Geologi Struktur untuk Pertambangan
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Tugas utama seorang ahli Geologi di tambang terbuka adalah memperbaharui cadangan dan pemodelan geologi setiap cebakan yang didasarkan pada data yang dikumpulkan selama setahun serta mendukung kegiatan operasional tambang. Ahli geologi yang mendukung kegiatan tambang terbuka setiap hari memetakan dan memperbaharui aspek-aspek geologi, seperti jenis batuan, struktur geologi, dan ubahan batuan untuk mendukung perencanaan dan pengembangan tambang. Ahli geologi tambang terbuka juga melakukan pemetaan harian jenjang (bench) tambang dan material hasil peledakan untuk memperbaharui model geologi yang telah ada. Pengambilan conto batuan juga dilakukan untuk menguji kadar batuan, di samping tujuan lainnya seperti uji material terhadap liquifaction, pemeriksaan ulang klasifikasi dan uji metalurgi untuk material cebakan bijih. Setelah sebuah tahapan eksplorasi dan studi kelayakan pada suatu daerah selesai dilakukan dan menyatakan bahwa suatu cebakan bijih layak secara ekonomis untuk ditambang, bagian teknik tambang segera menyusun perencanaan tambang. Dalam suatu perencanaan tambang, khususnya tambang bijih, terdapat dua pertimbangan dasar yang perlu diperhatikan, yaitu; pertimbangan ekonomis dan pertimbangan teknis. Salah satu dari pertimbangan teknis dalam suatu perencanaan ialah pertimbangan kondisi geologi, dalam hal ini struktur geologi yang dominan. Struktur gologi yang mempengaruhi dalam perancangan suatu tambang terbuka yaitu: -Perlapisan dan perlipatan (sinklin dan antiklin) - Sesar dan patahan - Cleavage Struktur geologi yang mempengaruhi jenjang pada tambang terbuka karena struktur ini sangat mempengaruhi kekuatan batuan karena umumnya merupakan bidang lemah pada batuan tersebut, dan merupakan tempat rembesan air yang mempercepat proses pelapukan. Petimbangan mengenai bentuk struktur geologi yang dominan ter sebut akan mempengaruhi dalam melakukan perancangan tambang. Adanya daerah perlapisan, perlipatan, sesar dan patahan akan mempengaruhi batas-batas daerah yang akan ditambang (geometri dari daerah penambangan) serta adanya struktur pada bagian jenjang (bench) karena struktur ini sangat mempengaruhi kekuatan batuan karena umumnya merupakan bidang lemah pada batuan tersebut, dan merupakan tempat rembesan air yang mempercepat proses pelapukan. Kejadian ini akan berpengaruh pada kemantapan lereng dalam hal ini perlu mengindentifikasi struktur-struktur tersebut untuk mengetahui zona hancuran, dan potensi kelongsoran pada lereng sehingga dapat mengantisipasi adanya permasalahan dan mencegah terjadinya bahaya dalam kelangsungan operasi penambangan setiap harinya. Oleh karena itu pentingnya penelitian ini dalam hal pemetaan struktur geologi terhadap perencanaan desain jenjang tambang serta menganalisis struktur yang ada pada jenjang dalam lokasi tambang terbuka dapat mengantisipasi bahaya seperti halnya longsoran. Dan walaupun yang terjadi relatif kecil, dengan tanda-tanda yang tidak begitu kentara, tetap saja dapat membahayakan jiwa dan merusak peralatan yang ada. Penelitian ini memusatkan pada analisis kondisi geologi saja dalam hal ini pemetaan struktur geologi dan analisis struktur pada jenjang tambang terbuka, dan tidak mengembang pada analisis kestabilan lereng yang pada umumnya mecakup dan memerhatikan berbagai jenis aspek dan pengaruh.
1.2.
Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh struktur geologi terhadap perencanaan desain jenjang tambang terbuka? 2. Bagaimana menganalisis struktur geologi untuk mengetahui zona hancuran, kerapatan struktur, dan potensi kelongsoran lereng pada jenjang tambang terbuka?
1.3.
Maksud dan tujuan Berdasarkan latar belakang masalah dan rumusan masalah yang dikemukakan, maka maksud dan tujuan dari penelitian adalah sebagai berikut: 1. Untuk menjelaskan pengaruh dari struktur geologi terhadap perencanaan desain jenjang tambang terbuka. 2. Untuk menjelaskan analisis struktur geologi untuk mengetahui zona hancuran, kerapatan, struktur, dan potensi kelongsoran lereng pada jenjang tambang terbuka. 1.4.
Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah serta rumusan masalah yang dikemukakan, maka batasan masalah dalam penelitian ini adalah tentang pengaruh struktur terhadap perencanaan desain jenjang, serta menganalisis struktur geologi pada jenjang tambang terbuka. Penelitian ini dibatasi hanya pada analisis struktur geologi, dan tidak mengembang pada analisis kestabilan lereng yang pada umumnya mencakup berbagai jenis aspek dan pengaruh. BAB II LANDASAN TEORETIS 2.1.
