Asal Mula Teori Tektonik Lempeng

Pegunungan Himalaya sering disebut-sebut sebagai “roof of the world” (atap bumi), karena memiliki puncak-puncak tinggi di bumi, salah satunya adalah Everest – 8.850 meter di atas permukaan laut. Puncak gunung ini ditempati oleh batugamping, tipe batuan yang terbentuk di perairan hangat laut dangkal dan pada umumnya tersusun dari sisa-sisa organisme laut, seperti; plankton, terumbu dan ikan.

Bertahun-tahun ahli geologi mencoba mencari tahu, bagaimana bisa organisme laut berada di puncak pegunungan?

Di tahun 1900-an, banyak ilmuan percaya bahwa setelah bumi terbentuk, permukaan bumi mengalami pengerutan. Teori pengerutan ini secara bebas diusulkan oleh dua ilmuan terdahulu di akhir 1800-an dan awal 1900-an, mengimplikasikan bahwa deretan pegunungan seperti Himalaya terbentuk dari proses tersebut. Teori ini mengasumsikan; semua bentuk permukaan bumi dihasilkan oleh satu proses pendingan magma dan kemudian mengerut selama lebih dari 1 juta tahun.

Wegener – “Continental Drift”

Pergerakan Benua dari waktu ke waktu.
(Wegener, 1924)

Alfred Wegener, seorang ahli geofisika dan meteorologi dari Jerman, tidak puas dengan penjelasan teori pengerutan itu. Ia mengeluarkan ide bahwa benua Afrika dan Amerika Selatan saling bercocokan satu sama lain seperti potongan puzzle. Berdasarkan pengukuran data paleoklimatik dari sisi-sisi benua yang mengelilingi Samudera Atlantik, ia menemukan lapisan batubara yang terbentuk di daerah tropis, membentang dari Amerika Utara – Eropa dan Asia, ketiga benua tersebut jauh di bagian utara dari daerah-daerah tropis moderen. Ia juga menemukan bukti bahwa lapisan es pernah berkembang di Afrika Selatan dan India. Suatu fenomena yang tidak mungkin dijelaskan berdasarkan tatanan benua-benua saat ini.

Wegener mengajukan teori pergeseran benua dalam bukunya yang berjudul “The Origins of the Continents and the Oceans”, diterbitkan di Jerman pada tahu 1915 dan di Inggris pada tahun 1924. Teorinya menyatakan bahwa pada periode Kapur (sekitar 300-360 juta tahun lalu), semua benua dulunya menyatu dalam satu superbenua yang di sebut Pangea. (lihat animasinya)

Apa yang menyebabkan benua bergerak?

Ketika buku Wegener diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris, Perancis, Spanyol, dan Rusia pada tahun 1924, banyak orang yang mencemooh teori tersebut. Salah satu masalah utama adalah ia tidak mencantumkan mekanisme dorongan dalam teori pergerakan benua.

Gaya apa yang menggerakkan benua? Dari mana asalnya? Berapa besar gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan sebuah benua?

Barulah pada 1960-an, mekanisme dorongan yang merupakan kunci penting untuk teori pergerakan bunua, mulai terjawabkan. Wegener telah membuat peryataan berdasarkan data-data yang diambil dari benua, saat itu ia tidak menyadari bahwa ada daerah yang luas tersembunyi berkilo-kilometer di bawah lautan yang menutupi hampir 70% permukaan bumi. Perang Dunia I dan II membawa perkembangan teknis dan ilmiah yang memungkinkan ilmuan untuk memetakan dasar samudera dan mengukur kemagnetan batuannya secara detil. Kedua data tersebut mulai dikembangkan untuk memperkuat teori pergerakan benua.

Memetakan lantai samudera

Sebelum 1920-an, bentuk dasar samudera dianggap datar dan tidak memiliki ciri khusus. Namun, Selama Perang Dunia I, kapal-kapal yang dilengkapi sonar mulai menghasilkan data tentang topografi dasar samudera. Berdasarkan peta sonar ini para ilmuan mulai menyadari bahwa dasar samudera ternyata bukan hanya datar tapi juga memiliki lembah dan pegunungan.

Yang paling mengejutkan para ilmuan adalah penemuan deretan punggungan di sepanjang pertengahan samudera Atlantik, punggungan ini memiliki tinggi 1 – 2 km dari dasar laut di sekitarnya dan parallel dengan pantai di kedua sisinya. Punggungan serupa, yang di sebut “mid-ocean ridges” (pematang tengah samudera) oleh penemu mereka, juga ditemukan di bagian timur Samudera Pasifik dan bagian barat Samudera Hindia.

Berdasarkan fakta bahwa punggungan ini parallel dengan tepian benua di kedua sisinya, para ilmuan mengaitkannya dengan teori pergerakan benua, tapi apa?

Harry Hess – Geologist di Princeton University, melalui makalahnya yang diterbitkan tahun 1962 berjudul “History of Ocean Basins”, mengusulkan bahwa punggungan dasar samudera itu menandakan daerah dimana magma naik ke permukaan. Ekstrusi magma tersebut mendorong dasar samudera menjauh dari punggungan seperti conveyor belt. Sementara, palung-palung yang ditemukan di lepas pantai Amerika Selatan dan Jepang, merupakan wilayah dimana dasar samudera didorong masuk ke bawah benua yang tebal, Hess menyebutnya sebagai zona subduksi. Teori “seafloor spreading” yang diusulkan Hess menyimpulkan mekanisme dorongan untuk memperkuat teori Wegener, akan tetapi masih membutuhkan banyak bukti.

