Struktur Internal Bumi dan Konsep Litosfer

1. Definisi dan Etimologi Litosfer

Secara etimologis, istilah "Litosfer" berasal dari bahasa Yunani Kuno, yaitu lithos yang berarti batuan dan sphaira (atau sphere) yang berarti bulatan atau lapisan. Dalam pengertian geofisika yang lebih luas, litosfer didefinisikan sebagai lapisan terluar bumi yang bersifat kaku (rigid), dingin, dan kuat, yang terdiri dari kerak bumi (crust) dan bagian paling atas dari mantel bumi (uppermost mantle). Litosfer bukanlah lapisan yang utuh seperti kulit jeruk, melainkan terpecah-pecah menjadi segmen-segmen raksasa yang disebut lempeng tektonik.

Ketebalan litosfer bervariasi secara dramatis tergantung pada lokasinya. Di bawah samudra, litosfer relatif tipis, berkisar antara 50 hingga 100 km, sementara di bawah benua yang tua dan stabil (kraton), ketebalannya bisa mencapai lebih dari 200 km. Perbedaan ketebalan dan densitas inilah yang menjadi kunci pemahaman mengapa permukaan bumi memiliki topografi yang beragam, mulai dari palung laut yang dalam hingga pegunungan tinggi yang menjulang.

2. Zonasi dan Stratigrafi Lapisan Bumi

Pemahaman tentang litosfer tidak dapat dipisahkan dari konteks struktur internal bumi secara keseluruhan. Bumi terbentuk dari diferensiasi material berdasarkan berat jenisnya sejak masa awal pembentukannya sekitar 4,5 miliar tahun lalu. Material berat tenggelam ke pusat bumi, sementara material ringan mengapung ke permukaan. Struktur ini dapat dianalisis melalui dua pendekatan: pendekatan komposisi kimia (klasik) dan pendekatan mekanis (reologi).

a. Inti Bumi (Barisfer): Pusat Massa dan Magnetisme

Lapisan terdalam bumi disebut Barisfer atau Inti Bumi (Core), yang menempati sekitar 16% volume bumi namun menyumbang sekitar 32% dari total massa bumi karena densitasnya yang sangat tinggi. Inti bumi dibagi menjadi dua zona distingtif.

1) Inti Dalam (Inner Core)

Ini adalah bola padat yang tersusun hampir seluruhnya dari besi (Fe) dan nikel (Ni), dengan sedikit unsur ringan seperti belerang atau oksigen. Suhunya diperkirakan mencapai 5.000°C hingga 6.000°C, setara dengan suhu permukaan matahari. Pertanyaan yang sering muncul adalah: "Mengapa inti dalam tetap padat meskipun suhunya melebihi titik leleh besi?" Jawabannya terletak pada tekanan litostatik yang luar biasa besar (mencapai 3,6 juta atmosfer) yang memaksa atom-atom besi untuk tetap terikat dalam struktur kristal padat, mencegahnya mencair.

2) Inti Luar (Outer Core)

Terletak di atas inti dalam dengan ketebalan sekitar 2.250 km, lapisan ini berada dalam fase cair. Komposisinya serupa dengan inti dalam (besi dan nikel), namun tekanannya sedikit lebih rendah sehingga materialnya dapat meleleh. Pergerakan fluida logam cair yang berputar di inti luar ini, akibat rotasi bumi dan konveksi panas, menghasilkan arus listrik yang menciptakan medan magnet bumi (geomagnetisme). Medan magnet ini berfungsi sebagai perisai vital yang melindungi atmosfer dan biosfer dari angin matahari dan radiasi kosmik yang berbahaya.

b. Mantel Bumi: Mesin Penggerak Tektonik

Mantel bumi adalah lapisan paling tebal, mencakup sekitar 84% volume bumi, terletak di antara kerak dan inti luar. Batas antara mantel dan inti disebut Diskontinuitas Gutenberg (kedalaman ~2.900 km), sedangkan batas antara mantel dan kerak disebut Diskontinuitas Mohorovicic atau Moho.

