Deformasi Kerak Bumi

Dua abad lalu, jarak antara sejumlah monumen-monumen-survei di Yunani diukur dengan sangat akurat. Pada tahun 1988 team ilmiah mengukur kembali jarak-jarak tersebut, dan menemukan bahwa Yunani lebih panjang satu meter. Mereka juga mendapatkan bahwa Yunani sedang terpelintir (twisted), bagian ujung Selatan, Peloponnesus, bergerak ke Baratdaya. Penyebab pemanjangan dan pelintiran ini adalah tektonik lempeng. Afrika bergerak ke Utara, perlahan-lahan mendorong sebagian lantai laut Mediteran kebawah Yunani.Gaya tektonik secara kontinu menekan, menarik, melengkungkan dan mematahkan batuan litosfir.Sumber energi tektonik berasal dari energi panas bumi yang diubah menjadi energi mekanik oleh arus konveksi. Aliran konveksi sangat besar, batuan panas dalam mesosfir dan astenosfir pelahan-lahan menyeret dan melengkungkan litosfir secara kontinu yang akhirnya menyebabkan batuan terdeformasi, menjadi seperti yang kita lihat saat ini. Deformasi batuan litosfir terlalu lambat dan terlalu dalam untuk diamati. Contohnya lempeng India-Australia yang mendesak lempeng Eurasia, tercermin pada sesar Sumatra. Gerakannya tidak teramati tetapi hasilnya berupa Bukit-barisan dan seringnya terjadi gempa-bumi didaerah ini.

DEFORMASI BATUAN

Untuk mengetahui bagaimana dan faktor-faktor yang mempengaruhi batuan terdeformasi, terpuntir, terlipat dan atau terpatahkan, yang berlangsung jauh dibawah kerak, dipelajari dalam laboratorium. Percobaan dilakukan terhadap contoh batuan yang dibentuk sebagai silinder atau kubus.

Tegasan (Stress) dan Regangan (strain)

Pengaruh tegasan terhadap batuan tergantung pada cara bekerja atau sifat tegasannya dan sifat fisik batuan yang terkena tegasan. Dalam membahas batuan metamorf telah dibicarakan adanya dua bentuk stress

Stress uniform menekan dengan besaran yang sama dari segala arah. Dalam

batuan dinamakan confining stress karena setiap tubuh batuan dalam litosfir dibatasi oleh batuan disekitarnya dan ditekan secara merata (uniform) oleh berat batuan diatasnya.

Stress differensial menekan tidak dari semua jurusan dengan besaran yang sama. Dalam sistem ortogonal dapat diuraikan menjadi stress utama, yang maksimum, yang menengah dan yang paling kecil besarannya. Biasanya differential stress ini yang mendeformasi batuan dan dikenal 3 jenis differential stress, tensional stress, compression stress dan shear stress.Tensional stress, arahnya berlawanan pada satu bidang, dan sifatnya menarik (stretch) batuan.

Compressional stress arahnya berhadapan, memampat-kan atau menekan batuan.

Shear stress bekerja berlawanan arah, tidak dalam satu bidang, yang menyebabkan pergeseran dan translasi.

Uniform atau differensial stress yang menyebabkan terdeformasinya litosfir diakibatkan oleh gaya-gaya tektonik yang bekerja sepanjang waktu.

Batuan yang terkena stress mengalami regangan atau perubahan bentuk dan atau volume dalam keadaan padat yang disebut strain atau regangan

Tahap deformasi

1. Elastic deformation adalah 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 elastic limit, 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 Robert Hooke (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 deformation merupakan deformasi dimana elastic limit dilampaui dan perubahan bentuk dan volume batuan tidak kembali.

3. Fracture tejadi apabila batas atau limit elastik dan ducktile deformasi dilampaui.Deformasi rekah (fracture deformation) dan lentur (ductile deformation) adalah sama, menghasilkan regangan (strain) yang tidak kembali ke kondisi semula.

Pengontrol Deformasi

Percobaan-percobaan di laboratorium menun-jukkan bahwa deformasi batuan, selain tergantung pada besarnya gaya yang bekerja, juga sifat fisika dan komposisi batuan serta lingkungan tektonik dan waktu.

SuhuMakin tinggi suhu suatu benda padat semakin ductile sifatnya dan keregasannya makin berkurang. Misalnya pipa kaca tidak dapat dibengkokkan pada suhu udara, bila dipaksa akan patah, karena regas (brittle). Setelah dipanaskan akan mudah dibengkokkan. Demikian pula halnya dengan batuan. Di permukaan, sifatnya padat dan regas, tetapi jauh dibawah permukaan dimana suhunya tinggi, bersifat ducktile.

Waktu dan strain ratePengaruh waktu dalam deformasi batuan sangat penting. Kecepatan strain sangat dipengaruhi waktu. Strain yang terjadi bergantung pada berapa lama batuan dikenai stress. Kecepatan batuan untuk berubah bentuk dan volume disebut strain rate, yang dinyatakan dalam volume per unit volume per detik, di bumi berkisar antara 10-14/detik sampai 10-15/detik. Makin rendah strain rate batuan, makin besar kecenderungan terjadinya deformasi ducktile. Pengaruh suhu, confining pressure dan strain rate pada batuan, seperti ciri pada kerak, terutama bagian atas dimana suhu dan confining pressure rendah tetapi strain rate tinggi, batuan cenderung regas (brittle) dan patah. Sedangkan bila suhu tinggi, confining pressure tinggi dan strain rate rendah batuan menjadi kurang regas dan lebih bersifat ducktile. Sekitar 15 km kebawah, batuan bersifat regas dan mudah patah. Dibawah 15 km batuan tidak mudah patah karena bersifat lebih ducktile. Kedalaman dimana sifat kerak berubah dari regas mulai menjadi ducktile disebut brittle-ductile transition.