Pengenalan Geologi Struktur Geologi struktur adalah bagian dari ilmu geologi yang mempelajari tentang bentuk (arsitektur) batuan sebagai hasil dari proses deformasi. Adapun deformasi batuan adalah perubahan bentuk dan ukuran pada batuan sebagai akibat dari gaya yang bekerja di dalam bumi.Secara umum pengertian geologi struktur adalah ilmu yang mempelajari proses pembentukannya. Beberapa kalangan berpendapat bahwa geologi struktur lebih ditekankan pada studi mengenai unsur-unsur struktur geologi, seperti perlipatan (fold), rekahan (fracture), patahan (fault), dan sebagainya yang merupakan bagian dari satuan tektonik (tectonic unit), sedangkan tektonik dan geotektonik dianggap sebagai suatu studi dengan skala yang lebih besar, yang mempelajari obyek-obyek geologi seperti cekungan sedimentasi, rangkaian pegunungan, lantai samudera, dan sebagainya. diketahui bahwa batuan-batuan yang tersingkap dimuka bumi maupun yang terekam melalui hasil pengukuran geofisika memperlihatkan bentuk-bentuk arsitektur yang bervariasi dari satu tempat ke tempat lainnya. Bentuk arsitektur susunan batuan di suatu wilayah pada umumnya merupakan batuan-batuan yang telah mengalami deformasi sebagai akibat gaya yang bekerja pada batuan tersebut. Deformasi pada batuan dapat berbentuk lipatan maupun patahan/sesar. Dalam ilmu geologi struktur dikenal berbagai bentuk perlipatan batuan, seperti sinklin dan antiklin. Jenis perlipatan dapat berupa lipatan simetri, asimetri, serta lipatan rebah (recumbent/overtune), sedangkan jenis-jenis patahan adalah patahan normal (normal fault), patahan mendatar (strike slip fault), dan patahan naik (trustfault). Proses yang menyebabkan batuan-batuan mengalami deformasi adalah gaya yang bekerja pada batuan-batuan tersebut. Pertanyaannya adalah dari mana gaya tersebut berasal? Sebagai mana kita ketahui bahwa dalam teori “tektonik lempeng” dinyatakan bahwa kulit bumi tersusun dari lempeng-lempeng yang saling bergerak satu dengan lainnya. Pergerakan
lempeng-lempeng tersebut dapat berupa pergerakan yang saling mendekat (konvergen), saling menjauh (divergen), atau saling berpaspasan (transform). Pergerakan lempenglempeng inilah yang merupakan sumber asal dari gaya yang bekerja pada batuan kerak bumi. 2.2.
Jenis-jenis Struktur Geologi Dalam geologi dikenal 3 jenis struktur yang dijumpai pada batuan sebagai produk dari gaya-gaya yang bekerja pada batuan, yaitu: (1). Kekar (fractures) dan rekahan (cracks); (2). Pelipatan (folding); dan (3). Patahan/sesar (faulting). Ketiga jenis struktur tersebut dapat dikelompokan menjadi beberapa jenis unsur struktur, yaitu: 2.2.1. Kekar (fracture) Kekar adalah struktur retakan/rekahan terbentuk pada batuan akibat sutau gaya yang bekerja pada batuan tersebut dan belum mengalami pergeseran. Secara umum, struktur kekar dapat dikelompokan berdasarkan sifat dan karakter retakan/rekahan serta arah gaya yang bekerja pada batuan tersebut. Kekar yang umumnya dijumpai pada batuan adalah sebagai berikut : a. Shear Joint (Kekar Gerus) adalah retakan/rekahan yang membentuk pola salin berpotongan membentuk pola saling berpotongan membentuk sudut lancip dengan arah gaya utama. Kekar jenis shear joint umumnya bersifat tertutup. b. Tension Joint adalah retakan/rekahan yang berpola sejajar dengan arah gaya utama, umumnya bentuk rekahan bersifat terbuka. c. Extension Joint (release joint) adalah retakan/rekahan yang berpola tegak lurus dengan arah gaya utama dan bentuk rekahan umumnya terbuka. 