Memahami Mekanisme Slab Pull

AwangSetyanaPada kesempatan ini, Pak Awang Harun Satyana (geologi senior Indonesia) akan menjelaskan tentang pengerakan lempeng dengan mekanisme Slab Pull yang beberapa waktu lalu pernah ditanyakan ke beliau. Sebelum menjelaskan hal tersebut, beliau menjelaskan tentang prinsip dasar lapisan bumi. Hal tersebut perlu beliau jelaskan karena ketika membaca buku atau tulisan tentang lapisan bumi, tentu kawan-kawan sering melihat berbagai macam penamaan tiap-tiap lapisan bumi. Ada beberapa tulisan yang menyebutkan bahwa lapisan bumi terdiri dari kerak, mantel atas,  zona transisi, mantel bawah, inti luar dan inti dalam, namun ada juga tulisan yang menyebutkan lapisan bumi terdiri dari litosfer, astenosfer, mesosfer, dan barisfer. Istilah yang beragam ini tentu membuat kawan-kawan sulit memahami perbedaan dan kesamaan antara keduanya.

Berikut ini tulisan Pak Awang H Satyana tentang hal yang saya jelaskan di atas dan tulisan ini saya paste sesuai dengan aslinya.

Sebuah pertanyaan diajukan kepada saya melalui FB, bagaimana sebuah kerak samudera yang menunjam di bawah benua bisa menggerakkan lempeng samudera yang belum menunjam melalui mekanisme “slab pull”. Slab pull adalah mekanisme bergeraknya lempeng samudera karena tarikan lempeng samudera yang beradab di zona tunjaman/ subduksi.

Saya kutip pertanyaannya sebab baik untuk diketahui banyak orang sebagai bahan belajar, saya pikir ada pengertian fundamental yang harus dicek lagi. “Apakah slab pull itu ada? Mengingat densitas antara kerak samudra yg padat dan bagian bawahnya yg masih liquid – melt tidak berbeda (?) bahkan mungkin lebih ringan karena sdh terdeferrensiasi- tersettling, sehingga bagian atas BJ-nya ringan. Satu alasan bisa sinking hanyalah fase padat materi BJnya lbh tinggi dibanding fase cairnya. Lepas dari adanya fakta Benioff zone.. rasanya janggal melihat model penunjaman dimana kerak samudra bisa tenggelam kedalam bagian liquid-melt dari mantel.. mengingat berat jenis materi yg demikian. Sehingga hemat saya.. dipping  dari slab lbh bergantung pd geometri zona  kontak antar kerak dan rigidity dari kerak. Maka.. apakah ada slab pull tersebut?.. itu pertanyaannya.”

Pertanyaan yang kritis, mungkin juga menjadi keraguan banyak orang atas mekanisme slab pull dalam menggerakkan lempeng. Tetapi saya ingin bilang bahwa pertanyaan ini timbul karena mungkin mendapatkan pemahaman yang tidak tepat atas tiga hal ini: kerak, litosfer, dan lempeng. Maaf saya harus  menjelaskan dulu hal-hal yang sangat mendasar berikut ini sebelum menjawab pertanyaan di atas.

Bumi dengan jari-jari sedalam 6370 km itu dibagi-bagi menjadi lapis demi lapis. Terdapat dua cara pembagian: (1) berdasarkan sifat  seismik setiap lapisannya (seismic layering), yaitu bagaimana lapisan- lapisan Bumi ini menyebabkan diskontunitas atas rambatan gelombang seismik dan (2) berdasarkan sifat rheology setiap lapisannya (rheologic layering), yaitu bagaimana lapisan-lapisan Bumi ini merespon stress atasnya.

Berdasarkan seimic layering, maka Bumi dari atas ke bawah  terdiri atas : kerak, mantel atas,  zona transisi, mantel bawah, inti luar dan inti dalam. Antara  kerak dan mantel atas ada diskontinuitas Mohorovicic. Antara mantel bawah dan inti luar ada diskontinuitas Gutenberg. Tebal kerak benua 40 km, kerak samudera 6 km, mantel atas sampai kedalaman 400 km (-400 km),  zona transisi sampai -670 km,  mantel bawah sampai -2900 km, inti luar sampai -5150 km, dan inti dalam sampai titik pusat Bumi di 6370 km.

Berdasarkan rheologic layering, maka Bumi dari atas ke bawah terdiri atas: litosfer, astenosfer, mesosfer, barisfer. Litosfer sampai kedalaman 100 atau 150  km, astenosfer sampai  -350 km, mesosfer sampai -2900, sementara barisfer terbagi atas inti luar dan inti dalam dengan kedalaman seperti pembagian berdasarkan seismic layering. Semua kedalaman atau ketebalan layers di atas adalah nilai rata2.

