HUBUNGAN ANTARA TEKTONIK DAN VULKANIK

DI SEPANJANG ZONA PATAHAN PULAU SUMATRA

OLEH ANALISIS GAMBAR SPOT

Abstrak

Citra satelit memberikan banyak gambaran, memisahkan antara graben dan

struktur vulkanik sepanjang utara ke barat -kerarah kanan Zona Patahan Besar

Sumatra.Citra dengan resolusi tinggi SPOT memungkinkan kita untuk

menganalisis hubungan antara struktur vulkanik dan tektonik. Analisis ini

menunjukkan bahwa pelepasan dan pemisahan dari struktur muda sepanjang Zona

Patahan Besar Sumatra dan geometri dari sesar strike-slip seiring waktu

berkembang secara permanen. Interpretasi peta struktural yang didapatkan dari

gambar analisis SPOT menyatakan bahwa formasi yang besar, terbentuk secara

khusus, kaldera vulkanik telah terjadi dalam pelepasan zona sesar menunjam yang

besar dan patahan yang tertahan dari cekungan memisah merupakan pusat ke arah

patahan melingkar dari kaldera. Dalam studi terperinci di segmen paling selatan,

150 km ujung dari Zona Patahan Besar Sumatra, dari baratlaut danau Ranau ke

teluk Semangka, memungkinkan kita untuk memantau perkembangan dari

runtuhnya kaldera Ranau. Kaldera ini berada dalam cekungan tarik menarik

dibatasi oleh perbukitan. Bentuk persegi panjang dan ukurannya yang relatif besar

(sekitar 200 km2) dikontrol oleh evolusi dari Ranau menimbulkan bukit. Demikian

pula, kaldera elips Toba, salah satu kaldera vulkanik terbesar di dunia, sejajar

memanjang dengan jejak Patahan Besar Sumatra dan tampaknya berkaitan dengan

perbukitan.

1. Pengantar

Studi di sepanjang sistem patahan strike-slip telah membuktikan cekungan

yang memanjang dan danau, graben, selaras dengan endapan vulkanik, ventilasi

dan kerucut, dan ekstrusif dan intrusif struktur (misalnya, Crowell, 1974; Rodgers,

1980; Aydin dan Nur, 1982; Christie-Blick dan Biddle, 1985; Sylvester, 1988).

Beberapa paper mengusulkan terminologi yang jelas untuk struktur yang terkait

dengan patahan strike-slip (Biddle dan Christie-Blick, 1985; Christie-Blick dan

Biddle, 1985; Aydin dan Nur, 1985). Untuk patahan strike slip kanan lateral,

perbukitan sisi kanan sesuai dengan pelepasan zona sesar, sedangkan zona sesar

perbukitan sisi kiri sesuai dengan stepover menahan. Beberapa contoh sistem

sesar strike-slip juga telah digunakan untuk menggambarkan hubungan antara

ekstensional, pelepasan zona patahan stepover dan aktivitas gunung berapi

(misalnya, Crowell, 1974; Aydin dan Nur, 1982;. Wright et al, 1986;. Aydin et al,

1990). Hubungan antara tektonik dan vulkanik dapat di buktikan sepanjang

system patahan strike slip Indonesian (Katili, 1970; Hamilton, 1979) dan secara

khusus sepanjang Zona Patahan Besar Sumatra (Katili and Hehuat, 1967;

Posavec, 1973; Bellier, 1991). Aidin dan Nur menambahkan (1982) penampakan

struktur vulkanik terkonsentrasi di kyadran ekstansional dari patahan strike slip

atau sepanjang cekungan; dalam kedua kasus mereka terkait dengan sesar normal.

Selain itu, model terkini mengkonfirmasikan bahwa sesar normal aktif

menyebabkan pelebaran cekungan; pelebaran ini disebabkan oleh aktivitas

magmatic (Aydin, 1990). Lagi pula, kaldera vulkanik raksasa dengan bentuk yang

aneh teramati sepanjang Patahan Besar Sumatr. Sebuah contoh di kaldera Toba,

yang mana merupakan kaldera kuarter terbesar di dunia. Asal-usul kaldera ini

runtuh tidak dikenal dan dibahas dalam paper ini.

