---
title: "Magmatisme di Zona Subduksi"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Sekolah Menengah Atas"
subject: earth
language: id
chapter: 22
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/22-magmatisme-di-zona-subduksi
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 22 — Magmatisme di Zona Subduksi

Pada 18 Mei 1980, pukul 8.32 pagi, gempa bumi bermagnitudo 5.1 mengguncang Gunung St. Helens. Seketika lereng utara gunung api itu, yang telah menggembung ke luar sekitar dua meter sehari, longsor: longsoran puing terbesar dalam sejarah yang tercatat, sekitar $2.5\,\mathrm{km}^{3}$ batuan. Terbebas dari bebannya, magma kaya gas di dalamnya menyembur ke samping melalui bekas longsoran itu, dengan kecepatan tidak kurang dari $480\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, merobohkan hutan seluas $600\,\mathrm{km}^{2}$. Dalam lima belas menit, sebuah kolom abu menjulang lebih dari $24\,\mathrm{km}$, dan letusan itu berlangsung selama sembilan jam. Enam puluh satu orang tewas atau tidak pernah ditemukan.

![Kolom abu Gunung St. Helens pada 18 Mei 1980, yang naik lebih dari 24\, km dalam waktu kurang dari lima belas menit. Foto Donald A. Swanson, USGS (domain publik).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/img-3deeac75e3fe.jpg)

*Kolom abu Gunung St. Helens pada 18 Mei 1980, yang naik lebih dari $24\,\mathrm{km}$ dalam waktu kurang dari lima belas menit. Foto Donald A. Swanson, USGS (domain publik).*

Gunung St. Helens adalah salah satu dari sederet gunung api — Baker, Rainier, Hood, Shasta, dan lainnya — yang berdiri di atas tempat sebuah lempeng samudra yang kecil, lempeng Juan de Fuca, tenggelam di bawah Amerika Utara. Bab ini menanyakan mengapa gunung-gunung api dijumpai di sana, mengapa letusannya begitu sering dahsyat, dan apa yang terjadi pada magma yang tidak pernah mencapai permukaan.

**Yang sudah kamu ketahui.**

Di [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction), lempeng [litosfer samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) tenggelam kembali ke dalam mantel di bawah lempeng lain; gempa-gempa buminya, yaitu [zona Wadati–Benioff](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-benioff), menelusuri [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu sampai sedalam $670\,\mathrm{km}$ ([Bab 15](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#ch-g11-subduction-zones)). Mantel tersusun dari [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite); mantel itu padat, tetapi batuan yang naik dan kurang terjepit dapat meleleh sebagian, melalui [pelelehan dekompresi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-partial-melting), seperti di bawah punggungan ([Bab 14](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#ch-g11-ocean-ridges)). [Andesit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-rock-names) adalah [batuan vulkanik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) di antara basalt dan [riolit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-rock-names), [diorit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-rock-names) padanan [plutoniknya](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic), dan [pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion) adalah tubuh magma besar yang mendingin di bawah tanah ([Bab 17](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#ch-g11-igneous-rocks)). [Kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) tebal dan ringan, dengan bagian atas yang sebagian besar berupa batuan granitik ([Bab 19](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#ch-g12-continental-crust)). Letusan eksplosif menghancurkan magma menjadi kepingan-kepingan oleh gasnya sendiri (Buku 1, kelas 7).

## 22.1 Busur gunung api

Sebagian besar gunung api aktif di darat tidak berdiri secara acak. Dari 1214 gunung api yang telah meletus sejak akhir zaman es terakhir dan tercantum dalam katalog Global Volcanism Program, 838 — lebih dari dua dari tiga — berdiri di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction). Di sekeliling Pasifik, gunung-gunung api itu membentuk lingkaran yang hampir tidak terputus, yang sering disebut Cincin Api, dan setiap deretnya sejajar dengan sebuah palung, di sisi lempeng yang tidak tenggelam.

![Gunung-gunung api yang aktif sejak akhir zaman es terakhir, merah bila berdiri di atas zona subduksi, beserta palung-palung (garis hitam, segitiga pada lempeng yang berada di atas). Data: Smithsonian Global Volcanism Program; batas lempeng dari Bird (2003); daratan dari Natural Earth.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/fig-6c033363826f.svg)

*Gunung-gunung api yang aktif sejak akhir zaman es terakhir, merah bila berdiri di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction), beserta palung-palung (garis hitam, segitiga pada lempeng yang berada di atas). Data: Smithsonian Global Volcanism Program; batas lempeng dari Bird (2003); daratan dari Natural Earth.*

**Definisi 22.1 (Busur gunung api).**

Yang disebut *busur gunung api* adalah deretan gunung api pada lempeng yang berada di atas di sebuah [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction), sejajar dengan palung, yang berdiri di atas tempat [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) telah mencapai kedalaman sekitar seratus kilometer. Busur itu disebut *busur kepulauan* bila muncul dari dasar laut, seperti di Jepang atau Indonesia, dan busur benua bila berdiri di atas benua, seperti di Andes atau Cascade.

Tepi busur yang paling dekat dengan palung disebut **front vulkanik**: di sisi palung dari front itu, sama sekali tidak ada gunung api. Seberapa dalam [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawahnya?