Komposisi Komposisi batuan berpengaruh pada cara deformasinya. Komposisi mempunyai dua aspek. Pertama, jenis kandungan mineral dalam batuan, beberapa mineral (seperti kwarsa, garnet dan olivin) sangat brittle, sedangkan lainnya (seperti mika, lempung, kalsit dan gypsum) bersifat ducktile. Kedua, kandungan air dalam batuan mengurangi keregasannya dan memperbesar keducktilannya. Pengaruh air, memperlemah ikatan kimia mineral-mineral dan melapisi butiran-butiran mineral yang memperlemah friksi antar butir. Jadi batuan’basah’ cenderung lebih ducktile daripada batuan ‘kering’.Batuan yang cenderung terdeformasi ducktile diantaranya batugamping, marmer, lanau, serpih, filit dan sekis. Sedangkan yang cenderung brittle daripada ductile, batupasir, kwarsit, granit, granodiorit dan gneiss.

STRUKTUR GEOLOGI

Deformasi pada kerak, yang kita amati saat ini adalah jejak deformasi yang telah

terjadi beberapa ratus atau juta tahun yang lalu, dan dikenal sebagai struktur geologi.Dalam struktur geologi, deformasi akibat gaya tektonik dikelompokkan sebagai struktur sekunder dan dibedakan dari struktur yang terbentuk pada saat atau sebelum batuan terbentuk yang dinamakan struktur primer. Yang termasuk dalam struktur primer adalah struktur-struktur pada batuan sedimen, seperti bidang perlapisan, lapisan bersusun (graded beding), lapisan silang siur (cross beding) dan jejak binatang. Sedangkan pada batuan beku adalah rekahan-rekahan yang terbentuk akibat dinginan, dinamakan kekar kolom (columnar joints). Arah rekahan-rekahan yang tegak lurus bidang pendinginan, permukaannya segi enam, struktur aliran pada lava dsb. Struktur sekunder yang terbentuk setelah batuan terbentuk, adalah lipatan (fold), kekar (joint) dan sesar (fault).

Jurus dan Kemiringan Bidang

Untuk mendiskripsi deformasi lapisan batuan, misalnya pada batuan sedimen, diperlukan posisi atau kedudukan garis atau bidang setelah mengalami deformasi. Telah kita ketahui bahwa sedimen semula diendapkan dalam posisi horizontal. Setelah mengalami deformasi posisinya berubah, misalnya terlipat, maka posisi limb antiklin atau sinklin tidak horizontal lagi. Posisi atau kedudukan bidang-bidang yang membentuk limb ini dinyatakan dalam jurus atau strike dan kemiringan atau dip, yang dipergunakan untuk menyatakan kedudukan semua bidang di alam.

Kemiringan adalah sudut terbesar antara bidang (miring) di alam dengan bidang horizontal dinyatakan dalam derajat. Bidang horizontal tidak mempunyai kemiringan, atau 00 dan bidang tegak 900. Jurus dan kemiringan dapat diukur ditempat dengan mempergunakan

kompas geologi. Kompas geologi dilengkapi dengan water pas, untuk membuat bidang horizontal dan klinometer untuk mengukur kemiringan bidang.Lipatan (fold)

Lipatan dapat merupakan pelengkungan lemah yang luas, bisa lebih dari ratusan kilometer sampai yang sangat ketat berskala mikroskopis.Lipatan sangat mudah dilihat pada batuan berlapis dan merupakan hasil deformasi ducktile akibat kompresi dan shear stress. Pada strain rate sangat rendah dan diatas brittle-ducktile transition, batuan dapat terlipat meskipun dekat permukaan.

Geometri lipatan

Lipatan keatas, melengkung keatas atau cekung kearah bawah disebut antiklin. Kedua belah lereng antiklin saling menjauhi.

Dan sebaliknya yang melengkung kebawah, bagian bawahnya cembung dan lereng-lerengnya saling mendekati, disebut sinklin. Umumnya kedua bentuk ini berpasangan.Lereng sebelah menyebelah antiklin atau sinklin disebut sayap (limb).Puncaknya dinamakan crest dan titik terendah trough. Bidang simetri antara sayap disebut bidang sumbu (axial plane), dan garis potongnya dengan permukaan, yang melalui crest maupun trough disebut sumbu lipatan (fold axis).

Apabila sumbu lipatan tidak horizontal berarti lipatannya menunjam (plunging). Bentuk lipatan tidak selalu, tetapi apabila perlipatannya lebih intensif bentuknya lebih kompleks. Bila stress yang bekerja lebih kuat maka lipatan menjadi miring.Sayap yang satu lebih landai dari pasangannya, atau dip nya tidak sama. Apabila stress berlanjut, kemiringan bidang sumbunya mengecil hingga hampir horizontal.

Klasifikasi lipatan

Gaya tektonik yang sudah bekerja sejak ratusan juta tahun membuat kerak terlipat-lipat. Kadang-kadang sampai beberapa kali, tidak hanya sekali saja. Oleh karena itu struktur lipatan yang dihasilkannya sangat bervariasi dari yang sederhana sampai yang kompleks, baik bentuk maupun dimensinya. Dasar klasifikasinya ada beberapa, dan yang paling sederhana adalah kedudukan kedua belah sayapnya, kedudukan bidang sumbu dan keketatan lipatannya,

Sesar (fault)

Kadang-kadang deformasi berlangsung cukup cepat untuk diamati dan diukur. Untuk memudahkan deformasi kerak bumi yang teramati digolongkan dalam dua kelompok besar : gerakan mendadak yang melibatkan terjadinya rekahan, dimana blok-blok kerak tiba-tiba bergerak beberapa centimeter atau beberapa meter dalam hitungan menit atau jam. Dan gerak lamban serta bertahap termasuk deformasi ductile. Geraknya tetap, menerus tidak disertai hentakan. Gerakan mendadak melibatkan rekahan pada batuan regan (britle). Rekahan pada batuan dimana terjadi pergeseran sepanjang rekahan dinamakan sesar, patahan atau fault. Sekali rekahan mulai, timbul gesekan mengikuti pergeseran. Selanjutnya perlahan-lahan stress terkumpul atau tertahan selama gesekan antara kedua sisi sesar dapat mengatasinya. Kemudian mendadak terjadi lagi pergeseran. Jika stress tetap ada, perulangan penumpukan stress yang diakhiri dengan pergeseran mendadak terjadi berulang kali. Meskipun gerakan sesar besar sampai beberapa kilometer, tetapi jarak tersebut merupakan jumlah dari gerakan mendadak.

yang kecil-kecil. Setiap gerak mendadak dapat menimbulkan gempa. Pergerakan mendadak pada litosfir biasanya disertai gempa bumi.