Untuk menganalisa hubungan antara aktivitas vulkanik dan tektonik sepanjang

Zona Patahan Besar Sumatra, gambaran detail dan analisa morfologi dari bekas

patahan empat bagian diambil dengan menggunakan SPOT image beresolusi

tinggi ( ukuran pixel 10 m untuk Panchromatic dan 20 m untuk Multispektral ).

Studi ini mengajarkan kita untuk: (1) memeriksa geometri zona patahan strike-slip

lateral kanan; (2) mengusulkan sketsa evolusi untuk grabens dari permulaan

kepunahan mereka; dan (3) hubungan dokumen antara sesar strike slip, melepas

zona patahan stepover, dan lokasi dan bentuk dari sepanjang kaldera raksasa, atau

di sekitarnya dari Zona Patahan Besar Sumatra.

2. Geodinamik dan keadaan tektonik dari Zona Patahan Besar Sumatra

Sepanjang jalur Jawa-Sumatra di lempeng Indo-Australia terjadi subduksi di

bawah Lempeng Eurasia dengan tingkat konvergensi 75 mm/yr ( Minster and

Jordan, 1978; DeMets, 1990). Analisa dari vektor slip disimpulkan dari

mekanisme fokus gempa menunjukkan kurang lebih N-trending konvergensi

antara dua lempeng ini (Jarrard, 1986a,b; McCaffrey, 1991; Fig.1). Didekat Jawa,

dimana rata-rata palung azimuth sekitar N100o E, konvergen mendekati normal ke

Palung Jawa dan pada dasarnya terakomodasi oleh proses subduksi. Sebaliknya,

karena azimuth dari Palung Sumatra, arah Barat dari Selat Sunda, adalah N140o E,

konvergen oblique (miring). Secara mekanis, konvergen miring ini diakomodasi

oleh subduksi (komponen konvergen normal kea rah palung0 dan deformasi strike

slip (komponen konvergen sejajar dengan ke arah palung).

Gambar 1. Kerangka geodynamic daerah zona patahan besar sumatran ( SFZ ) berasal dari lokasi zona patahan mentawai ( MFZ ) diament, dkk( 1991,1992 dan malod, dkkl .( 1993 ); zona patahan besar sumatera ( SFZ ) dari hamilton ( 1979 ) Gambar interpretasi yang dimodifikasi dari tempat kita .Perkiraan lokasi utama mengenai gunung berapi adalah setelah katili dan hehuwat ( 1967 ) dan Rock, dkk ( 1982 ) Meluap kuarter tuff adalah: yang I =danau toba II : dataran tinggi III : pasumah-ranau-lampung kotak menunujukan lokasi gambar. 3-10

Deformasi Strike-slip (sesar-geser) adalah tafsiran yang berlokasi di

sepanjang zona patahan sumatera ( fitch , beck; 1972 , 1983; jarrard , 1986b ).

Zona patahan nw-trending Ini adalah sebuah zona utama yang panjang

susunananya 1650 km , right-lateral segmen patahan strike-slip mengikuti busur

sumatra magnetik ( gambar 2 ) Parit dan paralel , dari utara ke selatan , dari laut

andaman back-arc cekungan ke selat sunda zona patahan extensional (Gambar

1).

Tingkat pergeseran patahan besar sumatra telah bertambah secara tidak

langsung dari pergerakan lempeng dan perekahan di dekat cekungan dan telah

dihitung secara langsung dari pengukuran sepanjang offset di trace. Dengan

asumsi bahwa zona patahan sumatera yang menampung semua komponen trench-

parallel konvergensi antara indo-australian dan lempeng eurasia , patahan Sumatra

Slip-rate harus berkisar antara 30 dan 50 milimeter per tahun ( jarrard , 1986b ) .

