Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Mantel Bumi IPA Kelas 7 Semester 2

Mantel merupakan bagian terbesar dari Bumi. Mantel sendiri  terletak di antara inti Bumi yang sangat padat dan juga sangat panas dengan lapisan luarnya yang tipis yaitu kerak Bumi. 

Mantel Bumi biasanya memiliki ketebalan sekitar 2.900 kilometer atau 1.802 mil yang merupakan 84% dari total volume Bumi.

Ketika Bumi mulai terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, besi dan nikel dengan cepat terpisah dari batuan dan mineral lain untuk membentuk inti planet baru. Bahan cair yang mengelilingi inti itu adalah mantel awal.

Selama jutaan tahun, setelah mantel mendingin. Air yang sudah lama terperangkap di dalam mineral meletus dengan lava, proses ini yang disebut "outgassing." Karena banyak air yang dikeluarkan, mantel Bumi menjadi padat.

Batuan yang membentuk mantel bumi sebagian besar adalah silikat yang terbentuk dari berbagai macam senyawa dan terbagi dari struktur silikon juga oksigen. 

Silikat yang ditemukan di mantel kebanyakan adalah olivin, garnet, dan piroksen. Jenis batuan utama lainnya yang ditemukan di mantel adalah magnesium oksida. Beberapa bagian mantel lainnya terdapat besi, aluminium, kalsium, natrium, dan kalium.

Suhu mantel sangat bervariasi, dari 1000 ° Celcius atau 1832 ° Fahrenheit yang ada di dekat batas dengan kerak sampai 3700 ° Celcius  atau 6692 ° Fahrenheit di dekat batas dengan inti. 

Di mantel biasanya panas dan tekanan umumnya akan meningkat  berbanding lurus dengan kedalamannya. Gradien panas bumi adalah ukuran peningkatan ini. Di sebagian besar tempat, gradien panas bumi sekitar 25 ° Celcius per kilometer kedalaman atau 1 ° Fahrenheit per 70 kaki kedalaman.

Viskositas mantel juga sangat bervariasi, buat yang belum tau, Viskositas adalah Kekentalan. Karena mantel sendiri terdiri dari sebagian besar batuan padat, tetapi kurang kental pada batas lempeng tektonik dan bulu mantel. Batuan mantel yang ada di sana lunak dan mampu bergerak secara plastis ini terjadi selama jutaan tahun pada kedalaman dan tekanan yang tinggi.

Perpindahan panas dan material dalam mantel membantu menentukan lanskap Bumi. Aktivitas di mantel juga dapat mendorong lempeng tektonik yang berkontribusi pada pembuatan gunung berapi, penyebaran dasar laut, gempa bumi, dan orogeni atau pembentukan gunung.

Mantel dibagi menjadi beberapa lapisan: ada mantel atas, mantel zona transisi, mantel bawah, dan D” atau D double-prime, wilayah yang unik di mana mantel bertemu dengan inti luar.


Mantel Atas

Mantel atas memanjang dari kerak hingga kedalaman sekitar 410 kilometer atau sejauh 255 mil. Mantel atas sebagian besar berbentuk padat dan daerah yang lebih lunak berkontribusi terhadap aktivitas tektonik.

Dua bagian mantel atas sering dikenali sebagai wilayah yang berbeda pada Bumi: yaitu litosfer dan astenosfer.


Litosfer

Litosfer adalah bagian luar Bumi yang padat, memanjang hingga kedalaman sekitar 100 kilometer atau 62 mil. Litosfer sendiri mencakup kerak dan bagian atas mantel yang rapuh. Litosfer adalah lapisan bumi yang paling keren dan paling padat.

Bagian yang terkait dengan litosfer Bumi adalah aktivitas tektonik. Aktivitas tektonik sendiri menggambarkan interaksi antara lempengan besar litosfer yang disebut lempeng tektonik. 

Litosfer dibagi menjadi 15 lempeng tektonik utama: Amerika Utara, Karibia, Amerika Selatan, Scotia, Antartika, Eurasia, Arab, Afrika, India, Filipina, Australia, Pasifik, Juan de Fuca, Cocos, dan Nazca.

Pembagian di litosfer antara kerak dan mantel disebut diskontinuitas Mohorovicic atau disingkat Moho. 

Moho tidak pada kedalaman yang sama karena tidak semua wilayah di Bumi sama-sama seimbang dalam keseimbangan isostatik. 

