struktur lipatan

Gerakan yang berasal dari bumi yang menyebabkan atau menimbulkan bentuk-bentuk tertentu disebabkan karena adanya gaya tegangan yang terdapat di kerak bumi disebut gaya endogen. Gejala tektonik merupakan bagian dari gaya endogen. Tektonisme adalah tenaga yang berasal dari kulit bumi yang menyebabkan perubahan lapisan permukaan bumi, baik mendatar maupun vertikal. Sedangkan, tenaga tektonik adalah tenaga yang berasal dari dalam bumi yang menyebabkan gerak naik dan turun lapisan kulit bumi. Gerak itu meliputi gerak orogenetik dan gerak epirogenetik. (orogenesa dan epiro genesa). Gerak orogenetik adalah gerak yang dapat menimbulkan lipatan dan patahan serta retakan disebabkan karena gerakan dalam bumi yang besar dan meliputi daerah yang sempit serta berlangsung dalam waktu yang singkat, dan gerak epirogenetik adalah gerak yang menyebabkan muka bumi naik dan turun karena gerak bumi yang sangat lambat serta meliputi daerah yang luas.

Lipatan

Lipatan atau fold adalah deformasi lapisan batuan yang terjadi akibat dari gaya tegasan sehingga batuan pindah dari kedudukannya semula membentuk lengkungan. Selain itu, lipatan adalah lapisan kulit bumi yang mendapat tekanan yang arahnya mendatar. Lipatan dapat dibagi menjadi dua berdasarkan bentuk lengkungan, yaitu antiklin dan sinklin.
Antiklin merupakan punggung lipatan yang kemiringan kedua sayapnya ke arah saling berlawanan dan saling menjauh (bentuk concav dengan cembung ke atas). Bagian tengah dari antiklin disebut inti antiklin.

 Bentuk Antiklin

Siklin merupakan lembah lipatan yang kemiringan kedua sayapnya menuju ke suatu arah dan saling mendekat (bentuk concav dengan cekungnya mengarah ke atas. Bagian tengah dari sinklin disebut inti sinklin. 

Bentuk Sinklin

Pada lipatan ada yang dinamakan bidang porosan dan porosan lipatan. Bidang porosan adalah bidang yang membelah antara sayap lipatan menjadi dua. Porosan lipatan adalah garis potong antara bidang porosan dengan permukaan lapisan atau bisa dikatakan bahwa porosan lipatan adalah garis sumbu pada lipatan.  

Bagian-bagian Lipatan

Salah satu bagian dari lipatan adalah axial plane atau axial surface. Axial plane merupakan bidang yang memotong puncak sehingga bagian samping dari lipatan menjadi kurang simetris. Bagian dari lipatan yang lain adalah limbs atau dalam bahasa Indonesia disebut sebagai sayap lipatan. Limbs adalah bidang miring yang membangun struktur sinklin atau antiklin. Limbs memanjang dari axial plane pada lipatan satu ke axial plane pada lipatan lainnya. Inflection point adalah titik dimana terdapat perubahan pada lengkungan yang mana lengkungan ini masih termasuk bagian dari limbs itu sendiri.

Selain itu masih ada lagi bagian-bagian lipatan lainnya. Diantaranya adalah crest dan through. Crest adalah garis sepanjang bagian atau daerah tertinggi dari suatu lipatan. Atau lebih tepatnya garis yang menghubungkan titik-titik tertinggi dari suatu lipatan pada bidang yang sama. Crest dapat pula disebut sebagai hinge line. Adapun bidang pada lipatan tempat terbentuknya crest disebut sebagai crestal plane. Sedangkan through sendiri adalah kebalikan dari crest. Through merupakan garis yang menempati bagian paling rendah dari suatu lipatan. Dengan kata lain, garis ini menghubungkan titik-titik paling rendah dari bidang yang sama. Dan bidang tempat terbentuknya through dinamakan dengan trough line.

sesar turun (Normal Fault)

Sesar turun disebabkan oleh gaya tegangan yang mengakibatkan tertariknya kekar bumi ke arah yang berlawanan. Sesar ini biasa terjadi karena adanya pengaruh gaya gravitasi. Secara umum, sesar normal terjadi sebagai akibat dari hilangnya pengaruh gaya sehingga batuan menuju ke posisi seimbang (isostasi). Sesar normal juga dapat tejadi dari kekar tension, release maupun kekar gerus. Daerah yang mengalami sesar turun biasa ditandai oleh adanya lembah dan lereng yang curam.

