Geologi Fisik (Pengenalan Struktur Geologi) Oleh : Irvani Referensi : Thomson, G. R. and Turk, J. 1991. Modern Physical Geology. Saunder College Publishing, USA. Lutgens, F. K., Tarbuck, E. J. and Tasa, D. 2012. Essentials of Geology, 11th Edition, Pearson Prentice Hall, New Jersey. Freeman, T. 2004. Environmental Geology Laboratory. John Wiley & Sons, Inc., USA. Monroe, J. S. and Wicander, R. 2009. The Changing Earth: Exploring Geology and Evolution. 5th Edition. Pre-Press PMG, USA. Carlson, D. H., Plummer, C. C. and Hammersley, L. 2011. Physical Geology : Earth Revealed. 9th Edition. McGraw-Hill, New York. Bates, R.L. and Jackson, J.A., 1987. Glossary Geology. 3th Edition. American Geological Institute Elexandria, Virginia. Williams, L. 2004. Earth Science Demystified. McGraw-Hill, New York. Frisch, W., Meschede, M. And Blakey, R., 2011. Plate Tectonics : Continental Drift and Mountain Building. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. German. DLL 1
Materi : - Pendahuluan (P.1) - Sejarah, Struktur & Komposisi Bumi (P.2) - Proses-Proses Geologi & Tektonik Lempeng (P.3-4) - Pengenalan Unsur, Mineral & Batuan (P.5-8) : - Unsur & Mineral - Batuan Beku - Batuan Sedimen - Batuan Metamorf - Prinsip Stratigrafi, Paleontologi & Umur Geologi (P.9) - Pengenalan Struktur Geologi (P.10-11) - Pengenalan Hidrogeologi & Geomorfologi (P.12) - Pengenalan Kebencanaan Geologi (P.13) - Pengenalan Peta, Kompas, Navigasi dan Peralatan Geologi (P.14) - Kuliah Lapangan (Situasional) Struktur Dalam Geologi 1. Struktur Primer : terbentuk bersamaan (syn) dengan pembentuakan batuan. Contoh : Struktur sedimen, struktur pada batuan beku, dll. 2. Struktur sekunder : terbentuk setelah (post) pembentukan batuan. Contoh : lipatan, kekar, sesar. 2
I. UNSUR-UNSUR STRUKTUR GEOLOGI Unsur-Unsur Struktur Geologi meliputi : 1. Titik : Penyederhanaan dari unsur garis. Ex: Titik pengamatan. 2. Garis : Kumpulan dari titiktitik/penyederhanaan dari unsur bidang. Ex : Strike 3. Bidang : Kumpulan dari garis-garis. Ex : Bidang perlapisan, kekar, sesar, dll. Keterangan : Strike : Menunjukkan arah penyebaran batuan/orientasi sesar/orientasi kekar, dll. Merupakan garis potong antara bidang horisontal terhadap suatu bidang tertentu (bidang perlapisan, bidang sesar, bidang kekar, dll) Dip : Sudut kemiringan maksimal, yang diukur tegak lurus terhadap strike. 3
Carlson, et al. 2011 Carlson, et al. 2011 4
Skema urutan pengambilan unsur struktur geologi dan pengolahannya : 1. Pengambilan data struktur geologi : Unsur bidang Unsur garis Unsur titik 2. Pengolahan data struktur Geologi : Unsur bidang Unsur garis Unsur titik Iustrasi Unsur struktur geologi 5
Ductile and Brittle Deformation Features Ductile Brittle II. LIPATAN Pengertian : Ragan, 1973 : Lipatan merupakan perubahan bentuk dari suatu benda yang dinyatakan sebagai lengkungan atau sekumpulan garis atau unsure bidang di dalam benda. Billings, 1964 : Lipatan adalah gelombang batuan di bumi. Seperti pada batuan sedimen, batuan vulkanik, batuan metamorf. Akan tetapi pada kondisi tertentu lipatan dapat terbentuk pada batuan beku seprti gabro yang berlapis atau granit gneiss. 6
7