Isostatik menggambarkan perbedaan fisik, kimia, dan mekanik yang memungkinkan kerak untuk "mengambang" pada mantel yang terkadang lebih lunak. 

Moho ditemukan di sekitar 8 kilometer atau 5 mil di bawah laut dan sekitar 32 kilometer atau 20 mil di bawah benua.

Berbagai jenis batuan membedakan kerak dan mantel litosfer. Kerak litosfer dicirikan oleh gneiss (kerak benua) dan gabro (kerak samudera). Di bawah Moho, mantel dicirikan oleh peridotit, batuan yang sebagian besar terdiri dari mineral olivin dan piroksen.

Astenosfer

Astenosfer adalah lapisan yang lebih padat dan lebih lemah di bawah mantel litosfer. Itu terletak antara sekitar 100 kilometer (62 mil) dan 410 kilometer (255 mil) di bawah permukaan bumi. Suhu dan tekanan astenosfer sangat tinggi sehingga batuan melunak dan sebagian mencair, menjadi semi cair.

Astenosfer jauh lebih ulet daripada litosfer atau mantel bawah. Daktilitas mengukur kemampuan material padat untuk berubah bentuk atau meregang di bawah tekanan. Astenosfer umumnya lebih kental daripada litosfer, dan batas litosfer-astenosfer (LAB) adalah titik di mana ahli geologi dan rheolog—ilmuwan yang mempelajari aliran materi—menandai perbedaan keuletan antara dua lapisan mantel atas.

Pergerakan lempeng litosfer yang sangat lambat “mengambang” di astenosfer merupakan penyebab terjadinya lempeng tektonik, suatu proses yang terkait dengan pergeseran benua, gempa bumi, pembentukan gunung, dan gunung berapi. Faktanya, lahar yang meletus dari celah vulkanik

s sebenarnya adalah astenosfer itu sendiri, meleleh menjadi magma.

Tentu saja, lempeng tektonik tidak benar-benar mengambang, karena astenosfer tidak cair. Lempeng tektonik hanya tidak stabil pada batas dan titik panasnya.



Zona Transisi


Dari sekitar 410 kilometer atau 255 mil hingga 660 kilometer atau 410 mil di bawah permukaan bumi, batuan mengalami transformasi radikal. Ini disebut zona transisi mantel.

Di zona transisi mantel bebatuan tidak meleleh atau hancur. Sebaliknya, struktur kristal mereka berubah menjadi batuan yang jauh lebih padat.

Zona transisi ini mencegah pertukaran material antara mantel atas dan bawah. Beberapa ahli geologi berpikir bahwa peningkatan kepadatan batuan di zona transisi mencegah lempengan subduksi dari litosfer jatuh lebih jauh ke dalam mantel. 

Potongan besar lempeng tektonik ini berhenti di zona transisi selama jutaan tahun sebelum bercampur dengan batuan mantel lainnya dan akhirnya kembali ke mantel atas sebagai bagian dari astenosfer lewat letusan lava dan menjadi bagian dari litosfer, atau bisa juga muncul sebagai kerak samudera baru di daerah dasar laut.

Beberapa ahli geologi dan rheolog, berteori jika lempengan subduksi dapat tergelincir di bawah zona transisi ke mantel yang lebih rendah. 

Buktinya bagian ini menunjukkan bahwa lapisan transisi bersifat permeabel, dan mantel atas dan bawah juga bertukar  material.



Air

Mungkin aspek terpenting dari zona transisi mantel adalah melimpahnya airnya. Kristal di zona transisi dapat menampung air sebanyak semua lautan yang ada di permukaan bumi.

Air di zona transisi bukanlah “air” seperti yang kita kenal. Itu bukan cair, uap, padat, atau bahkan plasma. Sebaliknya, air ini sebagai hidroksida. 

Hidroksida adalah ion hidrogen dan oksigen dengan muatan negatif. Di zona transisi, ion hidroksida terperangkap dalam struktur kristal batuan seperti ringwoodite dan wadsleyite. Mineral ini terbentuk dari olivin pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi.

Di dekat bagian bawah zona transisi, peningkatan suhu dan tekanan mengubah ringwoodite dan wadsleyite. 

