TUGASGEOLOGI STRUKTURDeformasi Batuan & Tektonik Lempeng

Nama: Syafril MaidiNIM: 1202056Prodi: Teknik Pertambangan (S1)

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI PADANG2014DEFORMASI BATUAN

Deformasi adalah perubahan bentuk, posisi, dan dimensi dari suatu benda [Kuang,1996]. Berdasarkan definisi tersebut deformasi dapat diartikan sebagai perubahan kedudukan atau pergerakan suatu titik pada suatu benda secara absolut maupun relatif. Dikatakan titik bergerak absolut apabila dikaji dari perilaku gerakan titik itu sendiri dan dikatakan relatif apabila gerakan itu dikaji dari titik yang lain. Perubahan kedudukan atau pergerakan suatu titik pada umumnya mengacu kepada suatu sitem kerangka referensi (absolut atau relatif).

Untuk mengetahui terjadinya deformasi pada suatu tempat diperlukan suatu survei, yaitu survei deformasi dan geodinamika. Survei deformasi dan geodinamika sendiri adalah survei geodetik yang dilakukan untuk mempelajari fenomena-fenomena deformasi dan geodinamika. Fenomena-fenomena tersebut terbagi atas 2, yaitu fenomena alam seperti pergerakan lempengtektonik,aktivitas gunung api, dan lain-lain. Fenomena yang lain adalah fenomena manusia seperti bangunan, jembatan, bendungan, permukaan tanah, dan sebagainya.

Adapun faktor-faktor yang mengontrol terjadinya deformasi suatu materi adalah :1. Temperatur dan tekanan ke semua arah; pada temperatur dan tekanan yang rendah akan lebih cepat terjadi patahan, pada temperatur dan tekanan yang tinggi akan terjadi lenturan atau bahkan lelehan.

2. Kecepatan gerakan yang disebabkan oleh gaya yang diberikan; gerakan yang cepat dapat menyebabkan patahan, sedangkan gerakan yang lambat dapat menimbulkan lenturan, tergantung dari bahan yang bersangkutan dan dari keadaan-keadaan lain.

3. Sifat material, yang bisa lebih rapuh atau lebih lentur.Tekanan merupakan gaya yang diberikan atau dikenakan pada suatu medan atau area. Tekanan terbagi menjadi tekanan seragam (uniform stress) yaitu gaya yang bekerja pada suatu materi sama atau seragam di semua arah, dan tekanan diferensial atau tekanan dengan gaya yang bekerja tidak sama di setiap arah. Tekanan diferensial terbagi menjaditensional stress, compressional stress, danshear stress.

Tahapan DeformasiKetika suatu batuan dikenakan tekanan dengan besar tertentu, maka batuan itu akan mengalami tiga tahap deformasi, yaitu :

1. Elastic deformationAdalah deformasi sementara tidak permanen atau dapat kembali kebentuk awal (reversible). Begitu stress hilang, batuan kembali kebentuk dan volume semula. Seperti karet yang ditarik akan melar tetapi jika dilepas akan kembali ke panjang semula. Elastisitas ini ada batasnya yang disebut elasticlimit, yang apabila dilampaui batuan tidak akan kembali pada kondisi awal. Di alam tidak pernah dijumpai batuan yang pernah mengalami deformasi elastis ini, karena tidak meninggalkan jejak atau bekas, karena kembali ke keadaan semula, baik bentuk maupun volumenya.Sir RobertHooke (1635-1703) adalah orang pertama yang memperlihatkan hubungan antara stress dan strain yang sesuai dengan batuan Hukum Hooke mengatakan sebelum melampaui batas elastisitasnya hubungan stress dan strain suatu material adalah linier.

