Pencirian JASAD
batuan
Disediakan oleh:
Dr. Wan Zuhairi Wan Yaacob Program Geologi UKM
Saturday, February 14,
Drwzwy
Pengelasan jasad batuan (rock
mass)
•
Pengelasan jasad batuan adalah berdasarkan
kepada cerapan yang dilakukan di lapangan
•
jika singkapan di lapangan terdiri dari satu jenis
batuan, ianya dianggap sebagai homogen
» eg. Granit
•
jika batuan singkapan terdiri drp batuan sedimen
atau metamorf, maka ianya tidak homogen
•
Terdapat 3 jenis sifat jasad batuan yang
penting:--– (1) struktur (i.e. sesar dan perlipatan)
– (2) ketakselanjaran (i.e. kekar, perlapisan) – (3) profil luluhawa
•
(1) Struktur
– istilah struktur pada
batuan:--» Sedimen ; perlapisan, selang lapis, laminasi, perlapisan, sesar
» Metamorf ; perlapisan, foliasi, perlipatan » igneus ; rekahan,, sesar, massive
– dua bentuk utama perubahan strata akibat pergerakan bumi ialah lipatan (folds) dan sesar (faults); iaitu batuan terlipat dan merekah.
– Lipatan; perubahan bentuk batuan dari planar/rata menjadi bergelombang.
– Sesar;
• permukaan ketakselanjaran yang memisahkan strata batuan dan mengalami pergerakan
• membentuk zon hancur - bahan > lemah berbanding batuan sekitar (fault brecia). Terdapat juga batuan terkisar halus dalam zon nipis sepanjang satah sesar (fault gauge)
• berlaku juga gangguan atau perlipatan pada batuan sekitar berdekatan satah sesar (fault drag)
• terdapat kesan gores-garis dan tergilap pada permukaan satah sesar (slikensides)
• patahan mengejut sepanjang sesar menyebabkan gempa bumi
– Kecondongan batuan dari kedudukan yang mendatar dan juga retakan/rekahan/kekar pada batuan boleh diukur orientasinya dinamakan sebagai jurus (strike) dan kemiringan (dip)
• jurus = arah garisan mendatar yang dilukis pada
sebarang titik di permukaan struktur (eg. Perlapisan yang condong)
• sudut kemiringan = sudut dalam darjah di bawah garis mendatar
– kompas-klinometer digunakan untuk mengukur orientasi perlapisan dan retakan. Pengukuran juga berbeza mengikut bidang kerja:
• untuk ahli geologi ; bacaan perlapisan diambil sebagai jurus dan sudut kemiringan (i.e. direkodkan sebagai jurus/kemiringan, eg. 290o/45o) --- hukum tangan kiri
Saturday, February 14,
Drwzwy
•
(2) Ketakselanjaran (discontinuities)
– satah lemah di dalam jasad batuan di mana bahan batuan terputus (i.e. satah yang memisahkan bahan batuan)
– @ permukaan dalam jasad batuan yang terbuka atau berpotensi utk terbuka apabila dikenakan sedikit daya tegasan oleh beban binaan kejuruteraan.
– saiz berjulat dari rekahan kecil (fissures) hingga kepada sesar yang besar
– ketakselanjaran mempunyai pelbagai bentuk, tetapi jenis yang utama berlaku dalam bentuk “set”
» eg. Kekar, satah perlapisan, ira, foliasi, sesar
– dua jenis satah ketakselanjaran yang utama ialah kekar dan satah perlapisan
– kekar
(joints):--• adalah retakan/rekahan pada jasad batuan tanpa melibatkan sebarang pergerakan batuan.
• Kekar terbentuk disebabkan oleh daya tegangan (tensional) dan daya mampatan (compressive) • Terbentuk dalam pelbagai
cara:--» dalam batuan igneus; semasa penyejukan batuan » batuan sedimen; pengecutan semasa pengeringan
sedimen (sedimen diagenesis)
» kesemua batuan; kesan tegasan tektonik (tectonic
stressing) -- eg. Aktiviti sesar dan lipatan batuan
» terbentuk apabila berlaku perlepasan beban (unloading) yang menindih batuan (as a result of
release of stored stresses in rock)
» dipermukaan bumi kekar terbentuk oleh proses denudasi (eg. Luluhawa) dan/atau kehilangan tegasan sisa
• ciri-ciri kekar adalah;
» retakan yang mengalami sedikit atau tiada pergerakan
» retakan yang padat/rapat antara satu sama lain (closely spaced)
» kekerapan kekar bergantung kpd litologi dan ketebalan lapisan
» kekar terhad hanya pada satu lapisan dan mempunyai had saiz tertentu
» kekar mempunyai set-set yang selari dalam satu kawasan
» orientasi kekar adalah simentri dan berserenjang/normal terhadap perlapisan
– satah perlapisan (bedding planes):--• satah lemah dalam batuan sedimen
• satah perlapisan boleh terdiri drp perlapisan nipis batu lumpur/shale di antara batuan yang lebih kuat
• membentuk sempadan diantara lapisan (beds) di mana sedimen dibezakan dari segi tekstur dan komposisi • satah perlapisan adalah tertutup ketat di dalam bumi
tetapi terbuka apabila terdedah kpd agen luluhawa @ perlepasan tegasan oleh pengurangan beban
– penjelasan tentang ketakselanjaran adalah bertujuan untuk mengenali ciri-ciri fizikal dan mekanik
ketakselanjaran. Ini termasuklah penjelasan yang berkaitan
dengan:--1) orientasi (orientation)
2) jarak ketakselanjaran (spacing)
3) panjang ketakselanjaran (persistence) 4) keadaan permukaan ketakselanjaran
(kekasaran/roughness)
Saturday, February 14,
Drwzwy
•
1) orientasi (orientation)
– setiap ketakselanjaran mesti dikenalpasti dan orientasinya diukur, serta direkodkan dalam peta dasar
– orientasi penting kerana ianya mempengaruhi
kestabilan pengorekan yang dilakukan dalam jasad batuan
» eg. Kegagalan bentuk gelinciran berlaku pada ketakselanjaran yang miring kearah pengorekan
– orientasi sesuatu ketakselanjaran boleh diwakili oleh sudut kemiringan (dip) dan arah kemiringan (dip
direction)
– bacaan orientasi ketakselanjaran boleh diplot menggunakan dua
kaedah:--» gambarajah Rosettes
» plot kutub pada Schmidt stereonet
» plot tersebut memberikan maklumat tentang bilangan set kekar, dan purata orientasi kekar.
