A. Struktur dan Pergerakan Litosfer
Litosfer adalah lapisan kaku paling luar bumi yang tersusun atas kerak bumi dan bagian paling atas mantel. Litosfer terbagi menjadi beberapa lempeng tektonik besar dan kecil. Lempeng-lempeng tersebut bergerak di atas astenosfer, yaitu lapisan mantel yang lebih panas, lunak, dan bersifat plastis, sehingga dapat mengalir sangat lambat. Pergerakan lempeng berlangsung sangat lambat, hanya beberapa sentimeter setiap tahun, tetapi dalam jutaan tahun dapat menyebabkan benua berpindah sangat jauh. Perubahan posisi lempeng dari waktu ke waktu dapat diketahui melalui pemodelan tektonik dan rekonstruksi pergerakan lempeng dalam sejarah geologi bumi.
Meskipun litosfer bersifat kaku, litosfer tetap dapat bergerak karena lempeng bergerak sebagai blok besar di atas astenosfer yang lebih lunak dan dapat mengalami perubahan bentuk secara perlahan. Gaya gravitasi, arus mantel, dan interaksi antarlempeng mendorong lempeng untuk bergerak. Pergerakannya sangat lambat, tetapi jika berlangsung selama jutaan tahun, perpindahan tersebut dapat mengubah posisi benua serta membentuk pegunungan atau samudra baru.
Pergerakan lempeng dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu tarikan lempeng yang menunjam ke dalam mantel atau slab pull, dorongan dari punggung tengah samudra atau ridge push, arus konveksi mantel, gravitasi, perbedaan massa jenis batuan, dan gesekan antarlempeng. Panas dari dalam bumi membuat material mantel bergerak naik dan turun, melemahkan astenosfer, membentuk magma, serta membantu menciptakan kerak baru dan aktivitas gunung api. Selain itu, gaya slab pull, gaya gravitasi, dan gaya dari batas lempeng juga berperan penting dalam menggerakkan lempeng tektonik.
B. Interaksi pada Batas Lempeng
Batas divergen terjadi ketika dua lempeng bergerak saling menjauh. Ketika lempeng bergerak menjauh, tekanan terhadap material mantel di bawahnya berkurang. Berkurangnya tekanan menyebabkan sebagian material mantel mencair dan membentuk magma. Proses ini disebut sebagai pelelehan dekompresi. Kemudian magma naik melalui celah, mendingin, dan membeku menjadi kerak samudra baru. Proses pembentukan kerak baru dan pergerakan kerak semakin lama semakin menjauh dari punggung tengah samudra yang disebut sebagai pemekaran dasar samudra atau seafloor spreading.
Proses tersebut berlangsung secara terus-menerus sehingga kerak akan terdorong menjauh dari punggung tengah samudra. Penelitian terhadap anomali magnetik di dasar laut menunjukkan bahwa kerak samudra terbentuk secara bertahap di punggung tengah samudra dan kemudian bergerak menjauh ke kedua sisi. Pola magnetik yang simetris di dasar laut menjadi salah satu bukti penting terjadinya pemekaran dasar samudra.
Batas konvergen terjadi ketika dua lempeng saling mendekat atau bertumbukan. Jika lempeng samudra yang lebih padat menunjam ke bawah lempeng lain, maka terbentuk zona subduksi yang dapat menghasilkan palung laut, pegunungan, gempa bumi, dan gunung api. Proses subduksi juga memengaruhi bentuk lempeng yang menunjam, jumlah air yang masuk ke mantel, dan aktivitas gempa di wilayah tersebut. Contohnya adalah Pegunungan Andes dan Palung Peru–Chili.
Palung laut terbentuk karena lempeng samudra yang berat membengkok dan turun ke bawah lempeng lainnya. Tekanan dan tumbukan antara kedua lempeng dapat menekan serta melipat kerak bumi sehingga membentuk pegunungan. Gempa bumi terjadi ketika lempeng yang saling bergesekan mengalami penguncian, kemudian tiba-tiba bergeser dan melepaskan energi. Sedangkan lempeng samudra yang menunjam membawa air ke dalam mantel. Air tersebut menurunkan titik leleh batuan mantel sehingga terbentuk magma. Kemudian magma naik ke permukaan dan menyebabkan aktivitas gunung api.
Jika dua lempeng benua bertumbukan, kerak bumi dapat tertekan, terlipat, dan terangkat sehingga membentuk pegunungan tinggi seperti Pegunungan Himalaya. Sedangkan batas transform terjadi ketika dua lempeng bergeser secara mendatar. Batas ini tidak membentuk atau menghancurkan kerak, tetapi gesekan dapat membuat patahan terkunci. Ketika tekanan yang terkumpul dilepaskan secara tiba-tiba, terjadi gempa bumi yang kuat, seperti pada Patahan San Andreas. Perubahan dan penumpukan tekanan pada batas lempeng dapat dipelajari melalui pengukuran deformasi kerak bumi.
C. Bukti Teori Tektonik Lempeng
Teori tektonik lempeng didukung oleh banyak bukti, seperti bentuk garis pantai yang saling cocok, kesamaan fosil, kesamaan batuan dan pegunungan, pola medan magnet, pemekaran dasar samudra, serta persebaran gempa dan gunung api. Bentuk Amerika Selatan dan Afrika yang tampak seperti potongan puzzle, fosil Mesosaurus yang ditemukan di kedua benua tersebut, serta persebaran tumbuhan Glossopteris menunjukkan bahwa benua-benua dahulu pernah menyatu. Rekonstruksi lempeng dan hasil penelitian mengenai Pangaea juga menunjukkan bahwa benua-benua pernah berada dalam susunan yang berbeda dari posisi sekarang.
Kesamaan pola batuan dan pegunungan juga menjadi bukti bahwa benua-benua pernah menyatu. Beberapa rangkaian pegunungan dan jenis batuan di benua yang sekarang terpisah memiliki umur serta susunan yang serupa. Jika benua-benua tersebut disatukan kembali, pola batuan dan pegunungannya tampak saling berhubungan. Kesamaan fosil menunjukkan bahwa organisme yang sama pernah hidup di wilayah yang kini dipisahkan oleh lautan. Hal ini sulit dijelaskan jika benua-benua tersebut sejak awal berada di tempat yang berbeda.
Bukti paleomagnetik menunjukkan bahwa batuan menyimpan arah medan magnet bumi ketika terbentuk. Data tersebut membantu ilmuwan mengetahui posisi benua pada masa lalu dan mendukung keberadaan Pangaea, yaitu daratan besar yang dahulu menyatukan banyak benua. Pola magnetik yang simetris di dasar samudra juga membuktikan bahwa kerak baru terus terbentuk di punggung tengah samudra dan bergerak menjauh. Pola tersebut terbentuk karena mineral magnetik dalam magma mengikuti arah medan magnet bumi ketika magma mendingin menjadi batuan.
Saat ini, pergerakan lempeng dapat diukur menggunakan GPS. Perubahan posisi suatu tempat yang hanya beberapa milimeter atau sentimeter per tahun dapat dicatat secara berulang melalui stasiun GPS. Data GPS dapat menunjukkan arah dan kecepatan pergerakan lempeng serta perubahan bentuk kerak bumi di sekitar batas lempeng. Pencitraan seismik menggunakan gelombang gempa untuk melihat struktur bagian dalam bumi, termasuk lempeng yang menunjam ke dalam mantel. Dengan bantuan GPS dan pencitraan seismik, ilmuwan membuktikan bahwa lempeng Bumi masih terus bergerak hingga sekarang.
