---
title: "Pulau Samudra"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Universitas — Tahun 2"
subject: earth
language: id
chapter: 17
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/17-pulau-samudra
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 17 — Pulau Samudra

Pada 1952, di dua pulau [Atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Enewetak di Pasifik barat (ketika itu dieja Eniwetok), dua lubang bor menembus batuan karang sampai lebih dari $1.2\,\mathrm{km}$. Di Pulau Parry, mata bor membawa naik serpihan bor basal segar pada kedalaman 4158 kaki, $1267\,\mathrm{m}$, lalu sebuah inti basal olivin. Di atasnya terletak batu gamping berumur Eosen, penuh karang terumbu dari jenis yang tidak tumbuh lebih dalam daripada sekitar $46\,\mathrm{m}$. Sebuah terumbu karang dulu tumbuh di bahu sebuah gunung api di dekat muka laut, dan gunung api itu telah tenggelam lebih dari satu kilometer sementara terumbu terus tumbuh di atasnya. Bab ini mengikuti sebuah [pulau samudra](#def-b2-oceanic-islands-stages) sepanjang seluruh hidupnya: bagaimana ia tumbuh, bagaimana lerengnya runtuh ke laut, mengapa ia tenggelam, dan bagaimana sebuah cincin karang dapat bertahan lebih lama daripadanya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

**Dari volume Tahun 1**: hotspot, plume mantel, jejak hotspot dan progresi umurnya, rantai Hawaii–Emperor dan Tonjolan Hawaii; hukum kedalaman–umur dasar samudra; terumbu, bentuk [terumbu tepi](#def-b2-oceanic-islands-reefs), [terumbu penghalang](#def-b2-oceanic-islands-reefs), dan [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) sebagaimana diuraikan Darwin, serta aturan “mengimbangi atau tenggelam”; eustasi dan muka laut Maksimum Glasial Terakhir, sekitar $120\,\mathrm{m}$ lebih rendah daripada kini. **Dari volume-volume sekolah**: gunung api perisai; dataran abrasi. **Dari [Bab 9](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/9-seri-magmatik-dan-tatanan-tektonik#ch-b2-magmatic-series)**: [seri toleiitik](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/9-seri-magmatik-dan-tatanan-tektonik#def-b2-magmatic-series-series) dan [seri alkali](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/9-seri-magmatik-dan-tatanan-tektonik#def-b2-magmatic-series-series).

## 17.1 Pertumbuhan pulau vulkanik

Kepulauan Hawaii adalah ujung termuda rantai yang diikuti volume Tahun 1 melintasi Pasifik utara. Pulau-pulau utamanya memuat 19 gunung api perisai yang diketahui: 15 menjulang di atas laut, 3 terbenam, dan satu, yang baru lahir, masih berada di bawah air. Selagi lempeng Pasifik membawanya ke barat laut, setiap gunung api lahir di atas hotspot, tumbuh, mati selagi hanyut menjauh, dan tenggelam. Hidupnya cukup teratur untuk dibagi menjadi tahap-tahap.

**Definisi 17.1 (Pulau samudra; tahap-tahap pertumbuhan).**

Yang disebut *pulau samudra* adalah pulau vulkanik yang menjulang dari dasar samudra, dibangun di atas litosfer samudra. Sebuah pulau dalam rantai hotspot melalui empat tahap erupsi: tahap *praperisai* berupa erupsi kecil lava alkali di dasar laut; *tahap perisai*, ketika lava toleiitik membangun sebagian besar gunung api selagi gunung api itu berada di atas hotspot; tahap *pascaperisai* berupa erupsi yang lebih jarang dan lebih alkali, yang menudungi perisai itu; dan, setelah suatu jeda, tahap *peremajaan* berupa erupsi alkali yang jarang dan kecil. Erosi dan penenggelaman lalu mengambil alih.

Tahap-tahap itu mengikuti pasokan kalor. Loihi, gunung api terbaru, terletak $54\,\mathrm{km}$ di selatan puncak Kilauea; puncaknya masih $975\,\mathrm{m}$ di bawah laut tetapi sudah $2.5\,\mathrm{km}$ di atas dasar laut di sekitarnya, dan lava tertuanya bersifat alkali. Pada [tahap perisai](#def-b2-oceanic-islands-stages), gunung api berada di atas hotspot dan dipasok dengan laju tertinggi. Setiap gunung api Hawaii diperkirakan mengerupsikan 80 sampai $95\,\%$ volume akhirnya pada tahap ini, sebagian besar dalam 1 sampai $2\,\mathrm{Ma}$ pertamanya. Menjelang akhir tahap itu laju erupsi turun dengan faktor sepuluh. Dapur [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) dangkal, sedalam 1 sampai $7\,\mathrm{km}$, tidak dapat lagi dipertahankan, meskipun dapur [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) yang lebih kecil pada 20 sampai $30\,\mathrm{km}$ tetap ada. Lavanya kembali bersifat alkali, karena derajat pelelehan yang lebih rendah menghasilkannya, seperti yang ditunjukkan [Bab 9](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/9-seri-magmatik-dan-tatanan-tektonik#ch-b2-magmatic-series). Tahap peremajaan datang setelah jeda kurang dari 0.5 sampai $2.0\,\mathrm{Ma}$. Tahap itu dapat berupa satu atau dua episode, atau sangat panjang: di Niihau tahap itu berlangsung dari 2.2 sampai $0.4\,\mathrm{Ma}$, dan di Kauai tahap itu telah berlangsung sejak $3.5\,\mathrm{Ma}$.

Volumenya sangat besar. Volume Mauna Loa diperkirakan sekitar $74\,000\,\mathrm{km}^{3}$. Bila batas dengan Kilauea digambar ulang sehingga Kilauea hanya menyimpan sekitar $10\,000\,\mathrm{km}^{3}$, bagian Mauna Loa naik menjadi $95\,600\,\mathrm{km}^{3}$. Loihi yang muda menyimpan $1700\,\mathrm{km}^{3}$. Seluruh rantai itu, sejak $81\,\mathrm{Ma}$, berjumlah sekitar $2 \times 10^{6}\,\mathrm{km}^{3}$; laju erupsi yang diintegrasikan sepanjang sejarah itu, $0.07\,\mathrm{km}^{3}$ per tahun, akan memberikan hampir tiga kali lipatnya. Bebannya cukup berat untuk melengkungkan lempeng: kerak samudra di bawah pulau-pulau itu tertekan ke bawah sampai sebanyak $5\,\mathrm{km}$, di sepanjang palung yang disebut Parit Hawaii, dan sebuah tonjolan rendah, Lengkungan Hawaii, naik beberapa ratus kilometer jauhnya. Bagaimana lempeng melengkung di bawah beban dibahas dalam volume Tahun 3. Di sini parit itu penting karena di sanalah sebagian besar puing pulau-pulau itu berakhir.

