Materi Kuliah : Pengantar Geologi Teknik

Oleh : Tri Sulistyowati

STRUKTUR GEOLOGI

DAN GAYA GEOLOGI

Bentuk-bentuk geometri yang terdapat pada kulit bumi terbentuk oleh pengaruh gaya-gaya endogen, baik berupa tekanan maupun tarikan.

Para ahli geologi menyebutnya Struktur Geologi, dan dikenal dengan :

Kekar ,

Sesar ,

Lipatan

Struktur geologi yang banyak berperan pada bencana geologi adalah kekar dan sesar.

DEFINISI DAN PENGERTIAN

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses suatu

pembentukan struktur geologi dari batuan yaitu :

sifat elastisitas batuan,

resistivity,

plastisitas

viskositas

Faktor-faktor lain seperti :

pori-pori batuan

tekstur batuan

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

STRUKTUR GEOLOGI

Suatu struktur geologi dapat terbentuk akibat suatu

gaya-gaya yang terjadi, yaitu :

Tensi (gaya tarik)

Kompresi (gaya tekan)

Kopel (gaya ganda)

Torsi (gaya Putar)

Gaya berupa kompresi dapat menghasilkan struktur

berupa perlipatan, pensesaran, dan penunjaman.

Sedangkan gaya berupa tensi menghasilkan struktur

berupa patahan.

GAYA-GAYA YANG MEMPENGARUHI

STRUKTUR GEOLOGI

Kekar (Joint) adalah rekahan/patahan pada

lapisan batuan yang terjadi akibat pengaruh

gaya-gaya endogen baik tekanan maupun

tarikan, tanpa mengalami perpindahan

tempat.

Kekar ( joint) secara sederhana dikatakan

sebagai rekahan berbentuk teratur pada masa

batuan yang tidak menampakkan (dilihat

dengan mata telanjang) telah terjadi

pergeseran pada kedua sisi -sisinya.

Kehadiran kekar pada batuan dapat

meningkatkan porositas batuan, sehingga

mampu menyimpan air (sebagai aquifer)

ataupun hidrokarbon (seabagai reservoir ) ,

sebaliknya juga memperlemah kekuatan

batuan.

Kehadiran kekar di dekat permukaan juga

dapat mempercepat proses pelapukan batuan.

KEKAR (JOINT)

Jenis-Jenis Kekar (Joint)

Secara umum kekar (joint) dibedakan menjadi empat (McClay,

1987), yaitu :

1. Kekar Tarik (Tension Joint) adalah Kekar pada batuan yang

terjadi akibat tarikan. Kekar tarik merupakan rekahan yang

membuka akibat gaya ekstensi yang berarah tegak lurus

terhadap arah rekahan,

2. Kekar Gerus (Shear Joint) adalah Kekar pada batuan yang

terjadi akibat tekanan. Kekar gerus biasanya berpasangan

dan merupakan suatu set dan lurus, terdapat pergeseran yang

diakibatkan oleh gaya kompresi,

3. Kekar Hibrid, berkenampakan sebagai kekar gerus yang

membuka, kombinasi antara kekar gerus dan kekar tarik,

4. Kekar Tarik Tak Beraturan, arah kekar tak beraturan, sering

merupakan akibat hydraulic fracturing).

Jenis-Jenis Kekar (Joint)

Sesar/patahan (faults) adalah rekahan/patahan pada lapisan batuan yang terjadi akibat pengaruh gaya-gaya endogen baik tekanan maupun tarikan dan mengalami perpindahan tempat / dislokasi / pergeseran.

Sesar / patahan (faults) yang dikenal juga sebagai patahan adalah rekahan pada masa batuan yang telah memperlihatkan gejala pergeseran pada ke dua belah sisi bidang rekahan (Simpson, 1968).

SESAR/PATAHAN (FAULTS)

Berdasar kinematikanya, secara garis besar, dibedakan menjadi

sesar turun, sesar naik, dan sesar geser .

Sesar yang dimaksud adalah pergeseran yang disebabkan oleh

gaya tektonik.

Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults)

Selain itu, jenis sesar juga dibedakan menjadi :

Sesar Normal / Turun (Normal / Gravity Fault)

Sesar Naik (Reverse / Thrust Fault)

Sesar Mendatar / Geser (Horizontal/Strike-Slip Fault)

Sembul (Horst)

Terban (Graben)

Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults)

Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults)

Sesar Naik Sesar Mendatar

Jenis sesar berdasarkan aktivitasnya

Berkaitan dengan dinamika kerak bumi dan rentang waktu

geologi yang panjang, kehadiran sesar dapat dibedakan menjadi

sesar mati dan sesar aktif .

1. Sesar mati adalah sesar yang sudah tidak (akan) bergerak

lagi,

2. Sesar aktif adalah sesar yang pernah bergeser selama

11.000 tahun terakhir dan berpotensi akan bergerak di waktu

yang akan datang (Yeats, Sieh & Allen, 1997).

Sesar aktif dikenal pula sebagai bagian dari peristiwa

gempa bumi.

Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults)

Peristiwa gempa bumi bisa menimbulkan sesar di

permukaan (surface faulting) sebagai kemenerusan apa

yang terjadi di dalam kerak bumi (Scholz, 1990) ataupun

tidak menghasilkan sesar di permukaan.

Hal ini tampak jelas seperti apa yang terjadi pada gempa

bumi di Liwa pada tahun 1994 yang memberikan sesar di

permukaan (Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994) dan di

Yogyakarta tahun 2006 yang tidak jelas kenampakannya di

permukaan, yang keduanya merupakan sesar geser.

Demikian juga peristiwa gempa bumi di Aceh tahun 2004,

telah terjadi pensesaran naik di dasar laut, sehingga

mampu membangkitkan gelombang pasang tsunami yang

mengakibatkan ratusan ribu korban jiwa dan kehancuran

pemukiman di beberapa kota.

Panjang, lebar dan pergeseran suatu sesar tektonik saat gempa

bumi sangat bervariasi . Di Amerika dilaporkan bahwa

pergeseran sesar bisa mencapai lebih dari 20 kaki, panjang

pensesaran bisa mencapai lebih dari 200 mil dengan lebar zona

pensesaran bervariasi dari 6 sampai dengan 1000 kaki dan

zona pensesaran ini bisa mencapai jarak 3 mil dari sesar

utamanya (Hays, 1981).

Saat gempa bumi Liwa 1994, ditemui beberapa kerusakan

rumah akibat tanah longsor sebagai peristiwa penyerta gempa

bumi. Di samping itu dilaporkan bahwa sebuah rumah yang

dilewati suatu rekahan/sesar sepanjang 300 m dengan

pergeseran kurang dari 5 cm, telah roboh, sedangkan bangunan

di sampingnya dengan bahan dan konstruksi serupa yang tidak

dilewati rekahan tidak mengalami kerusakan sama sekali

(Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994).

Lipatan (Folds) adalah struktur

lapisan batuan sedimen berbentuk

lipatan/ gelombang/ lengkungan

yang terbentuk akibat gaya endogen

berupa tekanan.

LIPATAN (FOLDS)

JENIS LIPATAN

1. Lipatan Tegak/Setangkup (Upright Fold / Symmetrical Fold)

2. Lipatan Tidak Setangkup (Asymmetrical Fold)

3. Lipatan Miring / Menggantung (Inclined Fold / Overturned Fold)

4. Lipatan Rebah (Recumbent Fold)

5. Antiklin (Anticline)

6. Sinklin (Syncline)

Lipatan dapat dibagi lagi berdasarkan porosan lipatan atau garis

sumbu dan bentuknya, sebagai berikut:

1. Lipatan Paralel adalah lipatan dengan ketebalan lapisan yang

tetap;

2. Lipatan Similar adalah lipatan dengan jarak lapisan sejajar

dengan sumbu utama;

3. Lipatan disharmonik adalah lipatan yang tidak teratur karena

lapisannya tersusun dari bahan-bahan yang berlainan;

4. Lipatan Ptigmatik adalah lipatan terbalik terhadap sumbunya;

5. Lipatan chevron adalah lipatan bersudut dengan bidang

planar;

6. Lipatan isoklin adalah lipatan dengan sayap sejajar yang

disebabkan oleh tekanan yang terus menerus;

Jenis-Jenis Lipatan (Folds)

