23

BAB 2 STRUKTUR INTERNAL BUMI DAN TEKTONIK LEMPENG

2.1. Struktur Internal Bumi

Pembagian lapisan struktur internal bumi dapat berdasarkan sifat kimia (atau

komposisinya) ataupun berdasarkan sifat fisiknya (Gambar 2.1).

2.1.1. Pembagian Lapisan bumi berdasar komposisi kimia

Kerak Benua (Continental Crust), 0,374% masa bumi, pada kedalaman

0-75 Km. Mengandung 0,554% masa Mantel-kerak, merupakan bagian paling

luar dari bumi yang tersusun oleh berbagai batuan. Merupakan lapisan

dengan densitas rendah (2,7 g/cm3) yang didominasi mineral-mineral kuarsa

(SiO2) dan feldspar, membentuk batuan berkomposisi granitik.

Kerak Samodera (Oceanic Crust), 0,099% masa bumi, dengan

kedalaman 0-10 km. Lapisan ini mengandung 0,147% masa mantel-kerak.

Mayoritas kerak ini terbentuk karena aktifitas magmatisme-volkanisme pada

zona pemekaran. Sistem Punggungan Tengah Samodera, sebagai jaringan

gunungapi sepanjang 40.000 km, menghasilkan kerak samodera baru dengan

kecepatan 17 Km3 /tahun, menutup lantai samodera membentuk batuan

berkomposisi basaltik (densitas 3,0g/cm3).

Mantel Atas (Upper Mantle), 10,3% masa bumi, kedalaman 10-400 km,

mmengandung 15,3% masa mantel-kerak. Berdasarkan observasi fragmen

yang berasal dari erupsi ngunungapi atau jalur pegunungan yang tererosi,

mineral utama pada mantel atas adalah Olivin (Mg,Fe)2SiO4 dan Piroksen

(Mg,Fe)SiO3, membentuk batuan ultra mafik (Peridotit).

Zona Transisi Mantel Bawah-Mantel Atas, 7,5% masa bumi, kedalaman

400-650 km. Zona transisi atau Mantel Tengah atau secara fisik dikenal

sebagai Mesosfer mengandung 11,1% masa mantel-kerak, merupakan

sumber magma basaltic. Juga mengandung kalsium (ca), Aluminium (Al), dan

garnet, merupakan kompleks silikat mengandung Aluminium. Lapisan ini

relative mempunyai densitas tinggi jika dingan, disebabkan kandungan

granetnya. Tetapi akan mudah mengapung atau ringan jika panas, karena

24

mineral yang lebur akan membentuk basalt, menerobos naik melewati mantel

atas membentuk magma.

Gambar 2.1 Penampang interior bumi

Mantel Bawah (Lower Mantle), 49.2% masa bumi, kedalaman 650-2.890

km, 72,9% disusun oleh masa mantel-kerak dengan komposisi terdiri dari

silicon (Si), magnesium (Mg), dan oksigen (O). Sebagian kemungkinan

disusun oleh besi (Fe), kalsium (ca), dan aluminium (Al). Para ahli membuat

deduksi ini berdasarkan asumsi bahwa proporsi dan jenis unsus pada bumi

relative sama dengan meteorit primitive.

Inti Bumi, 32,5% masa bumi, kedalaman 2.890-6370 km. Lapisan ini

didominasi oleh besi (Fe), juga mengandung sekitar 10% sulfur (S) dan atau

25

oksigen (O). Sulfur dan Oksigen menyebabkan lapisan ini densitasnya sedikit

lebih ringan dari leburan besi murni

Komposisi Kerak Bumi

Seperti di sebutkan di atas,kerak bumi dibedakan menjadi kerak samudera

yang berkomposisi basaltic dan kerak benua yang berkomposisi granitic. Disamping

adanya perbedaan komposisi batuan, kedua tipe kerak tersebut juga mempunyai

perbedan kadar unsur-unsur yang yang terdapat di dalamnya, walupun demikian

terdapat beberapa unsure yang mempunyai proporsi relative sama pada kedua kerak

tersebut.

