Pencirian JASAD batuan

Transkripsi

1 Pencirian JASAD batuan Disediakan oleh: Dr. Wan Zuhairi Wan Yaacob Program Geologi UKM

2 Pengelasan jasad batuan (rock mass) Pengelasan jasad batuan adalah berdasarkan kepada cerapan yang dilakukan di lapangan jika singkapan di lapangan terdiri dari satu jenis batuan, ianya dianggap sebagai homogen» eg. Granit jika batuan singkapan terdiri drp batuan sedimen atau metamorf, maka ianya tidak homogen Terdapat 3 jenis sifat jasad batuan yang penting:-- (1) struktur (i.e. sesar dan perlipatan) (2) ketakselanjaran (i.e. kekar, perlapisan) (3) profil luluhawa (1) Struktur istilah struktur pada batuan:--» Sedimen ; perlapisan, selang lapis, laminasi, perlapisan, sesar» Metamorf ; perlapisan, foliasi, perlipatan» igneus ; rekahan,, sesar, massive dua bentuk utama perubahan strata akibat pergerakan bumi ialah lipatan (folds) dan sesar (faults); iaitu batuan terlipat dan merekah. Lipatan; perubahan bentuk batuan dari planar/rata menjadi bergelombang.

3 Sesar; permukaan ketakselanjaran yang memisahkan strata batuan dan mengalami pergerakan membentuk zon hancur - bahan > lemah berbanding batuan sekitar (fault brecia). Terdapat juga batuan terkisar halus dalam zon nipis sepanjang satah sesar (fault gauge) berlaku juga gangguan atau perlipatan pada batuan sekitar berdekatan satah sesar (fault drag) terdapat kesan gores-garis dan tergilap pada permukaan satah sesar (slikensides) patahan mengejut sepanjang sesar menyebabkan gempa bumi Kecondongan batuan dari kedudukan yang mendatar dan juga retakan/rekahan/kekar pada batuan boleh diukur orientasinya dinamakan sebagai jurus (strike) dan kemiringan (dip) jurus = arah garisan mendatar yang dilukis pada sebarang titik di permukaan struktur (eg. Perlapisan yang condong) sudut kemiringan = sudut dalam darjah di bawah garis mendatar kompas-klinometer digunakan untuk mengukur orientasi perlapisan dan retakan. Pengukuran juga berbeza mengikut bidang kerja: untuk ahli geologi ; bacaan perlapisan diambil sebagai jurus dan sudut kemiringan (i.e. direkodkan sebagai jurus/kemiringan, eg. 290 o /45 o ) --- hukum tangan kiri (???) untuk ahli geologi kejuruteraan, bacaan diambil sebagai sudut kemiringan dan arah kemiringan (i.e. direkodkan sebagai sudut kemiringan/arah kemiringan, eg. 45 o /200 o

4 (2) Ketakselanjaran (discontinuities) satah lemah di dalam jasad batuan di mana bahan batuan terputus (i.e. satah yang memisahkan bahan permukaan dalam jasad batuan yang terbuka atau berpotensi utk terbuka apabila dikenakan sedikit daya tegasan oleh beban binaan kejuruteraan. saiz berjulat dari rekahan kecil (fissures) hingga kepada sesar yang besar ketakselanjaran mempunyai pelbagai bentuk, tetapi jenis yang utama berlaku dalam bentuk set» eg. Kekar, satah perlapisan, ira, foliasi, sesar dua jenis satah ketakselanjaran yang utama ialah kekar dan satah perlapisan kekar (joints):-- adalah retakan/rekahan pada jasad batuan tanpa melibatkan sebarang pergerakan batuan. Kekar terbentuk disebabkan oleh daya tegangan (tensional) dan daya mampatan (compressive) Terbentuk dalam pelbagai cara:--» dalam batuan igneus; semasa penyejukan batuan» batuan sedimen; pengecutan semasa pengeringan sedimen (sedimen diagenesis)» kesemua batuan; kesan tegasan tektonik (tectonic stressing) -- eg. Aktiviti sesar dan lipatan batuan» terbentuk apabila berlaku perlepasan beban (unloading) yang menindih batuan (as a result of release of stored stresses in rock)» dipermukaan bumi kekar terbentuk oleh proses denudasi (eg. Luluhawa) dan/atau kehilangan tegasan sisa

5 ciri-ciri kekar adalah;» retakan yang mengalami sedikit atau tiada pergerakan» retakan yang padat/rapat antara satu sama lain (closely spaced)» kekerapan kekar bergantung kpd litologi dan ketebalan lapisan» kekar terhad hanya pada satu lapisan dan mempunyai had saiz tertentu» kekar mempunyai set-set yang selari dalam satu kawasan» orientasi kekar adalah simentri dan berserenjang/normal terhadap perlapisan satah perlapisan (bedding planes):-- satah lemah dalam batuan sedimen satah perlapisan boleh terdiri drp perlapisan nipis batu lumpur/shale di antara batuan yang lebih kuat membentuk sempadan diantara lapisan (beds) di mana sedimen dibezakan dari segi tekstur dan komposisi satah perlapisan adalah tertutup ketat di dalam bumi tetapi terbuka apabila terdedah kpd agen perlepasan tegasan oleh pengurangan beban penjelasan tentang ketakselanjaran adalah bertujuan untuk mengenali ciri-ciri fizikal dan mekanik ketakselanjaran. Ini termasuklah penjelasan yang berkaitan dengan:-- 1) orientasi (orientation) 2) jarak ketakselanjaran (spacing) 3) panjang ketakselanjaran (persistence) 4) keadaan permukaan ketakselanjaran (kekasaran/roughness) 5) kekuatan dinding ketakselanjaran (wall strength) 6) bukaan (aperture) 7) bahan isian (infilling) 8) aliran air 9) bilangan set-set (number of sets) 10) size dan bentuk blok (block size and shape)

