Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen 2018 94 PDF

Preview

Summary

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen 2018 6. LANTAI SAMUDRA DAN SEDIMEN 6.1. CEKUNGAN SAMUDRA DAN BENUA Cekungan samudera dapat berada di manapun di bumi yang ditutupi oleh air laut, tetapi secara geologi, cekungan samudera adalah cekungan geologi yang berada dibawah laut. Secara geologi, bentuk geomor...

Description

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018





6. LANTAI SAMUDRA DAN SEDIMEN

6.1.

CEKUNGAN SAMUDRA DAN BENUA Cekungan samudera dapat berada di manapun di bumi yang ditutupi oleh air laut, tetapi

secara geologi, cekungan samudera adalah cekungan geologi yang berada dibawah laut. Secara geologi, bentuk geomorfologi seperti palung dan pegunungan bawah laut yang bukan bagian dari cekungan laut, sementara secara hidrologi, cekungan laut termasuk fitur geomorfologi. Samudera Atlantik dan samudera Artik adalah salah satu contoh cekungan samudera aktif, sementara laut Tengah menciut. Samudera Pasifik juga cekungan aktif yang menyusut walaupun memiliki palung laut dan punggung bukit laut yang menyebar. Teluk Meksiko adalah salah satu cekungan samudera yang sudah tidak aktif. Contoh lainnya adalah laut Jepang dan laut Bering.

Gambar 6.1 Profil morfologi Cekungan Samudra

Pada awal perkembangannya studi tentangilmu geologi dari tahun 1860an, hampir semua ahli geologi menganggap cekungan laut umumnya berbentuk seperti palung besar yang disebut dengan geosinklin, dimana didalamnya terakumualasi endapan sedimen yang tebal yang didominasi oleh sedimen laut dangkal dan seiring dengan subsiden yang dialami oleh geosinklin tersebut (Dott, 1974). Dengan berkembangnya konsep tektonik lempeng pada akhir tahun 1950an dan awal 1960an, pemikiran geologi berpindah dari konsep geosinklin. Saat ini para ahli geologi mengenal ada beberapa jenis cekungan dan bermacam macam mekanisme yang mengakibatkan suatu cekungan terbentuk. Para ahli geologi berpendapat bahwa cekungan terbentuk oleh kontrol tektonik global serta kontrol geologi (perubahan muka air laut, suplai sedimen, subsiden cekungan, dll) yang berpengaruh terhadap proses pengisian cekungan. 94



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018

Cekungan sedimen adalah suatu depresi yang memiliki kapabilitas untuk menjadi tempat terakumulasinya endapan sedimen. Subsiden dari kerak bumi bagian atas harus terjadi sehingga depresi yang sedemikian rupa bisa terbentuk. Mekanisme yang dapat menghasilkan subsiden yang pembebanan bagian kerak, aliran astenosfir dan densifikasi kerak (Dickinson, 1993). Kompensasi isostatik adalah aspek yang penting dari suatu proses pembebanan vulkanik dan sedimenter. Konsep dari isostasi menganggap bahwa kompensasi lokal dari suatu kerak dengan ketebalan dan atau struktur densitas yang berbeda akan memiliki perbedaan relief relatif (Angevine, Heller, dan Paola, 1990). Dengan demikian, menambah beban diatas suatu bagian kerak (contohnya pengisian cekungan sedimen) menyebabkan subsiden, menghilangkan beban (contohnya erosi) akan menyebabkan pengangkatan. Konsep ini mengikuti premis bahwa suatu cekungan yang awalnya diisi air oleh air akan mengalami pendalaman oleh pembebanan sedimen, seiring cekungan tersebut mengakumulasi sedimen. Sebagai tambahan dari efek pembebanan, proses flexing pada kerak juga terjadi, pada intensitas tertetu pada kepadatan dari litosfir yang ada di bawhnya, sebagai hasil dari proses tektonik: overthrusting, underpulling, dan underthrusting pada litosfir padat. Terakhir, efek termal (contohnya pendinginan litosfir, bertambahnya densitas kerak disebabkan perubahan temperatur atau kondisi tekanan) juga dapat berperan sebagai faktor penting dalam pembentukan cekungan. Proses tektonik lempeng menyebabkan perubahan mendasar pada masa benua dan cekungan samudra seiring dengan berjalannya waktu. Benua terpisah dan saling menjauh membentuk cekungan samudra yang dapat memiliki lebr hingga 500 km, yang kemudian dapat tertutup kembali saat lempeng samudra mengalami subduksi di palung (trench). Proses bukn dan penutupn dari suatu cekungan samudra disebut sebagai siklus Wilson. Siklus Wilson dimulai dengan pembentukn cekungan rift atau rifting basin (dialasi oleh kerak benua) yang kemudian akan berevolusimenjadi proto-oceanic through (sebagian dialasi oleh kerak samudra), dan selanjutnya akan menjadi cekungan samudra sepenuhnya, dialasi oleh lempeng samudra dan dibatasi oleh passive continental margin. Setelah puluhan juta tahun atau lebih, zona subduksi akan berkembang disekitarnya margin samudra dan cekungan samudra kan mulai tertutup. Klosur akan timbul bersamaan dengan proses tumbukan benua (continental collision) dan pembentukan sabuk orogen. Keseluruhan pembentukan cekungan dan penghancurannya membutuhkan waktu antara 50 sampai 150 juta tahun. Catatan geologi mengisyaratkan bahwa telah terjadi banyak siklus Wilson dalam sejarah masing-masing benu. Oleh karena itu, hanya sedikit cekungan sedimen tetap tidak berubah hingga sekarang, atau ada dalam posisi yang tetap, kecuali beberapa cekungan yang terletak di daerah kratonik dalam suatu benua.

