buku ajar op 2014-geologi

Litaay dkk.2014 Bahan Ajar Oseanologi Pendahuluan-Jur Biologi FMIPA Unhas

BAGIAN A. PENGANTAR GEOLOGI OSEANOGRAFI

I. SUSUNAN DAN PENYUSUN BAGIAN DALAM BUMI

Bentuk bumi ternyata tidak benar-benar bulat. Di bagian tengah, di daerah

katulistiwa, bumi mempunyai jari-jari sekitar 6371 km, sedangkan jari-jari yang ke kutub

panjangnya sekitar 3693 km. Bentuk bumi yang demikian disebabkan karena perputaran

bumi pada sumbunya, selain bumi ini berputar mengelilingi matahari pada orbitnya.

Bagian dalam bumi dapat diketahui dengan mempelajari sifat-sifat fisika bumi dengan

metode geofisika, terutama kecepatan gelombang seismik, sifat kemagnetannya, gaya

berat dan data panas bumi. Dari data tersebut diketahui bahwa bagian dalam bumi

tersusun oleh material yang berbeda-beda mulai dari permukaan bumi sampai ke inti

bumi. Berat jenis bumi keseluruhan adalah sekitar 5,52. Dari hal tersebut dapat diketahui

bahwa material yang menyusun bagian dalam bumi merupakan material yang lebih berat

dengan berat jenis yang lebih besar daripada batuan yang menyusun kerak bumi.

Bagian dalam bumi disusun oleh (Gambar 1.):

Kerak bumi atau sering disebut kulit bumi, merupakan lapisan terluar yang

disusun oleh batuan yang padat. Kerak bumi dapat dibedakan menjadi kerak

benua dan kerak samudera.

Selubung bumi atau mantel bumi, merupakan lapisan dibawah kerak bumi

yang disusun oleh material cair dan kental dengan berat jenis yang lebih

besar dari berat jenis kerak bumi.

Inti bumi merupakan bagian pusat bumi yang dibagi lagi menjadi inti bagian

luar dan inti bagian dalam. Bagian ini disusun oleh material yang panas dan

berat.

Antara kerak bumi dan selubung bumi dipisahkan oleh bidang diskontinuitas yang disebut

bidang diskontiunuitas Mohorovicik atau sering disebut bidang moho. Bidang ini di

bawah daratan atau benua, berada pada kedalaman sekitar 30 sampai 59 km dari

permukaan bumi. Sedang di bawah samudera bidang ini letaknya pada kedalaman 10

sampai 12 km dari dasar samudera.

Antara selubung bumi dengan inti bumi dipisahkan oleh bidang diskontinuitas

Gutenberg. Bidang ini terletak pada kedalaman sekitar 2900 km dari permukaan bumi

Sedangkan diantara inti bumi bagian luar dan inti bumi bagian dalam terdapat bidang

diskontinuitas Lehman.

1


Gambar 1. Susunan

bagian dalam bumi

Kerak bumi

Kerak bumi atau kulit bumi yang merupakan lapisan terluar disusun oleh batu-

batuan yang mempunyai berat jenis antara 2,5 sampai 3,0. Batuan yang menyusun kerak

bumi terutama terdiri dari 8 unsur, yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, dan Mg. Oksigen dan

Silisium merupakan dua unsur yang paling dominan jumlahnya. Pada umumnya unsur-

unsur yang menyusun kerak bumi dijumpai dalam bentuk senyawa oksida.(Lihat Tabel

1). Batuan yang menyusun kerak bumi dapat dikelompokkan menjadi batuan beku,

batuan sedimen, dan batuan metamorf. Secara keseluruhan batuan beku dan batuan

metamorf menyusun sekitar 95% dari seluruh volume kerak bumi, sisanya yang 5%

merupakan batuan endapan.

Kerakbumi dapat dibedakan menjadi kerak benua dan kerak samudera. Kerak

benua atau kerak kontinen, merupakan kerak bumi yang menyusun daratan atau benua.

Kerak benua mempunyai ketebalan antara 30 sampai 35 km dengan ketebalan rata-rata

sekitar 35 km. Kerak benua menyusun sekitar 79% dari volume kerak bumi. Ketinggian

permukaan dari kerak benua rata-rata sekitar 800 meter dari permukaan laut, meskipun

ada daerah yang ketinggiannya mencapai lebih dari 8000 meter.

Batuan yang menyusun kerak benua pada umumnya adalah batuan granitik atau

yang bersifat asam. Batuan ini dominan disusun oleh unsur silisium dan aluminium,

sehingga kerakbenua sering juga disebut lapisan sial (silisium-aluminium). Bagian atas

dari kerak benua ini disusun oleh batuan beku, batuan metamorf dan batuan endapan.

2


Kerak benua bagian atas dan kerak benua bagian bawah dipisahkan oleh bidang

diskontinuitas Conrad.

Tabel 1.: Senyawa-senyawa yang dominan menyusun kerak bumi

No. Senyawa % berat

1.

2.

3.

4.

5.

6,

7.

8.

SiO2

Al2O3

FeO & Fe2O3

MgO

CaO

Na2O

K2O

Lain-lain

59,3

15,4

6,9

3,5

5,1

3,8

3,1

2,9

Jumlah 100

Kerak samudera atau kerak oseanik, merupakan kerak bumi yang menyusun

lantai dasar samudera. Kerak ini menyusun sekitar 65% dari luas kerak bumi. Kedalaman

dari kerak oseanik ini rata-rata sekitar 4000 meter dari permukaan air laut, meskipun

pada beberapa palung laut kedalamannya ada yang mencapai lebih dari 10 km. Kerak

samudera mempunyai ketebalan berkisar antara 5 sampai 15 km.

Batuan yang menyusun kerak samudera adalah batuan yang bersifat basa atau

mafik. Batuan ini dominan disusun oleh unsur silisium dan magnesium, sehingga kerak

samudera disebut juga lapisan sima (silisium-magnesium). Bagian atas dari kerak

samudera dengan ketebalan sekitar 1,5 kn disusun oleh batuan yang bersifat basa atau

basaltik, semakin ke bawah batuannya bersifat lebih basa sampai ultra basa..