![Riwayat hidup sebuah pulau samudra, dibaca di sepanjang rantai hotspot (skematis, tidak berskala, skala vertikal sangat dilebih-lebihkan). Lempeng membawa setiap gunung api menjauh dari hotspot (kanan) dan gunung api itu tenggelam bersamanya, sementara erosi mengikisnya. (a) Gunung api perisai tumbuh di atas hotspot. (b) Setelah padam dan tererosi, gunung api itu dikelilingi terumbu tepi. (c) Setelah tenggelam lebih jauh, gunung api itu dikelilingi oleh terumbu penghalang dengan laguna di belakangnya. (d) Puncaknya telah hilang di bawah laut, dan tudung terumbu dengan laguna di tengahnya, yaitu atol, tumbuh di atasnya. (e) Setelah terbawa ke air yang terlalu dingin bagi terumbu untuk mengimbangi, atol itu tenggelam dan turun sebagai guyot berpuncak datar.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/fig-b448109f0545.svg)

*Riwayat hidup sebuah [pulau samudra](#def-b2-oceanic-islands-stages), dibaca di sepanjang rantai hotspot (skematis, tidak berskala, skala vertikal sangat dilebih-lebihkan). Lempeng membawa setiap gunung api menjauh dari hotspot (kanan) dan gunung api itu tenggelam bersamanya, sementara erosi mengikisnya. (a) Gunung api perisai tumbuh di atas hotspot. (b) Setelah padam dan tererosi, gunung api itu dikelilingi [terumbu tepi](#def-b2-oceanic-islands-reefs). (c) Setelah tenggelam lebih jauh, gunung api itu dikelilingi oleh [terumbu penghalang](#def-b2-oceanic-islands-reefs) dengan laguna di belakangnya. (d) Puncaknya telah hilang di bawah laut, dan tudung terumbu dengan laguna di tengahnya, yaitu [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs), tumbuh di atasnya. (e) Setelah terbawa ke air yang terlalu dingin bagi terumbu untuk mengimbangi, [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu tenggelam dan turun sebagai [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) berpuncak datar.*

## 17.2 Keruntuhan lereng

Gunung api setinggi beberapa kilometer, yang dibangun dari aliran lava dan reruntuhan yang lepas, berdiri di atas lereng yang turun ke dalam parit, tidaklah stabil. Pada 1975 gempa bumi Kalapana, bermagnitudo 7.7, menggerakkan lereng selatan Kilauea sampai $10\,\mathrm{m}$ ke arah laut dalam sekali gerak dan membangkitkan tsunami. Pada 1868, gerakan lereng yang lain datang bersama gempa bumi bermagnitudo 7.9 dan tsunami yang menewaskan 46 orang. Profil seismik di bawah lereng-lereng itu menunjukkan sebuah reflektor dalam. Reflektor itu dibaca sebagai [décollement](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/13-anatomi-sabuk-pegunungan-alpen#def-b2-alpine-orogen-decollement) di sepanjang puncak kerak samudra lama, tempat seluruh lereng itu meluncur. Biasanya lereng itu merayap; kadang-kadang lereng itu runtuh.

**Definisi 17.2 (Keruntuhan lereng; longsoran puing; nendatan).**

Yang disebut *keruntuhan lereng* adalah runtuhnya sebagian besar lereng gunung api, yang meluncur menjauh di bawah beratnya sendiri. Bila massa yang bergerak itu pecah dan meluncur cepat, sebagai aliran blok dan reruntuhan yang dapat menempuh jarak jauh melampaui kaki gunung api, massa itu disebut *longsoran puing*. Bila massa itu bergerak lambat, sebagai blok-blok besar yang berotasi pada sesar-sesar yang berakar di [décollement](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/13-anatomi-sabuk-pegunungan-alpen#def-b2-alpine-orogen-decollement) dalam dan tetap berada di dekat gunung api, massa itu disebut *nendatan*.

Buktinya terletak di bawah laut. Pada akhir 1980-an, pemetaan sonar sapuan samping di perairan sekitar Kepulauan Hawaii menunjukkan puing yang berserakan di dasar laut dalam, beberapa ratus kilometer dari pulau-pulau itu, dan nendatan yang terdiri atas blok-blok besar yang tersegmentasi. Tujuh belas longsoran besar dikenali di sekitar pulau-pulau utama, yang terbentuk dalam $5\,\mathrm{Ma}$ terakhir. Tujuh puluh kini diketahui di sepanjang Punggungan Hawaii antara Pulau Hawaii dan Midway, yang terbentuk selama $30\,\mathrm{Ma}$. Itu berarti sedikitnya satu longsoran setiap $300\,\mathrm{ka}$ di sekitar pulau-pulau utama. Hitungan ini adalah nilai minimum, karena gunung api yang lebih muda dapat mengubur bekas luka dan puing gunung api yang lebih tua: [kaldera](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/6-erupsi-gunung-api#def-b2-eruptive-styles-caldera) puncak dan sebuah zona celah Niihau hilang, dan tidak ada endapan yang ditemukan untuk keduanya. Longsoran raksasa tampaknya paling mungkin terjadi selagi gunung api tumbuh paling cepat, dari akhir tahap praperisai sampai awal tahap pascaperisai, tetapi longsoran itu berlanjut lama sesudahnya.

Yang terbesar adalah longsoran Nuuanu, yang merobek lereng timur laut gunung api Koolau di Oahu. Longsoran itu adalah [longsoran puing](#def-b2-oceanic-islands-collapse) yang tersebar di atas $23\,000\,\mathrm{km}^{2}$, yang membentang lebih dari $200\,\mathrm{km}$ dari pulau itu. Blok-bloknya mencakup Gunung Laut Tuscaloosa, sekitar $30\,\mathrm{km}$ panjangnya, $17\,\mathrm{km}$ lebarnya, dan sedikitnya $2\,\mathrm{km}$ tingginya. Longsoran itu menyeberangi parit yang dalam dan mendaki lebih dari $100\,\mathrm{km}$ ke atas lereng Lengkungan Hawaii. Umurnya diperkirakan 2.1 sampai $1.8\,\mathrm{Ma}$, di dekat akhir hidup Koolau atau sesudahnya, yang lava permukaannya berumur 1.8 sampai $2.6\,\mathrm{Ma}$. Dari berapa keruntuhan longsoran itu tersusun, dan berapa tebalnya jauh dari pulau itu, masih merupakan pertanyaan terbuka.

![Keruntuhan lereng sebuah pulau samudra (skematis, tidak berskala). Di dekat gunung api, nendatan bergerak lambat sebagai blok-blok yang berotasi pada sesar-sesar yang berakar di décollement di puncak kerak samudra lama. Longsoran puing terlepas dari lereng, meninggalkan bekas luka, dan meluncur sebagai lembaran reruntuhan yang membawa blok-blok selebar beberapa kilometer. Longsoran Nuuanu menyeberangi parit dan mendaki ke atas lengkungan, lebih dari 200\, km dari Oahu.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/fig-802291f593a6.svg)

*[Keruntuhan lereng](#def-b2-oceanic-islands-collapse) sebuah [pulau samudra](#def-b2-oceanic-islands-stages) (skematis, tidak berskala). Di dekat gunung api, nendatan bergerak lambat sebagai blok-blok yang berotasi pada sesar-sesar yang berakar di [décollement](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/13-anatomi-sabuk-pegunungan-alpen#def-b2-alpine-orogen-decollement) di puncak kerak samudra lama. [Longsoran puing](#def-b2-oceanic-islands-collapse) terlepas dari lereng, meninggalkan bekas luka, dan meluncur sebagai lembaran reruntuhan yang membawa blok-blok selebar beberapa kilometer. Longsoran Nuuanu menyeberangi parit dan mendaki ke atas lengkungan, lebih dari $200\,\mathrm{km}$ dari Oahu.*

Longsoran yang jatuh ke laut menyingkirkan air. Di Lanai dan Molokai, breksi kacau dari karang dan lava menjulang sampai $155\,\mathrm{m}$ di atas muka laut dan telah dibaca sebagai endapan gelombang raksasa yang dibangkitkan oleh keruntuhan. Tafsiran itu diperdebatkan. Sebagian penulis menjelaskan endapan itu dengan pengangkatan pulau-pulau itu, meskipun terumbu tenggelam di selatan Lanai tidak menunjukkan tanda pengangkatan seperti itu. Kira-kira sepertiga longsoran raksasa Hawaii adalah [longsoran puing](#def-b2-oceanic-islands-collapse) yang mampu membangkitkan gelombang besar. Bagaimana bahaya seperti itu, yang jarang tetapi sangat besar, ditimbang adalah pertanyaan untuk [Bab 28](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/28-bahaya-dan-risiko-geologi#ch-b2-geological-hazards).

