PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR

V KEKAR (JOINTS)

Seperti didiskusi pada bab sebelumnya bahwa berdasarkan geometri ada dua jenis struktur yang terbentuk yaitu yang continuous dan yang discontinuous. Ada dua jenis struktur discontinous utama yaitu:

• Sesar/ patahan dimana blok-blok saling bergeser • Kekar/ joint dimana blok saling terpisah tetapi tidak tergeser

Kekar adalah bidang rekahan yang tidak memperlihatkan pergeseran yang berarti (bagian masanya masih berhubungan/bergabung). Kekar merupakan gejala yang umum dan sering dijumpai. Pada umumnya menunjukkan pola sistematik (prefered orientaton) dan seringkali simetrik. Walaupun demikian, kekar adalah unsur struktur yang sulit dipakai di dalam interpretasi kondisi "strain" dan "stress" dari proses deformasi yang telah lampau (Gambar 51).

Gambar 51. Pola fractures yang dihasilkan dari percobaan di laboratorium (Mean, 1976)

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR Faktor pembatas (untuk analisa kinematik/ dinamik) : • Sulit ditentukan jenisnya • Tidak ada/kecil nya sifat pergeseran. • Sulit menentukan waktu pembentukannya. • Aktif/ diaktif kan kembali oleh deformasi yang berulang. • Dapat terbentuk oleh bermacam proses.

Gambar 52. Sistematik joint sets yang berkembang pada batupasir

DEFINISI DAN SIFAT Kekar adalah bidang planar yang mempunyai kecenderungan gerak pada bidangnya. Dalam struktur geologi moderen, mekanisme pembentukan kekar didekati dengan teori pembentukan rekahan berdasarkan failure envelop (didiskusikan pada bab 4). Ada tiga jenis kekar utama yaitu (Gambar 53): 1. Meregang (dilation) tegaklurus permukaan (Mode 1) 2. Bergeser (shear) sejajar permukaan (Mode 21) 3. Kombinasi dari keduanya (Mode 3)

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR

Gambar 53. Jenis (mode) rekahan pada batuan (Twiss dan Moore,1992)

Secara umum dapat disimpulkan yang termasuk sesar adalah rekahan mode II atau mode III, sedangkan kekar/ joint adalah rekahan mode I.

KEKAR (JOINTS)

Joint didefinisikan sebagai rekahan atau pecahan batuan yang tidak mengalami pergeseran hanya peregangan (extension). Jika tidak terisi oleh mineral dinamakan sebagai joint, jika terisi oleh mineral dinamakan sebagai vein.

Joint sangat umum dan dijumpai disemua batauan terutama didekat permukaan bumi dan sangat penting karena seringkali berfungsi permukaan yang terkekarkan (pre-fractured surface). Joint sangat penting untuk berbagai permasalahan geologi seperti:

• Penambangan dan quary • Civil engineering • Sirkulasi air tanah • Hydrothermal fluida dan endapan mineral

Walaupun joints sangat banyak dijumpai dan mempunyai peran yang sangat penting, mereka sangat sulit untuk dianalisa dengan berbagai ketidakpastian antara lain:

• Umurnya tidak pasti • Kebanyak dari joints akan tereaktifasi • Tidak dapat digunakan untuk pengukuran strain • Mempunyai banyak kemungkinan mekanisme pembentukannya

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR TERMINOLOGI JOINTS Dari pola penyebarannya : 1. Systematic joints (lurus, sejajar dan seragam) contohnya cleavage 2. Nonsystematic joints Sistematik joints umumnya dicirikan oleh permukaan yang sangat halus, planar dan mempunyai spasi yang tetap (Gambar 54). Kebanyakan terdapat dalam bentuk sets yang sejajar (parallel joints). Joint sets bersifat sistematik untuk daearah yang luas. Joint systems terdiri dari dua atau lebih joint sets. Joints yang selalu berada diantara dua joint set dinamakan sebagai cross joints.

Gambar 54. Pola kekar berdasarkan penyebarannya (Twiss dan Moore,1992)

Kebanyakan joint sebenarnya terdiri dari sebuah joint zone yang terbentuk dari "en echelon" set rekahan (Gambar 55).

