PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR
I PRINSIP DASAR
PENDAHULUAN Bumi adalah planet yang sangat dinamis. Beberapa bukti diantaranya adalah peristiwa terjadinya gempa bumi dan kegiatan gunung berapi yang terjadi di berbagai tempat di penjuru dunia. Bukti geologi dalam batuan menunjukan bahwa kegiatan ini terjadi terus menerus dalam sejarah bumi. Aktifitas ini telah berlangsung beratus-ratus juta juta tahun dan memperlihatkan bukti kedinamisan kedinamisan bumi bumi yang konstan. konstan. Tujuan utama dalam mempelajari geologi struktur dan tektonik adalah merekonstruksi gayagaya yang menyebakan proses perubahan dan evolusi dari muka bumi. Secara umum, pengertian pengertian geologi struktur adalah ilmu yang mempelajari mempelajari batuan yang terdeformasi terdeformasi yang membentuk lapisan atas dari bumi. Kata Struktur berasal dari bahasa latin yang berarti membangun. Deformasi atau deformation adalah proses yang merubah bentuk atau ukuran dari batuan dan meninggalkan hasil yang permanen di batuan. Sebagai contoh adalah proses patahan pada kerak bumi yang dapat menimbulkan menimbulkan timbulnya struktur penyerta penyerta dalam batuan seperti perlipatan, rekahan dan patahan-patahan kecil. . Struktur penyerta ini dapat digunakan untuk mempelajari perkembangan struktur geologi suatu daerah. Geologi struktur telah berkembang mulai dari ilmu yang sangat diskriptif menjadi yang lebih kuantitatif dengan memakai prinsip continuum mechanics untuk mempelajari proses deformasi dan pembentukan struktur geologi (Twiss dan Moore,1992). Dalam mempelajari semua ilmu yang ada di dalam geologi struktur akan sangat tergantung pada observasi batuan yang terdeformasi di lapangan. Observasi ini dapat dilakukan pada berbagai skala, mulai dari skala singkapan yang besar kilometer, meter, centimeter, hingga millimeter, dan bahkan sampai mikroskopik. Pengertian akan struktur geologi akan lebih meningkat apabila dalam penelitiannya penelitiannya dapat mengintegrasik mengintegrasikan an di semua skala yang ada dibumi kita ini. Tetapi hal tersebut tidak mungkin dilakukan. Untuk lebih mempertajam arti dan interpretasi, struktur geologi moderen banyak melakukan percobaan laboratorium maupun simulasi matematika (Davis dan Reynolds, 1996; Twiss dan Moore,1992 dan Suppe,1985). Pada umumnya penelitian geologi struktur dan tektonik terkonsentrasi di permukaan atau di bagian luar kerak bumi. Karakteristik Karakteristik kerak bumi pada umumnya umumnya secara langsung atau tidak langsung diakibatkan oleh pergerakan lithosfir. Pergerakan ini, dinyatakan dalam teori tektonik lempeng yang juga banyak menjelaskan aktivitas tektonik dibumi saat ini maupun yang tercatat dalam batuan di cekungan-cekungan laut. Kebanyakan bukti-bukti proses tektonik dan pergerakan pergerakan didapatkan didapatkan di kerak samudra samudra dimana pematang pematang tengah samudra samudra didalam proses peregangannya peregangannya menghasilkan menghasilkan materi baru untuk menambah menambah komposisi komposisi lithosfir. lithosfir. Namun demikian umur kerak samudra yang paling tua yang didapatkan adalah 180 juta tahun yang lalu, sehingga lebih dari 96% sejarah tektonik bumi harus didapatkan dari kerak benua.
PRINSIP DASAR GE
LOGI STRUKTUR
Penelitia geologi memperlihatk n bahwa k banyakan d eformasi di kerak benu terjadi pa a arah yang linear ya g berasosiasi dengan b atasbatas lempeng saat ini (Gambar 1). Dengan pola-pol struktur di kerak benua yang tua ki ta dapat me gerti prose tektonik saat ini. Hal i i juga me yatakan ba wa dalam empelajari geologi str uktur tidak dapat dipis hkan dengan pemaha an tentang ektonik lem eng.
G mbar 1. D
stribusi dar atan, batas benua, cek ngan laut dalam dan lempeng te tonik di d unia serta bukti def rmasi berd asarkan ke empaan (modifikasi da i USGS World Topogra phic map 2003).