## 17.3 Mengapa pulau samudra tenggelam

Dua proses membuat [pulau samudra](#def-b2-oceanic-islands-stages) tenggelam, dan keduanya bertumpang tindih. Yang pertama adalah pembebanan: selagi gunung api tumbuh, beratnya menekan lempeng ke bawah. Fase cepat ini berlangsung mungkin sejuta tahun dan menenggelamkan garis pantai dan terumbu lebih dari satu kilometer. Di lepas pantai barat laut Pulau Hawaii, terumbu tenggelam yang berumur diketahui memberikan laju penenggelaman $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun. Gunung api kecil dapat tenggelam seluruhnya dalam fase ini: Mahukona, di samping Pulau Hawaii, sempat menjadi pulau dan kini puncaknya berada sekitar $1100\,\mathrm{m}$ di bawah air. Proses kedua adalah pendinginan lempeng, yang berlangsung selama seratus juta tahun, dan yang dinyatakan dalam angka oleh subbab ini.

Volume Tahun 1 mengukur bagaimana dasar samudra mendalam seiring umurnya $t$ (dalam $\mathrm{Ma}$). Dalam bentuk yang dipakai dalam bab ini:

$$
d(t) = 2500\,\mathrm{m} + C\sqrt{t}, \qquad C = 350\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1/2}, \qquad 0 \le t \le 70,
$$

dan, untuk lempeng yang lebih tua daripada sekitar $20\,\mathrm{Ma}$,

$$
d(t) = 6400\,\mathrm{m} - 3200\,\mathrm{m}\; e^{-t/62.8}.
$$

Kedua bentuk itu sesuai dalam selisih sekitar $20\,\mathrm{m}$ antara 20 dan $50\,\mathrm{Ma}$, dan berpotongan pada $26\,\mathrm{Ma}$.

**Proposisi 17.3 (Penenggelaman termal sebuah pulau).**

Sebuah pulau yang dibangun di atas lempeng berumur $t_1$, terbawa bersama lempeng, membebaninya dengan berat yang tidak lagi berubah dan tidak mengubah pendinginan lempeng di bawahnya, tenggelam sebesar

$$
S = d(t_2) - d(t_1)
$$

pada saat lempeng mencapai umur $t_2$, dengan laju $\dot S = d'(t)$. Dengan hukum akar,

$$
S = C\left(\sqrt{t_2} - \sqrt{t_1}\right), \qquad \dot S = \frac{C}{2\sqrt t},
$$

dan, dengan hukum eksponensial, $\dot S = (3200\,\mathrm{m}/62.8\,\mathrm{Ma})\,e^{-t/62.8}$. Dalam selang yang sama, lempeng muda membawa pulau-pulaunya turun lebih jauh daripada lempeng tua.

**Bukti.** Bandingkan dua kolom lempeng yang berumur sama, satu di bawah pulau dan satu di bawah samudra terbuka yang jauh. Keduanya mendingin dengan cara yang sama, karena pulau tidak mengubah pendinginan lempeng. Jadi keduanya menyusut dengan besaran yang sama, dan puncak masing-masing turun dengan besaran yang sama. Berat pulau itu sendiri sudah setimbang dan tidak lagi berubah, sehingga tidak menambahkan apa-apa lagi. Kolom samudra terbuka turun sebesar $d(t_2) - d(t_1)$; demikian pula pulau itu. Penurunan terhadap waktu memberikan lajunya. Untuk klaim terakhir: dalam selang tetap $\Delta$, $C(\sqrt{t_1 + \Delta} -
\sqrt{t_1})$ berkurang seiring bertambahnya $t_1$, karena turunannya, $\frac C2\bigl(1/\sqrt{t_1 + \Delta}
- 1/\sqrt{t_1}\bigr)$, bernilai negatif. ∎

Proposisi itu sengaja mengabaikan dua hal. Tonjolan hotspot mengangkat lempeng selagi lempeng melewatinya dan menurunkannya lagi selagi lempeng bergerak menjauh, yang menambah penenggelaman pulau-pulau termuda (volume Tahun 1 mengukur tonjolan itu). Dan beban berubah selagi gunung api tumbuh, yang merupakan fase cepat di atas. Setelah keduanya selesai, pulau itu mengikuti dasar samudra.

Lajunya kecil. Pada lempeng berumur $4\,\mathrm{Ma}$, hukum akar memberikan $87.5\,\mathrm{m}$ per juta tahun, kurang dari sepersepuluh milimeter per tahun. Pada lempeng berumur $100\,\mathrm{Ma}$, hukum eksponensial memberikan $10.4\,\mathrm{m}$ per juta tahun, atau $0.01\,\mathrm{m}$ per seribu tahun. Itulah laju yang terukur di sepanjang sebagian besar Punggungan Hawaii dan Gunung-Gunung Laut Emperor. Fase pembebanan, pada $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun, sekitar 250 kali lebih cepat.

![Penenggelaman termal sebuah pulau yang terbawa oleh lempengnya, dari hukum kedalaman–umur, untuk pulau yang dibangun di atas lempeng berumur 2, 10, 30, dan 60\, Ma (hukum akar sampai umur lempeng 26\, Ma, hukum eksponensial sesudahnya, tempat keduanya bertemu). Makin muda lempengnya, makin cepat dan makin jauh pulau itu tenggelam. Garis putus-putus menandai kedalaman basal di bawah Enewetak, yaitu tebal batuan terumbu yang harus diberi ruang oleh penenggelaman.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/fig-3988d2db980a.svg)

*Penenggelaman termal sebuah pulau yang terbawa oleh lempengnya, dari hukum kedalaman–umur, untuk pulau yang dibangun di atas lempeng berumur 2, 10, 30, dan $60\,\mathrm{Ma}$ (hukum akar sampai umur lempeng $26\,\mathrm{Ma}$, hukum eksponensial sesudahnya, tempat keduanya bertemu). Makin muda lempengnya, makin cepat dan makin jauh pulau itu tenggelam. Garis putus-putus menandai kedalaman basal di bawah Enewetak, yaitu tebal batuan terumbu yang harus diberi ruang oleh penenggelaman.*

## 17.4 Terumbu, atol, dan guyot

Volume Tahun 1 menguraikan tiga bentuk terumbu sebagaimana dijelaskan Darwin, dari terumbu yang mengelilingi pulau sampai cincin karang di sekeliling laguna, dan berakhir pada sebuah pertanyaan: mengapa pulau-pulau itu tenggelam, dan seberapa jauh? Subbab sebelumnya telah menjawabnya. Bentuk-bentuk itu kini dapat didefinisikan menurut keadaan pulau di bawahnya.

**Definisi 17.4 (Terumbu tepi; terumbu penghalang; atol).**

Yang disebut *terumbu tepi* adalah terumbu yang menempel pada pantai sebuah pulau, tanpa laguna, atau hanya dengan saluran yang sempit dan dangkal, di antara keduanya. Yang disebut *terumbu penghalang* adalah terumbu yang terpisah dari pantai oleh laguna, di lereng pulau yang telah tenggelam sementara terumbu itu tumbuh ke atas. Yang disebut *atol* adalah cincin terumbu, dengan pulau-pulau rendah dari puing terumbu, di sekeliling laguna tanpa batuan vulkanik di atas muka laut: gunung apinya terletak seluruhnya di bawah terumbu.

**Definisi 17.5 (Gunung laut; guyot).**

Yang disebut *gunung laut* adalah gunung api di dasar samudra yang puncaknya terletak di bawah muka laut, entah karena tidak pernah mencapai permukaan atau karena telah tenggelam. Yang disebut *guyot* adalah gunung laut berpuncak datar, yang terpangkas oleh gelombang atau ditudungi terumbu ketika berada di muka laut, lalu tenggelam.

Jika sebuah terumbu mempertahankan puncaknya di muka laut sementara gunung api tenggelam di bawahnya, batuan terumbu menumpuk secepat pulau itu turun. Tebal tudungnya lalu merekam penenggelaman itu.