**Proposisi 22.2 (Lempengan di bawah front vulkanik).**

Bila [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu sebuah bidang yang miring dengan sudut $\theta$ dari palung, dan front vulkanik terletak pada jarak mendatar $d$ dari palung, maka bagian atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) terletak di bawah front itu pada kedalaman

$$
H = d \tan\theta .
$$

**Bukti.** Ambillah penampang tegak yang melintasi palung. [Lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab), permukaan, dan garis tegak di bawah front membentuk segitiga siku-siku, dengan sudut siku-siku di bawah front: sisi di sepanjang permukaan adalah $d$, sisi tegaknya adalah $H$, dan sudut di palung adalah $\theta$. Jadi $\tan\theta = H/d$. ∎

Sebuah kompilasi atas 839 pusat gunung api di sepanjang $33\,000\,\mathrm{km}$ busur mengukur $H$ di bawah masing-masing pusat itu: dirata-ratakan atas bentangan-bentangan busur sepanjang $500\,\mathrm{km}$, nilainya berkisar dari 72 sampai $173\,\mathrm{km}$, dengan rata-rata $105\,\mathrm{km}$. Busur di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) yang curam terletak dekat dengan palungnya, busur di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) yang landai jauh darinya, tetapi [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawahnya selalu berada sekitar seratus kilometer di bawah permukaan.

**Metode 22.3 (Mencari lempengan di bawah gunung api).**

1. Ambillah gempa-gempa bumi dalam sebuah pita sempit yang melintasi busur, dan plotkan kedalamannya terhadap jaraknya melintasi pita itu, menurut skala yang sebenarnya.
2. Pertahankan gempa bumi yang lebih dalam dari sekitar $70\,\mathrm{km}$ : gempa yang lebih dangkal juga terjadi di lempeng yang berada di atas dan pada sesar di antara kedua lempeng.
3. Gambarlah garisnya, atau bacalah kedalamannya, dari gempa-gempa dalam di bawah front vulkanik: itulah kedalaman [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di sana.
4. Periksalah dengan $H = d\tan\theta$ , dengan mengukur $d$ dari palung dan kemiringan $\theta$ pada penampang.

![Penampang yang melintasi Jepang timur laut menurut skala yang sebenarnya: gempa-gempa bumi bermagnitudo 4.5 atau lebih antara 37.5 dan 40.5 LU, 1976–2025 (kelabu), gunung-gunung api dalam pita yang sama (segitiga merah), dan garis yang dicocokkan pada gempa-gempa bumi yang lebih dalam dari 70\, km (biru, putus-putus). Dua dari lima gempa dangkal di timur 141.5 BT berasal dari tahun 2011, tahun gempa bumi besar bulan Maret. Data: katalog gempa bumi USGS; Smithsonian Global Volcanism Program; batas lempeng dari Bird (2003).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/fig-a4ab9e648ebf.svg)

*Penampang yang melintasi Jepang timur laut menurut skala yang sebenarnya: gempa-gempa bumi bermagnitudo 4.5 atau lebih antara $37.5{}^{\circ}$ dan $40.5{}^{\circ}$ LU, 1976–2025 (kelabu), gunung-gunung api dalam pita yang sama (segitiga merah), dan garis yang dicocokkan pada gempa-gempa bumi yang lebih dalam dari $70\,\mathrm{km}$ (biru, putus-putus). Dua dari lima gempa dangkal di timur $141.5{}^{\circ}$ BT berasal dari tahun 2011, tahun gempa bumi besar bulan Maret. Data: katalog gempa bumi USGS; Smithsonian Global Volcanism Program; batas lempeng dari Bird (2003).*

**Contoh 22.4 (Jepang timur laut).**

Dalam pita pada gambar itu, gunung api yang paling timur adalah Iwate, pada $141.0{}^{\circ}$ BT, dan Palung Jepang terletak pada $144.1{}^{\circ}$ BT. Satu derajat bujur di sana adalah $111.2\cos39{}^{\circ} \approx 86.4\,\mathrm{km}$, sehingga $d \approx 3.12 \times 86.4
\approx 270\,\mathrm{km}$. Gempa-gempa dalam miring sekitar $20{}^{\circ}$, dan

$$
H = 270 \times \tan20{}^{\circ} \approx 98\,\mathrm{km}.
$$

Gempa-gempa bumi yang lebih dalam dari $70\,\mathrm{km}$ yang terletak tepat di bawah front mempunyai kedalaman median $98\,\mathrm{km}$: keduanya sesuai, dekat dengan rata-rata dunia.

## 22.2 Air melelehkan mantel

Di bawah busur, [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu dingin, demikian pula [kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) di atasnya: kerak itu tidak dapat meleleh. Magmanya pasti berasal dari mantel panas di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab), yaitu **baji mantel**. Tetapi baji itu tidak naik, sehingga tidak dapat meleleh oleh dekompresi seperti di bawah punggungan. Sesuatu yang lain menurunkan suhu lelehnya: air.

[Kerak samudra](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) terendam air laut di dekat punggungan tempat kerak itu terbentuk, dan sebagian besar air itu akhirnya terkunci di dalam mineral-mineralnya, terutama di dalam serpentin, yang terbentuk dari olivin dan piroksen kerak itu. Ketika [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) tenggelam dan menghangat, mineral-mineral ini terurai dan melepaskan airnya. Air itu naik ke dalam [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) baji yang panas di atasnya.