Gerak relatif

Perdefinisi sesar adalah rekahan pada batuan yang mengalami pergerakan sejajar bidangnya.Umumnya tidak mungkin untuk mengetahui berapa besar gerak sebenarnya sepanjang sesar dan blok bagian mana yang bergerak dan blok yang diam, karena bergeraknya sudah berlangsung pada waktu lampau. Dalam klasifikasi pergeseran sesar dipergunakan pergeseran relatif, karena tidak tahu blok mana yang bergerak; dikatakan satu sisi sesar bergerak relatif terhadap sisi lainnya. Pergeseran salah satu sisi melalui bidang sesar membuat salah satu blok relatif naik, turun atau mendatar terhadap lainnya. Blok diatas bidang sesar disebut blok hanging wall sedangkan yang dibawah disebut blok foot wall, Gambar 9.6.

Klasifikasi sesar

Sesar diklasifikasi berdasarkan atas : dip bidang sesar dan arah gerak relatifnya, menjadi sesar normal, sesar naik (reverse fault atau thrust fault) dan sesar mendatar (strike slip fault).

Sesar normal

Sesar normal disebut juga sesar turun disebabkan oleh stress tensional yang seolah-olah menarik/memisahkan kerak. Seperti halnya juga bila kerak mengalami gaya dari bawah.Sesar normal didefinisikan sebagai sesar yang hanging wallnya relatif turun terhadap foot wall. Atau sebaliknya, dapat dikatakan foot wall relatif naik terhadap hanging-wall,

Umumnya, dua atau lebih sesar normal dengan jurus sejajar dan kemiringan berlawanan membentuk segmen tinggian dan amblesan pada kerak. Sesar normal banyak sekali dijumpai pada kerak bumi yang mengalami stress tensional.

Sesar naik (reverse fault) dan thrust fault

Sesar naik berkembang karena stress kompresional. Gerak pada sesar naik, blok hanging wall relatif naik terhadap blok foot wall. Sesar naik terjadi karena kerak memendek. Bila kemiringan bidang sesarnya lebih dinamakan kecil dari 45 berasosiasisesar anjakan (thrust fault). Dan umumnya dengan perlipatan kuat, akibat gaya kompresi horizontal sangat kuat pada kerak bumi. Thrust fault berkembang dari lipatan yang kemudian tersesarkan. Thrust fault banyak dijumpai pada pegunungan lipatan.Sesar mendatar (strike slip fault)

Sesar mendatar sering juga disebut sesar geser. Akibat bekerjanya shear stress gerak utama sesar ini adalah horizontal dan sejajar dengan bidang sesarnya.Pergerakan lateralnya ditentukan dengan melihat bidang sesarnya. Bila pengamat berdiri didepan blok sesar yang bergerak kearah kanannya, maka sesar mendatar tersebut namanya sesar mendatar menganan atau sesar mendatar dextral. Atau dikatakan juga right lateral slip fault. Dan sebaliknya bila blok didepan pengamat bergerak kekiri namanya sesar mendatar mengiri atau sesar mendatar sinister (left lateral slip fault).Contoh sesar mendatar besar yang terkenal adalah sesar San Andreas di California Amerika dan di Indonesia, sesar Sumatra, sepanjang bagian Barat pulau Sumatra, sesar Palu-Koro di Sulawesi, sesar Sorong di Irian dan lainnya. Pada umumnya sesar mendatar besar merupakan batas lempeng, atau kejadiannya berkaitan dengan aktivitas pergerakan lempeng. Oleh karena itu kebanyakan masih aktif (masih bergerak sampai saat ini meskipun sangat lambat) seperti contoh diatas, keduanya masih aktif. Meskipun geraknya tidak teramati, tetapi pengaruhnya jelas. Sepannjang sesar sering terjadi gempa bumi dan tanah longsor.Sesar mendatar yang merupakan batas lempeng dan berkaitan dengan pemekaran lempeng namanya sesar transform, seperti yang terdapat di lantai samudra.Sering kita jumpai dinding atau bidang rekahan, namun tidak dapat dengan segera mengetahui apakah pernah terjadi gerakan atau pergeseran sepanjang bidang tersebut atau tidak. Dengan kata lain kita tidak dapat menentukan apakah bidang tersebut akibat sesar.Ada beberapa jejak yang ditimbulkan dan terekam oleh gesekan pada batuan yang tersesarkan. Diantaranya adalah gores-garis (slickensides), gesekan antara batuan yang keras, permukaannya menjadi halus dan licin disertai goresan-goresan dan striasi pada bidang sesar. Tidak semua sesar mempunyainya, atau sudah tidak tampak lagi karena tererosi. Kebanyakan gerak sesar menghancurkan batuan yang begesekan menjadi berbagai ukuran yang tidak beraturan besarnya, membentuk breksi sesar (fault breccia).Breksi sesar dapat dengan mudah dibedakan dari breksi sedimenter karena fragmen dan matriksnya terdiri dari material yang sama. Biasanya fragmen dalam breksi sesar memperlihatkan arah yang sama dengan sesarnya.Gejala lainnya adalah bergesernya lapisan batuan pada blok-blok yang tersesarkan. Pergeseran lapisan disebut sebagai offset bidang perlapisan. Adanya offset bidang perlapisan mempermudah menentukan jenis sesar.Kemudian, akibat adanya gesekan antar blok, lapisan sekitar sesar terseret dan terlipat, menjadikan lipatan-lipatan seretan (drag fold atau drag fault). Selain itu masih ada beberapa gejala lain yang diakibatkan sesar dan sangat membantu dalam menentukan gerak relatif sesar.