**Proposisi 17.6 (Tebal tudung terumbu).**

Misalkan batuan vulkanik terakhir sebuah pulau turun di bawah muka laut ketika lempengnya berumur $t_1$, dan misalkan sebuah terumbu mempertahankan puncaknya di muka laut sejak saat itu, sampai lempeng berumur $t_2$. Jika muka laut telah naik sebesar $\Delta\eta$ di antara kedua waktu itu (relatif terhadap pusat Bumi), maka tebal tudung terumbu di atas gunung api itu adalah

$$
H = d(t_2) - d(t_1) + \Delta\eta = C\left(\sqrt{t_2} - \sqrt{t_1}\right) + \Delta\eta
$$

dengan bentuk kedua memakai hukum akar. Tebal itu tidak bergantung pada laju pertumbuhan terumbu, asalkan laju itu tidak pernah lebih kecil daripada laju naik relatif muka laut.

**Bukti.** Pada $t_1$ puncak gunung api berada di muka laut; pada $t_2$ puncak itu terletak $S = d(t_2) - d(t_1)$ lebih rendah menurut [Proposisi 17.3](#prop-b2-oceanic-islands-sinking), sementara permukaan laut telah naik sebesar $\Delta\eta$. Puncak terumbu berada di permukaan laut pada kedua waktu itu, dan dasarnya adalah puncak gunung api. Jadi tebalnya adalah jarak di antara keduanya, $S + \Delta\eta$. Terumbu yang mampu mengimbangi berhenti di permukaan, sehingga terumbu yang lebih cepat tidak membangun tudung yang lebih tebal; terumbu yang tidak mampu mengimbangi tertinggal dan tenggelam, yang merupakan aturan yang diingat kembali dari volume Tahun 1. ∎

Enewetak membenarkan hal ini. Menurut hukum akar, tudung setebal $1267\,\mathrm{m}$ memerlukan $\sqrt{t_2} - \sqrt{t_1} =
1267/350 = 3.62$: misalnya, gunung api yang terpangkas sampai muka laut di atas lempeng berumur $10\,\mathrm{Ma}$ dan terbawa sampai lempeng berumur $46\,\mathrm{Ma}$. Itu $36\,\mathrm{Ma}$, orde waktu yang memisahkan dasar Eosen batu gamping itu dari masa kini. Lubang-lubang bor itu juga menunjukkan apa yang diabaikan proposisi itu. Zona-zona terlindi, tempat aragonit karang telah terlarut atau terekristalisasi, merekam masa-masa ketika puncak [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) berada di atas laut dan hujan jatuh di atasnya. Muka laut turun dan naik bersama zaman-zaman es, dan tudung itu telah tersingkap dan tenggelam lagi berkali-kali dalam perjalanannya ke bawah.

**Sejarah — Mengebor menembus atol, 1896–1952.**

Teori Darwin membuat ramalan yang hanya dapat diperiksa dengan bor: di bawah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) seharusnya ada tumpukan tebal batuan terumbu perairan dangkal, yang bertumpu di atas batuan vulkanik. Lubang dalam pertama di sebuah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Pasifik dibor di Funafuti dari 1896 sampai 1898 dan berhenti pada 1114 kaki, $340\,\mathrm{m}$, tanpa mencapai gunung apinya. Sebuah lubang di Kita-daito-jima, di selatan Jepang dan di timur Okinawa, mencapai 1416 kaki pada 1936, dan sebuah lubang di Bikini 2556 kaki pada 1947, dan keduanya tidak mencapainya. Lubang-lubang di Enewetak, pada 1951 dan 1952, adalah yang pertama mencapai fondasi sebuah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs). Di Elugelab, batuan dasar yang keras ditemui pada 4610 kaki; di Pulau Parry, basal pada 4158 kaki, 450 kaki lebih tinggi, $22$ mil jauhnya. Para pengebor telah menemukan gunung api basal yang menjulang dua mil di atas dasar samudra, yang ditudungi batu gamping terumbu sejak Eosen. Elugelab dihancurkan dalam uji coba sebuah perangkat termonuklir tak lama setelah pengeboran berakhir.

![Lubang-lubang dalam yang dibor di atol-atol Pasifik, dengan tahun selesainya masing-masing: kedalaman totalnya (batang) dan, di Enewetak, kedalaman batuan dasar basal (tanda hitam) (1405\, m di bawah Elugelab, F-1; 1267\, m di bawah Pulau Parry, E-1). Kedalaman dikonversi dari satuan kaki dalam laporan pengeboran.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/fig-1171941f717b.svg)

*Lubang-lubang dalam yang dibor di [atol-atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Pasifik, dengan tahun selesainya masing-masing: kedalaman totalnya (batang) dan, di Enewetak, kedalaman batuan dasar basal (tanda hitam) ($1405\,\mathrm{m}$ di bawah Elugelab, F-1; $1267\,\mathrm{m}$ di bawah Pulau Parry, E-1). Kedalaman dikonversi dari satuan kaki dalam laporan pengeboran.*

**Di lapangan — Mengebor sebuah atol.**

Di Enewetak para ahli geologi menempatkan lubang-lubang dalam di dekat pantai laguna, tempat mereka mengharapkan lebih sedikit gua daripada di dekat tepi terumbu yang menghadap laut. Sebagian besar lubang dibor lurus, dengan batuan digerus menjadi serpihan bor yang dibawa naik oleh fluida pengeboran. Serpihan itu datang terlambat, sehingga tim memperkirakan keterlambatan ini untuk mengetahui dari kedalaman mana setiap sampel berasal. Pada kedalaman-kedalaman terpilih, tabung inti mengambil silinder batuan yang utuh. Setelah pengeboran selesai, lubang-lubang itu dipakai sebagai instrumen. Di satu lubang, yang diselubungi rapat sampai $600\,\mathrm{m}$, muka air masih naik dan turun mengikuti pasang samudra, serempak dan dengan besaran yang sama: batu gamping tudung itu berpori dan penuh gua di seluruh bagiannya. Lubang-lubang lain mengukur suhu di dalam lubang selagi suhu itu kembali ke kesetimbangan.

Terumbu tidak harus tenggelam karena pulaunya tenggelam. Karang dan alga koralin membangun beberapa milimeter per tahun: dalam satu studi modern, terumbu yang didominasi karang bercabang tumbuh $4.2\,\mathrm{mm}$ per tahun. Lempeng yang mendingin mengambil paling banyak sepersepuluh milimeter per tahun. Penenggelaman termal saja tidak akan pernah melampaui terumbu yang sehat. Terumbu tenggelam ketika sesuatu yang lain berubah: lempeng membawanya ke air yang terlalu dingin untuk pertumbuhan cepat; muka laut naik lebih cepat daripada yang dapat diikutinya; atau keduanya terjadi sekaligus.

![Laju-laju yang menentukan apakah terumbu mampu mengimbangi, pada skala logaritmik. Penenggelaman termal lempeng (dari hukum kedalaman–umur) puluhan sampai ratusan kali lebih lambat daripada pertumbuhan terumbu; garis bertitik adalah laju yang terukur di sepanjang sebagian besar Punggungan Hawaii. Penenggelaman gunung api yang sedang tumbuh di bawah bebannya sendiri, dan terutama kenaikan muka laut pada akhir zaman es, mendekati laju pertumbuhan terumbu atau melampauinya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/fig-75650a874b48.svg)

*Laju-laju yang menentukan apakah terumbu mampu mengimbangi, pada skala logaritmik. Penenggelaman termal lempeng (dari hukum kedalaman–umur) puluhan sampai ratusan kali lebih lambat daripada pertumbuhan terumbu; garis bertitik adalah laju yang terukur di sepanjang sebagian besar Punggungan Hawaii. Penenggelaman gunung api yang sedang tumbuh di bawah bebannya sendiri, dan terutama kenaikan muka laut pada akhir zaman es, mendekati laju pertumbuhan terumbu atau melampauinya.*

**Definisi 17.7 (Titik Darwin).**

Yang disebut *titik Darwin* suatu rantai hotspot adalah tempat, dan waktu setelah lahirnya gunung-gunung api, ketika pertumbuhan terumbu ke atas, yang melambat di air yang lebih dingin, tidak lagi mengimbangi penenggelaman pulau-pulau. [Atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) yang terbawa melampauinya tenggelam dan menjadi [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount).

