Menurut teori Tektonik Lempeng, bagian luar dari kulit Bumi atau litosfera terpecah menjadi beberapa lempeng besar terdiri dari 10 lempeng utama yang bergerak satu sama lain dengan kecepatan berkisar antara 1 - 10 Cmtahun Konvergen, Divergen dan Berpapas

(1)

Oleh : Gartika Setiya Nugraha 22405019

Pembahasan

•

Abstrak

•

Pendahuluan

•

Zona Subduksi

•

Subduksi dan Batuan Sekitar

•

Pembentukan Zona Subduksi

(2)

2

ABSTRAK

Menurut

teori

Tektonik Lempeng, bagian luar

dari kulit Bumi atau litosfera terpecah

menjadi beberapa lempeng besar terdiri

dari 10 lempeng utama yang bergerak satu

sama lain dengan kecepatan berkisar

antara 1 - 10 Cm/tahun



Konvergen,

Divergen dan Berpapasan

Konvergen

khususnya

Subduksi

, bagaimana

hubungan batuan yang ada disekitarnya,

Vulkanik, sumber Gempa dan hubungan

lainnya.

TERDAPAT SEKITAR 10 LEMPENG UTAMA

BERSIFAT TEGAR YANG SELALU BERGESER

BERGERAK BEBAS DIATAS ASTENOSFIR

SALING BERSENTUHAN\ BERTUMBUKAN (KONVERGEN) ATAU MEMISAH-DIRI (DIVERGEN)

(3)

KONVERGEN MEMISAH DIRI BERPAPASAN

(4)

4

Zona Konvergen

Ada dua jenis zona konvergen :

1.

Tumbukan (Kolisi)

Antara dua lempeng yang sejenis

2.

Penunjaman (Subduksi)

Antara dua lempeng yang berbeda

KONVERGEN

1. LEMPENG KERAK-SAMUDRA DENGAN

LEMPENG KERAK-BENUA

Penunjaman (Subduksi)

2.1. LEMPENG KERAK-SAMUDRA DENGAN

LEMPENG KERAK-SAMUDRA

Tumbukan (Kolisi)

2.2. LEMPENG KERAK-BENUA DENGAN

LEMPENG KERAK-BENUA

Tumbukan (Kolisi)

(5)

Tumbukan (Konvergen) Antar Lempeng Benua

Himalaya

ZONA SUBDUKSI

Zona subduksi

terjadi ketika

lempeng samudra

bertabrakan

dengan

lempeng benua

, dan

menelusup ke bawah lempeng benua

tersebut ke dalam

astenosfer

.

Lempeng

samudra

mengalami

(6)

6

GRANITIC ( T< 300-450 Cº )

~ 2.75 gm/cm³ MAFIC / ULTRAMAFIC ( > 600 Cº ) TRANSMITS FORCE

GARNET PERIDOTITE T > 1200-1300 Cº TRANSMITS PRESSURE

REGION DOMINATED BY CONVECTIVE HEAT FLOW

~ av.~ 3.30 gm/ cm³

Densitas Lempeng Samudera > Densitas Lempeng Benua

Density Differences:

-continental crust: ≈ 2.8 g/cm3 -oceanic crust: ≈ 3.2 g/cm3 -asthenosphere: ≈ 3.3 g/cm3

Hasil Interaksi Zona Subduksi

1.

Palung

pada zona subduksi aktif

2.

Cekungan depan-busur atau

“

fore-arc

basin

”,

3.

Busur magmatik

atau volkanik

4.

Cekungan belakang busur atau

“

(7)

Architecture of subduction zones

Benioff zone

Slab

Back arc Fore arc

Magmatic arc Trench

Subduksi dan Batuan Sekitar

Batuan terbagi dalam 3 jenis batuan :

1.

Batuan Beku

 batuan yang terbentuk dari pembekuan dan kristalisasi magma baik di dalam bumi maupun di permukaan bumi

2.

Batuan Metamorf

 Batuan sebelumnya mengalami perubahan komposisi kimia (isokimia) tanpa melalui fasa cair (dalam keadaan padat) & terbentuk mineral baru akibat proses perubahan tekanan (P), temperatur (T) atau keduanya

3.