**Definisi 22.5 (Pelelehan hidrus).**

Yang disebut *pelelehan hidrus* (atau pelelehan fluks) adalah [pelelehan sebagian](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-partial-melting) sebuah batuan yang disebabkan oleh penambahan air, yang menurunkan suhu saat batuan itu mulai meleleh.

Suhu saat sebuah batuan mulai meleleh, pada tekanan tertentu, adalah **solidus**-nya. Untuk [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) kering, solidus itu sudah diketahui dengan baik; dengan air, solidus jauh lebih sulit diukur, dan nilai-nilai yang telah diterbitkan masih berbeda 200 sampai $600\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Percobaan-percobaan terbaru menempatkannya antara 950 dan $1000\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ pada $3\,\mathrm{GPa}$, sekitar $95\,\mathrm{km}$ di bawah permukaan, dan tepat di atas $1000\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dari 5 sampai $11\,\mathrm{GPa}$. [Peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) kering pada $3\,\mathrm{GPa}$ baru mulai meleleh pada sekitar $1470\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: air menurunkan solidus sekitar $500\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

![Suhu saat peridotit mantel mulai meleleh, terhadap kedalaman: kering (jingga) dan jenuh air (biru, dua rentang yang telah diukur sejauh ini). Pada kedalaman lempengan di bawah busur, sekitar 100\, km, air menurunkannya sekitar 500\, C. Sumber: Hirschmann (2000), dengan massa jenis PREM; Wang dan kawan-kawan (2020); Kawamoto dan Holloway (1997).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/fig-e6d5b99b8fcd.svg)

*Suhu saat [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) mantel mulai meleleh, terhadap kedalaman: kering (jingga) dan jenuh air (biru, dua rentang yang telah diukur sejauh ini). Pada kedalaman [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawah busur, sekitar $100\,\mathrm{km}$, air menurunkannya sekitar $500\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Sumber: Hirschmann (2000), dengan massa jenis PREM; Wang dan kawan-kawan (2020); Kawamoto dan Holloway (1997).*

Jadi air melakukan apa yang tidak dapat dilakukan oleh pemanasan saja: air membuat sebagian baji yang panas meleleh. Magma, yang lebih ringan daripada mantel padat di sekitarnya, naik menuju permukaan; sebagian meletus, jauh lebih banyak yang tinggal dan mendingin di bawah tanah. Tempat air itu dilepaskan, dan tempat baji di atasnya cukup panas untuk meleleh setelah basah, itulah yang menetapkan front vulkanik sekitar seratus kilometer di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab).

![Magmatisme di zona subduksi (skematis, tidak berskala). Ketika lempengan menghangat, mineral-mineralnya melepaskan airnya, yang naik ke dalam baji mantel yang panas dan membuatnya meleleh sebagian. Magma naik: sebagian meletus di gunung-gunung api, lebih banyak lagi yang mendingin di dalam kerak sebagai pluton.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/fig-84294ace85db.svg)

*Magmatisme di [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction) (skematis, tidak berskala). Ketika [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) menghangat, mineral-mineralnya melepaskan airnya, yang naik ke dalam baji mantel yang panas dan membuatnya meleleh sebagian. Magma naik: sebagian meletus di gunung-gunung api, lebih banyak lagi yang mendingin di dalam kerak sebagai [pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion).*

## 22.3 Andesit dan granodiorit

Lelehan pertama [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) basah tidak bersifat basaltik. Dalam percobaan pada $1\,\mathrm{GPa}$, [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) yang jenuh air menghasilkan lelehan berkomposisi andesitik. Ketika naik melalui kerak busur yang tebal, magma juga berubah selagi mendingin, dari basaltik ke arah andesitik dan riolitik. Karena itu magma busur lebih kaya silika daripada basalt punggungan — magma andesitik mengandung 55 sampai $65\,\%$ silika — dan membawa air yang membentuknya.

Kedua sifat itu membuat letusannya dahsyat. Makin banyak silika yang dikandung sebuah magma, makin kental magma itu, dan makin sulit gasnya lolos; letusan eksplosif dipermudah oleh kandungan gas yang tinggi dan kekentalan yang tinggi, seperti pada magma andesitik dan riolitik. Hampir semua gunung api komposit berdiri di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction): kerucut setinggi ribuan meter dan selebar sampai $20\,\mathrm{km}$, dengan lereng 10 sampai 30 derajat, yang letusannya berkisar dari aliran lava yang tenang sampai ledakan. Di bawah Gunung St. Helens, sebuah dapur magma selebar sekitar $1\,\mathrm{km}$ membentang dari kedalaman sekitar 6 sampai $14\,\mathrm{km}$.

Sebagian besar magma busur tidak pernah meletus. Magma itu mendingin perlahan di dalam kerak dan mengkristal menjadi batuan berbutir kasar.

