PERKEMBANGAN TEORI TEKTONIK LEMPENG

1.    FIXISM DAN MOBILISM

Sebelum abad ke-20 terdapat 2 teori yang menjelaskan tentang pembentukan bumi dahulu hingga sekarang, “fixism”dan “mobilism”.Fixismyaitu bumi hanya mengalami gerak vertikal tidak mengalami gerak horizontalyang didukung oleh European and Russian Earth Science Schoolssedangkan mobilism yaitu bumi dibentuk oleh gerak horizontal (Wegener, 1912).Sampai akhir tahun 1960, sebagian besar orang percaya bahwa bumi itu statis, benua-benua terpisah karena adanya kenaikan muka air laut yang membanjiri daratan atau bagian benua mengalami runtuhan dari gerak vertikal tersebut sehingga longitude dan latitude bumi tidak berubah.Sebelum teori fixism, pada tahun 1912-1924 berkembang teori mobilism yang dipelopori oleh AlfredWegener dalam publikasi pertamanya Origin of Continents and Ocean (1915). Wegener membayangkan bahwa bumi awalnya menjadi satu kesatuan benua yang disebut Pangea dan kemudian terpecah menjadi dua bagian yaitu Laurasia dan Gondwana melalui mekanisme continental drift  dan terakhir terpecah menjadi beberapa lempeng sampai permukaan bumi terbentuk sekarang.Akan tetapi, Wegener tidak berhasil memberikan bukti pendukung yang menyebabkan benua bergerak.Pada awal dekade 1950-an dikembangkan paleomagnetisme sebagai ilmu pengetahuan baru yang banyak memberikan data untuk mendukung teori Wegener. Pada awal tahun 1953, sampel dari India menunjukkan daerah ini dulunya terletak pada lintang selatan sesuai prediksi Wegener.Tahun 1959 telah cukup data dan bukti untuk membuka pikiran sehingga teori mobilism lebih bisa diterima.

Gambar 1. Teori Mobilims (a) (Wegener, 1912)  dan Teori Fixism (b) (Krill Book Cover, 

2011)

2.    TEORI GEOSINKLIN

Konsep dasar teori geosinkiln pertama kali dikenalkan oleh James Hall pada tahun 1859 dan kemudian dipublikasikan oleh James Dana pada tahun 1873.Teori geosinklin menyatakan bahwa suatu daerah pada kerak bumi mengalami penurunan akibat sedimentasi yang tebal yang menyebabkan subsidence.Endapan sedimen yang tebal dianggap berasal dari sedimen akibat proses orogenesa yang membentuk pengunungan lipatan dan selama proses ini endapan sedimen yang telah terbentuk akanmengalami kenaikan akibat gaya penyeimbang yang disebabkan gaya vertikal.Pada saat itu, golongan ilmuwan menganggap bahwa gaya yang bekerja pada bumi merupakan gaya vertikal. Artinya, semua deformasi yang terjadi diakibatkan oleh gaya utama yang berarah tegak lurus dengan bidang yang terdeformasi.Konsep tersebut menyatakan bahwa geosinklin terbentuk memanjang atau seperti cekungan dalam skala ribuan meteryang terus menurun akibat dari akumulasi batuan sedimen dan vulkanik. Terdeformasinya batuan di dalamnya dapat dijelaskan sebagai akibat dari menyempitnya cekungan, sehingga batuan di dalamnya terlipat dan tersesarkan.Pergerakan ini terjadi akibat adanya gaya penyeimbang atau isostasi.Kelemahan dari teori ini yaitu tidak bisanya menjelaskan asal-usul vulkanik yang terbentuk di bumi.

Gambar 2. Penampang melintang teori Geosinklin (Marshall, 1948)

3.    TEORI APUNGAN BENUA

Alfred Wegener, seorang ahli meteorologi dan fisika Jerman pada tahun 1912 melontarkan konsep Apungan Benua (Continental Drift) pada sebuah buku yang berjudul “The Origin of the Continent and Ocean” yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1915. Hipotesa utamanya adalah adanya satu daratan yang dinamakan Pangea yang dikelilingi oleh lautan dan kemudian Pangea ini mulai berpisah menjadi dua kontinen yang relatif lebih kecil, yaitu Laurasia (belahan bumi utara) dan Gondwana (belahan bumi selatan).Pada periode Jura, hingga pada akhir Kapur, dua kontinen ini memisahkan diri kembali menjadi daratan-daratan yang terlihat seperti kontinen pada saat sekarang.

Wegener memberikan bukti-bukti untuk membenarkan teori apungan benua tersebut, beberapa diantaranya sekuen dari marine, nonmarine, dan batuan glasial yang berumur karbon sampai jura ditemukan sekuan stratigrafi yang sama pada bagian Gondwana (Antartika, Australia, Amerika Selatan, Afrika, dan India). Semua benua tersebut sekarang terpisah dan memiliki perbedaan lingkungan pengendapan dan iklim yang berbeda. Wegener berpendapat, jika Gondwana tersebut merupakan satu daratan, kemungkinan bisa memiliki sekuan stratigrafi yang sama. Wegener juga menemukan fakta bahwa ditemukannya bentuk fosil tumbuhan dan hewan yang memiliki umur yang sama ditemukan di sekitar pantai kontinen yang berbeda, ini menandakan bahwa kontinen tersebut pernah bersatu. Misalnya, fosil buaya air tawar ditemukan di Brazil dan Afrika selatan juga fosil reptil air Lystrosaurus juga ditemukan pada batuan berumur sama dari berbagai lokasi di Amerika Selatan, Afrika, dan Antartika. Dalam hipotesa teori apungan benua terdapat masalah yang belum dapat dijelaskan oleh Wegener yaitu karena Wagener tidak mampu menjelaskan bagaimana mekanisme penyebab benua-benua tersebut bergerak.

