Tetapi, selama periode tahun 1950-an sampai 1960-an banyak bukti-bukti yang ditemukan oleh para peneliti yang mendukung teori tersebut, sehingga teori yang sudah pernah ditinggalkan ini menjadi pembicaraan lagi atau mulai diperhatikan lagi. Pada tahun 1968 teori tentang kontinen mengapung ini telah diterima secara luas, dan selanjutnya disebut Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonics).
Daftar isi
Pengapungan Kontinen Dasar Teori Tektonik Lempeng
Pada tahun 1912, Alferd Wegener, seorang ahli klimatologi dan geofisika, menerbitkan bukunya yang berjudul "The Origin of Continents and Oceans". Pada bukunya ini Wegener mengemukakan empat teori dasar yang berhubungan dengan hipotesis radikalnya tentang Pengapungan Kontinen.Salah satu dalilnya mengatakan bahwa dulunya ada sebuah superkontinen yang kemudian disebut "Pangea" (berarti benua secara keseluruhan), berada dalam satu kesatuan. Kemudian dia menghipotesis bahwa sekitar 200 juta tahun yang lalu superkontinen ini mulai terpecah-pecah menjadi kontinen-kontinen yang lebih kecil, yang kemudian berpindah secara mengapung dan meempati posisinya seperti sekarang ini.
Baca juga mengenai: Lempeng Dunia
Wegener dan para ahli lainnya yang sependapat dengan teori ini, kemudian mengumpulkan sejumlah bukti untuk mendukung pendapatnya. Bukti-bukti tersebut adalah adanya kesesuaian antara Amerika Selatan dan Afrika, baik dari segi paleoklimatik, fosil, maupun struktur batuan, yang kesemuanya menunjukkan bahwa kedua benua tersebut pernah menjadi satu.
Bukti 1: Kesesuaian Kontinen
Bukti yang paling kuat tentang adanya kesesuaian antara Amerika Selatan dan Afrika telah dikemukakan oleh Sir Edward Bullard dan kawan-kawanya pada tahun 1960-an. Bukti tersebut berupa peta yang digambar dengan menggunakan bantuan komputer, dimana datanya diambil dari kedalaman 900 meter di bawah muka air laut.Bukti 2: Fosil
Fosil-fosil yang diajukan oleh Wegener untuk mendukung teorinya, adalah :- Fosil tumbuhan "Glassopteria" yang ditemukan menyebar secara luas di benua-benua bagian Selatan, seperti Afrika, Australia dan Amerika Selatan. Fosil ini berumur Mesozoikum. Fosil tersebut kemudian ditemukan juga di benua Antartika.
- Fosil reptil "Mesosaurus" yang ditemukan di Amerika Selatan Bagian timur dan Afrika bagian Barat.
Bukti 3: Kesamaan Tipe dan Struktur Batuan
Contoh kesamaan batuan yang ditemukan adalah : Busur Pegunungan Appalachian yang berarah timurlaut dan memanjang sampai ke bagian timur Amerika Serikat, yang tiba-tiba menghilang di bagian pantai Newfoundland. Pegunungan yang mempunyai umur dan struktur yang sama dengan pegunungan di atas, ditemukan di Greendland dan Eropa Utara. Jika kedua benua Amerika dan Benua Eropa disatukan kembali, maka pegunungan di atas juga akan bersatu menjadi satu rangkaian pegunungan.Bukti 4: Paleoklimatik
Dari hasil penelitiannya, Wegener menemukan bahwa pada Akhir Paleozoikum, sebagian besar daerah di belahan bumi bagian selatan telah ditutupi oleh lempengan-lempengan es yang tebal. Daerah-daerah tersebut adalah Afrika bagian Selatan, Amerika Selatan, India dan Australia.Wegener juga menemukan bukti bahwa pada saat yang sama (Paleozoikum Akhir), daerah-daerah sekitar 30 derajat di dekat khatulistiwa yang mempunyai iklim tropis dan subtropis juga ditutupi oleh es.
Baca lebih lengkap mengenai: Bukti Pergerakan Lempeng Tektonik
Berdasarkan kenyataan-kenyataan tersebut, maka Wegener menyimpulkan bahwa dulunya secara keseluruhan daerah di bagian selatan bumi telah ditutupi oleh lapisan es. Kemudian secara perlahan-lahan sebagian massa benua di bagian tersebut bergerak ke arah utara, yaitu ke arah khatulistiwa.
