Pemodelan Struktur Geologi (Sesar Mendatar) [PDF]

Citation preview

PEMODELAN STRUKTUR GEOLOGI SESAR MENDATAR Sesar mendatar (Strike slip fault atau Transcurent fault atau Wrench fault) adalah sesar yang pembentukannya dipengaruhi oleh tegasan kompresi. Posisi tegasan utama pembentuk sesar ini adalah horizontal, sama dengan posisi tegasan minimumnya, sedangkan posisi tegasan menengah adalah vertikal. Umumnya bidang sesar mendatar digambarkan sebagai bidang vertikal, sehingga istilah hanging wall dan foot wall tidak lazim digunakan di dalam sistem sesar ini. Berdasarkan gerak relatifnya, sesar ini dibedakan menjadi sinistral (mengiri) dan dekstral (menganan). A. Teori Model Struktur Riedel Shear



Satu diantara ilmu tentang perkembangan retakan sekunder yang berasosiasi dengan gerakan pada sesar orde pertama ditunjukkan oleh Riedel (1929). Riedel menemukan bahwa pergerakan blok basement disebabkan zona geser ditunjukkan bentuk V dengan dasar V seketika diatas sesar basement. Tipe retakan tergantung pada kekuatan lempung seperti ekstensi dan retakan gesernya. Terdapat 2 set, R adalah salah satu yang berkembang lebih sering. Ketika R’ juga berkembang, sering berputar dengan cepat sebagai perkembangan pergeseran pada sesar basement dan setelah derajat rotasinya relatif kecil, mengunci dan menjadi tidak aktif. Model Riedel Shear muncul di dalam sepasang sesar mendatar yang saling sejajar.



Model Riedel Shear muncul di dalam sepasang sesar mendatar yang saling sejajar. Di dalam zona sesar tersebut akan berkembang struktur–struktur geologi sebagai berikut :  Sesar mendatar Riedel ditandai dengan adanya sepasang Riedel Shear ( R dan R1 ) yang berarah 300 terhadap tegasan maksimum (σ1). Pergerakan dalam Riedel Shear terhadap R di sebut sebagai synthetic faults yang relatif sejajar dengan Major Faults. R1 merupakan arah berikutnya setelah terjadi R yang disebut sebagai antithetic faults dengan pergerakan memotong major faults. Dalam suatu sistem yang lain akan timbul pula synthetic P dan X sebagai antithetic faults.  Tegasan utama σ1 membentuk sudut 450 terhadap major faults.  Sesar mendatar synthetic dan antithetic muncul dan berkembang selama Riedel Shear dan dapat pula menentukan pola patahan lainnya.



Gambar 2.5 Pemodelan Riedel Shear



B. Teori Model Struktur Moody And Hill Moody dan Hill (1956) membuat model pembentukan sesar mendatar yang dikaitkan dengan sistem tegasan. Di dalam model tersebut dijelaskan bahwa sesar orde I membentuk sudut kurang lebih 300 terhadap tegasan utama. Sesar orde I baik dekstral maupun sinistral merupakan sesar utama yang pembentukannya dapat terjadi bersamaan atau salah satu saja. Selanjutnya sesar orde II mempunyai ukuran yang lebih kecil dan membentuk sudut tertentu terhadap sesar orde I. Lebih lanjut lagi dijumpai orde sesar yang lebih kecil lagi. Beberapa struktur berasosiasi dengan sesar orde I tergantung pada bentuk, skala dan lingkungan dimana sesar itu berkembang. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Moody and Hill yang meneliti hubungan tegasan utama terhadap unsur – unsur struktur yang terbentuk maka muncul teori pemodelan sistem Sesar Mendatar Moody and Hill sebagai berikut : 1



Jika suatu materi isotropic yang homogen dikenai oleh suatu gaya kompresi akan menggerus (shearing) pada sudut 300 terhadap arah tegasan maksimum yang mengenainya, bidang shear maksimum sejajar terhadap sumbu tegasan menengah dan berada 450 terhadap tegasan kompresi maksimum. Rentang sudut 150 antara 450 bidang shear maksimum dan 300 bidang shear yang terbentuk dipercaya terbentuk akibat adanya sudut geser dalam (internal friction).