Gambar 55. Joint set yang sebenarnya memperlihatkan en echelon geometri

PRINSIP MORFO

Gamba

DASAR GEO

OLOGI PER

ar 56. Diag(Twi

OLOGI STRU

RMUKAAN

gram block iss dan Moor

UKTUR

N JOINT

yang mempre,1992).

perlihatkan mmorphologi dan permu

ukaan joint

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR Morfologi ini mengindikasikan bahwa rekahan bergerak dengan sangat cepat. Joints yang lebih muda hamper selalu berhenti pada joints yang lebih tua dengan sudut yang hampir tegak lurus (Gambar 57). Hubungan ini dikenal dengan nama Butting relation, dimana hal ini terjadi dikarenakan joint yang lebih tua berlaku sebagai permukaan bebas tanpa shear stress.

Gambar 57. Morfologi joint yang memperlihatkan arah pergerakan dan hubungan antara joint yang dikenal sebagai Butting Relation (Allmendinger, 2003).

JENIS KEKAR KHUSUS DAN HUBUNGANNYA DENGAN STRUKTUR

Walaupun kebanyakan joint terbentuk oleh proses tektonik, ada beberapa yang sama sekali tidak berhubungan dengan proses tersebut. Jenis khusus ini antara lain:

• Kekar lembar (sheet structure) atau exfoliation. Jenis ini sangat umum ditemui pada batuan granitik. Kekar lembar ini berbentuk tipis, melengkung dan umumnya berlapis cembung keatas sejajar dengan topografi lokal. Kekar lembar ini makin kedalam akan bertambah tebal dan jumlahnya makin sedikit dan pada akhirnya hilang pada sekitar kedalaman 40 m. Kekar lembar umumnya mengalami tekanan gaya kompresi yang sejajar dengan panjangnya; sumber gaya kompresi sampai saat ini tidak dimengerti. Secara umum, kekar ini terjadinya berkaitan dengan pelepasan beban gravitasi dari granit terrain.

• Pecahan-pecahan batuan akibat pertambangan. Dalam penambangan berat dari tutupan batuan dihilangkan secara tiba-tiba. Hal ini dapat menyebabkan batuan pecah melalui rekahan secara cepat pada singkapan yang baru. Oleh karena itu dalam penambangan dalam, setelah pembukaan baru tidak ada seorangpun yang diijinkan masuk untuk beberapa lama (jam atau hari ) sampai bahayanya terlewati.

• Kekar pendinginan pada batuan volkanik. Proses pembentukannya meliputi kontraksi thermal ketika batuan mendingin dan mengkerut, berakibat pada pecahnya batuan. Contohnya kekar kolom pada basalt.

PRINSIP MAKSIM Tensile jbagian bmaksimu

Jika kita persamaa

λ adalah Maksimu

Selain dajoints ad

Veins Veins tepergeseraberguna u

DASAR GEO

MUM KED

oint yang sebumi yang um untuk pem

Gambar 58

berasumsi an stress seb

ratio tekananum kedalama

alam kondisidalah sekitar

erbentuk ketan terisi olehuntuk memp

OLOGI STRU

DALAMAN

ebenarnya tadangkal. D

mbentukan j

8. Diagram M

bahwa dekaagai fungsi d

n fluida: an untuk pem

i tekanan flu6 km denga

tika joints ah mineral yapelajari lodal

UKTUR

UNTUK TE

anpa ada perDiagram Moint yang se

Mohr yang m

at permukaadari kedalam

mbentukan t

uida yang saan kekuatan b

atau rekahanang terbentukl maupun reg

ENSILE JO

rgeseran padMohr dapat ebenarnya.

memperlihatk

an bumi s1 vman, kerapat

tensile joint

angat tinggi, batuan To bi

n jenis lainyk dari fluidagional defor

OINT

da bidangnyamemberikan

kan kondisi r

vertikal sehian massa da

t adalah:

kedalaman

iasanya kura

ya di dalama. Untuk berbrmasi karena

a hanya bisan gambaran

rekahan ten

ingga kita ban tekanan po

maksimum pang dari 40 M

m batuan debagai alasan

a:

a terjadi padn kedalama

nsile.

bisa membuaori:

pembentukaMPa

engan sedikn veins sanga

da an

at

an

kit at

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR

• Dapat digunakan untuk mengukur besaran strain • Kebanyakan mengandung mineral yang dapat ditentukan umurnya • Fluid inclusions yang terdapat dalam mineral dapat digunakan untuk

menentukan temperature dan pressure pemebentukan mineralnya

Selain itu veins dapat mempunyai nilai ekomi yang tinggi karena banyak endapan mineral dijumpai dalam bentuk veins (Gambar 59).

