Komposisi Interior Bumi dan Metode Yang Digunakan Untuk Mengetahui Interior Bumi

Ada dua pandangan fundamental dalam pembagian stratifikasi interior planet bumi. Yang pertama didasarkan dari perbedaan mineralogi dan komposisi kimia, misalnya minyak yang mengambang di atas air dikarenakan komposisi kimia yang berbeda. Berikutnya didasarkan pada perubahan sifat fisik batuan/material dari pusat sampai bagian terluar planet bumi. Misalnya, minyak dan air memiliki sifat mekanik yang sama (fluida). Di sisi lain, air dan es memiliki komposisi yang sama, tapi air adalah fluida dengan sifat mekanik yang jauh berbeda dari es yang bersifat padat.

Chemical/Mineralogic Stratification

• Kerak benua : tersusun dari batuan yang densitasnya rendah seperti granit (~2.7 g/cm3). Ketebalan mulai dari 15-70 km, dan bisa mencapai 100 km di daerah sabuk pegunungan seperti Himalaya.
• Kerak samudera : seluruhnya tersusun dari ekstrusi basal di mid-ocean ridges, densitas (~3.0 g/cm3). Jauh lebih tipis dari kerak benua, mulai dari 5-10 km.
• Mantel : tersusun dari batuan yang densitasnya tinggi, peridotit (~3.4 g/cm3). Mengandung sebagian besar olivin. Bagian atas mantel bersifat kaku seperti kerak, dan bagian bawahnya bersifat lunak.
• Core : tersusun dari besi dan nikel, densitas sangat tinggi (10-13 g/cm3).

Mechanical (Rheologic) Stratification

• Lithosphere : bersifat kaku, ketebalan berkisar dari 5-200 km.
• Asthenosphere : bersifat lunak karena batuan yang ada di lapisan ini sudah mendekati titik leburnya, mengalir seperti cairan yang sangat kental. Perlu untuk dicatat bahwa meskipun astenosfer bisa "mengalir", bukan berarti adalah cairan. Oleh karena itu gelombang S dan P bisa melewati lapisan ini.
• Mesosphere : merupakan bagian terdalam dan paling tebal dari mantel. Bersifat kaku, pada kedalaman sekitar 660 km, tekanan dan suhu semakain besar sehingga mantel tidak lagi mengalir.
• Outer core : bersifat liquid, dimana cairan besi dan nikel mengalir mengatur medan magnet global. Tidak bisa dilewati oleh gelombang S.
• Inner core : bersifat solid, titik lebur semakin meningkat karena tekanan di lapisan ini sangat ekstrim.              

Gambar 1. Struktur interior bumi. (bagian kiri) stratifikasi berdasarkan komposisi, dan(bagian kanan) stratifikasi berdasarkan sifat fisik. (dimodifikasi dari: Jacson, J., McKenzie, D., Priestley, K., dan Emmerson, B, 2008)

Note:

* Bidang Moho (Mohorovicic Discontinuity) adalah batas antara kerak dengan mantel bumi.

* Bidang Lehmann (Lehmann Discontinuity) adalah batas antara inti luar dengan inti dalam.     

Metode yang digunakan ?

Bumi terdiri atas lapisan padat (kerak) di bagian luar dan cairan (magma) di lapisan bagian dalam. Di lapisan lebih dalam lagi, para ilmuwan memperkirakan inti bumi terdiri atas nikel dan besi padat. Tingginya temperatur  dan besarnya tekanan di bagian dalam bumi tidak memungkinkan untuk di lakukannya pengamatan langsung. Para ilmuwan menggunakan metode tidak langsung dan menggunakan gelombang seismik (gelombang gempa) untuk memperkirakan struktur internal bumi kita. Analisis struktur internal bumi kita tersebut di mungkinkan karena gempa menghasilkan vibrasi (getaran) yang kemudian di sebut gelombang seismik. Gelombang-gelombang seismik tersebut merambat di dalam bumi dan dapat di ukur menggunakan detektor sensitif yang di sebut seismograf. Hasil deteksi oleh seismograf disebut seismogram.

Para ilmuwan memasang seismograf di seluruh belahan bumi untuk mengamati pergerakkan lempeng kerak bumi. Gelombang seismik di kelompokkan menjadi 2 jenis, body waves (gelombang tubuh) dan surface waves (gelombang permukaan). Gelombang tubuh mencakup gelombang tekanan atau gelombang primer P (pressure waves atau primary waves) dan gelombang S (shear waves). Gelombang S dan gelombang P inilah yang di gunakan untuk menentukan struktur internal bumi kita. Sebenarnya ada beberapa jenis gelombang seismik yang lain, tetapi hanya berhubungan dengan kerusakan di permukaan bumi, hanya merambat di kerak bumi, tidak di selurauh bagian bumi.

• Gelombang P

Gelombang P merambat sebagai gelombang tekanan.gelombang P merupakan gelombang yang paling cepat. Gelombang longitudinal P ini mampu merambat melalui batuan padat, cair (magma) ataupun air. Gelombang ini menekan dan menarik batu-batuan sama halnya dengan  sumber bunyi yang menggetarkan medium (udara).

• Gelombang S

Gelombang S (shear waves) merambat seperti getaran agar-agar dalam mangkuk. Gelombang S hanya merambat dalam zat padat, tidak dapat merambat melalui cairan.

Gambar 2. Gelombang P dan S

Bagaimanakah para ilmuwan menggunakan informasi tentang perambatan gempa untuk menentukan struktur internal bumi? Gelombang P dan gelombang S, yang biasanya di akibatkan oleh gempa bumi, gunung api, atau hujan meteor, dapat juga di akibatkan oleh penggunaan bahan peledak atau penggunaan mesin-mesin berat. Gelombang P dan gelombang S yang di akibatkan oleh gempa bumi tidak merambat dalam sebuah garis lurus. Gelombang-gelombang tersebut juga memiliki laju konstan. Seperti umumnya gelombang, gelombang S dan gelombang P dapat di pantulkan (mengalami refleksi) atau pun di biaskan (mengalami refraksi) ketika merambat dalam medium yang berbeda densitasnya.

Gelombang P dan gelombang S memungkinkan di petakannya struktur dalam bumi. Karena merambat dengan laju yang beragam pada medium yang berbeda-beda, gelombang-gelombang itu dapat juga di gunakan untuk menentukan pusat gempa (episentrum atau epicenter). Perlu di ingat bahwa gelombang seismik juga merupakan aliran energi. Energi dari gelombang seismik dapat menyebabkan kerusakan di bagian kerak bumi dan mengakibatkan munculnya patahan (fault).