UNSU
-UNSUR
TRUKTUR GEOL
GI
Secara umum dalam geologi ad tiga jenis struktur ge logi yang t erobservasi dari lapang n yaitu: bi ang kontak , stuktur pri er dan str ktur sekund er. Bidang ontak adal h batas antar jenis bat an, yang encerminka n suatu pro es geologi. Bidang kontak (Gambar 2) ini dapat berupa; ontak sedi entasi (nor al), ketida selarasan, ontak intru i, kontak tektonik beru a bidang s sar atau zo a sesar atau shear zone. Struktur Primer ada ah struktur dalam batuan yang berkembang ada saat at u bersama n dengan proses pemb ntukannya (Gambar 3). Pada umumnya struktur ini merefle sikan kondisi lokal dar i lingkunga pengendapan batuan t rsebut. Con ohnya bida g perlapisa pada batu n sedimen struktur sed men seperti gradded-be ding, cross bedding, ri le marks da curent riples pada bat pasir. Stru tur kekar k lom, ropy an vesicular (gas vesic e) pada lav (Gambar ). Catatan : Struktur primer dal m batuan sedimen a an mengik uti hukum-hukum das ar sedimentologi, misal ya superpo isi dan kesi ambungan lateral. Struktur Sekunder adalah struktur yang terbentuk kibat gaya (force) s telah pros s pembent kan batuan tersebut, ba k itu batua beku, batu n sedimen aupun bat an metamor f.
PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR
Mempelajari proses-proses pembentukan struktur sekunder ini yang akan menjadi fokus utama didalam geologi struktur. Tetapi untuk beberapa kasus seringkali sangat sulit untuk membedakan struktur primer dan sekunder, karena adanya unsur interpretasi misalnya pada saat pembentukan struktur bantal pada lava. Dimana pada saat pembentukannya sebagai suatu struktur primer mungkin berkaitan dengan suatu proses tektonik regional yang significant. Struktur sekunder terdiri dari: fractures antara lain joint, shear fractures (kekar gerus), Slickenlines (gores-garis), vein, fault (sesar), fold (perlipatan), cleavage, foliasi, dan lineasi (Gambar 4): Struktur-shuktur ini dibedakan berdasarkan geometri, cara terbentuknya, bahan dasar (rheology) serta kondisi deformasinya. Pembahasan dan pernerian lebih detail untuk setiap jenis struktur sekunder akan diberikan pada bab-bab selanjutnya. Joint dan shear fractures (kekar gerus) dicuikan dengen bidang yang planar cian licin yang memotong batuan. Joint terbentuk oleh gaya regangan diakibatkan oleh stress tektonik dan temperatur. Pada umumnya dialam joint ditemukan berkelompok dengan spasi (jarak antar joint) yang teratur dan konsisten (Gambar 4). Berbeda dengart joint, kekar gerus terbentuk karena proses penggerusan dengan pergerakan yang hanya sedikit dan sejajar bidang kekar. Kekar gerus banyak ditemukan pada batuan yang terlipat, tetapi juga umum dihasillcan akiba't dari proses pembebanan tektonik. Sedangkan joint umum dijumpai di berbagai lingkungan. Gores-garis dihasilkan akibat pentorehan pada bidang kekar akibat pergerakdn. Pergerakan pada kekar gerus sangat kecil sehingga sukar untuk diamati oleh mata biasa. Vein terbentuk akibat fluida yang masuk kedalam kekar karena adanya perubahan tekanan fluida didalam batuan (Gambar 4). Lipatan adalah struktur yang berbentuk melengkung. Lipatan memiliki bentuk dan ukuran yang beragam dimana struktur dalamnya seringkali merefleksikan kondisi deformasinya (Gambar 4C-D). Lipatan umumnya terbentuk dalam batuan sedimen yang belum terlitifikasi, contohnya lipatan longsoran ( slump) yang banyak dijumpai pada endapan turbidit. Sesar adalah suatu bidang yang diskrit atau merupakan suatu zona dimana batuan bergerak (Gambar 4E-F). Pergerakan sesar menghasilkan berbagai produk termasuk gouge, cermin sesar dan gores-garis. Dewasa ini banyak study sesar dilakukan terutama dikonsentrasikan pada sesar aktif untuk mencoba memprediksi bencana gempa bumi. Bidang belah (cleavage), foliasi dan lineasi adalah struktur produk dari deformation tempature dan atau tekanan tinggi. Foliasi adalah bidangbidang planar yang rapat yang terdiri dari mineral-mineral seperti mika, bidang geser dan pengarahan fragmen kwarsa. Kelompok khusus dari foliasi adalah bidang belah atau cleavage yang mempunyai karakter khusus yaitu kalau pecah akan mengikuti bidang belahnya. Bidang belah terbentuk sebagai respon terhadap deformasi ( flattening dan shortening) yang biasanya berasosiasi dengan perlipatan. Lineasi adalah pengarahan umum dari mineral-mineral pipih seperti hornblenda, agregat mineral, lipatan-lipatan micro dan gores-garis.