2.2.2. Lipatan (Fold) Lipatan adalah suatu deformasi batuan yang berbentuk gelombang sinusoidal dimana gaya yang bekerja pada batuan tidak melampaui batas elastisitasnya, sehingga batuan tidak mengalami pensesaran. Lipatan sinklin adalah bentuk lipatan yang cekung ke arah bawah, sedangkan lipatan antiklin adalah lipatan dapat dibagi menjadi 3 (jenis), yaitu: a. Lipatan Simetri adalah lipatan yang kemirigan lapisan batuan pada kedua sayapnya memiliki sudut yang sama besarnya. b. Lipatan asimetri adalah lipatan yang kemiringan lapisan batuan pada kedua sayapnya tidak sama besar. c. Lipatan Rebah (Overturne fold/recumbent fold) adalah lipatan yang kedua sayapnya telah mengalami p[embalikan arah kemiringan lapisan batuannya. d. Lipatan Sesar (chevron fold) adalah lipatan yang berbentuk seperti segitiga. 2.2.3 Patahan/sesar (Fault) Patahan/sesar adalah pergeseran sebagian mas/tubuh batuan dari kedudukan semula yang diakibatkan oleh gaya yang bekerja pada batuan tersebut. Struktur sesar dalam geologi dikenal ada 3 jenis, yaitu: a. Sesar Mendatar (strike slip fault) adalah sesar yang pengerakannya sejajar, blok bagian kiri relatif bergesar kearah yang berlawanan dengan blok bagian kanannya. Berdasarkan arah pergerakan sesarnya, sesar mendatar dapat dibagi menjadi 2 (dua) jenis sesar, yaitu: (1). Sesar Menatar Dextral (sesar mendatar menganan) dan (2). Sesar Mendatar Sinistral (sesar mendatar mengiri). Sesar Mendatar Dextral adalah sesar yang arah pergerakannya searah dengan arah perputaran jarum jam sedangkan Sesar Mendatar Sinistral adalah sesar yang arah pergeserannya berlawanan arah dengan arah perputaran jarum jam. Pergeseran pada sesar mendatar dapat sejajar dengan permukaan sesar atau pergeseran sesarnya dapat membentuk sudut (dip-slip/oblique). Sedangkan bidang sesarnya sendiri dapat tegak luurus maupun menyudut dengan bidang horizontal. b. Sesar Naik (Thrust fault/reverse fault) adalah sesar dimana salah satu blok batuan
bergeser ke arah atas dan blok bagian lainnya bergeser ke arah bawah disepanjang sesarnya. Pada umumnya bidang sesar naik mempunyai kemiringan lebih kecil dari 45°C. c. Sesar Turun (Normal fault) adalah sesar yang terjadi karena pergeseran blok batuan akibat pengaruh gaya gravitasi. Secara umum, sesar normal terjadi sebagai akibat dari hilangnya pengaruh gaya sehingga batuan menuju ke posisi seimbang (isostasi). Sesar normal dapat terjadi dari kekar tension, release maupun kekar gerus. 2.3.
Prinsip dasar Mekanika Batuan Mengenal dan menafsirkan tentang asal-usul dan mekanisme pembentukan suatu struktur geologi akan menjadi lebih mudah apabila kita memahami prinsip-prinsip dasar mekanika batuan, yaitu tentang konsep gaya, tegasan (stress/compressive), tarikan (strength) dan faktor-faktor lainnya yang mempengaruhi karakter suatu materi/bahan. 2.3.1. Gaya (force) Gaya merupakan suatu vektor yang dapat merubah gerak dan arah pergerakan suatu benda. Gaya dapat bekerja secara seimbang terhadap suatu benda (seperti gaya gravitasi dan elektromagnetik) atau bekerja hanya pada bagian tertentu dari suatu benda (misalnya gayagaya yang bekerja disepanjang suatu sesar di permukaan bumi). 2.3.2. Tekanan Litostatik Tekanan yang terjadi pada suatu benda yang berada di dalam air dikenal sebagai tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik yang dialami oleh suatu benda yang berada di dalam air adalah berbanding lurus dengan berat volume air yang bergerak keatas atau volume air yang dipindahkan. 2.3.3.