95



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018

6.1.1 Sebaran Geografis Cekungan Samudra Cekungan Samudra adalah bagian dari lithosfir yang berada dibawah permukaan laut Paparan benua adalah suatu bentuk lempeng bawah laut yang dangkal yang berada pada batas tepi benua dengan bidang kemiringan yang sangat kecil mengarah kearah laut. Paparan benua umumnya luas dan relatif datar berada pada tepi benua yang bersifat pasif. Paparan benua yang ada di dunia biasanya ditutupi oleh sedimen yang relatif muda. Hampir semua sedimen muda berasal dari daratan. Pada umumnya sedimen pasir berada dekat pantai dimana bagian dasarnya dangkal dan dipengaruhi oleh kerja gelombang. Lumpur yang berbutir halus umumnya diendapkan agak jauh dari lepas pantai; dimana airnya lebih dalam, tenang dan tidak dipengaruhi oleh kerja gelombang seperti yang terjadi di pantai. Endapan paparan benua dapat terjadi pada dua lempeng benua yang saling menjauh (divergen) sampai pada kedua segmen benua tersebut terpisah, dan dengan semakin lebarnya rift maka air laut akan mengisinya membentuk dan tumbuh menjadi cekungan laut yang baru. Tepi benua yang mengalami surut secara berangsur seperti litosfir yang mengalami muai dan susut, pembentukan cekungan lepas pantai dapat menerima sedimen hasil erosi dari daratan sekitarnya. Meluasnya paparan benua dari setiap benua yang berasosiasi dengan dataran pesisir yang merupakan bagian dari benua selama zaman es, tetapi berada dibawah laut selama zaman antarglasial seperti paparan laut dan teluk. Naiknya permukaan benua dibawah lereng, tetapi kearah daratan dari dataran abyssal. Gradien antara lereng dan paparan pada kemiringan 0.5 - 1°. Kelanjutan sejauh 500 km dari lereng disusun oleh endapan sedimen yang tebal melalui arus turbidit yang berasal dari paparan dan lereng. Pada kenyataannya, luas dari cekungan samudra sangatlah bervariasi, hal ini tidaklah umum untuk wilayah yang tidak mempunyai paparan, terutama kearah tepi dari suatu lempeng samudra yang menyusup kebawah lempeng benua pada zona lepas pantai penunjaman (subduksi), seperti lepas pantai Chili atau pantai barat Sumatra. Paparan benua yang paling luas adalah paparan Siberia yang berada di lautan Artic, dengan lebar mencapai 1500 km. Laut China Selatan juga merupakan paparan benua yang cukup luas yang juga menerus hingga ke Paparan Sunda yang menghubungkan Kalimantan, Jawa, dan Sumatra hingga ke Daratan Asia. Keluarga lainnya dari paparan benua yang juga ditutupi oleh air adalah Laut Utara dan Teluk Persia. Lebar rata-rata dari papapran benua adalah kuranglebih 80 km. Kedalaman air dari paparan juga sangat bervariasi, akan tetapi umumnya tidak lebih dari 150 meter. Kemiringan lereng paparan umumnya sangat kecil, yaitu sekitar 0.5° dengan relief vertikal kurang dari 20 meter.

