Menurut teori Tektonik Lempeng, bagian luar dari kulit Bumi atau litosfera terpecah menjadi beberapa lempeng besar terdiri dari 10 lempeng utama yang bergerak satu sama lain dengan kecepatan berkisar antara 1 - 10 Cmtahun Konvergen, Divergen dan Berpapas
Oleh :
Gartika Setiya Nugraha
22405019
Pembahasan
•
•
•
•
•
Abstrak
Pendahuluan
Zona Subduksi
Subduksi dan Batuan Sekitar
Pembentukan Zona Subduksi
• Fenomena pada Zona Subduksi
1
ABSTRAK
Menurut teori Tektonik Lempeng, bagian luar
dari kulit Bumi atau litosfera terpecah
menjadi beberapa lempeng besar terdiri
dari 10 lempeng utama yang bergerak satu
sama lain dengan kecepatan berkisar
antara 1 - 10 Cm/tahun Konvergen,
Divergen dan Berpapasan
Konvergen khususnya Subduksi, bagaimana
hubungan batuan yang ada disekitarnya,
Vulkanik, sumber Gempa dan hubungan
lainnya.
PENDAHULUAN
LITOSFIR TERDIRI DARI BEBERAPA BONGKAH
DISEBUT LEMPENG ( PLATE )
BERSIFAT TEGAR
TERDAPAT
YANG SELALU BERGESER
SEKITAR 10
BERGERAK BEBAS
LEMPENG UTAMA
DIATAS ASTENOSFIR
SALING BERSENTUHAN\
BERTUMBUKAN
(KONVERGEN) ATAU
MEMISAH-DIRI (DIVERGEN)
2
KONVERGEN
MEMISAH DIRI
BERPAPASAN
Penampang Pergerakan Lempeng
3
Zona Konvergen
Ada dua jenis zona konvergen :
1. Tumbukan (Kolisi)
Antara dua lempeng yang sejenis
2. Penunjaman (Subduksi)
Antara dua lempeng yang berbeda
Konvergen
1. LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-BENUA
Penunjaman (Subduksi)
KONVERGEN
2.1. LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
Tumbukan (Kolisi)
2.2. LEMPENG
KERAK-BENUA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-BENUA
Tumbukan (Kolisi)
4
Tumbukan (Konvergen) Antar Lempeng Benua
Himalaya
ZONA SUBDUKSI
Zona subduksi terjadi ketika
lempeng samudra bertabrakan
dengan lempeng benua, dan
menelusup ke bawah lempeng benua
tersebut ke dalam astenosfer.
Lempeng samudra mengalami
subduksi karena memiliki densitas
yang lebih tinggi
5
Densitas Lempeng Samudera > Densitas Lempeng Benua
GRANITIC ( T< 300-450 Cº )
~ 2.75 gm/cm³
TRANSMITS FORCE
MAFIC / ULTRAMAFIC
( > 600 Cº )
~ av.~ 3.30 gm/ cm³
GARNET PERIDOTITE
T > 1200-1300 Cº
TRANSMITS PRESSURE
REGION DOMINATED BY
CONVECTIVE HEAT FLOW
Density Differences:
- continental crust: ≈ 2.8 g/cm3
- oceanic crust: ≈ 3.2 g/cm3
- asthenosphere: ≈ 3.3 g/cm3
Hasil Interaksi Zona Subduksi
1. Palung pada zona subduksi aktif
2. Cekungan depan-busur atau “fore-arc
basin”,
3. Busur magmatik atau volkanik
4. Cekungan belakang busur atau “backarc basin”
6
Architecture of subduction zones
Trench
Magmatic arc
Back arc
Fore arc
Benioff
zone
Slab
Subduksi dan Batuan Sekitar
Batuan terbagi dalam 3 jenis batuan :
1. Batuan Beku
batuan yang terbentuk dari pembekuan dan kristalisasi
magma baik di dalam bumi maupun di permukaan bumi
2. Batuan Metamorf
Batuan sebelumnya mengalami perubahan komposisi
kimia (isokimia) tanpa melalui fasa cair (dalam keadaan
padat) & terbentuk mineral baru akibat proses perubahan
tekanan (P), temperatur (T) atau keduanya
3. Batuan Sedimen
Cat. :
Hasil pengendapan dari proses mekanis, kimiawi atau
organik yang kemudian menjadi kompak, keras dan
berlapis
Magma Cairan silikat pijar terbentuk alamiah (900-1100oC)
terbentuk di kerak bumi bagian bawah / upper mantle
7
Batuan Sekitar Zona Subduksi
