Materi Kuliah : Pengantar Geologi Teknik Oleh : Tri Sulistyowati
STRUKTUR GEOLOGI
DAN GAYA GEOLOGI
Bentuk-bentuk geometri yang terdapat pada kulit
bumi
terbentuk
oleh
pengaruh
gaya-gaya
endogen, baik berupa tekanan maupun tarikan.
Para ahli geologi menyebutnya
Struktur Geologi
,
dan dikenal dengan :
Kekar ,
Sesar ,
Lipatan
Struktur geologi yang banyak berperan pada
bencana geologi adalah kekar dan sesar.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses suatu
pembentukan struktur geologi dari batuan yaitu :
sifat elastisitas batuan,
resistivity,
plastisitas
viskositas
Faktor-faktor lain seperti :
pori-pori batuan
tekstur batuan
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
STRUKTUR GEOLOGI
Suatu struktur geologi dapat terbentuk akibat suatu
gaya-gaya yang terjadi, yaitu :
Tensi (gaya tarik)
Kompresi (gaya tekan)
Kopel (gaya ganda)
Torsi (gaya Putar)
Gaya berupa kompresi dapat menghasilkan struktur
berupa perlipatan, pensesaran, dan penunjaman.
Sedangkan gaya berupa tensi menghasilkan struktur
berupa patahan.
GAYA-GAYA YANG MEMPENGARUHI
STRUKTUR GEOLOGI
Kekar (Joint) adalah rekahan/patahan pada lapisan batuan yang terjadi akibat pengaruh gaya-gaya endogen baik tekanan maupun tarikan, tanpa mengalami perpindahan tempat.
Kekar (joint) secara sederhana dikatakan sebagai rekahan berbentuk teratur pada masa batuan yang tidak menampakkan (dilihat dengan mata telanjang) telah terjadi pergeseran pada kedua sisi-sisinya.
Kehadiran kekar pada batuan dapat meningkatkan porositas batuan, sehingga mampu menyimpan air (sebagai aquifer) ataupun hidrokarbon (seabagai reservoir), sebaliknya juga memperlemah kekuatan batuan.
Kehadiran kekar di dekat permukaan juga dapat mempercepat proses pelapukan batuan.
Secara umum kekar (joint) dibedakan menjadi empat (McClay,
1987), yaitu :
1. Kekar Tarik (Tension Joint) adalah Kekar pada batuan yang terjadi akibat tarikan. Kekar tarik merupakan rekahan yang membuka akibat gaya ekstensi yang berarah tegak lurus terhadap arah rekahan,
2. Kekar Gerus (Shear Joint) adalah Kekar pada batuan yang terjadi akibat tekanan. Kekar gerus biasanya berpasangan dan merupakan suatu set dan lurus, terdapat pergeseran yang diakibatkan oleh gaya kompresi,
3. Kekar Hibrid, berkenampakan sebagai kekar gerus yang membuka, kombinasi antara kekar gerus dan kekar tarik,
4. Kekar Tarik Tak Beraturan, arah kekar tak beraturan, sering merupakan akibat hydraulic fracturing).
Sesar/patahan (faults) adalah rekahan/patahan pada lapisan batuan yang terjadi akibat pengaruh gaya-gaya endogen baik tekanan maupun tarikan dan mengalami perpindahan tempat / dislokasi / pergeseran.
Sesar / patahan (faults) yang dikenal juga sebagai patahan adalah rekahan pada masa batuan yang telah memperlihatkan gejala pergeseran pada ke dua belah sisi bidang rekahan (Simpson,
1968).
Berdasar kinematikanya, secara garis besar, dibedakan menjadi
sesar turun, sesar naik, dan sesar geser.
Sesar yang dimaksud adalah pergeseran yang disebabkan oleh gaya tektonik.
