SEJARAH LAUTAN 9/17/2012. Teori Pembentukan. Dasar Teori Big Bang. 3 pengamatan mendukung Teori Big Bang

(1)

SEJARAH LAUTAN

Eko Efendi BDI 207 1

Teori Pembentukan

•Teori “Big Bang”, paling banyak diterima para astronomi.

•Teori diusulkan pada dekade tahun 1920 dan 1930. •Dengan dasar sifat-sifat fisik

alam, alam terbentuk antara 12 dan 15 milyar tahun lalu. •Teori “Big Bang” ledakan

materi ukuran sangat-sangat kecil dan padat.

Dasar Teori “Big Bang”

•

3 pengamatan mendukung Teori “Big Bang”

oPengamatan 1929, jarak galaksi menjauh dari bumi. oTahun 1948, George Gamow prediksi “deteksi level

radiasi microwave sisa dari Big Bang”

(2)

Pengamatan Kedua

•Terkait dengan kelimpahan unsur-unsur kimiawi benda angkasa.

•Model Big Bang memprediksi kira-kira 75% Hidrogen (H), 25% Helium (He), dan sebagian kecil unsur-unsur lebih berat.

•Walaupun sangat tergantung pada kondisi awal benda angkasa yang sulit dihitung secara tepat, umumnya komposisi mencapai 3/4 Hidrogen and 1/4 Helium, termasuk sejumlah kecil unsur-unsur berat.

Pembentukan Tata Surya

Awal Pembentukan Matahari

•Didasarkan teori “gravitational collapse” atau teori “nebular” atau teori “dust-cloud” (terjadi dalam puluhan juta tahun pada 4,6 milyar tahun lalu)

•A. Ruang angkasa yang mengandung sejumlah gas (hydrogen dan helium) membentuk awan (nebula)

•B. Awan berkontraksi dan membentuk cakram, kontraksi 99% massanya di pusat dan sisanya memutar berlawanan arah jarum jam membentuk piringan mendatar.

•C. Saat cakram berputar, terjadi turbulensi yang menyebabkan pemadatan piringan ke arah eddies tubular kecil. Kondisi terus membesar saat bersamaan

(3)

Awal Pembentukan Matahari

•D. Protoplanet terus membesar membentuk planet dalam tata surya

•Matahari membesar dan menarik sebagian besar massanya. Saat proses akumulasi ini terjadi, suhu dan tekanan menyebabkan permulaan fusi termonuklir yang menyediakan sumber energi di kehidupan bumi.

•Saat akresi panas planetesimal, unsur-unsur kaya besi akan memadat lebih dahulu, membentuk inti (inti bagian dalam dan luar).

•Selanjutnya silikat berdensitas rendah memadat dan menyatu membentuk mantel dan kerak. Pemisahan lanjut kerak karena output energi dari peluruhan radioaktif dalam bumi.

Penyatuan awan gas dan debu

Kondensasi Protomatahari dan

Protoplanet

(4)

Pembentukan Bumi

Diduga Bumi berevolusi dari kecil hingga sebesar sekarang, sehingga tidak bisa mempertahankan atmosfir awalnya. BUKTINYA:

• Komposisi atmosfir bumi berbeda dibanding dengan atmosfir planet lain, dan komposisi kosmik

• Senyawa „rare gases’ atmosfir bumi sekitar 10-10_{- 10}-6 _atmosfir

kosmik

• Gas He dan H di (Surya dan Planet2 besar) relatif > planet2 dalam. Artinya, planet2 dalam kehilangan senyawa2 gas tersebut lebih banyak

Bukti2 ini menunjukkan bahwa atmosfir bumi berasal dari sumber lain

Awal Pembentukan Atmosfir (1)

•Kegiatan vulkanik diduga menjadi sumber utama pembentukan atmosfir awal.

•Emisi gas: H2O, CO2, N2, SO2, SO3, H2, dan Cl2 terjadi dalam jumlah yang sangat besar (gas O2 tidak ada)

•Pada saat yang bersamaan lahar padat juga membentuk daratan dengan laju 1-3 km2_{per tahun}

•Dominasi gas di atmosfir awal adalah CO2 adalah mirip dengan yang ditemui di planet Venus dan Mars

Awal Pembentukan Atmosfir (2)

Bagaimana dari atmosfir dengan dominasi CO2 BISA BERUBAH

menjadi atmosfir sekarang (dominasi N2 - O2)

?

Ini merupakan pertanyaan inti tentang teori

evolusi atmosfir bumi

(5)

Awal Pembentukan Atmosfir (3)

•Dari mana asal gas O2 tersebut, dan bagaimana CO2 bisa menghilang dari atmosfir bumi?