Batuan Beku di Zona Subduksi
8
Komposisi magma terdiri dari 8 unsur utama yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K
dan juga mengandung senyawa H2O dan CO2 serta beberapa komponen gas
H2S, HCl, CH4 dan CO. Pada berbagai kondisi temperatur, magma dapat
berdiferensiasi atau mengalami kristalisasi membentuk berbagai asosiasi
mineral berupa berbagai jenis batuan beku. Pada saat magma mengalami
pendinginan akan terjadi kristalisasi dari berbagai mineral utama yang
mengikuti suatu urutan yang dikenal sebagai Seri Reaksi Bowen
Batuan beku berdasarkan genesa atau tempat
terbentuknya dapat dibedakan menjadi 2 kelompok :
1. Batuan beku intrusi
batuan beku yang membeku di dalam bumi, yang
menghasilkan 2 jenis batuan beku yaitu :
– Batuan hypabisal : batuan beku yang membeku di dalam
bumi pada kedalaman menengah-dangkal
– Batuan plutonik : batuan beku yang membeku jauh di
dalam bumi
2. Batuan beku ekstrusi : batuan beku yang
membeku di permukaan/di dekat permukaan bumi,
yang menghasilkan batuan beku volkanik
9
Batuan Metamorf Di Sekitar Zona Subduksi
Sedimentation at convergent margins
10
1
3
2
1.BUSUR VULKANIK
2.PALUNG DG. TAJI
BANCUH ME’LANGE
3.CEKUNGAN-2 SEDIMEN
“MUKA - BUSUR”
“TENGAH - BUSUR”
“BELAKANG - BUSUR”
Keterdapatan Mineral pada T & P tertentu
yang berhubungan dengan Kedalaman
11
PROSES PEMBENTUKAN MAGMA PADA ZONA
SUBDUKSI (SISTIM BUSUR KEPULAUAN)
SEDIMEN LAUT
KERAK SAMUDRA
MENGALAMI UBAHAN
HIDROTHERMAL
SEDIMEN
YANG MENYUSUP
KANTONG-2
PEMUSATAN
ASIMILASI-PENGHABLURANPENCAMPURAN OLEH
SEDIMEN-2 YANG TERCAKUP
DALAM KERAK
LELEHAN PARSIAL
PELEBURAN \ DEHIDRASI
KERAK-SAMUDRA
Lokasi endapan mineral kaitannya dengan struktur lempeng tektonik
12
PEMBENTUKAN
ZONA SUBDUKSI
• Lempeng Samudra akan
mensubduksi hingga
terhalangi (jammed) oleh
Lempeng Benua.
• Apa yang dapat dijadikan
bukti telah terjadi
subduksi?
– Mountain belts
– Arc rocks
– Ophiolites
Struktur Seismik
Gempa bumi di Zona
Subduksi disebabkan
oleh aliran turun
(downwelling) sistem
konveksi dari mantel
yang menyebabkan
lempeng samudra
menunjam mantel
Kedalaman Gempa Bumi :
Dangkal (< 70 km)
Menengah (70-300 km)
Dalam (> 300 km)
Gempa bumi kedalaman
sedang dan dalam
membentuk WadatiBenioff
13
Gempa Bumi di Dunia (1975-1995)
Zona Subduksi memiliki pusat gempa dangkal,
menengah sampai dalam
Zona Subduksi di Indonesia
Kepulauan Indonesia merupakan Busur kepulauan akibat Zona Subduksi
yang terjadi, dimana zona subduksi paralel / sejajar dengan jalur Vulkanik,
jalur gempa dan palung yang ada di kepulanan indonesia
14
Beberapa Tipe Gempa pada Zona Subduksi
(menunjukkan penampakan seismik pada zona subduksi)
Gempa Kecil
Bending Earthquakes
-Jarang, kecil
Great Thrust Earthquakes
-Sering, tapi tidak selalu
-Chile 1960, Alaska 1964
Gempa Sesar Normal
-Jarang, besar
-Sanriku (1933), Rat Island
(1965), Indonesia (1977)
Gempa Sedang
-Near slab top
-Primarily downdip tension
Zona Seismik Dalam
-Salah satu sisi atau keduanya
-Primarily down-dip compression
-Dip may vary considerably
-Depth may vary considerably
Distribusi Seismik pada Berbagai Kedalaman
Disebabkan
down-dip tension
Disebabkan
down-dip compression
15
Bagaimana memetakan lempeng subduksi
dan menentukan kedalaman gempa?