•
2) jarak ketakselanjaran (spacing)
– merupakan purata jarak yang mewakili jarak menegak diantara dua ketakselanjaran
» jarak ktslj ditentukan dengan mengira bilangan retakan yang memotong garis imbasan.
– data dinyatakan dalam bentuk
» purata jarak » peta retakan
» menggunakan rajah histogram untuk merekodkan jarak minimum, maximum dan jarak purata untuk setiap set ketakselanjaran (Smin, Smax,S)
– jarak diantara ketakselanjaran mempengaruhi saiz blok individu bahan batuan
» kalau jarak adalah dekat-dekat, batuan lemah » kalau jarak jauh, maka batuan adalah kuat » (bergantung juga jenis batuan tersebut)
•
3) panjang ketakselanjaran (persistence)
– ialah ukuran panjang dari mana ia bermula dan berakhir (size of discontinuity) diatas permukaan singkapan batuan
– samada ianya bermula/berakhir dalam jasad batuan atau pada ketakselanjaran yang lain
– untuk kekar yang major, satah mungkin melepasi had singkapan yang dicerap
– penting dibezakan ketakselanjaran
samada:--» bermula dan berakhir pada permukaan singkapan batuan (i.e. kedua hujung ketakselanjaran dapat dicerap)
» melepasi had singkapan (i.e. satu atau kedua hujung ketakselanjaran tidak dapat dicerap)
» berakhir/bermula pada satah ketakselanjaran yang lain
•
4) keadaan permukaan ketakselanjaran
(kekasaran/roughness)
– permukaan satah ketakselanjaran
boleh:--» rata » beralun » bertangga
– pengelasan juga berdasarkan kpd 2 skala
pemerhatian; dalam skala yang kecil (beberapa cm) atau berskala besar (beberapa meter)
•
5) kekuatan dinding ketakselanjaran (wall strength)
– kekuatan satah ketakselanjaran bergantung kepada keadaan kekuatan bahan batuan yang membentuk dinding ketakselanjaran tersebut
Saturday, February 14,
Drwzwy
•
6) bukaan (aperture)
– purata jarak menegak diantara dua dinding ketakselanjaran
» bukaan boleh diisi oleh air, tanah/clay atau udara
•
7) bahan isian (infilling)
– bahan isian diantara permukaan ketakselanjaran
» tanah yang mengisi bukaan » mineral seperti kalsit
» bahan isian sesar -- breccia
– bahan isian perlu dikenalpasti; sifat fizikal
» eg. Mineralogy, particle size, nisbah kemampatan, water content, ketebalan bahan.
– Kekuatan bahan juga hendaklah dinilai secara cerapan, manual atau ukuran
•
8) aliran air (seepage)
– aliran air , kelembapan, anggaran kadar aliran air pada satah ketakselanjaran samada terdapat bahan isian atau tidak perlu dicerap
•
9) bilangan set-set (number of sets)
– ketakselanjaran yang tidak sama, dengan
penyusunan tanpa arah dikenali sebagai tidak-sistematik (non-systematic)
– kekar sistematik pula tersusun dalam arah yang tertentu. Kekar sistematik boleh terdiri dari satu atau lebih set kekar dan mempengaruhi blok jasad batuan dan saiz blok
•
10) size dan bentuk blok (block size and shape)
– jarak (spacing) antara ketakselanjaran boleh
diterangkan oleh saiz dan bentuk blok batuan beserta dengan ketakselanjarn dan juga panjang relatif
ketakselanjaran (persistent)
– Matula dan Holzer (1978) telah memberikan nama model untuk blok jasad
batuan:--• a) blok polyhedral ; ketakselanjaran tak sama tanpa susunan set kekar
• b) blok tabular ; satu set dominan (no 1, eg. Satah perlapisan)
» bentuk seperti meja
• c) blok prisma; dua set dominan iaitu no 1 dan 2
• d) blok sama dimensi (equidimension) ; tiga set dominan (1, 2, dan 3) hampir berbentuk ortogonal, dengan sedikit kekar tak sama, membentuk bongkah sama-dimensi. • e) blok romb (rhomboidal); terdapat tiga (mungkin lebih)
kekar dominan 1,2 dan 3 membentuk bongkah sama-dimensi yang menyerong
» rhomboidal = bentuk flat dengan empat sisi lurus
• f) blok turus (columnar); terdapat lebih dari tiga set ketakselanjaran, kekar selari 1, 2, 3, 4, 5 dipotong oleh kekar tak sama arah.
