BAB 1

PAGE 9

BAB 1

PENDAHULUAN

Tektonika pada dasarnya mempelajari struktur geologi dalam skala regional hingga global. Oleh karenanya dalam pembahasan lebih ditekankan pada materi yang berkaitan dengan teori Tektonik Global atau dikenal sebagai teori Plate Tektonik.

Dalam kiktat kuliah ini materi yang akan di bahas di dalamnya dititikberatkan pada masalah teori Plate Tektonik beserta Structural Styles dan Habitat strukturnya yang terbentuk akibat aktifitas gerak antar lempeng. Seperti diketahui bahwa pada dasarnya kulit bumi terdiri atas berbagai macam mozaik yang masing-masing dapat berbeda jenis dan saling bergerak. Gerak lempeng pada dasarnya horisontal sehingga gerak antar lempeng dapat saling berpapasan (transform), bertumbukan (subduction/obduction) atau bergerak saling menjauh (rifting). Masing-masing lingkungan tektonik ini (habitat) akan menghasilkan produk batuan dan struktur yang khas.

Sebelum membahas masalah tektonika akan dijelaskan kembali mengenai materi geologi struktur secara garis besar dengan maksud untuk mengingatkan kembali agar lebih mudah memahami kuliah Tektonika.Sesar

Sesar merupakan salah satu jenis struktur geologi yang umum dijumpai di permukaan bumi. Pembentukan struktur sesar selain dipengaruhi oleh sifat fisik batuan, juga sangat dipengaruhi oleh besarnya gaya yang bekerja pada batuan itu sendiri. Struktur sesar terbentuk apabila gaya (tegasan kompresi atau tensi) melebihi kekuatan fisik batuannya, dan pada akhirnya dapat menyebabkan batuan pecah yang disertai oleh pergeseran. Terbentuknya bidang pecah batuan di permukaan bumi dapat mencapai puluhan bahkan ratusan kilometer dengan jarak pergeseran (displacement) mulai dari beberapa milimeter hingga puluhan meter.

Gerak suatu batuan akibat proses pensesaran terjadi disepanjang bidang sesarnya, sedangkan arah geraknya dapat diketahui dari jejak-jejak pergeserannya berupa gores garis (Slicken line), atau indikasi lainnya seperti drag fault, chatter mark, gash farcture dsb. Secara garis besarnya, gerak sesar ini dibedakan menjadi gerak mendatar (strike slip), gerak vertikal (dip slip) dan gerak miring (oblique slip).

Sesar Naik (Thrust Fault)Sesar naik atau Thrust fault, terjadi apabila hanging wall relatif bergerak naik terhadap foot wall. Berdasarkan sistem tegasan pembentuk sesarnya, posisi tegasan utama dan tegasan minimum adalah horizontal dan tegasan menengah adalah vertikal.

Umumnya sesar naik tidak pernah berdiri sendiri atau berkembang tunggal. Sesar selalu membentuk suatu zona (fault zone), sehingga pada zona sesar dijumpai sejumlah bidang sesar. Masing-masing bidang sesar tersebut membentuk pola yang sama, yaitu bidang sesar umumnya memiliki arah kemiringan yang sama dan arah jalur sesarnya relatif sama. Sejumlah sesar naik (Thrust zone) yang terbentuk pada periode tektonik yang sama dinamakan sebagai Thrust Systems (Boyer dan Elliott, 1982). Pada Thrust System (Gambar 2.20), ada dua jenis pola sesar utama, yaitu Imbricate Fan dan Duplexes. Pola struktur Imbricate Fan dicirikan dengan adanya Thrust sheet yang di dalamnya berkembang struktur lipatan asimetri dan rebah mengikuti arah Tectonic transport, sedangkan di dalam pola Duplex , Thrust sheet dilingkupi oleh sesar (Boyer dan Elliott, 1982).

Sesar naik dengan pola Imbricate fan atau pola susun genteng dibedakan menjadi 2 (dua) jenis, yaitu Trailling imbricate fan dan Leading imbricate fan. Kedua jenis pola sesar tersebut dibedakan berdasarkan besarnya jarak pergeseran (Dispclacement). Trailling imbricate fan dicirikan oleh adanya displacement yang besar pada bagian paling belakang dari seluruh sesar naik (dilihat dari Tectonic transport), sebaliknya dinamakan Leading imbricate fan.

Sesar naik dapat dibedakan jenisnya berdasarkan pada posisi bidang sesar terhadap sumbu lipatan dan arah tectonic transport. Sesar naik yang terbentuk dibagian belakang sumbu lipatan dinamakan sebagai Forelimb thrust, sedangkan yang berkembang dibagian depan sumbu lipatan dinamakan sebagai Backlimb thrust. Berdasarkan pada tectonic transportnya, sesar naik dibedakan menjadi Back thrust dan Fore thrust. Apabila gerak relatif dari sesar naik searah dengan pada tectonic transportnya,, maka sesar naik tersebut dinamakan sebagai fore thrust dan sebaliknya dinamakan sebagai Back thrust. Back thrust yang terbentuk di dalam Thrust system dapat membentuk Pop-up dan Triangle zone.

