TUGAS : TERMODINAMIKA & KERAK BUMI

hubungan termodinamika dengan proses yang terjadi pada kerak bumi

## lapisan bumi

Berdasarkan penyusunnya lapisan bumi terbagi atas litosfer, astenosfer, dan mesosfer.

• Litosfer adalah lapisan paling luar bumi (tebal kira-kira 100 km) dan terdiri dari kerak bumi dan bagian atas selubung. Litosfer memiliki kemampuan menahan beban permukaan yang luas misalkan gunungapi. Litosfer bersuhu dingin dan kaku.

• Di bawah litosfer pada kedalaman kira-kira 700 km terdapat astenosfer. Astenosfer hampir berada dalam titik leburnya dan karena itu bersifat seperti fluida.

• Astenosfer mengalir akibat tekanan yang terjadi sepanjang waktu. Lapisan berikutnya mesosfer.

• Mesosfer lebih kaku dibandingkan astenosfer namun lebih kental dibandingkan litosfer. Mesosfer terdiri dari sebagian besar selubung hingga inti bumi.

## kerak bumi

Kerak bumi terdiri daripada dua lapisan :

• bahagian atasnya terdiri daripada batu-batu granit yang membentuk benua-benua. Bahan-bahan logam utama yang terdapat di dalamnya ialah silika dan aluminium yang dinamakan sial

• bahagian lapisan bawah terdiri daripada batu-batu basalt yang lebih tumpat dan membentuk dasar lautan. Bahan-bahan logam utama yang terdapat di dalamnya ialah silika, magnesium dan besi dinamakan sima.Ketumpatan bandinganya ialah 2.8 - 3.0

## ROCK CYCLE

ada tiga jenis batuan yaitu batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Ketiga batuan tersebut dapat berubah menjadi batuan metamorf tetapi ketiganya juga bisa berubah menjadi batuan lainnya. Semua batuan akan mengalami pelapukan dan erosi menjadi partikel-partikel atau pecahan-pecahan yang lebih kecil yang akhirnya juga bisa membentuk batuan sedimen. Batuan juga bisa melebur atau meleleh menjadi magma dan kemudian kembali menjadi batuan beku. Kesemuanya ini disebut siklus batuan atau rock cycle.

## lempeng tektonik ini jadi popular :

1. Alfred Wegener (1912) >> PANGAEA >> “CONTINENTAL DRIFT”

2. Arthur Holmes (1929) >> bergeraknya lempeng-lempeng ini akibat konveksi panas dimana kalo suatu benda dipanaskan maka densitasnya akan berkurang dan muncul ke permukaan sampai benda tersebut dingin dan tenggelam lagi. Perubahan panas dingin ini dipercaya dapat menghasilkan arus yang mampu menggerakkan lempeng-lempeng di bumi. Dia mengumpamakan konveksi panas ini seperti konveyor yang dengan berubahnya tekanan dapat memecah lempeng-lempeng tersebut.

Harry Hess dan R. Deitz (1960)>> bukti >> arus konveksi dari mantel bumi itu memang ada >> penemuan-penemuan seperti pematang tengan samudera di lantai samudera dan beberapa temuan anomali geomagnetic >> “SEA FLOOR SPREADING”

Di bawah lempeng-lempeng arus konveksi berada dan astenosphere (lapisan dalam dari lempeng) menjadi bagian yang terpanaskan oleh peluruhan radioaktif seperti Uranium, Thorium, dan Potasium. Bagian yang terpanaskan inilah yang menjadi sumber dari lava yang sering kita lihat di gunung berapi dan juga sumber dari material yang keluar di pematang tengah samudera dan membentuk lantai samudera yang baru. Magma ini terus keluar keatas di pematang tengah samudera dan menghasilkan aliran magma yang mengalir kedua arah berbeda dan menghasilkan kekuatan yang mampu membelah pematang tengah samudera. Pada saat lantai samudera tersebut terbelah, retakan terjadi di tengah pematang dan magma yang meleleh mampu keluar dan membentuk lantai samudera yang baru.

