FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN (1)
UNIVERSITAS INDONESIA
Depok, 9 September 2015
Mata Kuliah Pengantar Geofisika
Tim Dosen :
Dr. Syamsu Rosid
Dr. Yunus Daud
Dr. Supriyanto
Reza Syahputra S. T., M. Si.
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
OUTLINE
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
EVOLUSI BUMI
TEMPERATUR BUMI
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
2
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
3
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Bumi berumur 4,6 Milyar tahun lalu,
Namun kehidupan baru muncul di
planet sekitar 150 juta hingga 200 juta
tahun.
Artinya kehidupan baru hadir di Bumi
hanya 5%-10% dari masa hidup Bumi.
Pusat Bumi, intinya, berupa batuan
liquid yang terkadang tererupsi ke
permukaan melalui erupsi volkanik
Inti Bumi memiliki suhu sekitar 7,500°c,
lebih panas daripada permukaan
Matahari!
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
4
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Kabut (Nebula)
Planetisimal
Big Bang
Pasang Surut Gas (Tidal)
Bintang Kembar
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
5
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Kabut (Nebula) Immanuel Kant (1755) dan
Piere De Laplace (1796)
Gas di jagat raya berkumpul akibat gaya
tarik menarik antar sesamanya, berputar,
dan menjadi kabut (nebula).
Kabut tersebut berputar dan berpilin
dengan kuat.
Pemadatan terjadi di pusat lingkaran dan
kemudian membentuk matahari. Pada saat
yang bersamaan materi lainpun terbentuk
menjadi massa yang lebih kecil dari
matahari yang disebut sebagai planet,
bergerak mengelilingi matahari.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
6
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Planetisimal Forest Ray Moulton
(astronom) dan Thomas C. Chamberlain
(geolog)
Matahari terdiri dari massa gas yang
sangat besar.
Suatu saat melintas bintang lain dengan
sangat dekat yang hampir seukuran
matahari dan hampir bertabrakan.
Lintasan yang berdekatan mempengaruhi gaya gravitasi antara dua
bintang tersebut mengakibatkan tertariknya gas dan materi ringan
pada bagian tepi.
Materi-materi yang terlempar akibat gravitasi mulai menyusut dan
membentuk gumpalan-gumpalan yang disebut planetisimal.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
7
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Pasang Surut Gas (Tidal) James Jeans dan
Harold Jeffreys (1918)
sebuah bintang besar mendekati matahari
dalam jarak pendek dan menyebabkan
pasang surut pada tubuh matahari (saat
matahari masih dalam keadaan gas).
gaya tarik bintang akan membentuk lidah
api berpijar yang sangat besar, menjulur
dari matahari dan merentang ke arah
bintang besar tersebut.
Pada lidah berpijar tersebut terjadi perapatan gas dan kolom-kolom
tersebut akan pecah membentuk benda-benda tersendiri (planetplanet)
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
8
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Bintang Kembar R.A Lyttleton
Galaksi berasal dari kombinasi bintang
kembar.
Salah satu bintang meledak sehingga
banyak
material
yang
terlempar.
Sedangkan bintang yang tidak meledak
mempunyai gaya gravitasi yang masih
kuat, maka sebaran pecahan ledakan
bintang tersebut mengelilingi bintang yang
tidak meledak.
Bintang yang tidak meledak itu sekarang disebut dengan matahari,
sedangkan pecahan bintang yang lain adalah planet-planet yang
mengelilinginya.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
9
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Big Bang
Gumpalan kabut raksasa berputar pada
porosnya dan memungkinkan bagianbagian kecil dan ringan terlempar ke luar
dan bagian besar berkumpul di pusat,
membentuk cakram raksasa.
Gumpalan tersebut meledak di luar
angkasa dan kemudian membentuk galaksi
dan nebula-nebula.
Selama jangka waktu lebih kurang 4,6 milyar tahun, nebula-nebula
tersebut membeku dan membentuk suatu galaksi yang disebut
dengan nama Galaksi Bima Sakti, kemudian membentuk tata surya.
Bagian ringan yang terlempar ke luar mendingin dan memadat
menjadi planet-planet.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
10
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
11
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
Kerak Benua
Densitas rata-rata 2.7 g/cm3
Tebal rata-rata 35-40 km.
Komposisi Felsic (Granite)
kaya akan Si, Al, Na, K
Kerak Samudera
Densitas rata-rata 3.0 g/cm3
Ketebalan rata-rata 7-10 km
Komposisi Mafic
(Basalt/Gabro)
Kaya akan Si, Mg, Ca dan Fe
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
12
2014
ILUSTRASI LEMPENG
National Museum of Nature and Science, Japan, July 2015
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
13
2014
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
Spherical Earth Model PREM (Dziwonski and Anderson,
1981). Kecepatan seismic Vp, Vs dan densitas p diplot
bersama dengan fungsi kedalaman
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
14
2014
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
Penampang ideal dari kerak samudera.
Lapisan 1 terdiri dari sedimen yang
terendapakan pada lapisan batuan
beku nomor 2 dan 3.
Lapisan 2 dan 3 memiliki komposisi
basal yang sama. Lapisan 2 terbuat
dari ektrusi pillow lava bersifat basa
dan intrusi sheet dike complex.
Kedua lapisan tersebut memiliki
struktur fine-grained dikarenakan
pendinginan yang cepat.
Lapisan 3 merupakan gabro dengan
struktur coarse-grained dikarenakan
pendinginan yang lambat.
UNIVERSITAS INDONESIA
15
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
16
EVOLUSI BUMI
Permian 225 mya
Triassic 200 mya
Jurassic 135 mya
Cretaceous 65 mya
Present Day
Pangea
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
Earth Nowadays
UNIVERSITAS INDONESIA
17
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
18
UNIFORMITARIANISME
”The past history of our globe must be
explained by what can be seen to be
happening now."
”The present is the key to the past "
James Hutton (1726-1797)
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
19
2014
TEMPERATUR BUMI
Inti Bumi memiliki suhu sekitar 7,500°c, lebih panas
daripada permukaan Matahari.
Jika Bumi telah terbentuk selama 4,6 Milyar tahun lalu,
mengapa suhu Bumi tidak pernah berubah?
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
20
2014
TEMPERATUR BUMI
Beberapa energi pada dasarnya dihasilkan di dalam
interior Bumi dan terus mengalir ke permukaan. Hal ini
disebabkan oleh interior Bumi yang sangat panas, dan
panasnya dipertahanakan oleh peluruhan radioaktif
Uranium yang berumur panjang dan elemen radioaktif
lainnya.
Energi yang mengalir dari interior Bumi lebih kecil
(sekitar 10,000 kali lebih kecil) daripada energi Bumi
menerima energi dari Matahari. Sehingga energi yang
diemisikan oleh Bumi harus menyeimbangkan kedua
energi yang diperoleh dari Matahari dan interior Bumi.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
21
2014
TEMPERATUR BUMI
Bumi mempertahankan temperatur yang relatif konstan
dengan cara menyeimbangkan radiasi antara radiasi
Matahari gelombang pendek yang datang dan radiasi
inframerah gelombang panjang yang keluar. Kedua
gelombang tersebut diubah oleh awan, atmosfer, dan
permukaan sehingga tercipta keseimbangan.
Rotasi konstan Bumi memiliki makna bahwa setiap bagian
Bumi menerima jumlah sinar Matahari yang sama. Arus
angin dan air mengalir ke setiap tempat berdasarkan
perubahan tekanan akibat temperatur. Panas emeiliki
kecenderungan untuk mengalir ke area yang lebih dingin
hingga arus tersebut mencapai keseimbangan temperatur
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
22
2014
TEMPERATUR BUMI
Karbon dioksida di atmosfer Bumi sangat penting.
Karbon dioksida menolong dalam mempertahankan
temperatur Bumi dengan Efek Rumah Kaca . Efek
tersebut menghangatkan temperatur Bumi; tanpa
elemen tersebut lautan akan menjadi beku dan
kehidupan akan tidak mungkin.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
23
2014
Terima Kasih
PENGANTAR GEOFISIKA
Interior Bumi
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
24
2014
Depok, 9 September 2015
Mata Kuliah Pengantar Geofisika
Tim Dosen :
Dr. Syamsu Rosid
Dr. Yunus Daud
Dr. Supriyanto
Reza Syahputra S. T., M. Si.