Lipatan pada batuan (sedimen) terjadi karena batuan memiliki daya plastisitas. Jika daya plastisitasnya terlampaui, maka batuan akan pecah (kekar) dan jika gaya terus bekerja maka bisa mengalami pergeseran posisi (sesar). Faktor-Faktor yang Menentukan Bentuk Lipatan 1. Variasi litologi. 2. Ketebalan lapisan. Catatan : Setiap batuan memiliki sifat pejal dan lentur yang berbeda, sehingga bentuk lengkungannya juga berbeda. Batugamping lebih pejal dari batulempung, dan batupasir lebih lentur dari batugamping. 8
Unsur-Unsur Lipatan 9
Nomenklatur Lipatan Antiklin : lipatan dengan bagian cembungnya mengarah ke atas. Dalam hal ini batuan tua makin dalam letaknya. Sinklin : lipatan dengan bagian cukungnya mengarah ke atas. Makin muda batuannya makin dalam letaknya. Klasifikasi Lipatan Berdasarkan Geometri (Billings,1951) Lipatan simetri lipatan asimetri lipatan rebah lipatan menggantung lipatan isoklinal lipatan monoklin lipatan chevron lipatan kipas (fan fold) 10
11
Gambar Lipatan Sinklin (Simetri) Singkapan Antiklin (Simetri) 12
Lipatan jenis Chevron Singkapan Lipatan Asimetri di Lapangan 13
Cara Mengenal Lipatan Cara langsung : dengan langsung melihat lipatan di lapangan. Plotting kedudukan lapisan : dari hasil pengukuran strike/dip di lapangan yang diplot di peta. Pola peta : Dengan membuat peta geologi, dimana terdapat unit-unit batuan yang berbeda dapat dilihat strukturnya. Topografi : Batuan yang resisten akan membenuk gununggunung dan yang lemah membentuk lembah-lembah. Pemboran Penambangan : Dapat memberikan data terlengkap tentang struktur geologi. Geofisika Pengambilan data Struktur Lipatan 14
Plot data struktur pada peta III. KEKAR Kekar adalah rekahan batuan, memanjang dengan sedikit atau tanpa pergeseran (displacement) (Giani, 1992; Bell, 2007 dan Twiss & Moores, 2007). Orientasi geometri kekar (Bell, 2007). Ket : (cross joint, longitudinal joint, diagonal joint) relatif terhadap sumbu lipatan dan sumbu tegasan utama. 15
Klasifikasi Kekar Secara Genetis (Klasifikasi berdasarkan cara terjadinya) 1. Kekar Gerus (Shear Joint) Akibat dari stress yang cenderung mengelincir satu sama lainnya 2. Kekar Regangan (Ekstensional Joint) Akibat stess yang saling menjauh 3. Kekar Tegangan (Compresional Joint) Kekar yang diakibatkan oleh gaya bersifat kompresional. Keterangan : Stress adalah gaya yang mengenai batuan (atau sesuatu yang lain) Strain adalah perubahan dalam ukuran dan/atau bentuk dari suatu objek padat (solid object) sebagai reaksi terhadap stress. 16
Tipe Stress 1. Tension: Stress tegak lurus suatu bidang dengan arah yang saling menjauh Tarikan pada batuan Membentuk special fractures yang disebut joint Cenderung meningkatkan volume 2. Compression: Stress tegak lurus suatu bidang dengan arah yang saling mendekat Menekan batuan Mengurangi volume 3. Shear: Stress saling berpapasan/parallel terhadap suatu permukaan Cenderung mengubah bentuk 17
18
Pola kekar secara umum : 1. Sistematik : Merupakan set kekar yang menunjukkan kelompok kekar paralel dan sub-paralel (Giani, 1992 dan Pluijm & Marshak, 2004). 2. Non-sistematik : Kekar yang tidak memiliki pola definitif, dengan distribusi spatial tidak teratur (Pluijm & Marshak, 2004) dan Twiss & Moores, 2007). 26 Pluijm & Marshak, 2004 Pluijm & Marshak, 2004 19
