ANALISIS KINEMATIK SESAR ANJAK (THRUST FAULT) DAN IMPLIKASINYA TERHADAP EVOLUSI TEKTONIK ZONA KENDENG DAERAH NGRANCANG DAN SEKITARNYA Ida Bagus Oka Agastya Jurusan Teknik Geologi Institut Sains & Teknologi AKPRIND, Jl.Kalisahak no 28 Komplek Balapan, Yogyakarta (iokaagastya@gmail.com) Abstrak Daerah penelitian berada pada Kendeng fold-thrust beld yang diperkirakan terbentuk pada deformasi Kala Plio-Pleistosen. Di mana Zona Kendeng sendiri merupakan cekungan foreland basin yang mengendapkan sedimen-sedimen laut dalam yang provenancenya berasal dari pegunungan selatan (Genevraye and Samuel, 1972). Tujuan dari studi analisis kinematik sesar anjak (thrust fault) dan implikasinya terhadap evolusi tektonik Zona Kendeng daerah Ngrancang dan sekitarnya, Kecamatan Tambakrejo, Kabupaten Bojonegoro, Provinsi Jawa Timur, menentukan faktor pengaruh dan penyebab bagaimana sesar anjak terbentuk berdasarkan 2 faktor kinematik yakni translasi dan rotasi pada deformasi benda rigid, sehingga dapat membangun kerangka tektonik Zona Kendeng pada daerah penelitian. Metode penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan analisis kinematik di daerah penelitian meliputi: Melakukan analisis tegasan yang terjadi pada setiap sesar anjak, Mengamati pergerakan setiap sesar berdasarkan analisis tegasan atau analisa translasi dan rotasi sesar, Mengamati geometri sesar anjak dan kaitannya secara regional melalui pengamatan citra dan morfologi. Dari analisis tegasan pada 3 sesar dengan 4 data tegasan didapat tegasan relatif berarah utara-selatan hingga timutlaut baratdaya. Vector pergerakan dari Sesar Anjak dipengaruhi oleh perubahan tegasan yang relatif berotasi terhadap pola Sesar Mendatar Pacul dan dipengaruhi dari pola synthetic dari Sesar Mendatar Pacul Gunung Pandan. Rotasi sesar anjak yang terjadi pada daerah penelitian dipengaruhi oleh kinemtaik dari Sesar Mendatar Pacul yang mendistribusi tegasan sehingga mengalami rotasi relatif serarah jarum jam (clock wise) dan memiki pergerakan sumbu rotasi sebesar kurang lebih 19,5 o.geometri dari sesar anjak pada daerah Kendeng tidak lepas dari keadaan regionalnya, di mana ditujukan oleh penampang geologi A-B dan C-D dan seismic yang menunjukan sistem tipe imbrikasi trailing menurut Boyer dan Elliott (1982) Selain itu Tektonik Zona Kendeng utamanya Kendeng Tengah tidak luput dari pengaruh Sesar Mendatar Pacul yang terbentuk bersamaan dengan dimulainya perlipatan dan Sesar Anjak pada Zona Kendeng, dengan gaya utamanya utara-selatan yang dimulai pada Kala Plio-Pleistosen. Kata kunci: Zona Kendeng, Thrust fault, Analisis kinematik PENDAHULUAN Daerah penelitian berada pada Kendeng fold-thrust beld yang diperkirakan terbentuk pada deformasi Kala Plio-Pleistosen. Di mana Zona Kendeng sendiri merupakan cekungan foreland basin yang mengendapkan sedimen-sedimen laut dalam yang provenancenya berasal dari pegunungan selatan (Genevraye and Samuel, 1972). Selain itu struktur geologi yang berkembang di Perbukitan Kendeng didominasi oleh serangkaian perlipatan asimetris bersumbu timur-barat yang membentuk antiklinorium, dan berbagai patahan. Intensitas lipatan dan patahan berkurang ke arah timur. Sayap utara seringkali bersudut besar hingga terbalik (sungkup), yang terpotong oleh sesar anjak yang bergerak ke arah utara. Sesar anjak biasanya bersifat menerus tidak terlalu dalam (thin-skinned). Namun beberapa sesar naik bersudut besar dengan pergeseran yang signifikan juga terjadi, yang menurut data gaya berat mungkin berasal dari batuan alas (thick-skinned) (Genevraye & Samuel, 1972). Lipatanlipatan tersebut juga seringkali bersudut kecil dan disharmonis, mengindikasikan pengaruh karakter batuan sedimen laut berbutir halus berumur Mio- Pliosen yang bersifat plastis serta tidak kompeten.