Jika Struktur kristal mereka rusak dan hidroksida lolos atau meleleh. Maka Partikel lelehan akan mengalir ke atas menuju mineral yang dapat menahan air. Hal ini memungkinkan zona transisi untuk mempertahankan reservoir air dengan konsisten.

Ahli geologi dan rheolog berpikir bahwa air memasuki mantel dari permukaan bumi selama subduksi. Subduksi adalah proses di mana lempeng tektonik padat tergelincir atau meleleh di bawah lempeng yang lebih apung. 

Sebagian besar subduksi terjadi saat lempeng samudera tergelincir di bawah lempeng yang kurang rapat. Seiring dengan batuan dan mineral litosfer, berton-ton air dan karbon juga diangkut ke mantel. 

Hidroksida dan air dikembalikan ke mantel atas, kerak, dan bahkan atmosfer melalui konveksi mantel, letusan gunung berapi, dan penyebaran dasar laut.


Mantel Bawah

Mantel bawah memanjang dari sekitar 660 kilometer atau 410 mil hingga sekitar 2.700 kilometer ataub1.678 mil di bawah permukaan bumi. Mantel bawah lebih panas dan lebih padat daripada mantel atas dan zona transisi.

Mantel bawah tidak lebih cair dari mantel atas dan zona transisi. Meskipun panas biasanya berhubungan dengan pelunakan batuan, tekanan kuat membuat mantel bawah tetap padat.

Ahli geologi tidak setuju tentang struktur mantel bawah. Beberapa ahli geologi berpikir bahwa lempengan litosfer yang tersubduksi telah menetap di sana. Ahli geologi lain berpikir bahwa mantel bawah sepenuhnya tidak bergerak dan bahkan tidak mentransfer panas secara konveksi.



D Double-Prime (D'')


Di bawah mantel bawah adalah daerah dangkal yang disebut D'', atau "d double-prime." Di beberapa daerah, D'' adalah batas yang hampir tipis dengan inti luar. Di daerah lain, D'' memiliki akumulasi besi dan silikat yang tebal. Di daerah lain lagi, ahli geologi dan seismolog telah mendeteksi daerah pencairan besar.

Pergerakan material yang tak terduga di D'' dipengaruhi oleh mantel bawah dan inti luar. Besi inti luar mempengaruhi pembentukan diapir, fitur geologi berbentuk kubah atau intrusi beku di mana lebih banyak material fluida dipaksa menjadi batuan rapuh di atasnya. Diapir besi memancarkan panas dan dapat melepaskan pulsa besar yang menggembung baik material maupun energi—seperti Lampu Lava. Energi ini berkembang ke atas, mentransfer panas ke mantel bawah dan zona transisi, dan bahkan mungkin meletus sebagai gumpalan mantel.

Di dasar mantel, sekitar 2.900 kilometer atau 1.802 mil di bawah permukaan, terdapat batas inti-mantel, atau CMB. Titik ini, yang disebut diskontinuitas Gutenberg, menandai akhir mantel dan awal dari inti luar cair Bumi.


Konveksi Mantel

Konveksi mantel menggambarkan pergerakan mantel saat mentransfer panas dari inti putih-panas ke litosfer rapuh. Mantel dipanaskan dari bawah, didinginkan dari atas, dan suhu keseluruhannya menurun dalam jangka waktu yang lama. Semua elemen ini berkontribusi pada konveksi mantel.


Arus konveksi

ts mentransfer panas, magma apung ke litosfer di batas lempeng dan hot spot. Arus konveksi juga mentransfer material yang lebih padat dan lebih dingin dari kerak ke bagian dalam bumi melalui proses subduksi.

Panas bumi, yang mengukur aliran energi panas dari inti ke atmosfer, didominasi oleh konveksi mantel. Anggaran panas bumi mendorong sebagian besar proses geologis di Bumi, meskipun keluaran energinya dikerdilkan oleh radiasi matahari di permukaan.

Ahli geologi memperdebatkan apakah konveksi mantel itu "utuh" atau "berlapis." Konveksi seluruh mantel menggambarkan proses daur ulang yang panjang dan panjang yang melibatkan mantel atas, zona transisi, mantel bawah, dan bahkan D''. Dalam model ini, mantel berkonveksi dalam satu proses. Lempengan litosfer yang tersubduksi perlahan-lahan dapat tergelincir ke dalam mantel atas dan jatuh ke zona transisi karena kepadatan dan kesejukannya yang relatif. Selama jutaan tahun, mungkin tenggelam lebih jauh ke dalam mantel yang lebih rendah. Arus konveksi kemudian dapat mengangkut material yang panas dan mengapung di D'' kembali melalui lapisan mantel lainnya. Beberapa material itu bahkan mungkin muncul sebagai litosfer lagi, karena tumpah ke kerak bumi melalui letusan gunung berapi atau penyebaran dasar laut.