7. Lipatan klin bands adalah lipatan bersudut tajam yang

dibatasi oleh permukaan planar;

8. Lipatan tegak adalah lipatan yang garis sumbunya membagi

secara simetris atau sma besar antara antiklin dan sinklin;

9. Lipatan miring adalah lipatan yang garis sumbunya tidak

simetris, membentuk sudut;

10. Lipatan menggantung adalah lipatan mirip lipatan miring

tetapi bagian puncaknya terdorong sangat tinggi sehingga

bentuknya seperti menggantung;

11. Lipatan rebah adalah lipatan yang tertekan terus

menerus menyebabkan puncaknya melandai seperti rebahan;

12. Lipatan kelopak adalah lipatan yang bagian dalamnya bekerja

daya tekanan dan sayap tengah tidak menjadi tipis;

13. Lipatan Seretan (Drag folds) adalah lipatan yang terbentuk

sebagai akibat seretan suatu sesar.

Jenis-Jenis Lipatan (Folds)

DEFINISI DAN PENGERTIAN

Gaya-gaya yang bekerja mempengaruhi perubahan muka bumi baik bersifat

membangun (konstruktif) maupun merusak (destruktif).

Gaya-gaya tersebut dapat berasal dari dalam bumi (endogen) atau berasal

dari luar bumi (eksogen) .

Gaya Endogen (Endogene Forces) adalah gaya yang bekerja pada kulit bumi

dan berasal dari dalam bumi yang berlangsung sangat lambat namun

kekuatannya sangat hebat. Gaya ini mengakibatkan perubahan muka bumi

melalui proses orogenesa, vulkanisma dan tektonika.

Gaya Eksogen (Exogene Forces) adalah gaya yang bekerja pada kulit bumi

dan berasal dari luar bumi sebagai akibat adanya aktivitas atmosfer,

hidrosfer dan biosfer. Gaya ini mengakibatkan perusakan/perombakan

muka bumi melalui proses pelapukan, erosi, tanah longsor dan sebagainya.

A. Orogenesa (Orogenesis)

Proses pembentukan pegunungan akibat pengaruh gaya

endogen berupa tekanan/tumbukan (horisontal) dan

pengangkatan (vertikal) sehingga terbentuk pegunungan

lipatan maupun pegunungan patahan.

B. Vulkanisma (Volcanism)

Proses penerobosan magma atau keluarnya magma dari dalam

perut bumi menuju ke permukaan bumi yang dipengaruhi oleh

temperatur dan tekanan gas yang tinggi sehingga terbentuk

tubuh gunungapi.

C. Tektonika (Tectonic)

Proses pergerakan/pergeseran pada kerak bumi (kerak batuan

dan kerak samudera) berupa tumbukan, pemekaran dan

perpapasan yang menimbulkan perubahan muka bumi dan

terjadinya berbagai fenomena geologi seperti gunungapi,

gempabumi, tsunami, dll .

GAYA ENDOGEN (ENDOGENE FORCES)

Gaya Angin (Wind Forces)

Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi

disebabkan oleh tenaga angin.

Gaya Air (Water Forces)

Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi

disebabkan oleh tenaga air.

Gaya Es/Salju (Ice/Snow Forces)

Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi

disebabkan oleh tenaga es/salju.

Erosi (Erosion)

Proses pengikisan permukaan bumi oleh tenaga luar seperti

air, es, dan angin yang membentuk arus/gelombang kuat

sehingga mampu menggerus, mengangkat dan memindahkan

sebagian tanah/batuan.

GAYA EKSOGEN (EXOGENE FORCES)

Abrasi (Abration)

Proses pengikisan permukaan batuan oleh angin yang

mengandung dan mengangkut hancuran bahan seperti pasir

dengan tenaga yang sangat kuat.

Exarasi (Exaration)

Proses pengikisan permukaan batuan oleh es/gletser yang

mengangkut hancuran batuan dengan tenaga dan kecepatan

yang sangat besar. Proses ini disebut juga pembajakan glasial.

Denudasi (Denudation)

Proses perataan pegunungan karena pengaruh pelapukan,

erosi dan transportasi (pengangkutan).