• Subduksi Model Termal
– Model Analitik Termal Sederhana
– Model Numerik
• Tomografi
Kedalaman maksimum gempa bumi untuk zona subduksi
yang berbeda-beda sebagai sebuah fungsi Parameter Termal
Parameter Termal vs Kedalaman Gempa Maks
• Kedalaman maksimum isotermal
sebanding dg laju subduksi dan
kuadrat ketebalan lempeng
v dan L2,
Menyebabkan subduksi lebih cepat atau
lempeng penunjaman lebih tebal
memungkinkan material menuju ke
tempat yang lebih dalam sebelum
panas naik
• Bila diasumsikan kuadrat
ketebalan lempeng sebanding
dengan umurnya
L2 t
maka kedalaman maksimum gempa
dikendalikan oleh temperatur, sehingga
gempa bumi akan berhenti ketika
material mencapai temperatur yang
sangat tinggi dan dengan memasukkan
faktor koreksi kemiringan penunjaman
sin
tv sin
16
Rasio temperatur lempeng subduksi dengan temperatur
mantel sebagai fungsi dari waktu subduksi (berdasar
model analitik termal)
Slab equilibrium
Time since subduction (Myr)
• Fakta bahwa gempa bumi berhenti
bukan berarti lempeng subduksi
mencapai keseimbangan dengan
mantel disekelilingnya.
• Porsi paling dingin sekitar setengah
temperatur mantel dalam waktu 10
juta th, yaitu waktu yang diperlukan
oleh slab subduksi mencapai
kedalaman 660 km
• Tidak ada alasan untuk lempeng
subduksi untuk tidak menembus
mantel lebih bawah
• Apabila lempeng subduksi turun ke
dalam mantel yang lebih bawah
dengan laju yang sama akan
ditahan suatu anomali termal yang
signifikan pada perbatasan intimantel (laju menurun akibat
besarnya viskositas mantel yang
lebih bawah)
Model Numerik
• Model alternatif
• Asumsi model analitik adalah isotermal, padahal
semakin dalam temperatur mantel semakin
tinggi
• Besarnya panas akibat gesekan pada bagian
atas lempeng subduksi sulit diperkirakan.
• Besarnya viskositas mantel susah dikontrol
• Mengeksplorasi bagaimana temperatur
bervariasi di antara zona subduksi
17
Model Numerik
• (atas) subduksi
lebih muda, lebih
lambat, lebih
panas
• (bawah) subduksi
lebih tua,
lebih
cepat, lebih
dingin
0
1800
-200
1500
1200
-400
900
600
-600
300
0
0
Catatan:
Lempeng subduksi yang
mempunyai parameter termal
lebih tinggi, peningkatan
panasnya lebih lambat,
sehingga menjadi lebih dingin.
200
400
600
Jarak (km)
800
1000
0
1800
-200
1500
1200
-400
900
600
-600
300
0
0
200
400
600
Jarak (km)
800
1000
Model Struktur Termal
pada Zona Subduksi
Konvergen pada 6 cm2/tahun
18
TOMOGRAFI SEISMIK
• Koreksi atas perhitungan pada model termal
• Diuji menggunakan dua set data seismologi,
yaitu :
• Lokasi gempa
• Kecepatan seismik
• Citra tomografi memberi kesan deskripsi
lempeng subduksi aktual yang layak
• Waktu tempuh tomografi melewati zona
subduksi menunjukkan kecepatan yang tinggi
Citra Tomografi (1)
Citra
Tomografi
Anomali
kecepatan
seismik (Model
termal)
Inversi
tomografi
Model
Termal
Kecepatan perturbasi
(gangguan), + cepat
Hit count dalam 10log
19
Citra Tomografi (2)
Japan (Hasegawa, 1978)
20
Citra Tomografi (3)
• Cross section under
North America
• Blue represents fast
seismic velocities,
which we interpret as
slabs
Perbedaan dalam menentukan distribusi
dan mekanisme gempa disebabkan antara
lain:
• Kemungkinan Pertama
Gempa terjadi sekitar permukaan slab disebabkan oleh
gaya beratnya sendiri. Pada kedalaman tersebut
pertemuan dengan mantel bawah yang lebih kuat
menyebabkan kompresi down-dip.
• Kemungkinan Kedua
Perubahan fase mineral yang terjadi pada kedalaman
berbeda pada slab dingin daripada mantel di sekitarnya.
21
Gaya-Gaya pada Zone Subduksi
• Dikendalikan oleh gaya apung
negatif slab
• Tidak selalu akibat kompresi
pada Trench
Gaya-gaya pengendali pada subduksi
F
F
R
R
R
F
Gaya Apung Negatif
(Negative Buoyancy)
R
• Pengaruh yang paling penting adalah
gaya apung negatif dari slab yang dingin
dan rapat
• Gaya tersebut dikenal dengan “slab Pull”,
yaitu gaya yang mengendalikan lempeng
subduksi.
• Secara spesifik gaya tersebut berupa
negative buoyancy yang berasosiasi
dengan lempeng dingin yang turun
mengikuti pola aliran konveksi.
