geologi struktur

LIPATAN

Dasar Teori

Lipatan  adalah  merupakan hasil perubahan bentuk dari suatu bahan yang ditunjukkan sebagai lengkungan atau kumpulan dari lengkungan pada unsur garis atau bidang di dalam bahan tersebut. Pada umumnya unsur yang terlibat di dalam lipatan  adalah bidang perlipatan, foliasi, dan liniasi.

Ø Mekanisme gaya yang menyebabkan terjadinya lipatan ada 2 macam :

1.    Buckling (melipat) disebabkan oleh gaya tekan yang arahnya sejajar dengan permukaan lempeng.

2.    Bending (pelengkungan) disebabkan oleh gaya tekan yang arahnya tegak lurus permukaan lempeng.

Ø Berdasarkan  proses lipatan dan jenis batuan yang terlipat dapat di bedakan menjadi 4 macam lipatan, yakni :

a.    Flexure / competent folding termasuk di dalamnya parallel fold

b.    Flow / incompetent folding termasuk di dalamya similar fold

c.    Shear folding

d.    Flexure and flow folding

 

  Gambar 1. Kenampakan Sinklin dan Antiklin di Lapangan

Sedangkan pengelompokan lipatan secara diskriptif  adalah sebagai berikut :

a.    Lipatan  simetris (symmetrical fold)  :  suatu lipatan di mana bidang sumbunya mempunyai  jarak  yang sama terhadap kedua sayapnya. Membagi lipatan menjadi 2 bagian yang sama seperti yang  nampak pada penampang vertikalnya yang di buat pada garis horizontal pada bidang poros.

b.    Lipatan a – simetris (a - symerical fold)  : suatu lipatan yang jarak  - jarak pada kedua sayapnya tidak sama. Biasanya sayap dari lipatan demikian mempunyai sudut yang tidak sama.

Jenis – jenis Lipatan :

• ü Antiklin adalah struktur lipatan yang bentuk konfet ke atas dengan urusan lapisan batuan yang tua di bawah dan yang muda di atas.

• ü Sinklin adalah struktur lipatan yang bentuk klaf ke atas dengan urutan lapisan batuan yang tua di bawah dan yang muda di atas.

• ü Antiform adalah struktur lipatan seperti antiklin namun umur batuan tidak di ketahui.

• ü Sinform adalah struktur lipatan seperti sinklin namun unsur batuan tidak diketahui.

• ü Antiformal Sinklin adalah struktur lipatan seperti antiklin dengan lapisan batuan yang tua di bagian atas dan batuan muda yang berada di bawah.

• ü Sinformal antiklin adalah struktur lipatan sepeti sinklin dengan lapisan batuan yang tua di gaian atas dan lapisan batuan yang muda di bawah.

• ü Dome, yaitu suatu jenis tertentu antuform dimana lapisan batuan mempunyai kemiringan ke segala arah yang menyebar dari satu titik.

• ü Basin adalah suatau jenis unik sinform dimana kemiringan lapisan batuan menuju ke satu titik.

Bagian - Bagian Lipatan

a.    Antiklin adalah unsur struktur lipatan dengan bentuk convex ke atas denagan urutan lapisan batuan yang tua di bawah yang muda di atas.

b.    Sinklin adalah unsur struktur lipatan dengan bentuk concave ke atas dengan urutan lapisan batuan yang tua di bawah dan yang muda di atas

c.    Antiform adalah unsur struktur lipatan seperti antiklin dengan lapisan batuan yang tua di atas dan yang muda di bawah.

d.   Sinform adalah unsur struktur lipatan seperti sinklin dengan lapisan batuan tua di atas dan yang muda di bawah.

e.    Axial line (hinge line) adalah garis khayal yang menghubungkan titik-titik pelengkungan  maksimum  pada setiap permukaan lapisan dari suatu struktur lipatan.

f.     Axial Surface  (hinge surface ) adalah bidang khayal dimana terdapat semua axial line dari suatu lipatan. Pada beberapa lipatan, bidang ini dapat merupakan suatu bidang planar dan dinamakan “Axial plane”.

g.    Crestal line adalah suatu garis khayal yang menghubungkan titik-titik tertinggi pada setiap permuakaan lipatan suatu antiklin.

h.    Trough line adalah suatu garis yang menghubungkan titik-titik terendah pada sutu sinklin.

i.      Crestal surface adalah suatu bidang khyal di mana terletak semua crestal line dari suatu antiklin.

j.      Trough surface adalh suatu bidang khayal di mana terletak semua trough line dari semua antiklin.

