This is about geodinamika

1. Pengantar Geofisika
GEODINAMIKA
KELOMPOK 5 :
Harjumi
Hasliah Elastuti
Muh Ridwan
Natalia Rismayanti
Suci Restu
Muh. Irsul Kurniawan
Rahmat N. Hidayat
Rusman
Wa Ode Isra Mirani
Hilda Yunita
Novianti

2. Struktur Panas Bumi
Konsep Dasar Aliran
Panas
Seluk Beluk Pendinginan
Litosfer Samudera
Implikasi dari Struktur Panas Bumi
terhadap Arus Konveksi pada Mantel

3. Aliran Panas
Aliran panas global dapat diketahui dengan
menghitung gradien suhu di setiap tempat di
permukaan bumi. Ini memberikan sebuah penaksiran
dari rata-rata panas bumi yang hilang, yang mana
dapat di ubah ke dalam berbagai komponen.
Secara umum, aliran panas muncul akibat panas di
dalam astenosfere dan panas akibat gesekan, ujung
dari lempengan tersebut hancur meleleh dan
mempunyai temperatur tinggi (proses magmatisasi).

4. Adanya aliran panas menyebabkan terjadinya
perubahan temperatur dari bawah hingga ke
permukaan, dengan gradien temperatur rata-rata
sebesar 300C/km. Di perbatasan antara dua
lempeng (di daerah penujaman) harga laju aliran
panas umumnya lebih besar dari harga rata-rata
tersebut. Hal ini menyebabkan gradien temperatur
di daerah tersebut menjadi lebih besar dari gradien
tempetatur rata-rata, sehingga dapat mencapai 70-
800C/km

5. Tabel Taksiran Rata-Rata Panas Bumi yang
Hilang

6. Rata-rata dari pertumbuhan lempeng bergantung pada
keseimbangan antara rata-rata dari panas yang dihasilkan
dalam bumi dengan rata-rata dari panas yang hilang
dipermukaan.
Adapun sumber panas dalam bumi adalah:
1. Panas “asli” atau “purba”
2. Energy potensial gravitasi
3. Peluruhan radioaktif

7. Perpindahan Panas
Sebenarnya nilai pendinginan dari bumi tidak hanya
bergantung pada sumber panas saja, tetapi juga pada
kemampuan ketika panas tersebut di pindahkan ke
permukaan dan kemudian hilang di permukaan.
Ada 3 perpindahan panas yang menyebabkan suatu
sistem panas dalam bumi yakni
Konveksi
Radiasi
Konduksi

8. Sistem Panas Bumi
Pada dasarnya sistim panas bumi terbentuk
sebagai hasil perpindahan panas dari
suatu sumber panas ke sekelilingnya.
Perpindahan panas secara konduksi terjadi
melalui batuan, sedangkan perpindahan panas
secara konveksi terjadi karena adanya kontak
antara air dengan suatu sumber panas.
Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya
apung (bouyancy). Sedangkan radiasi, sebagian besar panas bumi
diperoleh dari sumber yang berasal dari luar (yaitu matahari).

9. Tabel Jumlah Panas Bumi
yang Hilang

10. Aliran Panas, Gradien Panas Bumi, Difusi
Nilai dari aliran panas oleh konduksi silang di lapisan
tipis bergantung dengan
• Perbedaan suhu antar lapisan (∆T)
• Tebal lapisan (∆z)
• Yang mana perpindahan panas berlangsung (yang
ditentukan dengan konduktivitas termal k). Lapisan
paling tipis dan perbedaan suhu terbesar (yakni
gradient suhu terbesar), maka aliran panas terbesar.

11. Aliran panas q di sebuah titik adalah sebanding terhadap
gradient suhu di titik tersebut. Sehingga bila dirangkum
dalam hukum forier untuk konduksi maka diperoleh:
………..(1)
Dimana,
Minus menunjukkan bahwa arah aliran panas mengalir dari
suhu bertemperatur tinggi ke rendah (yakni dalam arah
berlawanan dari z jika z adalah kedalaman).