Didalam Thrust system, posisi bidang sesar dapat relatif sejajar dengan bidang lapisan batuan yang dinamakan sebagai flat dan apabila memotong bidang lapisan dinamakan sebagai ramp. Apabila posisi flat searah dengan Tectonic transport dinamakan frontal ramp dan sebaliknya dinamakan sebagai back thrust.

Gerak relatif suatu blok terhadap blok yang lainnya dapat terjadi sepanjang flat dan ramp. Blok hanging wall yang menumpang di atas flat dinamakan sebagai hangingwall ramp sedangkan blok foot wall yang berada di bagian ramp dinamakan sebagai footwall ramp.

Terbentuknya sejumlah sesar naik tidak terjadi secara bersamaan melainkan terbentuk secara berurutan (Sequence of thrusting). Apabila urutan pembentukan sesar naiknya makin muda ke arah hanging wall dinamakan sebagai overstep dan jika terjadi sebaliknya dinamakan sebagai piggyback. Pembentukan sesar naik selalu berasosiasi dengan pembentukan lipatan, oleh karenanya pola lipatan dan sesar naik yang terbentuk relatif bersamaan dinamakan sebagai lipatan anjakan (Thrust fold belt atau Fold thrust belt). Contoh pola struktur demikian dijumpai di daerah Majalengka (Haryanto, 1999), dan di daerah lain seperti di Kalimantan timur. Urutan pembentukan sesar naik di dalam jalur lipatan anjakan dimulai di sekitar jalur gunungapi dan semakin jauh dari jalur gunungapi pembentukan sesar naiknya terjadi paling akhir (Lowell, 1985).

Sesar Mendatar (Strike Slip Fault/Transform Fault)Sesar mendatar (Strike slip faul, Transform faultt, 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).

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 30( 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.

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. 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.

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) atau dapat pula berupa splay fault/brench fault (sesar bercabang).

Sesar Normal (Normal Fault)Sesar normal (Ekstensional fault) terbentuk akibat adanya tegasan ekstensional (gaya tarikan), sehingga pada bagian tertentu gaya gravitasi lebih dominan. Kondisi ini mengakibatkan dibeberapa bagian tubuh batuan akan bergerak turun yang selanjutnya lazim dikenal sebagai proses pembentukan sesar normal.

Sesar normal terjadi apabila Hanging wall relatif bergerak ke bawah terhadap foot wall. Gerak sesar normal ini dapat murni tegak atau disertai oleh gerak lateral (sinistral atau dekstral). Sistem tegasan pembentuk sesar normal adalah ekstensional, dimana posisi tegasan utamanya vertikal sedangkan kedudukan tegasan menengah dan minimum adalah lateral.Sesar normal umumnya terbentuk lebih dari satu bidang yang posisinya relatif saling sejajar. Apabila bidang sesarnya lebih dari satu buah, maka bagian yang tinggi dinamakan sebagai horst dan bagian yang rendah dinamakan sebagai graben. Selanjutnya apabila jenjang dari bidang sesar normal ini hanya berkembang di salah satu sisi saja (gawir sesar hanya dijumpai pada salah satu lereng saja), maka kelompok sesar tersebut lazim dinamakan sebagai half graben dan apabila jenjang bidang sesar normalnya berpasangan maka dinamakan sebagai graben. Berdasarkan pada bentuk bidang sesar, maka sesar normal ini dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu Planar Ekstensional Fault dan Listric Ekstensional Fault. Selanjutnya Planar ekstensional fault berdasarkan ada tidaknya rotasi, dibedakan menjadi Non-rotational planar fault dan Rotational planar fault.Secara lokal, pembentukan sesar normal dapat terjadi akibat sistem tegasan kompresional. Terbentuknya Pull apart basin, merupakan salah satu contoh dalam kasus ini. Contoh ideal dari pembentukan pull apar basin adalah terbentuknya beberapa rendahan atau cekungan (dapat berupa danau). Di beberapa lokasi sepanjang jalur Sesar Semangko, dijumpai beberapa danau yang pembentukannya dikontrol oleh sesar ini. Pembentukan sesar Semangko ini dipengaruhi oleh sistem tegasan kompresional, sedangkan pembentukan danaunya sendiri dipengaruhi oleh tegasan ekstensional. Dalam kasus ini pembentukan pull apart terjadi pada bagian sesar en echelon.Di dalam eksplorasi migas, ekstensional fault sistim sangat penting dipelajari, karena sistem sesar ini mengontrol pembentukan tinggian dan cekungan. Model geometri cekungan sangat dipengaruhi oleh pola struktur sesarnya yang selanjutnya mempengaruhi geometri dari cekungan itu sendiri. Graben dan half graben merupakan dua model bentuk cekungan yang seluruhnya dikontrol oleh pola sesarnya. Selanjutnya dari kontrol struktur ini juga akan diketaui apakah bentuk cekungan ini simetri atau asimetri.