96



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018



Sedimen

Batuan

Mantel

Garis Pantai Lereng Benua

Paparan Benua



Gambar 6-2 Topografi Paparan Benua: Pantai, Paparan Benua, dan Lereng Benua

Secara fisiografi, cekungan samudra dimulai dari bagian tepi benua yang terendam air. Tepi benua yang bersifat pasif seperti semua pantai yang ada di Atlantik mempunyai paparan yang lebar dan dangkal, terbangun dari sedimen yang tebal yang berasal dari erosi yang sangat lama dari benua yang ada disekitarnya. Pada tepi benua yang aktif, paparan benuanya sempit, dengan lereng yang curam, berkaitan dengan seringnya gempabumi yang membawa sedimen ke bagian laut yang dalam. Biasanya ujung dari paparan merupakan suatu titik dari berkurangnya kemiringan lereng. Lantai samudra dibawah tekuk lereng adalah lereng benua. Bagian bawah dari kemiringan lereng dikenal sebagai sebagai pembubungan benua (continental rise), dimana akhirnya bergabung dengan lantai dasar samudra, yaitu dataran abyssal. Paparan benua dan kemiringan lereng merupakan bagian dari tepi benua. Bagian paparan umumnya dibagi menjadi Paparan Benua Bagian Dalam, Paparan Benua Bagian Tengah, dan Paparan Benua Bagian Luar, dimana masing-masing memiliki ciri geomorfologi dan organisme laut tertentu. Sifat dari paparan berubah secara mencolok pada batas dimulainya lereng benua. Dengan beberapa pengecualian, batas paparan terletak pada kedalaman yang ditandai oleh kedalaman yang seragam yaitu berkisar antara 140 meter. Hal ini menyerupai suatu tanda pada zaman es, ketika tinggi muka air laut lebih rendah dari saat ini. Lereng benua lebih curam dibandingkan dengan paparan, rata-rata 3° tetapi dapat juga lebih rendah dari 1° atau 10°. Kelerengan seringkali terpotong 97



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018

oleh ngarai bawah laut. Mekanisme fisik yang terlibat didalam pembentukan ngarai tidak diketahui secara pasti hingga tahun 1960an. 6.2.

PEMBENTUKAN CEKUNGAN SAMUDRA Berdasarkan konsep tektonik lempeng, Strahler (1974) mengenalkan tentang tahapan

pembentukan dan penutupan cekungan Samudra yang dikenal “Siklus Wilson” (Ocean-Basin Opening and Closing – The Wilson Cycle) §

Siklus Wilson menggambarkan siklus tektonik atau siklus permulaan dan akhir dari suatu cekungan samudra (Gambar 6-3).

§

Tahap 1: sistim regangan pada lembah (rift-valley system; east african rift-valley system)

§

Tahap 2: teluk sempit (narrow ocean gulf; gulf of aden)

§

Tahap 3: cekungan samudra (wide ocean basin; atlantic ocean)

§

Tahap 4a: permulaan penutupan cekungan samudra (beginning of ocean-basin closing with shrinking ocean basin; the pacific ocean basin)

§

Tahap 4b: pembentukan jalur subduksi baru pada kerak samudra dan perkembangan sumbu kepulauan gunungapi

§

Tahap 5: kelanjutan penutupan cekungan. Tumbukan sumbu kepulauan dengan benua, membentuk orogen (mediterranean basin)

§

Tahap 6: akhir penutupan cekungan samudra (himalayan arc and tibetan plateau).

Pecahnya Benua dan Cekungan Samudra Baru (Continental Rupture and New Ocean Basin) §

Tahap 1 Siklus Wilson : Pecahnya Benua dimana seluruh benua terbagi dua (Gambar 6-3)

§

Mantel membentuk kubah (domed up) mengakibatkan kerak benua meregang dan menipis.

§

Muncul lembah sempit yang panjang (rift valley). Kerak (crustal block) bergerak ke bawah, kemudian terjadi sesar normal sehingga membentuk pegunungan.