2



Suatu kompresi stres yang mengenai suatu materi isotropik yang seragam, pada umumnya dapat dipecahkan ke dalam tiga arah tegasan (sumbu tegasan maksimum, menengah dan minimum). Kenampakan bumi dari udara adalah suatu permukaan yang tegasan gerusnya nol, dan seringkali berada tegaklurus/normal terhadap salah satu arah tegasan. Akibatnya salah satu dari tiga arah tegasan tersebut akan berarah vertikal.



3



Orde kedua dalam sistem ini muncul dari tegasan orde kedua yang berarah 450 dari tegasan utama orde pertama atau tegak lurus terhadap bidang gerus maksimal orde pertama. Bidang gerus orde kedua ini akan berpola sama dengan pola bidang gerus yang terbentuk pada orde pertama.



4



Orde ketiga dalam sistem ini arahnya akan mulai menyerupai arah orde pertama, sehingga tidak mungkin untuk membedakan orde keempat dan



seterusnya dari orde pertama, kedua, dan orde ketiga. Akibatnya tidak akan muncul jumlah tak terhingga dari arah tegasan. Sistem ini dipecahkan ke dalam delapan arah shear utama, empat antiklinal utama dan arah patahan naik untuk segala province tektonik. Dalam kenyataan di lapangan kenampakan orde pertama dan orde kedua dapat kita bedakan dengan mudah, namun kenampakan orde ketiga dan orde-orde selanjutnya pada umumnya sulit sekali untuk ditemukan.



Gambar 2.6 Pemodelan sesar mendatar Moody dan Hill



Model urutan pola struktur menurut Moody dan Hill (1956)



Ada persyaratan tertentu dalam menerapkan konsep Moody dan Hill (1954), yaitu model ini berlaku apabila pembentukan sesarnya bukan merupakan akibat reaktivasi sesar pada batuan dasar atau dengan kata lain sesarnya merupakan sesar primer. Apabila pembentukan sesar mendatar ini merupakan reaktivasi dari sesar pada batuan dasar, maka konsep Moody dan Hill (1954) tidak tepat diterapkan. Untuk kepentingan analisis dalam kasus ini digunakan model dari Price dan Cosgrove (1956). Beberapa konsep dikembangkan oleh Moody dan Hill (1956) yang membahas tentang urutan kejadian struktur berdasarkan arah tegasan atau gaya yang bekerja pada suatu wilayah. Konsep lain dikembangkan oleh Tchalenko



(1970) dan Harding (1973) yang menjelaskan bahwa pada gerak sesar mendatar, gejala yang terdapat pada jalur sesar adalah komponen gerak kopel yang bekerja akibat seasar tersebut. Gerak kopel tersebut menghasilkan komponen tarik atau extension (E) dan komponen tekan atau compression (C). Perbedaan dari model Moody dan Hill dan Harding adalah arah gaya pembentukknya. Bila Moody dan Hill menggunakan pure shear sebagai gaya penyebab terbentuknya shear. Sedangkan Harding mengunakan simple shear. Seperti halnya sesar naik, sesar mendatarpun umumnya tidak berdiri tunggal melainkan terdiri dari beberapa bidang sesar yang selanjutnya membentuk zona sesar (fault zone). Di dalam zona sesar mendatar, umumnya sesar ini membentuk segmen-segmen sesar yang merencong (en-echelon).



Sumber://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0191814103001585-gr6.jpg



C. Teori Model Struktur Harding dkk ( 1971 ) Harding, Wilcox dan seely ( 1971 ) mendesain beberapa percobaan menggunakan adonan lempung ( clay cake, untuk mengevaluasi pola struktur yang berkembang di atas patahan mendatar. Adonan lempung diletakkan diatas panel metal yang dapat digerakkan berlawanan arah secara bersamaan. Lingkaran – lingkaran diletakkan agar keterakannya dapat terlihat ( gambar 2.15 a ). Pergerakan awal dari patahan mendatar pada panel metal menghasilkan gangguan pada lempung yang ditunjukan oleh perubahan lingkaran menjadi elips ( gambar 2.15 b ). Kemudian lempung mulai patah di daerah yang paralel di dalam zona pergerakan utamanya ( 2.15 c ). Seiring dengan kejadian yang terus menerus, lingkaran – lingkaran ini secara perlahan terpatahkan.



