STRUKTUR DALAM BUMI

Pendahulu yang memikirkan struktur-dalam bumi yang terkenal adalah Plato. Ia berpendapat bahwa bumi terdiri dari substansi berfasa cair dilapisi oleh lapisan kerak yang tipis. Pada bagian-bagian kerak yang lemah diterobos oleh substansi dari dalam, keluarlah magma dan timbullah gunungapi.

Untuk mengetahui struktur dalam bumi tidaklah mudah. Karena pemboran terdalam yang pernah dilakukan hanya sedalam 8 km. Dari menpelajari batuan yang tersingkap di permukaan bumi, akibat erosi mencapai 20 sampai 25 Km saja. Gunungapi memberikan contoh batuan yang lebih dalam, tetapi hanya sampai sekitar 200 Km.

Akan tetapi dengan mempelajari sifat gelombang gempa bumi dapat diketahui lebih banyak hal mengenai struktur dalam bumi. Dengan mempelajari waktu tempuh perambatan gelombang, yang ternyata bervariasi dan tidak sesuai dengan hasil yang diperhitungkan berdasarkan antara jarak tempuh dan waktu yang diperlukan.

Berdasarkan kenyataan bahwa kecepatan rambat gelombang merupakan fungsi dari densitas media yang dilaluinya, maka para ahli kegempaan menjelaskan ketidak-sesuaian dan variasi waktu tersebut disebabkan oleh karena gelombang gempa merambat tidak dalam satu macam media, tetapi dalam beberapa media yang densitasnya berbeda. Dengan kata lain bumi tidak merupakan suatu bulatan yang homogen, melainkan terdiri dari beberapa lapisan yang konsentris dengan densitas berbeda. Densitas terbesar terakumulasi pada pusat bumi, dan mengecil menjauh dari pusat.

Dari data kegempaan tersebut, secara sederhana dibuatlah suatu model struktur bumi. Bumi dibagi menjadi 3 bagian seperti terlihat pada bagian kiri gambar 2.4.

1) Kerak bumi (Earth crust). merupakan lapisan terluar yang tipis, terdiri dari batuan yang lebih ringan dibandingkan dengan batuan selubung di bawahnya. Dengan densitas rata-rata 23 gr/cc. Ketebalannya tidak merata, perbedaan ketebalan ini menimbulkan perbedaan elevasi antara benua dan samudera. Pada daerah pegunungan ketebalannya lebih dari 70 km dan kurang dari 5 km pada beberapa samudera. ­Berdasarkan data kegempaan para ahli membaginya menjadi dua:

a. Kerak benua, pada umumnya terdiri dari batuan granitik, ketebalan rata-rata 45 Km, dan berkisar antara 30-70 Km. Oleh karena kaya akan unsur Si dan Al maka ada yang menyebutnya sebagai lapisan Sial.

b. Kerak samudera, terdiri dari batuan basaltik yang tebalnya 8 Km, kerak samudera kaya akan unsur Si dan Mg, sehingga disebut lapisan Sima.

2) Selubung bumi (Mantel), terletak di bawah kerak bumi. Terdiri dari batuan, katebalannya 2885 Km. Densitasnya berkisar dari 3,3 di dekat kerak dan 5.7 gr/cc dekat inti bumi.

3) Inti bumi (Core), terletak dari kedalaman 2900 Km sampai pusat bumi. Struktur inti bumi kompleks, sehingga dapat dibagi menjadi inti bagian luar dan inti bagian dalam.

Menurut perkembangan pengetahuan kegempaan dan banyak stasiun gempa di bumi, yang memungkinkan mempelajari sifat perambatan gelombang-gelombang gempa P dan S (akan dibahas dalam bab kegempaan), sehingga dapat diketahui struktur dalam bumi lebih rinci. Gambar 2.4 bagian kanan memperlihatkan struktur dalam bumi yang terdiri dari:

Litosfir merupakan lapisan teratas bumi, termasuk kerak dan bagian atas selubung. Ketebalannya sekitar 50 Km di bawah samudera dan di bawah benua lebih tebal berkisar 100 Km, bersifat kaku, keras, kompak dan kuat (Gambar 2.5).

Astenosfir, terdapat di bawah litosfir, sebagai lapisan yang lunak pada bagian atas selubung, tebalnya sekitar 600 km. Lapisan ini sangat berarti karena suhu dan tekanannya dalam keseimbangan yang baik, sehingga materialnya. dalam keadaan mendekati titik leburnya. Karena hampir melebur dan berstruktur lemah memungkinkan untuk mengalir. Pergerakan dalam lapisan ini berperan sebagai penyebab aktivitas gunungapi dan deformasi kerak bumi.

Selubung, adalah lapisan yang menyelubungi inti bumi, merupakan bagian terbesar dari bumi. 82.3% dari volume dan 67.8% dari massa bumi. Bagian dalam selubung mulai batas dengan inti (2883 km) sampai 353 km di bawah tekanan sangat besar, dan meskipun suhunya sangat tinggi, tetapi daya tahan (strength)nya tetap besar. Karena itu diberi nama mesosphere (lapisan intermediate atau middle).

Inti bumi, merupakan pusat massa bumi, bergaris tengah 7000 km. Dari sifatnya yang tidak merambatkan gelombang gempa S, disimpulkan bahwa inti bagian luar setebal 2000 km, berfasa cair dan bagian dalam berfasa padat. Densitasnya berkisar dari 9.5 dekat selubung dan membesar ke arah pusat sampai 14.5 gr/cc. Berdasarkan besarnya densitas ini diperhitungkan inti bumi terdiri dari campuran unsur-unsur besi (Fe) dan nikel (Ni). Oleh karena itu bumi disebut juga sebagai lapisan Nife.