1) Mesosfer (Mantel Bawah)

Lapisan ini bersifat padat dan kaku karena tekanan yang sangat tinggi, tersusun dari mineral silikat yang kaya magnesium dan besi seperti perovskit.

2) Astenosfer (Mantel Atas)

Terletak tepat di bawah litosfer, astenosfer adalah lapisan yang bersifat plastis atau viskoelastis (seperti aspal panas atau silly putty). Material di sini berada dalam kondisi mendekati titik lelehnya, sehingga dapat mengalir sangat lambat (dalam skala waktu geologi). Panas dari inti bumi merambat melalui mantel, menciptakan arus konveksi. Material panas naik, mendingin di dekat litosfer, lalu turun kembali. Sirkulasi materi di astenosfer inilah yang menjadi "ban berjalan" (conveyor belt) yang menyeret lempeng-lempeng litosfer di atasnya, menyebabkan pergeseran benua.

Baca juga:
Geologi Struktur Bumi

Pergerakan Lempeng

Batuan Pembentuk Litosfer

Apakah Mineral Itu?

Gerakan Massa Tanah dan Batuan

c. Litosfer: Kulit Bumi yang Dinamis

Sebagai lapisan terluar, litosfer adalah tempat tinggal manusia dan tempat berlangsungnya proses-proses geologi permukaan. Secara kimiawi, kerak bumi (bagian paling atas litosfer) dibagi menjadi dua tipe utama yang memiliki implikasi besar dalam tektonik lempeng:

1) Analisis Implikasi Geologis

Perbedaan densitas antara kerak benua (SIAL) dan kerak samudra (SIMA) adalah faktor fundamental dalam interaksi lempeng. Ketika lempeng samudra bertabrakan dengan lempeng benua, lempeng samudra yang lebih padat/berat akan selalu menunjam (subduksi) ke bawah lempeng benua yang lebih ringan. Proses inilah yang terjadi di sepanjang pantai barat Sumatera dan selatan Jawa, di mana Lempeng Samudra Indo-Australia menyusup di bawah Lempeng Benua Eurasia. Konsekuensinya adalah pembentukan palung laut yang dalam, pencairan batuan mantel menjadi magma, dan munculnya busur gunung api di daratan.6

3. Analogi Pedagogis Struktur Bumi

Untuk membantu siswa memahami konsep abstrak struktur bumi, beberapa analogi dapat digunakan dalam pembelajaran:

a. Analogi Telur Rebus

1) Cangkang Telur: Mewakili Litosfer/Kerak Bumi. Sangat tipis, keras, dan mudah retak (pecah menjadi lempeng).

2) Putih Telur: Mewakili Mantel Bumi. Tebal dan padat.

3) Kuning Telur: Mewakili Inti Bumi. Pusat massa di tengah.

4) Kelemahan Analogi: Telur bersifat statis, sedangkan bumi dinamis dengan mantel yang bergolak.

b. Analogi Kue Lapis atau "Oreo"

1) Biskuit Atas: Litosfer yang keras dan kaku.

2) Krim Putih: Astenosfer yang lunak dan plastis.

3) Biskuit Bawah: Bagian mantel yang lebih dalam.

4) Gerakan: Jika kita menggeser biskuit atas di atas krim, itu mensimulasikan pergerakan lempeng tektonik di atas astenosfer yang licin.

c. Analogi "Silly Putty" (Lilin Mainan)

Digunakan untuk menjelaskan sifat Astenosfer. Jika dipukul keras (tekanan cepat gempa), ia bersifat padat/keras. Namun jika ditarik perlahan (waktu geologi), ia akan mulur dan mengalir. Ini menjelaskan bagaimana batuan padat bisa mengalir (konveksi) tanpa menjadi cair sepenuhnya.

Ditulis oleh: Tuti Rina Lestari | SmartGeo.id