Patahan – patahan atau rekahan – rekahan yang dihasilkan dari percobaan pada gambar 2.15, menggambarkan geometri dan kinematik dari Riedel Shearing atau dikenal pula dengan simple shear ( gambar 2.16 ) yaitu karakteristik hubungan geometri dari suatu patahan mendatar, dengan kesimpulan sebagai berikut :  Sesar mendatar Riedel ditandai dengan adanya sepasang Riedel Shear ( R dan R’ ) yang berarah 300 terhadap tegasan maksimum (σ1). Pergerakan dalam Riedel Shear terhadap R di sebut sebagai synthetic faults yang relatif sejajar dengan patahan utam (Major Faults . R’ merupakan arah berikutnya setelah terjadi R yang disebut sebagai antithetic faults dengan pergerakan memotong major faults. Dalam suatu sistem yang lain akan timbul pula synthetic P dan X sebagai antithetic faults membentuk sudut 10 terhadap patahan utama.  Tegasan utama σ1 membentuk sudut 450 terhadap major faults.



Gambar 2.15 Percobaan Harding, Wlcox dan Seely ( 1971 ).



Model “Simple Shear” menurut Harding (1973)



Perbandingan antara “Pure Shear” (incline compression) dan “Simple Shear” (differential horizontal movement) (Dari Thomas et al., 1973)



Klasifikasi jenis pergeseran relative dari pensesaran, Ragan (1973)



1. Klasifikasi Sesar Klasifikasi sesar telah banyak dikemukakan oleh para ahli terdahulu. Mengingat struktur sesar adalah rekahan dan kekar di dalam bumi yang ditimbulkan karena pergeseran sehingga untuk membuat analisis strukturnya diusahakan untuk dapat mengetahui arah dan besarnya pergeseran tersebut.



Mengingat arah dari “net slip” yang memiliki beberapa kemungkinan, “pitch” yang berkisar dari 00 – 900 maka Rickard (1972) membuat pengelompokkan sesar yang termasuk “strike slip” dengan “dip slip”. Penamaan sesar berdasarkan nomor yang ada pada tabel 2.2. A adalah sebagai berikut : 1. Sesar naik dengan dip < 45 ( Thrust slip fault ). 2. Sesar naik dengan dip > 45 ( Reverse slip fault ). a. Sesar naik dekstral dengan dip < 45 ( Right thrust slip fault ). b. Sesar dekstral naik dengan dip < 45 ( Thrust right slip fault ). c. Sesar naik dekstral dengan dip > 45 ( Right reverse slip fault ). d. Sesar dekstral naik dengan dip > 45 ( Reverse right slip fault ). e. Sesar dekstral ( Right slip fault ). f. Sesar dekstral normal dengan dip < 45 ( Lag right slip fault ). g. Sesar normal dekstral dengan dip < 45 ( Right lag slip fault ). h. Sesar normal dekstral dengan dip < 45 ( Right normal slip fault ). i. Sesar dekstral normal dengan dip > 45 ( Normal right slip fault ). j. Sesar normal dengan dip < 45 ( Lag slip fault ). k. Sesar normal denga dip > 45 ( Normal slip fault ). l. Sesar normal sinistral dengan dip < 45 ( Left lag slip fault ). m. Sesar sinistral normal denga dip < 45 ( Lag left slip fault ). n. Sesar sinistral normal denga dip > 45 ( Normal left slip fault ). o. Sesar normal sinistral dengan dip < 45 ( Left normal slip fault ). p. Sesar sinistral ( Left slip fault ). q. Sesar sinistral naik dengan dip < 45 ( Thrust left slip fault ). r. Sesar naik sinistral dengan dip < 45 ( Left thrust slip fault ). s. Sesar naik sinistral dengan dip > 45 ( Left reverse slip fault ). t. Sesar sinistral naik dengan dip > 45 ( Reverse left slip fault ).