ORIGIN AND INTERPRETATION OF JOINTS Pluijm & Marshak, 2004 20
21
IV SESAR/PATAHAN (Fault) Patahan merupakan diskontinuitas memanjang dengan teramati perpindahan posisi. Secara umum patahan membentuk set-set diskontinuitas paralel atau sub-paralel memanjang, atau disebut juga zona patahan. (Pluijm & Marshak, 2004; Davis, 1984; Twiss & Moores, 2007; Jaeger et al., 2007; Giani, 1992; dan Wyllie & Mah, 2004) Secara umum sesar dibagi menjadi 3 macam 1. Sesar Normal/Sesar turun : jika blok hangging wall relatif turun terhadap foot wallnya. Atau blok foot wall relatif naik terhadap hangging wallnya. 2. Sesar Mendatar : sesar yang kedua blok sesarnya bergerak secara horizontal dengan arah yang berlawanan. 3. Sesar Naik : jika blok hangging wall relatif naik terhadap foot wallnya. Atau blok foot wall relatif turun terhadap hangging wallnya. Ket : Hangging Wall : merupakan blok yang terletak di atas bidang sesar. Foot wall : Merupakan blok yang terletak di bawah bidang sesar. 22
Diagram dan plotting proyeksi luasan-sama dari tiga kelas patahan (Anderson, 1942 dalam Rowland et al., 2007). Berdasarkan arah pergerakannya (slip), sesar dibagi menjadi : 1. Strike Slip Fault 2. Dip Slip Fault 3. Oblique (strike dip slip fault) 23
hanging wall foot wall Dip-Slip Faults -- primary movement is vertical reverse fault: old rocks are brought up in hanging wall normal fault: old rocks are brought up in foot wall hanging wall foot wall Strike-Slip Faults -- primary movement is horizontal, not vertical, meaning no old rocks are brought up or moved down relative to the Earth s surface Strike-slip faults result from shear stress, like what we see at transform plate margins. The San Andreas system is a big strike-slip fault 24
Normal Faults older rocks moved down in hanging walls 25
Sesar Normal Sesar Normal 26
Skema terbentuknya sesar naik Sesar Naik 27
Reverse Fault older rocks moved up in hanging wall Sesar Naik 28
Sesar Naik Sesar Naik 29
Sesar Mendatar Sesar Mendatar Menganan 30
31
32
Gejala2 (ciri) keterdapatan sesar : 1. Kelurusan topografi, air panas, rawa-rawa. 2. Perubahan mendadak bidang lapisan/ foliasi 3. Perubahan mendadak struktur lain ; lipatan, retas dll 4. Perubahan arah dan kemiringan kekar lineasi 5. Pergeseran batas satuan peta 6. Perulangan dan hilangnya satuan batuan 7. Bongkah-bongkah asing pada batuan lain 8. Kelurusan jalur mineralisasi, silifikasi dan ubahan 9. Metamorfosa 10. Pelurusan pd jalur mineralisasi, terbreksikan atau ubahan dari data geofisika : a. Pelurusan dan perubahan sifat anomali gaya berat dan magnetik. B. Gradien yang curam pada peta gaya berat magnetik. Komponen-komponen Bidang Sesar : 1. Bidang Sesar 2. Cermin sesar (slicken side) 3. Gores garis (Slicken line) 33
Pengukuran Bidang Sesar : 1. Data Orientasi kemiringan bidang sesar (strike/dip) 2. Data Pitch : merupakan besarnya sudut runcing yang dibentuk antara strike dengan slicken line. Tabel hubungan nilai pitch dengan jenis patahan (Ragan, 1973) 34
Analisis struktur geologi Analisis patahan menggunakan program proyeksi stereografi Dips V-3.0, sehingga diketahui jenis dan pola pergerakan patahan. Terima Kasih 35