Hubungan lipatan dan sesar

Lipatan dan sesar tidak selalu menerus. Sesar-sesar cenderung berhenti sebagai

lipatan Lipatan, akan berhenti diujungnya yang makin mengecil, Jika dua macam batuan terkena tegasan yang sama, yang regas (britle) akan terdeformasi sebagai rekahan atau tersesarkan, dan lainnya yang lentur (ductile) terdeformasi ductile. Hasilnya adalah sebuah lipatan monoklin,

Beberapa sesar anjakan (thrust fault), diawali oleh lipatan rebah yang karena tegasannya berlanjut, sayapnya yang terbalik tertarik kuat, teregangkan dan akhirnya patah menjadi sesar anjakan.

Kekar (joint)

Kekar atau joint adalah rekahan-rekahan pada batuan, lurus, planar dan tidak terjadi pergeseran. Kekar umumnya terdapat sebagai rekahan tensional dan tidak ada gerak sejajar bidangnya.Kekar membagi-bagi batuan yang tersingkap menjadi blok-blok yang besarnya bergantung pada kerapatan kekarnya. Dan merupakan bentuk rekahan paling sederhana yang dijumpai pada hampir semua batuan. Biasanya terdapat sebagai dua set rekahan, yang perpotongannya membentuk sudut berkisar antara 45 sampai 90 derajat.Kekar mungkin berhubungan dengan sesar besar atau oleh pengangkatan kerak yang luas, dapat tersebar sampai ribuan meter persegi luasnya. Umumnya pada batuan yang regas. Kebanyakan kekar merupakan hasil pembubungan kerak atau dari kompresi atau tarikan (tension) berkaitan dengan sesar atau lipatan. Ada kekar tensional yang diakibatkan oleh pelepasan beban atau pemuaian batuan. Kekar kolom pada batuan volkanik terbentuk oleh tegasan yang terjadi ketika lava mendingin dan mengkerut.Pada lapisan-lapisan sedimen terutama batupasir, sering terdapat kekar-kekar yang bervariasi arahnya. Rekahan ini terbentuk selama penimbunan dan litifikasi yang akan tetap tertutup selama tertimbun dikedalaman. Karena erosi dan tersingkap, sedikit pendinginan dan kompresi relief memungkinkan rekahan agak terbuka.Pada beberapa daerah kekar mengontrol pola aliran sungai, terutama aliran-aliran sekundernya. Kekar juga mempunyai nilai ekonomis. Dapat memperbesar permeabilitas yang penting bagi migrasi dan menampung air tanah dan minyak bumi. Analisa kekar sangat diperlukan dalam eksplorasi dan pengembangan sumber daya alam. Rekahan-rekahan mengontrol endapan mineral, tembaga, timbal, seng, merkuri, perak, mas dan tungsten. Larutanhidrotermal yang berasosiasi dengan intrusi batuan beku mengalir sepanjang kekar-kekar dan mengendapkan mineral-mineral sepanjang dinding kekar, membentuk urat-urat mineral (mineral veins).Konstruksi besar, seperti bendungan, sangat perlu memperhatikan sistem kekar pada batuan. Selain mempengaruhi daya dukung batuan, kekar juga dapat menimbulkan masalah kebocoran. Dalam penambangan batuan, marmer, granit dll, sistem kekarlah yang menentukan berapa besar blok batuan yang dapat ditambang. Dan adanya kekar-

kekar akan mengurangi peledakan yang diperlukan.

Deformasi batuan dan cebakan minyak-bumi

Cebakan minyak bumi atau lebih sering dikatakan reservoir minyak bumi tidaklah berupa sebuah kolam atau danau yang penuh dengan minyak. Tetapi suatu bentuk tubuh batuan dimana minyak bumi memenuhi seluruh ruang pori-porinya. Minyak dan gas bumi terdapat bersamaan.Kebanyakan reservoir minyak dan gas bumi yang besar-besar di dunia disebabkan oleh deformasi batuan Agar satu tubuh batuan dapat bertindak sebagai reservoir, harus memenuhi beberapa syarat.

1. Adanya batuan induk (source rock) yang kaya akan material organik, seperti serpih yang menghasilkan minyak. Serpih umumnya mengandung material organik dari tumbuhan dan binatang yang mati dan dapat menjadi batuan induk. Perubahan material organik menjadi minyak dan gas terjadi secara spontan saat serpih tertimbun dan pengaruh gradient panas bumi, suhu batuan induk naik.2. Harus ada batuan reservoir yang porous dan permeabel agar minyak dapat meresap masuk dari batuan induk.3. Dalam batuan reservoir minyak akan terapung keatas permukaan air dan tidak akan terperang-kap jika batuan reservoir tidak ditutupi oleh lapisan penutup, batuan impermeabel (roof-rock)4. Sebagai halnya air tanah dapat mengalir kesamping, minyak dapat mengalir dan keluar. Reservoir dan batuan penutup harus membentuk sebuah perangkap agar minyak tidak terdesak keluar oleh air tanah. Perangkapnya dapat berupa perangkap struktur, antiklin atau sesar dan perangkap stratigrafi, ketidak selarasan atau perubahan fasies sedimen.5. Dan yang penting, deformasi yang membentuk perangkap harus sudah ada sebelum minyak dan gas terlepas keluar dari batuan reseroir. Hal ini penting karena perubahan material organik menjadi minyak segera setelah tertimbun. Jika perangkap terjadi lama setelah pembentukan minyak, maka tidak akan ada akumulasi minyak.

Perangkap minyak yang besar-besar di Timur tengah (Saudi Arabia, Kuwait, Irak dll.) adalah perangkap struktur. Deformasi yang membentuk perangkap ini akibat pergerakkan tektonik lempeng. Pada saat yang tepat batuan sedimen di Timur tengah terdeformasi oleh kompresi akibat desakan Afrika terhadap Asia. Diposkan oleh Arief Hidayat di 23.12

GEOLOGI STRUKTUR

1.1  Pengenalan Geologi Struktur

Geologi struktur adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari bentuk

arsitektur kerak bumi.  Geologi struktur mengkajian mengenai batuan, termasuk

asal-usulnya, geometri dan kinetiknya.