Selain itu, jenis sesar juga dibedakan menjadi :
Sesar Normal / Turun (Normal / Gravity Fault)
Sesar Naik (Reverse / Thrust Fault)
Sesar Mendatar / Geser (Horizontal/Strike-Slip Fault)
Sembul (Horst)
Terban (Graben)
Jenis sesar berdasarkan aktivitasnya
Berkaitan dengan dinamika kerak bumi dan rentang waktu geologi yang panjang, kehadiran sesar dapat dibedakan menjadi
sesar mati dan sesar aktif.
1. Sesar mati adalah sesar yang sudah tidak (akan) bergerak lagi,
2. Sesar aktif adalah sesar yang pernah bergeser selama 11.000 tahun terakhir dan berpotensi akan bergerak di waktu yang akan datang (Yeats, Sieh & Allen, 1997).
Sesar aktif dikenal pula sebagai bagian dari peristiwa
gempa bumi
.
Peristiwa gempa bumi bisa menimbulkan sesar di permukaan (surface faulting) sebagai kemenerusan apa yang terjadi di dalam kerak bumi (Scholz, 1990) ataupun tidak menghasilkan sesar di permukaan.
Hal ini tampak jelas seperti apa yang terjadi pada gempa bumi di Liwa pada tahun 1994 yang memberikan sesar di permukaan (Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994) dan di Yogyakarta tahun 2006 yang tidak jelas kenampakannya di permukaan, yang keduanya merupakan sesar geser.
Demikian juga peristiwa gempa bumi di Aceh tahun 2004, telah terjadi pensesaran naik di dasar laut, sehingga mampu membangkitkan gelombang pasang tsunami yang mengakibatkan ratusan ribu korban jiwa dan kehancuran pemukiman di beberapa kota.
Panjang, lebar dan pergeseran suatu sesar tektonik saat gempa bumi sangat bervariasi. Di Amerika dilaporkan bahwa pergeseran sesar bisa mencapai lebih dari 20 kaki, panjang pensesaran bisa mencapai lebih dari 200 mil dengan lebar zona pensesaran bervariasi dari 6 sampai dengan 1000 kaki dan zona pensesaran ini bisa mencapai jarak 3 mil dari sesar utamanya (Hays, 1981).
Saat gempa bumi Liwa 1994, ditemui beberapa kerusakan rumah akibat tanah longsor sebagai peristiwa penyerta gempa bumi. Di samping itu dilaporkan bahwa sebuah rumah yang dilewati suatu rekahan/sesar sepanjang 300 m dengan pergeseran kurang dari 5 cm, telah roboh, sedangkan bangunan di sampingnya dengan bahan dan konstruksi serupa yang tidak dilewati rekahan tidak mengalami kerusakan sama sekali (Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994).
Lipatan (Folds) adalah struktur lapisan batuan sedimen berbentuk lipatan/ gelombang/ lengkungan yang terbentuk akibat gaya endogen berupa tekanan.
LIPATAN (FOLDS)
JENIS LIPATAN
1. Lipatan Tegak/Setangkup (Upright Fold / Symmetrical Fold) 2. Lipatan Tidak Setangkup (Asymmetrical Fold)
3. Lipatan Miring / Menggantung (Inclined Fold / Overturned Fold) 4. Lipatan Rebah (Recumbent Fold)
5. Antiklin (Anticline) 6. Sinklin (Syncline)
Lipatan dapat dibagi lagi berdasarkan porosan lipatan atau garis sumbu dan bentuknya, sebagai berikut:
1. Lipatan Paralel adalah lipatan dengan ketebalan lapisan yang tetap;
2. Lipatan Similar adalah lipatan dengan jarak lapisan sejajar dengan sumbu utama;
3. Lipatan disharmonik adalah lipatan yang tidak teratur karena lapisannya tersusun dari bahan-bahan yang berlainan;
4. Lipatan Ptigmatik adalah lipatan terbalik terhadap sumbunya;
5. Lipatan chevron adalah lipatan bersudut dengan bidang planar;
6. Lipatan isoklin adalah lipatan dengan sayap sejajar yang disebabkan oleh tekanan yang terus menerus;
7. Lipatan klin bands adalah lipatan bersudut tajam yang dibatasi oleh permukaan planar;
8. Lipatan tegak adalah lipatan yang garis sumbunya membagi secara simetris atau sma besar antara antiklin dan sinklin;
9. Lipatan miring adalah lipatan yang garis sumbunya tidak simetris, membentuk sudut;
10. Lipatan menggantung adalah lipatan mirip lipatan miring tetapi bagian puncaknya terdorong sangat tinggi sehingga bentuknya seperti menggantung;
