STRUKTUR GEOLOGI DAN GAYA GEOLOGI. Materi Kuliah : Pengantar Geologi Teknik Oleh : Tri Sulistyowati

Transkripsi

1 STRUKTUR GEOLOGI DAN GAYA GEOLOGI Materi Kuliah : Pengantar Geologi Teknik Oleh : Tri Sulistyowati

2

3 DEFINISI DAN PENGERTIAN 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.

4 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI STRUKTUR GEOLOGI 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

5 GAYA-GAYA 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.

6 KEKAR (JOINT) 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.

7 Jenis-Jenis Kekar (Joint)

8 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).

9 SESAR/PATAHAN (FAULTS) 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).

10 Jenis-Jenis 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.

11 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)

12 Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults)

13 Sesar Naik Sesar Mendatar

14 Jenis-Jenis Sesar /Patahan (Faults) 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 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.

15 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.

16 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).

17 LIPATAN (FOLDS) Lipatan (Folds) adalah struktur lapisan batuan sedimen berbentuk lipatan/ gelombang/ lengkungan yang terbentuk akibat gaya endogen berupa tekanan. 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)

18

19

20 Jenis-Jenis Lipatan (Folds) 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;

21 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.

22

23 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.

24 GAYA ENDOGEN (ENDOGENE FORCES) 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.

25 GAYA EKSOGEN (EXOGENE 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.

26 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).

27 LEMPENG TEKTONIK (TECTONIC PLATE)

28 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.

29

30

31 PLATE DAN PERGERAKANNYA

32 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

33 Jenis-jenis Batas Lempeng Jenis Batas Konvergen: Obduction/Obduksi (atas) dan Subduction/Subduksi (bawah) Batas-batas lempeng : Konvergen (atas), Divergen (tengah) dan Transforms (bawah).

34

35 Jenis-jenis Batas Lempeng

36

37 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 (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.

38

39 Batas divergen

40 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).

41 Batas konvergen Subduksi

42 Obduksi

43 Tumbukan

44 Jalur kemunculan gunungapi aktif kebanyakan berada batas konvergen. Jalur tersebut disebut Ring of Fire yang terletak di Pasific

45 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.

46 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.

47

48 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.

49

50 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.

51

52 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).

53 Batas Pergeseran ( Transform )

54 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.

55 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.

56 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.

57 INDO-PLATE Peta Tektonik dan Gunung Berapi di Indonesia. Garis biru melambangkan batas antar lempeng tektonik, dan segitiga merah melambangkan kumpulan gunung berapi.

58 BUSUR MAGMATIK INDONESIA

59 BENCANA AKIBAT PERGERAKAN LEMPENG TEKTONIK Gempa Bumi Banjir Tsunami Tanah Longsor

60 Debu Vulkanik Aliran Lava Lahar Awan Panas