• Tekanan pada lempeng subduksi yang
turun dan pengendalian gerak lempeng
tergantung pada ukurannya dan relatif
terhadap gaya penahan pada zona
subduksi
• Jika R > F, maka ada deformasi (ada
gempa)
• Jika R < F, maka tidak ada deformasi dan
slab lancar
22
SLAB SUBDUKSI
R
Low strength
Increasing strength
High strength
Muda
Down-dip Tension
Tua
Down-dip Compression
Kecepatan absolut lempeng lithosfer bertambah terhadap fraksi dari batas
lempeng yang dibentuk oleh slab subduksi, menunjukkan bahwa slab
merupakan gaya pengendali utama untuk gerak lempeng
23
GELANG-GELANG
JALUR SUBDUKSI YANG
BERKEMBANG SEMAKIN
MUDA KEARAH BARAT
DAYA-SELATAN DAN
KEARAH UTARA
( KATILI )
SEJAK JAMAN PERM,
TERJADI INTERAKSI
KONVERGEN
DARI ARAH SELATAN
(LEMPENG HINDIA-AUSTRALIA),
DAN DARI UTARA KE SELATAN
(LEMPENG LAUT CHINASELATAN),
MEMBENTUK JALUR-2
SUBDUKSI DAN
MAGMATIK YANG
BERKELANJUTAN
DAN SEMAKIN
MUDA KEARAH SELATAN
DAN UTARA (GAMBAR)
Zona Subduksi yang Terdapat di Sumatra
Jalur Subduksi berkembang semakin
muda ke arah baratdaya-selatan dan
arah utara (Katili).
24
Fenomena pada
Zona Subduksi
Busur Kepulauan
Busur Kep. Pasifik
Busur Kep. Mediterania
Busur Kep. Indonesia
Jalur Volkanik
Jalur Gempa Bumi
Subduction zone volcanoes
Pinatubo
Montserrat
• High volatile content
• Relatively high silica
• Explosive (pyroclastic)
Krakatau
25
STRATO VOLCANO
• SELANG-SELING ENDAPAN
PIROKLASTIKA DAN LAVA
PEMBENTUKAN KALDERA
Zona Subduksi Jalur vulkanik Gunung
Strato Terobosan magma kesegala
arah Letusan yang sangat Dasyat
Menghancurkan dinding disekitarnya
Runtuh Kaldera
26
Visualisasi Gempa Bumi
Gempa Bumi :
• Gempa bumi tektonik disebabkan oleh perlepasan tenaga yang terjadi karena
•
pergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan
dengan tiba-tiba, contoh : sesar spt gb diatas.
Gempa bumi Vulkanik disebabkan oleh pergerakan magma ke atas dalam gunung
berapi, di mana geseran pada batu-batuan menghasilkan gempa bumi.
TSUNAMI
2004 TsunamiCaused by the earthquake
associated with the subduction of the
Indian Plate
27
Kesimpulan
• Zona Subduksi merupakan pertemuan antara lempeg benua
dan lempeng samudera dimana Lempeng samudra menelusup
ke bawah lempeng benua karena memiliki densitas yang lebih
tinggi
• Zona Subduksi mempunyai bermacam-macam variasi gempa
dengan mekanisme dan kedalaman yang berbeda-beda
• Pada Zona Subduksi terbentuk bergagai jenis batuan yang
memiliki endapan-endapan mineral yang bernilai konomis.
• Fenomena Subduksi menyebabkan terbentuknya :
Busur Kepulauan
Jalur Volkanik Letusan Gunung Api
Jalur Gempa Bumi Sesar, Tsunami
Referensi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Benyamin Sapiie, Ph.D Bahan Kuliah Geologi Fisik, Department of Geology,
2005
Sukendar Asikin, bahan kulia Geologi Struktur (Tektonik) Indonesia, Jurusan
T.Geologi Institut Teknologi Bandung
http://www.volcanolive.com/subduction.html
http://www.material/Gempa_bumi.htm
http://www.dur.ac.uk/lt.team/malcolm/ppt/Subduction_Zones.ppt
http://www.20internet%20060324/tektonik/Plate%20tectonics%20Convergent%2
0Plate%20Boundaries.htm
www.earth.rochester.edu/ees103/lecture06.pdf
http://www.Subduction_zones.htm
http://www.Gunung_Berapi.htm
http://www.Image_Tectonic_plate_boundaries.png.htm
www.inas.tugraz.at/lehre/geophysics/PDF/geophys_tectonics.pdf
www.geology.wisc.edu/courses/g101/Lectures/lec_14_Earthquakes.pdf
gfd.gly.bris.ac.uk/gfd-people/oleg.melnik/lectures/lecture1.pdf
http://www.ig.utexas.edu/people/staff/mrinal/Global_lecture_Notes/Lecture4_pl
ate_tectonics2_01_25_06.pdf
http://www.moorlandschool.co.uk/earth/tectonic.htm
http://www2.nature.nps.gov/geology/usgsnps/pltec/converge.html
http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/planets/earth/Continent
s.shtml
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/40/Tectonic_plate_boundaries.png
28
29
Gartika Setiya Nugraha
22405019
Pembahasan
•
•
•
•
•
Abstrak
Pendahuluan
Zona Subduksi
Subduksi dan Batuan Sekitar
Pembentukan Zona Subduksi
• Fenomena pada Zona Subduksi
1
ABSTRAK
Menurut teori Tektonik Lempeng, bagian luar
dari kulit Bumi atau litosfera terpecah
menjadi beberapa lempeng besar terdiri
dari 10 lempeng utama yang bergerak satu
sama lain dengan kecepatan berkisar
antara 1 - 10 Cm/tahun Konvergen,
Divergen dan Berpapasan
Konvergen khususnya Subduksi, bagaimana
hubungan batuan yang ada disekitarnya,
Vulkanik, sumber Gempa dan hubungan
lainnya.