 

  Gambar 2. Bagian-Bagian Lipatan

 Klasifikasi Lipatan

Ø Berdasarkan bentuk penampang tegak :

1.        Lipatan simetri adalah lipatan dimana axial plane-nya vertical

2.        Lipatan asimetri adalah lipatan dimana axial plane-nya condong

3.        Overturned fold adalah lipatan dimana axial plane nya condong dan kedua sayapnya miring ke arah yang sama dan biasanya pada sudut yang berbeda.

4.        Recumbent fold adalah lipatan dimana axial plane-nya horizontal

5.        Vertical isoclinal fold adalah lipatan dimana axial plane-nya vertical

6.        Isoclined isoclinal fold adalah lipatan dimana axial plane-nya condong

7.        Recumbent isoclinal fold adalah lipatan dimana axial plane-nya horizontal

8.        Chevron fold adalah lipatan dimana hinge-nya tajam dan menyudut

9.        Box fold adalah lipatan dimana crest-nya luas dan datar

10.    Fan fold adalah lipatan dimana sayapnya membalik

11.    Monocline adalah lipatan dimana kemiringan lapisan secara lokal terjal

12.    Structure terrace adalah lipatan dimana kemiringan lapisan secara lokal dianggap horizontal.

13.    Homocline adalah lapisan yang miring dalam satu arah pada sudut yang relatif sama.

Ø Berdasarkan intensitas lipatan :

1.        Open fold adalah lipatan yang lapisannya tidak mengalami penebalan atau penipisan karena deformasi yang lemah

2.        Closed fold adalah lipatan yang lapisannya mengalami penebalan atau penipisan karena deformasi yang kuat

3.        Drag fold adalah lipatan-lipatan kecil yang terbentuk pada sayap-sayap lipatan yang besar akibat terjadinya pergeseran antara lapisan kompeten dengan lapisan tak kompeten

4.        En enchelon fold adalah beberapa lipatan yang sifatnya lokal dan saling overlap satu dengan yang lain

5.        Culmination dan depression adalah lipatan-lipatan yang menunjam pada arah yang berbeda, sehingga terjadi pembubungan dan penurunan

6.        Anticlinorium yaitu antiklin mayor yang tersusun oleh beberapa lipatan yang lebih kecil

7.        Synclinorium yaitu sinklin mayor yang tersusun oleh beberapa lipatan yang lebih kecil

Ø Berdasarkan sifat lipatan dan kedalaman :

1.         Similar fold adalah lipatan yang tiap lapisannya lebih tipis pada sayapnya dan lebih tebal pada hinge-nya

2.         Paralel concentric fold adalah lipatan dengan anggapan bahwa ketebalan lapisan tidak berubah selama perlipatan

3.         Pierching/diaphiric fold adalah lipatan dimana intinya yang aktif telah menerobos melalui batuan diatasnya yang lebih rapuh

4.         Supratenuous fold adalah lipatan yang terbentuk karena adanya perbedaan kompaksi sedimen pada saat pengendapan terjadi di punggung bukit

5.         Disharmonic fold adalah lipatan yang bentuknya tak seragam dari lapisan ke lapisan

Ø Berdasarkan kedudukan dan hinge line :

1.        Horizontal normal adalah lipatan dimana kedudukan axial surface vertikal dan hinge line horizontal

2.        Plunging normal adalah lipatan dimana kedudukan axial surface vertikal dan hinge line menunjam

3.        Horizontal inclined adalah lipatan dimana kedudukan axial surface miring dan hinge line horizontal

4.        Plunging inclined adalah lipatan dimana kedudukan axial surface miring dan hinge line menunjam, tetapi jurus axial plane miring terhadap sumbu lipatan

5.        Reclined adalah lipatan dimana kedudukan axial surface miring dan hinge line menunjam, tetapi jurus axial plane tegak lurus terhadap sumbu lipatan

6.        Vertical adalah lipatan dimana kedudukan axial surface dan hinge line vertical

7.        Recumbent adalah lipatan dimana kedudukan axial surface dan hinge line horizontal

Gambar 3. Klasifikasi Lipatan

7.4. Rekontruksi Lipatan

Rekontruksi lipatan umumnya dilakukan berdasarkan hasil pengukuran kedudukan lapisan dari lapangan atau pembuatan suatu penampang dari peta geologi. Rekontruksi lipatan  hanya dilakukan pada batuan sedimen. Metode rekontruksi yang akan dibahas meliputi :

1.    Metode busur lingkaran (are methode)

Metode ini mengasumsikan bahwa lipatan yang biasanya terdiri dari batuan yang kompeten dianggap sebagai lipatan konsentris dan paralel. Berdasarkan cara interpolasinya metode busur dibedakan :

a.    Metode interpolasi Busk,1929.

b.    Metode Interpolasi Higgins, 1962.