Sebagaimana diketahui bahwa batuan-batuan yang tersingkap dimuka bumi

maupun yang terekam melalui hasil pengukuran geofisika memperlihatkan bentuk

bentuk arsitektur yang bervariasi dari satu tempat ke tempat lainnya. Bentuk

arsitektur susunan batuan di suatu wilayah pada umumnya merupakan batuan-

batuan yang telah mengalami deformasi sebagai akibat gaya yang bekerja pada

batuan tersebut.  Deformasi adalah perubahan dalam tempat dan/atau orientasi

dari tubuh batuan. Deformasi secara definisi dapat dibagi menjadi :

-          Distortion, yaitu perubahan bentuk.

-          Dilatation, yaitu perubahan volume.

-          Rotation, yaitu perubahan orientasi.

-          Translation, yaitu perubahan posisi.

Gambar 1Jenis-Jenis Deformasi

Arah dari gaya yang bekerja pada atau dalam kulit bumi dapat bersifat :

a.    Berlawanan arah tetapi bekerja dalam satu garis. Gaya seperti ini dapat bersifat:

Tarikan (tension) dan Tekanan (compression).

b.    Berlawanan, tetapi bekerja dalam satu bidang (couple)

c.    Berlawanan, tetapi bekerja pada kedua ujung bidang (torsion).

d.   Gaya yang bekerja dari segala jurusan terhadap suatu benda, yang pada umumnya

berlangsung dalam kerak bumi (tekanan Lithostatis).

          Gambar Jenis Gaya Tension, Compression dan

Couple

                                  

Gambar Bentuk Torsion

Kita dapat membagi material menjadi 2 (dua) kelas didasarkan atas sifat perilaku

dari material ketika dikenakan gaya tegasan padanya, yaitu :

a.    Material yang bersifat retas (brittle material), yaitu apabila sebagian kecil atau

sebagian besar bersifat elastis tetapi hanya sebagian kecil bersifat lentur sebelum

material tersebut retak/pecah.

b.    Material yang bersifat lentur (ductile material) jika sebagian kecil bersifat elastis

dan sebagian besar bersifat lentur sebelum terjadi peretakan / fracture.

 Bagaimana suatu batuan / material akan bereaksi tergantung pada beberapa

faktor, antara lain adalah:

a.    Temperatur.

Pada temperatur tinggi molekul molekul dan ikatannya dapat meregang dan

berpindah, sehingga batuan/material akan lebih bereaksi pada kelenturan dan pada

temperatur, material akan bersifat retas.

b.    Tekanan bebas

Pada material yang terkena tekanan bebas yang besar akan sifat untuk retak

menjadi berkurang dikarenakan tekanan disekelilingnya cenderung untuk

menghalangi terbentuknya retakan. Pada material yang tertekan yang rendah akan

menjadi bersifat retas dan cenderung menjadi retak.

c.    Kecepatan tarikan

Gambar 2. Gambar Deformasi Brittle dan Ductile

Pada material yang tertarik secara cepat cenderung akan retak. Pada material yang

tertarik secara lambat maka akan cukup waktu bagi setiap atom dalam material

berpindah dan oleh karena itu maka material akan berperilaku / bersifat lentur.

d.    Komposisi

Beberapa mineral, seperti Kuarsa, Olivine, dan Feldspar bersifat sangat retas.

Mineral lainnya, seperti mineral lempung, mica, dan kalsit bersifat lentur. Hal

tersebut berhubungan dengan tipe ikatan kimianya yang terikat satu dan lainnya.

Jadi, komposisi mineral yang ada dalam batuan akan menjadi suatu faktor dalam

menentukan tingkah laku dari batuan. Aspek lainnya adalah hadir tidaknya air. Air

kelihatannya berperan dalam memperlemah ikatan kimia dan mengitari butiran

mineral sehingga dapat menyebabkan pergeseran. Dengan demikian batuan yang

bersifat basah cenderung akan bersifat lentur, sedangkan batuan yang kering akan

cenderung bersifat retas.

Proses yang menyebabkan batuan  mengalami deformasi adalah gaya yang

bekerja pada batuan tersebut. Sebagaimana diketahui dalam teori “Tektonik

Lempeng” dinyatakan bahwa kulit bumi tersusun dari lempeng-lempeng yang

saling bergerak satu dengan lainnya. Pergerakan lempeng-lempeng tersebut dapat

berupa pergerakan yang saling mendekat (konvergen), saling menjauh (divergen),

dan atau saling berpapasan (transform). 

Divergen Plate

 

        

Konvergen Plate

Transform Plate

Pergerakan lempeng-lempeng inilah yang merupakan sumber asal dari gaya yang

bekerja pada batuan kerak bumi.  Sehingga secara umum pengertian geologi

struktur adalah ilmu yang mempelajari tentang bentuk arsitektur batuan sebagai

bagian dari kerak bumi serta menjelaskan proses pembentukannya. Beberapa

kalangan berpendapat bahwa geologi struktur lebih ditekankan pada studi

mengenai unsur-unsur struktur geologi, seperti perlipatan (fold), rekahan

(fracture), patahan (fault), dan sebagainya yang merupakan bagian dari satuan

tektonik (tectonic unit), sedangkan tektonik dan geotektonik dianggap sebagai

suatu studi dengan skala yang lebih besar, yang mempelajari obyek-obyek geologi

seperti cekungan sedimentasi, rangkaian pegunungan, lantai samudera, dan

sebagainya.

1.2  Prinsip Dasar Mekanika Batuan

Mengenal dan menafsirkan tentang asal-usul dan mekanisme pembentukan

suatu struktur geologi akan menjadi lebih mudah apabila kita memahami prinsip

prinsip dasar mekanika batuan, yaitu tentang konsep gaya, tegasan

(stress/compressive), tarikan (strength) dan faktor-faktor lainnya yang

mempengaruhi karakter suatu materi/bahan.