Tabel 2.1 Daftar kadsar beberapa logam penting di kerak bumi

Logam Granit (kerak

benua) Diabas (kerak samodera)

Kadar Dlm Kerak(%)

Mining Grade(%)

Au/Emas 0.000 000 4 0.000 000 4 0.000 000 4 0.000 1 Ag/Perak 0.000 0055 0.000 008 0.000 007 0.008 Fe/Besi 1.37 7.76 5 25-55 Cu/Tembaga 0.0013 0.0110 0.005 1 Pb/Timbal 0.0048 0.00078 0.0013 4-20

Zn/Seng 0.0045 0.0086 0.007 4-10 Ni/Nikel 0.0001 0.0076 0.0075 1.5-2,5 Cr/Krom 0.002 0.0114 0.01 30 Mn/Mangan 0.0195 0.128 0.09 35 Al/Aluminium 7.43 7.94 8.13 30 Sn/Timah 0.00035 0.00032 0.000 2 0.5-2 Hg/ Raksa 0.000 01 0.000 02 0.000 008 0,2-8 Mo/Molibdenum 0.000 65 0.000 057 0.000 15 0,01-0,6 W/wolfram 0.000 04 0.000 05 0.000 15 0,3-6 WO3 Pt/Platina 0.000 00019 0.000 00012 0.000 001 0,0003-0,0015 Si/Silikon 33.96 24.6 27.7 O/Oksigen 48.5 44.9 46.6

2.1.2. Pembagian Lapisan Bumi Secara Fisik

Pembagian lapisan bumi berdasarkan komposisi merupakan satu-satunya

pembagian sebelum berkembangnya teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonics),

sebuah ide yang menyatakan bahwa permukaan bumi disusun oleh lempeng-

lempeng yang bergerak. Sekitar tahun 1970-an para ahli geologi menyadari bahwa

lempeng-lempeng tersebut lebih tebal dari pada kerak, dan kemudian diketahui

26

bahwa lempeng –lempeng tersebut terdiri dari kerak dan bagian paling atas dari

mantel, membentuk lapisan yang kaku dan keras yang dikenal sebagai litosfer

(lithosphere), mempunyai ketebalan antara 10-200 Km.

Lempeng litosfer tersebut mengambang pada lapisan yang plastis yang

sebagian membentuk leburan, dengan ketebalan 250-350 Km, yang dikenal sebagai

Astenosfer (Asthenosphere). Walaupun Astenosfer dapat bergerak, tetapi bukan

lapisan cair,oleh karenanya dapat dilalui baik Gelombang-P (Compressional (P)-

Waves) maupun Gelombang-S (Shear (S)-Waves).

Pada kedalaman sekitar 660 Km, tekanan menjadi lebih besar dan mantel

tidak lagi dapat bergerak. Lapisan mantel yang tidak lagi plastis ini dikenal sebgai

lapisan Mesosfer (Mesosphere).

Inti bumi secara fisik dibagi mmenjadi dua bagian, yang dikenal sebagai Inti

Luar (Outer Core) dan Inti Dalam (Inner Core). Lapiasan Inti Luar berada pada

kedalaman 2.890-5150 km, sangat panas, membentuk fase cair. Sedangkan Inti

Dalam, berada pada kedalaman 5.150-6370 km, merupakan fase padatan, seolah

mengambang dalam leburan inti luar.

2.2. Tektonik Lempeng dan Mineralisasi

Continental rifting dan Mid Oceanic Spreading dibentuk pada retakan

lempeng, ketika magma bergerak naik dari mantel menuju permukaan lantai

samodra membentuk sekuen batuan ofiolit penampang tengah samodera, sebagai

lempeng baru. Lempeng baru yang terbentuk bergerak menjauhi sumbu pemekaran,

makin lama semakin dingin dan semakin tebal, hingga densitasnya semakin besar

dan kemudian tenggelam membentuk penunjaman (Subduction Zone), sehingga

lempeng akan panas, hancur, menyebabkan terbentuknya leburan sebagian pada

mantel membentuk magma, dengan densitas rendah bergerak kembali ke

permukaan menbentuk rangkaian gunungapi. Pergerakan lempeng seringkali juga

menimbulkan pergeseran membentuk sesar mendatar besar (Transform faults),

juga diikuti oleh pembentukan magma.