Tingkat pergeran dari patahan besar Sumatra ini relative tinggi dibandingkan

dengan aktivitas kerak seismicity dan laju pergeseran diperkirakan disisi selatan

pulau sumatra ( pramumijoyo , tahun 1991; pramumijoyo dkk ,1991 ). Resolusi

tinggi analisis gambar SPOT dari patahan sumatran melacak telah mengonfirmasi

kanan strike-slip gaya lateral . Gambar-gambar ini menunjukkan offset lateral dari

permukaan geomorfologi seperti sungai, kawah dan lineaments ( gambar.3-6 ).

Gambar 2. Gambar dari penunjaman di sunda ( segmen Sumatra ). Ini adalah sebuah interpretasi dari peta BEICIP dan PERTAMINA ( 1990).1 = fore-arc dan back-arc 2 = kerak bumi ; 3 = lapisan litosfer mantel ; 4 = litosfer oseanik.

Pengukuran yang tepat dilakukan bersama menutupi patahan sumatra yang

telah membuktikan bahwa peningkatan tarif dextral menyelinap ke laut barat

( bellier dkk, 19931 ). Dari 6 ± 4 milimeter per tahun di sumatra selatan (yaitu

sekitar 5oS ) ( belher e, dkk. 1991a,b ) 28 milimeter per tahun ( sieh, dkk. 1991)

Atau 23 ± 3 milimeter per tahun ( detourbet, dkk .1993 ) di sumatra utara dekat

danau toba ( sekitar 2o10‘N ) ( gambar 1 ). Akan tetapi ,tingkat pergeseran patahan

sumatera utara masih terlalu rendah untuk menampung seluruh komponen dari

konvergensi trench-paralle. Hal ini menandakan adanya kombinasi dari dua model

harus mengakomodasi kehadiran 30 mm / thn tingkat slip perbedaan antara utara

dan selatan sumatera; yang , slip ditransfer ke dalam mentawa ? zone patahan

( diament dkk . 1991 , tahun 1992; malod dkk. 1993 ). Sepanjang patahan batee

link dan northwestward peregangan dari fore-arc platelet ( mccaffrey , 1991 ) ,

untuk menjelaskan strike variasi dalam slip rate selatan patahan batee.

3.Metodologi : morfologi patahan curam dan usia relatif patahan

Dalam kajian ini kita menggunakan derajat degradasi quartrnary pada

patahan escarpments untuk menetapkan usia relatif dengan penggambaran segmen

patahan. Survei lapangan dari morfologi lereng yang curam biasanya

memungkinkan estimasi kasar dari usia patahan yang curam dibandingkan dengan

lapisan kedua patahan yang curam di amerika serikat bagian barat ( misalnya,

wallace, tahun 1977, lihat referensi dalam bellier, dkk.1991 ) Cara-cara tersebut

telah diterapkan di wilayah lain dalam kondisi iklim semi-arid , seperti dari

peruvian andes ( misalnya , cabrera, dkk.1987; bellier, dkk . 1991 ) Dan kondisi

iklim tropis basah , seperti di sepanjang jalur patahan sumatra ( sebrier, dkk.

1989,1993; pramumijoyo , 1991 ).

Dengan pengalaman yang diperoleh dari kajian tersebut kami telah

memperkirakan usia relatif untuk segmen patahan , Dianalisis dan diklasifikasikan

mereka ke dalam dua kategori berdasarkan tingkat degradasi dari kuarter patahan

escarpments(puncak yang curam) diamati pada tempat yang gambar beresolusi

tinggi. Dua kategori ini adalah:

1. “muda”, patahan aktif yang baru

2. “tua” ,terletak pada lapisan kedua, tapi saat ini tidak aktif, patahan yang

curam.

Gambar 5. Detail K/J -269/351 (12th Februari, 1991) gambar/citra satelit SPOT

danau Singkarak zona patahan. Tanda panah yang ditandai dengan warna hitam

diperkirakan terdapat zona patahan sumtra (Sumtra Fault Zone) patahan aktif

utama jejak sementara yang ditandai dengan warna putih diperkirakan terdapat

lereng curam patahan utama non-aktif sejak zaman quaterneri.