•Pada atmosfir awal diduga Oksigen ada karena penguraian senyawa H2O oleh sinar uv, seperti H2O + uv  H + OH

H + OH + uv  2H2 + O

O + O  O2

Awal Pembentukan Atmosfir (4)

•Proses awal tersebut akan menghasilkan kosentrasi O2 sekitar 10-4 dari kandungan O2 di atmosfir kini

•Tapi ini sangat sedikit

•Kemungkinan lain dari meningkatnya O2 hanya dari proses fotosintesis, yaitu

6H2O + 6CO2 + uv  C6H12O6 + 6O2

•O2 ini akan teroksidasi oleh lingkungan sekeliling •Hanya jika produksi > konsumsi O2 itu bisa ber +

Awal Pembentukan Atmosfir (5)

•Begitu kosentrasi O2 mencapai 10 % dari kandungan O2 di atmosfir kini 

(6)

Awal Pembentukan Lautan (1)

•Proses pembentukan Lautan erat kaitanya dengan evolusi atmosfir

•Ini disebabkan karena posisi bumi terhadap matahari yang unik, sehingga mempunyai tekanan dan suhu tertentu, yang menyebabkan H2O dapat hadir di alam dalam bentuk cair

•Di suhu dan tekanan tinggi (seperti di Venus), H2O hanya hadir dalam bentuk uap.

•Di suhu dan tekanan rendah (seperti di Mars), H2O juga tidak dapat hadir dalam bentuk cair.

Awal Pembentukan Lautan (2)

•Darimana air itu berasal ??

•Diduga ini berasal dari proses kristalisasi dari magma yang membeku menjadi batuan. Volumenya

diperkirakan sebanyak dengan volume lautan yang sekarang ini.

•Dari mata air panas yang disemburkan oleh sumber air panas dan vulkanik, diperkirakan diperlukan hanya sekitar 1 % dari jumlah tersebut masuk menjadi air tanah dan lautan. Waktu yang diperlukan sekitar 4 x 109_tahun

•As a result of density stratification, water for the oceans is outgassed from inside Earth

(7)

Awal Pembentukan Lautan (3)

•Umur cekungan lautan relatif muda dibanding dengan umur bumi (4.6m tahun)

•Sedimen di cekungan laut berumur 190jt tahun. 50 % berumur < 75jt tahun

•Janin lautan diduga berada di Laut Merah dan Teluk Aden yang mulai terbentuk sekitar 20jt tahun

Continental Drift

•

Continental drift salah satu gagasan tentang

tektonik yang diusulkan akhir abad 19 dan awal

abad 20.

•

Alfred Wegener (1915): benua satu daratan

“Pangea”

•

Akibat rotasi bumi Pangea terpisah “Lurasia”

(bagian utara) dan “Gondwanaland” (bagian

selatan)

•

Teori ini masih menjadi catatan dalam bidang

geologi

I. Continental Drift

•Theory proposed by Alfred Wegener •1912

•“super-continent” named Pangaea •Continents drifted across oceans •No evidence for

(8)

A. Pangaea

• 240 mya • Evidence:

1. puzzle like fit of continents 2. Fossils 3. Glacial deposits 4. Mountain belts

B. Separation of Pangaea

• 2 land masses 1. Laurasia 2. Gondwana

• Rift forms to create the Atlantic Ocean

II. Plate tectonics

• Various plates comprise ocean floor and land masses • Seven major plates

1. Pacific 2. African 3. Antarctic 4. Indian-Australian 5. Eurasian 6. N. American 7. S. American • Plates in motion

(9)

Plate Boundaries

There are 3 types of Plate Boundaries:

1. Convergent

2. Divergent

3. Transform

1. Convergent

•

Colliding

a. Oceanic-oceanic: subduction

occurs, earthquakes occur due to friction, deep trenches form, subducting plate melts and magma rises to surface (volcano)

b. Oceanic-continental: ocean

plate subducts under continental, forms trench, earthquakes and volcanoes

c. Continental-continental: friction

causes rocks to bend, fold, mountain chains form

2. Divergent

•

Moving in opposite directions

•

Causes sea floor spreading

•

Growth of the plates

•

Forms ridges

(10)

3. Transform

•

Plates sliding past each other

•

Occur at regions between ridge

sediments with motion in

opposite directions

•

Forms faults

•

Cause friction and earthquakes

B. Hot spots

•Hot, solid rock rises to the hot spot from greater depths. Due to the lower pressure at the shallower depth, the rock begins to melt, forming magma. The magma rises through the Pacific Plate to supply the active volcanoes. The older islands were once located above the stationary hot spot but were carried away as the Pacific Plate drifted to the northwest.

• Other places which earthquakes and volcanoes occur (not always at plate boundaries)

• Huge chamber of melted rock deep within mantle

C. Other changes

1. Seamounts - Volcanic islands which have sunk below the surface

2. Trenches – dip in the ocean floor from plates colliding 3. Ridges – rises in the ocean floor from plates colliding

(11)

D. Driving forces for these changes

•Thermal convection hypothesis

High temperature from the core heats the mantle; decreased density causes movement closer to the crust (lower density above is heated and starts moving due to heat below); circular motion occurs called thermal convection cells

III. SC Ocean Basin Changes

• Coastline is thought to have moved over time A.