Permukaan kerak samudera ditutupi oleh endapan sedimen dengan ketebalan rata-rata

sekitar 500 meter.

3


Selubung Bumi (earth mantle)

Selubung bumi atau mantel bumi merupakan penyusun bagian dalam bumi yang

terbesar. Berat jenis material penyusun selubung bumi rata-rata adalah 4,5. Komposisi

kimia penyusun selubung bumi belum diketahui dengan pasti, tetapi diperkirakan

mengandung unsur oksigen dan silisium dalam jumlah yang besar. Selain itu selubung

bumi juga mengandung ion-ion unsur logam terutama magnesium dan besi. Komposisi

umum dari selubung bumi adalah material yang bersifat ultramafik, seperti peridotit, dunit,

dan batuan lain yang kaya olivin.

Selubung bumi dapat dibedakan menjadi 3 bagian, yaitu selubung bumi bagian

atas, selubung bumi bagian tengah, dan selubung bumi bagian bawah. Selubung bumi

bagian atas (upper mantle) terletak pada zona 400 km diukur dari dasar kerak bumi.

Bagian ini mempunyai ketebalan sekitar 400 km. Bagian ini disusun oleh suatu material

yang kental, atau batuan yang hampir mencair.

Selubung bumi bagian tengah atau sering disebut sebagai zona transisi atau

peralihan, terletak mulai dari kedalaman 400 km sampai sekitar 700 km dari dasar kerak

bumi. Jadi ketebalan bagian ini sekitar 300 km. Zona peralihan ini

Selubung bumi bagian bawah (lower mantle) terletak mulai kedalaman sekitar 700

km. Sampai kedalaman 2900 km (puncak inti bumi). Bagian ini disusun oleh material

yang bersifat padat dan sangat panas dengan temperatur mencapai sekitar 3000oC.

Inti bumi (core).

Inti bumi terletak mulai kedalaman sekitar 2900 km dari dasar kerak bumi sampai ke pusat bumi. Inti bumi dapat dipisahkan menjadi inti bumi bagian luar dan inti bumi bagian dalam. Batas antara selubung bumi dan inti bumi ditandai dengan penurunan kecepatan gelombang P secara drastis dan gelombang S yang tidak diteruskan. Keadaan ini disebabkan karena meningkatnya berat jenis material penyusun inti bumi dan perubahan sifat meterialnya dari yang bersifat padat menjadi bersifat cair.

Meningkatnya berat jenis disebabkan karena perubahan material silikat yang

menyusun selubung bumi menjadi material campuran logam yang kaya akan besi (Fe) di

inti bumi. Perubahan sifat material menjadi cairan disebabkan karena turunnya titik lebur

material yang mengandung besi dibandingkan material yang kaya silikat. Itulah sebabnya

material yang menyusun inti bumi bagian luar berupa cairan yang kaya logam Fe.

4


Sebaliknya semakin bertambahnya tekanan ke bagian yang semakin dalam akan mengakibatkan naiknya titik lebur material logam. Hal ini menyebabkan material yang menyusun inti bumi bagian dalam merupakan material logam yang bersifat padat.

Komposisi material penyusun inti bumi diketahui dengan perkiraan bahwa unsur

besi merupakan unsur yang banyak dijumpai pada kerak batuan penyusun kerak bumi.

Dengan meningkatnya berat jenis pada batuan yang makin dalam letaknya, maka kadar

besi juga akan semakin meningkat, sehingga pada selubung bumi mempunyai

kemungkinan mengadung kadar besi yang lebih besar daripada kerak bumi. Berat jenis

inti bumi bagian luar yang disusun oleh material kaya besi yang cair sama dengan berat

jenis berat jenis besi dalam keadaan cair. Karena inti bumi bagian dalam disusun oleh

material kaya besi yang padat, maka batas antara inti bumi bagian luar dengan inti bumi

bagian dalam mempunyai temperatur sama dengan titik lebur besi pada tekanan

ditempat tersebut. Selain itu, komposisi penyusun inti bumi juga diketahui dengan

mendasarkan pada komposisi meteorit yang dijumpai mengandung logam besi dan nikel

sebanyak sekitar 7% sampai 8%. Sehingga diperkirakan material logam penyusun inti

bumi adalah unsur besi dan nikel.

II. DINAMIKA BUMI

Bumi merupakan planet yang sangat dinamis., artinya bumi selalu megalami perubahan. Perubahan tersebut disebabkan oleh proses-proses yang bekerja pada bumi ini

Proses-proses yang merubah bentuk permukaan bumi dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu proses yang merusak dan membangun permukaan bumi. Proses yang pertama merupakan proses yang terjadi pada permukaan bumi, yaitu proses pelapukan dan erosi. Proses tersebut, walaupun berjalan sangat lambat tetapi berlangsung terus menerus, menyebabkan permukaaan bumi secara perlahan menjadi rata. Sedangkan proses yang membangun permukaan bumi umumnya disebabkan oleh gaya-gaya yang berasal dari dalam bumi seperti aktivitas gunungapi dan pembentukan pegunungan. Proses tersebut menyebabkan permukaan bumi menjadi bertambah tinggi. Hubungan antara proses-proses tersebut dan sifat kedinamikan bumi, meskipun sudah diketahui sejak lama, tetapi belum ditemukan suatu hipotesa yang masuk akal untuk menceritakan tentang perubahan-perubahan yang terjadi pada bumi. Sampai pada awal abad ke 20

5


muncullah suatu pendapat yang mengatakan tentang pemisahan atau pemekaran dari daratan (kontinen) di permukaan bumi. Setelah lebih dari 50 tahun dengan terkumpulnya data-data yang mendukung hipotesa tersebut untuk beralih menjadi suatu teori. Teori tersebut disebut teori tektonik lempeng (plate tectonic). Teori yang akhirnya meluas tersebut merupakan sebuah model yang konprehensif tentang kegiatan yang terjadi di dalam bumi.