Hal ini terbukti karena adanya lapisan es yang ditemukan di daerah sekitar khatulstiwa tersebut. Wegener menyimpulkan hal ini, karena secara logis tidak mungkin terbentuk lapisan es yang luas dan tebal di daerah khatulistiwa, yang diketahui beriklim tropis dan subtropis.
Pertentangan Mekanisme Pengapungan Kontinen
Sejak tahun 1924 hingga tahun 1930 banyak kritikan yang diajukan oleh para ahli untuk menentang teori yang dikemukakan oleh Wegener. Salah satu keberatan yang paling utama tentang teori ini adalah tidak mampunya Wegener untuk menjelaskan atau menggambarkan bagaimana mekanisme dari proses pengapungan kontinen ini.Untuk menjawab kritikan ini, Wegener mengajukan dua usulan tentang kemungkinan sumber energi yang menjadi penyebab terjadinya pengapungan. Salah satunya adalah proses pasang-surut, yang oleh Wegener dianggap mampu untuk menyebabkan terjadinya pergerakan pada kontinen.
Tetapi, seorang ahli fisika yang bernama Harold Jeffreys dengan cepat menentang argumen tersebut, dengan mengajukan alasan bahwa pergeseran pasang-surut yang besar yang diperlukan untuk memindahkan tempatkan kontinen, tentu saja akan menyebabkan terhentinya proses rotasi bumi hanya dalam beberapa tahun saja.
Kemudian Wegener juga mengajukan usulan kedua, yaitu bahwa sebuah kontinen yang besar dan luas akan mampu untuk memecahkan lempeng samudera menjadi pecahan-pecahan yang lebih kecil, seperti es yang terpotong-potong. Tetapi, tidak ada bukti yang memuaskan yang mampu untuk menjelaskan apakah kerak atau lantai samudera cukup lemah untuk mampu dipecah oleh kontinen, tanpa menyebabkan terjadinya deformasi pada kontinen maupun lempeng samudera itu sendiri.
Sampai tahun 1929, kritikan-kritikan yang diterima oleh Wegener sudah sangat gencar dan datang dari berbagai ahli di berbagai tempat. Untuk menjawab serangan kritikan ini, Wegener menyelesaikan edisi keempat sekaligus edisi terakhir dari bukunya, yang secara khusus memuat dasar-dasar hipotesisnya yang ditambah dengan berbagai bukti untuk mendukung hipotesis tersebut.
Lahirnya Teori Tektonik Lempeng
Beberapa tahun setelah Wegener mengajukan teorinya, mengenai perkembangan teknologi yang pesat menyebabkan mampunya dilakukan pemetaan pada lantai samudera, serta ditemukannya data-data yang banyak tentang aktivitas seismik dan medan magnet bumi.Sampai tahun 1968, perkembangan teknologi ini sedemikian pesatnya, hingga pada saat itu dikemukakan sebuah teori yang lebih memuaskan daripada teori pengapungan kontinen. Teori ini kemudian dinamakan Teori Tektonik Lempeng.
Teori ini menyatakan bahwa bagian luar dari bumi, yaitu pada bagian litosfer, terdapat sekitar 20 segmen yang padat yang dinamakan lempeng. Dari semua itu, yang terbesar adalah lempeng Pasifik, yang menempati sebagian besar lautan, kecuali pada sebagian kecil dari Amerika Utara yang meliputi Kalifornia bagian Baratdaya dan Semenanjung Baja.
Semua lempeng besar lainnya dapat berupa kerak-kerak kontinen maupun kerak samudera. Sedang lempeng-lempeng yang lebih kecil umumnya hanya sebagai kerak samudera, contohnya lempeng Nazca yang terdapat di lepas pantai Barat Amerika Selatan.
Litosfer terletak di atas zona atau material yang lebih lemah dan lebih panas, yang disebut astenosfer. Dengan demikian, lempeng-lempeng litosfer yang sifatnya padat dilapisbawahi oleh material yang lebih "plastis". Nampaknya ada hubungan antara ketebalan dari lempeng-lempeng litosfer dengan sifat dari material kerak bumi yang menutupinya.