11. Lipatan rebah adalah lipatan yang tertekan terus menerus menyebabkan puncaknya melandai seperti rebahan;
12. Lipatan kelopak adalah lipatan yang bagian dalamnya bekerja daya tekanan dan sayap tengah tidak menjadi tipis;
13. Lipatan Seretan (Drag folds) adalah lipatan yang terbentuk sebagai akibat seretan suatu sesar.
DEFINISI DAN PENGERTIAN
Gaya-gaya yang bekerja mempengaruhi perubahan muka bumi baik bersifat membangun (konstruktif) maupun merusak (destruktif).
Gaya-gaya tersebut dapat berasal dari dalam bumi (endogen) atau berasal dari luar bumi (eksogen) .
Gaya Endogen (Endogene Forces) adalah gaya yang bekerja pada kulit bumi dan berasal dari dalam bumi yang berlangsung sangat lambat namun kekuatannya sangat hebat. Gaya ini mengakibatkan perubahan muka bumi melalui proses orogenesa, vulkanisma dan tektonika.
Gaya Eksogen (Exogene Forces) adalah gaya yang bekerja pada kulit bumi dan berasal dari luar bumi sebagai akibat adanya aktivitas atmosfer, hidrosfer dan biosfer. Gaya ini mengakibatkan perusakan/perombakan muka bumi melalui proses pelapukan, erosi, tanah longsor dan sebagainya.
A. Orogenesa (Orogenesis)
Proses pembentukan pegunungan akibat pengaruh gaya endogen berupa tekanan/tumbukan (horisontal) dan pengangkatan (vertikal) sehingga terbentuk pegunungan lipatan maupun pegunungan patahan.
B. Vulkanisma (Volcanism)
Proses penerobosan magma atau keluarnya magma dari dalam perut bumi menuju ke permukaan bumi yang dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan gas yang tinggi sehingga terbentuk tubuh gunungapi.
C. Tektonika (Tectonic)
Proses pergerakan/pergeseran pada kerak bumi (kerak batuan dan kerak samudera) berupa tumbukan, pemekaran dan perpapasan yang menimbulkan perubahan muka bumi dan terjadinya berbagai fenomena geologi seperti gunungapi, gempabumi, tsunami, dll.
Gaya Angin (Wind Forces)
Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi disebabkan oleh tenaga angin.
Gaya Air (Water Forces)
Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi disebabkan oleh tenaga air.
Gaya Es/Salju (Ice/Snow Forces)
Gaya yang bekerja dan berpengaruh terhadap permukaan bumi disebabkan oleh tenaga es/salju.
Erosi (Erosion)
Proses pengikisan permukaan bumi oleh tenaga luar seperti air, es, dan angin yang membentuk arus/gelombang kuat
sehingga mampu menggerus, mengangkat dan memindahkan sebagian tanah/batuan.
Abrasi (Abration)
Proses pengikisan permukaan batuan oleh angin yang
mengandung dan mengangkut hancuran bahan seperti pasir dengan tenaga yang sangat kuat.
Exarasi (Exaration)
Proses pengikisan permukaan batuan oleh es/gletser yang mengangkut hancuran batuan dengan tenaga dan kecepatan yang sangat besar. Proses ini disebut juga pembajakan glasial. Denudasi (Denudation)
Proses perataan pegunungan karena pengaruh pelapukan, erosi dan transportasi (pengangkutan).