2. Ductile deformationMerupakan deformasi dimana elastic limit dilampaui dan perubahan bentuk dan volume batuan tidak kembali. Untuk mempermudah membayangkannya lihat diagramstrain-stress Gambar yang didapat dari percobaan menekan contoh batuan silindris. Mula-mula kurva stess-strain naik tajam sepanjang daerah elastis sesampai pada elastic limit (Z), kurvanya mendatar. Penambahan stress menyebabkan deformasi ducktile. Bila stress dihentikan pada titik X silinder kembali sedikit kearah semula. Strain menurun sepanjang kurva X!Y. Strain permanennya adalah XY yang merupakan deformasi ductile.

3. FractureTejadi apabila batas atau limit elastik dan ducktile deformasi dilampaui. Perhatikan Gambar yang semula stress dihentikan pada X!, disini dilanjutkan menaikkan stress. Kurva stress-strain berlanjut sampai titik F dan batuan pecah melalui rekahan. Deformasi rekah (fracturedeformation) dan lentur (ductile deformation) adalah sama, menghasilkan regangan (strain) yang tidak kembali ke kondisi semula.

Pengontrol DeformasiPercobaan-percobaan di laboratorium menunjukkan bahwa deformasi batuan, selain tergantung pada besarnya gaya yang bekerja, juga kepada sifat fisika dan kompisis batuan serta lingkungan tektonik dan waktu.

Faktor-faktor yang mengontrol terjadinya deformasi adalah :

1. SuhuMakin tinggi suhu suatu benda padat semakinductilesifatnya dan keregasannya makin berkurang. Misalnya pipa kaca tidak dapat dibengkokan pada suhu udara normal, bila dipaksa akan patah, karena regas (brittle). Setelah dipanaskan akan mudah dibengkokan. Demikian pula halnya dengan batuan. Di permukaan, sifatnya padat dan regas, tetapi jauh di bawah permukaan dimana suhunya tinggi, bersifatductile.

2. Waktu danstrain ratePengaruh waktu dalam deformasi batuan sangat penting. Kecepatanstrainsangat dipengaruhi oleh waktu.Strainyang terjadi bergantung kepada berapa lama batuan dikenaistress. Kecepatan batuan untuk berubah bentuk dan volume disebutstrain rate, yang dinyatakan dalam volume perunit volumeper detik, dibumi berkisar antara 10-14/ detik sampai 10-15/ detik. Makin rendahstrain ratebatuan, makin besar kecenderungan terjadinya deformasiductile. Pengaruh suhu,confining pressuredanstrain ratepada batuan, seperti ciri pada kerak, terutama di bagian atas dimana suhu danconfining pressurerendah tetapistrain ratetinggi, batuan cenderung rapuh (brittle) dan patah. Sedangkan bila pada suhu tinggi,confining pressuretinggi danstrain raterendah sifat batuan akan menjadi kurang regas dan lebih bersifatductile. Sekitar kedalaman 15 km, batuan akan bersifat regas dan mudah patah. Di bawah kedalaman 15 km batuan tidak mudah patah karena bersifatductile. Kedalaman dimana sifat kerak berubah dari regas mulai menjadiductile, disebutbrittle-ductile transition.

3. KomposisiKomposisi batuan berpengaruh pada cara deformasinya. Komposisi mempunyai dua aspek. Pertama, jenis dan kandunganmineraldalam batuan, beberapa mineral (seperti kuarsa, garnet dan olivin) sangatbrittle, sedangkan yang lainnya (seperti mika, lempung, kalsit dan gypsum) bersifatductile. Kedua, kandungan air dalam batuan akan mengurangi keregasannya dan memperbesar keduktilannya. Pengaruh air, memperlemah ikatan kimia mineral-mineral dan melapisi butiran-butiran mineral yang memperlemah friksi antar butir. Jadi batuan yang basah cenderung lebihductiledaripada batuan kering. Batuan yang cenderung terdeformasiductilediantaranya adalah batu gamping, marmer, lanau, serpih, filit dan sekis. Sedangkan yang cenderungbrittleadalah batupasir, kuarsit, granit, granodiorit, dan gneiss.