GAYA EKSOGEN (EXOGENE FORCES)

LEMPENG TEKTONIK

(TECTONIC PLATE)

LEMPENG TEKTONIK

Lempeng-lempeng tektonik utama yaitu:

Lempeng Afrika, meliputi Afrika - Lempeng benua

Lempeng Antarktika, meliputi Antarktika - Lempeng benua

Lempeng Australia, meliputi Australia (tergabung dengan Lempeng India antara 50 sampai 55 juta tahun yang lalu)- Lempeng benua

Lempeng Eurasia, meliputi Asia dan Eropa - Lempeng benua

Lempeng Amerika Utara, meliputi Amerika Utara dan Siberia timur laut - Lempeng benua

Lempeng Amerika Selatan, meliputi Amerika Selatan - Lempeng benua

Lempeng Pasifik, meliputi Samudera Pasifik - Lempeng samudera

Lempeng-lempeng penting lain yang lebih kecil mencakup Lempeng India, Lempeng Arabia, Lempeng Karibia, Lempeng Juan de Fuca, Lempeng Cocos, Lempeng Nazca, Lempeng Filipina, dan Lempeng Scotia.

PLATE DAN PERGERAKANNYA

JENIS-JENIS BATAS LEMPENG

Berdasarkan arah pergerakannya,

perbatasan antara lempeng tektonik yang

satu dengan lainnya (plate boundaries)

terbagi dalam 3 jenis, yaitu :

1. divergen,

2. konvergen, dan

3. transform

Batas-batas lempeng :

Konvergen (atas), Divergen (tengah) dan Transforms (bawah).

Jenis Batas Konvergen:

Obduction/Obduksi (atas) dan

Subduction/Subduksi (bawah)

Jenis-jenis Batas Lempeng

Jenis-jenis Batas Lempeng

BATAS DIVERGEN/KONSTRUKTIF

(DIVERGENT/CONSTRUCTIVE BOUNDARIES )

Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling

terpisah (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik

pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk

batas divergen.

Pada lempeng samudra, proses ini menyebabkan pemekaran

dasar laut (seafloor spreading). Sedangkan pada lempeng

benua, proses ini menyebabkan terbentuknya lembah retakan

(rif t valley) akibat adanya celah antara kedua lempeng yang

saling menjauh tersebut.

Pematang Tengah-Atlantik (Mid-Atlantic Ridge) adalah salah

satu contoh divergensi yang paling terkenal, membujur dari

utara ke selatan di sepanjang Samudra Atlantik, membatasi

Benua Eropa dan Afrika dengan Benua Amerika.

Batas divergen

BATAS KONVERGEN/DESTRUKTIF

(CONVERGENT/DESTRUCTIVE BOUNDARIES )

Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan (consumed)

ke arah kerak bumi, yang mengakibatkan keduanya

bergerak saling menumpu satu sama lain (one slip beneath

another).

Wilayah dimana suatu lempeng samudra terdorong ke

bawah lempeng benua atau lempeng samudra lain disebut

dengan zona tunjaman (subduction zones).

Di zona tunjaman inilah sering terjadi gempa. Pematang

gunung-api (volcanic ridges) dan parit samudra (oceanic

trenches) juga terbentuk di wilayah ini.

Contoh kasus ini dapat kita lihat di Pegunungan Andes di

Amerika Selatan dan busur pulau Jepang (Japanese island

arc).

Batas konvergen

Subduksi

Obduksi

Tumbukan

Jalur kemunculan gunungapi aktif kebanyakan berada batas konvergen.

Jalur tersebut disebut “Ring of Fire” yang terletak di Pasific

Jenis-jenis Batas Konvergen

Batas konvergen ada 3 macam, yaitu

1) antara lempeng benua dengan

lempeng samudra,

2) antara dua lempeng samudra, dan

3) antara dua lempeng benua.

KONVERGEN LEMPENG BENUA—SAMUDRA

(OCEANIC—CONTINENTAL)

Ketika suatu lempeng samudra menunjam ke bawah

lempeng benua, lempeng ini masuk ke lapisan

astenosfer yang suhunya lebih tinggi, kemudian meleleh.

Pada lapisan litosfer tepat di atasnya, terbentuklah

deretan gunung berapi (volcanic mountain range).

Sementara di dasar laut tepat di bagian terjadi

penunjaman, terbentuklah parit samudra (oceanic

trench).