Tabel 2.2 Diagram klasifikasi sesar, Rickard 1972. ( A ). Klasifikasi sear berdasarkan segitiga dip – pitch. ( B ). Segitiga Dip – pitch.



Determinasi penentuan jenis sesar translasi (Rickard, 1972 op. cit Ragan, 1973).



2. Kekar Kekar adalah suatu rekahan yang relatif tidak mengalami pergeseran, terjadi oleh gejala tektonik maupun non tektonik. Secara kejadiannya,kekar dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu: 1. Shear (Kekar Gerus), terjadi akibat adanya tegasan 2. Tension (Kekar Tarikan). Kekar tarikan dapat dibedakan sebagai : 1. Tension Fracture, yaitu kekar tarik yang bidang rekahnya searah dengan tegasan. Kekar jenis inilah yang biasanya terisi oleh cairan hidrothermal yang kemudian berubah menjadi vein. 2. Release Fracture, yaitu kekar tarik yang terbentuk akibat hilangnya atau pengurangan tekanan, orientasinya tegak lurus terhadap gaya utama. Struktur ini biasa disebut dengan “stylolite”. Kekar merupakan salah satu struktur yang sulit untuk diamati, sebab kekar dapat terbentuk pada setiap waktu kejadian geologi, misalnya sebelum terjadianya suatu lipatan. Kesulitan lainnya adalah tidak adanya atau relatif kecil pergeseran dari kekar, sehingga tidak dapat ditentukan kelompok mana yang terbentuk sebelum atau sesudahnya.



Walaupun demikian, di dalam analisis, kekar dapat



dipakai untuk membantu menentukan pola tegasan, dengan anggapan bahwa kekar-kekar tersebut pada keseluruhan daerah terbentuk sebelum atau pada saat pembentukan sesar. 3. Analisis Kekar Seperti dikemukakan oleh beberapa penulis,dan secara tegas oleh Bott (1959) bahwa pergerakan sesar akan mengikuti arah rekahan gunting (Conjugate Shear). Dengan analisa kekar dalam penentuan jenis sesar hal ini dapat diterapkan dengan menggunakan pemodelan Anderson ( gambar 2.14 ) dengan patokan sebagai berikut : 1. 1  berada pada titik tengah perpotongan 2 bidang Conjugate Shear yang mempunyai sudut sempit. 2. 2



 berada pada titik perpotongan antara 2 bidang Conjugate



Shear.



3. 3  berada pada titik tengah perpotongan 2 bidang Conjugate Shear yang mempunyai sudut tumpul. 4. 1  2  3. 5. Orientasi tensional joint searah dengan orientasi 1. 6. Orientasi stylolites  dengan orientasi 1 atau searah dengan orientasi 3 . 7. Bidang shear dan tensional akan membentuk sudut sempit. 8. Bidang shear dengan release joint akan membentuk sudut tumpul. 4. Vein Vein adalah kekar tensional yang terisi mineral. Selagi kita memetakan dan menganalisa jalur penggerusan, sering kita menemukan vein dalam jumlah yang banyak. Kebanyakan vein yang berhubungan dengan jalur penggerusan biasanya terisi kuarsa dan kalsit. Vein dapat pula terisi oleh feldspar, mika, oksida besi dan gipsum pada jenis batuan tetentu. Mineral –mineral tersebut diendapkan dari cairan hidrothermal yang menerobos rekahan. Vein dapat menjadi indikator yang dapat dipercaya untuk mengetahui karakteristik jalur penggerusan.Kebanyakan arah vein tegak lurus dengan perpanjangan sumbu regang maksimum ( 3 ) karena vein ini merupakan arah kekar tensional. Pada daerah simple shear atau riedel shear vein akan terbentuk ±45 dari arah jalur penggerusan ( gambar 2.14 dan 2.15 ).



Gambar 2.14 Hubungan pola kekar dan pola tegasannya.



DAFTAR PUSTAKA Price,



N.J.and



J.



W.



Cosgrove.1990.



Analysis



Structure.Cambridge: Cambridge University



of



Geological.