Dalam praktikum kali ini dan umumya metode yang sering digunakan adalah :

a.    Metode interpolasi Higgins, 1962.

Suatu penampang yang diaplikasikan dari lapangan yang kedudukanya berlawanan untuk mengetahui sumbu suatu lipatan apakah dia sinklin atau antiklin.

Misalkan  pada lintasan  /  penampang dengan arah  E -  W, di lokasi A dan B dijumpai.

Batas lapisan  yang sama dengan kedudukan yang berlawanan. Dilokasi A kemiringan 41^o ke barat dan B ke timur sebesar 51^o.

Rekonstruksi :

1.    Gambar garis sumbu dari kemiringan lapisan di A dan B, berpotongan di C.

2.    Buat bisector AB hingga memotong AC di E.

3.    Ukuran EF sembarang, tetapi lebih panjang dari CE.

4.    Ukuran AF sama dengan BG, dan hubungkan GF.

5.    Tarik garis GF sehingga memotong BC di I

6.    Hubungkan F dengan I (garis tersebut sebagai batas busur lingkaran).

7.    F sebagai pusat busur lingkaran dari A dengan jari-jari FA, sedangkan I sebagai pusat busur busur lingkaran dengan jari-jari IB.

8.    Maka bentuk lingkaran telah rekontruksi.

2.    Kombinasi metode busur lingkaran (are metode) dan tangan bebas (freehand)

 Kombinasi metode ini di gunakan untuk lipatan melibatkan batuan inkompeten, di mana ter jadi penipisan dan penebalan yang tak teratur. Free hand drawing di lakukan khusus pada interpolasi yang tidak dapat di lakukan dengan Arc Methode.

Ø Kink Methode, 1985

Kind methode mengasumsikan bahwa lipatan adalah parallel, dan keadaan sayap yang lurus dan membentuk sudut lancip pada bagian sumbunya (kink atau chefron folds). Metode ini mendasarkan pada kenyataan bahwa suatu struktur lipatan tersusun dari seri perlapisan yang tertekuk seperti patah-patah (a series of sharpbends) dan memiliki ketebalan yang konstan, dengan sumbu lipatan  membagi sudut di antara 2 sayap lipatan sama besar yakni y1 = y2. Sudut antara sayap dengan bidang sumbu  y di sebut axial angle. Cara penggunaan metode rekonstruksi lipatan.

Ø Arc Methode

Dasarnya dalah bahwa lipatan merupakan bentuk busur dari suatu linhkaran dengan pusatnya adalah perpotongan antara sumbu – sumbu kemiringan yang berdekatan. Rekonstruksinya dapat di lakukan dengan menghubungkan busur lingkaran secara langsung bila data yang ada hanya kemiringan dan batas lapisan  hanya setempat.

Gambar 4. Sistem Kerja Lipatan

KEKAR

Dasar Teori

Kekar merupakan suatu rekahan yang relatif tanpa mengalami pergeseran pada bidang rekahannya. Penyebab terjadinya kekar dapat disebabkan oleh gejala tektonik maupun tektonik. Dalam analisa struktur geologi, yang diperlukan adalah kekar yang disebabkan oleh gejala tektonik. Jadi dilapangan baru dapat dibedakan dua jenis kekar tersebut. Klasifikasi kekar ada beberapa macam, tergantung dasar klasifikasi yangdigunakan diantaranya :

a.    Berdasarkan bentuknya.

b.    Berdasarkan urutannya.

c.    Berdasarkan kerapatannya.

d.   Berdasarkan cara terjadinya.

Klasifikasi kekar berdasarkan genesanya :

Ø Shear joint

Ø Tension joint

Ø Tegangan utamanya terbesar akan membagi dua sama besar sudut lancipyang dibentuk oleh dua Shear Joint.

Ø Tegasan terkecil akan membagi dua sama besar sudut tumpul yang dibentuk oleh Shear Joint.