Model tektonik lempeng menyebutkan bahwa kerak bumi ini disusun oleh

lempeng-lempeng yang besar dan kaku. Kerak bumi sendiri dibedakan menjadi kerak

benua (continental crust), yaitu kerak bumi yang menyusun daratan atau benua

(kontinen), dan kerak samudera (oceanic crust), yaitu kerak bumi yang menyusun

lantai dasar samudera. Kerak benua dan kerak samudera sering juga disebut lempeng

benua dan lempeng samudera. Lempeng-lempeng tersebut selalu bergerak walaupun

sangat lambat. Pergerakan ini disebabkan karena adanya perbedaan distribusi panas di

bawah kerak bumi (mantel bumi). Panas yang sangat tinggi yang terdapat pada tempat

yang lebih dalam akan bergerak naik ke tempat yang temperaturnya lebih rendah dan

akan menyebar secara lateral. Penyebaran panas secara lateral inilah yang

mengakibatkan bergeraknya lempeng-lempeng penyusun kerak bumi. Pergerakan dari

lempeng-lempeng kerak bumi ini menyebabkan terjadinya gempa bumi, aktivitas

gunungapi, dan deformasi batuan penyusun kerak bumi yang menbentuk pegunungan.

Karena setiap lempeng bergerak sebagai unit yang berbeda, maka interaksi yang

sangat besar terjadi pada pertemuan antara lempeng-lempeng tersebut. Batas-batas

antara lempeng-lempeng penyusun kerak bumi merupakan jalur aktivitas gunungapi

(vulkanik) dan gempa bumi. Ada tiga macam batas pertemuan lempeng-lempeng

tersebut yang dipisahkan berdasarkan jenis pergerakannya dan setiap lempeng akan

dibatasi oleh kombinasi ketiga macam batas tersebut. Ke tiga macam batas pertemuan

lempeng-lempeng penyusun kerak bumi tersebut adalah (gambar 2):

1. Batas divergen, zona dimana lempeng-lempeng saling memisahkan dirin (saling

menjauh), meninggalkan ruang diantaranya.

2. Batas konvergen, zona dimana lempeng-lempeng bergerak saling mendekati

sehingga terjadi tumbukan antara keduanya. Kejadian ini dapat menyebabkan

lempeng yang satu menunjam di bawah lempeng lainnya atau hanya tumbukan

yang menyebabkan bagian ini akan terangkat bersama-sama.

6


3. Batas transform fault, zona dimana lempeng-lempeng bergerak saling melewati

antara satu lempeng dengan lempeng lainnya (bergeseran).

Pemisahan lempeng (divergen) terutama terjadi pada lempeng samudera

(oseanik), karena lempeng ini relatif lebih tipis daripada lempeng benua (kontinen). Pada

saat lempeng samudera mengalami pemisahan, celah yang terbentuk di antara

keduanya akan diisi oleh material cair yang panas yang berasal dari astenosfer (gambar

3). Material tersebut perlahan-lahan akan mendingin dan membentuk potongan baru

lantai dasar samudera.

Gambar 2. Batas-batas pertemuan lempeng tektonik

A. Batas divergen B. Batas konvergen C. Batas transform fault

Proses tersebut di atas berlangsung terus menerus sehingga terjadi penambahan kerak samudera di antara lempeng-lempeng yang bergerak saling menjauh. Mekanisme pergerakan ini disebut pemekaran lantai dasar samudera (sea floor spreading). Lantai dasar Samudera Atlantik terbentuk sejak 200 juta tahun yang lalu dengan pergerakan rata-rata sekitar 5 sentimeter setiap tahun, walaupun pergerakannya antara satu tempat dengan tempat lainnya sangat bervariasi. Pergerakan tersebut sepertinya sangat perlahan, tetapi bila dibandingkan dengan umur bumi, maka pergerakan yang hanya sekitar 5 % dari sekala waktu geologi, pembentukan Samudera Atlantik relatif cepat.

Meskipun terjadi penambahan pada kerak samudera, tetapi luas kerak bumi relatif tetap (konstan), karena disisi lain terjadi proses penghancuran kerak tersebut. Proses penghancuran kerak bumi terjadi pada batas lempeng yang konvergen. Pada saat terjadi pergerakan pada batas yang konvergen , ujung atau tepi yang satu dari lempeng tersebut

7


akan menunjam di bawah lempeng lainnya. Peristiwa ini terjadi apabila kerak benua bertemu dengan kerak samudera. Kerak samudera yang disusun oleh batuan yang berat jenisnya lebih besar daripada berat jenis kerak benua akan menunjam di bawah kerak benua. Zona penunjaman ini disebut zona subduksi (subduction zone) (gambar 4). Selain itu pada pertemuan kedua lempeng tersebut akan terbentuk bagian laut yang sangat dalam yang disebut palung laut.

Pada zona subduksi, bagian dari kerak samudera yang menunjam ke bawah akan

memasuki suatu zona dengan lingkungan tekanan dan temperatur yang tinggi. Hal ini

mengakibatkan batuan penyusunnya akan mengalami peleburan atau pencairan dan

membentuk magma. Magma yang terbentuk akan bermigrasi ke atas dan masuk ke

dalam kerak yang tertekuk. Magma yang bermigrasi tersebut dapat juga mencapai

permukaan bumi, sehingga mengakibatkan terjadinya erupsi gunungapi.

Gambar 3. Pembentukan kerak samudera pada pemekaran lantai dasar samudera

8


Gambar 4. Pembentukan zona subduksi dan palung laut pada pertemuan lempeng konvergen