Tujuan dari studi analisis kinematik sesar anjak (thrust fault) dan implikasinya terhadap evolusi tektonik Zona Kendeng daerah Ngrancang dan sekitarnya, Kecamatan Tambakrejo, Kabupaten Bojonegoro, Provinsi Jawa Timur, menentukan faktor pengaruh dan penyebab bagaimana sesar anjak terbentuk berdasarkan 2 faktor kinematik yakni translasi dan rotasi pada deformasi benda rigid, sehingga dapat membangun kerangka tektonik Zona Kendeng pada daerah penelitian. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan analisis kinematik di daerah penelitian meliputi: 1. Melakukan analisis tegasan yang terjadi pada setiap sesar anjak. 2. Mengamati pergerakan setiap sesar berdasarkan analisis tegasan atau analisa translasi dan rotasi sesar. 3. Mengamati geometri sesar anjak dan kaitannya secara regional melalui pengamatan citra dan morfologi. 4. Menyimpulkan hubungan kinematik sesar anjak dan tektonik yang terjadi di daerah penelitian. Sehingga dalam menentukan kinematik suatu sesar dapat dilakukan berdasarkan beberapa parameter, antara lain parameter vektor pergerakan (displacement vector), kedudukan sesar terhadap orientasi sumbu rotasi, geometri sesar dan pengaruh geologi secara regional. Metode untuk menentukan seluruh parameter tersebut, adalah dengan melakukan analisis tegasan dan pengamatan sesar pada sesar anjak yang mewakili keadaan fenomena geologi daerah penelitian, penyusun menggunakan acuan dari Davis dan Reynolds, 1996 dalam analisa kinematik. Dengan mengacu pada Davis dan Reynolds, mengenai analisis kinematik, maka penyusun membuat 3 analisis kinematik dari 4 sesar anjak di daerah penelitian untuk mengetahui kinematik keseluruhan sesar anjak dan dikaitkan tektonik secara regional di daerah penelitiaan. PEMBAHASAN Sesar ini berada di bagian selatan daerah penelitian, dengan arah memanjang relatif baratlauttenggara, dijumpai di sekitar daerah Napis. Indikasi adanya sesar yang dijumpai yaitu: Adanya kelurusan arah sesar (dari peta topografi dan citra satelit), adanya perubahan strike/dip, adanya bidang sesar, adanya kelurusan sungai, adanya gores garis pada bidang sesar. Unsur-unsur struktur yang diukur yaitu kelurusan N 280 E dan data bidang sesar N 132 o /61 o dengan gores garis (rake) 80 o (Gambar 1 ). Berdasarkan hasil pengolahan data lapangan dan analisis tegasan maka diperoleh jenis Sesar Naik Mengiri atau Left reverse slip fault (Rickard, 1972) dengan tegasan horizontal maksimum (Shmax): N 230 o E dan tegasan horizontal minimum (Shmin): N 137 o E. Gambar 1. Hasil analisis tegasan sesar 1 Sesar 2 Sesar ini berada di bagian tengah daerah penelitian, dengan arah memanjang relatif barat lauttenggara, dijumpai di sekitar daerah Ngrancang. Indikasi adanya sesar yang dijumpai yaitu: Adanya breksiasi, adanya perubahan strike/dip, adanya bidang sesar, dan gores garis. Unsur unsur struktur yang diukur yaitu kelurusan N 315 E. Bidang sesar pertama N 138 o E/53 o dengan gores garis (rake) 65 o (Gambar 2 ) dan sesar kedua dengan bidang sesar N 95 o E/ 57 o dengan rake 81 o (Gambar 3). Berdasarkan hasil pengolahan data lapangan dan analisis kinematika maka diperoleh jenis keduanya adalah sesar naik mengiri atau left reverse slip fault (Rickard, 1972) dengan tegasan horizontal maksimum (Shmax): N 246 o E dan tegasan horizontal minimum (Shmin): N 154 o E pada sesar pertama dan tegasan horizontal maksimum (Shmax): N 191 o E dan tegasan horizontal minimum (Shmin) : N 100 o E pada sesar kedua. Hasil analisis kinematik sesar anjak pada daerah Ngrancang dan sekitarnya Analisis tegasan Berdasarkan analisis tegasan pada 3 model sesar anjak di lokasi penelitian, di dapat tegasan yang relatif utara selatan, di mana di bagi ke dalam 4 data analisis tegasan, yakni: Sesar 1 Gambar 2. Hasil analisis tegasan sesar 2
