Teori Tektonik Lempeng

Hipotesis Apungan Benua

Saat perkembangan pembuatan peta dunia pada awal tahun 1900-an, seorang ahli meteorologi dari Jerman, Alfred Wegener mengemukakan sebuah hipotesis tentang Apungan Benua (Hypothesis of Continental Drift). Dia mengemukakan bahwa dulunya ada sebuah super-kontinen, disebut Pangaea, yang pecah jutaan tahun yang lalu, kemudian benua-benua pecahannya perlahan bergerak menuju posisinya saat ini dan masih terus bergerak perlahan.

Bukti-bukti dari Wegener

Bukti pertama yang diajukan oleh Wegener adalah adanya kesamaan garis pantai antara Benua Amerika Selatan dengan Benua Afrika. Apabila kedua benua tersebut disatukan, maka garis pantainya akan serasi satu sama lain. Kemudian ia juga mengajukan bukti dokumentasi fosil Mesosaurus yang sejenis dan hanya ditemukan di kedua sisi benua tersebut. Diyakini bahwa Mesosaurus ini ketika hidupnya tidak akan dapat melintasi samudera yang luas di antara kedua benua ini. Sisa-sisa organisme yang ditemukan tampaknya menjadi bukti menyatunya dua benua ini selama Masa Paleozoikum dan Awal Mesozoikum. Lihat gambar di bawah ini.

Bukti selanjutnya, jajaran pegunungan yang terpotong oleh samudera. Gambar di bawah menunjukkan jajaran pegunungan pada kedua sisi Samudera Atlantik. Pegunungan Appalachia yang terpotong oleh pantai Newfoundland serupa dengan jajaran pegunungan di Kepulauan Inggris dan Scandinavia dalam hal struktur dan juga umurnya.

Bukti terakhir yang diajukan oleh Wegener, untuk mendukung hipotesisnya, adalah iklim masa lampau (ancient climates). Ketika benua-benua disusun menjadi satu untuk membentuk Pangaea, sisa dari material glasial menyatu membentuk pola seperti hamparan es yang menutupi kutub bumi kita hari ini. Lihat gambar di bawah ini.

Teori Tektonik Lempeng
Sepanjang tahun 1960-an, banyak penemuan teknologi yang kemudian mendorong revisi Hipotesis Apungan Benua ini menjadi Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonic Theory). Pada teori ini, dijelaskan bahwa permukaan bumi dibentuk oleh kepingan-kepingan litosfer, yaitu lapisan padat dari kerak bumi dan mantel bumi bagian atas, yang mengapung di atas astenosfer. Astenosfer adalah lapisan plastis di bawah litosfer yang memiliki sifat seperti fluid yang dapat mengalir.

Masing-masing kepingan litosfer ini disebut lempeng. Gambar di atas ini menunjukkan batas-batas utama lempeng tektonik dan bagaimana mereka saling berinteraksi satu sama lain. Gambar di samping menunjukkan pergerakan relatif dan kenampakan yang berasosiasi dengan tiga tipe batas lempeng.
Gambar A adalah batas divergen, yaitu masing-masing lempeng saling menjauhi satu sama lain. Terbentuk rekahan pada lantai samudera dan keluarnya magma yang berasal dari mantel bumi. Gambar B adalah batas konvergen, yaitu ketika dua lempeng bertemu dan bertabrakan satu sama lain. Terbentuk busur gunungapi pada lempeng benua. Gambar C adalah batas transform, dimana dua lempeng saling bergesekan satu sama lain.
Daerah timurlaut Afrika adalah contoh yang bagus untuk batas divergen. Disini, magma yang keluar merekahkan lempeng litosfer. Ketika rekah pada litosfer semakin melebar, batuan di atasnya runtuh dan membentuk zona rekahan. Semakin melebar dan membentuk laut yang dangkal, seperti Laut Merah.

Kemudian gambar dibawah ini adalah contoh yang bagus bagi benturan antar lempeng benua. Benturan yang terus berlangsung antara India dan Asia, yang dimulai sejak 45 juta tahun yang lalu, membentuk Pegunungan Himalaya.