Batas transform fault, batas lempeng-lempeng yang saling bergesekan tidak menghasilkan atau menghancurkan bagian kerak bumi. Pergeseran tersebut akan membentuk sesar-sesar di sekitarnya. Sesar yang terbentuk tersebut searah dengan pergerakan lempeng-lempeng yang bergesekan, yang pada awalnya diketahui berasosiasi dengan pergeseran pada punggungan lantai dasar samudera. Meskipun kebanyakan transform fault terjadi pada kerak samudera, tetapi ada pula yang terjadi pada pertemuan antara kerak samudera dengan kerak benua. Sesar San Andreas di California, merupakan contoh yang sangat terkenal dari pertemuan lempeng jenis ini. Pada sesar ini lempeng Samudera Pasifik bergerak ke arah utara bergesekan dengan lempeng benua Amerika Utara. Pergerakan ini biasanya tidak dapat dipantau, tetapi setelah proses tersebut, terjadilah pelepasan tenaga yang besar dengan tiba-tiba pada kedua sisinya, sehingga mengakibatkan terjadinya gempa bumi. Oleh sebab itu pantai barat Amerika Serikat terutama di Kalifornia sering terjadi gempa bumi. Gempa bumi terakhir yang hebat terjadi pada tahun 1989 yang merusakkan daerah San Fransisco. Dengan data yang ditemukan sekarang telah diketahui bahwa interaksi antara lempeng- lempeng tektonik di sepanjang batas pertemuannya berhubungan erat dengan aktivitas gunungapi, gempa bumi, dan proses pembentukan pegunungan. Selanjutnya pergerakan batas lempeng ini tidak tetap sepanjang masa. Bila terjadi pemekaran kembali pada kerak benua yang sekarang stabil, maka akan terbentuk suatu cekungan laut yang baru. Sebaliknya pada lempeng-lempeng yang saling bertemu, akan dapat membentuk lempeng superkontinen yang baru pula. Pada pertemuan kerak benua dan kerak benua, batuan sedimen yang terakumulasi sangat tebal pada batas lempeng-lempeng tersebut

9


akan mengalami pengangkatan dan membentuk suatu deretan pegunungan yang sangat tinggi.

Selama temperatur di bumi bagian dalam masih tetap lebih tinggi daripada temperatur di bagian bumi yang dekat permukaan, material cair di dalam bumi akan terus bergerak. Selanjutnya pergerakan di dalam bumi menyebabkan kerak bumi terus bergerak. Jadi selama bagian bumi masih tetap panas, posisi dan bentuk dari samudera dan benua akan terus mengalami perubahan, dan bumi masih merupakan planet yang dinamik.

III. LANTAI DASAR SAMUDERA

Bila kita melihat potret bumi kita yang diambil dari angkasa luar, maka planet bumi didominasi oleh lautan. Oleh sebab itu planet bumi sering disebut sebagai planet biru (blue planet).

Luas permukaan bumi sekitar 510 juta km2. Dari luas tersebut sekitar 360 juta km2

atau sekitar 71% ditutupi oleh air (lautan dan pantai). Sisanya , 29% atau sekitar 150 juta

km2 merupakan daratan. Pembagian menjadi daratan dan lautan tidak menunjukkan

pembagian yang sama antara bagian utara dan bagian selatan. Di bagian utara dari bumi

ini, 61% ditutupi oleh lautan sedangkan daratan hanya sekitar 39%. Sedangkan di bagian

selatan bumi pembagiannya menjadi 81% merupakan lautan sedangkan daratannya

hanya 19%. Hal tersebut menjadikan bagian utara bumi sering disebut sebagai hemisfer

daratan sedangkan bagian selatan disebut hemisfer air. Volume dari daratan hanya

sekitar 1/18 dari volume lautan.

Sekarang apa yang terlihat jika air yang menutupi permukaan bumi dikeringkan?

Bila hal tersebut dilakukan, maka akan terlihat bukannya permukaan bumi yang rata

seperti yang dibayangkan, tetapi permukaan bumi tersebut akan menunjukkan bentuk

topografi yang sangat bervariasi. Permukaan bumi tersebut akan menunjukkan rangkaian

pegunungan yang tinggi, lembah yang dalam, dan juga dataran yang rata.

Meskipun kenampakan dasar samudera telah diketahui sejak abad 15 dan 16,

tetapi pemahaman tentang topografi dasar samudera yang sangat kompleks baru terkuak

sekitar abad 19. Pemahaman ini baru terbuka sejak adanya ekspedisi bawah laut sekitar

3.5 tahun dari H.M.S. Challenger yang dimulai Desember 1872 hingga Mei 1876.

Ekspedisi Challenger merupakan ekspedisi pertama yang melakukan penelitian global

10


tentang dasar samudera. Ekspedisi ini telah melakukan perjalanan di dasar samudera sekitar 110 000 kilometer pada semua samudera kecuali laut Arctic. Meskipun demikian, pemetaan dasar samudera baru bisa dilakukan dengan baik setelah ditemukannya alat echo sounder, yaitu peralatan electronik untuk megukur kedalaman laut dengan teknologi bunyi.

Alat echo sounder bekerja dengan memancarkan gelombang bunyi dari kapal ke dasar laut. Pantulan gelombang bunyi dari dasar laut akan diterima oleh alat penerima dan dicata waktu yang dibutuhkan oleh gelombang tersebut untuk sampai ke alat penerima (receiver). Dengan mengetahui kecepatan gelombang bunyi di dalam air, maka kedalaman dapat diukur dengan tepat. Sejak ditemukan alat echo sounder, maka kenampakan yang lebih detil dri dasar samudera dapat diketahui.

Ahli oseanografi (oseanografer) yang mempelajari topografi dasar lautan

membaginya menjadi tiga bagian besar yaitu: tepi benua (continental margin), lantai

dasar samudera (ocean basin floor) dan pematang tengah samudera (mid ocean

ridges). Pembagian tersebut dapat dilihat pada gambar 5, yang menggambarkan

perbandingan dari bagian-bagian tersebut pada Samudera Atlantik.

Gambar 5. Topografi dasar samudera Pasifik utara

III.1 Tepi Benua (CONTINENTAL MARGIN)

Tepi benua (continental margin) merupakan kawasan tempat bertemuanya kerak benua dengan kerak samudera. Tepi benua dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu tepi benua yang pasif (passive continental margin) dan tepi benua yang aktif (active

11


continental margin). Tepi benua pasif dicirikan oleh pertemuan kedua lempeng yang tenang dan merupakan kawasan yang relatif stabil. Sedangkan tepi benua yang aktif dicirikan oleh adanya penunjaman kerak samudera ke bawah kerak benua (zona subduksi). Kawasan ini merupakan kawasan yang sangat labil. Tepi benua dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu paparan benua (contnental shelf), lereng benua (continental slope), dan jendul benua (continental rise) (Gambar 6).