Kemudian lantai samudera tersebut bergerak menjauh dari pematang tengah samudera sampai dimana akhirnya bertemu dengan lempeng kontinen dan akan menyusup ke dalam karena berat jenisnya yang umumnya berkomposisi lebih berat dari berat jenis lempeng kontinen. Penyusupan lempeng samudera kedalam lempeng benua inilah yang menghasilkan zona subduksi atau penunjaman dan akhirnya lithosphere akan kembali menyusup ke bawah astenosphere dan terpanaskan lagi. Kejadian ini berlangsung secara terus-menerus. Wah ternyata bumi memang bergerak. Nah kalau memang bergerak, apa yang terjadi di daerah pertemuan lempeng tektonik?

Daerah pertemuan lempeng ini umumnya banyak menghasilkan gempa bumi dan kalo sumber gempa bumi ini ada di samudera maka besar kemungkinan terjadi tsunami.

Kesimpulan :

Jadi, hubungan termodinamika dengan proses yang terjadi di kerak bumi adalah proses-proses yang terjadi yang berkaitan/berhubungan yang terjadi di kerak bumi ini (yang meliputi arus konveksi, pergerakan lempeng samudra, gempa, tsunami, gunung, siklus batuan dll) berdasarkan hukul-hukum termodinamika (artinya : semua proses yang terjadi di kerak bumi karena adanya suhu dan tekanan yang tinggi serta memerlukan waktu yang sangat lama).

hubungnan antara termodinamika dengan panas bumi

Panas bumi adalah sebuah sumber energi panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak bumi.

Adanya sifat-sifat fisik batuan maupun fluida juga tekanan dan temperatur serta proses geologi yang terjadi pada daerah vulkanik atau zona-zona lempeng menyebabkan terjadinya berbagai jenis reservoir panasbumi. Reservoir panasbumi dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber panasnya, temperatur serta fasa fluida yang dihasilkan.

jenis reservoir panas bumi :

1. Berdasarkan Sistem Panas

1. hydrothermal system

2. geopressure system

3. hot dry rock system

4. magmatic system.

2. Berdasarkan Fasa Fluida

tergantung pada banyaknya uap yang dikandungnya atau kalau tidak terdapat uap air maka seberapa jauh sistem tersebut kekondisi pendidihan (boiling).

1. reservoir satu fasa yang meliputi:

- warm water (air hangat)

- hot water (air panas)

- superheated steam (uap panas lanjut),

2. reservoir dua fasa yang meliputi :

- liquid dominated system (sistem didominasi air)

- vapour dominated system (sistem didominasi uap).

Proses terbentuknya reservoir panas bumi

Air hujan (rain water) itu bisa turun dari awan disebabkan oleh pengaruh gravitasi bumi. Ketika tiba di permukaan bumi air hujan akan merembes ke dalam tanah melalui saluran pori-pori atau rongga-rongga diantara butir-butir batuan. Bila jumlah air hujan yang turun cukup deras, maka air tersebut akan mengisi rongga-rongga antar butiran sampai penuh atau jenuh. Air hujan yang sudah masuk ke tanah disebut air tanah. Kalau sudah tidak tertampung lagi, maka air hujan yang masih dipermukaan akan mengalir ke tempat yang lebih rendah. Ini disebut air permukaan. Perlu diketahui disini bahwa daya serap (atau lebih dikenal dengan istilah permeabilitas) masing-masing batuan atau lapisan batuan bervariasi tergantung jenis batuannya. Di daerah gunung api, dimana terdapat potensi panas bumi, seringkali ditemukan struktur sesar (fault) dan kaldera (caldera) sebagai akibat dari letusan gunung maupun aktifitas tektonik lainnya. Keberadaan struktur tersebut tidak sekedar membuka pori-pori atau rongga-rongga antar butiran menjadi lebih terbuka, bahkan lebih dari itu mereka menciptakan zona rekahan (fracture zone) yang cukup lebar dan memanjang secara vertikal atau hampir vertikal dimana air tanah dengan leluasa menerobos turun ke tempat yang lebih dalam lagi sampai akhirnya dia berjumpa dengan batuan panas (hot rock). Air tersebut tidak lagi turun ke bawah, sekarang dia mencari jalan dalam arah horizontal ke lapisan batuan yang masih bisa diisi oleh air. Seiring dengan berjalannya waktu, air tersebut terus terakumulasi dan terpanaskan oleh batuan panas (hot rock). Akibatnya temperatur air meningkat, volume bertambah dan tekanan menjadi naik. Sebagiannya masih tetap berwujud air panas, namun sebagian lainnya telah berubah menjadi uap panas. Tekanan yang terus meningkat, membuat fluida panas tersebut menekan batuan panas yang melingkupinya seraya mencari jalan terobosan untuk melepaskan tekanan tinggi. Kalau fluida tersebut menemukan celah yang bisa mengantarnya menuju permukaan bumi, maka akan dijumpai sejumlah manifestasi. Namun bila celah itu tidak tersedia, maka fluida panas itu akan tetap terperangkap disana selamanya. Lokasi tempat fluida panas tersebut dinamakan reservoir panas bumi (geothermal reservoir). Sementara lapisan batuan dibagian atasnya dinamakan cap rock yang bersifat impermeabel atau teramat sulit ditembus oleh fluida.

