subduksi juga merupakan daerah pusat-pusat gempa besar yang terjadi di dunia.

Konvergen antara lempeng samudra-samudra juga biasanya membentuk zona subduksi dimana salah satu lempeng berada dibawah yang lainnya, proses ini akan membentuk palung, seperti palung Mariana. Subduksi antara dua lempeng ini juga biasanya membentuk deret gunung api, debris vulkanik dan erupsi lava akan menumpuk dan menyebabkan gunung api bawah laut muncul ke atas permukaan laut yang membentuk deretan gunung api yang disebut busur kepulauan gunung api yang biasanya sejajar palung.

Subduksi anatara lempeng benua dan benua tidak membentuk gunung api, tetapi akan membentuk pengunungan tang tinggi. Hal ini terjadi karena kedua lempeng sama-sama ringan sehingga ketika tumbukan terjadi gaya dari samping menekan lempeng keatas dan membentuk pegunungan yang tinggi. Hal inilah yang terjadi pada Himalaya yang merupakan zona tumbukan antara lempeng Eurasia dan lempeng India.

Batas lempeng yang ketiga yaitu batas transform, batas ini merupakan batas dimana lempeng bergerak menyamping satu sama lain. Batas ini umumnya ditemukan di dasar samudra, batas ini biasanya menyeimbangkan pemekaran aktif dari lantai samudra dan biasanya ditentukan dengan adanya gempa dangkal.

Batas transform dari lempeng yang ada di darat contohnya adalah zona sesar Andreas yang ada di California dengan panjang 1300 km dan lebar sampai 10 km.

Tidak semua batas lempeng dapat ditentukan secara sederhana seperti diatas karena batas lempeng yang tidak beraturan dan vektor gaya pergerakan lempang juga tidah beratura, sehingga ada batas-batas lempeng tidak dapat ditentukan seperti batas-batas diatas.

Lempeng-lempeng yang ada bergerak dengan kecepatan yang bervariasi, dari 2,5 cm/tahun sampai 15 cm/tahun. Kecepatan pergerakan lempeng ini diukur dari selang-seling kutub magnet yang ada pada batuan di tengah samudra. Jika waktu perseliangan antara kedua kutub magnet tersebut diketahui maka dapat dikalkulasikan kecepatan gerak dari lempeng.

Pergerakan dari lempeng-lempeng yang ada di bumi disebabkan oleh aliran lapisan mantel bumi yang bersifat plastis, panas yang berasal dari inti bumi memanasi matel dan membuat mantel mengalir secara konveksi. Aliran inilah yang menyebabkan kerak mengalami pemekaran di tengah samudra dan mengalami subduksi di bagian lainnya.

Proses-proses inilah yang terjadi pada lempeng tektonik sehingga mengalami pergarakan secara perlahan-lahan dan terus berlanjut sampai sekarang.

            Dari sekian banyak teori yang ada dan fakta-fakta yang mendukungnya sekarang dapat diyakini kalau teori lempeng tektonik benar adanya, hal ini ditunjukkan dengan bukti-bukti yang sangat mendukung. Seperti pola kutub magnet yang beselang-seling pada batuan di samudra dan sejajar dengan pematang tengah samudra, umur batuan yang semakin tua jika semakin menjauhi pematang tengah samudra, kutub magnet pada batuan yang ada di pematang tengah samudra memiliki kutub magnet yang sama dengan bumi saat ini. Hal ini jelas menujukkan kebenaran teori pemekaran samudra.

            Lempeng-lempeng dulu pernah menjadi satu daratan yang disebut Pangea yang dibuktikan dengan kesamaan garis pantai pada lempeng-lempeng tektonik. Adanya penemuan fosil binatang yang sama pada benua yang letaknya berjauhan pada saat ini. Binatang ini tidak mungkin bermigrasi sejauh itu pada zaman dahulu, hal yang mungkin terjadi untuk menjelaskan hal ini adalah benua-benua tersebut pernah menjadi satu daratan.

Dengan adanya teori ini banyak fenomena alam yang awalnya tidak diketahui penjelasannya akhirnya dapat dijelaskan dengan baik. Seperti Gempa, kenapa gempa terpusan pada suatu zona tertentu. Hal ini awalnya tidak ada yang dapat menjelaskannya. Setelah teori ini dikemukakan, sedikit demi sedikit peristiwa gempa bumi dapat dijelaskan asal kejadiannya dan pola pusat gempa yang kebanyakan berada pada batas pertemuan dua lempeng.

            Gunung api sangat erat kaitannya dengan teori tektonik lempeng, bagaiamana menelaskan adanya deratan gunung api seperti “the rings of fire” bisa terbentuk. Deratan gunung api bisa terbentuk karena magma yang terbentuk pada zona subduksi menerobos keluar dan membentuk gunung-gunung api pada daerah subduksinya. Deratan gunung api sejajar dengan palung yang merupakan ciri adanya subduksi pada daerah tersebut.

Sumber :  

W. Jacquelyne Kious & Robert I. Tilling. 2008. This Dynamic Earth : The Story of Plate Tectonics. U.S. Geological Survey : United States of America.