Untuk mengoptimalkan hasil yang dicapai dalam analisa struktur-struktur geologi maka digunakan metode analisa yang dapat mendukung penafsiran tentang kinematika dan mekanisme pembetukannya yang dianalisa sehingga penafsirannya mendekati hal yang sebenarnya. Sampai saat ini metode yang dianggap telah dapat memenuhi maksud dan tujuan seperti yang telah disebut diatas adalah metode statistik, yaitu suatu metode yang diterapkan untuk mendapatkan kisaran harga rata-rata atau harga maksimum dari sejumlah harga acak satu jenis struktur. Dari sini kemudian dapat diketahui kecenderungan-kecenderungan bentuk pola ataupun kedudukan umum dari jenis struktur yang dianalisa.

Gambar 1. Macam-Macam Kekar

Metode statistik yang akan diuraikan disini adalah metode-metode yang umum dipakai dalam kegiatan analisa struktur, terdiri dari dua metode yang pengelompokannya didasarkan atas banyaknya parameter, yakni :

1.    Pembuatan diagram yang didasarkan atas sejumlah data struktur hanyamemiliki satu parameter saja.

2.    Metode statistik dengan dua parameter, yakni pembuatan diagram-diagram berdasarkan jumlah data struktur yang memiliki dua parameter

  Hubungan Gaya dan Pola Kekar

Berdasarkan definisi dari struktur geologi kekar, sesar, dan lipatan telah menunjukkan bahwa adanya keterkaitan satu dengan yang lain. Misalnya sesar, sesar ialah kekar yang mengalami pergeseran pada bidangnya, dan biasanya sesar terbentuk pada daerah lipatan (sinklin maupun antiklin).

Hubungan dari ketiga struktur geologi ini dapat dijelaskan melalui three stages of deformation yang merupakan sifat deformasi suatu benda terhadap gaya berdasarkan tingkat elastisitas benda tersebut. Ketiga tingkatan tersebut adalah :

1.    Elastis

Benda dikatakan elastic jika suatu benda dikenai gaya, maka akan mengalami deformasi, tetapi jika gaya dilepas (hilang), maka benda tersebut akan kembali lagi pada bentuk dan ukuran semula. Batas dimana suatu benda masih dapat kembali seperti semula jika gaya dilepas, disebut elastic limit. Maka jika besar gaya yang bekerja melebihi elastic limit, benda tersebut tidak akan kembali pada bentuk semula, jika gaya hilang.

2.    Plastis

Benda dikatakan plastic jika gaya yang bekerja mencapai elastic limit. Benda yang terkena gaya hanya sebagian yang dapat kembali pada bentuk semula, jika gaya dihilangkan.

3.    Brittle and Ductile

Benda dikatakan brittle, jika benda sudah pecah sebelum gaya yang bekerja mencapai titik plastis. Benda dikatakan ductile, jika benda pecah/hancur setelah gaya melewati titik elastic.

Berdasarkan penjelasan mengenai tingkat deformasi tersebut dapat diketahui bahwa kekar merupakan awal atau pemicu adanya sesar dan lipatan. Hal ini dikarenakan kekar menjadi zona lemah suatu batuan yang apabila mendapat gaya yang lebih besar akan memicu terjadinya struktur geologi sesar dan lipatan. Sedangkan sesar naik umumnya terbentuk pada daerah lipatan berupa sinklin dan sesar turun terbentuk pada daerah lipatan yang berupa antiklin. Hal ini dikarenakan ketika gaya tekan pada daerah lipatan hilang, maka batuan yang terlipat akan kembali berusaha kebentuk semula, tetapi karena adanya kekar maka terbentuklah sesar karena pergerakan yang terjadi pada bidang kekar.

Dari penjelasan barusan, dapat disimpulkan bahwa analisis terhadap kekar pada suatu tubuh batuan, selain bertujuan untuk menentukan arah gaya yang mempengaruhinya, juga untuk mengetahui ada tidaknya kekar dan lipatan, bahkan dari analisis kekar kita dapat mengetahui apakah suatu lipatan itu berupa sinklin atau antiklin. Selain itu kita juga dapat mengetahui suatu sesar merupakan sesar naik, turun atau geser dari hasil analisi kekar.