TEKTONIK LEMPENG

Tektonik lempeng adalah suatu teori yang menerangkan proses dinamika (pergerakan) bumi tentang pembentukan jalur pegunungan, jalur gunung api, jalur gempa bumi, dan cekungan endapan di muka bumi yang diakibatkan oleh pergerakan lempeng. Menurut teori ini, permukaan bumi terpecah menjadi beberapa lempeng besar. Ukuran dan posisi dari tiap-tiap lempeng ini selalu berubah-ubah. Pertemuan antara lempeng-lempeng ini, merupakan tempat-tempat yang memiliki kondisi tektonik yang aktif, yang menyebabkan yaitu gempa bumi, gunung berapi, dan pembentukan dataran tinggi.Prinsip umum dari lempeng tektonik ini adalah adanya lempeng litosfer padat dan kaku yang terapung di atas selubung bagian atas yang bersifat plastis. Selubung bagian atas bumi merupakan massa yang mendekati titik lebur atau bisa dikatakan hampir mendekati cair sehingga wajarlah kalau lempeng litosfer yang padat dapat bergerak di atasnya. Kerak bumi (litosfer) dapat diterangkan ibarat suatu rakit yang sangat kuat dan relatif dingin yang mengapung di atas mantel astenosfer yangliatdan sangat panas. Ada dua jenis kerak bumi yakni kerak samudera yang tersusun oleh batuan bersifat basa dan sangat basa, yang dijumpai di samudera sangat dalam, dan kerak benua tersusun oleh batuan asam dan lebih tebal dari kerak samudera. Kerak bumi menutupi seluruh permukaan bumi, namun akibat adanya aliran panas yang mengalir di dalam astenofer menyebabkan kerak bumi ini pecah menjadi beberapa bagian yang lebih kecil yang disebut lempeng kerak bumi. Dengan demikian lempeng dapat terdiri dari kerak benua, kerak samudera atau keduanya.Lempeng litosfer yang kita kenal sekarang ini ada 6 lempeng besar, yaitu lempeng Eurasia, Amerika utara, Amerika selatan, Afrika, Pasifik, dan Hindia Australia. Lempeng-lempeng tersebut bergerak di atas lapisan astenosfir (kedalaman 500 km di dalam selubung dan bersifat kampir melebur atau hampir berbentuk cair). Karena hal tersebut, maka terjadi interaksi antar lempeng pada batas-batas lempeng yang dapat berbentuk : Divergen : lempeng-lempeng bergerak saling menjauh dan mengakibatkan material dari selubung naik membentuk lantai samudra baru dan membentuk jalur magmatik atau gunung api. Konvergen : lempeng-lempeng saling mendekati dan menyebabkan tumbukan dimana salah satu dari lempeng akan menunjam (menyusup) ke bawah yang lain masuk ke selubung. Daerah penunjaman membentuk suatu palung yang dalam, yang biasanya merupakan jalur gempa bumi yang kuat. Dibelakang jalur penunjaman akan terbentuk rangkaian kegiatan magmatik dan gunungapi serta berbagai cekungan pengendapan. Salah satu contohnya terjadi di Indonesia, pertemuan antara lempeng Indo-Australia dan Lempeng Eurasia menghasilkan jalur penunjaman di selatan Pulau Jawa dan jalur gunungapi Sumatera, Jawa dan Nusatenggara dan berbagai cekungan seperti Cekungan Sumatera Utara, Sumatera Tengah, Sumatera Selatan dan Cekungan Jawa Utara. Transform : lempeng-lempeng saling bergesekan tanpa membentuk atau merusak litosfer. Hai ini dicirikan oleh adanya sesar mendatar yang besar seperti misalnya Sesar Besar San Andreas di Amerika.Pada daerah konvergen terjadi perusakan litosfer yang berlebihan. Tumbukan padazonakonvergen ini dipengaruhi oleh tipe material yang terlibat.Tumbukan itu dapat berupa :1.Tumbukan lempeng benua dengan lempeng samudraTumbukan ini, lempeng samudra akan tertekuk ke bawah dengan sudut 45 atau lebih, menyusup ke bawah blok benua menuju atenosfer.2.Tumbukan lempeng samudra dengan lempeng samudraBila dua lempeng saling bertumbukan, maka salah satu akan menyusup di bawah yang lain dan menghasilkan aktivitas vulkanik. Gunung api yang terbentuk cenderung di lantai samudra. Bila tumbuh ke atas permukan laut, maka akan terjadi serangkaian pulau-pulau gunung api baru yang terletak beberapa ratus kilometer dari palung laut dimana kedua lempeng samudra bertemu.3.Tumbukan lempeng benua dengan lempeng benuaPada tumbukan ini, terjadi penyusupan lempeng ke bawah benua sehingga menyebabkan massa benua dan sedimen lantai samudra tertekan , terlipat, dan terdeformasi. Akibatnya adalah terbentuknya formasi pegunungan baru. Peristiwa ini terjadi pada saat bersatunyaIndiake benua Asia yang menghasilkan pegunungan Himalaya.Penyebab Lempeng BergerakPendapat yang banyak diterima mengenai penyebab kempeng bergerak saat ini adalah karena adanya arus konveksi di dalam selubung atau mantel. Sebagaienergidalam hal ini adalah panas bumi. Panas bumi menyebar ke luar pusat bumi sepanjang waktu. Konveksi di dalam bumi dikendalikan oleh gravitasi dan sifat-sifat batuan yang mengkerut bila mendingin. Hal ini berarti litosfer samudra lebih berat dari selubung di bawahnya. Sedangkan gaya gravitasi yang menarik lempeng ini cukup kuat untuk menendalikan mantel..