Dalam geometri cekungan asimetri half graben, sesar normal yang berkembang pada batas-batas cekungan dapat berupa simple border fault system atau distributary border fault system. Selanjutnya pada sisi lain dari suatu cekungan dapat berupa flexure shoulder dan atau fault shoulder. Planar Ekstensional Fault

Planar ekstensional fault adalah sesar normal dengan bidang sesar datar atau semu datar (sedikit lengkungan). Gerak sesarnya dapat/tanpa disertai oleh rotasi. Ada berbagai macam jenis sesarnya, antara lain : Planar non-rotational faulting, Planar rotational faulting (rigid dominous), Sigmoidal rotational faulting (soft dominous), Planar detachment faulting, Kinked planar detachment faulting. Planar rotational faulting (rigid dominous) adalah sesar dengan bidang datar yang disertai oleh rotasi batuan yang disesarkannya. Sigmoidal rotational faulting (soft dominous) adalah sesar normal dengan bidang sesar agak lengkung dan disertai oleh gerak rotasi. Planar detachment faulting adalah sesar normal dengan bidang datar yang tidak menerus ke bagian basement. Di bagian tertentu dapat diikuti oleh sesar sekunder yang dapat menghasilkan roll-over dan crestal collapse. Kinked planar detachment faulting adalah sesar normal dengan bidang datar tertekuk yang juga tidak menembus basement. Pada bagain tertentu dapat diikuti oleh sesar sekunder yang dapat mengakibatkan terbentuknya roll over dan crestal collapse.Listric Ektensional Fault

Listric ekstensional fault dicirikan oleh bidang sesar yang melengkung (curve), semakin ke arah atas, bidang sesarnya semakin tegak sedangkan ke arah bawah semakin melandai bahkan dapat horisontal. Ciri lain dari sesar ini adalah dijumpainya roll-over anticline dengan bagian puncak umumnya disertai oleh amblasan (collapse graben). Sesar ini dapat berdiri sendiri misalnya pada basal detachment atau dapat pula berpasangan seperti di dalam imbricated system.

Di dalam zona sesar ini, bagian hanging wall umumnya disertai oleh sejumlah sesar lain yang ukurannya lebih kecil. Sesar-sesar sekunder ini dapat bersifat sebagai antithetic atau synthetic terhadap sesar utamanya. Berdasarkan pada geometrinya, sesar listric ini dapat dibedakan menjadi : Listric faulting-concave upwards, listric faulting-convex upwards dan listric faulting-ramp/flat trajectories. Listric faulting-concave upwards adalah sesar normal dengan bidang sesar melengkung yang sifatnya cekung ke arah atas. Jika diiukti oleh sesar sekunder dapat menghasilkan roll-over dan crestal collapse. Jenis sesar ini termasuk ke dalam decollment yang tidak menembus basement. Listric faulting-convex upwards adalah sesar normal dengan bidang sesar melengkung yang sifatnya cembung ke arah atas. Jika diiukti oleh sesar sekunder dapat menghasilkan roll-over dan crestal collapse. Jenis sesar ini termasuk ke dalam decollment yang tidak menembus basement. Listric faulting-ramp/flat trajectories adalah sesar normal dengan bidang sesar melengkung yang dicirikan pada bagian hanging wall yang berstruktur kompleks. Pada bagian hanging wall ini berkembang sejumlah struktur sekunder baik yang sifatnya synthetic maupun anthitetic. Anticline roll over dan crestal collapse juga berkembang pada blok hanging wall.Dalam skala regional seringkali pola struktur berkembang dengan kompleks sehingga jenis sesar normal yang berkembang merupakan kombinasi dari berbagai macam geometri. Penelitian mengenai kompleks sesar normal dapat diteliti melalui data singkapan atau berasal dari data seismic. Unsur terpenting dalam penelitian ini adalah mengamati pola/geometri, fault surface dan fault block yang terbentuk selama proses deformasi. Contoh kasus mengenai masalah di atas seperti yang ditemukan di daerah turki. Di daerah ini tersingkap batuan sediment tua yang tersesarkan secara intensif. Dengan mengamati pola/geometri, fault surface dan fault block, disimpulkan pola sesarnya sebagai convex upwards to sigmoidal domino style. Di dalamnya juga berkembang anticline roll over yang disertai oleh crestal collapse graben. Contoh lainnya adalah pola struktur Steepening donward kinks dengan bidang sesar memotong sejumlah bidang lapisan batuan. Di dalam contoh yang terakhir, juga berkembang crestal collapse graben. Kedua contoh struktur di atas juga membentuk pola struktur sekunder yang di dalamnya berkembang antithetic dan synthetic terhadap sesar utamanya.Linked Listric Fault System