Sesar normal banyak terdapat pada daerah dengan gejala tektonik tariakn, pada pegunungan lipatan, bagian luar suatu jalur orogen, bagian puncak kubah atau lipatan, atauupun sebagai pencerminan diatas permukaan dari gejala sesar yang letaknya lebih dalam.

Secara umum, sesar didefinisikan sebagai bidang retakan yang mempunyai pergerakan searah dengan arah retakan. Ukuran pergerakan ini bersifat relatif dan kepentingannya juga relatif. Pada permukaan bidang sesar terdapat gores-garis sesar (slicken-side) yang dicirikan oleh permukaan yang licin, pertumbuhan mineral dan tangga-tangga kecil. Arah pergerakan sesar ini dapat ditentukan oleh arah gores garisnya.

Deformasi kerak bumi digolongkan menjadi dua, yaitu gerakan yang lamban disertai gerakan bertahap termasuk deformasi ductile, dan gerakan mendadak yang melibatkan rekahan pada batuan regas (brittle). Sekali rekahan dimulai, akan timbul gesekan yang diikuti pergeseran , kemudian perlahan-lahan stress terkumpul atau tertahan selama gesekan antara kedua sisi sesar, selama ia dapat mengatasinya. Kemudian secara mendadak terjadi lagi pergeseran. Jika stress tetap ada, perulangan penumpukan stress yang diakhiri dengan pergeseran mendadak terjadi berulang kali.

Jika proses pergeseran ini terjadi di bagian atas dari kerak bumi dimana temperaturnya rendah dan kemudian diberikan gaya ekstensional, batuan akan terdeformasi secara brittle menjadi sebuah sesar normal. Di level yang lebih bawah daripada kerak dimana temperaturnya lebih tinggi daripada temperatur kerak, akan mengakibatkan deformasi ductile mengakibatkan lapisan batuan mengalami penipisan dan stretching.

Hal ini mengindikasikan bahwa pada suatu deformasi terdapat transisi gradual dari zona brittle di bagian atas dari kerak bumi, menuju zona ductile, dimana intensitas temperaturnya bertambah seiring kedalaman.

Sesar normal memiliki banyak jenis, untuk standar sesar normal, fault plane-nya berorientasi pada kemiringan 30-90 derajat diukur dari horizontal. Sesar normal ini memiliki komponen pergerakan horizontal maupun vertikal. Umumnya terjadi karena adanya tensional stress dan sebagai hasil dari pergerakan hanging wall yang bergerak relatif turun terhadap footwall.

Bentuk lain dari sesar normal adalah detachment fault. Pebedaan kenampakan fisik dari model sesar normal diakibatkan oleh adanya perbedaan material penyusunnya, perbedaan nilai constrain atau tegangan yang terdapat di suatu sesar, perkembangannya suatu sesar (apakah dip nya akan bertambah seiring kedalaman, atuakanh konstan) dan distribusi displacement di suatu zona sesar. Jika suatu sesa rnormal digolongkang sebagai detachment fault, fault plane-nya berorientasi pada kemiringan kurang dari 30 derajat. Sesar jenis ini, pergerakannya lebih cenderung horizontal daripada vertikal dikarenakan sudut fault plane yang kecil. Sesar jenis ini kuga terjadi sebagai akibat adanya tensional stress. Sesar detachment sering kita temui pada daerah hi-grade metamorphic rock di footwall-nya. Karena temperatur yang tinggi ini, sesar cenderung lebih ductile dan bergerak pada kemiringan yang relatif kecil.

Terkadang sesar turun ditemukan berpasangan dimana bagian lempeng yang berada diantara 2 sesar, akan naik atau turun, bergantung arah sesarnya. Bentuk lain dari sesar normal adalah graben dan horst. Graben adalah blok yang bergerak kebawah yang kedua sisinya terikat oleh sesar normal yang non–parallel. Horst adalah blok yang terangkat keatas yang dikedua sisinya terikat oleh sesar normal yang non-parallel.

Bentuk lain dari sesar normal adalah half graben terjadi ketika sesar yang saling pararel berada di sisi yang bersebelahan dari blok yang tebangun, tetapi blok tersebut memliliki kemiringan karena bergerak turun dalam sebuah graben. Half graben ini memiliki kedalaman di arah yang sama, diantara fault yang saling berotasi.