Menurut teori Lempeng Tektonik, lapisan terluar bumi kita terbuat dari suatu lempengan tipis dan keras yang masing-masing saling bergerak relatif terhadap yang lain. Gerakan ini terjadi secara terus-menerus sejak bumi ini tercipta hingga sekarang. Teori Lempeng Tektonik muncul sejak tahun 1960-an, dan hingga kini teori ini telah berhasil menjelaskan berbagai peristiwa geologis, seperti gempa bumi, tsunami, dan meletusnya gunung berapi, juga tentang bagaimana terbentuknya gunung, benua, dan samudra.Lempeng tektonik terbentuk oleh kerak benua (continental crust) ataupun kerak samudra (oceanic crust), dan lapisan batuan teratas dari mantel bumi (earths mantle). Kerak benua dan kerak samudra, beserta lapisan teratas mantel ini dinamakan litosfer. Kepadatan material pada kerak samudra lebih tinggi dibanding kepadatan pada kerak benua. Demikian pula, elemen-elemen zat pada kerak samudra (mafik) lebih berat dibanding elemen-elemen pada kerak benua (felsik).Di bawah litosfer terdapat lapisan batuan cair yang dinamakan astenosfer. Karena suhu dan tekanan di lapisan astenosfer ini sangat tinggi, batu-batuan di lapisan ini bergerak mengalir seperti cairan (fluid). Litosfer terpecah ke dalam beberapa lempeng tektonik yang saling bersinggungan satu dengan lainnya. Berikut adalah nama-nama lempeng tektonik yang ada di bumi, dan lokasinya bisa dilihat pada Peta Tektonik.

Berdasarkan arah pergerakannya, perbatasan antara lempeng tektonik yang satu dengan lainnya (plate boundaries) terbagi dalam 3 jenis, yaitu divergen, konvergen, dan transform. Selain itu ada jenis lain yang cukup kompleks namun jarang, yaitu pertemuan simpang tiga (triple junction) dimana tiga lempeng kerak bertemu.1.Batas DivergenTerjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai (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 (rift 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.

2.Batas KonvergenTerjadi 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.

3.Batas TransformTerjadi 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).