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
OUTLINE
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
EVOLUSI BUMI
TEMPERATUR BUMI
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
2
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
3
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Bumi berumur 4,6 Milyar tahun lalu,
Namun kehidupan baru muncul di
planet sekitar 150 juta hingga 200 juta
tahun.
Artinya kehidupan baru hadir di Bumi
hanya 5%-10% dari masa hidup Bumi.
Pusat Bumi, intinya, berupa batuan
liquid yang terkadang tererupsi ke
permukaan melalui erupsi volkanik
Inti Bumi memiliki suhu sekitar 7,500°c,
lebih panas daripada permukaan
Matahari!
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
4
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Kabut (Nebula)
Planetisimal
Big Bang
Pasang Surut Gas (Tidal)
Bintang Kembar
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
5
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Kabut (Nebula) Immanuel Kant (1755) dan
Piere De Laplace (1796)
Gas di jagat raya berkumpul akibat gaya
tarik menarik antar sesamanya, berputar,
dan menjadi kabut (nebula).
Kabut tersebut berputar dan berpilin
dengan kuat.
Pemadatan terjadi di pusat lingkaran dan
kemudian membentuk matahari. Pada saat
yang bersamaan materi lainpun terbentuk
menjadi massa yang lebih kecil dari
matahari yang disebut sebagai planet,
bergerak mengelilingi matahari.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
6
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Planetisimal Forest Ray Moulton
(astronom) dan Thomas C. Chamberlain
(geolog)
Matahari terdiri dari massa gas yang
sangat besar.
Suatu saat melintas bintang lain dengan
sangat dekat yang hampir seukuran
matahari dan hampir bertabrakan.
Lintasan yang berdekatan mempengaruhi gaya gravitasi antara dua
bintang tersebut mengakibatkan tertariknya gas dan materi ringan
pada bagian tepi.
Materi-materi yang terlempar akibat gravitasi mulai menyusut dan
membentuk gumpalan-gumpalan yang disebut planetisimal.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
7
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Pasang Surut Gas (Tidal) James Jeans dan
Harold Jeffreys (1918)
sebuah bintang besar mendekati matahari
dalam jarak pendek dan menyebabkan
pasang surut pada tubuh matahari (saat
matahari masih dalam keadaan gas).
gaya tarik bintang akan membentuk lidah
api berpijar yang sangat besar, menjulur
dari matahari dan merentang ke arah
bintang besar tersebut.
Pada lidah berpijar tersebut terjadi perapatan gas dan kolom-kolom
tersebut akan pecah membentuk benda-benda tersendiri (planetplanet)
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
8
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Bintang Kembar R.A Lyttleton
Galaksi berasal dari kombinasi bintang
kembar.
Salah satu bintang meledak sehingga
banyak
material
yang
terlempar.
Sedangkan bintang yang tidak meledak
mempunyai gaya gravitasi yang masih
kuat, maka sebaran pecahan ledakan
bintang tersebut mengelilingi bintang yang
tidak meledak.
Bintang yang tidak meledak itu sekarang disebut dengan matahari,
sedangkan pecahan bintang yang lain adalah planet-planet yang
mengelilinginya.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
9
2014
TEORI TERBENTUKNYA BUMI
Big Bang
Gumpalan kabut raksasa berputar pada
porosnya dan memungkinkan bagianbagian kecil dan ringan terlempar ke luar
dan bagian besar berkumpul di pusat,
membentuk cakram raksasa.
Gumpalan tersebut meledak di luar
angkasa dan kemudian membentuk galaksi
dan nebula-nebula.
Selama jangka waktu lebih kurang 4,6 milyar tahun, nebula-nebula
tersebut membeku dan membentuk suatu galaksi yang disebut
dengan nama Galaksi Bima Sakti, kemudian membentuk tata surya.
Bagian ringan yang terlempar ke luar mendingin dan memadat
menjadi planet-planet.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
10
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
11
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
Kerak Benua
Densitas rata-rata 2.7 g/cm3
Tebal rata-rata 35-40 km.