Paparan benua merupakan paparan dengan kemiringan lereng yang landai mulai

dari garis pantai ke arah laut dalam. Paparan benua ini mempunyai ukuran lebar yang

sangat bervariasi tergantung dari tipe tepi benuanya. Pada tepi benua yang pasif, rata-

rata paparan benua ini mempunyai lebar sampai 80 km dengan kedalaman mencapai

sekitar 130 meter sampai 200 meter pada bagian paling tepi. Tetapi ada juga paparan

benua yang lebarnya mencapai 1500 km. Sedangkan pada tepi benua yang aktif

paparasn benua mempunyai lebar yang relatif sempit. Kemiringan lereng rata-rata dari

paparan benua hanya 2 meter per kilometer. Kemiringan ini sangat landai sehingga

terlihat seperti suatu permukaan yang datar.

Paparan benua merupakan 7.5% dari luas total dasar samudera. Luas ini setara

dengan 18% dari luas total daratan bumi. Kawasan paparan benua merupakan kawasan

yang sangat penting baik secara ekonomi maupun politik, setelah pada kawasan ini

ditemukan sebagai tempat deposit mineral yang penting, termasuk jebakan minyak dan

gas bumi, serta endapan pasir dan gravel yang sangat besar. Selain itu pada kawasan ini

merupakan tempat berkumpulnya ikan-ikan dalam jumlah yang sangat besar yang

merupakan sumber makanan yang sangat penting.

Bila dibandingkan dengan bagian dari lantai dasar samudera yang dalam, paparan benua

hanya merupakan bagian yang sangat kecil. Meskipun demikian bukan berarti paparan

benua merupakan bagian yang relatif halus. Kenampakan yang paling banyak dijumpai

pada paparan benua adalah lembah yang memanjang dari garis pantai menuju ke laut

dalam. Kebanyakan dari lembah-lembah tersebut merupakan perpanjangan atau

kelanjutan dari lembah-lembah sungai yang ada di daratan. Lembah-lembah tersebut

terbentuk selama Kala Plistosen (zaman peng-esan). Selama zaman tersebut sejumlah

besar air laut mengalami pembekuan dan berubah menjadi lapisan es yang menutupi

daratan. Hal ini menyebabkan turunnya muka air laut hingga 90 sampai 120 meter, dan

paparan benua muncul ke permukaan. Hal ini mengakibatkan sungai-sungai menjadi

bertambah panjang dan banyak fauna dan flora menempati lingkungan yang baru

12


terbentuk tersebut. Sekarang bagian tersebut telah tertutupi kembali oleh air laut dan menjadi lingkungan kehidupan bagi organisme laut. Pengerukan yang pernah dilakukan di sepanjang pantai timur Amerika mendapatkan sisa-sisa kehidupan organisme daratan seperti gajah, kuda dan mastodon. Pengambilan contoh endapan di dasar laut tersebut juga mendapatkan adanya endapan rawa-rawa air tawar yang menunjukkan bahwa kawasan ini dahulunya merupakan suatu daratan.

Kelanjutan dari paparan benua ke arah laut adalah lereng benua (continental

slope). Bagian ini melebar ke arah laut dengan kemiringan lereng yang yang jauh lebih

terjal dibandingkan dengan paparan benua. Rata-rata kemiringan lereng pada lereng

benua adalah 70 m per kilometer atau sekitar 4o sampai 5o. Pada tepi benua yang aktif

kemiringan lerengnya bisa mencapai 15o atau lebih pada bagian dasarnya.

Kedalamannya berubah dari sekitar 100 sampai 200 meter hingga mencapai kedalaman

sekitar 5 kilometer. Lereng benua menandai batas antara kerak benua dengan kerak

samudera.

Sepanjang beberapa pantai pegunungan, lereng benua cenderung tiba-tiba

menjadi palung laut dalam yang memisahkan daratan dengan cekungan laut. Pada kasus

ini paparan benua sangat sempit atau bahkan tidak ada sama sekali. Tebing dari palung

laut dengan lereng benua pada dasarnya menunjukkan kenampakan yang sama dan

berubah menjadi pegunungan dengan puncak yang tingginya mencapai ribuan meter dari

permukaan air laut. Kenampakan semacam ini dijumpai di sepanjang pantai barat

Amerika Selatan. Di kawasan ini jarak vertikal dari puncak tertinggi Pegunungan Andes

ke dasar palung laut dalam Peru –Chile yang membatasi daratan mencapai 12 200

meter.

Gambar 6. Penampang tepi benua dan

bagian-bagiannya

13


Di daerah dimana palung laut tidak terbentuk, kemiringan lereng benua yang terjal

akan naik secara bertahap yang disebut dengan jendul benua (continental rise). Pada jendul benua kemiringan lerengnya berkurang menjadi 4 sampai 8 meter per kilometer. Sementara lebar dari lereng benua rata-rata 20 kilometer, jendul benua lebarnya mencapai ratusan kilometer. Pada tempat ini terbentuk akumulasi sedimen yang tebal yang berasal dari paparan benua yang bergerak ke bawah menuju lantai dasar samudera yang dalam. Meskipun jendul benua relatif tidak nampak, tetapi permukaannya sering terdapat lembah bawah laut yang dalam (submarine canyon) atau gunungapi bawah laut yang belum sepenuhnya tertutup sedimen.

Lembah yang dalam yang dibatasi oleh tebing yang terjal dinamakan lembah

bawah laut (submarine canyon) yang berasal dari lereng benua dan dapat mencapai

kedalaman sampai 3 kilometer.

III. 2 Kenampakan Lantai Dasar Samudera

Diantara tepi benua dan pematang tengah samudera terdapat lantai laut dalam. Kawasan ini berukuran hampir 30% dari permukaan bumi. Pada kawasan ini dijumpai adanya palung laut, yang merupakan alur yang sangat dalam yang disebut palung-laut dalam (deep-ocean trenches); daerah yang datar yang dikenal dengan dataran abisal

(abyssal plains); dan gunung berapi dengan lereng yang terjal yang disebut gunung

bawah laut (seamount).