Gambar 3. Hasil analisis tegasan sesar 2 Sesar 3 Sesar ini berada di bagian utara daerah penelitian, dengan arah memanjang relatif baratlauttenggara, dijumpai di sekitar daerah Ngrau. Indikasi adanya sesar yang dijumpai yaitu: Adanya kelurusan arah sesar (dari peta topografi dan citra satelit), adanya perubahan strike/dip, adanya bidang sesar (Gambar IV.10), adanya kelurusan sungai, adanya gores garis pada bidang sesar. Unsur-unsur struktur yang diukur yaitu kelurusan N 310 E dan data bidang sesar N 164 o /50 o dengan gores garis (rake) 78 o. (Gambar 4). Berdasarkan hasil pengolahan data lapangan dan analisis kinematika maka diperoleh jenis sesar naik mengiri atau left reverse slip fault (Rickard, 1972) dengan tegasan horizontal maksimum (Shmax): N 263 o E dan tegasan horizontal minimum (Shmin): N 172 o E. garis (slickenside) dan steping pada bidang sesar untuk mengamati pergerakan relatif slip dari sesar nantinya dikaitkan dengan tegasan yang terjadi di lapangan secara umunnya. Di mana dari hasil pengamatan dari 4 data tegasan dari 3 buah sesar anjak dilapangan didapatkan bahwa sesar-sesar anjak tersebukt memiliki slip yang relatif naik dengan unsur mengiri (Gambar 6). Jika dikaitkan dengan tegasannya, penyebaran tegasan sesar anjak tersebut menunjukan perubahan tegasan dari utaraselatan hingga timurlaut-barat daya yang dipengaruhi oleh sesar mendatar pacul pada gunung pandan yang berada di bagian luar daerah penelitian menyebabkan tegasan pada daerah penelitian mengalami perubahan dan menyebabkan pergerakan sesar anjak yang memiliki slip mengiri. Selain itu slip naik mengiri pada sesar anjak merupakan hasil dari pola synthetic dari sesar mendatar pacul, yang mengalami perubahan (inversi) menjadi sesar anjak (Gambar 5). Gambar 5. pola synthetic Sesar Mendatar Kiri Pacul Gambar 4. Hasil analisis tegasan sesar 3 Vektor pergerakan sesar dan rotasi sesar anjak Dari analisis tegasan dan pengamatan data sesar anjak di lapangan maka didapat beberapa hal menarik terkait dengan analisa kinematik yang menggambarkan vector pergerakan sesar (translasi) dan rotasi sesar anjak pada daerah penelitian. Di mana keduanya saling berkaitan, sehingga didapat hasil sebagai berikut. 1. Vector pergerakan sesar Berdasarkan analisis tegasan dan pengamatan data sesar dilapangan, di mana data sesar terdiri dari 4 data slip (pergerakan sesar) yang terbagi menjadi 3 buah sesar, di mana masing-masing data sesar tersebut dalam analisis vector pergerakan, penyusun menggunakan pengamatan pada gores Gambar 6. kenampakan slip pada bidang sesar yang ditunjukan oleh goresgaris 2. Rotasi Sesar anjak Berdasarkan analisis tegasan dan keterdapatan Sesar Mendatar Pacul pada daerah Kendeng Tengah, mempengaruhi rotasi tegasan, rotasi dari Sesar Anjak dan lipatan pada daerah
penelitian. Di mana rotasi ini diketahui dari memplotkan data tegasan horizontal maksimum (Shmax) yang mengalami perubahan rotasi se arah jarum jam (clock wise) (Gambar 7), selain itu sesar anjak mengalami rotasi sebagai akibat isostasi gaya pada daerah dengan reologi batuan ductile dan dari Sesar Mendatar Pacul pada Gunung Pandan yang memiliki pergerakan mengiri..berdasarkan pengukuran sumbu pada morfologi-morfologi pada Zona Kendeng Tengah secara umum didapatkan rotasi dari Sesar Anjak maupun lipatan sebesar 19,5 o searah jarum jam (clock wise) (Gambar 8) daerah penelitian termasuk ke dalam sistem imbrikasi trailing yang ditunjukan oleh kenampakan penampang geologi dan penampang seismik secara umum pada Zona Kendeng (Gambar 10). Dari kenampakan penampang diketahui sistem Sesar Anjak pada daerah penelitian yang masuk ke dalam tipe imbrikasi trailing di mana pengakomodasian pergeseran (displacement) sesar utama didistribusikan ke sesarsesar yang lebih kecil pada bagian depan (footwall) sehingga besar (magnitude) dan arah (sense) pergeseran menjadi konsisten (Dahlstrom, 1969), sehingga diketahui sesar anjak pertama yang terbentuk di daerah penelitian, terdapat di bagian selatan sesuai dengan model dari sistem imbrikasi trailing. Gambar 7.sebaran tegasan pada daerah penelitian Gambar 9.sistem thrust fault dari Boyer dan Elliott Gambar 8. Rotasi pola kelurusan sesar dan lipataan pad daerah penelitian Geometri Sesar Anjak dan kaitan secara regional Berdasarkan Boyer dan Elliott (1982) membagi sistem sesar anjakan menjadi 2 tipe yaitu imbrikasi dan