STRUCTURAL GEOLOGY HAAKON FOSSEN SESAR Sesar merusak lapisan batuan. Di lapangan, sesar biasanya menyatu dengan struktural geologi. Pada zaman sekarang pengetahuan tentang sesar sudah sangat berkembang bila dibandingkan pada beberapa dekade lalu, hal ini disebabkan karena pentingnya sesar dalam industri perminyakan. Sesar merepresentasikan sesuatu yang berhubungan dengan operasi yang dilakukan pada terowongan, dan sesar yang aktif sangat berhubungan dengan gempa bumi dan seismik.
1. Istilah Sesar Sesar adalah sebuah lapisan atau zona kecil yang memotong suatu zona yang bukan pada tempatnya. Sesar adalah volume tabular batu yang terdiri dari permukaan slip pusat atau inti, yang dibentuk oleh geser intens, dan volume sekitar batu yang telah dipengaruhi oleh deformasi getas lebih lembut spasial dan genetik yang terkait dengan kesalahan. Sesar adalah diskontinuitas dengan perpindahan dinding-paralel didominasi oleh mekanisme deformasi rapuh. Istilah sesar mencakup baik diskontinuitas rapuh dan elastic yang didominasi oleh deformasi plastik. Ini kadang-kadang tersirat ketika membahas sesar dengan skala besar pada bagian seismik atau geologi yang menembus banyak atau semua kerak. Sesar adalah diskontinuitas dalam kecepatan atau perpindahan bidang yang terkait dengan deformasi. Dengan diskontinuitas, terutama pada lapisan, yaitu sesar memotong lapisan batuan dan membuat lapisan tersebut terputus. Namun, sesar juga mereprese tasika diskontinuitas mekanik dan perpindahan. Seperti disebutkan sebelumnya, sesar berbeda dari patah tulang geser karena patah tulang geser sederhana tidak dapat memperluas dalam pesawat sendiri ke dalam struktur yang lebih besar.
Geometri Sesar Terdapat berbagai macam sesar, yaitu: 1. Sesar Normal Sesar normal adalah ketika hanging wall relative turun terhadap foot wall, bidang sesarnya memiliki kemiringan yang besar. Sesar ini biasanya disebut juga sesar turun.
2. Sesar Mendatar Pergerakan dari sesar ini lateral atau horizontal. Sesar mendatar ditentukan dengan menghadap bidang sesar, bila bidang di depan bergerak ke kiri, disebut sinistral, bila bidang di depan bergerak ke nana, disebut dekstral.
3. Sesar Terbalik Sesar reverse adalah ketika hanging wall relatif naik terhadap foot wall, bidang
sesarnya
memiliki
kemiringan besar. Sesar ini biasanya disebut juga sesar naik. Umumnya sesar
normal
dan
sesar
naik
pergerakannya hanya vertikal, jadi sering juga disebut sebagai sesar dipslip.
Beberapa sesar dip lebih umum dibandingkan dengan sesar lainnya, terkadang sesar juga menunjukkan suatu kemiringan yang sangat curam pada deformasi batuan. Apabila sudut dip kurang dari 30’ , sesar tersebut dinamakan lowangle fault (sesar bersudut kecil). Sesar ini juga disebut sebagai thrust faults. Sesar dapat memiliki bentuk apapun yang tegak lurus terhadap arah slip, tapi non-linearitas dalam arah slip menimbulkan masalah ruang yang mengarah ke hanging wall dan footwall strain. Dua sesar normal yang terpisahkan oleh suatu blok yang terdapat di bawahnya disebut sebagai graben. Dan dua sesar normal yang terpisahkan oleh suatu blok yang terdapat di atasnya disebut horst.
Sesar yang paling besar di zona sesar disebut master sesar, yang berasosiasi dengan sesar-sesar yang lebih kecil yaitu sesar antithetic dan sesar synthetic. Sesar antithetic adalah ketika dip-nya berlawanan arah dengan sesar master, sedangkan sesar synthetic adalah ketiks dip-nya searah dengan sesar master.