**Definisi 22.6 (Granodiorit).**

Yang disebut *granodiorit* adalah [batuan plutonik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) berbutir kasar seperti granit, tetapi dengan plagioklas yang lebih banyak daripada feldspar kalium: 20 sampai $60\,\%$ mineral terangnya adalah kuarsa, dan 65 sampai $90\,\%$ feldsparnya adalah plagioklas; batuan ini sering mengandung biotit atau hornblende.

![Kiri: andesit, batuan vulkanik berbutir halus dari busur. Kanan: granodiorit Sierra Nevada, dengan plagioklas putih, kuarsa kelabu, serta biotit dan hornblende hitam. Foto James St. John (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/img-8fb470cbd17d.jpg)

![Kiri: andesit, batuan vulkanik berbutir halus dari busur. Kanan: granodiorit Sierra Nevada, dengan plagioklas putih, kuarsa kelabu, serta biotit dan hornblende hitam. Foto James St. John (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/img-4143bbcfc346.jpg)

*Kiri: [andesit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-rock-names), [batuan vulkanik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) berbutir halus dari busur. Kanan: [granodiorit](#def-g12-subduction-magmatism-granodiorite) Sierra Nevada, dengan plagioklas putih, kuarsa kelabu, serta biotit dan hornblende hitam. Foto James St. John (CC BY 2.0).*

Rata-rata, [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) bagian atas mengandung sekitar $67\,\%$ $\ce{SiO2}$: kerak itu [felsik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), seperti granit-granit yang dibuat busur dalam jumlah besar di dalam [batolit-batolitnya](#def-g12-subduction-magmatism-batholith).

**Definisi 22.7 (Batolit).**

Yang disebut *batolit* adalah massa [batuan plutonik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) yang besar yang menutupi lebih dari $100\,\mathrm{km}^{2}$ di tempat erosi telah menyingkapkannya. Batolit terbentuk di tempat banyak [pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion), yang menerobos satu demi satu, bergabung di bawah permukaan.

Salah satu yang terbesar di dunia, Kompleks [Plutonik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) Pesisir, membentang di sepanjang pantai Pasifik dari wilayah Vancouver di Kanada barat sampai Alaska tenggara. [Batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) Sierra Nevada di California terbentuk di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction); sebagian besar granitnya di Yosemite mengkristal pada zaman Kapur, 105 sampai 85 juta tahun yang lalu. Batuan di atasnya terkikis selama jutaan tahun, dan [pluton-pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion) yang mendingin jauh di bawah itu kini membentuk pegunungan.

![Sierra Nevada, dilihat dari timur: granit dan granodiorit batolit Sierra Nevada, yang mengkristal jauh di bawah permukaan di atas zona subduksi pada zaman Kapur. Foto James St. John (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-subduction-magmatism/img-6efda088997f.jpg)

*Sierra Nevada, dilihat dari timur: granit dan [granodiorit](#def-g12-subduction-magmatism-granodiorite) [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) Sierra Nevada, yang mengkristal jauh di bawah permukaan di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction) pada zaman Kapur. Foto James St. John (CC BY 2.0).*

## 22.4 Bagaimana benua tumbuh

**Definisi 22.8 (Pertumbuhan benua).**

Yang disebut *pertumbuhan benua* adalah penambahan [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) baru, yang dibuat dari mantel, terutama oleh magmatisme busur. Pertumbuhan bersih benua-benua adalah penambahan itu dikurangi [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) yang kembali ke mantel.

Busur adalah tempat batuan ringan benua-benua dibuat. Perkiraan magma yang ditambahkan busur saat ini adalah sekitar $1.5\,\mathrm{km}^{3}$ setahun di busur kepulauan dan $1.0\,\mathrm{km}^{3}$ setahun di busur benua; dirata-ratakan dalam jangka panjang, sekitar $2.7\,\mathrm{km}^{3}$ setahun. Tetapi [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction) juga membawa kembali [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) ke dalam mantel: sedimen yang terbawa turun bersama [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) dan potongan-potongan lempeng yang berada di atas yang terkikis dari bawah, sekitar $3.2\,\mathrm{km}^{3}$ setahun. Keduanya berdekatan, dan pertumbuhan bersih benua-benua selama beberapa ratus juta tahun terakhir mungkin nol, atau bahkan negatif.

Benua juga tumbuh di tepi-tepinya dengan cara lain. [Kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) terlalu ringan untuk tersubduksi, sehingga ketika sebuah lempeng membawa sebuah benua ke dalam palung, kedua benua terlas bersama dalam sebuah tumbukan ([Bab 20](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/20-pembentukan-pegunungan#ch-g12-mountain-building)). Setiap benua mempunyai inti tua, sebuah [kraton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-craton), yang dikelilingi sabuk-sabuk batuan yang lebih muda, yaitu [akar-akar](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-root) terdeformasi dari sabuk-sabuk pegunungan masa lalu, yang ditambahkan satu demi satu di tepi-tepinya ([Bab 19](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#ch-g12-continental-crust)).

## 22.5 Latihan

**Latihan 22.1 ★.**

Sebutkan istilahnya: (a) deretan gunung api yang sejajar dengan palung, pada lempeng yang tidak tenggelam; (b) pelelehan yang disebabkan oleh penambahan air pada sebuah batuan; (c) [batuan plutonik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) dengan plagioklas yang lebih banyak daripada feldspar kalium dan lebih dari $20\,\%$ kuarsa; (d) massa [batuan plutonik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) yang lebih luas dari $100\,\mathrm{km}^{2}$; (e) penambahan [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) baru yang dibuat dari mantel.