Segmen patahan menunjukkan sangat baru (fresh) dan karakteristik curam

oleh facetted spurs, sublinier jejak patahan berasosiasi dengan indikator kesesaran

yang aktif (gambar 3-7), pergerakkan unsur-unsur geomorfolgi (seperti sungai,

kelurusan/ lineament, vulcanic vents, gunungapi kerucut, dan aliran-aliran)

memotong oleh jejak patahan, dan hal berkurang dan pengembangan tekanan

secara menerus atau aktif, di daerah patahan yang berpotongan (Bellier dkk. 1991

a,b). Kontras “umur” quartenari segmen - segmen patahan yang mempunyai

karakteristik yang relatif sudutnya rendah dan terdegradasi lereng curam,

berasosiasi dengan non – linier jejak patahan yang mempengaruhi endapatan

deposit quarteneri tapi selalu tampak meskipun derajat cuacanya dan ditutupi oleh

hutan tropis (gambar 3 – 7 ). Meskipun disana terdapat puncak yang curam dan

besar, terindikasi jejak non linier yang tidak aktif terkait dengan patahan –

patahan.

4. Perubahan menganan (Evolution of right – stepover)

Dengan menggunakan metodologi yang dijelaskan di atas, geometri zona

patahan strike – slip telah diperiksa dan mengalami tahap perubahan untuk pull –

apart (tarik – lepas) dalam graben melepaskan energi stepovers dari ketidak

aktifan patahan tersebut itu yang membedakan patahan tersebut. SPOT gambar

menunjukan cekungan pull – apart (tarik – lepas) dalam sebuah variasi yang besar

dari ukuran dan bentuk, termasuk khas, cekungan pull – apart (tarik – lepas)

dengan bentuk berlian. Cekungan Tarutung (gambar 8), lokasi selatan danau Toba

(20 N, lokasi dapat dilihat gambar 10) menunjukan berbagai tipe pull – apart (tarik

– lepas ) kita dapat menginterpretasikan sebagai adanya bagian kedekatan evolusi.

Seperti yang diharapkan dari kasus sepanjang sistem patahan aktif strike – slip

(e.g., Posavec dkk., 1973; Crowell, 1974; Aydin and Nur, 1982; Sylvester, 1988).

SPOT gambar menunjukkan sepanjang danau dengan right – stepovers dan graben

pull – apart (tarik – lepas) (gambar 4, 6, dan 7). Sebuah contoh yang mencolok

sepanjang lokasi danau dengan sebuah right – stepover ditunjukkan oleh

sepanjang 21 km dan lebar 7 km danau Singkarak ( 00 30’ sampai 00 40’S) yang

terletak utara kota padang (gambar 5 dan 6). Yang membedakan patahan “Tua”

dari “Muda” memungkinkan kita untuk mengungkapkan perubahan pelepasan

energi stepover yang sama, seperti danau Singkarak yang pada suatu saat right -

stepover tidak aktif. Perubahan disimpulkan dari Singkarak stepover

menunjukkan secara skematika (gambar 6). Bagian pertama karakteristik oleh

sebuah right – stepover dengan pull – apart. Runtuhnya dan zona sepanjang pull

– apart telah terisi oleh danau, pinggir sungai yang mana telah sebagian di kontrol

oleh lapisan patahan stepover. Dalam bagian utara, sebuah patahan baru

mempengaruhi pinggir sungai danau bagian timur laut. Patahan ini memotong

(crosscuts) danau dan penggabungan dengan patahan aktif bagian selatan.

Gambar 6. Struktur peta wilayah regional Singkarak menarik kesimpulan bahwa

dari struktur interpretasi dari SPOT gambar mosaik ( K/J : 269/351(12th February,

1991); 269/352 ( 21st May, 1990); 270/352 (26 th May, 1990). 1 = patahan aktif

utama zona patahan sumatra (SZF) ; 2 = patahan kecil ; 3 = patahan aktif utama

dengan karakteristik oleh komponen normal ( centang di sisi downthrow); 4 =

Alluvial quartenary dan diposit endapatan sedimen vulkanik; 5 = gunungapi; 6 =

kaldera rim. Bagian kanan : Singkarak stepover pengembangan perubahan dalam

3 bagian , A – C.