Displacement, Slip, dan Separation Vektor yang menghubungkan dua titik yang terhubung sebelum tersesarkan menunjukkan vektor perpindahan local atau arah slip. Idealnya, sesar strike-slip memiliki arah slip horizontal, sedangkan sesar normal dan sesar terbalik memiliki arah vektor perpindahan pada arah dip. Secara umum, sesar slip yang diamati adalah jumlah dari beberapa gempa bumi yang masing-masing memiliki arah slip yang berbeda-beda. Di lapangan, kita dapat mencari jejak sejarah slip dengan mencari halhal seperti beberapa goresan yang ada. Kumpulan dari arah-arah vektor yang ada pada permukaan slip menunjukkan perpindahan bidang atau bidang slip pada permukaan. Gores-garis, indicator kinematika, dan offset pada suatu bidang slip memberikan informasi kepada geologis tentang arah dan jumlah atau besar dari slip tersebut. Beberapa sesar menunjukkan besar deviasi dari dip-slip dan strike-slip displacement yang menunjukkan bahwa vektornya miring. Sesar itu disebut sesar miring (oblique-slip faults). Derajat kemiringan pada sesar tersebut dinamakan pitch atau biasa juga disebut dengan rake, yaitu besar sudut antara strike dari permukaan slip dengan gores garis vektor. Sesar memengaruhi urutan berlapis dalam tiga dimensi, memisahkan setiap permukaan (stratigrafi interface) sehingga dua jalur patahan cutoff muncul. Jika sesar adalah non-vertikal dan vektor perpindahan tidak sejajar dengan perlapisan, maka
peta permukaan akan menunjukkan ruang terbuka antara dua garis cut-off. Lebar ruang terbuka, yang tidak akan memiliki kontur apapun, terkait dengan kedua sesar dip dan pemisahan dip pada sesar. Selanjutnya, pembukaan mencerminkan heave terlihat pada bagian vertikal di seluruh sesar.
Pemisahan Stratigrafi Pengeboran melalui atau menembus bidang sesar akan menghasilkan suatu bagian stratigrafi yang diulang atau suatu bagian stratigrafi hilang pada sesar yang terpotong (poin dimana bor berpotongan dengan bidang sesar). Pada arah vertikal, sesar normal menghilangkan stratigrafi, sedangkan sesar terbalik menghasilkan stratigrafi berulang. Namun, pada arah ketika plunge pada bor kurang dari dip sesar, pengulangan stratigrafi terlihat pada sesar normal dan sebaliknya, sesar terbalik menghasilkan bagian stratigrafi hilang.
Batuan Sesar Ketika pergerakan sesar pada batuan cukup, akan dapat mengubah batuan tersebut menjadi batuan sesar yang rapuh. Terdapat beberapa tipe dari batua sesar, berdasarkan dari litologi batuannya, batas tekanan (kedalaman), temperature, tekanan fluida, kinematika, dan lain-lain ketika sedang disesarkan. Ini sangat berguna dalam mengetahui perbedaan tipe batuan sesar dan untuk memisahkan batuan sesar dari batuan mylonitic yang terbentuk pada rezim plastik. Sibson (1977) membuat klasifikasi berdasarkan observasi yang dilakukannya bahwa batuan sesar yang rapuh secara general atau secara umum adalah batuang yang tidak memiliki foliasi atau tidak berfoliasi. Sementara batuan mylonitic adakah batuan yang memiliki foliasi. Dia juga membuat perbedaan-perbedaan tentang batuan yang kohesif dan batuan yang non-kohesif. Perbedaan sub-klas yang lebih spesifik Ia buat berdasarkan jumlah relative dari besar clasts dan burit matriks batuan tersebut. Klasifikasi Sibson ini sangat deskriptif dan bekerja dengan baik jika kita menambahkan batuan sesar kataklastik yang biasanya akan menunjukkan suatu foliasi yang terbentuk pada batuan tersebut. Dengan skala mikroskopik, mekanisme deformasi juga akan terlihat dengan jelas, melihat dari batuan mylonities terbentuk akibat dari mekanisme deformasi plastik.