**Solusi Latihan 22.1.**

(a) [busur gunung api](#def-g12-subduction-magmatism-arc); (b) [pelelehan hidrus](#def-g12-subduction-magmatism-hydrous-melting) (pelelehan fluks); (c) [granodiorit](#def-g12-subduction-magmatism-granodiorite); (d) [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith); (e) [pertumbuhan benua](#def-g12-subduction-magmatism-continental-growth).

**Latihan 22.2 ★.**

Pada 18 Mei 1980 kolom abu Gunung St. Helens naik lebih dari $24\,\mathrm{km}$ dalam waktu kurang dari 15 menit. (1) Berapa kecepatan naik rata-ratanya yang terkecil, dalam $\mathrm{km}/\mathrm{h}$ dan dalam $\mathrm{m}/\mathrm{s}$? (2) Bandingkan dengan kecepatan semburan ke samping, setidaknya $480\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$.

**Solusi Latihan 22.2.**

(1) Setidaknya $24/0.25 = 96\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, yaitu $96\,000/3600 \approx
27\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$. (2) Semburan itu setidaknya $480/96 = 5$ kali lebih cepat.

**Latihan 22.3 ★.**

Dari 1214 gunung api dalam katalog yang aktif sejak akhir zaman es terakhir, 838 berdiri di atas [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction). (1) Berapa persen itu? (2) Di sisi palung yang mana gunung-gunung api itu berada? (3) Mengapa tidak ada gunung api di antara palung dan front vulkanik?

**Solusi Latihan 22.3.**

(1) $838/1214 \approx 0.690$, sekitar $69\,\%$. (2) Di sisi lempeng yang berada di atas, yang tidak tenggelam. (3) Di antara palung dan front, [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) belum cukup dalam: [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu belum mencapai kedalaman sekitar seratus kilometer, tempat airnya dilepaskan ke dalam mantel yang cukup panas untuk meleleh setelah basah.

**Latihan 22.4 ★.**

Sebuah batuan berbutir kasar mengandung $25\,\%$ kuarsa, $45\,\%$ plagioklas, $15\,\%$ feldspar kalium, dan $15\,\%$ biotit dan hornblende. (1) Berapa bagian feldsparnya yang berupa plagioklas? (2) Apakah batuan itu [granodiorit](#def-g12-subduction-magmatism-granodiorite)?

**Solusi Latihan 22.4.**

(1) $45/(45 + 15) = 0.75$: $75\,\%$ feldsparnya berupa plagioklas. (2) Ya: batuan itu berbutir kasar, mengandung lebih dari $20\,\%$ kuarsa, dan bagian plagioklasnya terletak antara 65 dan $90\,\%$.

**Latihan 22.5 ★.**

Berikan dua alasan mengapa gunung api busur meletus lebih eksplosif daripada gunung api punggungan.

**Solusi Latihan 22.5.**

Magma busur lebih kaya silika, sehingga lebih kental; dan magma itu membawa air yang membentuknya, sehingga kaya gas. Kekentalan yang tinggi dan kandungan gas yang tinggi sama-sama mempermudah letusan eksplosif.

**Latihan 22.6 ★★.**

(1) Sebuah front vulkanik terletak $150\,\mathrm{km}$ dari palungnya, di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) yang miring $35{}^{\circ}$. Seberapa dalam [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawahnya? (2) Bandingkan dengan rata-rata $105\,\mathrm{km}$.

**Solusi Latihan 22.6.**

(1) $H = 150 \times \tan35{}^{\circ} \approx 150 \times 0.700 \approx
105\,\mathrm{km}$. (2) Itulah rata-rata dunia.

**Latihan 22.7 ★★.**

Anggaplah [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) terletak $105\,\mathrm{km}$ di bawah setiap front vulkanik. Seberapa jauh front itu dari palung bila [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) miring $20{}^{\circ}$, dan bila miring $45{}^{\circ}$? Apa yang dikatakan hal itu kepadamu tentang tempat mencari busur?

**Solusi Latihan 22.7.**

$d = H/\tan\theta$: $105/\tan20{}^{\circ} \approx 105/0.364 \approx
288\,\mathrm{km}$ pada $20{}^{\circ}$, dan $105/\tan45{}^{\circ} = 105\,\mathrm{km}$ pada $45{}^{\circ}$. Makin landai [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab), makin jauh busur dari palung.

**Latihan 22.8 ★★.**

Pada $100\,\mathrm{km}$, tekanannya sekitar $3.16\,\mathrm{GPa}$. (1) Dengan $T =
-5.104P^2 + 132.9P + 1120.7$ ($P$ dalam $\mathrm{GPa}$, $T$ dalam ${}^{\circ}\mathrm{C}$), hitung suhu saat [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) kering mulai meleleh di sana. (2) Dengan air, [peridotit](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/14-punggung-samudra-dan-litosfer-samudra#def-g11-ocean-ridges-peridotite) mulai meleleh pada sekitar $1000\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Berapa banyak air menurunkannya? (3) Baji mantel di sana bersuhu, katakanlah, $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Apakah baji itu meleleh dalam keadaan kering? Basah?

