Geologi Struktur

Geologi struktur adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari bangun ruang tubuh batuan yang dihasilkan oleh proses deformasi. Pergerakan yang mempengaruhi tubuh batuan padat dihasilkan dari tenaga endogen (asal dalam Bumi). Pembahasan geologi struktur tidak terlepas dari orogenesis, yaitu proses terangkat dan terlipatnya jalur kerak bumi oleh tenaga endogen yang terjadi pada daerah relatif sempit dan berhubungan dengan tektonik lempeng. Secara luas, proses orogenesis menyebabkan deformasi pada tubuh batuan kerak dan menghasilkan berbagai struktur geologi, antara lain lipatan (fold), kekar (joint), dan patahan/sesar (fault).

Deformasi adalah proses perubahan pada tubuh batuan akibat gaya yang bekerja padanya. Perubahan yang terjadi dapat berupa perubahan posisi, bentuk, dan volume. Batuan sedimen dianggap terkena deformasi apabila kedudukannya tidak horizontal (miring/tegak). Kedudukan lapisan batuan sedimen yang miring dinyatakan dalam notasi strike dan dip. Strike (jurus) adalah arah suatu garis yang dibentuk oleh perpotongan antara bidang horizontal dengan bidang perlapisan batuan yang miring. Dip (kemiringan) adalah deviasi sudut maksimum dari suatu bidang perlapisan batuan yang miring dari bidang horizontal.

Deformasi sering juga disebut sebagai strain. Deformasi pada batuan terjadi akibat stress. Istilah stress mirip dengan tekanan, yaitu gaya yang bekerja pada suatu permukaan per satuan luas. Ada 3 jenis stress, yaitu:

- Compression (kompresi)

Kompresi dihasilkan akibat gaya eksternal yang saling berhadapan dan keduanya saling menekan batuan. Batuan yang terkena kompresi akan mengalami pemendekan (shortening).

- Tension (ekstensi)

Ekstensi dihasilkan akibat gaya eksternal yang saling berhadapan dan keduanya saling menjauhi batuan. Batuan yang terkena ekstensi akan mengalami pemanjangan.

- Shear

Shear stress dihasilkan akibat gaya eksternal yang bekerja saling sejajar, namun berlawanan arah. Batuan yang terkena stress ini akan mengalami pergeseran.

Keterangan gambar 2:

- Gambar paling atas menunjukkan arah gaya eksternal yang bekerja pada batuan

- Gambar di tengah menunjukkan deformasi pada batuan yang bersifat ductile

- Gambar paling bawah menunjukkan deformasi pada batuan yang bersifat brittle

Material yang terkena deformasi bersifat elastis bila kembali ke bentuk semula ketika stress dihilangkan. Saat batas elastisitas terlampaui, material akan mengalami deformasi yang bersifat permanen. Deformasi permanen itu bersifat plastis bila material bersifat liat (ductile) dan menghasilkan lipatan, atau bersifat patah bila material bersifat rapuh (brittle) dan menghasilkan patahan. Sifat batuan yang ductile atau brittle tergantung pada berapa banyak deformasi plastis yang dialaminya.

Lipatan

Lipatan merupakan pembengkokan pada batuan. Struktur geologi ini terbentuk jika batuan mengalami deformasi plastis akibat bekerjanya compressional stress (kompresi) selama selang waktu tertentu pada batuan tersebut. Tidak hanya batuan yang bersifat ductile, batuan yang bersifat brittle pun dapat mengalami perlipatan jika laju deformasinya (strain rate) rendah.

Berdasarkan bentuknya, ada 4 macam lipatan, yaitu:

1. Antiklin

Antiklin adalah lipatan yang dicirikan oleh lapisan batuan yang terbengkokkan ke atas (menjadi cembung atau concave). Pada antiklin, arah kemiringan kedua sayap lipatan saling menjauhi hinge.

2. Sinklin

Sinklin adalah lipatan yang dicirikan oleh lapisan batuan yang terbengkokkan ke bawah (menjadi cekung atau convex). Pada sinklin, arah kemiringan kedua sayap lipatan saling mendekati hinge.

3. Kubah (Dome)

Kubah adalah antiklin yang berbentuk melingkar atau elips.

4. Cekungan (Basin)

Cekungan adalah sinklin yang berbentuk melingkar atau elips.

Lipatan juga diklasifikasi menjadi beberapa macam menurut kenampakannya:

1. Lipatan simetris: kedua sayap lipatan miring ke arah yang berbeda dengan sudut kemiringan yang sama

2. Lipatan asimetris: kedua sayap lipatan miring ke arah yang berbeda dengan sudut kemiringan yang juga berbeda

3. Lipatan isoklinal: kedua sayap lipatan miring ke arah yang sama dengan besar dip yang sama; terbentuk jika compressional stress terjadi secara intens.

4. Lipatan menggantung (overturned/overfold): kedua sayap lipatan miring ke arah yang sama; lapisan batuan pada salah satu sayap lipatan mulai terbalikkan.