Sesar breksi adalah batuan sesar yang tidak dikonsolidasi. Terdiri dari kurang dari 30% matriks. Jika rasio fragmen matrix- lebih tinggi, batu disebut sesar gouge. Sesar gouge merupakan groun-down version dari batuan asli. Tetapi sesar ini kadang-kadang juga digunakan pada batuan clay yang ada pada sesar sedimen. Batuan
sesar
yang
tidak
dikonsolidasi
terbentuk di bagian atas
kerak
Mereka
brittle. adalah
saluran aliran fluida dalam
batuan
berpori,
tapi
berkontribusi sesar
non-
untuk
penyegelan
dalam batuan berpori yang disesarkan. Pseudotachy lyte terdiri dari kaca gelap
atau
mikrokristalin, yang ber-materi padat. Terbentuk oleh lelehan lokal dari batuan dinding yang di mana selama berlangung atau terjadinya gesekan geser. Pseudotachylyte dapat menunjukkan vena injeksi ke dinding samping, margin dingin, inklusi dari tuan rumah batu dan kaca struktur. Ini biasanya terjadi sebagai zona yang membuat batas-batas tajam dengan batuan induk. Pseudotachylytes terbentuk di bagian atas kerak, namun dapat terbentuk pada kedalaman kerak besar di bagian kering dari kerak yang lebih rendah. Crush breksi ditandai dengan fragmen besar mereka. Mereka semua memiliki kurang dari 10% matriks dan batu kohesif dan keras. Fragmen yang direkatkan oleh semen (biasanya kuarsa atau kalsit) dan / atau oleh microfragments dari mineral yang telah hancur selama disesarkan.
Cataclasites dibedakan dari breksi crush oleh rasio fragmen-matrix yang lebih rendah. Matriks terdiri dari microfragments hancur dan ground-down yang membentuk batu kohesif. Cataclasites diduga terbentuk pada kedalaman 5 kilometer atau lebih. Mylonites, yang tidak sepenuhnya
batuan sesar, meskipun longgar,
disebut seperti itu oleh Sibson, dibagi berdasarkan jumlah besar, butir asli dan matriks rekristalisasi. Mylonites yang berfoliasi baik, sering juga berliniasi menunjukkan banyak bukti dari mekanisme deformasi plastik daripada gesekan geser. Mylonities terbentuk pada kedalaman dan suhu yang jauh lebih besar dari cataclasites. Besar temperature yang dibutuhkan untuk membentuk mylonities ini diperkirakan mencapai lebih dari 300’C.
Identifikasi sesar dalam industri perminyakan 1. Data Seismic Interpretasi data seismic adalah hal yang paling umum dan mudah dilakukan dalam mengindentifikasi adanya sesar di bawah permukaan. Identifikasi sesar tergantung pada refleksi peta seismic yang ada. Data atau garis seismic yang tidak lurus
atau
biasanya
tidak
menjadi
diteruskan tanda-tanda
adanya sesar pada bagian tersebut.
2.