Litosfer bumi dibagi menjadi delapan lempeng besar serta sekitar 24 lempeng

kecil, yang bergerak di atas lapisasn Astenosfer dengan kecepatan sekitar 5-10

cm/tahun. Kedelapan lempeng besar tersebut terdiri dari:

Lempeng Afrika (African Plate)

Lempeng Antartik (Antarctic Plate)

Lempeng Hindia-Australia (Indian-Australian Plate)

27

Lempeng Pasifik (Pasific Plate)

Lempeng Amerika Utara (North American Plate)

Lempeng Amerika Selatan (South American Plate )

Lempeng Nazca (Nazca Plate)

Batas-batas lempeng tektonik tersebut di atas, membentuk lingkungan tektonik

yang beragam, secara umum dikenal sebagai

1. Mid-oceanic ridge dan back arc rifting dan transform faults, yang membentuk

batas lempeng konstruktif

2. Subduction zone, yang merupakan batas lempeng destruktif, menghasilkan

island arcs dan active continental margins

3. Oceanic intra-plate, menghasilkan oceanic island (hot spots)

4. Continental intra-plate, yang menghasilkan continental flood basalt dan

continental rift zone

Gambar 2.2. Penampang tektonik interior bumi

28

Gambar 2.3 Batas lempeng-lempeng besar pada litosfer bumi

LEMPENG PASIPIK

LEMPENG AMERIKA UTARA

LEMPENG AMERIKA SELATAN

LEMPENG EURASIA

LEMPENG PASIFIK

LEMPENG NAZCA

LEMPENG AFRIKA

LEMPENG ANTYARTIK

LEMPENG HINDIA-AUSTRALIA

LEMPENG ANTARTIK

LEMPENG NAZCA

29

Tektonik Lempeng berperan besar dalam mengontrol terjadinya magmatisme,

hidrotermal, dan volkanisme pada lapisan kerak bumi. Sebagian besar proses

pembentukan mineralisasi sangat terkait dengan proses magmatisme dan hidrotermal

atau pembentukan batuan. Oleh karena itu sangat penting memahami lempeng

tektonik, sebagai dasar untuk memahami adanya mineralisasi.

Pada kenyataannya tektonik lempeng sangat baik dalam menjelaskan karakteristik

batuan beku dan asosiasi endapan mineral. Lebih dari 90% aktivitas batuan beku yang

sekarang ada terletak di dekat batas lempeng tektonik. Sehingga batas lempeng

merupakan tempat yang paling penting bagi penyebaran endapan mineral.

Keberadaan endapan bijih di dunia sebagian besar tersebar pada wilayah batas

lempeng, terutama pada jalur magmatisme-vulkanisme yang disebabkan subduksi

lempeng. Sebagai contoh adalah batas wilayah lempeng pasifik, yang membentuk busur

kepulauan di bagian barat mulai dari Selandia Baru-Papua Nuegini-Indonesia-Pilipina-

Jepang dan busur magmatic kontinen di bagian timur mulai dari Chili-Amerika Serikat

hingga Kanada, yang dikenal sebagai ring of fire, merupakan jalur mineralisasi yang

sangat potensial.

Keberadaan endapan mineral yang signifikan di Indonesia, sebagian besar

berasosianya atau berada pada jalur busur magmatic, seperti endapan porfir Cu-Au

kompleks Grasberg-Ertzberg yang berada pada busur irian Jaya Tengah, Endapan Cu-Au

Batuhijau Sumbawa dan Endapan Au-Ag Epitermal Pongkor yang berada pada busur

Sunda-banda, Endapan Au Epitermal Kelian pada busur Kalimantan Tengah, Endapan Au

Sedimen Hosted Messel di busur Sulawesi Mindanau, Endapan Au epitermal Gosowong

yang berada pada busur Halmmahera, dan lain sebagainya.

Jenis logam yang terknsentrasi, pada wilayah tertentu, sangat dikontrol oleh

lingkungan tektoniknya. Sn, W,Mo, F, Nb umumnya dikontrol oleh oleh keberadaan

kerak kontinen, baik pada intra-continental hotspot, intra-continental rift zone, maupun

pada continental magmatic arcs. Cr, Ni,Pt, Cu dikontrol oleh kehadiran kerak samodera,

diantaranya pada pemekaran tengah samudera. Au, Ag,Cu paling sering hadir pada

lingkungan tektonik busur kepulauan (gambar 2.4)

30

Gambar 2.4 Penampang pada batas lempeng-lempeng tektonik dan asosiasi unsure logam yang terbentuk (Mitchell dan Garson, 1981)

31

Gambar 2.5 Penyebaran busur magmatic di Indonnesia, yang berperan terhadap keberadaan bijih (sumber : Carlile dan Michell, 1994)

20