Blue ridge region may once have been a

coast; piedmont an island

B.

Ice age – coast line 100 miles out from

Charleston, sea level falls, higher salinity

C.

Non-ice-age – coast line at boundary of

Sandhills and Piedmont, sea level rises, lower

salinity

D.

Evidence – marine fossils and land fossils

(12)

Covenction Cells

•Teori baru ttg gaya penyebab Continental Drift:

oGerakan memutar di mantel bumi, akibat pemanasan material oleh radioaktive bumi.

oGerakan menghasilkan gunung, palung laut (trench), perluasan dasar laut, pusat-pusat sebaran, dan zona subduksi (subduction zones)

Teori

•

Pemanasan material dalam bumi yang lebur

menimbulkan suatu aliran. Jika aliran lapisan

bergerak ke atas mencapai litosfir, aliran

membelok di bawah lapisan tersebut dan

selanjutnya mengalami pendinginan. Material

dingin menjadi pekat dan menurun ke arah

pusat bumi. Selanjutnya material terangkat

kembali ke atas karena proses pemanasan

(13)

Gerakan Convection Cell

•Terbentuk gunung api (menembus litosfir) •Terbentuk gerakan lateral (bergerak di bawah

litosfir)

Bukti Gerakan Kerak Bumi

•

Adanya gradien panas dari parit laut (mid-ocean

ridge)

•

Dasar laut di bawah lapisan sediment: bukan

berupa granite seperti umumnya di daratan

•

Ketebalan sedimen di kerak muda dekat parit laut

lebih tipis dibandingkan sedimen di kerak tua

•

Hasil interpretasi medan magnetik bumi

(misalnya pola sama dengan bentuk parit bumi)

(14)

Pengertian Plate Tectonic

•

Teori geologi dikembangkan untuk menerangkan

kejadian gerakan kerak bumi berskala luas.

•

Teori ini mencakup dan menggantikan teori lama

continental drift (pertengahan awal abad 20) dan

konsep seafloor spreading selama dekade 1960.

•

continental drift (keberadaan satu daratan

benua).

•

seafloor spreading (pergerakan lateral).

Permulaan Plate Tektonik

•Continental drift bergerak lambat tapi pasti dalam skala waktu 10-100 million years.

•Kerak bumi tipis (tebal 10 km di daratan, < 10 km di laut). Kerak dan mantel jadi bagian lithosphere (tebal 50-100 km dan terpisah sebagai lempeng besar di atas aesthenosphere.

•Aesthenosphere relatif lembek karena panas dari peluruhan radioaktif (khususnya, isotop radioaktif unsur ringan, Al dan Mg. Sumber panas ini kecil (1/6000 energy matahari di permukaan bumi), namun cukup membuat kondisinya lembek karena sifat batuan bumi.

(15)

Plate Tectonic

•

Ada 7 lempeng utama:

Lempeng Pasifik, Lempeng Eurasia, Lempeng Afrika, Lempeng Australia, lempeng Amerika Utara, Lempeng Amerika Selatan dan Lempeng Antartika).

•

Sejumlah lempeng kecil:

lepas Amerika Selatan dan Tengah, Laut Tengah, Hindia Timur (East Indies), sepanjang Amerika barat laut, Filipina.

Batas Lempeng

•Lempeng bagian litosfir berupa kerak benua/laut atau kepingan-kepingan. •Batas lempeng trenches,

ridges dan faults.

•Arah gerakan: menjauh (ridges); menyatu (trenches); sejajar

(16)

(17)

Rift Zone

•

Gerakan tektonik dari dua lempeng bergerak

memisah, lelehan batu naik ke permukaan,

mendingin dan membeku (padat).

•

Rift Zone, lokasi batuan terbentuk dari

pembekuan batuan magma. Apabila batuan

muda dari lava muncul, batuan ini akan

mengeras akan dideposit pada batuan magma

yang sudah mengeras sebelumnya.

•

Rift zone utama: mid-oceanic ridges dan rise

•Zona Subduksi, dimana dua lempeng kerak berbeturan, yang menimbulkan satu lempeng turun di bawah lempeng lainnya

•Dapat meningkatkan aktivitas gunung api:

oKarena pemanasan di dalam mantel, terjadi pengeluaran air dan

menyebabkan batuan di atasnya meleleh.

oLelehan magma menjadi lebih ringan dari batuan sekitarnya dan bergerak ke permukaan jika berada di ruang magma.

oLetusan terjadi jika magma ke permukaan berulang kali tertumpuk

di atas lempeng.

Subduction Zone

(18)

Hot Spot

Akibat pergeseran kerak bumi dapat terbentuk island arch (gugusan/rakaian pulau gunung).

Gugusan pulau gunung berasal dari satu sumber magma, secara berulang-ulang akibat pergeseran bagian lapisan litosfer, dimana endapan berada.