III. 2.1 Palung-Laut Dalam

Palung-laut dalam merupakan alur atau parit yang panjang dan relatif sempit yang menggambarkan bagian terdalam dari lautan. Beberapa diantaranya di bagian barat Samudera Pasifik, palung laut ini mempunyai kedalaman lebih dari 10 000 meter di bawah muka air laut.

Meskipun palung laut merupakan hanya sebagian kecil dari daerah dasar samudera,

tetapi merupakan fenomena geologi yang sangat menarik. Pada tempat ini terjadi

penunjaman lempeng-lempeng kerak bumi ke dalam mantel bumi sehingga terjadi

penghancuran dari kerak tersebut. Fenomena ini yang menyebabkan terjadinya

gempabumi. Aktivitas gunung api juga berhubungan dengan proses pembentukan palung

14


laut. Pada laut yang terbuka, palung laut membentuk alur yang sejajar dengan deretan pulau-pulau gunung api (volcanic island arcs). Sedangkan deretan gunung api kemungkinan dijumpai sejajar dengan palung laut yang berdekatan dengan daratan. Aktivitas gunung api ini terjadi karena kerak bumi yang menunjam ke dalam mantel bumi mengalami penghancuran dan mencairan yang membentuk magma kembali.

III. 2. 2 Dataran Abisal (Abyssal Plains)

Dataran abisal merupakan kenampakan topografi yang sangat datar, dan kemungkinan kawasan ini merupakan tempat yang paling datar pada permukaan bumi. Dataran abisal yang dijumpai di pantai Argentina mempunyai perbedaan tinggi kurang dari 3 meter pada jarak lebih dari 1300 kilometer. Topografi yang datar ini kadang- kadang di selingi dengan puncak-puncak gunung bawah laut yang tertimbun.

Dataran abisal tersusun oleh akumulasi sedimen yang sangat tebal. Kenampakan

sedimen pada daerah ini menunjukkan bahwa dataran ini dibentuk oleh endapan

sedimen yang telah megalami pengangkutan sangat jauh oleh arus turbidit. Endapan

turbidit ini berselingan dengan material sedimen yang berukuran lempung yang terus

menerus terendapkan pada tempat ini.

Dataran abisal dijumpai sebagai bagian dari dasar samudera pada semua lautan.

Dataran ini akan lebih luas apabila tidak dijumpai palung laut yang berdekatan dengan

daratan. Samudera Atlantik memiliki dataran abisal yang lebih luas daripada samudera

Pacifik karena samudera Atlantik mempunyai palung laut jauh lebih sedikit dibandingkan

yang dijumpai pada samudera Pasifik.

III. 2. 3 Gunung Bawah Laut (Seamounts)

Gunung bawah laut (seamount) merupakan puncak-puncak gunung yang muncul pada dasar samudera dengan ketinggian sampai beberapa ratus meter di atas topografi sekitarnya. Puncak kerucut yang terjal ini banyak dijumpai pada semua samudera di dunia ini . Samudera Pasifik merupakan samudera dengan gunung bawah laut yang terbanyak dibandingkan dengan samudera lainnya.

Kebanyakan gunungapi bawah laut muncul pertama kali dekat dengan pematang

tengah samudera, yaitu tempat pertemuan lempeng-lempeng tektonik yang divergen

15


(saling menjauh). Selanjutnya gunung tersebut terus bertumbuh seiring dengan pergerakan dari lempeng-lempeng tektonik tersebut. Jika pertumbuhan gunungapi tersebut cukup cepat, maka gunungapi tersebut akan membentuk suatu pulau. Setelah gunung tersebut tumbuh sebagai pulau, gunung tersebut akan mengalami proses erosi oleh aliran air permukaan dan kerja ombak sehingga ketinggiannya menurun sampai mendekati muka air laut.

III.3 Pematang Tengah Samudera (mid-oceanic ridges)

Pematang tengah samudera dijumpai pada semua samudera dan merupakan

20% dari permukaan bumi, dan merupakan kenampakan topografi yang sangat

menakjubkan didasar laut. Topogarfi ini merupakan rangkaian pegunungan yang

memanjang sampai sekitar 65 000 kilometer. Meskipun demikian kenampakan pematang

tengah samudera sangat berbeda dengan rangkaian pegunungan yang dijumpai di

daratan. Kalau rantai pegunungan di daratan disusun oleh batuan granitik dan andesitik

serta batuan sedimen dan batuan metamorf yang megalami perlipatan dan penesaran,

maka pematang tengah samudera disusun oleh lapisan-lapisan batuan beku basaltic

yang belum mengalami deformasi. Sebetulnya pemakaian kata pematang tidak begitu

tepat, karena kenampakan topografi ini tidak sempit tetapi mempunyai lebar antara 500

sampai 5000 kilometer. Puncak dari pematang ditandai oleh adanya celah (rift) dan

dibatasi oleh pematang yang memanjang sampai ratusan kilometer. Sumbu dari pematag

ditandai oleh gempabumi yang terus menerus dan dicirikan oleh aliran panas yang

sangat tinggi dari kerak bumi. Celah yang terdapat pada tengah pematang merupakan

tempat magma baru muncul dari astenosfer yang secara menerus membentuk kerak

samudera baru. Celah ini menggambarkan batas kerak yang divergen tempat terjadinya

pemekaran lantai dasar samudera. (sea floor spreading).

Kenampakan yang menonjol dari pematang ini disebabkan karena kerak

samudera yang baru sangat panas, dan mempunyai volume yang lebih besar daripada

kerak samudera yang dingin. Ketika kerak yang baru ini bergerak menjauh dari pusat

pemekaran, terjadi lah proses pendinginan yang bertahap dan terjadi pula kontraksi.

Proses kontraksi panas ini semakin besar semakin menjauhi pusat pemekaran.

Dibutuhkan waktu sekitar 100 juta tahun untuk terjadinya proses pendinginan dan

16


kontraksi yang menyeluruh. Sekarang batuan yang terbentuk tersebut terletak pada dasar samudera dan telah tertutupi oleh lapisan sedimen yang tebal

III.4 Terumbu Karang dan Atol (coral reef & atoll)

Terumbu karang (coral reef) kenampakan yang sangat menarik yang dijumpai di laut. Terumbu karang terutama dibentuk oleh sisa-sisa rangka gampingan dan sejenis ganggang. Istilah coral reef

Terumbu karang sangat banyak dijumpai pada samudera Pacifik dan Hindia yang

mempunyai temperatur yang hangat, meskipun dapat juga terbentuk dimana-mana.