§

Magma naik ke permukaan dan membentuk gunungapi

§

Terbentuk laut sempit.

§

Proses terpisahnya kerak benua masih berlanjut hingga terbentuk cekungan samudra.

Batas Pasif dan Sedimen (Passive Margin and Their Sediment Wedges) §

Litosfer samudra bergerak semakin jauh dari pusat pemekaran sehingga semakin ‘dingin.’

§

Pendinginan disertai dengan meningkatnya densitas batuan mengakibatkan litosfer bergerak semakin bawah sehingga cekungan samudra semakin dalam.

§

Sedimen dari benua tersedimentasi ke laut.

§

Pada batas kontinen terbentuk sediment wedge.

§

Tepi luar paparan terdapat lereng benua curam.

98



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018

§

Arus turbid membawa sedimen hingga ke dasar samudra dimana terakumulasikan tipe ke dua sediment wedge.

§

Jenis batas kontinen ini dinamakan batas pasif (passive margin).







Gambar 6-3. Diagram Siklus Wilson mengenai pembukaan dan penutupan cekungan samudra. Permukaan samudra tidak diperlihatkan. Tahap 1: continental rifting dimulai, membentuk rift valley yang merupakan embrio samudra. Tahap 2: Tahap awal; terbentuk teluk sempit. Tahap 3: Tahap akhir, samudra luas dengan passive continental margin di kedua sisi. Tahap 4a: penutupan samudra dimulai dengan pembentukan batas subduksi baru pada lempeng samudra. Tahap 4b: terbentuk busur kepulauan gunungapi di dekat batas subduksi. Tahap 5: tumbukan busur kepulauan. Batas subduksi baru di dekat batas benua mengakibatkan busur kepulauan gunungapi bertumbukan dengan benua, menghasilkan orogen. Tahap 6: tumbukan benua menghasilkan orogen di atas suture, mengakhiri siklus. (Strahler, 1974).

Perkembangan Busur Kepulauan Gunungapi (The Development of volcanic Island Arc) §

Tahap 4 merupakan permulaan penutupan cekungan samudra.

§

Harus terdapat minimal satu zona subduksi sehingga litosfer samudra dapat menunjam di palung.

§

Kepulauan gunungapi terbentuk di dekat palung.

§

Terjadi litosfer lempeng di bawah lempeng benua (underplating).

§

Magma berakresi (accrete) ke tepi lempeng.

§

Terjadi akumulasi sedimen di palung.

§

Terjadi perkembangan prisma akresi (accretionary wedge) berupa deformasi sedimen benua dan sedimen laut dalam. Sedimen ini berubah menjadi batuan metamorf.

99



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen

2018

Tumbukan Benua-Busur Kepulauan (Arc Continent Collision) §

Tahap 5 (?): Kepulauan gunung api, bersama dengan batas pasif (passive margin), menghasilkan tumbukan kontinen dengan busur gunungapi (arc-continent collision) dan menghasilkan pegunungan (orogen).

§

Di zona benua (inland zone / foreland) terdapat foreland thrust terdiri dari beberapa sesar naik.

§

Kerak benua yang baru terbentuk merupakan sumbu gunungapi terdahulu.

§

Sedimen yang terendapkan di dasar kerak samudra membentuk paparan benua.

Tumbukan Benua-Benua (Continent-Continent Collision) §

Tahap 6 yang merupakan akhir siklus Wilson dimulai dari dua massa benua menumbuk dan melenyapkan litosfer samudra menghasilkan struktur ikatan permanen yang disebut batas suture (continental suture).

§

Tahap ini dapat terjadi tanpa didahului tumbukan sumbu gunungapi dengan benua.

§

Yang dibutuhkan adalah adanya batas subduksi yang berada dekat dengan salah satu batas benua pasif (passive continental margin).

§

Proses mendekatnya dua kontinen membawa serta sediment wedge ke pegunungan dengan prisma akresi.

§

Contoh tumbukan benua dengan benua adalah Pegunungan Himalaya.

Umur relatif Benua dan Cekungan Samudra (Relative Ages of Continents and Ocean Basins) §

Litosfer samudra yang baru terbentuk secara menerus dikonsumsi ke batas lempeng konvergen.

§

Maka itu, umur litosfer samudra tidak dapat berumur tua.