Konveksi mantel berlapis menggambarkan dua proses. Gumpalan bahan mantel super panas dapat menggelembung dari mantel bawah dan memanaskan daerah di zona transisi sebelum jatuh kembali. Di atas zona transisi, konveksi dapat dipengaruhi oleh panas yang dipindahkan dari mantel bawah serta arus konveksi diskrit di mantel atas yang didorong oleh subduksi dan penyebaran dasar laut. Gumpalan mantel yang berasal dari mantel atas dapat menyembur ke atas melalui litosfer sebagai titik panas.

Bulu Mantel

Mantle plume adalah naiknya batuan super panas dari mantel. Gumpalan mantel adalah kemungkinan penyebab “titik panas”, wilayah vulkanik yang tidak diciptakan oleh lempeng tektonik. Saat bulu mantel mencapai mantel atas, ia meleleh menjadi diapir. Bahan cair ini memanaskan astenosfer dan litosfer, memicu letusan gunung berapi. Letusan gunung berapi ini memberikan kontribusi kecil terhadap hilangnya panas dari interior Bumi, meskipun aktivitas tektonik di batas lempeng adalah penyebab utama hilangnya panas tersebut.

Titik panas Hawaii, di tengah Samudra Pasifik Utara, berada di atas lapisan mantel yang kemungkinan besar. Saat lempeng Pasifik bergerak dalam gerakan umumnya barat laut, hot spot Hawaii tetap relatif tetap. Ahli geologi berpikir ini telah memungkinkan titik panas Hawaii untuk membuat serangkaian gunung berapi, dari Gunung Laut Meiji yang berusia 85 juta tahun di dekat Semenanjung Kamchatka Rusia, hingga Gunung Laut Loihi, gunung berapi bawah laut di tenggara "Pulau Besar" Hawaii. Loihi, yang baru berusia 400.000 tahun, pada akhirnya akan menjadi pulau Hawaii terbaru.

Ahli geologi telah mengidentifikasi dua apa yang disebut "superplumes." Superplumes ini, atau provinsi kecepatan geser rendah besar atau LLSVPs, berasal dari bahan lelehan D''. LLSVP Pasifik mempengaruhi geologi di sebagian besar Samudra Pasifik selatan juga termasuk hot spot Hawaii. LLSVP Afrika mempengaruhi geologi di sebagian besar Afrika selatan dan barat.

Ahli geologi berpikir bulu mantel dapat dipengaruhi oleh banyak faktor yang berbeda. Beberapa mungkin berdenyut, sementara yang lain mungkin terus memanas. Beberapa mungkin memiliki satu diapir, sementara yang lain mungkin memiliki banyak "batang". Beberapa bulu mantel mungkin muncul di tengah lempeng tektonik, sementara yang lain mungkin "tertangkap" oleh zona penyebaran dasar laut.

Beberapa ahli geologi telah mengidentifikasi lebih dari seribu bulu mantel. Beberapa ahli geologi berpikir bulu mantel tidak ada sama sekali. Sampai alat dan teknologi memungkinkan ahli geologi untuk lebih teliti mengeksplorasi mantel, perdebatan akan terus berlanjut.


Menjelajahi Mantel

Mantel belum pernah dieksplorasi secara langsung. Bahkan peralatan pengeboran yang paling canggih pun belum mencapai melampaui kerak bumi.

Pengeboran sampai ke Moho atay pemisahan antara kerak dan mantel bumi merupakan tonggak sejarah ilmiah yang penting, tetapi meskipun upaya selama beberapa dekade, belum ada yang berhasil. Pada tahun 2005, para ilmuwan dengan Proyek Pengeboran Laut Terpadu mengebor 1.416 meter atau 4.644 kaki di bawah dasar laut Atlantik Utara dan mengklaim telah datang hanya dalam jarak 305 meter atau 1.000 kaki dari Moho.