Karena karang tumbuh dengan sangat baik pada temperatur sekitar 24o C, maka lokasi

pertumbuhannya sangat membutuhkan air yang hangat. Selain itu pertumbuhan koral

membutuhkan air yang jernih dan sinar matahari yang cukup, oleh sebab itu koral

tumbuh dengan baik pada kedalaman sekitar 45 meter.

Di beberapa tempat koral tumbuh melingkar dan membentuk seperti cincin yang

hampir utuh yag disebut atol. Laut yang dikelilingi oleh terumbu karang tersebut disebut

laguna (lagoon). Laguna merupakan laut yang tertutup, tetapi masih berhubungan

dengan laut lepas. Pembentukan atol dapat dilihat pada gambar 7.

IV. SEDIMEN DASAR SAMUDERA

Kecuali pada beberapa tempat, seperti tempat-tempat yang dekat dengan puncak dari pematang tengah samudera, dasar samudera ditutupi oleh endapan sedimen. Sebagian material sedimen tersebut terendapkan oleh arus turbidit, dan sisanya merupakan material sedimen yang terendapkan perlahan-lahan dari permukaan laut. Ketebalan dari endapan sedimen tersebut sangat bervariasi. Pada beberapa palung laut, yang merupakan cekungan sedimentasi material yang berasal dari tepi benua, ketebalannya dapat mencapai 10 000 meter. Tetapi pada umumnya ketebalan sedimen di dasar laut kurang dari angka tersebut. Di Samudera Pasifik ketebalan endapan sedimen yang belum mengalami kompaksi mencapai sekitar 600 meter. Sedangkan di Samudera Atlantik ketebalannya berkisar antara 500 hingga 1000 meter.

17


Gambar 7. Pembentukan karang cincin atau atol

Material yang berukuran halus seperti lumpur, merupakan material yang dominan dijumpai pada dasar laut dalam, meskipun di beberapa tempat dijumpai juga endapan yang berukuran pasir. Material lumpur (mud) juga merupakan endapan sedimen yang dominan dijumpai pada paparan benua dan lereng benua, tetapi endapan sedimen di tempat tersebut relatif lebih kasar karena kandungan material yang berukuran pasir relatif lebih banyak. Pasir pada umumnya diendapkan pada paparan benua yag membentuk pesisir pantai. Pada beberapa tempat sedimen yang berbutir kasar ini, yang biasanya dijumpai pada atau dekat pantai, dijumpai pada laut dengan kedalaman yang lebih besar sampai ke batas tepi paparan benua.

IV. 1. Tipe-Tipe Sedimen Dasar Samudera

Endapan sedimen dasar laut dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok, yaitu:

1) sediment litogenous (berasal dari rombakan batuan), 2) sedimen biogenous (berasal

dari organisme), 3) sedimen hydrogenous (berasal atau dibentuk oleh air). Meskipun

macam sedimen di dasar laut tersebut dikelompokkan menjadi tiga, tetapi tidak ada

sedimen yang hanya terdiri dari satu macam saja. Kebanyakan ketiganya dapat

terbentuk bersama-sama pada satu tempat.

18


Sedimen litogenous merupakan sedimen yang terutama terdiri dari butiran

mineral yang berasal dari hasil pelapukan batuan di daratan yang mengalami pengangkutan ke laut. Sediment asal daratan ini disebut juga sedimen terigen

(terigenous sediment). Sedimen litogenous diendapkan hampir di seluruh dasar laut.

Partikel-partikel sedimen yang berukuran pasir diendapkan dekat pantai. Sedangkan

material yang berukuran halus akan terangkut oleh arus laut ke tempat yang lebih jauh

sampai ribuan kilometer dan diendapkan di dasar laut dalam. Endapan sedimen yang

berbuti halus ini disebut sedimen pelagic (pelagic sediment). Selain diangkut oleh air,

sedimen yang berbutir halus juga mengalami pengangkutan oleh angin dan diendapkan

di dasar laut dalam. Proses pengendapan sedimen ini di dasar laut dalam sangat lambat.

Endapan dengan ketebalan 2 cm dibutuhkan waktu antara 5000 sampai 50 000 tahun.

Sebaliknya pada tepi benua yang dekat dengan muara sungai yang besar , sedimen

litogenous terendapkan sangat cepat.

Sediment pelagic sangat tipis pada pematang tengah samudera dan semakin

menebal semakin menjauh dari pematang tersebut. Hal ini disebabkan dasar samudera

pada pematang merupakan kerak yang masih muda umurnya dan semakin menjauh dari

pematang semakin tua. Karena proses pengendapan sedimen tersebut berlangsung

terus menerus, maka endapan yag tebal terjadi pada dasar laut yang lebih tua,

sebaliknya menipis pada dasar laut yang lebih muda.

Karena sedimen yang berbutir halus tersuspensi dalam air dalam waktu yang

relatif lama, maka tidak tertutup kemungkinan terjadi reaksi pada sedimen tersebut. Oleh

sebab itu endapan sedimen pada laut dalam sering berwarna merah atau coklat. Warna

tersebut dihasilkan karena reaksi antara unsur besi yang terdapat di dalam partikel atau

di dalam air bereaksi dengan oksigen yang terlarut dalam air dan menghasilkan oksida

besi (karat).

Sedimen biogenous terdiri dari cangkang atau rangka dari organisme laut.

Rombakan ini dihasilkan dari mikro organisme yang hidup dekat atau pada permukan air.

Rombakan cangkang dan rangka organisme ini secara terus menerus akan jatuh ke

dasar laut.