Selain jenis sesar yang telah disebutkan diatas, bentuk lain dari sesar normal adalah sesar listric. Sesar jenis ini mempunyai geometri bidang yang cekung keatas, dimana dip atau kemiringan dari sesar listrik ini berkurang seiring bertambahnya kedalaman. Sesar ini juga terdapat di zona ekstensional yang yang detachment fracture-nya lebih mengikuti bentuk lengkungan daripada planar. Blok hanging wall dapat berotasi dan meluncur sepanjang fault plane (contoh: slump) atau dapat juga tertarik dari fault utamanya, dan meluncur hanya sepanjang bagian yang dip-nya rendah.

Berdasarkan model Closs, bentuk dan perkembangan dari inti sesar normal, distribusi displacementnya tidak terlalu tertekan ke bawah (unconstrained). Normal fault yang berkembang di clay ataupun sand diantar 2 percabangan divergensi, metal sheet nya akan teroverlap dan berpropagasi keatas.

Berdasarkan model Mc Clay, bentuk dan perkembangan dari inti sersar normal, distribusi displacementnya lebih tertekan ke bawah (constrained). Blok yang rigid dan berlaku seperti dasar horizontal, disebut sebagai footwall dari pokok normal fault, dan sand berperan sebagai strata hangingwall. Selama pemodelan, satu sheet plastik membawa sand turun meluncur dari permukaan blok footwall dan sepanjang dasar horizontal. Dalam model ini, blok footwall yang rigid dan dasar horizontal, bentuknya telah ditetapkan oleh pokok normal fault. Sheet plastic ini mencegah terbentuknya bentuk sesar dari perubahan pemodelan dan menentukan sebuah distribusi displacement magnitude yang konstan di pokok sesar normalnya.

Kita bisa menghasilkan model sesar normal yang kita inginkan untuk mempelajari bagaimana bentuk sesar dan distribusi displacement mempengaruhi deformasi hangingwall. Dalam pemodelan yang dicontohkan, sebuah blok rigid dan dasar horizontal berperan sebagai footwall dan pokok normal fault, sedangkan lapisan yang basah (wet) adalah clay homogen yang berperan sebagai strata hanging wall. Meluncurnya permukaan blok footwall baik secara planar ataupun dengan sebuah cekungan keatas atau disebut convex-upwards bend. Tidak seperti model Mc Clay dimana model pokok sesar normal dapat berubah selama pemodelan distribusi displacementnya di permukaan slope dapat berubah-ubah. Dalam experimen ini, sebuah sheet mylar dibawah lapisan clay dapat mencegah perubahan bentuk dari pokok sesar normal dan menetukan sebuah distribusi displacement magnitude yang konstan di pokok sesar normalnya.

Dihubungkan dengan prinsip tegasan utama (pelajari prinsip kekandasan batuan), pola kekar-kekar ini akan mengikuti prinsip tegasan (σ1, σ2, σ3). σ1 merupakan stress terbesar yang mempengaruhi pergerakan sesar dan σ2 merupakan stress yang tegak lurus dengan σ1 yang memiliki magnitude kecil (atau bahkan 0) yang tidak terlalu berpengaruh terhadap pergerakan sesar. Sedangkan σ3 merupakan stress gaya yang tegak lurus dengan σ1 dan σ2 yang merupakan hasil dari tekanan yang diberikan oleh σ1.

Beberapa contoh yang dipakai sebagai analisis pergerakan sesar misalnya :

1. Hubungan antara tegasan utama dan pola kekar gerus yang berpasangan atau sesar mendatar utama.

2. Hubungan antara sesar atau jalur sesar dengan struktur kekar (tension gash dan shear) atau lipatan minor yang menyertai.

3. Hubungan antara dan pola keterakan (strain ellips) di dalam jalur sesar.

Untuk mempermudah dalam memperoleh gambaran tiga dimensi, gambaran pada tampak peta diuraikan sebagai unsur-unsur geometri bidang atau garis. Bidang gambar dapat dianggap sebagai bidang bantu (auxillary plane). Dengan mengacu pada prinsip diatas, kedudukan ataupun dari suatu sesar dan semua struktur yang dipakai sebagai kriteria untuk menafsirkan gerak sesar dapat diperhitungkan posisinya menurut model teoritis yang berlaku. Karena kedudukan unsur-unsur struktur tidak selalu vertikal, penyelesaian akan lebih mudah dilakukan dengan jaring stereografi (Wulf net atau Schmidt net).

sesar mendatar (Strike Slip)