Apabila benturan yang terjadi antara sesama lempeng benua akan membentuk busur kepulauan vulkanik. Sedangkan bila benturan yang terjadi antara lempeng benua dan lempeng samudera, akan membentuk busur pegunungan vulkanik pada lempeng benua.
Sesar geser Mendonico yang menghubungkan zona penunjaman dan zona pemekaran menyebabkan landas samudera yang dihasilkan di pematang lempeng Juan De Fuca bergerak relatif ke selatan dan menyusup di bawah Lempeng Amerika Utara.

Menguji Model
Pada tahun 1950-an, diketahui bahwa ketika mineral kaya-Fe pada lava membeku, mereka akan termagnetisasi dengan arah yang paralel dengan medan magnet yang ada saat itu.
Plotting posisi semu dari kutub utara magnetik sejak 500 juta tahun menunjukkan bahwa kutub magnetik bergerak sepanjang waktu, atau dapat dikatakan bahwa lava tersebut bergerak dan begitu juga lempeng benua. Lihat gambar di bawah ini.

Diketahui pula bahwa polaritas magnetik bumi selalu berarah bolak-balik sepanjang periode magnetisasinya. hal ini merupakan bukti yang sangat penting bagi Teori Tektonik Lempeng.

Ketika kita memperhatikan polaritas magnetik batuan di lantai samudera. Polaritasnya akan terlihat berarah bolak-balik pada lapisan batuan secara bergantian, membentuk image seperti cermin pada kedua sisi pematang tengah samudera.
Bukti lainnya adalah penyebaran titik pusat gempa dangkal, menengah dan dalam. Kalau diperhatikan lebih teliti, akan dijumpai titik pusat gempa dalam hanya berasosiasi dengan zona penunjaman. Lihat gambar penyebaran titik pusat gempa di bawah ini.

Terakhir, bukti lainnya yang mendukung teori ini adalah informasi yang didapatkan oleh para ilmuwan dari hot spot. Sebagai contoh, Kepulauan Hawaii dan gunungapi tengah laut yang merupakan kepanjangan dari Hawaii menuju Palung Aleutia, menunjukkan pergerakan Lempeng Pasifik searah deretan hot spot. Lihat gambar di bawah ini.

Pentarikhan radiometrik menunjukkan aktivitas vulkanik semakin muda menuju Kepulauan Hawaii, yang sekarang berada tepat di atas hot spot.
Pangaea
Gambar di bawah menunjukkan bagaimana Pangaea terpecah dan benua hasil pecahannya bergerak ke posisi mereka saat ini.

Mekanisme Penggerak
Satu hal yang mengganjal hipotesis Wegener tentang Apungan Benua adalah dia tidak dapat menjelaskan mekanisme seperti apa yang menyebabkan pergerakan lempeng. Saat ini, ada tiga ide yang dikemukakan oleh para ilmuwan terkait mekanisme penggerak tersebut.
Pertama, ide tentang adanya arus konveksi yang besar di dalam mantel bumi yang menggerakkan lempeng seperti sabuk konveyor.
Kedua, ide yang menjelaskan bahwa lempeng yang menunjam lebih berat daripada lempeng di atasnya, karenanya akan menarik lempeng ini ke bawah. Hal ini disebut slab-pull. Juga karena gravitasi, bagian atas dari lempeng di lokasi pematang terdorong ke atas. Ini disebut slab-push.
Ketiga, ide tentang adanya plume (aliran magma yang membumbung) yang bergerak ke atas. Ide ini memjelaskan bahwa hanya ada beberapa plume yang sangat besar yang menggerakkan arus konveksi ke arah atas di dalam mantel bumi, sedangkan lempeng yang menunjam menggerakkan arus konveksi ke arah bawah dan menyempurnakan perputaran arus konveksi tersebut.
Kesimpulannya, Teori Tektonik Lempeng adalah teori terbaru dan hingga kini sangat bagus digunakan oleh para ilmuwan dalam menjelaskan berbagai proses tektonik yang terjadi dalam sejarah bumi.
Terjemahan secara bebas dari Plate Tectonic Mini Lecture