Lempeng-lempeng samudera sifatnya lebih tipis, dengan variasi ketebalan antara 80 sampai 100 km atau lempeng atau blok kontinen mempunyai ketebalan 100 km atau lebih, bahkan pada beberapa daerah dapat mencapai 400 km.
Salah satu prinsip utama dari teori tektonik lempeng adalah bahwa setiap lempeng bergerak-gerak sebagai satu unit terhadap unit lempeng lainnya. Jika sebuah lempeng bergerak, maka jarak antara dua kota yang berada dalam satu lempeng, seperti New York dan Denver, akan tetap sama, sedangkan jarak antara New York dan London yang berada pada dua lempeng yang berbeda, akan berubah.
Lihat juga tentang: 4 Lempeng di Indonesia
Karena setiap lempeng bergerak sebagai satu unit, maka banyak interaksi yang dapat terjadi antara satu lempeng dengan lempeng lainnya di sepanjang batas-batas dari lempeng-lempeng tersebut. Berdasarkan hal inilah, maka sebagian besar aktivitas seismik, volkanisma dan pembentukan pegunungan terjadi di sepanjang batas-batas yang dinamis tersebut.
Batas-Batas Lempeng Bumi
Ada tiga tipe batas-batas lempeng, yang masing-masing dibedakan dari jenis pergerakannya, yaitu :- Batas-batas divergen, dimana lempeng-lempeng bergerak saling menjauh, yang menyebabkan naiknya material dari mantel bumi dan membentuk lantai samudera yang luas.
- Batas-batas konvergen, dimana lempeng-lempeng bergerak saling mendekati, yang menyebabkan salah satu dari lempeng tersebut masuk ke mantel bumi dan berada di bawah lempeng lainnya.
- Batas-batas patahan transform, dimana lempeng-lempeng bergerak saling bergesekan tanpa menyebabkan terjadinya penghancuran pada litosfer.
Batas-batas Divergen
Batas-batas divergen bisa ditemukan di daerah punggungan samudera. Di daerah ini, pada saat lempeng bergerak saling menjauh dari sumbu punggungan, maka celah yang timbul akan diisi dengan cepat oleh magma yang naik dari astenosfer. Material ini akan menjadi dingin secara perlahan-lahan dan membentuk lantai samudera yang baru. Mekanisme ini yang menyebabkan terbentuknya lantai atau dasar dari Lautan Atlantik sekitar 165 juta tahun yang lalu, disebut Pemekaran lantai samudera.Tingkat pemekaran di daerah punggungan samudera ini diestimasikan sekitar 2 sampai 10 cm pertahun, dan rata-rata 6 cm (2 ichi) pertahun. Karena batuan yang baru terbentuk jumlahnya sama di keuda sisi dari lempeng yang saling menjauh, maka tingkat pertumbuhan dari lantai samudera adalah dua kali dari nilai tingkat pemekaran.
Jika pusat pemekaran terdapat atau terjadi di lempeng kontinen, maka kontinen akan terpecah-pecah menjadi segmen-segmen yang lebih kecil. Fragmentasi dari kontinen ini disebabkan oleh adanya pergerakan ke arah atas dari batuan yang panas (magma) yang berada di bawah.
Akibat dari aktivitas ini adalah melengkungnya kerak kontinen ke arah atas di bagian yang diintrusi tersebut. Hal ini disertai dengan timbulnya retakan-retakan di bagian tersebut. Kemudian bagian litosfer yang terpecah-pecah tersebut akan tertarik secara leteral ke arah yang berlawanan.
Selanjutnya bagian yang pecah-pecah tersebut akan jatuh dengan gerakan menggelincir. Lembah patahan turun yang berskala besar yang disebabkan oleh proses di atas, selanjutnya disebut celah atau lembah celah.