PENDAHULUAN
LITOSFIR TERDIRI DARI BEBERAPA BONGKAH
DISEBUT LEMPENG ( PLATE )
BERSIFAT TEGAR
TERDAPAT
YANG SELALU BERGESER
SEKITAR 10
BERGERAK BEBAS
LEMPENG UTAMA
DIATAS ASTENOSFIR
SALING BERSENTUHAN\
BERTUMBUKAN
(KONVERGEN) ATAU
MEMISAH-DIRI (DIVERGEN)
2
KONVERGEN
MEMISAH DIRI
BERPAPASAN
Penampang Pergerakan Lempeng
3
Zona Konvergen
Ada dua jenis zona konvergen :
1. Tumbukan (Kolisi)
Antara dua lempeng yang sejenis
2. Penunjaman (Subduksi)
Antara dua lempeng yang berbeda
Konvergen
1. LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-BENUA
Penunjaman (Subduksi)
KONVERGEN
2.1. LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-SAMUDRA
Tumbukan (Kolisi)
2.2. LEMPENG
KERAK-BENUA
DENGAN
LEMPENG
KERAK-BENUA
Tumbukan (Kolisi)
4
Tumbukan (Konvergen) Antar Lempeng Benua
Himalaya
ZONA SUBDUKSI
Zona subduksi terjadi ketika
lempeng samudra bertabrakan
dengan lempeng benua, dan
menelusup ke bawah lempeng benua
tersebut ke dalam astenosfer.
Lempeng samudra mengalami
subduksi karena memiliki densitas
yang lebih tinggi
5
Densitas Lempeng Samudera > Densitas Lempeng Benua
GRANITIC ( T< 300-450 Cº )
~ 2.75 gm/cm³
TRANSMITS FORCE
MAFIC / ULTRAMAFIC
( > 600 Cº )
~ av.~ 3.30 gm/ cm³
GARNET PERIDOTITE
T > 1200-1300 Cº
TRANSMITS PRESSURE
REGION DOMINATED BY
CONVECTIVE HEAT FLOW
Density Differences:
- continental crust: ≈ 2.8 g/cm3
- oceanic crust: ≈ 3.2 g/cm3
- asthenosphere: ≈ 3.3 g/cm3
Hasil Interaksi Zona Subduksi
1. Palung pada zona subduksi aktif
2. Cekungan depan-busur atau “fore-arc
basin”,
3. Busur magmatik atau volkanik
4. Cekungan belakang busur atau “backarc basin”
6
Architecture of subduction zones
Trench
Magmatic arc
Back arc
Fore arc
Benioff
zone
Slab
Subduksi dan Batuan Sekitar
Batuan terbagi dalam 3 jenis batuan :
1. Batuan Beku
batuan yang terbentuk dari pembekuan dan kristalisasi
magma baik di dalam bumi maupun di permukaan bumi
2. Batuan Metamorf
Batuan sebelumnya mengalami perubahan komposisi
kimia (isokimia) tanpa melalui fasa cair (dalam keadaan
padat) & terbentuk mineral baru akibat proses perubahan
tekanan (P), temperatur (T) atau keduanya
3. Batuan Sedimen
Cat. :
Hasil pengendapan dari proses mekanis, kimiawi atau
organik yang kemudian menjadi kompak, keras dan
berlapis
Magma Cairan silikat pijar terbentuk alamiah (900-1100oC)
terbentuk di kerak bumi bagian bawah / upper mantle
7
Batuan Sekitar Zona Subduksi
Batuan Beku di Zona Subduksi
8
Komposisi magma terdiri dari 8 unsur utama yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K
dan juga mengandung senyawa H2O dan CO2 serta beberapa komponen gas
H2S, HCl, CH4 dan CO. Pada berbagai kondisi temperatur, magma dapat
berdiferensiasi atau mengalami kristalisasi membentuk berbagai asosiasi
mineral berupa berbagai jenis batuan beku. Pada saat magma mengalami
pendinginan akan terjadi kristalisasi dari berbagai mineral utama yang
mengikuti suatu urutan yang dikenal sebagai Seri Reaksi Bowen
Batuan beku berdasarkan genesa atau tempat
terbentuknya dapat dibedakan menjadi 2 kelompok :
1. Batuan beku intrusi
batuan beku yang membeku di dalam bumi, yang
menghasilkan 2 jenis batuan beku yaitu :
– Batuan hypabisal : batuan beku yang membeku di dalam
bumi pada kedalaman menengah-dangkal
– Batuan plutonik : batuan beku yang membeku jauh di
dalam bumi
2. Batuan beku ekstrusi : batuan beku yang