Batuan Sedimen

 Hasil pengendapan dari proses mekanis, kimiawi atau organik yang kemudian menjadi kompak, keras dan berlapis

Cat. : Magma Cairan silikat pijar terbentuk alamiah (900-1100o_C)

(8)

8

Batuan Sekitar Zona Subduksi

(9)

Komposisi magma terdiri dari 8 unsur utama yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K

dan juga mengandung senyawa H₂O dan CO₂serta beberapa komponen gas

H₂S, HCl, CH₄dan CO. Pada berbagai kondisi temperatur, magma dapat berdiferensiasi atau mengalami kristalisasi membentuk berbagai asosiasi mineral berupa berbagai jenis batuan beku. Pada saat magma mengalami

pendinginan akan terjadi kristalisasi dari berbagai mineral utama yang mengikuti suatu urutan yang dikenal sebagai Seri Reaksi Bowen

Batuan beku berdasarkan genesa atau tempat

terbentuknya dapat dibedakan menjadi 2 kelompok :

1.

Batuan beku

intrusi

batuan beku yang membeku di dalam bumi, yang

menghasilkan 2 jenis batuan beku yaitu :

– Batuan hypabisal: batuan beku yang membeku di dalam bumi pada kedalaman menengah-dangkal

– Batuan plutonik: batuan beku yang membeku jauh di dalam bumi

2. Batuan beku

ekstrusi

: batuan beku yang

(10)

10

Batuan Metamorf Di Sekitar Zona Subduksi

(11)

1.BUSUR VULKANIK 2.PALUNG DG. TAJI BANCUH ME’LANGE 3.CEKUNGAN-2 SEDIMEN

“MUKA -BUSUR” “TENGAH -BUSUR” “BELAKANG -BUSUR”

1

2 3

(12)

12

KANTONG-2 PEMUSATAN

ASIMILASI-PENGHABLURAN-PENCAMPURAN OLEH SEDIMEN-2 YANG TERCAKUP DALAM KERAK

SEDIMEN YANG MENYUSUP KERAK SAMUDRA

SEDIMEN LAUT

MENGALAMI UBAHAN HIDROTHERMAL

PELEBURAN \ DEHIDRASI KERAK-SAMUDRA

LELEHAN PARSIAL

PROSES PEMBENTUKAN MAGMA PADA ZONA SUBDUKSI (SISTIM BUSUR KEPULAUAN)

(13)

PEMBENTUKAN

ZONA SUBDUKSI

•

Lempeng Samudra akan

mensubduksi hingga

terhalangi (

jammed

) oleh

Lempeng Benua.

•

Apa yang dapat dijadikan

bukti telah terjadi

subduksi?

– Mountain belts

– Arc rocks

– Ophiolites

Struktur Seismik

Gempa bumi di Zona Subduksi disebabkan oleh aliran turun (downwelling) sistem konveksi dari mantel yang menyebabkan lempeng samudra menunjam mantel

Kedalaman Gempa Bumi : Dangkal (< 70 km) Menengah (70-300 km) Dalam (> 300 km)

(14)

14

Gempa Bumi di Dunia (1975-1995)

Zona Subduksi memiliki pusat gempa dangkal,

menengah sampai dalam

Zona Subduksi di Indonesia

Kepulauan Indonesia merupakan Busur kepulauan akibat Zona Subduksi yang terjadi, dimana zona subduksi paralel / sejajar dengan jalur Vulkanik,

(15)

Beberapa Tipe Gempa pada Zona Subduksi

(menunjukkan penampakan seismik pada zona subduksi)

Zona Seismik Dalam

-Salah satu sisi atau keduanya -Primarily down-dip compression -Dip may vary considerably -Depth may vary considerably

Great Thrust Earthquakes

-Sering, tapi tidak selalu -Chile 1960, Alaska 1964

Gempa Sedang

-Near slab top -Primarily down-dip tension

Bending Earthquakes

-Jarang, kecil

Gempa Kecil

Gempa Sesar Normal

-Jarang, besar

-Sanriku (1933), Rat Island (1965), Indonesia (1977)

Distribusi Seismik pada Berbagai Kedalaman

Disebabkan

down-dip tension

Disebabkan

(16)

16

Bagaimana memetakan lempeng subduksi

dan menentukan kedalaman gempa?