**Solusi Latihan 22.8.**

(1) $T = -5.104 \times 3.16^2 + 132.9 \times 3.16 + 1120.7 \approx -51.0 +
420.0 + 1120.7 \approx 1490\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (2) Sekitar $1490 - 1000 =
490\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (3) Kering, tidak: $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ berada di bawah $1490\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Basah, ya: suhu itu di atas $1000\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**Latihan 22.9 ★★.**

Longsoran puing Gunung St. Helens memindahkan sekitar $2.5\,\mathrm{km}^{3}$ batuan. Busur-busur menambahkan sekitar $2.7\,\mathrm{km}^{3}$ kerak baru setahun. (1) Longsoran itu setara dengan magmatisme busur sedunia selama berapa hari? (2) Mengapa perbandingan itu hanya soal ukuran?

**Solusi Latihan 22.9.**

(1) $2.5/2.7 \approx 0.93$ tahun, sekitar 340 hari. (2) Longsoran itu memindahkan batuan tua yang sudah ada; busur membuat batuan baru dari mantel. Hanya volumenya yang dibandingkan.

**Latihan 22.10 ★★.**

(1) Berapa banyak kerak baru yang ditambahkan busur dalam sejuta tahun dengan laju $2.7\,\mathrm{km}^{3}$ setahun? (2) [Kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust) bervolume sekitar $9 \times 10^{9}\,\mathrm{km}^{3}$. Berapa lama busur saja memerlukan waktu untuk membuat volume itu, bila tidak ada yang hilang? (3) Bandingkan dengan umur Bumi, 4.5 miliar tahun.

**Solusi Latihan 22.10.**

(1) $2.7 \times 1\,000\,000 = 2.7 \times 10^{6}\,\mathrm{km}^{3}$. (2) $9 \times 10^{9}/2.7
\approx 3.3 \times 10^{9}$ tahun, 3.3 miliar tahun. (3) Waktu itu kurang dari umur Bumi, sehingga busur dapat saja membuat seluruh [kerak benua](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/19-kerak-benua#def-g12-continental-crust-continental-crust); tetapi [subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction) juga membawa kembali kerak, sehingga sebenarnya sebagian besar kerak telah dibuat dan dihancurkan lebih dari sekali.

**Latihan 22.11 ★★.**

(1) Pada penampang yang melintasi Jepang, mengapa banyak gempa bumi yang lebih dangkal dari $70\,\mathrm{km}$ diabaikan ketika [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) dicocokkan? (2) Gempa-gempa dalam terletak pada kedalaman $116\,\mathrm{km}$ di $140.5{}^{\circ}$ BT dan $80\,\mathrm{km}$ di $141.5{}^{\circ}$ BT, dengan $86.4\,\mathrm{km}$ per derajat. Hitung kemiringan [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab).

**Solusi Latihan 22.11.**

(1) Gempa bumi dangkal juga terjadi di lempeng yang berada di atas dan pada sesar di antara kedua lempeng; hanya gempa-gempa dalam yang terletak di dalam [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) saja. (2) $116 - 80 = 36\,\mathrm{km}$ pada jarak $86.4\,\mathrm{km}$: $\tan\theta = 36/86.4
\approx 0.417$, $\theta \approx 22.6{}^{\circ}$.

**Latihan 22.12 ★★★.**

Tunjukkan bahwa, untuk front pada jarak $d$ dari palung di atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) yang kemiringannya $\theta$, jarak yang diukur menuruni [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) dari palung sampai titik di bawah front adalah $d/\cos\theta$. Untuk Jepang ($d = 270\,\mathrm{km}$, $\theta = 20{}^{\circ}$), berapa panjangnya? Lempeng Pasifik bergerak menuju Jepang dengan laju sekitar $83\,\mathrm{mm}$ setahun; dengan menganggap kecepatan itu berlaku di sepanjang [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab), berapa lama sepotong dasar laut menempuh perjalanan dari palung sampai ke bawah gunung-gunung api?

**Solusi Latihan 22.12.**

Dalam segitiga siku-siku proposisi itu, [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) adalah sisi miring $L$ dan $d$ sisi yang berdampingan dengan sudut $\theta$, sehingga $\cos\theta = d/L$ dan $L =
d/\cos\theta$. Untuk Jepang, $L = 270/\cos20{}^{\circ} \approx 270/0.940 \approx
287\,\mathrm{km}$. Dengan laju $83\,\mathrm{mm}$ setahun: $2.87 \times 10^{8}/83 \approx 3.5 \times 10^{6}$ tahun, sekitar 3.5 juta tahun.

**Latihan 22.13 ★★★.**

Dapur magma Gunung St. Helens selebar sekitar $1\,\mathrm{km}$ dan membentang dari kedalaman sekitar 6 sampai $14\,\mathrm{km}$. (1) Dengan menganggapnya sebagai silinder tegak, perkirakan volumenya. (2) Bandingkan dengan $2.5\,\mathrm{km}^{3}$ longsoran itu. (3) Hitung [tekanan litostatik](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/21-batuan-metamorf#def-g12-metamorphic-rocks-lithostatic) di bagian atas dan bawahnya ($\rho =
2830\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, $g = 9.81\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$).