Sedimen biogenous yang sangat umum adalah calcareous ooze yang tersusun

oleh CaCO3. Sedimen ini dibentuk oleh organisme yang hidup permukaan air laut yang

hangat. Calcareous ooze tidak terbentuk pada lingkungan laut yang sangat dalam. Ketika

cangkang dari organisme tersebut yang disusun oleh calcium carbonate perlahan jatuh

19


ke dasar laut dengan air yang dingin, material tersebut akan larut dalam air. Hal ini disebabkan karena air yang dingin banyak mengandung karbon dioksida sehingga lebih asam daripada air hangat. Pada laut yang dalamnya lebih dari 4500 meter, cangkang organisme yang disusun oleh kalkareous akan larut sebelum mencapai dasar laut.

Contoh lain dari sedimen biogenous adalah sedimen siliceous ooze (SiO2) dan

sedimen yang kaya posfat. Sedimen siliceous ooze terutama disusun oleh rangka

diatomea (algae) dan radiolaria (binatang). Sedimen yang disusun oleh radiolaria disebut

radiolarit. Sedangkan sedimen yang kaya posfat dibentuk oleh rombakan tulang, gigi ,

dan bagian keras lainnya dari ikan dan binatang laut lainnya.

Sedimen hidrogenous terdiri dari mineral hasil kristalisasi langsung dari air laut.

Contohnya batugamping yang dibentuk dari kristalisasi air yang banyak mengandung

Calcium Carbonate (CaCO3). Tetapi kebanyakan batugamping disusun oleh sedimen

biogenous.

Salah satu contoh yang bagus dari sedimen hidrogenous adalah nodul mangan.

Nodul mangan merupakan sedimen dasar laut yang cukup penting dan mempunyai nilai

ekonomis. Nodul mangan merupakan material sedimen yang bentuknya membundar

berwarna coklat kehitaman dan disusun oleh campuran mineral-mineral yang terbentuk

dengan sangat lambat di dasar laut. Tingkat pembentukan nya merupakan salah satu

reaksi kimia yang paling perlahan. Dengan analisa radioaktif, diketahui tingkat

pertumbuhan nodul adalah 0.002 sampai 0,2 milimeter per 1000 tahun.

Meskipun nodul mangan mengandung lebih dari 20%, ketertarikan pada endapan

ini disebabkan karena banyaknya unsur logam lain yang lebih bernilai ekonomis. Selain

mangan, nodul mangan dapat juga mengandung besi, tembaga, nikel dan kobalt dalam

jumlah yang signifikan. Meskipun banyak kawasan yang mengandung nodul, tetapi tidak

potensial untuk dieksploitasi. Kemungkinan penambangan dapat dilakukan apabila suatu

wilayah mengandung deposit yang melimpah sekitar lebih dari 5 kilogram per m2, dan

mengandung kobalt, tembaga dan nikel. Selain itu karena deposit nodul berada di dasar

laut dalam, maka diperlukan teknologi tinggi dan biaya yang sangat besar. Hal ini

menyebabkan banyak deposit nodul mangan yang belum diekspoitasi.

20


Gambar 8. Nodul mangan yang terbentuk di dasar samudera

IV.2. Arus Turbidit

Arus turbidit atau sering disebut arus keruh, adalah arus yang terbentuk akibat longsoran dari material sedimen yang berada pada lereng benua yang belum padu benar, kemungkinan akibat adanya gempabumi. Proses ini sama kejadiannya dengan longsoran yang terjadi di daratan. Jadi faktor utama pembentuknya adalah gaya gravitasi. Material yang longsor akan bercampur dengan air dan membentuk arus yang keruh karena banyaknya material yang tersuspensi di dalamnya. Karena air yang bercampur material sedimen tersebut lebih berat dari pada air yang berada di atasnya, maka material tersebut akan mengalir ke bawah dan mengerosi, dan akan terakumulasi pada dasar laut yang lebih dalam. Proses erosi yang dilakukan oleh material sedimen ini terus terjadi selama proses terjadinya longsoran tersebut sehingga kadangkala dapat membentuk lembah yang dalam.

Arus turbidit pada awalnya terjadi pada sepanjang lereng benua dilanjutkan

sampai memotong jendul benua . Selanjutnya kecepatannya menurun kemudian material

tersusupensi ini mulai terendapkan. Material yang pertama kali terendapkan adalah

material yang berukuran pasir kasar selanjutnya berturut-turut material yang berbutir

halus, lanau dan lempung. Endapan ini disebut endapan turbidit yang dicirikan oleh

penurunan ukuran butir dari bawah ke atas. Struktur seimen demikian disebut struktur

sedimen lapisan bersusun (graded bedding). Arus turbidit merupakan mekanisme

terjadinya proses erosi dan transportasi di bawah laut. Arus inilah yang menyebabkan

21


dijumpainya endapan sedimen laut dangkal pada dasar laut yang dalam. Pada endapan

ini sering pula dijumpai sisa-sisa organisme yang hidup pada laut dangkal pada endapan

laut dalam.

22


MK: OSEANOLOGI PENDAHULUAN

TUGAS MANDIRI SAP GEOLOGI I

NAMA MAHASISWA : N I M : TANGGAL : TANDA TANGAN :

Kerjakan tugas mandiri saudara dan diserahkan ke dosen yang bersangkutan pada

tanggal 20 Pebruari 2014 (Klas A) dan 19 Pebruari 2014 (klas B)

1. Uraikan bagian dalam bumi (kerak, selubung dan Inti), serta proses

pembentukannya.

2. Uraikan apa yang dimaksud dengan lantai dasar samudera dan topografi dasar

samudera utama di dunia.

3. Uraikan proses pembentukan gunung bawah laut.


MK: OSEANOLOGI PENDAHULUAN

TUGAS MANDIRI SAP GEOLOGI II

NAMA MAHASISWA : N I M : TANGGAL : TANDA TANGAN :

Kerjakan tugas mandiri saudara dan diserahkan ke dosen yang bersangkutan pada

tanggal 27 Pebruari 2014 (Klas A) dan 26 Pebruari 2014 (klas B)

.

1. Buatlah Makalah tentang : ”Ring of Fire” di Indonesia, maksimal 10 hal kertas A4,

1.5 spasi, menggunakan lima referensi terbaru.

2. Uraikan pematang tengah samudera

3. Uraikan tipe-tipe sedimen dasar samudera.

.

buku ajar op 2014-geologi

Documents