Potongan
sesar
dan
korelasinya Sesar yang ada pada tempat
pengeboran
minyak
biasanya berhubungan dengan korelasi stratigrafi. Seperti yang
terlihat pada gambar, bagian stratigrafi tersebut ada yang berulang dan ada yang hilang. Bagian stratigrafi yang hilang ataupun bagia stratigrafi yang berulang pada data seismic dapat membantu untuk menentukan jenis sesar yang terdapat pada bagian tersebut. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa pada arah vertikal, apabila ditemukan bagian stratigrafi yang hilang maka biasanya terdapat sesar normal. Sedangkan apabila ditemukan bagian stratigrafi yang berulang makan di bagian tersebut terdapat sesar terbalik atau reverse fault. Penggunaan metode ini bergantung pada karakteristik dari tanda stratigrafi yang ditunjukkan, jumlah dari sumur, jarak dari suatu sumur terhadap sumur yang lainnya, variasi facies sedimen yang ada, dan orientasi dari sumur itu sendiri. Identifikasi potongan sesar juga bergantung pada karakteristik dari sumur itu sendiri. 3. Dipmeter data dan lubang bor Orientasi (biasanya ditunjukkan dengan dip dan dip azimuth) berada pada diagram dipmeter. Untuk analisis struktural memisahkan dip azimuth dan dip menjadi plot yang berbeda dan mengompres skala vertikal akan menguntungkan untuk mengidentifikasi setidaknya dengan tiga cara yang berbeda. 4. Informasi Inti bor Hanya sebagian kecil dari bagian yang akan dibor dalam reservoirs yang akan menjadi inti, dan jarang sekali terjadi sesar dalam inti bor. Pengebor enggan untuk memotong inti di sesar karena risiko jamming dan tekanan potensi akan menjadi masalah. Selain itu, beberapa batan sesar mungkin begitu non-kohesif dan berantakan untuk membentuk apa yang dikenal sebagai zona rubble. Namun, kesuksesan sepenuhnya inti bor dan zona kerusakan mewakili informasi yang berharga. Sampel tersebut memungkinkan untuk studi mikroskopis dan pengukuran permeabilitas.
Terbentuknya Sesar 1. Pada batuan non-porous Sesar terbentuk pada batuan dengan porositas yang rendah atau bahkan batuan yang tida memiliki porositas sama sekali. Sesar tumbuh dari suatu retakan yang kecil, yang terbentuk pada batuan tersebut. Bagaimanapun, sesar ini tidak bisa terbentuk secara langsung dengan satu retakkan, melainkan dengan berbagai retakkan yang ada pada batauan tersebut yang kemudian saling berkembang atau memanjang dan kemudian saling bertemu dan berkembang lagi sampai terbentuk suatu retakkan yang besar yang saling bersatu pada batuan tersebut, yang kemudian retakkan tersebut bisa memecah atau memisahkan bagian dari batuan tersebut menjadi dua atau mungkin lebih bagian yang akhirnya dapat disebut dengan sesar. Sesar dapat berkembang dari suatu retakkan yang kecil yang saling terhubung satu sama lainnya atau saling bertemu pada suatu titik. Selama pertumbuhan atau perkebangan dari sesar ini retakkan yang baru terbentuk pada sisi lain dari batuan sesar. Pembentukan dan pertumbuhan suatu sesar adalah suatu proses yang rumit yang melibatkan zona proses frontal di mana microfractures dan akhirnya terhubung. Batuan normal tidak isotropik. Di dalam berbagai kasus pembentukan sesar, memanfaatkan kelemahan dari si batuan. Pembentukan sesar oleh reaktivasi bersama memerlukan lebih sedikit stres, yang menyebabkan lebih sedikit kerusakan off-faults (zona kerusakan sempit) dan dapat menyebabkan gradien perpindahan yang lebih rendah di sepanjang sesar.
2. Pada batuan porous Pada batuan dengan porous yang tinggi, sesar tumbuh dengan berbagai macam arah. Poros memberikan ruang pada butir untuk mengatur ulang. Apabila butir pada batu pasir tidak tersemen dengan baik, maka butir-butiran tersebut akan mengatur ulang dengan rotasi dan translasi butir selama deformasi berlangsung.
Sesar pada batuan berpori terbentuk pada zona deformasi. Pada gambar di samping, merupakan formasi terbentuknya sesar pada batuan berpori pada batuan pasir yang diambil dari Aydin dan Johnson. Gambar pertama merupakan individual deformasi bands, gambar kedua (gambar di bawahnya) merupakan linking bands, gambar ketiga (gambar di bawahnya) merupakan bentuk dari deformasi zona band, dan gambar keempat (gambar yang paling bawah) merupakan zona yang disesarkan.
RESUME BUKU STRUCTURAL GEOLOGY
R.A KALYCA KUSUMO GHASSANI 072.15.090
TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI UNIVERSITAS TRISAKTI 2016
Daftar Pustaka
Fossen, Hakoon. Structural Geology. 2010.