Batas-batas Konvergen
Telah diketahui bahwa pada proses pemekaran akan terbentuk litosfer yang baru, sedangkan luas total permukaan bumi haruslah tetap konstan, dengan demikian pada bagian lain dari bumi dipastikan ada litosfer yang rusak atau hilang. Bagian tersebut adalah bagian konvergen atau daerah pertemuan lempeng.Jika dua lempeng saling bertabrakan/bertumbukan, maka bagian ujung dari salah satu lempeng tersebut akan bergerak ke arah bawah dari lempeng lainnya. Bagian lempeng yang di bawah ini akan masuk ke daerah astenosfer, akibatnya bagian tersebut akan menjadi panas dan hilang rigiditasnya. Bergantung pada besarnya sudut kemiringan bagian yang lengkung ke bawah tersebut, maka kedalaman penyusupannya bisa mencapai 700 km, sebelum bagian ini betul-betul terasimilasi dengan material mantel atas (astenosfer).
Tumbukan bisa terjadi antara dua lempeng samudera, satu lempeng samudera dan satu lempeng kontinen, atau dua lempeng kontinen. Jika terjadi tumbukan antara lempeng kontinen dan lempeng samudera, maka lempeng kontinen yang kecil densitasnya akan berada di bagian atas, sedangkan lempeng samudera yang lebih besar densitasnya akan menyusup ke bawah bagian astenosfer. Daerah dimana proses ini terjadi disebut zona subdaksi.
Karena lempeng samudera menyusup ke arah bawah, maka lempeng ini akan melengkung dan selanjutnya membentuk palung laut dalam (trench) yang berbatasan dengan zona subdaksi tersebut. Palung-palung yang terbentuk di daerah ini bisa mencapai panjang ribuan kilometer, sedang dalamnya antara 8 sampai 11 km.
Tumbukan Kontinen-Samudera
Sudut kemiringan lempeng samudera yang menyusup ke dalam astenosfer umumnya sebesar 45 derajat atau lebih. Lempeng samudera ini, bersama-sama dengan material sedimen serta cairan-cairan yang dikandungnya, akan larut dan bersatu dengan cairan astenosfer yang panas.Magma baru yang terbentuk dari proses ini densitasnya lebih kecil daripada densitas material disekitarnya, yaitu densitas penyusun mantel bumi, konsekuensinya, jika jumlah magma baru ini sudah jenu, maka magma tersebut akan naik secara perlahan.
Sebagian besar magma yang naik ini akan sampai ke bagian atas dari kerak kontinen, dimana dia akan menjadi dingin dan terkristalisasi pada kedalaman beberapa kilometer. Sedangkan sebagian sisanya akan termigrasi ke permukaan dan kadang-kadang membentuk erupsi vulkanik yang eksplosif.
Pegunungan volkanik Andes merupakan pegunungan yang terbentuk dari proses ini, dimana Lempeng Nazca mengalami peleburan pada saat menunjam di bawah Lempeng Kontinen Amerika Selatan. Tingginya frekuensi gempa bumi di daerah Andes, merupakan bukti dari proses tersebut. Pegunungan seperti Andes yang terbentuk akibat asosiasi aktifitas volkanik dengan proses subdaksi, disebut busur vulkanik.
Tumbukan Samudera-Samudera
Pada saat dua buah lempeng samudera saling bertumbukan, maka salah satunya akan menunjam di bawah yang lain, yang juga akan diikuti oleh terjadinya aktivitas vulkanik, seperti pada tumbukan kontinen-samudera. Tetapi, dalam kasus ini volkanisma akan terjadi di lantai samudera, bukan di daerah kontinen.Jika aktivitas volkanik ini terjadi terus menerus, maka sebuah benua baru akan muncul dari laut dalam. Pada tahap awal dari proses ini, benua baru yang terbentuk tersebut akan terdiri atas jajaran kepulauan volkanik yang kecil, yang disebut busur kepulauan. Busur kepulauan ini umumnya berlokasi sekitar beberapa ratus kilometer dari palung laut dalam, dimana aktivitas subdaksi sedang terjadi.