Komposisi Felsic (Granite)
kaya akan Si, Al, Na, K
Kerak Samudera
Densitas rata-rata 3.0 g/cm3
Ketebalan rata-rata 7-10 km
Komposisi Mafic
(Basalt/Gabro)
Kaya akan Si, Mg, Ca dan Fe
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
12
2014
ILUSTRASI LEMPENG
National Museum of Nature and Science, Japan, July 2015
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
13
2014
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
Spherical Earth Model PREM (Dziwonski and Anderson,
1981). Kecepatan seismic Vp, Vs dan densitas p diplot
bersama dengan fungsi kedalaman
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
14
2014
ELEMEN DAN STRUKTUR BUMI
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
Penampang ideal dari kerak samudera.
Lapisan 1 terdiri dari sedimen yang
terendapakan pada lapisan batuan
beku nomor 2 dan 3.
Lapisan 2 dan 3 memiliki komposisi
basal yang sama. Lapisan 2 terbuat
dari ektrusi pillow lava bersifat basa
dan intrusi sheet dike complex.
Kedua lapisan tersebut memiliki
struktur fine-grained dikarenakan
pendinginan yang cepat.
Lapisan 3 merupakan gabro dengan
struktur coarse-grained dikarenakan
pendinginan yang lambat.
UNIVERSITAS INDONESIA
15
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
16
EVOLUSI BUMI
Permian 225 mya
Triassic 200 mya
Jurassic 135 mya
Cretaceous 65 mya
Present Day
Pangea
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
Earth Nowadays
UNIVERSITAS INDONESIA
17
2014
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
Kampus UI Depok, Depok 16424
18
UNIFORMITARIANISME
”The past history of our globe must be
explained by what can be seen to be
happening now."
”The present is the key to the past "
James Hutton (1726-1797)
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
19
2014
TEMPERATUR BUMI
Inti Bumi memiliki suhu sekitar 7,500°c, lebih panas
daripada permukaan Matahari.
Jika Bumi telah terbentuk selama 4,6 Milyar tahun lalu,
mengapa suhu Bumi tidak pernah berubah?
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
20
2014
TEMPERATUR BUMI
Beberapa energi pada dasarnya dihasilkan di dalam
interior Bumi dan terus mengalir ke permukaan. Hal ini
disebabkan oleh interior Bumi yang sangat panas, dan
panasnya dipertahanakan oleh peluruhan radioaktif
Uranium yang berumur panjang dan elemen radioaktif
lainnya.
Energi yang mengalir dari interior Bumi lebih kecil
(sekitar 10,000 kali lebih kecil) daripada energi Bumi
menerima energi dari Matahari. Sehingga energi yang
diemisikan oleh Bumi harus menyeimbangkan kedua
energi yang diperoleh dari Matahari dan interior Bumi.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
21
2014
TEMPERATUR BUMI
Bumi mempertahankan temperatur yang relatif konstan
dengan cara menyeimbangkan radiasi antara radiasi
Matahari gelombang pendek yang datang dan radiasi
inframerah gelombang panjang yang keluar. Kedua
gelombang tersebut diubah oleh awan, atmosfer, dan
permukaan sehingga tercipta keseimbangan.
Rotasi konstan Bumi memiliki makna bahwa setiap bagian
Bumi menerima jumlah sinar Matahari yang sama. Arus
angin dan air mengalir ke setiap tempat berdasarkan
perubahan tekanan akibat temperatur. Panas emeiliki
kecenderungan untuk mengalir ke area yang lebih dingin
hingga arus tersebut mencapai keseimbangan temperatur
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
22
2014
TEMPERATUR BUMI
Karbon dioksida di atmosfer Bumi sangat penting.
Karbon dioksida menolong dalam mempertahankan
temperatur Bumi dengan Efek Rumah Kaca . Efek
tersebut menghangatkan temperatur Bumi; tanpa
elemen tersebut lautan akan menjadi beku dan
kehidupan akan tidak mungkin.
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
23
2014
Terima Kasih
PENGANTAR GEOFISIKA
Interior Bumi
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PENGANTAR GEOFISIKA – INTERIOR BUMI
9 SEPTEMBER 2015
UNIVERSITAS INDONESIA
24
2014