Gambar 3. Distribusi Sekuen Stratigrafi Benua Gowndwana (a) dan Penyebaran Fosil Benua (b) (Modifikasi Wegener, 1912)

4.    TEORI PEMEKARAN LANTAI SAMUDERA

Teori pemekaran lantai samudera dikenalkan pertama kali oleh seorang ahli geofisika dari Amerika yang bernama Harry H, Hess pada tahun 1960 dalam tulisannya yang berjudul “Essay in Geopoetry Describing Evidence for Sea-Floor Spreading”.Teori ini adalah teori yang mendukung berkembangnya teori tektonik lempeng.Hipotesa pemekaran lantai samudra pada dasarnya adalah suatu hipotesa yang menganggap bahwa bagian kerak bumi yang berada didasar samudera dan tepat di pematang tengah samudera mengalami pemekaranyang diakibatkan oleh gaya tarikan yang disebabkan oleh arus konveksi dari magma sehingga magma yang berada pada mantel bumi naik keatas dan membeku menjadi kerak bumi yang baru.

Bukti dari pematang tengah samudera adalah ketika membandingkan gradien panas batuan sedimen yang dapat dibandingkan dengan kerak benua kecuali didaerah dekat dengan pematang tengan samudera yang memiliki gradient panas yang lebih tinggi.Disamping itu, bagian lempeng masuk ke zona subduksi, memiliki kemiringan sudut sekira 45⁰. Lempeng ini terus tenggelam ke dalam astenosfer, yang karena proses waktu yang berjuta-juta tahun, disertai pemanasan yang kuat dari dalam, bagian yang menekuk ini lama kelamaan akan pecah, hancur-lebur, dan menjadi bagian dalam bumi kembali. Bagian-bagian litosfer yang bergerak, retak, runtuh inilah yang merupakan wilayah paling labil, yang menjadi salah satu penyebab terjadinya gempa, dan jalan yang lebih memungkinkan bagi magma untuk naik mencapai permukaan bumi, membangun tubuhnya menjadi gunung api.

Gambar 4. Perubahan kutub magnetik pada lantai samudera (Encyclopaedia Britannica, Inc, 2007)

5.    TEORI TEKTONIK LEMPENG

Teori ini terutama didukung oleh adanya Pemekaran Tengah Samudera (Sea Floor Spreading) dan bermula di Pematang Tengah Samudera (Mid Oceanic Ridge) yang diajukan oleh Hess (1960).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” tahun 1915. Dia mengemukakan bahwa benua-benua yang sekarang ada dulu adalah satu bentang muka yang bergerak menjauh sehingga melepaskan benua-benua 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.Di kemudian hari, dibuktikanlah teori yang dikemukakan geolog Inggris Arthur Holmes tahun 1920 bahwa 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.

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 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.

Gambar 5.Siklus Tektonik Lempeng (Encyclopaedia Britannica, Inc, 2013)

6.    GERAK VERTIKAL DAN HORIZONTAL

Pergerakan horizontal dari kerak ditemukan dalam penelitian yang dilakukan di pematang tengah samudera oleh Hess 1960. Pergerakan horizontal yang dikontrol oleh arus konveksi magma sehingga terbentuk gaya tarikan yang menyebabkan gaya horizontal dari bumi. Gaya vertikal bumi disebabkan oleh subsidence atau uplift yang dikontrol oleh tektonik lempeng. Pergerakan vertikal selalu dikontrol oleh pergerakan horizontal. Gaya vertikal yang disebabkan oleh penurunan kerak bumi didaerah passive continentalyang disebabkan oleh lapisan sedimen yang tebal sedangkan gaya vertikal uplift terjadi pada jalur orogenesa di daerah subduksi.Gerak vertikal dan horizontal kerak juga dapat dikontrol oleh gerak divergen dan konvergen.Divergen yaitu pergerakan lempeng dimana lempeng-lempeng bergerak saling menjauh satu dengan yang lain dimana gaya yang bekerja pada gerak ini adalah gaya tarikan (tensional) sedangkan konvergen yaitu pergerakan lempeng dimana lempeng-lempeng bergerak saling mendekati satu dengan yang lain dimana gaya yang bekerja pada gerak ini adalah gaya kompresional

Gerak vertikal dan horizontal dapat terjadi pada gerak tektonik orogenesa dan epirogenesa.Gerak tektonik orogenesa adalah gerakan kulit bumi yang relatif cepat meliputi daerah yang sempit.Arah gerakan lapisan kulit bumi secara vertikal maupun horizontal.Arah gerakan inilah yang menyebabkan terjadinya pengangkatan dan penurunan permukaan bumi.Misalnya pembentukan Deretan Sirkum Pasifik merupakan contoh dari Gerak Tektonik Orogenesa ini.Gerak epirogenesa adalah gerak kulit bumi yang relatif lambat, berlangsung lama dan meliputi daerah yang luas.Arah gerakan epirogenetik adalah naik turun atau gerakannya ada yang keatas atau kebawah. Gerakan epirogenetik akan membentuk dataran tinggi sebagai akibat adanya pengangkatan pada lapisan batuan dan juga mengakibatkan turunya daratan sehingga membentuk dataran rendah.

Gambar 6.Gerak Vertikal (a) dan Horizontal (b)

REFERENSI

Encyclopaedia Britannica, Inc. 2013.Plate Tectonics.

Kay, Marshall.1948.North American Geosynclines.

Krill, Allan.2011.Fixist vs Mobilists In The Geology Contest of The Century, 1844-1969.