membeku di permukaan/di dekat permukaan bumi,
yang menghasilkan batuan beku volkanik
9
Batuan Metamorf Di Sekitar Zona Subduksi
Sedimentation at convergent margins
10
1
3
2
1.BUSUR VULKANIK
2.PALUNG DG. TAJI
BANCUH ME’LANGE
3.CEKUNGAN-2 SEDIMEN
“MUKA - BUSUR”
“TENGAH - BUSUR”
“BELAKANG - BUSUR”
Keterdapatan Mineral pada T & P tertentu
yang berhubungan dengan Kedalaman
11
PROSES PEMBENTUKAN MAGMA PADA ZONA
SUBDUKSI (SISTIM BUSUR KEPULAUAN)
SEDIMEN LAUT
KERAK SAMUDRA
MENGALAMI UBAHAN
HIDROTHERMAL
SEDIMEN
YANG MENYUSUP
KANTONG-2
PEMUSATAN
ASIMILASI-PENGHABLURANPENCAMPURAN OLEH
SEDIMEN-2 YANG TERCAKUP
DALAM KERAK
LELEHAN PARSIAL
PELEBURAN \ DEHIDRASI
KERAK-SAMUDRA
Lokasi endapan mineral kaitannya dengan struktur lempeng tektonik
12
PEMBENTUKAN
ZONA SUBDUKSI
• Lempeng Samudra akan
mensubduksi hingga
terhalangi (jammed) oleh
Lempeng Benua.
• Apa yang dapat dijadikan
bukti telah terjadi
subduksi?
– Mountain belts
– Arc rocks
– Ophiolites
Struktur Seismik
Gempa bumi di Zona
Subduksi disebabkan
oleh aliran turun
(downwelling) sistem
konveksi dari mantel
yang menyebabkan
lempeng samudra
menunjam mantel
Kedalaman Gempa Bumi :
Dangkal (< 70 km)
Menengah (70-300 km)
Dalam (> 300 km)
Gempa bumi kedalaman
sedang dan dalam
membentuk WadatiBenioff
13
Gempa Bumi di Dunia (1975-1995)
Zona Subduksi memiliki pusat gempa dangkal,
menengah sampai dalam
Zona Subduksi di Indonesia
Kepulauan Indonesia merupakan Busur kepulauan akibat Zona Subduksi
yang terjadi, dimana zona subduksi paralel / sejajar dengan jalur Vulkanik,
jalur gempa dan palung yang ada di kepulanan indonesia
14
Beberapa Tipe Gempa pada Zona Subduksi
(menunjukkan penampakan seismik pada zona subduksi)
Gempa Kecil
Bending Earthquakes
-Jarang, kecil
Great Thrust Earthquakes
-Sering, tapi tidak selalu
-Chile 1960, Alaska 1964
Gempa Sesar Normal
-Jarang, besar
-Sanriku (1933), Rat Island
(1965), Indonesia (1977)
Gempa Sedang
-Near slab top
-Primarily downdip tension
Zona Seismik Dalam
-Salah satu sisi atau keduanya
-Primarily down-dip compression
-Dip may vary considerably
-Depth may vary considerably
Distribusi Seismik pada Berbagai Kedalaman
Disebabkan
down-dip tension
Disebabkan
down-dip compression
15
Bagaimana memetakan lempeng subduksi
dan menentukan kedalaman gempa?
• Subduksi Model Termal
– Model Analitik Termal Sederhana
– Model Numerik
• Tomografi
Kedalaman maksimum gempa bumi untuk zona subduksi
yang berbeda-beda sebagai sebuah fungsi Parameter Termal
Parameter Termal vs Kedalaman Gempa Maks
• Kedalaman maksimum isotermal
sebanding dg laju subduksi dan
kuadrat ketebalan lempeng
v dan L2,
Menyebabkan subduksi lebih cepat atau
lempeng penunjaman lebih tebal
memungkinkan material menuju ke
tempat yang lebih dalam sebelum
panas naik
• Bila diasumsikan kuadrat
ketebalan lempeng sebanding
dengan umurnya
L2 t
maka kedalaman maksimum gempa
dikendalikan oleh temperatur, sehingga
gempa bumi akan berhenti ketika
material mencapai temperatur yang
sangat tinggi dan dengan memasukkan
faktor koreksi kemiringan penunjaman
sin
tv sin
16
Rasio temperatur lempeng subduksi dengan temperatur
mantel sebagai fungsi dari waktu subduksi (berdasar
model analitik termal)
Slab equilibrium
Time since subduction (Myr)
• Fakta bahwa gempa bumi berhenti
bukan berarti lempeng subduksi
mencapai keseimbangan dengan
mantel disekelilingnya.