Di rantai Hawaii, terumbu tenggelam sekitar $33\,\mathrm{Ma}$ setelah gunung apinya lahir. [Atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Kure, di ujung barat laut kepulauan itu, adalah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) karang paling utara di dunia, dan terletak di [titik Darwin](#def-b2-oceanic-islands-darwin-point). Terumbunya masih tumbuh sedikit lebih cepat daripada tenggelamnya [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu. Setiap gunung api di luar Midway dan Kure terbenam, dan sebagian besar adalah [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount). Di Gunung Laut Koko, di rantai Emperor bagian selatan, karbonat diendapkan dari sekitar 50 sampai $16\,\mathrm{Ma}$. Lalu alga koralin laut dalam yang terakhir tenggelam di bawah batas pertumbuhannya, sekitar $150\,\mathrm{m}$ di bawah laut. Air yang lebih dingin saja tidak menenggelamkan terumbu, demikian pula penenggelaman saja. Tenggelamnya terumbu memerlukan penenggelaman, hanyutnya ke utara ke air yang lebih dingin, dan perubahan iklim yang cepat secara bersama-sama.

![Atol Kure, atol karang paling utara, difoto oleh seorang astronaut dari Stasiun Antariksa Internasional pada 22 Februari 2004. Cincin terumbunya, yang lebarnya paling banyak sekitar sepuluh kilometer, melingkupi laguna; satu-satunya pulau permanen, Green Island, terletak di pinggirnya (kanan). Foto: NASA, domain publik, melalui Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-oceanic-islands/img-2347f71d3a72.jpg)

*[Atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Kure, [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) karang paling utara, difoto oleh seorang astronaut dari Stasiun Antariksa Internasional pada 22 Februari 2004. Cincin terumbunya, yang lebarnya paling banyak sekitar sepuluh kilometer, melingkupi laguna; satu-satunya pulau permanen, Green Island, terletak di pinggirnya (kanan). Foto: NASA, domain publik, melalui Wikimedia Commons.*

## 17.5 Erosi, muka laut, dan akhir sebuah pulau

Selagi tenggelam, sebuah pulau juga terkikis. Pulau yang tinggi menangkap angin pasat: di lereng-lereng gunung api Hawaii yang menghadap angin, di beberapa tempat lebih dari $9\,\mathrm{m}$ hujan turun dalam setahun. Sungai-sungai memotong ngarai yang dalam dalam waktu kurang dari sejuta tahun, seperti di Kohala, di Pulau Hawaii. Sebagian tebing besar yang dulu dianggap hasil erosi saja, seperti tebing laut Molokai utara, kini dibaca sebagai dinding kepala longsoran raksasa, yang sejak itu mundur oleh erosi. Gelombang menyerang pantai dan memangkas dataran abrasi di muka laut di sekelilingnya. Erosi dan penenggelaman bersama-sama menghilangkan setiap jejak batuan vulkanik di atas laut dalam sekitar $15\,\mathrm{Ma}$. Gardner Pinnacles, yang berumur sekitar itu, adalah pulau tertua dalam rantai itu yang batuan vulkaniknya masih menjulang di atas air. Di luarnya ke arah barat laut hanya ada pulau pasir, [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs), dan gunung api yang tenggelam.

Muka laut tidak diam selagi semua ini berlangsung. Selama Maksimum Glasial Terakhir muka laut sekitar $120\,\mathrm{m}$ lebih rendah daripada kini. Pantai sebuah pulau ketika itu terletak lebih rendah di lerengnya, dan terumbu yang kini mengelilinginya adalah daratan kering. Ketika es mencair, laut naik rata-rata $12\,\mathrm{m}$ setiap seribu tahun selama deglasiasi utama, dari 16.5 sampai $8.2\,\mathrm{ka}$. Selama Meltwater Pulse 1A laut naik sedikitnya $40\,\mathrm{mm}$ per tahun. Terumbu di atas gunung api yang tenggelam harus mengikuti kedua kenaikan itu. Di lepas pantai barat laut Pulau Hawaii, sedikitnya enam terumbu tenggelam membentuk tangga di lereng, yang tertua yang terdalam. Masing-masing tumbuh di pantai, tertinggal selama kenaikan laut, dan terbawa turun oleh pembebanan pulau muda itu. Begitu sebuah gunung api telah tenggelam lebih dari sekitar $125\,\mathrm{m}$, yaitu rentang muka laut glasial, gunung api itu tidak akan naik kembali ke jangkauan gelombang.

Lengkungan itu dapat bekerja ke arah sebaliknya. Oahu terletak di atas tonjolan yang terangkat oleh beban pulau-pulau yang lebih muda, dan telah naik sedikit: terumbu antarglasial terakhir, berumur 133 sampai $115\,\mathrm{ka}$, tersingkap di sekeliling pulau, dan terumbu berumur sekitar $334\,\mathrm{ka}$ kini berada $21\,\mathrm{m}$ di atas muka laut. Jadi akhir sebuah [pulau samudra](#def-b2-oceanic-islands-stages) tertulis dalam batuan dan terumbunya. Lava membangunnya, longsoran dan hujan memotongnya, gelombang memangkasnya, lempeng membawanya turun, dan terumbu mempertahankan tempatnya di permukaan sampai air dingin dan laut yang naik menenggelamkan terumbu itu juga.

## Latihan

Data untuk latihan, kecuali dinyatakan lain: hukum kedalaman–umur $d = 2500\,\mathrm{m} + C\sqrt t$ dengan $C = 350\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1/2}$ untuk $0 \le t \le 70\,\mathrm{Ma}$, dan $d = 6400\,\mathrm{m} -
3200\,\mathrm{m}\,e^{-t/62.8}$ di atas $20\,\mathrm{Ma}$; $1~\text{kaki} = 0.3048\,\mathrm{m}$, $1~\text{depa}
= 1.8288\,\mathrm{m}$, $1~\text{mil} = 1.609\,\mathrm{km}$; pertumbuhan terumbu sampai $4.2\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$.

**Latihan 17.1 ★.**

Sebutkan tahap setiap gunung api: (a) [gunung laut](#def-b2-oceanic-islands-seamount) yang puncaknya $975\,\mathrm{m}$ di bawah laut, yang mengerupsikan lava alkali; (b) gunung api di atas hotspot, yang mengerupsikan lava toleiitik dengan laju tinggi; (c) gunung api padam yang aliran terakhirnya, lebih alkali daripada sebagian besar pulau, menudungi perisai; (d) pulau tempat, setelah diam selama $2\,\mathrm{Ma}$, beberapa lubang kepundan alkali yang kecil terbuka; (e) cincin terumbu di sekeliling laguna tanpa batuan vulkanik yang tampak.

**Solusi Latihan 17.1.**

(a) Tahap praperisai, seperti Loihi kini. (b) [Tahap perisai](#def-b2-oceanic-islands-stages). (c) Tahap pascaperisai. (d) Tahap peremajaan. (e) Tidak ada lagi tahap erupsi: gunung api telah tenggelam di bawah terumbunya, yang kini menjadi [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs).

**Latihan 17.2 ★.**

Sebuah gunung api dibangun di atas lempeng berumur $9\,\mathrm{Ma}$. (a) Berapa dalam dasar laut di sekitarnya? (b) Seberapa jauh gunung api itu akan telah tenggelam ketika lempeng berumur $25\,\mathrm{Ma}$? (c) Dengan laju berapa gunung api itu tenggelam saat itu?

**Solusi Latihan 17.2.**

(a) $2500 + 350\sqrt9 = 3550\,\mathrm{m}$. (b) $350\times(\sqrt{25} - \sqrt9) = 350\times2 =
700\,\mathrm{m}$. (c) $350/(2\times5) = 35\,\mathrm{m}$ per juta tahun.