§

Namun, litosfer benua dapat berumur lebih tua dari litosfer samudra karena ketebalannya sehingga massa litosfer benua lebih ringan yang menyebabkan tidak mudah menunjam.

§

Sekali tumbukan antara benua dan benua terbentuk, litosfer benua bertambah luas.

§

Umumnya umur litosfer benua antara 1 – 2,5 milyar tahun.

§

Umumnya umur litosfer samudra tidak yang lebih tua dari 230 juta tahun.

Benua dan Pemisahannya (A World Continent and its Breaking Apart) §

Benua memiliki rekaman sejarah geologi yang panjang.

§

Ditemukan bukti satu atau dua dekade lalu yang mendukung hipotesa bahwa suatu saat semua benua pernah bergabung menjadi satu yang dinamakan superkontinen (Pangea) yang dikelilingi oleh satu samudra (Panthalassa; Gambar 10).

§

Selanjutnya, superkontinen menjadi tidak stabil karena terdapat pemanasan mantel di bawahnya yang menyebabkan pemekaran benua (continental rifiting).

100



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Bab 6. Lantai Samudra dan Sedimen 6.3.

2018

SEDIMEN CEKUNGAN SAMUDRA Berdasarkan penyebarannya, sedimen laut dapat dikelompokan menjadi 2 (dua), yaitu

sedimen laut dalam dan sedimen laut dangkal. Karakteristik fisika kimia dan biologi antara kedua penyebaran tersebut memiliki perbedaan. Analisis besar butir sedimen dasar laut dan pantai menunjukkan kecenderungan menghalus ke arah lepas pantai. Dalam suatu proses sedimentasi, zatzat yang masuk ke laut berakhir menjadi sedimen. Dalam hal ini zat yang ada terlibat proses biologi dan kimia yang terjadi sepanjang kedalaman laut. Sebelum mencapai dasar laut dan menjadi sedimen, zat tersebut melayang-layang di dalam laut. Setelah mencapai dasar lautpun, sedimen tidak diam tetapi sedimen akan terganggu ketika hewan laut dalam mencari makan. Sebagian sedimen mengalami erosi dan tersuspensi kembali oleh arus bawah sebelum kemudian jatuh kembali dan tertimbun. Terjadi reaksi kimia antara butir-butir mineral dan air laut sepanjang perjalannya ke dasar laut dan reaksi tetap berlangsung penimbunan, yaitu ketika air laut terperangkap di antara butiran mineral. Sedimen yang di jumpai di dasar lautan dapat berasal dari beberapa sumber yang menurut Reinick dalam Kennet (1992) dibedakan menjadi empat yaitu: 1. Lithougenus sedimen yaitu sedimen yang berasal dari erosi pantai dan material hasil erosi

daerah upland. Material ini dapat sampai ke dasar laut melalui proses mekanik, yaitu tertransport oleh arus sungai dan atau arus laut dan akan terendapkan jika energi pengangkutanya melemah. 2. Biogeneuos sedimen yaitu sedimen yang bersumber dari sisa-sisa organisme yang hidup

seperti cangkang dan rangka biota laut serta bahan-bahan organik yang mengalami dekomposisi. 3. Hidreogenous sedimen yaitu sedimen yang terbentuk karena adanya reaksi kimia di dalam

air laut dan membentuk partikel yang tidak larut dalam air laut sehingga akan tenggelam ke dasar laut, sebagai contoh dan sedimen jenis ini adalah magnetit, phosphorit dan glaukonit. 4. Cosmogenous sedimen yaitu sedimen yang berasal dari berbagai sumber dan masuk ke

laut melalui jalur media udara/angin. Sedimen jenis ini dapat bersumber dari luar angkasa, aktifitas gunung api atau berbagai partikel darat yang terbawa angin. Material yang berasal dari luar angkasa merupakan sisa-sisa meteorik yang meledak di atmosfir dan jatuh di laut.

Sedimen yang berasal dari letusan gunung berapi dapat berukuran halus berupa debu volkanik, atau berupa fragmen-fragmen aglomerat. Sedangkan sedimen yang berasal dari partikel di darat dan terbawa angin banyak terjadi pada daerah kering dimana proses eolian dominan namun demikian dapat juga terjadi pada daerah subtropis saat musim kering dan angin bertiup kuat. Dalam 101



Copyright @2018 by Djauhari Noor

Ba...