6 1) orientasi (orientation) setiap ketakselanjaran mesti dikenalpasti dan orientasinya diukur, serta direkodkan dalam peta dasar orientasi penting kerana ianya mempengaruhi kestabilan pengorekan yang dilakukan dalam jasad batuan» eg. Kegagalan bentuk gelinciran berlaku pada ketakselanjaran yang miring kearah pengorekan orientasi sesuatu ketakselanjaran boleh diwakili oleh sudut kemiringan (dip) dan arah kemiringan (dip direction) bacaan orientasi ketakselanjaran boleh diplot menggunakan dua kaedah:--» gambarajah Rosettes» plot kutub pada Schmidt stereonet» plot tersebut memberikan maklumat tentang bilangan set kekar, dan purata orientasi kekar. 2) jarak ketakselanjaran (spacing) merupakan purata jarak yang mewakili jarak menegak diantara dua ketakselanjaran» jarak ktslj ditentukan dengan mengira bilangan retakan yang memotong garis imbasan. data dinyatakan dalam bentuk» purata jarak» peta retakan» menggunakan rajah histogram untuk merekodkan jarak minimum, maximum dan jarak purata untuk setiap set ketakselanjaran (Smin, Smax,S) jarak diantara ketakselanjaran mempengaruhi saiz blok individu bahan batuan» kalau jarak adalah dekat-dekat, batuan lemah» kalau jarak jauh, maka batuan adalah kuat» (bergantung juga jenis batuan tersebut)

7 3) panjang ketakselanjaran (persistence) ialah ukuran panjang dari mana ia bermula dan berakhir (size of discontinuity) diatas permukaan singkapan batuan samada ianya bermula/berakhir dalam jasad batuan atau pada ketakselanjaran yang lain untuk kekar yang major, satah mungkin melepasi had singkapan yang dicerap penting dibezakan ketakselanjaran samada:--» bermula dan berakhir pada permukaan singkapan batuan (i.e. kedua hujung ketakselanjaran dapat dicerap)» melepasi had singkapan (i.e. satu atau kedua hujung ketakselanjaran tidak dapat dicerap)» berakhir/bermula pada satah ketakselanjaran yang lain 4) keadaan permukaan ketakselanjaran (kekasaran/roughness) permukaan satah ketakselanjaran boleh:--» rata» beralun» bertangga pengelasan juga berdasarkan kpd 2 skala pemerhatian; dalam skala yang kecil (beberapa cm) atau berskala besar (beberapa meter) 5) kekuatan dinding ketakselanjaran (wall strength) kekuatan satah ketakselanjaran bergantung kepada keadaan kekuatan bahan batuan yang membentuk dinding ketakselanjaran tersebut kekuatan dinding ktslj lebih lemah dari bahan batuan kerana kesan dari luluhawa (weathering) atau perubahan (alteration) boleh digunakan Schmidt Hammer untuk mengukur UCS (unconfined compressive strength) batuan

8 6) bukaan (aperture) purata jarak menegak diantara dua dinding ketakselanjaran» bukaan boleh diisi oleh air, tanah/clay atau udara 7) bahan isian (infilling) bahan isian diantara permukaan ketakselanjaran» tanah yang mengisi bukaan» mineral seperti kalsit» bahan isian sesar -- breccia bahan isian perlu dikenalpasti; sifat fizikal» eg. Mineralogy, particle size, nisbah kemampatan, water content, ketebalan bahan. Kekuatan bahan juga hendaklah dinilai secara cerapan, manual atau ukuran 8) aliran air (seepage) aliran air, kelembapan, anggaran kadar aliran air pada satah ketakselanjaran samada terdapat bahan isian atau tidak perlu dicerap 9) bilangan set-set (number of sets) ketakselanjaran yang tidak sama, dengan penyusunan tanpa arah dikenali sebagai tidaksistematik (non-systematic) kekar sistematik pula tersusun dalam arah yang tertentu. Kekar sistematik boleh terdiri dari satu atau lebih set kekar dan mempengaruhi blok jasad batuan dan saiz blok

9 10) size dan bentuk blok (block size and shape) jarak (spacing) antara ketakselanjaran boleh diterangkan oleh saiz dan bentuk blok batuan beserta dengan ketakselanjarn dan juga panjang relatif ketakselanjaran (persistent) Matula dan Holzer (1978) telah memberikan nama model untuk blok jasad batuan:-- a) blok polyhedral ; ketakselanjaran tak sama tanpa susunan set kekar b) blok tabular ; satu set dominan (no 1, eg. Satah perlapisan)» bentuk seperti meja c) blok prisma; dua set dominan iaitu no 1 dan 2 d) blok sama dimensi (equidimension) ; tiga set dominan (1, 2, dan 3) hampir berbentuk ortogonal, dengan sedikit kekar tak sama, membentuk bongkah sama-dimensi. e) blok romb (rhomboidal); terdapat tiga (mungkin lebih) kekar dominan 1,2 dan 3 membentuk bongkah samadimensi yang menyerong» rhomboidal = bentuk flat dengan empat sisi lurus f) blok turus (columnar); terdapat lebih dari tiga set ketakselanjaran, kekar selari 1, 2, 3, 4, 5 dipotong oleh kekar tak sama arah.