Gibbs (1984) memodifikasi klasifikasi listric fault ke dalam system duplex dan imbricated fan system. Penamaan Duplex (dalam hal ini extensional duplexes) di dalam system sesar normal terjadi apabila riders/sheet dilingkupi oleh bidang sesar. Apabila system duplex ini berkembang di bagian bawah (tepat di atas floor fault sesar utama) dapat dinamakan sebagai roof fault. Selanjutnya Imbricated system terjadi apabila sheet/riders terbentuk relative saling sejajar. riders/sheet di dalam ekstensional fault terbentuk di bagian hanging wall dan dia dapat terbentuk akibat sesar sekunder yang sifatnya dapat antithetic (istilah lain untuk sejumlah sesar antithetic adalah counter fan) atau synthetic terhadap sesar utamanya. Baik antithetic maupun synthetic fault dapat terbentuk secara berurutan (propagation sequence) dan pola struktur ini dapat membentuk roll over.

Di dalam listric fault juga dikenal istilah ramp dan flat. Ramp terjadi apabila bidang sesarnya relative melandai bahkan dapat hprisontal sedangkan istilah flat diperuntukan untuk bidang sesar yang memiliki kemiringan cukup besar. Baik ramp maupun flat berkembang di dalam satu bidang sesar yang sama. Dalam perkembangan tektonik selanjutnya, sistim ram-flat listric fault dapat diikuti oleh pembentukan sesar baru yang sifatnya synthetic. Sesar ini memotong sesar utamanya sehingga dinamakan sebagai short cut fault.

Di dalam zona listric faulting arsitektur batuan lebih dominant terekam di bagian hanging wall, karena pada bagian ini umum berkembang roll over, anticline/sincline roll over serta terbentuknya crestal graben akibat sesar-sesar sekunder. Kompleksitas arsitektur batuan akibat pensesaran ini dikontrol oleh ukuran dan slope dari ramp yang berkembang di dalam zona listric fault.Strcture style

Istilah Strcture style umumnya digunakan di dalam industri minyak. Seperti kita ketahui perkembangan teori plate tektonik berkembang sejalan dengan kegiatan eksplorasi migas. Klasifikasi Strcture style ditentukan berdasarkan ada tidaknya keterlibatan basement (involved or non-involved of basement). Istilah basement di dalam industri migas diartikan sebagai batuan dasar, dimana batuan tersebut sudah bersifat kristalin misalnya pada batuan rigid crystalline igneous or metamorphic rock.

Strcture style umumnya agak sulit diidentifikasi terlebih apabila data geologinya sangat kurang. Untuk menentukan Strcture style perlu dikompilasi berbagai macam data, karena dalam kumpulan struktur (structural assemblages) banyak produk struktur yang sama pada habitat struktur yang berbeda.

Secara teoritis beberapa petunjuk yang dapat digunakan untuk menentukan Strcture style, antara lain : (1) Mengindentifikasi struktur indeks (key structure), misalnya en echelon folds dan faults, trap door block, roolover anticline dan sebagainya; (2) Mengamati adanya anomaly struktur di dalam zona struktur yang lebih dominant (trend arrangements); (3) Mengamati pola struktur regional.

Beberapa contoh key structure yang dapat digunakan dalam menentukan Strcture style, antara lain :

Drag fold adalah struktur lipatan pada batuan sediment yang terbentuk akibat seretan oleh batuan yang saling bergerak disepanjang bidang sesar. Drape (forced) fold adalah struktur lipatan yang terbentuk pada batuan sediment yang diakibatkan oleh adanya aktifitas tektonik pada batuan dasarnya, misalnya pada basement terbentuk block faulting sehingga cover sediment yang berada di atasnya terganggu. Intersecting atau grid structure adalah struktur sesar yang saling berpotongan (multiple structures) yang terjadi pada daerah yang luas, misalnya struktur zig-zag atau dogleg. En echelon adalah struktur geologi yang relatif saling sejajar, satu sama lain terletak pada jalur/posisi yang berbeda namun secara keseluruhan membentuk zona yang memanjang, misalnya en echelon fold/fault. Irregulary clustered-concentration of structure adalah kelompok struktur yang tak beraturan polanya. Parallel-similar structure adalah pola struktur yang saling sejajar, saling berdekatan, membentuk pola seperti bergelombang, misalnya pola struktur fold thrust belt.