1.2.1. Gaya (Force)

a.    Gaya merupakan suatu vektor yang dapat merubah gerak dan arah pergerakan

suatu benda.

b.    Gaya dapat bekerja secara seimbang terhadap suatu benda (seperti gaya gravitasi

dan elektromagnetik) atau  bekerja hanya pada bagian tertentu dari suatu benda

(misalnya gaya-gaya yang bekerja di sepanjang suatu sesar di permukaan bumi).

c.    Gaya gravitasi merupakan gaya utama yang bekerja terhadap semua obyek/materi

yang ada di sekeliling kita.

d.    Besaran (magnitud) suatu gaya gravitasi adalah berbanding lurus dengan jumlah   

materi yang ada, akan tetapi magnitud gaya di permukaan tidak tergantung pada

luas kawasan yang terlibat.

e.    Satu gaya dapat diurai menjadi 2 komponen gaya yang bekerja dengan arah

tertentu, dimana diagonalnya mewakili jumlah gaya tersebut.

f.     Gaya yang bekerja diatas permukaan dapat dibagi menjadi 2 komponen yaitu: satu

tegak lurus dengan bidang permukaan dan satu lagi searah dengan permukaan.

g.    Pada kondisi 3-dimensi, setiap komponen gaya dapat dibagi lagi menjadi dua

komponen membentuk sudut tegak lurus antara satu dengan lainnya. Setiap gaya,

dapat dipisahkan menjadi tiga komponen gaya, yaitu komponen gaya X, Y dan Z.

1.2.2. Tekanan Litostatik

a.    Tekanan yang terjadi pada suatu benda yang berada di dalam air dikenal sebagai

tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik yang dialami oleh suatu benda yang

berada di dalam air adalah berbanding lurus dengan berat volume air yang

bergerak ke atas atau volume air yang dipindahkannya.

b.    Sebagaimana tekanan hidrostatik suatu benda yang berada di dalam air, maka

batuan yang terdapat di dalam bumi juga mendapat tekanan yang sama seperti

benda yang berada dalam air, akan tetapi tekanannya jauh lebih besar ketimbang

benda yang ada di dalam air, dan hal ini disebabkan karena batuan yang berada di

dalam bumi mendapat tekanan yang sangat besar yang dikenal dengan tekanan

litostatik. Tekanan litostatik ini menekan kesegala arah dan akan meningkat ke

arah dalam bumi.

1.2.3. Tegasan

a.    Tegasan adalah gaya yang bekerja pada suatu luasan permukaan dari suatu benda.

Tegasan juga dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi yang terjadi pada batuan

sebagai respon dari gaya-gaya yang berasal dari luar.

b.    Tegasan dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada luasan suatu

permukaan benda dibagi dengan luas permukaan benda tersebut: Tegasan (P)=

Daya (F) / luas (A).

c.    Tegasan yang bekerja pada salah satu permukaan yang mempunyai komponen

tegasan prinsipal atau tegasan utama.

d.    Tegasan pembeda adalah perbedaan antara tegasan maksimal dan tegasan

minimal. Sekiranya perbedaan gaya telah melampaui kekuatan batuan maka

retakan/rekahan akan terjadi pada batuan tersebut.

e.    Kekuatan suatu batuan sangat tergantung pada besarnya tegasan yang diperlukan

untuk menghasilkan retakan/rekahan.

1.2.4. Gaya Tegangan (Tensional Force)

a.    Gaya Tegangan merupakan gaya yang dihasilkan oleh tegasan, dan melibatkan

perubahan panjang, bentuk (distortion) atau dilatasi (dilation) atau ketiga-tiganya.

b.    Bila terdapat perubahan tekanan litostatik, suatu benda (homogen) akan berubah

volumenya (dilatasi) tetapi bukan bentuknya. Misalnya, batuan gabro akan

mengembang bila gaya hidrostatiknya diturunkan.

c.    Perubahan bentuk biasanya terjadi pada saat gaya terpusat pada suatu benda. Bila

suatu benda dikenai gaya, maka biasanya akan dilampaui ketiga fasa, yaitu fasa

elastisitas, fasa plastisitas, dan fasa pecah.

d.    Bahan yang rapuh biasanya pecah sebelum fase plastisitas dilampaui, sementara

bahan yang plastis akan mempunyai selang yang besar antara sifat elastis dan sifat

untuk pecah. Hubungan ini dalam mekanika batuan ditunjukkan oleh tegasan dan

tarikan.

e.    Kekuatan batuan, biasanya mengacu pada gaya yang diperlukan untuk pecah pada

suhu dan tekanan permukaan tertentu.

f.     Setiap batuan mempunyai kekuatan yang berbeda-beda, walaupun terdiri dari jenis

yang sama. Hal ini dikarenakan kondisi pembentukannya juga berbeda-beda.

g.    Batuan sedimen seperti batupasir, batugamping, batulempung kurang kuat

dibandingkan dengan batuan metamorf (kuarsit, marmer, batusabak) dan batuan

beku (basalt, andesit, gabro).

 

1.3 Struktur Batuan

Struktur batuan terbagi atas tiga, yaitu :

1.      Struktur Primer, yaitu struktur yang terjadi pada saat proses pembentukannya,

struktur ini biasanya dikenal sebagai struktur sedimen. contohnya :

-          Graded Bedding

-          Parallel Lamination

2.      Struktur Sekunder, yaitu struktur yang terjadi setelah batuan terbentuk, struktur

ini bisa biasanya dihasilkan oleh interaksi batuan dengan batuan, batuan dengan

mahluk hidup, batuan dengan erosi dan dengan sedimentasi, serta batuan dengan

proses tektonik.

-          Bioturbation (batuan-mahluk hidup)

-          Load Cast (batuan-batuan)

-          Flute Cast (batuan-erosi-sedimentasi)

-          Sesar,Lipatan, Kekar (batuan-tektonik)

Geologi Struktur dalam kajiannya akan mempelajari struktur sekunder batuan

yang terbentuk sebagai akibat interaksi batuan dengan tektonik, walaupun tidak

semua struktur geologi terbentuk akibat interaksi ini.

1.4 Unsur Struktur Batuan

Unsur struktur geologi, berdasarkan pengertian geometrinya   terbagi atas:

Struktur Bidang (3D atau 2D) dan Struktur Garis (2D).

Beberapa unsur struktur  yang termasuk struktur bidang adalah :

a.       Bidang Sumbu Lipatan.

b.      Bidang Kekar.

c.       Bidang Sesar.