Maka bila kedua kategori pembagian lapisan Bumi ini dihubungkan: kerak adalah bagian paling atas litosfer (sebagian litosfer masuk ke dalam mantel atas – lithospheric mantle), astenosfer juga masuk ke dalam mantel atas, transition zone dan mantel bawah adalah mesosfer.

Apakah lempeng/ plate di dalam teori tektonik lempeng? Lempeng adalah : “Earth’s relatively rigid outer shell, consists of discrete pieces , called LITHOSPHERE PLATES, or simply plates, which move relative to one another”. Ini definisi yang diturunkan dari Sykes et al. (1968), sebuah paper klasik, salah satu paper bersejarah saat teori tektonik lempeng dilahirkan pada tahun 1968.  Cek saya atas banyak publikasi tektonik lempeng menunjukkan bahwa yang namanya lempeng itu bukan kerak, tetapi litosfer (dan kerak adalah bagian paling atas litosfer).

Lempeng  benua terdiri atas kerak benua setebal 40 km ditambah litospheric mantle di bawahnya setebal  110 km, jadi lempeng benua adalah continental lithosphere setebal150 km. Lempeng samudera adalah kerak samudera setebal 6 km ditambah lithospheric mantle di bawahnya setebal sekitar 95 km, jadi lempeng samudera adalah oceanic lithosphere setebal 100 km.

Maka yang berjalan-jalan di seputar Bumi sebagai lempeng-lempeng itu adalah litosfer benua atau litosfer samudera, bukan hanya kerak benua atau kerak samudera. Mereka berjalan di atas astenosfer pada kedalaman 150 km di bawah benua, atau 100 km di bawah samudera. Di zona-zona mantel yang naik (upwelling), tentu kedalaman astenosfer mendangkal atau litosfer menipis.

SLAB, sebenarnya pengertiannya sama dengan lempeng, tetapi dalam tektonik lempeng  biasanya dipakai untuk lempeng samudera, khususnya yang menunjam (subducted slab) sebagai lawan istilah atas overriding plate, lempeng yang terletak di atas yang menunjam.

Kembali ke pertanyaan di awal, apakah ada SLAB PULL itu? Setelah saya jelaskan definisi2 yang ketat tentang CRUST, LITHOSPHERE, dan PLATE, harusnya kita bisa berpendapat  bahwa pertanyaan tersebut harus diluruskan dulu. Yang menunjam bukanlah hanya kerak samudera, tetapi juga lithospheric mantle di bawah kerak samudera. Dan dari sinilah asalnya gaya SLAB PULL tersebut. Prosesnya adalah seperti di bawah ini.

Slab-pull force itu ada  karena oceanic lithospheric plate yang menunjam itu umurnya tua dan dingin, sehingga secara isostatik negatif (negative buoyant) relatif terhadap astenosfer di bawahnya. Maka oceanic lithosphere ini akan tenggelam, bukan terapung. Lalu ketika lempeng litosfer oseanik ini sampai ke dalam mantel, terjadilah transformasi fasa dari basalt menjadi eklogit yang jauh lebih berat BJ-nya, sehingga lempeng samudera yang menunjam ini jauh lebih berat daripada lempeng samudera yang masih di permukaan. Maka bagian lempeng yang menunjam ini karena jauh lebih berat akan menarik sisa lempengnya yang masih di permukaan oleh gaya beratnya, gravitasi, itulah SLAB PULL.

Demikian, semoga cukup memberikan pemahaman kembali atas masalah mendasar di dalam geologi secara umum, khususnya tektonik lempeng. Bila pemahaman dasarnya, fondasinya benar, tak ada yang membingungkan atas konsep2 yang dibangun di atas fondasi tersebut.

Salam,
Awang

Rate this article!
Tags:
author

Author: 

Saya Ibnu Rusydy, Pecinta, pelajar dan pengajar Ilmu Kebumian yang lahir di Aceh-Indonesia. Saat ini saya tergabung dalam Himpunan Ahli Geofisika Indonesia (HAGI) Komisaris Wilayah Aceh (id: IBN-RUSYD-150) dan Ikatan Ahli Geologi Indonesia (IAGI) Pengurus Daerah Aceh (Npa: 4658). Apabila menyukai artikel yang saya tulis, silahkan sebarkan ke kawan-kawan anda.

2 Responses

  1. author

    bahtiar4 years ago

  2. author
    Author

    Ibnu Rusydy4 years ago

Leave a Reply