Pegunungan Andes di Amerika Selatan adalah salah satu

pegunungan yang terbentuk dari proses ini. Pegunungan

ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Nazka

dan Lempeng Amerika Selatan.

KONVERGEN LEMPENG SAMUDRA—SAMUDRA

(OCEANIC—OCEANIC)

Salah satu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng samudra lainnya, menyebabkan terbentuknya parit di dasar laut, dan deretan gunung berapi yang pararel terhadap parit tersebut, juga di dasar laut.

Puncak sebagian gunung berapi ini ada yang timbul sampai ke permukaan, membentuk gugusan pulau vulkanik (volcanic island chain).

Pulau Aleutian di Alaska adalah salah satu contoh pulau vulkanik dari proses ini. Pulau ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Pasifik dan Lempeng Amerika Utara.

KONVERGEN LEMPENG BENUA—BENUA

(CONTINENTAL—CONTINENTAL)

Salah satu lempeng benua menunjam ke bawah lempeng

benua lainnya.

Karena keduanya adalah lempeng benua, materialnya

tidak terlalu padat dan tidak cukup berat untuk

tenggelam masuk ke astenosfer dan meleleh.

Wilayah di bagian yang bertumbukan mengeras dan

menebal, membentuk deretan pegunungan non vulkanik

(mountain range).

Pegunungan Himalaya dan Plato Tibet adalah salah satu

contoh pegunungan yang terbentuk dari proses ini.

Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara

Lempeng India dan Lempeng Eurasia.

BATAS TRANSFORM

(TRANSFORM BOUNDARIES)

Terjadi bila dua lempeng tektonik bergerak

saling menggelangsar (slide each other), yaitu

bergerak sejajar namun berlawanan arah.

Keduanya tidak saling memberai maupun

saling menumpu.

Batas transform ini juga dikenal sebagai

sesar ubahan-bentuk (transform fault).

Batas Pergeseran ( Transform )

Batas transform umumnya berada di dasar laut, namun ada juga yang berada di daratan, salah satunya adalah Sesar San Andreas (San Andreas Fault) di California, USA.

Sesar ini merupakan pertemuan antara Lempeng Amerika Utara yang bergerak ke arah tenggara, dengan Lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat laut.

LEMPENG TEKTONIK DI INDONESIA

Negeri kita tercinta berada di dekat batas

lempeng tektonik Eurasia dan Indo-Australia.

Jenis batas antara kedua lempeng ini adalah

konvergen.

Lempeng Indo-Australia adalah lempeng yang

menunjam ke bawah lempeng Eurasia.

Selain itu di bagian timur, bertemu 3 lempeng

tektonik sekaligus, yaitu lempeng Philipina,

Pasifik, dan Indo-Australia.

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, subduksi antara dua lempeng

menyebabkan terbentuknya deretan gunung berapi dan parit

samudra.

Demikian pula subduksi antara Lempeng Indo-Australia dan

Lempeng Eurasia menyebabkan terbentuknya deretan gunung

berapi yang tak lain adalah Bukit Barisan di Pulau Sumatra dan

deretan gunung berapi di sepanjang Pulau Jawa, Bali dan Lombok,

serta parit samudra yang tak lain adalah Parit Jawa (Sunda) .

Lempeng tektonik terus bergerak . Suatu saat gerakannya

mengalami gesekan atau benturan yang cukup keras.

Bila ini terjadi , timbullah gempa dan tsunami, dan meningkatnya

kenaikan magma ke permukaan.

Jadi , tidak heran bila terjadi gempa yang bersumber dari dasar

Samudra Hindia, yang seringkali diikuti dengan tsunami, aktivitas

gunung berapi di sepanjang pulau Sumatra dan Jawa juga turut

meningkat.

INDO-PLATE

Peta Tektonik dan Gunung Berapi di Indonesia. Garis biru melambangkan

batas antar lempeng tektonik, dan segitiga merah melambangkan kumpulan

gunung berapi.

BUSUR MAGMATIK INDONESIA

BENCANA AKIBAT PERGERAKAN

LEMPENG TEKTONIK

Gempa Bumi Banjir

Tsunami Tanah Longsor

Debu Vulkanik Aliran Lava

Lahar

Awan Panas