Tumbukan Kontinen-Kontinen
Tumbukan antara lempeng kontinen dengan kontinen dapat diambil contoh tumbukan antara Lempeng India yang membentur Asia, dan membentuk Pegunungan Himalaya, yang merupakan pegunungan yang terbesar dan terluas di dunia. Pada saat terjadi tumbukan seperti ini, maka lempeng kontinen akan tertekuk, terpecah-pecah dan umumnya menjadi lebih pendek.Patahan Transform
Tipe ketiga dari batas-batas lempeng adalah patahan transform, dimana lempeng-lempeng saling bergesekan satu dengan yang lain tanpa menyebabkan terbentuknya lempeng/kerak yang baru, seperti yang terjadi pada pemekaran punggungan samudera, serta juga tidak mengakibatkan rusaknya lempeng, seperti yang terjadi pada zona subdaksi.Istilah patahan transform ini pertama kali diusulkan oleh J. Tuzo Wilson dari University of Toronto, pada tahun 1965. Wilson mengatakan bahwa patahan normal ini, bersama-sama dengan proses konvergen dan divergen, merupakan suatu rangkaian proses kontinyu yang membagi-bagi selubung luar bumi menjadi beberapa lempeng padat yang terpisah-pisah.
Wilson memberikan istilah yang khusus pada patahan ini, yaitu patahan transform, karena pergerakan relatif dari lempeng-lempeng tersebut dapat berubah atau tertransformasi satu sama lainnya. Seperti telah diperhatikan atau dijelaskan pada contoh terdahulu, bahwa proses divergen yang terjadi pada pusat pemekaran dapat berubah/tertransformasi menjadi proses konvergen di zona subdaksi. Sebagian besar patahan transform terjadi di kerak samudera, tetapi ada juga sedikit yang terjadi di kerak kontinen, seperti di Patahan San Andreas di Kalifornia.
Pembentukan Pangea
Robert Dietz dan John Holden telah mencoba untuk merekonstruksi bagaimana keadaan sebenarnya dari migrasi besar-besaran yang pernah dialami oleh individu-individu kontinen, selama lebih dari 500 juta tahun. Dengan mengekstrapolasikan kembali pergerakan lempeng, yang dihubungkan dengan perjalanan waktu, dan dibantuk oleh data-data seperti orientasi struktur volkanik, distrubusi dan pergerakan transform, serta paleomagnetisme, Dietz dan Holden telah mampu untuk merekonstruksi Pangea.Dengan menggunakan data penanggalan radiometri, kedua ahli ini juga dapat menentukan kapan Pangea ini mulai terbentuk dan kapan mulai terpecah. Kemudian berdasarkan data-data posisi relatif dari hot spot, maka juga dapat menentukan lokasi yang tepat dari setiap kontinen.
Terpecah-pecahnya Pangea
Pangea mulai terpecah sekitar 200 juta tahun yang lalu, dimana terjadi fragmentasi yang diikuti oleh jalur-jalur pergerakan dari setiap kontinen dan terdapt dua buah celah besar yang terjadi akibat fragmentasi ini. Celah antara Amerika Utara dan Afrika menyebabkan munculnya batu basalt yang berumur Trias secara besar-besaran disepanjang Pantai Timur Amerika Serikat.Penanggalan radiometri pada basal ini menunjukkan bahwa celah tersebut antara 200 sampai 165 juta tahun yang lalu. Waktu ini sekaligus bisa digunakan sebagai waktu terbentuknya Atlantik Utara. Celah yang terbentuk di bagian selatan Gondwana berbentuk hurup Y, yang menyebabkan termigrasinya Lempeng India ke bagian Utara dan sekaligus memisahkan Amerika Selatan – Afrika dari Australia – Antartika.
Sekitar 135 juta tahun yang lalu, posisi kontinen Afrika dan Amerika Selatan mulai memisah dari Atlantik Selatan. Pada saat ini India sudah berada separuh jalan menuju ke Asia, dan bagian selatan dari Atlantik Utara telah mulai melebar. Pada Kapur Akhir, sekitar 65 juta tahun yang lalu, Madagaskar telah terpisah dari Afrika, dan Atlantik Selatan berubah menjadi laut terbuka.
Sekitar 45 juta tahun yang lalu, India telah bersatu dengan Asia, yang kemudian menyebabkan terbentuknya pegunungan tertinggi di dunia, yaitu Himalaya, yang tersebar di sepanjang Dataran Tinggi Tibet. Kemudian terjadi pemisahan Greendland dari Eurasia, yang bersamaan juga terjadi pembentukan Semenanjung Baja dan Teluk Kalifornia. Peristiwa tersebut ditaksi terjadi kurang dari 10 juta tahun yang lalu.