**Latihan 17.3 ★.**

Tujuh belas longsoran besar terbentuk dalam $5\,\mathrm{Ma}$ terakhir di sekitar pulau-pulau utama Hawaii, dan tujuh puluh di sepanjang Punggungan Hawaii dalam $30\,\mathrm{Ma}$. (a) Tentukan selang rata-rata antara dua longsoran dalam masing-masing kasus. (b) Mengapa keduanya hanya merupakan batas atas selang yang sebenarnya?

**Solusi Latihan 17.3.**

(a) $5000/17 = 294\,\mathrm{ka}$ di sekitar pulau-pulau utama; $30\,000/70 = 429\,\mathrm{ka}$ di sepanjang punggungan. (b) Sebagian longsoran terlewat: gunung api yang lebih muda dapat mengubur bekas luka dan puing gunung api yang lebih tua, dan endapan lama tertutup sedimen. Jumlah sebenarnya lebih besar dan selang sebenarnya lebih pendek.

**Latihan 17.4 ★.**

Di Enewetak, basal ditemui pada 4158 kaki di satu lubang dan batuan dasar yang keras pada 4610 kaki di lubang yang lain; karang terumbu di dasar batu gamping tidak hidup lebih dalam daripada 150 kaki. (a) Konversikan ketiga kedalaman itu ke meter. (b) Sedikitnya seberapa jauh puncak gunung api di bawah Pulau Parry telah tenggelam sejak terumbu pertama tumbuh di atasnya? (c) Dasar batu gamping itu berumur Eosen, jadi sedikitnya $33.9\,\mathrm{Ma}$. Berapa laju rata-rata penenggelaman terbesar yang mungkin?

**Solusi Latihan 17.4.**

(a) $4158\times0.3048 = 1267\,\mathrm{m}$; $4610\times0.3048 = 1405\,\mathrm{m}$; $150\times0.3048 =
46\,\mathrm{m}$. (b) Terumbu pertama tumbuh tidak lebih dalam daripada $46\,\mathrm{m}$ dan dasarnya kini berada pada $1267\,\mathrm{m}$: gunung api itu telah tenggelam sedikitnya $1267 - 46 = 1221\,\mathrm{m}$ (lebih jika muka laut saat itu lebih tinggi). (c) Penenggelamannya paling banyak sekitar $1267\,\mathrm{m}$, selama sedikitnya $33.9\,\mathrm{Ma}$: paling banyak $1267/33.9 = 37\,\mathrm{m}$ per juta tahun, $0.037\,\mathrm{mm}$ per tahun.

**Latihan 17.5 ★★.**

(a) Tentukan laju penenggelaman termal, dalam $\mathrm{m}$ per $\mathrm{Ma}$ dan dalam $\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, untuk pulau-pulau di atas lempeng berumur 4, 25, dan $49\,\mathrm{Ma}$. (b) Berapa kali lebih cepat terumbu yang produktif dapat tumbuh dibandingkan dengan yang tercepat di antaranya? (c) Dan berapa kali lebih cepat fase pembebanan di lepas Pulau Hawaii, $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun?

**Solusi Latihan 17.5.**

(a) $\dot S = 175/\sqrt t$: $87.5\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$ ($0.0875\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$) pada $4\,\mathrm{Ma}$, $35\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$ ($0.035\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$) pada $25\,\mathrm{Ma}$, $25\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$ ($0.025\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$) pada $49\,\mathrm{Ma}$. (b) $4.2/0.0875 = 48$ kali. (c) $2.6/0.0875 = 30$ kali: fase pembebanan menenggelamkan pulau jauh lebih cepat daripada pendinginan lempeng muda.

**Latihan 17.6 ★★.**

(a) Dengan hukum eksponensial, tentukan laju penenggelaman pada lempeng berumur $100\,\mathrm{Ma}$, dalam $\mathrm{m}$ per seribu tahun, dan bandingkan dengan $0.01\,\mathrm{m}$ per seribu tahun yang terukur di sepanjang Punggungan Hawaii. (b) Pada umur lempeng berapa lajunya tepat $10\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$? (c) Periksalah bahwa kedua hukum memberikan kedalaman yang hampir sama untuk lempeng berumur $25\,\mathrm{Ma}$.

**Solusi Latihan 17.6.**

(a) $\dot S = (3200/62.8)\,e^{-100/62.8} = 50.96\times0.2035 = 10.37\,\mathrm{m}$ per juta tahun, $0.0104\,\mathrm{m}$ per seribu tahun: nilai $0.01\,\mathrm{m}$ per seribu tahun yang terukur. (b) $e^{-t/62.8}
= 10/50.96$, $t = 62.8\ln5.096 = 102.3\,\mathrm{Ma}$. (c) Hukum akar: $2500 + 350\times5 =
4250\,\mathrm{m}$; hukum eksponensial: $6400 - 3200\times0.6716 = 4251\,\mathrm{m}$; selisihnya $1\,\mathrm{m}$.

**Latihan 17.7 ★★.**

Terumbu Hawaii tenggelam sekitar $33\,\mathrm{Ma}$ setelah gunung apinya lahir, dan vulkanisme bergerak di sepanjang rantai itu dengan laju $8.6\,\mathrm{cm}\,\mathrm{yr}^{-1}$. (a) Seberapa jauh dari hotspot sebuah pulau terletak ketika terumbunya tenggelam? (b) Midway adalah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) berumur $27.7\,\mathrm{Ma}$: apakah konsisten bahwa [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu masih memiliki terumbu yang hidup? (c) Kure terletak 55 mil di luar Midway. Perkirakan umurnya, dan katakan apakah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu dekat dengan [titik Darwin](#def-b2-oceanic-islands-darwin-point).

**Solusi Latihan 17.7.**

(a) $8.6\,\mathrm{cm}\,\mathrm{yr}^{-1} = 86\,\mathrm{km}\,\mathrm{Ma}^{-1}$; $86\times33 = 2838\,\mathrm{km}$. (b) Ya: $27.7\,\mathrm{Ma}$ kurang dari $33\,\mathrm{Ma}$ yang setelahnya terumbu tenggelam, sehingga terumbunya seharusnya masih hidup. (c) $55\times1.609 = 88.5\,\mathrm{km}$, atau $88.5/86 = 1.0\,\mathrm{Ma}$ lebih tua: sekitar $28.7\,\mathrm{Ma}$. Nilai itu agak kurang dari $33\,\mathrm{Ma}$, tetapi $33\,\mathrm{Ma}$ itu sendiri adalah angka perkiraan untuk seluruh rantai, dan pertumbuhan juga bergantung pada suhu air di setiap [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs): Kure, [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) hidup yang terakhir, memang dekat dengan [titik Darwin](#def-b2-oceanic-islands-darwin-point).

**Latihan 17.8 ★★.**

Dalam [longsoran puing](#def-b2-oceanic-islands-collapse) Nuuanu, Gunung Laut Tuscaloosa adalah blok sepanjang sekitar $30\,\mathrm{km}$, selebar $17\,\mathrm{km}$, dan setinggi sedikitnya $2\,\mathrm{km}$. (a) Berapa volume yang akan dimuat sebuah kotak berukuran seperti itu? Dan sebuah limas dengan alas yang sama dan tinggi yang sama? (b) Bandingkan dengan volume Kilauea, $10\,000\,\mathrm{km}^{3}$. (c) Longsoran itu menutupi $23\,000\,\mathrm{km}^{2}$. Jika rata-rata tebalnya $100\,\mathrm{m}$ (sebuah asumsi: tebalnya jauh dari Oahu kurang diketahui), berapa volumenya?

