Metode Baru Memetakan Lempeng Bumi dari Jenis Geokimia

Pada ahli memiliki berhasil menemukan cara menentukan bagian dari dua lempeng benua atau samudra yang bertabrakan dengan menggunakan data materi geokimia dari mata air panas. Model yang lebih akurat ini menggantikan model lama dengan mengandalkan gelombang seismik.

Di dataran tinggi Tibet terdapat ratusan sumber mata air panas (hot spring). Airnya mendidih menyemburkan air secara terus-menerus yang membentang pada landang panas bumi seluas 10 hektare di Mangra, di Tibet selatan, wilayah antara Tiongkok dan India.
Menurut teori klasik, Pegunungan Himalaya yang menjulang tinggi merupakan hasil tabrakan anak benua India yang merupakan pecahan dari Afrika dengan benua Asia. Tumbukan lempeng ini terus terjadi hingga sekarang dan termasuk pada wilayah dataran tinggi Tibet.
Para ahli dari Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan Stanford (Stanford Earth) mengajukan cara baru dalam menentukan lempeng. Mereka mengajukan teori yang bertentangan tentang bagaimana lempeng tektonik di bawah permukaan menciptakan raksasa yang menjulang itu.
Dengan menggunakan data geokimia dari 225 sumber air panas, para ilmuwan telah memetakan batas antara lempeng benua India dan Asia. Laporan penelitian yang diterbitkan pada jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences, menjelaskan proses yang terjadi jauh di bawah permukaan benua, yang berpengaruh pada pembentukan mineral.
"Perdebatan utama di antara ahli geologi adalah apakah tabrakan benua terlihat seperti tabrakan samudra atau tidak," kata penulis studi senior seorang profesor geofisika di Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan Stanford (Stanford Earth), Simon Klemperer.
Menurut dia, data gelombang seismik tidak memberi banyak informasi. "Karena pengukurannya terlalu sedikit, seismologi tidak memberi kami jawaban itulah mengapa saya menggunakan geokimia sebagai cara yang sama sekali berbeda untuk mengukur sesuatu," kata Klemperer.
Peta ini menunjukkan lempeng India bertabrakan dengan lempeng Asia di bawah Himalaya dan Tibet. Dari gambar yang ada ia memberi titik-titik kuning sebagai sumber air panas dengan tanda isotop helium yang menunjukkan bahwa gas tersebut berasal dari mantel panas, yang menunjukkan lempeng Asia berada di bawah permukaan.
Klemperer mengatakan ia telah menghabiskan lebih dari satu dekade bepergian ke Tibet selatan. Tujuannya mengumpulkan sampel guna mendukung teorinya bahwa bahan kimia yang keluar permukaan tanah dapat digunakan untuk memahami apa yang terjadi 50 mil di bawahnya.

Gunakan Helium
Dia dan rekan-rekannya melacak mata air panas bumi terpencil sejauh ratusan mil melintasi pegunungan dan dataran tinggi kira-kira. Jaraknya dari Kanada ke Meksiko di AS bagian barat atau sekitar 3000 kilometer lebih.
Untuk menentukan jenis materi geokimianya, ia menggunakan gas mulia helium yang tidak bereaksi dengan bahan kimia lain. Ia kemudian menentukan mata air panas mana yang berasal dua bagian lempeng benua itu. Satu tanda isotop helium terungkap ketika gas berasal dari mantel panas lempeng Asia sementara tanda tangan yang berbeda menunjukkan lempeng India yang jauh lebih dingin.
Penelitian menunjukkan bahwa lempeng yang lebih dingin hanya terdeteksi di selatan, di bawah Himalaya, sementara lebih jauh ke utara, di India di mendekati Tibet dipisahkan oleh irisan mantel panas. Hasilnya menunjukkan bahwa teori lama bahwa lempeng India yang terletak rata di bawah Tibet tidak lagi dapat dipertahankan.
"Sungguh menakjubkan bahwa kita sekarang memiliki batas yang sangat jelas ini hanya selebar beberapa kilometer di permukaan di atas batas lempeng sedalam 100 kilometer," papar Klemperer.
Dalam subduksi samudra, material di bawah permukaan didaur ulang ke dalam mantel bumi ketika lempeng yang lebih dingin dan lebih berat menyelam di bawah lempeng benua dan tenggelam. Proses ini terjadi di zona seperti cincin api (ring of fire), yang dikenal sering terjadi gempa bumi dan gunung berapi aktif.
Dalam tumbukan benua, para peneliti berhipotesis, subduksi kerak laut menyeret kedua benua lebih dekat hingga mereka bertabrakan, menutup zona subduksi untuk terjadinya pembentukan gunung. Bukti batas benua di bawah Tibet ini memperkenalkan kemungkinan bahwa kerak benua melepaskan cairan dan mencair seperti yang akan terjadi pada subduksi samudra.
"Ini mengatakan bahwa kita tidak boleh melihat tumbukan benua dan subduksi samudra sebagai dua hal yang berbeda kita harus melihatnya sebagai hal yang sama dengan rasa yang agak berbeda karena secara geometris, keduanya terlihat sama," tutur Klemperer.
Studi ini dibangun di atas penelitian sebelumnya di mana Klemperer dan rekan-rekannya mencitrakan zona tumbukan Himalaya menggunakan data seismik dan menemukan bahwa ketika lempeng tektonik India bergerak dari selatan, bagian lempeng yang paling tebal dan terkuat turun ke bawah dataran tinggi Tibet dan menyebabkan robekan di piring India.
Air mata itu berada di lokasi yang sama dengan aliran helium di mata air panas. "Kami melihat proses yang sama melalui lensa yang berbeda ini, dan kami harus mencari cara untuk menyatukannya," imbuh Klemperer.
Sebagai satu-satunya tabrakan antar lempeng benua yang aktif di planet di Bumi, Himalaya dan Tibet juga memberikan gambaran sekilas tentang bagaimana pegunungan lain terbentuk di masa lalu dan mungkin terbentuk di masa depan.
"Australia baru saja mulai bertabrakan dengan blok Indonesia itulah tabrakan benua yang mulai terjadi," kata Klemperer. "Tibet adalah contoh tipe yang harus dipecahkan dan kami berharap ini merupakan analogi di tempat lain tentang bagaimana ini terjadi di Bumi," ujar dia. hay/I-1