duplex (Gambar 9). Perbedaan mendasar dari keduanya adalah pada sistem imbrikasi, hanya memiliki komponen floor thrust, sedangkan sistem duplex memiliki komponen floor thrust dan roof thrust. Sistem imbrikasi dapat dibagi menjadi 2 yaitu tipe leading dan tipe trailing. Imbrikasi tipe leading dicirikan oleh pergerakan sesar maksimum berada pada bagian terdepan atau paling rendah dari urutan sesar yang ada, sedangkan imbrikasi tipe trailing dicirikan oleh pergerakan sesar maksimum berada pada bagian terbelakang atau paling tinggi dari urutan sesar yang ada. Adapun sistem sesar anjak pada Gambar 10.Penampang geologi daerah penelitian dan penampang seismic dalam Prasetiadi ( 2007)
Kinematik sesar anjak pada daerah penelitian tidak jauh terlepas dari keadaan secara regional Zona Kendeng, terutama Zona Kendeng Tengah di mana selain sesar-sesar njak yang sejajar dengan sumbu antiklnorium, perbukitan Kendeng juga dipotong oleh berbagai sesar geser yang memotong sumbu antiklinorium dengan panjang hingga puluhan kilometer dalam zona patahan yang kompleks, diduga merupakan sesar dalam (deep-seated fault) yang berasal dari batuan alas. De Genevraye & Samuel (1972) menduga, Lembah Sungai Serang dan Lembah Bengawan Solo terbentuk oleh sesar-sesar geser dalam tersebut, termasuk pula yang dilalui oleh volkanisme Gunung Pandan (Hussein, 2016). Pada tanggal 25 Juni 2015 terjadi gempabumi di sebelah baratdaya Gunung Pandan, mengindikasikan bahwa tektonik Zona Kendeng masih aktif. Gempabumi tersebut berasal dari patahan yang melewati Gunung Pandan, yaitu Sesar Mendatar Pacul yang bersifat sinistral. Pola perlipatan Kendeng di sekitar Gunung Pandan tampak khas, di mana terdapat defleksi di sisi timur dan barat gunungapi tersebut (Gambar 11). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh deviasi stress kompresi yang datang dari arah selatan secara lokal akibat kehadiran dapur magma Gunung Pandan yang bersifat ductile. Sehingga dapat diduga bila proses perlipatan dan pengangkatan Kendeng terjadi relatif bersamaan dengan volkanisme Gunung Pandan. Cekungan Kendeng diperkirakan mulai mengalami pengangkatan pada saat awal deposisi batugamping Klitik, di awal Pliosen (Hussein, 2016). Mendatar Pacul yang mendistribusi tegasan sehingga mengalami rotasi relatif serarah jarum jam (clock wise) dan memiki pergerakan sumbu rotasi sebesar kurang lebih 19,5 o. Geometri dari sesar anjak pada daerah Kendeng tidak lepas dari keadaan regionalnya, di mana ditujukan oleh penampang geologi A-B dan C-D dan seismic yang menunjukan sistem tipe imbrikasi trailing menurut Boyer dan Elliott (1982) Selain itu Tektonik Zona Kendeng utamanya Kendeng Tengah tidak luput dari pengaruh Sesar Mendatar Pacul yang terbentuk bersamaan dengan dimulainya perlipatan dan Sesar Anjak pada Zona Kendeng, dengan gaya utamanya utara-selatan yang dimulai pada Kala Plio- Pleistosen. DAFTAR PUSTAKA Genevraye, P., Samuel, L, 1972,Geology of the Kendeng Zone (Central and East Java), Indonesian Petroleum Association. Hussein, S., 2016, Buku Panduan Ekskursi Geologi Regional Jawa Timur Bagian Barat, Jurusan Teknik Geologi, Fakultas teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Gultaf, H. 2014, Tesis : Analisa Kinematik Sesar Grindulu di Daerah Pacitan dan Sekitarnya, Program Studi Teknik Geologi, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Rickard, M.J.,1972, Fault Classificationdiscussion: Geological Society of America Bulletin, v.83 Gambar 11 Sesar Pacul dan pola kegempaan(hussein,2016) KESIMPULAN Dari analisa kinematik sesar anjak pada daerah Ngrancang dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari analisis tegasan pada 3 sesar dengan 4 data tegasan didapat tegasan relatif berarah utara-selatan hingga timutlaut baratdaya. 2. Vector pergerakan dari Sesar Anjak dipengaruhi oleh perubahan tegasan yang relatif berotasi terhadap pola Sesar Mendatar Pacul dan dipengaruhi dari pola synthetic dari Sesar Mendatar Pacul Gunung Pandan. 3. Rotasi sesar anjak yang terjadi pada daerah penelitian dipengaruhi oleh kinemtaik dari Sesar