Prinsip Dasar Geologi Struktur

I

PRINSIP DASAR

1.1 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 bumi yang konstan. 

Tujuan utama dalam mempelajari geologi struktur dan tektonik adalah merekonstruksi gaya-gaya yang menyebakan proses perubahan dan evolusi dari muka bumi. Secara umum, pengertian geologi struktur adalah ilmu yang mempelajari batuan yang 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 timbulnya struktur 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 dapat mengintegrasikan 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 kerak bumi pada 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 didapatkan di kerak samudra dimana pematang tengah 

samudra didalam proses peregangannya menghasilkan materi baru untuk menambah komposisi 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. Penelitian geologi memperlihatkan bahwa kebanyakan deformasi di kerak benua terjadi pada arah yang linear yang berasosiasi dengan batas-batas lempeng saat ini (Gambar 1.1). Dengan pola-pola struktur di kerak benua yang tua kita atau dapat mengerti proses tektonik saat ini. Hal ini juga menyatakan bahwa dalam mempelajari geologi struktur tidak dapat dipisahkan dengan pemahaman tentang tektonik lempeng.

Gambar 1.1. Distribusi daratan, batas benua, cekungan laut dalam dan lempeng tektonik di dunia (Twiss dan Moore, 1992)

1.2 Unsur-unsur Struktur Geologi

Secara umum dalam geologi ada tiga jenis struktur yaitu: bidang kontak, stuktur primer dan struktur sekunder. 

Bidang Kontak adalah batas antar jenis batuan, yang mencerminkan suatu proses geologi. Bidang kontak ini dapat berupa; kontak sedimentasi (normal), ketidakselarasan, kontak intrusi, kontak tektonik berupa bidang sesar atau zona sesar atau shear zone). 

Struktur Primer adalah struktur dalam batuan yang berkembang pada saat atau bersamaan dengan proses pembentukannya (Gambar 1.2). Pada umumnya struktur ini merefleksikan kondisi lokal dari lingkungan pengendapan batuan tersebut. Contohnya bidang perlapisan pada batuan sedimen struktur sedimen seperti gradded-bedding, cross-bedding, riple marks dan curent riples pada batupasir. 

Struktur kekar kolom, ropy dan vesicular (gas vesicle) pada lava (Gambar 1.2 A, B, C). Catatan : Struktur primer dalam batuan sedimen akan mengikuti hukum-hukum dasar sedimentologi, misalnya superposisi ndan kesinambungan lateral.

Struktur Sekunder adalah struktur yang terbentuk akibat gaya (force) setelah proses pembentukan batuan tersebut, baik itu batuan beku, batuan sedimen maupun batuan metamorf. 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 and 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 1.3). Struktur-struktur ini dibedakan berdasarkan geometri, cara terbentuknya, bahan dasar (rheology) serta kondisi deformasinya. Pembahasan dan pemerian lebih detail untuk setiap jenis struktur sekunder akan diberikan pada bab-bab selanjutnya. 

Joint dan shear fractures (kekar gerus) dicirikan dengen bidang yang planar dan 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 1.4a)

Berbeda dengan 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 dihasilkan akibat dari proses pembebanan tektonik. Sedangkan joint umum dijumpai diberbagai lingkungan. Gores-garis dihasilkan akibat pentorehan pada bidang kekar akibat pergerakan. Pergerakan pada kekar gerus sangat kecil sekali sehingga sukar untuk diamati oleh mata biasa. Vein terbentuk akibat fluida yang masuk kedalam kekar karena adanya perubahan tekanan fluida didalam batuan. (Gambar 1.4b)

Sesar adalah suatu bidang yang diskrit atau merupakan suatu zona dimana batuan bergerak (Gambar 1.5a). 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. 

Lipatan adalah struktur yang berbentuk melengkung. Lipatan memiliki bentuk dan ukuran yang beragam dimana struktur dalamnya seringkali merefleksikan kondisi deformasinya (Gambar 1.5b). Lipatan umumnya terbentuk dalam batuan sedimen yang belum terlitifikasi, contohnya lipatan longsoran (slump) yang banyak dijumpai pada endapan turbidit.

Gambar 1.2A. Bidang perlapisan batuan sedimen yang telah mengalami perlipatan

Gambar 1.2B. Struktur primer berupa bidang perlapisan pada batuan sedimen

Gambar 1.2C. Struktur sekunder berupa perlipatan skala besar pada batuan sedimen

Bidang belah (cleavage), foliasi dan lineasi adal struktur produk dari deformation tempature dan atau tekanan tinggi. Foliasi adalah bidang-bidang 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. 

1.3 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 urutan-urutan pembentukan geometri unsur struktur tanpa didasarkan pada gaya-gaya 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 disebakan oleh proses deformasi, mendiskripsi arah umum dari gaya yang menyebakan 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 abosulut (waktu geologi) mapun relatif. Konsep waktu sangatlah penting untuk membuat sejarah deformasi, paling tidak waktu relatif yang dapat dihasilkan dari bukti potong memotong struktur dilapangan. Contohnya perlipatan sesar A dipotong oleh sesar B kemudian terpatahkan oleh sesar C. Sehingga urut-urutan kejadian deformasi adalah A, B, C (Gambar 1.6). 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 dan lingkungan tektonik yang paling logis dan tepat.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: