3 Deformasi [PDF]

Citation preview

DEFORMASI



Terbatas untuk lingkup pendidikan/akademisi kalangan sendiri



Pendahuluan • Geologi struktur  Ilmu geologi tentang bentuk (arsitektur) batuan akibat proses deformasi • Deformasi  perubahan bentuk dan ukuran pada batuan akibat gaya yang bekerja di dalam bumi • Batuan-batuan yang terdeformasi akibat gaya yang bekerja pada batuan tersebut  bentukbentuk arsitektur bumi yang bervariasi dari satu tempat ke tempat yang lain  Interpretasi geofisika (data bawah permukaan)



Display Deformasi



Skema Deformasi PENYEBAB DEFORMASI ? GAYA  Batuan  Tegangan  Batuan mencari keseimbangan tegasan



Proses pembentukan struktur batuan disebut DEFORMASI



Deformasi • Deformasi pada batuan  lipatan maupun patahan/sesar – Bentuk Lipatan  sinklin, antiklin – Jenis Lipatan  simetri, asimetri serta lipatan rebah (recumbent / overtune) – Jenis Patahan  patahan normal (normal fault), patahan mendatar (strike slip fault) & patahan naik ( trustfault)



PRODUK DEFORMASI



200 μm EHT= 20.00 kV WD=9mm Signal A = QBSD Mag = 168X Date:12 Jun 2007 Time:11:17:30 ESE



Abrasive marks (slickenlines) on fault slip surfaces give local kinematic information



Deformasi & Gaya • Gejala deformasi pada kerak bumi  berhadapan dengan persoalan-persoalan gaya • Gaya  suatu aksi yang mempunyai kecenderungan untuk menyebabkan terjadinya perubahan pada gerak atau bentuk daripada bahan • Mengerti masalah deformasi  memahami prinsip dasar mekanika



Experimental work in 1887, carried out by means of clay and a simple contractional device. This and similar models were made by H. M. Cadell to illustrate the structures of the northwest Scottish Highlands. (Fossen, 2010)



Section through a sandstone sample deformed in a triaxial deformation rig. The light bands are called deformation bands, the sandstone is the Scottish Locharbrigg Sandstone and the diameter of the cylindrical sample is 10 cm.



Sifat Batuan • Tidak setiap gaya yang bersifat sama akan menghasilkan suatu deformasi yang berbentuk sama atau menghasilkan suatu gejala struktur geologi yang sama. • Faktor yang mempengaruhi pembentukan struktur  sifat bahan (batuan) yang mengalami deformasi: – Keanyalan (elastisitet) batuan – Keplastikan (plastisitet) batuan – Kerapuhan (brittleness) batuan laboratorium – Ketegaran (rigidity) batuan – Kelikatan (viscocity) batuan – Kekuatan, dll.



Resume Deformasi • Deformasi batuan: Proses yang mengakibatkan terjadinya deformasi adalah perpindahan atau pergeseran yang terjadi di dalam badan tersebut



Gaya • Gaya adalah: massa dikalikan percepatan



F = MLT-2 • Merupakan suatu aksi yang dapat menimbulkan terjadinya perubahan-perubahan pada gerak dan bentuk daripada bahan yang kemudian mengakibatkan terbentuknya struktur



Tipe Gaya • Ada 2 (dua) tipe gaya: – Body Forces  satuan F / satuan volume – Surface Force  satuan F/ satuan luas • Gaya dapat dianggap sebagai suatu vektor  mempunyai arah dan besaran



Analisis Vektor • Analisis Vektor: – Mencari resultante R dari dua atau lebih gaya yang bekerja pada satu titik – Dari suatu gaya, kita dapat menguraikan dalam komponen-komponen gaya yang bekerja pada berbagai arah (hukum parallellogram atau polygon)



Display Gaya Vektor (1)



Display Gaya Vektor (2)



Display Gaya Vektor (3)



Display Gaya Vektor (4)



Sifat Arah Gaya yang bekerja pada atau dalam kulit bumi (1) 1. Gaya yang arahnya berlawanan tetapi bekerja dalam satu garis, gaya demikian bersifat: – Tarikan (tension), yaitu gaya yang cenderung untuk menarik pada suatu benda



– Tekanan (compression), yaitu gaya yang sifatnya menekan pada suatu benda 2. Berlawanan, sama tetapi bekerja dalam satu bidang  kopel



Sifat Arah Gaya… (2) 3. 4.



Berlawanan, tetapi bekerja pada kedua ujung daripada bahan  torsion Gaya-gaya yang bekerja dari segala jurusan terhadap suatu benda  berlangsung di dalam



kulit bumi  tekanan lithostatis pressure



↔ Hidrostatic



Display Sifat Arah Gaya (1)



Display Sifat Arah Gaya (2)



Tegasan & Keterakan Bahan (Stress & Strain) • STRESS atau tegasan  istilah pada gejalagejala geologi suatu gaya yang dapat menyebabkan perubahan pada batuan • Tegasan adalah gaya persatuan luas dapat menyebabkan perubahan pada batuan (Surface Force) Contoh: Suatu gaya sebesar 25 kg bekerja pada suatu permukaan seluas 10 cm2, maka ini berarti adanya tegasan dalam bahan itu sebesar 2,5 kg per cm2



Tegasan (STRESS) • Ada 2 (dua) macam tegasan: – Normal atau direct stress – Shearing stress



• Suatu badan yang terkena gaya  tidak diubah menjadi gerak  dikatakan bahwa badan tersebut berada dalam keadaan tegasan (stressed)



Keterakan (STRAIN) • Perubahan-perubahan yang terjadi, baik perubahan itu dalam wujud, bentuk maupun volume yang terjadi pada suatu bahan yang diakibatkan oleh adanya tegasan  wujud dari STRESS • Keterakan  gejala rock deformation • Perubahan bentuk pada batuan disebut 



distortion • Perubahan ukuran (volume)  dilatasi



STRAIN (lanjutan) • Istilah STRAIN : Ketegangan / Keterikan / Keterakan • Perubahan relatif dari posisi parikelpartikel suatu benda yang ditimbulkan karena adanya tegasan / STRESS • STRESS  STRAIN (gejala rock deformation)  DEFORMASI Shortening = proses pengkerutan



Ilustrasi untuk Stress (1) • Compression (direct stress tipe)



Ilustrasi untuk Stress (2) • Tension (direct stress tipe)



Ilustrasi untuk Stress (3) • Shear stress



Sifat daripada bahan (batuan) di dalam menghadapi gaya • Bila suatu benda padat (batuan) menghadapi deformasi dengan tekanan yang meningkat  benda atau bahan itu akan mengalami perubahan 3 fasa: – Fasa deformasi anyal – Fasa deformasi plastis – Fasa gejala patahan



Fasa deformasi anyal bila gaya yang bekerja ditiadakan, maka benda itu akan kembali pada bentuk dan volumenya semula tidak akan terjadi suatu keterakan yang kekal dalam keadaan tersebut, keterakan akan sebanding dengan tegasan



Fasa deformasi plastis bila tegasan pada benda itu ditingkatkan batas anyal daripada benda (batuan) itu telah tercapai dan dilampaui batuan akan berubah secara kekal



Fasa gejala patahan Kalau tegasan pada batuan kita tingkatkan lagi



Akhirnya batuan akan mencapai suatu fase dimana batuan itu akan patah Terjadi suatu gejala patahan



5 Faktor yang mempengaruhi perubahan pada batuan 1. Tekanan  penambahan tekanan akan meningkatkan batas elastisitetnya 2. Suhu  peningkatan pada suhu akan memperlemah sifat dari batuan  pada suhu yang tinggi batuan akan mudah mengalami perubahan



5 Faktor yang mempengaruhi perubahan pada batuan (lanjutan) 3. Waktu. Walau tekanan yang lemah (kecil) tetapi jika bekerja dalam waktu yang lam sekali pada suatu batuan  lama-lama batuan akan berubah. Contoh: dalam geologi berupa gejala longsor 4. Adanya gejala pelarutan melalui pori-pori dalam batuan 5. Inhomogenetas (ketidakseragaman) dalam susunan lapisan batuan (adanya perlapisan dalam batuan)



PELARUTAN



PRODUK OKSIDASI



oksidasi pada kekar batuan beku ultra basa



oksidasi pada bidang foliasi batuan metamorf sekis



Beberapa pengertian



Sumbu-sumbu keterakan, tegasan & ilip tegasan (stress ellipsoid) dalam struktur Bila benda berada dalam keadaan ditekan secara konstan



dalam benda itu selalu mungkin untuk menarik 3 buah bidang yang akan saling berpotongan tegak lurus satu sama lainnya pada satu titik



Display sumbu tegasan 1



2



1



3 3 2



2 1 2



3



: sumbu tegasan utama : sumbu tegasan menengah : sumbu tegasan terkecil



3



Sumbu / poros tegasan utama • Ketiga garis perpotongan dari bidang-bidang tersebut akan membentuk susunan principle axes of stress (sumbu / poros tegasan utama) • Tegasan yang bekerja melalui poros-poros tersebut  tegasan utama (principle stress) • Satu poros searah dengan tegasan terbesar pada titik itu, yang lainnya searah dengan yang terkecil, dan yang lainnya lagi dengan yang sedang



Distortion & Dilatation (1) Gaya (tekanan) yang aktif bekerja pada benda



DEFORMASI Selisih antara gaya yang terbesar dan terkecil



Distortion & Dilatation (2) • Distortion  bila ketiga sumbu keterakan berbeda maka arah dimana terjadi pemendekan yang terbesar disebut poros terbesar (utama), yang lainnya intermediate dan least. • Dilatation  bila ketiga sumbu keterakan sama semua (berarti ada pengerutan atau pengembangan dalam perbandingan yang sama)  terjadi perubahan volume



Deformasi Irrotational & Deformasi Rotational • Deformasi Irrotational – Apabila pada saat deformasi berlangsung, sumbusumbu keterikan / keterakan dalam keadaan tetap sejajar dengan sumbu tegasannya – STRAIN AXES sejajar STRESS AXES



• Deformasi Rotational – Apabila setelah deformasi sumbu keterikan / keterakan tidak sejajar dengan sumbu-sumbu tegasan – STRAIN AXES tidak sejajar STRESS AXES



Soal-soal • Terdapat pernyataan: “Tidak setiap gaya yang sifatnya sama akan menghasilkan suatu deformasi yang berbentuk sama, atau dengan istilah lain akan menghasilkan suatu gejala struktur geologi yang sama” . Benarkah pernyataan tersebut, jelaskan dan uraian bagaimana pendapat Saudara!