•

Subduksi Model Termal

–

Model Analitik Termal Sederhana

–

Model Numerik

•

Tomografi

Kedalaman maksimum gempa bumi untuk zona subduksi yang berbeda-beda sebagai sebuah fungsi Parameter Termal

•Kedalaman maksimum isotermal sebanding dg laju subduksi dan kuadrat ketebalan lempeng

 vdan L2_,

Menyebabkan subduksi lebih cepat atau lempeng penunjaman lebih tebal memungkinkan material menuju ke tempat yang lebih dalam sebelum panas naik

•Bila diasumsikan kuadrat ketebalan lempeng sebanding dengan umurnya

L2_t

maka kedalaman maksimum gempa dikendalikan oleh temperatur, sehingga gempa bumi akan berhenti ketika material mencapai temperatur yang sangat tinggi dan dengan memasukkan faktor koreksi kemiringan penunjaman sin 







tv

sin

(17)

Rasio temperatur lempeng subduksi dengan temperatur mantel sebagai fungsi dari waktu subduksi (berdasar model analitik termal)

• Fakta bahwa gempa bumi berhenti bukan berarti lempeng subduksi mencapai keseimbangan dengan mantel disekelilingnya.

• Porsi paling dingin sekitar setengah temperatur mantel dalam waktu 10 juta th, yaitu waktu yang diperlukan oleh slab subduksi mencapai kedalaman 660 km

• Tidak ada alasan untuk lempeng subduksi untuk tidak menembus mantel lebih bawah

• Apabila lempeng subduksi turun ke dalam mantel yang lebih bawah dengan laju yang sama akan ditahan suatu anomali termal yang signifikan pada perbatasan inti-mantel (laju menurun akibat besarnya viskositas mantel yang lebih bawah)

Time since subduction (Myr)

Slab equilibrium

Model Numerik

•

Model alternatif

•

Asumsi model analitik adalah isotermal, padahal

semakin dalam temperatur mantel semakin

tinggi

•

Besarnya panas akibat gesekan pada bagian

atas lempeng subduksi sulit diperkirakan.

•

Besarnya viskositas mantel susah dikontrol

•

Mengeksplorasi bagaimana temperatur

(18)

18

Model Numerik

• (atas) subduksi lebih muda, lebih lambat, lebih panas

• (bawah) subduksi lebih tua, lebih cepat, lebih dingin 0 -200 -400 -600 1800 1500 1200 900 600 300 0 Jarak (km)

0 200 400 600 800 1000

0 -200 -400 -600 1800 1500 1200 900 600 300 0 Jarak (km)

0 200 400 600 800 1000

Catatan:

Lempeng subduksi yang mempunyai parameter termal lebih tinggi, peningkatan panasnya lebih lambat, sehingga menjadi lebih dingin.

Model Struktur Termal

pada Zona Subduksi

(19)

TOMOGRAFI SEISMIK

•

Koreksi atas perhitungan pada model termal

•

Diuji menggunakan dua set data seismologi,

yaitu :

•

Lokasi gempa

•

Kecepatan seismik

•

Citra tomografi memberi kesan deskripsi

lempeng subduksi aktual yang layak

•

Waktu tempuh tomografi melewati zona

subduksi menunjukkan kecepatan yang tinggi

Citra Tomografi (1)

Kecepatan perturbasi (gangguan), + cepat

Hit count dalam 10_log

Anomali kecepatan seismik (Model termal)

Inversi tomografi Citra

Tomografi

(20)

20

Citra Tomografi (2)

(21)

• Cross section under North America

• Blue represents fast seismic velocities, which we interpret as slabs

Citra Tomografi (3)

Perbedaan dalam menentukan distribusi

dan mekanisme gempa disebabkan antara

lain:

• Kemungkinan Pertama

Gempa terjadi sekitar permukaan slab disebabkan oleh gaya beratnya sendiri. Pada kedalaman tersebut

pertemuan dengan mantel bawah yang lebih kuat menyebabkan kompresi down-dip.

• Kemungkinan Kedua

(22)

22

Gaya-Gaya pada Zone Subduksi

• Dikendalikan oleh gaya apung

negatif slab

• Tidak selalu akibat kompresi pada Trench

Gaya-gaya pengendali pada subduksi

• Pengaruh yang paling penting adalah gaya apung negatif dari slab yang dingin dan rapat

• Gaya tersebut dikenal dengan “slab Pull”,

yaitu gaya yang mengendalikan lempeng subduksi.

• Secara spesifik gaya tersebut berupa negative buoyancyyang berasosiasi dengan lempeng dingin yang turun mengikuti pola aliran konveksi.