**Solusi Latihan 17.8.**

(a) Kotak: $30\times17\times2 = 1020\,\mathrm{km}^{3}$; limas: sepertiganya, $340\,\mathrm{km}^{3}$. (b) Satu blok saja sudah sepersepuluh (kotak) atau sepertiga puluh (limas) seluruh gunung api Kilauea. (c) $23\,000\times
0.1 = 2300\,\mathrm{km}^{3}$, seperempat Kilauea; taksiran yang sepenuhnya bergantung pada tebal yang diasumsikan.

**Latihan 17.9 ★★.**

Di lepas Pulau Hawaii lereng tenggelam sebesar $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun di bawah beban gunung api. (a) Berapa lama waktu yang diperlukan untuk menenggelamkan garis pantai sebesar $1\,\mathrm{km}$? (b) Sebuah terumbu yang tumbuh dengan laju $4.2\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ terletak di lereng ini. Apakah terumbu itu mampu mengimbangi bila muka laut tetap? (c) Selama deglasiasi utama, dari 16.5 sampai $8.2\,\mathrm{ka}$, laut naik rata-rata $12\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$. Berapa dalam puncak terumbu di akhir, jika terumbu itu bermula di permukaan? (d) Hal yang sama, untuk terumbu di atas gunung api tua yang tidak lagi tenggelam.

**Solusi Latihan 17.9.**

(a) $1000/2.6 = 385\,\mathrm{ka}$. (b) Ya: $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun sama dengan $2.6\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, kurang dari $4.2\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, dengan selisih $1.6\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$. (c) Kenaikan relatif $12 + 2.6 = 14.6\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$; terumbu tertinggal sebesar $14.6 - 4.2 =
10.4\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ selama $16.5 - 8.2 = 8.3\,\mathrm{ka}$: puncaknya berakhir pada $10.4\times8.3 =
86\,\mathrm{m}$. (d) $(12 - 4.2)\times8.3 = 65\,\mathrm{m}$. Dalam kedua kasus terumbu tetap di atas batas pertumbuhan terdalam tetapi di air yang jauh lebih redup: apakah terumbu itu dapat menyusul bergantung pada bagaimana pertumbuhannya melambat seiring kedalaman.

**Latihan 17.10 ★★★.**

(a) Tunjukkan bahwa, dalam selang tetap $\Delta$, hukum akar membuat sebuah pulau tenggelam makin sedikit makin tua lempengnya. (b) Hitunglah penenggelaman selama $20\,\mathrm{Ma}$ untuk pulau yang lahir di punggungan dan untuk pulau yang lahir di atas lempeng berumur $50\,\mathrm{Ma}$. (c) Lempeng di bawah punggungan sangat panas, dan hukum akar memberikan laju tak berhingga pada $t = 0$. Apakah hal itu menjadi masalah bagi penenggelaman dalam selang yang berhingga? Jelaskan.

**Solusi Latihan 17.10.**

(a) $S(t_1) = C(\sqrt{t_1 + \Delta} - \sqrt{t_1})$ memiliki turunan $\frac C2(1/\sqrt{t_1 +
\Delta} - 1/\sqrt{t_1}) < 0$: nilainya berkurang seiring $t_1$. (b) $350\sqrt{20} = 1565\,\mathrm{m}$; $350\times
(\sqrt{70} - \sqrt{50}) = 350\times1.2955 = 453\,\mathrm{m}$. (c) Tidak: $\sqrt t$ berhingga di $0$, sehingga penenggelaman dalam selang mana pun berhingga, $1565\,\mathrm{m}$ pada (b). Hanya laju pada saat $t = 0$ yang tak berhingga, dan di situ hukum itu tidak lagi dimaksudkan untuk menggambarkan dasar samudra secara rinci.

**Latihan 17.11 ★★★.**

Sebuah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) tenggelam dengan laju $30\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$, dan muka laut berayun sekitar $120\,\mathrm{m}$ bersama zaman-zaman es, dalam siklus sekitar $100\,\mathrm{ka}$. (a) Seberapa jauh [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu tenggelam selama satu siklus? (b) Pada muka laut rendah glasial, seberapa tinggi puncak [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) berada di atas laut? Apa yang terjadi pada batuan terumbu saat itu? (c) Berapa siklus yang diperlukan agar [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) tenggelam sebesar seluruh $120\,\mathrm{m}$? (d) Jelaskan zona-zona terlindi yang ditemukan dalam lubang-lubang Enewetak, dan mengapa [Proposisi 17.6](#prop-b2-oceanic-islands-cap) tetap memberikan tebal tudung dalam jangka panjang.

**Solusi Latihan 17.11.**

(a) $30\times0.1 = 3\,\mathrm{m}$. (b) Sekitar $120\,\mathrm{m}$ jika puncaknya berada di muka laut pada muka laut tinggi: [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu menjadi pulau batu gamping, hujan melarutkan aragonit karang dan batuan itu terekristalisasi menjadi kalsit, dengan gua-gua. (c) $120/3 = 40$ siklus, $4\,\mathrm{Ma}$. (d) Zona-zona terlindi adalah masa-masa tersingkap ini, yang tersegel di bawah terumbu yang tumbuh kembali ketika laut kembali. Selama banyak siklus laut kembali ke muka laut tinggi yang serupa, sehingga $\Delta\eta$ kecil, puncak terumbu tumbuh kembali sampai muka laut pada setiap muka laut tinggi, dan tebal tudung ditentukan oleh penenggelaman, seperti yang dinyatakan proposisi itu.

**Latihan 17.12 ★★★.**

Sebuah [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) tenggelam ketika lempengnya berumur $50\,\mathrm{Ma}$: terumbunya tertinggal dan puncaknya berakhir di batas pertumbuhan alga koralin terdalam, $150\,\mathrm{m}$ di bawah laut. (a) Dengan hukum eksponensial, seberapa jauh lagi [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu tenggelam sebelum lempeng berumur $120\,\mathrm{Ma}$? (b) Berapa dalam puncak [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) itu saat itu? (c) Sebuah [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) di samping Enewetak memiliki puncak pada 700 depa. Konversikan, dan bandingkan. (d) Sebutkan dua alasan mengapa [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) yang sebenarnya dapat lebih dalam atau lebih dangkal daripada taksiran ini.

**Solusi Latihan 17.12.**

(a) $3200\times(e^{-50/62.8} - e^{-120/62.8}) = 3200\times(0.4510 - 0.1480) = 970\,\mathrm{m}$. (b) $150 + 970 = 1120\,\mathrm{m}$. (c) $700\times1.8288 = 1280\,\mathrm{m}$, $160\,\mathrm{m}$ lebih dalam daripada taksiran itu. (d) [Guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) itu mungkin tenggelam lebih awal, di atas lempeng yang lebih muda, dan turun lebih jauh; gunung api tetangga mungkin telah membebaninya; puncaknya mungkin terpangkas lebih rendah oleh gelombang, atau tertutup sedimen; lempeng di bawahnya mungkin berumur lain; dan muka laut pada waktu tenggelamnya tidak sama dengan muka laut kini.

**Soal 17.1.**

Soal akhir pekan — Dari gunung api menjadi atol

Pulau Petrel yang rekaan lahir di atas hotspot pada lempeng berumur $10\,\mathrm{Ma}$. Gunung apinya berupa kerucut dengan jari-jari alas $50\,\mathrm{km}$. Ketika pertumbuhannya berakhir, puncaknya menjulang $1000\,\mathrm{m}$ di atas muka laut. Batuan vulkanik terakhirnya menghilang di bawah muka laut $12\,\mathrm{Ma}$ kemudian. Sebuah terumbu lalu mempertahankan puncaknya di muka laut sampai lempeng berumur $70\,\mathrm{Ma}$, ketika [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu melewati [titik Darwin](#def-b2-oceanic-islands-darwin-point). Gunakan hukum kedalaman–umur dari latihan (hukum akar sampai $70\,\mathrm{Ma}$, hukum eksponensial sesudahnya), pertumbuhan terumbu $4.2\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$, dan data bab ini. Muka laut dianggap tetap, kecuali dalam pertanyaan 8 sampai 10. Bulatkan kedalaman sampai meter.