• Porsi paling dingin sekitar setengah
temperatur mantel dalam waktu 10
juta th, yaitu waktu yang diperlukan
oleh slab subduksi mencapai
kedalaman 660 km
• Tidak ada alasan untuk lempeng
subduksi untuk tidak menembus
mantel lebih bawah
• Apabila lempeng subduksi turun ke
dalam mantel yang lebih bawah
dengan laju yang sama akan
ditahan suatu anomali termal yang
signifikan pada perbatasan intimantel (laju menurun akibat
besarnya viskositas mantel yang
lebih bawah)
Model Numerik
• Model alternatif
• Asumsi model analitik adalah isotermal, padahal
semakin dalam temperatur mantel semakin
tinggi
• Besarnya panas akibat gesekan pada bagian
atas lempeng subduksi sulit diperkirakan.
• Besarnya viskositas mantel susah dikontrol
• Mengeksplorasi bagaimana temperatur
bervariasi di antara zona subduksi
17
Model Numerik
• (atas) subduksi
lebih muda, lebih
lambat, lebih
panas
• (bawah) subduksi
lebih tua,
lebih
cepat, lebih
dingin
0
1800
-200
1500
1200
-400
900
600
-600
300
0
0
Catatan:
Lempeng subduksi yang
mempunyai parameter termal
lebih tinggi, peningkatan
panasnya lebih lambat,
sehingga menjadi lebih dingin.
200
400
600
Jarak (km)
800
1000
0
1800
-200
1500
1200
-400
900
600
-600
300
0
0
200
400
600
Jarak (km)
800
1000
Model Struktur Termal
pada Zona Subduksi
Konvergen pada 6 cm2/tahun
18
TOMOGRAFI SEISMIK
• Koreksi atas perhitungan pada model termal
• Diuji menggunakan dua set data seismologi,
yaitu :
• Lokasi gempa
• Kecepatan seismik
• Citra tomografi memberi kesan deskripsi
lempeng subduksi aktual yang layak
• Waktu tempuh tomografi melewati zona
subduksi menunjukkan kecepatan yang tinggi
Citra Tomografi (1)
Citra
Tomografi
Anomali
kecepatan
seismik (Model
termal)
Inversi
tomografi
Model
Termal
Kecepatan perturbasi
(gangguan), + cepat
Hit count dalam 10log
19
Citra Tomografi (2)
Japan (Hasegawa, 1978)
20
Citra Tomografi (3)
• Cross section under
North America
• Blue represents fast
seismic velocities,
which we interpret as
slabs
Perbedaan dalam menentukan distribusi
dan mekanisme gempa disebabkan antara
lain:
• Kemungkinan Pertama
Gempa terjadi sekitar permukaan slab disebabkan oleh
gaya beratnya sendiri. Pada kedalaman tersebut
pertemuan dengan mantel bawah yang lebih kuat
menyebabkan kompresi down-dip.
• Kemungkinan Kedua
Perubahan fase mineral yang terjadi pada kedalaman
berbeda pada slab dingin daripada mantel di sekitarnya.
21
Gaya-Gaya pada Zone Subduksi
• Dikendalikan oleh gaya apung
negatif slab
• Tidak selalu akibat kompresi
pada Trench
Gaya-gaya pengendali pada subduksi
F
F
R
R
R
F
Gaya Apung Negatif
(Negative Buoyancy)
R
• Pengaruh yang paling penting adalah
gaya apung negatif dari slab yang dingin
dan rapat
• Gaya tersebut dikenal dengan “slab Pull”,
yaitu gaya yang mengendalikan lempeng
subduksi.
• Secara spesifik gaya tersebut berupa
negative buoyancy yang berasosiasi
dengan lempeng dingin yang turun
mengikuti pola aliran konveksi.