Beberapa unsur struktur yang termasuk struktur garis adalah:

a.       Sumbu Lipatan.

b.      Gores Garis (Striation) pada Cermin Sesar (Slicken Side).

c.       Lineasi Mineral (Contohnya Foliasi pada Gneiss)

1.5  Struktur Geologi

Struktur Geologi mencakup berbagai skala dan dimensi, dari mulai

microstructures sampai megastructures. Struktur geologi yang dikenal secara

umum adalah:

1.      Sesar /patahan (fault).

2.      Lipatan (fold).

3.      Kekar (joint).

1.5.1 SESARSesar atau patahan adalah rekahan pada batuan yang telah mengalami

“pergeseran yang berarti” pada bidang rekahnya. Suatu sesar dapat berupa bidang

sesar (Fault Plain) atau rekahan tunggal. Tetapi sesar dapat juga dijumpai sebagai

semacam jalur yang terdiri dari beberapa sesar minor. Jalur sesar atau jalur

penggerusan, mempunyai dimensi panjang dan lebar yang beragam, dari skala

minor sampai puluhan kilometer. Kekar yang memperlihatkan pergeseran bisa

juga disebut sebagai sesar minor. Rekahan yang cukup besar akibat regangan,

amblesan, longsor, yang disebut Fissure, tidak termasuk dalam definisi sesar.

Beberapa indikasi umum adanya sesar :

1.      Kelurusan pola pengaliran sungai.

2.      Pola kelurusan punggungan.

3.      Kelurusan Gawir.

4.      Gawir dengan Triangular Facet.

4.      Keberadaan mata air panas.

5.      Keberadaan zona hancuran.

6.      Keberadaaan kekar.

7.      Keberadaan lipatan seret (Dragfolg)

8.      Keberadaan bidang gores garis (Slicken Side) dan Slicken Line.

9.      Adanya tatanan stratigrafi yang tidak teratur.

Klasifikasi Sesar

a.       Slip (pergeseran relatif)

Pergeseran relatif pada sesar, diukur dari jarak blok pada bidang

pergeseran titik-titik yang sebelumnya berhimpit. Jarak total dari pergeseran

disebut dengan Net Slip.

Slip Fault terbagi atas:

a)        Strike Slip Fault, sesar yang arah pergerakannya relatif paralel dengan  strike

bidang sesar. (Pitch 00 - 100). Sesar ini disebut juga sebagai Sesar Mendatar. Sesar

mendatar terbagi lagi atas :

- Sesar Mendatar Sinistral, yaitu sesar mendatar yang blok batuan kirinya lebih

mendekati pengamat.

- Sesar Mendatar Dextral, yaitu sesar mendatar yang blok batuan kanannya lebih

mendekati pengamat.

b)        Dip Slip Fault, sesar yang arah pergerakan nya relatif tegak lurus strike bidang sesar dan berada pada dip bidang sesar. (Pitch 800 - 900). Dip Slip Fault terbagi lagi atas :

-  Sesar Normal, yaitu sesar yang pergerakan Hanging-Wallnya relatif turun

terhadap Foot-Wall.

-  Sesar Naik, yaitu sesar yang pergerakan Hanging-Wallnya relatif naik terhadap

Foot-Wall.

-          Strike-Dip Slip Fault atau (Oblique Fault), yaitu sesar yang vektor pergerakannya terpengaruh arah strike dan dip bidang sesar. (Pitch 100 - 800). Strike-Dip Slip Fault terbagi lagi atas kombinasi-kombinasi Strike Slip Fault dan Dip Slip Fault, yaitu:

               Sesar Normal Sinistral, yaitu sesar yang pergerakan Hanging-Wallnya relatif turun dan

sinistral terhadap Foot-Wall.

               Sesar Normal Dextral, yaitu sesar yang pergerakan Hanging-Wallnya relatif turun dan

dextral terhadap Foot-Wall.

               Sesar Naik Sinistral, yaitu sesar yang pergerakan  Hanging-Wallnya relatif naik dan

sinistral terhadap Foot-Wall.

               Sesar Naik Dextral, yaitu sesar yang pergerakan  Hanging-Wallnya relatif naik dan

dextral terhadap Foot-Wall.

b.    Separation (Pergeseran Relatif Semu)

Bila pitch tidak dapat ditemukan, maka pergeseran tidak dapat ditentukan,

maka pergeseran disebut separation.

            Unsur- unsur struktur sesar

1.    Bidang Sesar, yaitu bidang rekahan tempat terjadinya pergeseran yang

kedudukannya dinyatakan dengan jurus dan kemiringan.

2.    Hanging-Wall, yaitu blok bagian terpatahkan yang berada relatif diatas bidang

sesar.

3.    Foot-Wall, yaitu blok bagian terpatahkan yang relatif berada dibawah bidang

sesar.

4.    Throw, yaitu besarnya pergeseran vertikal pada sesar.

5.    Heave, yaitu besarnya pergeseran horizontal pada sesar.

6.    Pitch, yaitu besarnya sudut yang terbentuk oleh perpotongan antara gores garis

(Slicken Line) dengan garis horizontal (garis horizontal diperoleh dari penandaan

kompas pada bidang sesar saat pengukuran Strike bidang sesar).

1.5.2. LIPATAN

Terdapat beberapa definisi lipatan menurut ahli geologi struktur, antara lain:

1.  Hill (1953).

Lipatan merupakan pencerminan dari suatu lengkungan yang mekanismenya

disebabkan oleh dua proses, yaitu bending (melengkung) dan buckling (melipat).

Pada gejala buckling, gaya yang bekerja sejajar dengan bidang perlapisan,

sedangkan pada bending, gaya yang bekerja tegak lurus terhadap bidang

permukaan lapisan. 

2.  Billing (1960)

Lipatan merupakan bentuk undulasi atau suatu gelombang pada batuan

permukaan.

3.  Hob (1971)

Lipatan akibat bending, terjadi apabila gaya penyebabnya agak lurus terhadap

bidang lapisan, sedangkan pada proses buckling, terjadi apabila gaya

penyebabnya sejajar dengan bidang lapisan. Selanjutnya dikemukakan pula

bahwa pada proses buckling terjadi perubahan pola keterikan batuan, dimana

pada bagian puncak lipatan antiklin, berkembang suatu rekahan yang

disebabkan akibat adanya tegasan tensional (tarikan) sedangkan pada bagian

bawah bidang lapisan terjadi tegasan kompresi yang menghasilkan Shear Joint.