Sebelum Pangea
Sebelum Pangea terbentuk, massa-massa benua mungkin telah mengalami berbagai episode fragmentasi yang sama dengan yang telah kita ketahui sekarang. Kontinen-kontinen purba tersebut dulu telah bergerak saling menjauh satu dengan yang lainnya.Selama periode antara 500 sampai 225 juta tahun yang lalu, fragmen-fragmen yang sebelumnya telah menyebar, mulai bersatu membentuk Pangea. Bukti dari adanya tumbukan awal ini meliputi Pegunungan Ural di Uni Soviet dan Pegunungan Appalacian di Amerika Utara.
Pandangan ke Masa Depan
Setelah membuat rekonstruksi keadaan dunia sekitar 500 juta tahun yang lalu, Dietz dan Holden kemudian mencoba untuk memprediksi keadaan bumi di masa depan. Pada 50 juta tahun yang akan datang, perubahan penting terjadi pada Lempeng Afrika, dimana sebuah lautan yang baru akan terbentuk akibat Afrika bagian timur terpisah dari benua utama.Di Amerika Utara terlihat bahwa Semenanjung Baja dan bagian selatan Kalifornia yang terletak di sebelah barat Sesar San Andreas, telah tergeser melewati Lempeng Amerika Utara tersebut. Jika pergerakan ke arah utara ini, betul-betul terjadi sesuai yang diprediksi, maka Los Angeles dan San Francisco akan saling melewati satu sama lain.
Mekanisme Pergerakan
Distribusi panas yang tidak merata yang terdapat di dalam bumi, telah disepakati oleh para ahli, sebagai penyebab utama terjadinya pergerakan lempeng. Distribusi panas tidak merata inilah yang menyebabkan terjadinya arus konveksi yang besar dalam mantel bumi.Material yang panas dan lebih kecil densitasnya, yang berasal dari mantel bagian bawah, secara perlahan-lahan akan bergerak naik ke daerah pegunungan samudera. Pada saat material ini menyebar secara lateral, suhunya akan turun dan densitasnya bertambah, setelah itu material tersebut akan masuk kembali ke dalam mantel dan suhunya naik kembali.
Dalam hal ini, batuan yang ada tidak perlu untuk mencair dulu agar dapat terbawa aliran. Analogi peristiwa ini bisa dilihat pada logam padat yang dimasukkan ke dalam cairan yang panas, dimana logam-logam tersebut berada pada berbagai bentuk yang berbeda-beda. Demikian juga halnya pada batuan yang berada dalam cairan panas.
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa di daerah punggungan samudera tingkat aliran panasnya lebih tinggi dibandingkan daerah-daerah lain. Hal ini juga menunjukkan bahwa arus konveksi tidak hanya satu macam. Tetapi, jenis-jenisnya tersebut belum diketahui dengan jelas. Ada beberapa banyakkah sebenarnya tipe arus konveksi ini? Pada kedalaman berapakah sebenarnya arus tersebut berada ? Bagaimanakah struktur yang sebenarnya ?.
Telah diketahui lempeng samudera yang dingin mempunyai densitas yang lebih besar daripada astenosfer yang berada di bawahnya. Dengan demikian, pada saat lempeng samudera tersebut, tertunjam ke bawah, karena sifatnya yang berat, maka bagian belakang dari litosfer tersebut akan tertarik.
Hipotesis ini sama dengan model yang beranggapan bahwa karena tingginya tempat/posisi dari punggungan samudera yang dapat menyebabkan litosfer tergelincir ke bawah akibat pengaruh gravitasi. Model tekan-tarik inilah yang dengan sendirinya merupakan tipe dari arus konveksi. Pada sisi lain, material astenosfer akan bergerak naik dan mengisi celah yang terbuka akibat proses divergen.
Versi lain dari model arus konveksi ini, menjelaskan bahwa arus tersebut berhubungan erat dengan bintik panas (hotspot) yang terjadi di daerah mantel. Bintik panas ini diperkirakan berasal dari daerah perbatasan antara mantel dan inti bumi. Setelah bintik panas ini bergerak naik dan mencapai litosfer, maka bintik-bintik tersebut akan tersebar secara lateral dan membawa serta lempeng-lempeng menjauh dari pusat tempatnya naik.