Xenolit

Banyak ahli geologi mempelajari mantel dengan menganalisis xenolit. Xenolit adalah jenis intrusi—batuan yang terperangkap di dalam batuan lain.

Xenolith yang memberikan informasi paling banyak tentang mantel adalah berlian. Berlian terbentuk dalam kondisi yang sangat unik: di mantel atas, setidaknya 150 kilometer atau 93 mil di bawah permukaan. Di atas kedalaman dan tekanan, karbon mengkristal sebagai grafit, bukan berlian. Berlian dibawa ke permukaan dalam letusan gunung berapi yang eksplosif, membentuk "pipa berlian" dari batuan yang disebut kimberlit dan lamprolit.

Intan itu sendiri kurang menarik bagi ahli geologi daripada xenolit yang dikandungnya. Intrusi ini adalah mineral dari mantel, terperangkap di dalam berlian sekeras batu. berlian
intrusi telah memungkinkan para ilmuwan untuk melihat sekilas sejauh 700 kilometer atau 435 mil di bawah permukaan bumi mantel bawah.

Studi Xenolith telah mengungkapkan bahwa batuan di mantel dalam kemungkinan besar adalah lempengan dasar laut subduksi berusia 3 miliar tahun. Intrusi berlian termasuk air, sedimen laut, dan bahkan karbon.


Gelombang seismik

Kebanyakan studi mantel dilakukan dengan mengukur penyebaran gelombang kejut dari gempa bumi, yang disebut gelombang seismik. Gelombang seismik yang diukur dalam studi mantel disebut gelombang tubuh, karena gelombang ini merambat melalui tubuh bumi. Kecepatan gelombang tubuh berbeda dengan kepadatan, suhu, dan jenis batuan.

Ada dua jenis gelombang tubuh: gelombang primer, atau gelombang P, dan gelombang sekunder, atau gelombang S. Gelombang P, juga disebut gelombang tekanan, dibentuk oleh kompresi. Gelombang suara adalah gelombang P—gelombang P seismik terlalu rendah frekuensinya untuk didengar orang. Gelombang S, juga disebut gelombang geser, mengukur gerakan tegak lurus terhadap transfer energi. Gelombang S tidak dapat merambat melalui cairan atau gas.

Instrumen yang ditempatkan di seluruh dunia mengukur gelombang ini saat mereka tiba di berbagai titik di permukaan bumi setelah gempa bumi. Gelombang-P atau gelombang primer biasanya datang lebih dulu, sedangkan gelombang-s datang segera setelahnya. Kedua gelombang tubuh "memantulkan" berbagai jenis batuan dengan cara yang berbeda. Hal ini memungkinkan seismolog untuk mengidentifikasi batuan berbeda yang ada di kerak dan mantel bumi jauh di bawah permukaan. Refleksi seismik, misalnya, digunakan untuk mengidentifikasi deposit minyak tersembunyi jauh di bawah permukaan.

Perubahan kecepatan gelombang tubuh yang tiba-tiba dan dapat diprediksi disebut "diskontinuitas seismik." Moho adalah diskontinuitas yang menandai batas kerak dan mantel atas. Apa yang disebut "diskontinuitas 410 kilometer" menandai batas zona transisi.

Diskontinuitas Gutenberg lebih dikenal sebagai batas inti-mantel atau CMB. Pada CMB, gelombang S, yang tidak dapat diteruskan dalam cairan, tiba-tiba menghilang, dan gelombang P dibiaskan kuat, atau dibelokkan. Ini mengingatkan para seismolog bahwa struktur mantel yang padat dan cair telah digantikan oleh cairan api dari inti luar.


Peta Mantel

Teknologi mutakhir telah memungkinkan ahli geologi dan seismolog modern untuk menghasilkan peta mantel. Sebagian besar peta mantel menampilkan kecepatan seismik, mengungkapkan pola jauh di bawah permukaan bumi.

Geoscientists berharap bahwa peta mantel canggih dapat memplot gelombang tubuh sebanyak 6.000 gempa bumi dengan kekuatan minimal 5,5. Peta mantel ini mungkin dapat mengidentifikasi lempengan purba dari material subduksi dan posisi serta pergerakan lempeng tektonik yang tepat. Banyak ahli geologi berpikir peta mantel bahkan dapat memberikan bukti untuk bulu mantel dan strukturnya.

Post a Comment for "Mantel Bumi IPA Kelas 7 Semester 2"