**Bagian I — Pertumbuhan.**

1. Berapa dalam dasar laut tempat Petrel lahir?
2. Berapa tinggi gunung api di atas dasar itu ketika pertumbuhannya berakhir, dengan mengabaikan penenggelaman dasar di bawah beban?
3. Tentukan volume kerucut itu.
4. Jika $85\,\%$ volumenya dierupsikan selama [tahap perisai](#def-b2-oceanic-islands-stages) yang berlangsung $1\,\mathrm{Ma}$ , berapa laju rata-rata erupsinya? Bandingkan dengan pasokan Kilauea kini, sekitar $0.1\,\mathrm{km}^{3}$ per tahun.
5. Berapa Petrel yang akan membentuk satu Mauna Loa, sebesar $95\,600\,\mathrm{km}^{3}$ ?
6. Lava mana, toleiitik atau alkali, yang membentuk sebagian besar kerucut itu? Lava mana yang menudunginya?

**Bagian II — Pembebanan dan terumbu yang tenggelam.**

7. Selama pertumbuhannya, beban menenggelamkan pulau muda itu sebesar $1\,\mathrm{km}$ dalam $1\,\mathrm{Ma}$ . Berapa laju rata-ratanya, dan bagaimana perbandingannya dengan $2.6\,\mathrm{m}$ per seribu tahun yang terukur di lepas Pulau Hawaii?
8. Sebuah terumbu tumbuh di pantai selama fase ini, dengan muka laut tetap. Apakah terumbu itu mampu mengimbangi, dan dengan selisih berapa?
9. Muka laut lalu naik dengan laju $12\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ . Seberapa banyak terumbu itu tertinggal setiap tahun?
10. Berapa lama sampai puncaknya mencapai $150\,\mathrm{m}$ , batas pertumbuhan terdalam? Apa yang ditinggalkannya di lereng pulau itu?

**Bagian III — Penenggelaman dan erosi.**

11. Seberapa jauh Petrel telah tenggelam pada saat batuan vulkanik terakhirnya menghilang, ketika lempeng berumur $22\,\mathrm{Ma}$ ?
12. Berapa banyak dari $1000\,\mathrm{m}$ puncak itu yang disingkirkan erosi, dan dengan laju rata-rata berapa?
13. Dengan laju berapa Petrel tenggelam ketika pertumbuhannya berakhir, dan ketika puncaknya menghilang?
14. Berapa dalam dasar laut di sekitarnya saat itu?
15. Bandingkan $12\,\mathrm{Ma}$ yang diperlukannya dengan $15\,\mathrm{Ma}$ Kepulauan Hawaii. Berikan satu alasan mengapa pulau Hawaii yang tinggi bertahan lebih lama.
16. Sebutkan dua proses, selain hujan dan sungai, yang menyingkirkan pulau itu di atas muka laut.
17. Bentuk terumbu mana yang mengelilingi Petrel tak lama sebelum puncaknya menghilang?

**Bagian IV — Atol dan guyot.**

18. Berapa tebal tudung terumbu ketika lempeng berumur $70\,\mathrm{Ma}$ ?
19. Laju rata-rata pertumbuhan terumbu berapa yang diperlukan untuk itu? Berapa kali lebih kecil laju itu daripada pertumbuhan yang dapat dicapai terumbu itu?
20. Bandingkan tudung itu dengan kedalaman basal di bawah Enewetak.
21. Berapa dalam dasar laut di sekitar [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) ketika [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) itu melewati [titik Darwin](#def-b2-oceanic-islands-darwin-point) ?
22. Dengan hukum eksponensial, seberapa jauh lagi [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) yang tenggelam itu turun sebelum lempeng berumur $120\,\mathrm{Ma}$ ?
23. Jika puncak terumbu berhenti pada $150\,\mathrm{m}$ ketika terumbu itu tenggelam, berapa dalam puncak [guyot](#def-b2-oceanic-islands-seamount) itu saat itu?
24. Sebagai ringkasan: berapa tebal tudung terumbu [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Petrel?

**Solusi Soal 17.1.**

**1.** $2500 + 350\sqrt{10} = 2500 + 350\times3.1623 = 3607\,\mathrm{m}$. **2.** $3607 + 1000 = 4607\,\mathrm{m}$. **3.** $V = \pi r^2h/3 = \pi\times50^2\times4.607/3 = 12\,061\,\mathrm{km}^{3}$. **4.** $0.85\times12\,061 = 10\,252\,\mathrm{km}^{3}$ dalam $1\,\mathrm{Ma}$: $0.0103\,\mathrm{km}^{3}$ per tahun, sepuluh kali lebih kecil daripada Kilauea kini. **5.** $95\,600/12\,061 = 7.9$: sekitar delapan. **6.** Lava toleiitik, dari [tahap perisai](#def-b2-oceanic-islands-stages); lava alkali tahap pascaperisai menudunginya. **7.** $1\,\mathrm{km}/1\,\mathrm{Ma} = 1\,\mathrm{m}$ per seribu tahun, 2.6 kali lebih lambat daripada di lepas Pulau Hawaii. **8.** Ya: $4.2 - 1.0 = 3.2\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ tersisa. **9.** $12 + 1 - 4.2 = 8.8\,\mathrm{mm}$ per tahun. **10.** $150/8.8 = 17\,\mathrm{ka}$. Sebuah teras terumbu tenggelam di lereng, anak tangga dari jenis yang ditemukan di lepas Pulau Hawaii. **11.** $350\times(\sqrt{22} - \sqrt{10}) = 350\times(4.6904 - 3.1623) = 535\,\mathrm{m}$. **12.** $1000 - 535 = 465\,\mathrm{m}$, dengan laju $465/12 = 38.8\,\mathrm{m}$ per juta tahun. **13.** $350/(2\sqrt{10}) = 55.3\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$ pada awalnya; $350/(2\sqrt{22}) =
37.3\,\mathrm{m}\,\mathrm{Ma}^{-1}$ pada akhirnya. **14.** $2500 + 350\times4.6904 = 4142\,\mathrm{m}$. **15.** Pulau-pulau Hawaii yang besar menjulang sampai sekitar empat kali lebih tinggi, sehingga ada jauh lebih banyak batuan di atas muka laut yang harus disingkirkan; [tahap perisainya](#def-b2-oceanic-islands-stages) juga berlangsung lebih lama. **16.** Gelombang, yang memundurkan pantai dan memangkas dataran abrasi; longsoran dan [keruntuhan lereng](#def-b2-oceanic-islands-collapse). **17.** [Terumbu penghalang](#def-b2-oceanic-islands-reefs), dengan laguna di antara terumbu dan sisa terakhir pantai vulkanik. **18.** $350\times(\sqrt{70} - \sqrt{22}) = 350\times(8.3666 - 4.6904) = 1287\,\mathrm{m}$. **19.** $1287/48 = 26.8\,\mathrm{m}$ per juta tahun, $0.027\,\mathrm{mm}$ per tahun: $4.2/0.0268 =
157$ kali lebih kecil daripada laju yang dapat dicapai pertumbuhan terumbu. **20.** $20\,\mathrm{m}$ lebih tebal daripada batu gamping di atas basal di bawah Pulau Parry ($1267\,\mathrm{m}$), dan $118\,\mathrm{m}$ lebih tipis daripada di bawah Elugelab ($1405\,\mathrm{m}$): ukurannya sama. **21.** $2500 + 350\times8.3666 = 5428\,\mathrm{m}$. **22.** $3200\times(e^{-70/62.8} - e^{-120/62.8}) = 3200\times(0.3280 - 0.1480) =
576\,\mathrm{m}$. **23.** $150 + 576 = 726\,\mathrm{m}$. **24.** Tudung terumbu [atol](#def-b2-oceanic-islands-reefs) Petrel setebal **$1287\,\mathrm{m}$**, sekitar $1.3\,\mathrm{km}$ batu gamping terumbu, seperti di bawah Enewetak.