12. Dengan menggunakan persamaan (1) kita dapat merumuskan
persamaan konduksi (atau difusi), Dimana persamaan difusi
termal
………..(2)
Bila pers (1) dan (2) digabungkan maka persamaan difusi dapat
ditulis sebagai
………..(3)
Dalam keadaan steady state, persamaan difusi untuk
menyatakan geotherm, yaitu perbedaan suhu dengan kedalaman
bumi: ………..(4)

13. Geotherms dalam bumi

14. Struktur Termal dari Litosfer Samudera
Struktur termal dari litosfer samudera dapat dipicu
oleh pengamatan dari:
• Aliran panas
• Topografi (kedalaman dari cekungan samudera)
• Gravity (massa jenis bergantung terbalik pada
suhu)
• Kecepatan seismic (µ=µ(T), λ = λ(T);

15. Pendinginan konduktif dari litosfer samudera ketika
penyebarannya dari punggung tengah samudera dapat
digambarkan oleh persamaan difusi berikut:
∂T/∂t = k∇2T + A………..(5)
Litosfer saat ini di permukaan bumi, D ~ 104 km.
Penebalan ini terjadi karena litosfer dingin
mengurangi suhu bahan dasar yang kemudian dapat
menjadi bagian dari piring.

16. Persamaan (5) dapat disederhanakan melalui 2 asumsi
yakni:
(1) mengabaikan produksi panas oleh peluruhan
radioaktif
(2) dengan mengambil pengukuran 2D sehingga kita
dapat mengabaikan perbedaan di arah y.
(3) perkiraan daerah di atas yakni daerah di zona
patahan.
sehingga persamaan (5) menjadi
………..(6)
∂T/∂t = k∇2T = k ((∂2T/∂x2) + (∂2T/∂z2))

17. Dengan kedalaman di bawah permukaan, z dan x sebagai
jarak dari punggung tengah samudera. Perbedaan suhu
dalam arah tegak lurus dengan punggung tengah samudera
(yakni lebarnya dalam arah x) selalu lebih kecil daripada
gradient vertikalnya. Sebab kondisi panas dalam arah
sumbu x dapat diabaikan dan pendinginan di suatu bagian
di litosfer akan bergerak terus di sepanjang lempeng, dari
punggung tengah samudera. Hal ini dapat digambarkan
dalam persamaan difusi 1D:
∂T/∂t = k (∂2T/∂z2)
………..(7)

18. Pergerakan lempeng dengan kecepatan
u=x/t, dalam formula ini, waktu
memainkan peran ganda: ini digunakan
sebagai waktu dimana kita mendiskripsikan
suhu pada kedalaman z, tetapi ini juga
berhubungan dengan umur lantai samudera,
sehingga jarak x=ut dari sumbu tengah
samudera).

19. Gambar aliran panas pada MOR

20. Massa jenis bumi

21. Belokan, atau Kelenturan, dari Plat
Tipis Elastis
Kita telah melihat pemekaran dari punggung tengah samudra
litosfer menebal (yang dasar litosfer termal didefinisikan isoterm
BYAN, biasanya Tm ≈ 1300 C) dan turun, lalu kemudian yang
litosfer didinginkan lebih padat daripada mantel yang
mendasarinya. Dengan kata lain, membentuk lapisan gravitasi tidak
stabil. Mengapa itu tetap di atas astenosfer, bukan tenggelam untuk
menghasilkan stratifikasi kerapatan lebih stabil? Itu karena pada
saat pendinginan lithosfer juga memperoleh kekuatan. Bobotnya
didukung oleh kekuatan, lithosfer dapat mempertahankan besar
tegangan sebelum rusak.

22. Kekuatan litosfer memiliki maksud yang sangat
penting:
• Ini berarti bahwa litosfer dapat menyokong beban,
contohnya pada gunung laut (seamounts)
• Sebgian dari Litosfer adalah zona seismogenik
• Litosfer bukan merupakan cekungan sederhana
kedalam mantel, tetapi berbentuk lengkungan atau
melentur

23. Dasar teori untuk menurunkan
persamaan plat elastis tipis
Investigasi dari tikungan atau kelenturan lempeng
menyediakan informasi penting tentang mekanika
tanah pada lempeng litosfer. Yang mana bergantung
pada parameter elastisitas dari litosfer dan ketebalan
dari lempeng. Homogen elastis karena beban V (x)
dapat dijelaskan oleh persamaan diferensial orde
keempat yang terkenal di balok elastis teori dalam
rekayasa: ………..(8)

24. Dengan w = w (x) defleksi, yaitu perpindahan vertikal dari
pelat, yang, pada kenyataannya, kedalaman laut, D
flexuralrigidity, dan P gaya horizontal.
Kekakuan lentur tergantung pada parameter elastik dari plat
serta pada pelat tebal:
………..(9)
Dimana,
dengan modulus Young E dan ν rasio Poisson.