Tegasan Tegasan adalah gaya yang bekerja pada suatu luasan permukaan dari suatu benda. Tegasan juga dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi yang terjadi pada batuan sebagai respon dari gaya-gaya yang berasal dari luar. 2.3.4. Mekanisme sesar a. Pengenalan: Sesar merupakan retakan yang mempunyai pergerakan searah dengan arah retakan. Ukuran pergerakan ini adalah bersifat relatif, dan kepentingannya juga relatif. b. Anatomi sesar: Arah pergerakan yang terjadi disepanjang permukaan suatu sesar dikenal sebagai bidang sesar. Apabila bidang sesarnya tidak tegak, maka batuan yang terletak diatasnya dikenali sebagai dinding gantung (hanging wall), sedangkan bagian bawahnya dikenal dengan dinding kaki (foot wall). 2.4. Beberapa istilah 2.4.1. Strike dan Dip Dalam penelitian lapisan dan struktur geologi kita harus mengetahui kedudukan batuan di permukaan bumi dengan mengukur arah penyebarannya dan juga kemiringan batuan. Dalam ilmu Geologi, kedua elemen tersebut dinamakan Strike dan Dip. Strike atau Jurus adalah arah garis yang dibentuk dari perpotongan bidang planar dengan bidang horizontal ditinjau dari arah utara. Sedangkan Dip adalah derajat yang dibentuk antara bidang planar dan bidang horizontal yang arahnya tegak lurus dari garis strike. Bidang planar ialah bidang yang relatif lurus, contohnya ialah bidang perlapisan, bidang kekar, bidang sesar, dll. Strike Dip pada batuan umumnya muncul pada batuan hasil pengendapan (sedimen). Tapi juga ditemukan pada batuan metamorf yang berstruktur foliasi. Penulisan strike dan dip hasil
pengamatan ialah: N (Derajat Strike) E/ (Derajat Dip) dan dibaca North to East (Nilai Strike) and (Nilai Dip) Strike dip pada perlapisan batuan dapat diukur dengan menggunakan kompas Geologi. Kompas Geologi mumpuni untuk mengukur strike dip karena memiliki klinometer juga bulls eye. Klinometer adalah rangkaian alat yang berguna untuk mengukur kemiringan dan Bulls eye adalah tabung isi gelembung udara berguna untuk memposisikan kompas geologi agar menjadi horizontal. 2.4.2.
Zona hancuran Zona hancuran merupakan daerah lemah dimana dilalui oleh sesar yang mengakibatkan batuan yang terdapat pada daerah tersebut mengalami penghancuran yang kemudian akan membentuk kumpulan dari blok batuan yang hancur. 2.4.3.
Proyeksi Stereografi Proyeksi stereografi merupakan metode pendeskripsian geometri yang mampu menunjukkan hubungan antara ‘besar sudut’ dan ‘kedudukan’ dari garis atau bidang. 3.1.
Teknik pengumpulan data Cara pengambilan data dilakukan dengan pengamatan langsung dilapangan dan juga data-data yang diambil dari literatur yang berhubungan dengan permasalahan yang ada. Oleh karena itu, dalam pengambilan data struktur di lapangan, hal yang pertama kali harus dilakukan adalah pengeplotan lokasi pengambilan data. Hal ini penting sekali untuk menentukan posisi pengambilan data pada peta yang nantinya dapat membantu dalam analisis strukturnya. Pengambilan data pada tiap struktur berbeda – beda tergantung dari hasil analisis yang diinginkan. Tetapi, umumnya, data – data yang diambil adalah sebagai berikut: a. Kekar Data yang diambil adalah strike dan dip dari bidang kekar. Perlu diperhatikan dalam pengambilan data kekar, harap dipisahkan bidang kekar yang terdapat pada satuan batuan yang berbeda. Selain itu, dibedakan juga antara kekar tarik dan kekar gerus agar data yang diambil tidak tercampur aduk. Untuk kekar – kekar yang memiliki dip >= 80°, jumlah data yang harus diambil minimal 25 pasang kekar (50 kekar). Sedangkan untuk kekar – kekar yang memiliki dip <= 80°, jumlah data yang diambil minimal 1 pasang kekar (2 kekar). Semakin banyak data yang diambil, hasilnya semakin baik. b. Sesar Data yang diambil adalah strike dan dip dari bidang sesar, struktur penyerta (jika ada), besarnya offset sesar, kinematika, dan litologi apa saja yang dipotong oleh sesar. Untuk data ini, perlu dilakukan sketsa dari singkapan sesar agar data yang tidak tercatat di lapangan dapat dilihat kembali pada sketsa. c. Lipatan Adanya lipatan di suatu daerah dapat diketahui dari strike dan dip perlapisan batuan dimana arah dari dipnya berlawanan. Data yang diambil untuk analisis adalah strike dan dip dari perlapisan batuan yang ada. 3.2. Teknik analisis data Tahap pemprosesan data yaitu dengan melakukan penggabungan dari hasil studi pustaka dan literatur yang dilakukan dengan hasil pengamatan serta pengambilan data lapangan yang didukung oleh analisa laboratorium, yang meliputi : a. Analisis petrografi, dimaksudkan untuk mengamati kenampakan mikroskopis batuan pada sayatan tipis dalam menentukan jenis, ukuran, tekstur, struktur batuan, komposisi
dan persentase mineral penyusun batuan. Sehingga dapat ditentukan nama batuan secara petrografis. b. Analisis struktur geologi dilakukan untuk mengetahui jenis struktur yang bekerja, sehingga dapat menentukan umur dan mekanisme struktur pada daerah penelitian. Dan juga meliputi analisa stereografi menggunakan proyeksi stereografi untuk penggambaran stereografi kedudukan struktur geologi yang dijumpai baik itu kekar, sesar, maupun lipatan.
TUGAS GEOLOGI STRUKTUR
ANGGOTA: RENDI PRASETYA TINO KUSYONO
