Irisan mantel
Baji mantel adalah sepotong mantel berbentuk segitiga yang terletak di atas lempeng tektonik yang menyelam (subduksi) dan di bawah lempeng yang menindih (overriding plate). Potongan mantel ini dapat diidentifikasi menggunakan pemetaan kecepatan seismik maupun peta gempa bumi.[1] Lempeng samudra yang menyelam membawa jumlah air yang besar; air ini menurunkan suhu leleh mantel baji yang berada di atasnya.[2] Pelelehan mantel baji juga dapat dipengaruhi oleh depresurisasi akibat aliran di dalam baji tersebut. Pelelehan ini menghasilkan vulkanisme di permukaan Bumi. Aktivitas vulkanik ini dapat dilihat di berbagai belahan dunia, seperti di Jepang dan Indonesia.[3]
Air dalam Baji Mantel
[sunting | sunting sumber]Magma yang terbentuk di daerah zona subduksi memiliki kandungan volatil tinggi. Air ini berasal dari pemecahan mineral hidrasi di lempeng yang menyelam, serta dari air yang ada di lempeng samudra akibat perkolasi air laut. Air ini naik dari lempeng yang menyelam ke baji mantel yang menindih. Kehadiran air menurunkan suhu leleh baji mantel dan meninggalkan inklus melt (gelembung melt) yang dapat diukur pada batuan vulkanik busur terkait.[4][5]
Struktur Baji Mantel
[sunting | sunting sumber]Mantel forearc membentang dari tempat lempeng yang menyelam bertemu dengan “cold nose” (ujung dingin) baji mantel, pada kedalaman 10–40 km. Wilayah ini ditandai oleh attenuasi seismik rendah dan kecepatan seismik tinggi. Ada batas antara wilayah dengan attenuasi rendah dan wilayah dengan attenuasi tinggi di sisi forearc dari gunung api busur.[1]
Untuk membuat citra baji mantel di bawah busur vulkanik, digunakan p-wave, s-wave, dan citra attenuasi seismik secara bersamaan. Citra tomografi menunjukkan wilayah kecepatan rendah dan attenuasi tinggi di atas lempeng yang menyelam. Kecepatan terendah di daerah busur vulkanik ini adalah Vp = 7,4 km/s dan Vs = 4 km/s. Wilayah baji mantel yang tidak memiliki vulkanisme busur terkait tidak menunjukkan kecepatan rendah seperti ini, yang dikaitkan dengan produksi melt di baji mantel.[1]
Aliran Baji Mantel
[sunting | sunting sumber]Aliran di baji mantel memengaruhi struktur termal, sirkulasi mantel, dan produksi melt di dalam baji. Mineral anisotropik dapat berorientasi mengikuti regangan di mantel. Orientasi mineral ini dapat diamati melalui pencitraan seismik, karena gelombang bergerak dengan kecepatan berbeda tergantung arah mineral.[1] Shear strain akibat aliran mantel akan mengatur arah cepat biji piroksen dan olivin searah aliran. Aliran baji mantel paralel dengan kerak hingga mencapai cold nose, kemudian berbalik dan paralel dengan lempeng yang menyelam. Ujung dingin baji biasanya terisolasi dari aliran mantel secara keseluruhan.[6]
Oksidasi di Baji Mantel
[sunting | sunting sumber]Studi menunjukkan bahwa magma pembentuk busur pulau lebih teroksidasi dibandingkan magma di punggungan tengah samudra. Tingkat oksidasi ini ditentukan dari status oksidasi besi pada inklusi fluida di batuan vulkanik kaca. Ternyata, tingkat oksidasi ini berkorelasi dengan kandungan air di baji mantel. Air sendiri adalah oksidan lemah, sehingga agen pengoksidasi harus dibawa sebagai ion terlarut dalam lempeng yang menyelam.[3]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- 1 2 3 4 Wiens, Douglas A.; Conder, James A.; Faul, Ulrich H. (2008-05-01). "The Seismic Structure and Dynamics of the Mantle Wedge". Annual Review of Earth and Planetary Sciences (dalam bahasa Inggris). 36 (1): 421–455. doi:10.1146/annurev.earth.33.092203.122633. ISSN 0084-6597.
- ↑ Kelley, Katherine A.; Plank, Terry; Newman, Sally; Stolper, Edward M.; Grove, Timothy L.; Parman, Stephen; Hauri, Erik H. (2010-08). "Mantle Melting as a Function of Water Content beneath the Mariana Arc". Journal of Petrology (dalam bahasa Inggris). 51 (8): 1711–1738. doi:10.1093/petrology/egq036. ISSN 1460-2415.
- 1 2 M. Hirschmann, Marc (2009-07-31). "Ironing Out the Oxidation of Earth's Mantle". Science. 325 (5940): 545–546. doi:10.1126/science.1176882. ISSN 0036-8075.
- ↑ van Keken, Peter E (2003-10-30). "The structure and dynamics of the mantle wedge". Earth and Planetary Science Letters (dalam bahasa Inggris). 215 (3–4): 323–338. doi:10.1016/S0012-821X(03)00460-6.
- ↑ Kimura, Jun-Ichi; Yoshida, Takeyoshi (2006-11). "Contributions of Slab Fluid, Mantle Wedge and Crust to the Origin of Quaternary Lavas in the NE Japan Arc". Journal of Petrology (dalam bahasa Inggris). 47 (11): 2185–2232. doi:10.1093/petrology/egl041. ISSN 1460-2415.
- ↑ Stachnik, Joshua C.; Abers, Geoffrey A.; Christensen, Douglas H. (2004-10). "Seismic attenuation and mantle wedge temperatures in the Alaska subduction zone". Journal of Geophysical Research: Solid Earth (dalam bahasa Inggris). 109 (B10). doi:10.1029/2004JB003018. ISSN 0148-0227.