**Solusi Latihan 22.13.**

(1) $V = \pi r^2 h = \pi \times 0.5^2 \times 8 \approx 6.3\,\mathrm{km}^{3}$. (2) Sekitar $6.3/2.5 \approx 2.5$ kali volume longsoran itu. (3) $P = \rho g z$: pada $6\,\mathrm{km}$, $2830 \times 9.81 \times 6000 \approx
1.67 \times 10^{8}\,\mathrm{Pa} = 0.17\,\mathrm{GPa}$; pada $14\,\mathrm{km}$, sekitar $3.89 \times 10^{8}\,\mathrm{Pa}$ = $0.39\,\mathrm{GPa}$.

**Latihan 22.14 ★★★.**

Busur-busur menambahkan sekitar $2.7\,\mathrm{km}^{3}$ kerak setahun, dan [zona subduksi](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-subduction) membawa kembali sekitar $3.2\,\mathrm{km}^{3}$. (1) Berapa perubahan bersihnya per sejuta tahun? (2) Selama 500 juta tahun, berapa bagian dari kerak yang bervolume $9 \times 10^{9}\,\mathrm{km}^{3}$ jumlah itu? (3) Para penulisnya menyebut pertumbuhan bersih itu “praktis nol”. Mengapa, mengingat ketidakpastian setiap perkiraan?

**Solusi Latihan 22.14.**

(1) $2.7 - 3.2 = -0.5\,\mathrm{km}^{3}$ setahun, kehilangan $5 \times 10^{5}\,\mathrm{km}^{3}$ per sejuta tahun. (2) $500 \times 5 \times 10^{5} = 2.5 \times 10^{8}\,\mathrm{km}^{3}$, yaitu $2.5 \times 10^{8}/9 \times 10^{9} \approx 2.8\,\%$ dari kerak. (3) Setiap laju adalah perkiraan, dengan ketidakpastian yang jauh lebih besar daripada selisih $0.5\,\mathrm{km}^{3}$ setahun di antara keduanya: dalam batas galatnya, keduanya seimbang.

**Latihan 22.15 ★★★.**

Sebuah [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) menyingkapkan [granodiorit](#def-g12-subduction-magmatism-granodiorite) seluas $20\,000\,\mathrm{km}^{2}$ yang [pluton-plutonnya](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion) membeku pada kedalaman antara 5 dan $15\,\mathrm{km}$. (1) Perkirakan volume magma yang diwakilinya, dengan menganggap tebalnya $10\,\mathrm{km}$. (2) Dengan laju $1\,\mathrm{km}^{3}$ setahun, laju seluruh busur benua di dunia bersama-sama, berapa lama busur-busur itu memerlukan waktu untuk membuatnya? Apa yang dikatakan hal itu kepadamu tentang waktu pembentukan sebuah [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith)? (3) Berapa banyak batuan yang harus terkikis dari atasnya sebelum [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) itu dapat terlihat?

**Solusi Latihan 22.15.**

(1) $20\,000 \times 10 = 2 \times 10^{5}\,\mathrm{km}^{3}$. (2) $2 \times 10^{5}/1 =
200\,000$ tahun untuk seluruh busur benua di dunia bersama-sama. Satu busur hanya menerima sebagian kecil magma itu, sehingga satu [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) memerlukan waktu jauh lebih lama: [batolit](#def-g12-subduction-magmatism-batholith) dibangun [pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion) demi [pluton](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/17-batuan-beku#def-g11-igneous-rocks-intrusion), selama jutaan tahun. (3) Setidaknya batuan setebal $5\,\mathrm{km}$ di atas bagian puncaknya.

**Soal 22.1.**

Soal akhir pekan — Di bawah gunung-gunung api Jepang

Gunung-gunung api Jepang timur laut antara $37.5{}^{\circ}$ dan $40.5{}^{\circ}$ LU terletak antara $139.7{}^{\circ}$ BT (Megata, yang paling barat) dan $141.0{}^{\circ}$ BT (Iwate, yang paling timur); Palung Jepang terletak pada $144.1{}^{\circ}$ BT. Tabel berikut memberikan kedalaman median gempa-gempa bumi yang lebih dalam dari $70\,\mathrm{km}$ dalam tiga lajur bujur, 1976–2025. Ambillah $111.2\,\mathrm{km}$ untuk satu derajat lintang.

| bujur (${}^{\circ}$ BT) | 140.5 | 141.0 | 141.5 |
| --- | --- | --- | --- |
| kedalaman median ($\mathrm{km}$) | 116 | 98 | 80 |

**Bagian I — Front vulkanik.**

1. Tunjukkan bahwa satu derajat bujur pada $39{}^{\circ}$ LU sekitar $86.4\,\mathrm{km}$ .
2. Seberapa jauh front vulkanik dari palung?
3. Seberapa lebar busur itu, dari Iwate sampai Megata?
4. Di atas lempeng mana gunung-gunung api itu berdiri, dan di sisi palung yang mana?
5. Mengapa tidak ada gunung api di antara palung dan Iwate?