LEMPENG TEKTONIK
(TECTONIC PLATE)
LEMPENG TEKTONIK
Lempeng-lempeng tektonik utama yaitu:
Lempeng Afrika, meliputi Afrika - Lempeng benua
Lempeng Antarktika, meliputi Antarktika - Lempeng benua Lempeng Australia, meliputi Australia (tergabung dengan
Lempeng India antara 50 sampai 55 juta tahun yang lalu)- Lempeng benua
Lempeng Eurasia, meliputi Asia dan Eropa - Lempeng benua Lempeng Amerika Utara, meliputi Amerika Utara dan Siberia
timur laut - Lempeng benua
Lempeng Amerika Selatan, meliputi Amerika Selatan - Lempeng benua
Lempeng Pasifik, meliputi Samudera Pasifik - Lempeng samudera
Lempeng-lempeng penting lain yang lebih kecil mencakup Lempeng India, Lempeng Arabia, Lempeng Karibia, Lempeng Juan de Fuca, Lempeng Cocos, Lempeng Nazca, Lempeng
JENIS-JENIS BATAS LEMPENG
Berdasarkan
arah
pergerakannya,
perbatasan antara lempeng tektonik yang
satu dengan lainnya (plate boundaries)
terbagi dalam 3 jenis, yaitu :
1. divergen,
2. konvergen, dan
3. transform
Batas-batas lempeng :
Konvergen (atas), Divergen (tengah) dan Transforms (bawah).
Jenis Batas Konvergen:
Obduction/Obduksi (atas) dan Subduction/Subduksi (bawah)
BATAS DIVERGEN/KONSTRUKTIF
(DIVERGENT/CONSTRUCTIVE BOUNDARIES)
Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling
terpisah (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik
pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk batas divergen.
Pada lempeng samudra, proses ini menyebabkan pemekaran
dasar laut (seafloor spreading). Sedangkan pada lempeng
benua, proses ini menyebabkan terbentuknya lembah retakan (rift valley) akibat adanya celah antara kedua lempeng yang saling menjauh tersebut.
Pematang Tengah-Atlantik (Mid-Atlantic Ridge) adalah salah
satu contoh divergensi yang paling terkenal, membujur dari utara ke selatan di sepanjang Samudra Atlantik, membatasi Benua Eropa dan Afrika dengan Benua Amerika.
BATAS KONVERGEN/DESTRUKTIF
(CONVERGENT/DESTRUCTIVE BOUNDARIES )
Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan (consumed)
ke arah kerak bumi, yang mengakibatkan keduanya
bergerak saling menumpu satu sama lain (one slip beneath
another).
Wilayah dimana suatu lempeng samudra terdorong ke
bawah lempeng benua atau lempeng samudra lain disebut
dengan zona tunjaman (subduction zones).
Di zona tunjaman inilah sering terjadi gempa. Pematang
gunung-api (volcanic ridges) dan parit samudra (oceanic
trenches) juga terbentuk di wilayah ini.
Contoh kasus ini dapat kita lihat di Pegunungan Andes di
Amerika Selatan dan busur pulau Jepang (Japanese island
Batas konvergen
Jalur kemunculan gunungapi aktif kebanyakan berada batas konvergen. Jalur tersebut disebut “Ring of Fire” yang terletak di Pasific
Jenis-jenis Batas Konvergen
Batas konvergen ada 3 macam, yaitu
1)
antara lempeng benua dengan
lempeng samudra,
2)
antara dua lempeng samudra, dan
3)
antara dua lempeng benua.
KONVERGEN LEMPENG BENUA—SAMUDRA
(OCEANIC—CONTINENTAL)
Ketika suatu lempeng samudra menunjam ke bawah
lempeng benua, lempeng ini masuk ke lapisan
astenosfer yang suhunya lebih tinggi, kemudian meleleh.
Pada lapisan litosfer tepat di atasnya, terbentuklah
deretan gunung berapi (volcanic mountain range).
Sementara di dasar laut tepat di bagian terjadi
penunjaman, terbentuklah parit samudra (oceanic
trench).
Pegunungan Andes di Amerika Selatan adalah salah satu
pegunungan yang terbentuk dari proses ini. Pegunungan
ini terbentuk dari konvergensi antara Lempeng Nazka
dan Lempeng Amerika Selatan.