Dengan demikian, tahap saat ditandai oleh “peredaman (extinction)”

Singkarak stepover serempak dengan pengembangan sebuah patahan baru stike –

slip yang memotong bekas cekungan pull – apart (tarik – lepas), melalui

cekungan bagian tengah. Sebagai konsekuensinya, pinggir sungai menghadirkan

menganan –lateral (right – laterally) jarak dari jejak patahan aktif sekitar 2500

meter (gambar 5 dan 6).

Perubahan ini mirip seperti right – stepover mengandung bentuk seperti

berlian pada danau bagian tengah sumatra (sekitar 20 40’ S) (gambar 7). Bentuk

berlian ini memiliki ciri cekungan danau yang terbentuk dalam graben pull –

appart (tarik – lepas ) maju dengan stepovers. Bagaimanapun, kehadiran orientasi

oblique dengan menghormati kehadiran batasan stepovers dan demikian lepasan

tidak dalam orientasi yang asli. Bentuk berlian danau menyarankan perubahan

dengan rotasi, yang mana kehadirannya oleh bagian 2 intermediet (gambar 7).

Dengan demikian, danau bentuk berlian ini mungkin menjadi interpretasi sebagai

akibat dari rotasi searah jarum jam dengan kanan – lateral (right – laterally)

pergerakan terkait memotong perubahan kecil stepover ini. Bagian akhir

perubahan ini pengembangan dari sebuah patahan strike – slip yang mana

memotong (Cross – cuts) danau secara lateral jarak danau sekitar 500 m (bagian,

3 gambar 7).

Pengamatan kami sebanding dan sangat detail mirip peta geologi yang

ditunjukkan di China sepanjang zona patahan Haiyuan (Zhang et al., 1989),

dimana peredaman graben pull –apart (tarik – lepas) dimana disebabkan oleh

terbentuknya sebuah patahan baru strike –slip perpotongan diagonal melepaskan

cekungan stepover. Perubahan ini dengan demikian mengkonfirmasikan pull –

apart (tarik – lepas) cekungan yang strukturnya sementara, didalam penambahan,

mereka juga menyarankan sebuah area patahan strike – slip cenderung kuat jejak

dengan waktu. Bagaimanapun, inferensi terakhir ini dilihat tidak menjadi

diverifikasi sepanjang patahan San Andreas (lihat contoh Powell et al., 1993) kita

akan menunjukkan dibagian sesi selanjutnya yang hanya dapat diverifikasi

sepanjang patahan besar sumatra (Great sumatra fault).

Gambar 7. Peta struktur dari kesimpulan dari interpretasi SPOT gambar / citra

satelit multispektral (K/J: 272/335, 20 th July,1986). 1 = patahan aktif utama zona

patahan sumatra; 2 = patahan aktif kecil; 3 = patahan aktif kecil karakteristik

perpindahan normal (yang di tandai dalam gambar); 4 = jarak alir , yang poinnya

di tandai oleh tanda panah pada horizontal offset; 5 = alluvial quarteneri dan

endapan sedimen vulkanik; 6 = kaldera; 7 = gunungapi; 8 = puncak lereng besar

”égueulé” gunungapi kerucut. Kotak paling kiri bawah merupakan contoh

stepover perubahan menunjukkan rotasi deformasi.

Gambar 8. Peta Tarutung graben pull – apart (Tarik – lepas) menyimpulkan dari

detail sebuah SPOT gambar/citra satelit K/J : 264/346 (28th June,1990) yang di

tunjukkan pada gambar diatas, 1 = terdapat endapan alluvial dan endapan

sedimentasi dari vulkanik; 2 = tuff Toba; 3 = pre – lapisan keras Toba (bed rock);

4 = patahan besar aktif, zona patahan Sumatra (Sumtra Fault Zone); 5 = patahan

kecil aktif.