**Bagian II — Penampang gempa bumi.**

6. Berapa kilometer kedalaman median itu berubah dari $140.5{}^{\circ}$ sampai $141.5{}^{\circ}$ BT?
7. Pada jarak mendatar berapa?
8. Hitung kemiringan [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) .
9. Teruskan garis dari $141.0{}^{\circ}$ BT, $98\,\mathrm{km}$ , ke atas sampai permukaan. Di mana garis itu mencapai permukaan, dan seberapa jauh tempat itu dari palung?
10. Kemukakan mengapa [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu kurang curam di dekat palung daripada di tempat yang lebih dalam.

**Bagian III — Lempengan di bawah gunung-gunung api.**

11. Hitung $H = d\tan\theta$ dengan jarak dari pertanyaan 2 dan kemiringan $20{}^{\circ}$ .
12. Bandingkan dengan kedalaman median di bawah front.
13. Bandingkan keduanya dengan rentang dunia, 72 sampai $173\,\mathrm{km}$ , dan rata-ratanya, $105\,\mathrm{km}$ .
14. Seberapa dalam [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawah Megata, dengan garis dari pertanyaan 9?
15. Dengan menganggap kerak busur setebal sekitar $35\,\mathrm{km}$ , apakah bagian atas [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawah front berada di dalam kerak atau di dalam mantel? Seberapa jauh di bawah dasar kerak letaknya?

**Bagian IV — Dari mana airnya berasal.**

16. Di mana air [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu masuk ke dalam batuannya, dan di dalam mineral apa sebagian besar air itu tersimpan?
17. Pada $100\,\mathrm{km}$ tekanannya sekitar $3.16\,\mathrm{GPa}$ . Hitung solidus kering di sana dengan $T = -5.104P^2 + 132.9P + 1120.7$ .
18. Dengan air, solidusnya antara 950 dan $1000\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Berapa banyak air menurunkannya?
19. Mengapa [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) yang dingin itu sendiri tidak dapat menjadi sumber magma?
20. Simpulkan: seberapa dalam [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawah front vulkanik Jepang timur laut?

**Solusi Soal 22.1.**

**1.** $111.2 \times \cos39{}^{\circ} \approx 111.2 \times 0.777 \approx
86.4\,\mathrm{km}$.

**2.** $(144.1 - 141.0) \times 86.4 \approx 3.1 \times 86.4 \approx
268\,\mathrm{km}$, sekitar $270\,\mathrm{km}$.

**3.** $(141.0 - 139.7) \times 86.4 \approx 112\,\mathrm{km}$.

**4.** Di atas lempeng yang berada di atas, yang tidak tenggelam, di barat palung: Lempeng Pasifik tenggelam di bawahnya.

**5.** Di sana [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) belum cukup dalam untuk melepaskan airnya ke dalam mantel yang cukup panas untuk meleleh.

**6.** $116 - 80 = 36\,\mathrm{km}$.

**7.** Satu derajat bujur, $86.4\,\mathrm{km}$.

**8.** $\tan\theta = 36/86.4 \approx 0.417$, sehingga $\theta \approx
22.6{}^{\circ}$.

**9.** Garis itu naik $36\,\mathrm{km}$ setiap $86.4\,\mathrm{km}$ ke arah timur, sehingga mencapai permukaan $98/0.417 \approx 235\,\mathrm{km}$ di timur Iwate, pada $141.0 + 235/86.4 \approx 143.7{}^{\circ}$ BT: sekitar $(144.1 - 143.7) \times 86.4
\approx 35\,\mathrm{km}$ di barat palung.

**10.** [Lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu bukan bidang datar: [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) memasuki palung dalam keadaan hampir mendatar dan makin melengkung ke bawah selagi tenggelam.

**11.** $268 \times \tan20{}^{\circ} \approx 268 \times 0.364 \approx
98\,\mathrm{km}$.

**12.** Keduanya sesuai: $98\,\mathrm{km}$ dengan kedua cara.

**13.** Keduanya terletak di dalam rentang dunia, sedikit lebih dangkal daripada rata-rata $105\,\mathrm{km}$.

**14.** Megata terletak $112\,\mathrm{km}$ di barat Iwate, sehingga [lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) di bawahnya sedalam sekitar $98 + 0.417 \times 112 \approx 145\,\mathrm{km}$.

**15.** Di dalam mantel, sekitar $98 - 35 = 63\,\mathrm{km}$ di bawah dasar kerak.

**16.** Air itu masuk di dekat punggungan tempat kerak terbentuk, dari air laut; sebagian besar air itu tersimpan di dalam serpentin.

**17.** $T = -5.104 \times 3.16^2 + 132.9 \times 3.16 + 1120.7 \approx
1490\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**18.** Sebanyak $1490 - 1000 = 490$ sampai $1490 - 950 = 540\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: sekitar $500\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

**19.** [Lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu beberapa ratus derajat lebih dingin daripada mantel di sekitarnya, terlalu dingin untuk meleleh bahkan dengan air: baji mantel panas di atasnya, setelah dibasahi, itulah yang meleleh.

**20.** [Lempengan](https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/15-zona-subduksi#def-g11-subduction-zones-slab) itu terletak sekitar **$100\,\mathrm{km}$ di bawah front vulkanik** Jepang timur laut ($98\,\mathrm{km}$ dengan kedua cara).