Wilayah Tumbukan Lempeng Kaya Mineral Berharga

Teori lempeng bumi dimulai dari teori pergeseran benua (continental drift) yang yang diperkenalkan oleh ahli meteorologi asal Jerman, Lothar Wegener, pada 1915. Teorinya menyatakan bahwa pada periode Kapur (sekitar 200 juta tahun lalu), semua benua dulunya menyatu dalam satu superbenua yang disebut Pangea.
Benua super Pangea kemudian terpecah menjadi kontinen-kontinen yang lebih kecil, lalu berpindah secara mengapung menempati posisinya seperti sekarang ini. Untuk mendukung teorinya ia menggunakan adanya kecocokan/kesamaan garis pantai antara benua Afrika dan Amerika Selatan, dengan bukti fosil dan kesamaan batuan.
Namun begitu Wegener tidak mampu menjelaskan secara mendasar gaya-gaya apa yang bisa menggerakkan benua-benua tersebut sehingga saling menjauhi satu sama lainnya, karena adanya samudra di atasnya.
Pendapat ini kemudian banyak dipertanyakan oleh para ahli, salah satunya Harold Jeffreys, seorang ahli geofisika terkenal dari Inggris. Menurut dia tidak mungkin sebuah massa yang sangat besar tidak terpecah ketika bergerak di lantai samudra.
Teori Wegener tentang pergeseran dunia banyak dilupakan. Tapi banyaknya bukti baru yang timbul di awal '50-an membangkitkan kembali perdebatan tentang teori dari Wegener itu, terutama setelah adanya perkembangan teknologi eksplorasi pemetaan bawah laut pada periode itu.
Tumbukan dan saling menjauhnya lempeng-lempeng geologis menyebabkan pembentukan gunung, letusan gunung berapi, dan gempa bumi. Tetapi para peneliti hanya mengerti sedikit tentang mengapa lempengan bergerak seperti itu.
Menurut Penulis studi senior seorang profesor geofisika di Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan Stanford (Stanford Earth), Simon Klemperer, di tempat terjadinya tumbukan lempeng bisa memiliki potensi mineral berharga.
Tibet selatan baru-baru ini juga dikenal sebagai provinsi yang kaya mineral, dengan emas, tembaga, timah, seng, dan endapan lainnya. Mineral berharga ini sulit dijelaskan hanya dengan menggunakan model tumbukan benua lama dengan gelombang seismik.
"Cadangan tembaga terbesar terjadi pada granit yang dihasilkan oleh pencairan irisan mantel panas yang seharusnya tidak terjadi pada tumbukan benua jika terlihat seperti model lama, tetapi kami tahu itu memang terjadi karena kami memiliki semua mineral ini di Tibet, " kata Klemper.
"Pekerjaan kami memberitahu kita tentang tabrakan benua skala besar dan menunjukkan bahwa kami mungkin berharap untuk melihat jenis deposit mineral yang sama di lingkungan tabrakan benua sebagai lingkungan subduksi samudera," ujar dia. hay/I-1