Kesimpulan :

Adanya proses perpindahan panas, tekanan yang tinggi yang terjadi di dalam bumi yang mampu memanaskan air yang terperangkap di dalam bumi.

Daftar pustaka

www.dardiri.com/?p=37

www.dardiri.com/?p=32

www.dardiri.com/?p=38

http://id.wikipedia.org/wiki/Kerak_bumi

http://taman.blogsome.com/category/panas-bumi/

Definisi

Perubahan volume atau bentuk suatu material atau batuan

Penyebab deformasi

• Stress adalah gaya yang bekerja pada satuan luas.

Macam-macam stress :

a. Stress yang dari segala arah sama (Uniform Stress):

1. Confining stress (gambar)

b. Stress yang besarnya berbeda dari segala arah (Differential strees):

1. Tensional stress(extensional stress), yang menyebabkan tarikan pada batuan.
2. Compressional stress, yang menekan batuan
3. Shear Stress yang menyebabkan pergeseran dan puntiran.

• Strain adalah perubahan ukuran, bentuk atau volume dari material, terjadi akibat batuan mengalami deformasi.

Tahapan Deformasi

• Elastik : strain dapat kembali kebentuk semula

• Ductile : strain tidak dapat kembali kebentuk semula

• Fracture : strain tidak dapat kembali dan material telah pecah

Macam material menurut perilakunya terhadap stress

• Brittle : material yang mempunyai sifat elastik dengan range dari kecil sampai besar tetapi dengan cakupan sifat ductilenya kecil sebelum terpatahkan.

• Ductile : material yang mempunyai range sifat elastik yang kecil dan range sifat ductilenya besar sebelum batuan terpecahkan.

Sifat Ductile dan Brittle

Hasil Gaya yang Bekerja pada Brittle dan Ducktile

Faktor yang mempengaruhi sifat elastisitas material

• Temperatur

pada temperatur tinggi, molekul dan ikatannya dapat merenggang dan bergerak sehingga material akan mempunyai sifat lebih ductile dan pada temperatur rendah material mempunyai sifat brittle.

– temperatur tinggi, sifat lebih ductile

– temperatur rendah, sifat brittle.

• Confining Pressure

– Confining pressure tinggi, material lebih tidak mudah terekahkan, karena tekanan sekelilinggnya cenderung menahan terbentuknya rekahan.

– Confining tressure tinggi, material lebih brittle, cenderung untuk terekahkan segera

• Kecepatan strain

– Pada laju strain tinggi, material cenderung untuk merekah. Pada laju strain rendah waktu yang tersedia lebih banyak untuk bergerak sehingga kelakuan ductile lebih banyak terjadi.

• Komposisi

Beberapa mineral seperti kwarsa, olifin, dan feldspar sangat brittle. Sedangkan mineral lainnya seperti ineral lempung, mika, dan kalsit lebih ductile. Hal ini disebabkan oleh jenis ikatan kimia yang mengikat mereka. Jadi komposisi mineralogi batuan merupakan siati faktor yang menentukan kelakuan deformasi batuan. Aspek lain adalah kehadiran air. Air bersifat melemahkan ikatan kimia dan membentuk lapisan film pada butiran mineral sehingga memungkinkan terjadinya slipage. Batuan basah cenderung bersifat ductile sedangkan batuan kering lebih brittle.

– Perbedaan jenis ikatan kimia : kwarsa, olifin, dan feldspar sangat brittle, mineral lempung, mika, dan kalsit bersifat ductile.

– Kehadiran air. Air melemahkan ikatan kimia dan membentuk lapisan film pada butiran mineral sehingga memungkinkan terjadinya slippage. Batuan basah cenderung bersifat ductile sedangkan batuan kering lebih brittle.