Gambar 59. Veins kwarsa yang memperlihat geometri en echelon dan parallel Analisa Struktur Fibrous Veins Aspek yang paling berguna dari veins adalah mineral tumbuh dalam bentuk serabut dari dinding veins, dimana sumbu panjang dari serabutnya sejajar dengan arah dan besaran peregangan.

Gambar 60. Skematic diagram dari geometri arah perkembangan fibrous veins

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR Ada dua jenis fibrous veins dan sangat penting untuk dibedakan sebelum bisa digunakan dalam menganalisa struktur:

• Syntaxial veins terbentuk ketika veins mempunyai kompisisi yang sama dengan batuan sampingnya (misalnya calcite vein di batugamping). Mineral yang pertama akan terkristalisasi pada dinding vein dan berkembang selanjutnya secara bertahap dari sana. Material selanjutnya ditambah ditengah-tengah vein.

• Antitaxial veins terbentuk ketika vein material berbeda komposisi dengan batuan samping (misalnya calcite vein dibatuan kwarsit). Material baru selalu ditambah pada tepi vein.

Gambar 61. Dua jenis fibrous veins dengan masing-masing perkembangannya

Fibrous veins adalah salah satu dari sedikit struktur dialam yang memperlihatkan sejarah perputaran dari deformasi yang sangat penting dalam mempelajari deformasi simple shear.

Satu hal penting yang harus diingat bahwa serabut tidak terdeformasi. Mereka hanya berkembang bersamaan dengan deformasi.

En Echelon Sigmoidal Veins Veins dimana bagian ujungnya berkembang selama deformasi, sehingga semua veins berkembang menjadi besar juga memberikan informasi sejarah dari perkembangan deformasi. Ujungnya (tips) selalu berkembang tegak-lurus pada perkembangan dari sumbu extension. Walaupun bagian utama dari veins mungkin mengalami rotasi selama deformasi simple shear. Veins ini dinamakan

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR sigmoidal veins atau sering dikenal sebagai "tension gashes" (Gambar59). Vein ini juga bisa dijumpai sebagi syntaxial atau antitaxial, sehingga dapat memberikan informasi tambahan.

Perkembangan semua vein jenis ini dalam satu system shear zones adalah sebagai berikut (Gambar 62):

Gambar 62. Perkembangan sigmoidal veins dalam shear zones

Didalam shear zone, sumbu dari infinitesimal strain ellipse akan selalu berorintasi 45° terhadap bidangnya. Dikarena ujung dari sigmoid veins selalu berkembang tegak-lurus pada arah sumbu utama extension, maka orientasi ujungnya akan selalu mempunyai sudut 45° terhadap batas dari shear zone (Gambar 62). Jika veins berkembang sebagai jenis syntaxial maka serabutnya pada bagian ujung dan pada bagian ditengah dari vein juga akan berorientasi 45°.

Joints dan veins mempunyai hubungan erat dengan dengan struktur geologi lainnya terutama :

• Sesar dan Shear zones • Perlipatan (Gambar 63)

PRINSIP DASAR GEOLOGI STRUKTUR

Gambar 63. Kekar yang terbentuk akibat perlipatan (Twiss dan Moore,1992)

Mempelajari Kekar Kekar (yang berhubungan dengan struktur) dapat terbentuk pada lingkungan geologi regional yang berbeda-beda, misalnya : - pada lapisan yang mendatar - pada daerah yang terdeformasi kuat - pada batuan plutonik clan volkanik - pada batuan metamorfik Perlu ditentukan/ dipisahkan dalam "Domain Struktur", atau dipelajari sebagai "joint sets"/ "Joint system" Di dalam analisa struktur, struktur kekar diukur ; - Kedudukan/Orientasi nya - Kerapatan (densitas) nya yang kemudian disajikan pada Peta dan Diagram. • Sasaran Mempelajari Struktur Kekar - Untuk keperluan Geologi Teknik - Untuk keperluan Geologi minyak dan Gas - Untuk keperluan Tata air tanah (Hidrogeologi) - Untuk keperluan Mineralisasi - Untuk Keilmuan (Analisis Struktur)