5. Lipatan rebah (recumbent): kedua sayap lipatan miring ke arah yang sama dengan posisi axial plane mendekati horizontal; lapisan batuan pada salah satu sayap lipatan sudah terbalikkan

6. Lipatan chevron: terdapat pembengkokan yang tajam (tidak melengkung) pada hinge-nya; sayap lipatan membentuk pola zig-zag

7. Monoklin: terbentuk pada lapisan horizontal yang secara lokal memiliki kemiringan

8. Teras struktural: terbentuk pada lapisan miring yang secara lokal memiliki lapisan horizontal

Kekar

Kekar adalah retakan pada batuan yang sisi-sisinya tidak mengalami pergerakan. Kekar sering menjadi tempat mengalirnya fluida hidrotermal, ditandai dengan kehadiran urat (vein) mineral tertentu hasil presipitasi atau kristalisasi dari fluida tersebut.

Kekar diklasifikasi menjadi beberapa macam berdasarkan penyebabnya, reaksi batuan terhadap stress, dan kedudukan relatifnya. Berdasarkan penyebabnya, ada 3 macam kekar:

- Kekar tiang (columnar joint)

Kekar tiang terbentuk akibat pendinginan pada batuan beku (biasanya basalt). Bentuk umum dari kekar jenis ini adalah retakan poligonal (5 atau 6 sisi) yang berbentuk seperti tiang.

Gambar 9 Kekar tiang

- Kekar lembaran (sheeting joint)

Kekar lembaran mempunyai bidang kekar yang kira-kira sejajar dengan permukaan tanah. Kekar ini terbentuk akibat penghilangan beban batuan karena erosi.

Gambar 10 Kekar lembaran

- Kekar tektonik (tectonic joint)

Kekar tektonik terbentuk akibat gaya tektonik.

Gambar 11 Kekar tektonik

Kekar juga dapat dibagi menjadi 3 macam menurut reaksi batuan terhadap stress (compressional stress), antara lain:

- Kekar gerus (shear joint)

Pola retakan yang terbentuk pada kekar gerus adalah menyilang dengan sepasang sudut
lancip dan sepasang sudut tumpul. Sepasang retakan yang berbentuk sudut lancip searah dengan arah datangnya gaya eksternal yang dominan.

- Kekar ekstensi (extension joint)

Pada kekar ini, terbentuk jajaran bidang retakan yang searah dengan arah datangnya gaya eksternal yang dominan.

- Kekar rilis (release joint)

Pembentukan kekar ini agak berbeda dengan kekar gerus maupun kekar ekstensi. Kekar gerus dan kekar ekstensi terbentuk selama berlangsungnya stress, sedangkan kekar rilis terbentuk setelah berlangsungnya stress. Awalnya, compressional stress menekan batuan. Saat compressional stress menghilang, tubuh batuan berusaha kembali ke volume semula. Namun, deformasi yang berlangsung menyebabkan terbentuknya jajaran bidang retakan yang arahnya tegak lurus dengan arah datangnya gaya eksternal yang dominan. Dilihat dari formasi rekahannya, kekar rilis agak mirip dengan kekar lembaran.

Sesar

Sesar adalah retakan pada batuan dengan terjadinya pergerakan di sepanjang bidang retakan.

Di lapangan, sesar biasanya cukup sulit dikenali. Meski begitu, ada beberapa kenampakan di lapangan yang dapat digunakan sebagai petunjuk adanya sesar, antara lain:
- Adanya struktur yang tidak menerus (lapisan yang terpotong dengan tiba-tiba)
- Adanya perulangan lapisan atau hilangnya lapisan batuan
- Kenampakan khas pada bidang sesar, seperti cermin sesar, gores-garis, dll
- Kenampakan khas pada zona sesar, seperti seretan (drag), breksi sesar, horses/slices, milonit, dll
- Silisifikasi dan mineralisasi sepanjang zona sesar
- Perbedaan fasies sedimen
- Petunjuk fisiografi, seperti gawir (scarp), scarplets (piedmont scarp), triangular facet, terpotongnya bagian depan rangkaian pegunungan structural

Berdasarkan orientasi pola tegasan yang utama, sesar dapat dibedakan menjadi:
1. Sesar anjak (thrust fault):
 tegasan maksimum dan menengah mendatar. Istilah thrust fault digunakan untuk sesar naik dengan dip bidang sesar kurang dari 450. Jika suatu sesar naik memiliki dip bidang sesar lebih dari 450, maka istilah yang digunakan adalah reverse fault. Istilah overthrust dipakai untuk sesar naik dengan dip bidang sesar yang landai atau hampir datar.
2. Sesar normal: tegasan utama vertikal
3. Sesar geser (strike-slip fault): tegasan utama maksimum dan minimum mendatar. Sesar ini terdiri atas:
- Sesar geser sinistral (left-handed strike-slip fault). Pada sesar geser sinistral, blok batuan sebelah kiri bergerak relatif mendekati pengamat.
- Sesar geser dekstral (right-handed strike-slip fault). Pada sesar geser dekstral, blok batuan sebelah kanan bergerak relatif mendekati pengamat.



Selain yang telah dicantumkan di atas, ada beberapa jenis sesar lain yang spesifik, antara lain:
- Horst dan Graben
Extensional stress dapat menyebabkan sesar turun bisa terbentuk berderet/berjajar. Pada deretan sesar turun ini, blok hanging wall bergerak turun karena ambles, sedangkan blok foot wall tidak bergerak dan posisinya lebih tinggi daripada hanging wall. Horst adalah struktur tinggian pada blok foot wall, dan graben adalah struktur rendahan pada blok hanging wall.

Sumber: Modul Paket 5-ALC