PRINSIP DASAR GE
G mbar 2.
LOGI STRUKTUR
idang kon tak antar erbagai je is batuan p tih, abu-a u dan ke erahan) y ang saling potong-m R konstruksi balik bidan g-bidang k ntak tersebut dapat m pr oses defor asinya. Foto singkapa granit Lasi, Sumatera
eku (yang berwarna motong ( , B, C). nggambark an sejarah Barat.
PRINSIP DASAR GE
Gamb r 3.
LOGI STRUKTUR
Struk ur primer erupa bida g perlapisan pada bat an sedime (A-D) ya g memp rlihatkan b tas litholog yang meru pakan kontr ast kekuata dan sifat batuan. Foto B memp rlihatkan b tuan dengan struktur rimer ber pa struktur sedimen s kuen Bou a (turbid t) yang da pat diguna an untuk enentukan kedudukan awal batuan (Orgin l Ho riz ntality). dan F struktur primer pada batua beku yang berkaitan engan pros es pembe uan; strukt r bantal (E dan kekar olom (F).
PRINSIP DASAR GE
Gambar 4.
LOGI STRUKTUR
Strukt r sekunder akibat de ormasi ber pa rekaha , kekar, p rlipatan dan pensesar n skala besar (singkapan) pada bat an sedimen.
PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR
ANALISA DETAIL GEOLOGI STRUKTUR
Untuk memecahkan masalah-masalah geologi struktur yang kompleks digunakan metoda pemetaan detail unsur geologi struktur. Secara umum yang paling penting dalam mempelajari struktur geologi adalah geometri dari unsur struktur. Hal ini sangat penting, karena menyangkut lokasi pembentukannya, karakteristik, orientasi dan juga evolusi dari unsur-unsur struktur tersebut. Untuk lebih mengerti proses yang terjadi di bumi ini kita perlu mengerti bagaimana proses pembentukan geometri unsur struktur tersebut, sebagai contoh adalah struktur lipatan. Sehingga berdasarkan pendekatan geometri analisa geologi struktur dapat dibagi menjadi tiga yaitu analisa deskriptif, kinematika dan dinamik. Analisa deskriptif merupakan hasil langsung observasi lapangan, laboratorium untuk mendeskripsi unsur struktur seperti karakter fisik, orientasi, dll. Sehingga analisa ini sangatlah penting karena merupakan hasil pengamatan langsung dari lapangan. Analisa kinematik adalah merekonstruksi pergerakan yang terjadi didalam batuan akibat proses deformasi. Analisa ini murni berdasarkan pada urutanurutan pembentukan geometri unsur struktur tanpa didasarkan pada gayagaya penyebabnya. Analisa ini dikenal sebagai analisa keterakan atau strain analysis.
Deformasi mengakibatkan perubahan bentuk, volume, ukuran maupun pergerakan dari batuan yang dapat dideskripsi dan dianalisa kinematikanya dari data lapangan. Tetapi bagaimana dan berapa besar gaya atau stress yang menyebakan pembentukan struktur tersebut merupakan analisis dinamik. Analisa dinamik bertujuan menginterpretasi stress pada batuan yang disebabkan oleh proses deformasi, mendiskripsi arah umum dari gaya yang menyebabkan stress dan mengevaluasi hubungan antara stress and strain, dan kekuatan batuan. Konsep yang sangat penting dalam menginterpretasi geologi struktur melalui analisa detail adalah waktu dan skala. Baik itu dalam konteks skala waktu absolut (waktu geologi) maupun relatif. Konsep waktu sangatlah penting untuk membuat sejarah deformasi, paling tidak waktu relatif yang dapat dihasilkan dari bukti potong memotong struktur di lapangan. Contohnya perlipatan sesar A dipotong oleh sesar B kemudian terpatahkan oleh sesar C. Sehingga uruturutan kejadian deformasi adalah A, B, C (lihat Gambar 1). Konsep waktu relatif ini sangat berguna, apalagi bagi daerah-daerah yang sangat sulit untuk menentukan umur absolutnya misal kompleks batuan metamorfik. Mempelajari sejarah deformasi kerak bumi adalah seperti pekerjaan detektif. Dimana semua bukti yang dihasilkan secara langsung maupun dengan bantuan metoda lain seperti geofisika harus dianalisa yang intinya, dibandingkan atau dimodelkan baik itu laboratorium maupun pemodelan numerik. Sehingga dari data ini bisa dihasilkan suatu interpretasi dari sejarah deformasi clan lingkungan tektonik yang paling logis dan tepat.