Untuk menentukan suatu sesar, kita dapat melakukannya dengan analisis kekar untuk mendapatkan nilai Ө1, Ө2, Ө3. Jika kedudukan Ө1, Ө2 relatif horizontal, sedangkan Ө3 relatif vertikal sehingga menghasilkan hanging wall bergerak naik terhadap foot wall maka sesar tersebut merupakan sesar naik. Jika kedudukan Ө2, Ө3 relatif horisontal, sedangkan Ө1 vertikal sehingga menyebabkan hanging wall bergerak turun terhadap foot wall maka sesar tersebut merupakan sesar turun. Jika kedudukan Ө1, Ө3 relatif horisontal, sedangkan Ө2 vertikal, sehingga menyebabkan blok bergeser ke kanan atau kiri maka sesar tersebut merupakan sesar geser.

Analisa Kekar

Pengumpulan/pencatatan data → pengelompokan data → penyajian data → analisa data → interpretasi/diskusi. Untuk analisa data, digunakan metode statistik yang dilakukan dengan :

1.    Diagram kipas

2.    Histogram

3.    Diagram kontur, dengan menggunakan proyeksi stereografis dan proyeksi kutub.

Tujuan analisa :

b.    menentukan kedudukan/arah umum dari kekar

c.    menentukan arah umum dari gaya utama.

Gambar 3. Macam-Macam Gaya Stres

Ø Diagram Kipas

·      Tujuan :

Diagram ini dimaksudkan untuk mengetahui arah kelurusan umum dari unsur-unsur struktur yang data-datanya hanya terdiri dari satu usur pengukuran. Dan dalam hal ini digunakan untuk kekar-kekar yang mempunyai kemiringan relatif tegak, jadi yang diukur hanya jurus/arahnya saja.

·      Tabulasi data

Data-data pengukuran yang terkumpul dimasukkan ke dalam suatu tabel (tabulasi data), dengan tuuan untuk mempermudah proses dalam pembuatan diagramnya. Dalam hal ini jumlah data tidak terdapat batasan mengenai banyaknya data yang harus dikumpulkan. Semakin banyak data lapangan yang dipakai dalam analisa maka hasilnya akan mendekati keadaan sebenarnya.

Semakin kecil pembagian interval arah maka hasil analisanya akan semakin teliti. Pembagian interval arah menjadi : 0⁰ – 5⁰ (180⁰ – 185⁰), 5⁰ – 10⁰ (185⁰ -190⁰),..dst. interval arah (0⁰ – 5⁰) dibuat sama dengan (180⁰ – 185⁰), karena (180⁰ – 185⁰) merupakan pelurus dari (0⁰ – 5⁰).

·      Pembuatan diagram kipas :

Contoh yang akan dibahas di sini adalah pembuatan ”diagram kipas” dari data-data pengukuran jurus-kekar sebanyak 40 buah. Dari pemasukan data-data pengukuran kedalam tabel diperoleh harga prosentase maksimum 45%. Harga ini dipakai sebagai patokan untuk menentukan panjang jari-jari diagram setengah lingkaran.

Selanjutnya dari setiap interval dibuat busurnya dengan pusat titik nol dan panjang jari-jari sama dengan panjang yang bersangkutan. Kemudian bagilah sisi paling luar dari busur sesuai dengan pembagian arahnya. Melalui pembagian interval tersebut tariklah garis-garis ke arah pusat busur. Langkah terakhir masukkanlah hasil perhitungan prosentase kedalam gambar sehingga didapatkan hasil analisa arah umum kekar yaitu N 20^o -30^o E.

Ø Histogram

·      Tujuan :

Seperti pada diagram kipas yaitu untuk mengetahui arah kelurusan umum dari unsur-unsur struktur.

·      Tabulasi data

Data-data pengukuran yang terkumpul dimasukkan kedalam suatu tabel (tabulasi data) seperti pada diagram kipas.

·      Pembuatan histogram :

Contoh pembuatan histogram yang diberikan disini diambil dari data-data pengukuran kekar sebanyak 40 buah. Dari pemasukan data pengukuran ke dalam tabel diperoleh prosentase 0%, 10%, ........ 45%. Harga-harga ini diperoleh pada ordinat (sumbu vertikal) dari 0% keataas hingga harga maksimum 45% dengan skala bebas

Pada absis (sumbu horizintal) diplot arah-arah dari barat ketimur dengan patokan arah utara dibagian tengahnya. Langkah terakhir, masukkan hasil perhitungan prosentase ke dalam gambar sehingga didapatkan diagram berupa batang dengan puncak yang paling tingggi menunjukkan hasil analisa arah umum kekar yaitu N 20^o – 30^o E. Maka harga kedudukan akan sama dengan yang ditunjukkan oleh diagram kipas