Pematang tengah samudera dan zona subduksi. (internet)

Kemagnetan batuan dasar samudera

Pada tahun yang sama saat Hess mengajukan teorinya, Angkatan Laut Amerika Serikat menerbitkan sebuah laporan yang berisi tentang temuan mengenai kemagnetan batuan dasar lsamudera. Selama Perang Dunia II, kapal-kapal menggunakan magnetometer untuk mecari kapal selam. Magnetometer digunakan setiap kali saat kapal melakukan perjalanan bolak-balik melintasi Atlantik dan Pasifik, dan mereka menemukan lebih dari sekedar kapal selam.

Ketika para ilmuan Angkatan Laut memeriksa data, mereka menemukan grafik yang menunjukan anomali pergantian kemagnetan kuat dan lemah pada batuan dasar samudera.

Data kemagnetan dihasilkan dari kehadiran mineral-mineral magnetik pada batuan, contohnya; mineral magnetit, yang umum terdapat pada batuan basalt sebagai penyusun batuan dasar samudera. Ketika magma mulai membeku, mineral magnetit akan searah dengan medan magnet bumi seperti yang terjadi pada jarum kompas.

Contoh gambar yang menunjukan anomali kemagnetan yang simetris
pada pematang tengah samudera. (homepage.smc.edu) - gambar lain

Kehadiran medan magnet bumi sudah diketahi sejak dahulu kala, tapi baru setelah Perang Dunia II para ilmuan menyadari bahwa polaritas medan bumi tidak selalu tetap. Saat ini kita berada pada polaritas normal, dimana jarum kompas akan mengarah ke utara. Tetapi pada suatu waktu tertentu di periode sebelumnya, polaritas pernah terbalik, yang berarti jarum kompas akan mengarah ke selatan. Fenomena pembalikan medan magnet sebelumnya sudah pernah ditemukan pada batuan kontinen, kasusnya sama dengan yang ditemukan pada batuan lantai samudera. Pembalikan paleomagnetik bumi yang terekam pada basalt, merupakan bukti bahwa medan magnet bumi pernah beberapa kali mengalami pembalikan sepanjang sejarah geologi.

Bukti pemekaran lantai samudera

Pada 1963, Fred Vine dan Drummond Matthews, ahli geologi Inggris, bergabung dalam kegiatan pemetaan topografi pematang tengah samudera Atlantik, mereka menemukan pola simetrik pada grafik pengukuran kemagnetan batuan dasar samudera. Ketika kapal Angkatan Laut Amerika merekam kemagnetan yang kuat, batuan menunjukan polaritas normal; dan ketikan kapal merekam kemagnetan yang lemah, batuan menunjukan polaritas terbalik.

Grafik yang dihasilkan tidak hanya paralel dengan pematang tengah samudera, namun juga berpola simetris.

Pola simetris tersebut menyimpulkan bahwa magma telah naik ke permukaan dan membeku mengunci medan magnet pada saat itu, kemudian didorong menjauh dari punggungan ke arah yang berlawanan. Catatan pembalikan paleomagnetik ini terekam sepanjang regenerasi kerak baru dari waktu ke waktu, sekaligus memberikan bukti yang diperlukan untuk teori pemekaran lantai samudera yang diusulkan oleh Hess.

Karya Hess, Vine, dan Matthews menghasilkan peta bumi yang baru, dengan adanya penambahan fitur dasar laut, diantaranya adalah pemekaran lantai samudera dan zona subduksi.

Garis merah menunjukan pematang tengah samudera. Garis kuning menunjukan zona subduksi.
Sedangkan garis biru bukan termasuk keduanya. (USGS)

Keberlanjutan bukti teori Tektonik Lempeng

Saat ini, banyak bukti-bukti tentang tektonik lempeng yang diakuisisi dengan teknologi satelit. Melalui penggunaan Global Positioning System (GPS) dan teknik pengumpulan data berbasis satelit lainnya, para ilmuwan dapat langsung mengukur velocity (kecepatan dan arah gerakan) dari lempeng di permukaan bumi.

Himalaya, ternyata, mulai terbentuk sekitar 50 juta tahun yang lalu ketika Lempeng India bertabrakan dengan Lempeng Eurasia, mengangkat dan melipat batuan yang terbentuk di bawah permukaan laut ke puncak gunung. Karena Lempeng India sampai sekarang masih bergerak ke utara, maka Himalaya masih terus terangkat dengan laju sekitar 1 cm per tahun.

Kita tidak perlu lagi menggunakan teori pengerutan bumi untuk menjelaskan keberadaan fosil laut di puncak Himalaya; yang ternyata itu merupakan proses tektonik lempeng.

Bumi sangat dinamis – rantai pegunungan terbentuk dan kemudian tererosi, sebuah gunung berapi erupsi dan kemudian punah, muka air laut naik dan kemudian surut, perubahan-perubahan ini semua adalah hasil dari proses tektonik lempeng. Teori pergerakan benua yang diusulkan oleh Wegener merupakan langkah awal dalam pengembangan teori tektonik lempeng, yang kemudian menjadi fondasi dalam pengembangan konsep-konsep geologi moderen.

---

Compiled by @EFBumi

Referensi:

• Hess, H. H., 1962, "History Of Ocean Basins". In Petrologic Studies: A volume in honor of A.F. Buddington. Geological Society of America, p. 599-620.
• Vine, F. J., and Matthews, D. H., 1963. "Magnetic Anomalies Over Oceanic Ridges". Nature, v. 199, no. 4897, p. 947-949.
• Wegener, A., 1924. "The origin of Continents and Oceans" (Entstehung der Kontinente und Ozeane). Methuen & co.