• Tekanan pada lempeng subduksi yang turun dan pengendalian gerak lempeng tergantung pada ukurannya dan relatif terhadap gaya penahan pada zona subduksi

• Jika R > F, maka ada deformasi (ada gempa)

• Jika R < F, maka tidak ada deformasi dan slab lancar

Gaya Apung Negatif (Negative Buoyancy)

(23)

Low strength Increasing strength

High strength

Muda Tua

SLAB SUBDUKSI

Down-dip Tension Down-dip Compression R

Kecepatan absolut lempeng lithosfer bertambah terhadap fraksi dari batas lempeng yang dibentuk oleh slab subduksi, menunjukkan bahwa slab

(24)

24

GELANG-GELANG JALUR SUBDUKSI YANG BERKEMBANG SEMAKIN MUDA KEARAH BARAT DAYA-SELATAN DAN KEARAH UTARA

( KATILI )

SEJAK JAMAN PERM, TERJADI INTERAKSI KONVERGEN DARI ARAH SELATAN (LEMPENG HINDIA-AUSTRALIA), DAN DARI UTARA KE SELATAN (LEMPENG LAUT CHINASELATAN),

MEMBENTUK JALUR-2 SUBDUKSI DAN MAGMATIK YANG BERKELANJUTAN DAN SEMAKIN MUDA KEARAH SELATAN

DAN UTARA (GAMBAR)

Zona Subduksi yang Terdapat di Sumatra

(25)

Fenomena pada

Zona Subduksi



Busur Kepulauan

Busur Kep. Pasifik

Busur Kep. Mediterania

Busur Kep. Indonesia



Jalur Volkanik



Jalur Gempa Bumi

• High volatile content

• Relatively high silica

• Explosive (pyroclastic)

Montserrat

Krakatau Pinatubo

(26)

26

STRATO VOLCANO

• SELANG-SELING ENDAPAN

PIROKLASTIKA DAN LAVA

PEMBENTUKAN KALDERA

Zona Subduksi  Jalur vulkanik  Gunung Strato  Terobosan magma kesegala arah  Letusan yang sangat Dasyat 

Menghancurkan dinding disekitarnya 

(27)

Visualisasi Gempa Bumi

Gempa Bumi :

• Gempa bumi tektonikdisebabkan oleh perlepasan tenaga yang terjadi karena pergeseran lempengan plat tektonikseperti layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan dengan tiba-tiba, contoh : sesar spt gb diatas.

• Gempa bumi Vulkanikdisebabkan oleh pergerakan magmake atas dalam gunung berapi, di mana geseran pada batu-batuan menghasilkan gempa bumi.

TSUNAMI

2004 TsunamiCaused by the earthquake associated with the subduction of the

(28)

28

Kesimpulan

• Zona Subduksi merupakan pertemuan antara lempeg benua dan lempeng samudera dimana Lempeng samudra menelusup ke bawah lempeng benua karena memiliki densitas yang lebih tinggi

• Zona Subduksi mempunyai bermacam-macam variasi gempa dengan mekanisme dan kedalaman yang berbeda-beda

• Pada Zona Subduksi terbentuk bergagai jenis batuan yang memiliki endapan-endapan mineral yang bernilai konomis.

• Fenomena Subduksi menyebabkan terbentuknya :

Busur Kepulauan

Jalur Volkanik Letusan Gunung Api

Jalur Gempa Bumi Sesar, Tsunami

Referensi

• Benyamin Sapiie, Ph.D Bahan Kuliah Geologi Fisik, Department of Geology, 2005

• Sukendar Asikin, bahan kulia Geologi Struktur (Tektonik) Indonesia, Jurusan T.Geologi Institut Teknologi Bandung

• http://www.volcanolive.com/subduction.html • http://www.material/Gempa_bumi.htm • http://www.dur.ac.uk/lt.team/malcolm/ppt/Subduction_Zones.ppt • http://www.20internet%20060324/tektonik/Plate%20tectonics%20Convergent%2 0Plate%20Boundaries.htm • www.earth.rochester.edu/ees103/lecture06.pdf • http://www.Subduction_zones.htm • http://www.Gunung_Berapi.htm • http://www.Image_Tectonic_plate_boundaries.png.htm • www.inas.tugraz.at/lehre/geophysics/PDF/geophys_tectonics.pdf • www.geology.wisc.edu/courses/g101/Lectures/lec_14_Earthquakes.pdf • gfd.gly.bris.ac.uk/gfd-people/oleg.melnik/lectures/lecture1.pdf

(29)