Sifat Brittle-Ductile pada Litosfer

Telah kita ketahui bahwa batuan dekat permukaan bumi bersifat britel. Batuan dikerak tersusun dari mineral seperti kuarsa dan feldsfar yang mempunyai tingkat kekerasan tinggi, khususnya pada tekanan dan temperatur rendah . Semakin kedalam inti bumi, kekuatan batuan pada awalnya meningkat. Pada kedalaman sekitar 15 km kita mencapai titik yang disebut zona transisi brittle-ductile. Dibawah titik ini, kekuatan batuan berkurang karena rekahan menjadi tertutup dan temperatur meningkat, membuat batuan menjadi ducktile. Pada dasar kerak, tipe batuan berubah menjadi peridotite yang mana kaya akan olivin. Olivin mempunyai sifat yang lebih kuat dari mineral yang menyusun batuan di kerak, jadi bagian atas dari mantel kembali kuat. Akan tetapi hanya pada kerak, kenaikan temperatur khususnya akan lebih berpengaruh dan pada kedalaman 40 km terjadinya zona transisi britle-ducktile pada mantel. Dibawah titik ini batuan lebih bersifat ductile.

Perkembangan Deformasi

Dalam beberapa hal deformasi untuk batuan kecepatannya dapat diamati oleh sekala pengamatan manusia.

Deformasi yang besar sepanjang sesar biasanya berasosiasi dengan gempa bumi karena batuan terpatahkan yang terjadi pada skla menit atau detik. Deformasi bertahap sepanjang sesar atau daerah yang mengalami pengangkatan atau subsidance dapat diukur dengan periode baulan sampai tahun dengan sesitivitas alat yang tinggi.

Bukti terbentuknya deformasi

Bukti adanya deformasi yang terjadi pada masa lalu terekam pada batuan kerak bumi. Sebagai contoh,urutan perlapisan batuan sedimen dan aliran larva umumnya mengikuti hukum horisontal sehingga ketika melihat strata perlapisan yang miring daripada horisontal, yang membuktikan adanya deformasi.

• Beberapa kasus deformasi batuan, dapat diamati dalam skala pengamatan manusia.

– asosiasi dengan gempa, terjadi dalam skala menit atau detik.

– Asosiasi dengan pengangkatan atau subsidance periode bulan sampai tahun, dengan sensitivitas alat yang tinggi.

• Bukti terjadinya deformasi

– Terekam pada batuan kerak bumi: lipatan, patahan,

– Kenampakan topografi

Fitur geologi sebagai akibat deformasi kerak bumi

• Dalam skala lokal, yaitu adanya patahan dan lipatan

• Dalam skala regional, contoh adanya deretan pegunungan

Patahan

Lipatan

Deretan pegunungan

Ada 2 macam tipe pegunungan sebagai hasil deformasi:

1. Pegunungan Blok Patahan

- Akibat dari patahan. Patahan normal ataupun naik dapat menyebabkan pengangkatan blok batuan kerak.

Contoh: Pegunungan Sierra Nevada California AS

2. Pegunungan Lipatan dan Thrust

- Stress kompresi besar, akibat gaya tektonik menyebabkan kerak benua bertumbukan. Menyebabkan batuan di antara 2 blok benua terlipat dan terpatahkan dan terdorong ke atas untuk membentuk pegunungan lipatan dan thrust.

Contoh: Pegunungan Himalaya (tumbukan Lempeng India dengan Lempeng Eurasia), Pegunungan Appalachian di Amerika Utara dan Pegunungan Alpen di Eropa.

Pembentukan pegunungan akibat folding

Kesimpulan

• Deformasi pada batuan terjadi karena adanya gaya yang bekerja pada batuan tersebut.

• Batuan dapat terderformasi dalam tiga cara, yaitu deformasi elastis, ductile dan fracturing.

• Hasil deformasi tergantung dari : arah dan besarnya gaya, sifat batuan, Temperatur, komposisi mineral batuan dan kecepatan strain.

• Adanya bukti deformasi, salah satu contoh adalah adanya deretan pegunungan.

kuliah : Termodinamika & kerak bumi

Blog wisma........

blog ini berisi ttg seputar geofisika, khususnya tentang catatan perkuliahan di Geofisika FMIPA UNLam