• Tekanan pada lempeng subduksi yang
turun dan pengendalian gerak lempeng
tergantung pada ukurannya dan relatif
terhadap gaya penahan pada zona
subduksi
• Jika R > F, maka ada deformasi (ada
gempa)
• Jika R < F, maka tidak ada deformasi dan
slab lancar
22
SLAB SUBDUKSI
R
Low strength
Increasing strength
High strength
Muda
Down-dip Tension
Tua
Down-dip Compression
Kecepatan absolut lempeng lithosfer bertambah terhadap fraksi dari batas
lempeng yang dibentuk oleh slab subduksi, menunjukkan bahwa slab
merupakan gaya pengendali utama untuk gerak lempeng
23
GELANG-GELANG
JALUR SUBDUKSI YANG
BERKEMBANG SEMAKIN
MUDA KEARAH BARAT
DAYA-SELATAN DAN
KEARAH UTARA
( KATILI )
SEJAK JAMAN PERM,
TERJADI INTERAKSI
KONVERGEN
DARI ARAH SELATAN
(LEMPENG HINDIA-AUSTRALIA),
DAN DARI UTARA KE SELATAN
(LEMPENG LAUT CHINASELATAN),
MEMBENTUK JALUR-2
SUBDUKSI DAN
MAGMATIK YANG
BERKELANJUTAN
DAN SEMAKIN
MUDA KEARAH SELATAN
DAN UTARA (GAMBAR)
Zona Subduksi yang Terdapat di Sumatra
Jalur Subduksi berkembang semakin
muda ke arah baratdaya-selatan dan
arah utara (Katili).
24
Fenomena pada
Zona Subduksi
Busur Kepulauan
Busur Kep. Pasifik
Busur Kep. Mediterania
Busur Kep. Indonesia
Jalur Volkanik
Jalur Gempa Bumi
Subduction zone volcanoes
Pinatubo
Montserrat
• High volatile content
• Relatively high silica
• Explosive (pyroclastic)
Krakatau
25
STRATO VOLCANO
• SELANG-SELING ENDAPAN
PIROKLASTIKA DAN LAVA
PEMBENTUKAN KALDERA
Zona Subduksi Jalur vulkanik Gunung
Strato Terobosan magma kesegala
arah Letusan yang sangat Dasyat
Menghancurkan dinding disekitarnya
Runtuh Kaldera
26
Visualisasi Gempa Bumi
Gempa Bumi :
• Gempa bumi tektonik disebabkan oleh perlepasan tenaga yang terjadi karena
•
pergeseran lempengan plat tektonik seperti layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan
dengan tiba-tiba, contoh : sesar spt gb diatas.
Gempa bumi Vulkanik disebabkan oleh pergerakan magma ke atas dalam gunung
berapi, di mana geseran pada batu-batuan menghasilkan gempa bumi.
TSUNAMI
2004 TsunamiCaused by the earthquake
associated with the subduction of the
Indian Plate
27
Kesimpulan
• Zona Subduksi merupakan pertemuan antara lempeg benua
dan lempeng samudera dimana Lempeng samudra menelusup
ke bawah lempeng benua karena memiliki densitas yang lebih
tinggi
• Zona Subduksi mempunyai bermacam-macam variasi gempa
dengan mekanisme dan kedalaman yang berbeda-beda
• Pada Zona Subduksi terbentuk bergagai jenis batuan yang
memiliki endapan-endapan mineral yang bernilai konomis.
• Fenomena Subduksi menyebabkan terbentuknya :
Busur Kepulauan
Jalur Volkanik Letusan Gunung Api
Jalur Gempa Bumi Sesar, Tsunami
Referensi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Benyamin Sapiie, Ph.D Bahan Kuliah Geologi Fisik, Department of Geology,
2005
Sukendar Asikin, bahan kulia Geologi Struktur (Tektonik) Indonesia, Jurusan
T.Geologi Institut Teknologi Bandung
http://www.volcanolive.com/subduction.html
http://www.material/Gempa_bumi.htm
http://www.dur.ac.uk/lt.team/malcolm/ppt/Subduction_Zones.ppt
http://www.20internet%20060324/tektonik/Plate%20tectonics%20Convergent%2
0Plate%20Boundaries.htm
www.earth.rochester.edu/ees103/lecture06.pdf
http://www.Subduction_zones.htm
http://www.Gunung_Berapi.htm
http://www.Image_Tectonic_plate_boundaries.png.htm
www.inas.tugraz.at/lehre/geophysics/PDF/geophys_tectonics.pdf
www.geology.wisc.edu/courses/g101/Lectures/lec_14_Earthquakes.pdf
gfd.gly.bris.ac.uk/gfd-people/oleg.melnik/lectures/lecture1.pdf
http://www.ig.utexas.edu/people/staff/mrinal/Global_lecture_Notes/Lecture4_pl
ate_tectonics2_01_25_06.pdf
http://www.moorlandschool.co.uk/earth/tectonic.htm
http://www2.nature.nps.gov/geology/usgsnps/pltec/converge.html
http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/planets/earth/Continent
s.shtml
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/40/Tectonic_plate_boundaries.png
28
29