KONVERGEN LEMPENG SAMUDRA—SAMUDRA
(OCEANIC—OCEANIC)
Salah satu lempeng samudra menunjam ke bawah
lempeng
samudra
lainnya,
menyebabkan
terbentuknya parit di dasar laut, dan deretan gunung
berapi yang pararel terhadap parit tersebut, juga di
dasar laut.
Puncak sebagian gunung berapi ini ada yang timbul
sampai ke permukaan, membentuk gugusan pulau
vulkanik (volcanic island chain).
Pulau Aleutian di Alaska adalah salah satu contoh
pulau vulkanik dari proses ini. Pulau ini terbentuk
dari konvergensi antara Lempeng Pasifik dan
Lempeng Amerika Utara.
KONVERGEN LEMPENG BENUA—BENUA
(CONTINENTAL—CONTINENTAL)
Salah satu lempeng benua menunjam ke bawah lempeng
benua lainnya.
Karena keduanya adalah lempeng benua, materialnya
tidak terlalu padat dan tidak cukup berat untuk
tenggelam masuk ke astenosfer dan meleleh.
Wilayah di bagian yang bertumbukan mengeras dan
menebal, membentuk deretan pegunungan non vulkanik
(mountain range).
Pegunungan Himalaya dan Plato Tibet adalah salah satu
contoh pegunungan yang terbentuk dari proses ini.
Pegunungan ini terbentuk dari konvergensi antara
Lempeng India dan Lempeng Eurasia.
BATAS TRANSFORM
(TRANSFORM BOUNDARIES)
Terjadi bila dua lempeng tektonik bergerak
saling menggelangsar (slide each other), yaitu
bergerak sejajar namun berlawanan arah.
Keduanya tidak saling memberai maupun
saling menumpu.
Batas transform ini juga dikenal sebagai
Batas transform umumnya berada di dasar laut, namun ada juga yang berada di daratan, salah satunya adalah Sesar San Andreas (San Andreas Fault) di California, USA.
Sesar ini merupakan pertemuan antara Lempeng Amerika Utara yang bergerak ke arah tenggara, dengan Lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat laut.
LEMPENG TEKTONIK DI INDONESIA
Negeri kita tercinta berada di dekat batas
lempeng tektonik
Eurasia
dan
Indo-Australia
.
Jenis batas antara kedua lempeng ini adalah
konvergen.
Lempeng Indo-Australia adalah lempeng yang
menunjam ke bawah lempeng Eurasia.
Selain itu di bagian timur, bertemu 3 lempeng
tektonik sekaligus, yaitu lempeng Philipina,
Pasifik, dan Indo-Australia.
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, subduksi antara dua lempeng menyebabkan terbentuknya deretan gunung berapi dan parit samudra.
Demikian pula subduksi antara Lempeng Indo- Australia dan Lempeng Eurasia menyebabkan terbentuknya deretan gunung berapi yang tak lain adalah Bukit Barisan di Pulau Sumatra dan deretan gunung berapi di sepanjang Pulau Jawa, Bali dan Lombok, serta parit samudra yang tak lain adalah Parit Jawa (Sunda).
Lempeng tektonik terus bergerak . Suatu saat gerakannya mengalami gesekan atau benturan yang cukup keras.
Bila ini terjadi, timbullah gempa dan tsunami, dan meningkatnya kenaikan magma ke permukaan.
Jadi, tidak heran bila terjadi gempa yang bersumber dari dasar Samudra Hindia, yang seringkali diikuti dengan tsunami, aktivitas gunung berapi di sepanjang pulau Sumatra dan Jawa juga turut meningkat.
INDO-PLATE
Peta Tektonik dan Gunung Berapi di Indonesia. Garis biru melambangkan batas antar lempeng tektonik, dan segitiga merah melambangkan kumpulan gunung berapi.
BENCANA AKIBAT PERGERAKAN
LEMPENG TEKTONIK
Gempa Bumi Banjir
Debu Vulkanik Aliran Lava
Lahar