Kondisi ini akan terbalik pada sinklin.

4.  Park (1980)

Lipatan adalah suatu bentuk lengkungan (curve) dari suatu bidang lapisan batuan.

Beberapa unsur perlipatan1.    Plunge, sudut yang terbentuk oleh poros dengan horizontal pada bidang vertikal.

2.    Core, bagian dari suatu lipatan yang letaknya disekitar sumbu lipatan. 

3.    Crest, daerah tertinggi dari suatu lipatan biasanya selalu dijumpai pada antiklin

4.    Pitch atau Rake, sudut antara garis poros dan horizontal, diukur pada bidang

poros.

5.    Depresion  , daerah terendah dari puncak lipatan.

6.    Culmination, daerah tertinggi dari puncak lipatan.

7.    Enveloping Surface, gambaran permukaan (bidang imajiner) yang melalui semua

Hinge Line dari suatu lipatan.

8.    Limb (sayap), bagian dari lipatan yang terletak Downdip (sayap yang dimulai dari

lengkungan maksimum antiklin sampai hinge sinklin), atau Updip (sayap yang

dimulai dari lengkungan maksimum sinklin sampai hinge antiklin). Sayap lipatan

dapat berupa bidang datar (planar), melengkung (curve), atau bergelombang

(wave).

9.    Fore Limb, sayap yang curam pada lipatan yang simetri.

10.  Back Limb, sayap yang landai.

11.  Hinge Point, titik yang merupakan kelengkungan maksimum pada suatu

perlipatan. 

12.  Hinge Line, garis yang menghubungkan Hinge Point pada suatu perlapisan yang

sama.

13.  Hinge Zone, daerah sekitar Hinge Point.

14.  Crestal Line, disebut juga garis poros, yaitu garis khayal yang menghubungkan

titik-titik tertinggi pada setiap permukaan lapisan pada sebuah antiklin.

15.  Crestal Surface, disebut juga Crestal Plane, yaitu suatu permukaan khayal

dimana terletak di dalamnya semua garis puncak dari suatu lipatan.

16.  Trough, daerah terendah pada suatu lipatan, selalu dijumpai pada sinklin.        

17.  Trough Line, garis khayal yang menghubungkan titik-titik terendah ada setiap

permukaan lapisan pasa sebuah sinklin.

18.  Trough Surface, bidang yang melewati Trough Line.

19.  Axial Line, garis khayal  yang menghubungkan titik-titik dari lengkungan

maksimum pada tiap permukaan lapisan dari suatu struktur lapisan.

20.  Axial Plane, bidang sumbu lipatan yang membagi sudut sama besar antara

sayap-sayap lipatannya.

Gambar unsur lipatan

Klasifikasi lipatan1. Klasifikasi lipatan berdasarkan unsur geometri, antara lain:

A.    Berdasarkan kedudukan Axial Plane, yaitu:

         Upright Fold atau Simetrical Fold (lipatan tegak atau lipatan setangkup).

         Asimetrical Fold (lipatan tak setangkup atau lipatan tak simetri)

         Inclined Fold atau Over Fold (lipatan miring atau lipatan menggantung).

         Recumbent Fold (lipatan rebah)

2. Klasifikasi lipatan berdasarkan bentuknya, antara lain:

  Concentric Fold\

  Similar Fold.

  Chevron Fold.

  Isoclinal Fold.

  Box Fold

  Fan Fold.

  Box Fold

        Fan Fold.

        Closed Fold

        Harmonic Fold

        Disharmonic Fold.

        Open Fold

        Kink Fold, terbagi lagi atas :

a.             Monoklin.

b.             Homoklin.

c.             Terrace.

1.5.3 KEKAR

Kekar adalah struktur rekahan pada batuan dimana tidak ada atau relatif

sedikit sekali terjadi pergeseran. Kekar merupakan salah satu struktur yang

paling umum pada batuan.

Klasifikasi kekarSecara genetik, kekar terbagi atas:

1.    Kekar Gerus (Shear Joint), yaitu kekar yang terjadi akibat stress yang cenderung

mengelincir bidang satu sama lainnya yang berdekatan.

2.    Kekar Tarikan (Tensional Joint), yaitu kekar yang terbentuk dengan arah tegak

lurus dari gaya yang cenderung untuk memindahkan batuan (gaya tension). Hal

ini terjadi akibat dari stress yang cenderung untuk membelah dengan cara

menekannya pada arah yang berlawanan, dan akhirnya kedua dindingnya akan

saling menjauhi.

3.    Kekar Hibrid (Hybrid Joint), yaitu merupakan campuran dari kekar gerus dan

kekar tarikan dan pada umumnya rekahannya terisi oleh mineral sekunder.

Jenis-jenis lipatan

a.         Kekar Gerus.

Ciri-ciri dilapangan :

         Biasanya bidangnya licin.

         Memotong seluruh batuan.

         Memotong komponen batuan.

         Bidang rekahnya relatif kecil.

         Adanya joint set berpola belah ketupat.

b.        Kekar Tarikan

Ciri-ciri dilapangan :

-          Bidang kekar tidak rata.

-          Bidang rekahnya relatif lebih besar.

-          Polanya sering tidak teratur, kalaupun teratur biasanya akan berpola kotak-

kotak.

-          Karena terbuka, maka dapat terisi mineral yang kemudian disebut vein.

Kekar tarikan dapat dibedakan  atas:

1.    Tension Fracture, yaitu kekar tarik yang bidang rekahannya searah dengan

tegasan.

2.    Release Fracture, yaitu kekar tarik yang terbentuk akibat hilangnya atau

pengurangan tekanan, orientasinya tegak lurus terhadap gaya utama. Struktur ini

biasanya disebut STYLOLITE.

Referensi :Departemen Pendidikan HMG UNPAD 2003

Diposkan oleh 1. Nadya Widiyanti 2. Renaldi Fitriana 3. Ia Kania Dewi 4. M. Imam Pratama 5. Reza Jamil 6. Andya Putra R 7. Humaedi Aldi Alfarizky 8. Akhsanul Amri di 03.41 Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook Bagikan ke Pinterest