Pergerakan strike-slip/ pergeseran dapat terjadi berupa adanya pelepasan tegasan secara lateral pada arah sumbu tegasan normal terkecil dan terdapat pemendekan pada arah sumbu tegasan normal terbesar. Sesar ini dapat dinamakan sesar transcurrent oleh Anderson pada tahun 1951, yang berkembang menjadi wrench fault (oleh Kennedy). Flaws dan tear faults juga merupakan nama lain dari sesar mendatar. Lipatan dan thrust diakibatkna oleh suatu bidang tegasan sebelumnya dan berbeda atau rezim yang sebelumnya membentuk wrench fault. Sembu lipatan dan thrust kemudian terpotong oleh sesar wrench dimana sumbu lipatan dan thrust ini berada pada arah sumbu tegasan normal menengah dari orientasi tegasan sebelumnya dimana relief tegasan ke arah atas dan tidak berdampingan seperti pada rezim wrench terakhir. Perubahan rezim tegasan seperti ini biasa terdapat di mountain-built belts sebagai bentukan orogenik seperti yang ditemukan di sesar Semangko di Sumatra.

Umumnya pada sesar geser mendatar, sepanjang jejaknya bergeometri panjang, lurus atau lengkung yang cenderung berdaerah lebar dengan kecuraman yang beragam. Lebarnya jalur penggerusan ini mencapai beberapa ratus ribu meter diatas permukaan. Biasanya terdapat struktur penyerta yang khas dalam sesar ini seperti rekahan, lipatan (umumnya lipatan merencong atau en echelon fold), dan struktur bunga. Struktur penyerta ini umumnya pertama kali tebentuk dan sejajar dengan poros panjang elips keterakan dimana pada jalur-jalur sesar mendatar terjadi proses yang di bagian dalam batuan dasarnya akan terlibat sesar mendatar ke atas melalui sedimen-sedimen tertutup. Pada sesar ini, jalurnya teranyam dengan gouge atau mylonite dan gores-gores garisnya horizontal yang diikuti oleh sembul dan terban yang tidak sistematis. Jenis lipatan-lipatan seretan yang menujam ataupun tataan stratigrafi yang saling menindaih dan tidak sama merupakan ciri lainnya. Selain itu, nyatanya sesar ini merupakan jalur yanh peka terhadap erosi.

Jenis sesar jurus mendatar dibedakan dengan sesar transform. Sesar transform ini sendiri diartikan sebagai sesar yang tegaknya berakhir secara mendadak pada bentuk struktur lainnya dan umumnya terjadi di pematang samudra dengan cara memotong pematang dan menggesernya dengan arah mendatar yang berlawanan dengan arah pergeseran pematang (slip dan separation berlawanan arah). Pergeseran yang terjadi sepanjang pematang ini biasanya tetap konstan walaupun slip terus berjalan, tetapi slip dapat berakhir secara tiba-tiba pada ujung pematang. Hasil deformasi yang dihasilkan oleh sesar ini hanya menimbulkan sedikit deformasi pada lempeng yang mengakibatkan kegempaan yang terjadi hanya sebagian dengan diiringi pergerakan lempeng yang sejajar terhadap arah transform.

Sesar jurus-mendatar ini dibedadakan dari sesar transform berdasarkan beberapa kejadian. Sesar ini adalah sesar dengan pergerakan sejajar dimana blok bagian kiri relatif bergeser kearah yang berlawanan dengan blok bagian kanannya. Berdasarkan arah pergerakan sesarnya, sesar mendatar dapat dibagi menjadi 2 (dua) jenis sesar, yaitu: (1). Sesar Mendatar Dextral (sesar mendatar menganan) dan (2). Sesar Mendatar Sinistral (sesar mendatar mengiri). Sesar Mendatar Dextral adalah sesar yang arah pergerakannya searah dengan arah perputaran jarum jam sedangkan Sesar Mendatar Sinistral adalah sesar yang arah pergeserannya berlawanan arah dengan arah perputaran jarum jam. Pergeseran pada sesar mendatar dapat sejajar dengan permukaan sesar atau pergeseran sesarnya dapat membentuk sudut (dip-slip / oblique). Sedangkan bidang sesarnya sendiri dapat tegak lurus maupun menyudut dengan bidang horisontal. Sesar jurus-mendatar ini biasa terjadi di kerak benua dimana selama pergerakannya menghasilkan slip dan separation dengan arah yang sama dimana pergeseran akan meningkat dengan meningkatnya slip fan oergerakannya berlangsung secara ellipsoid dimana arahnya menyilang dari arah transform. Berbeda dengan sesar transform, sesar jenis ini menghasilkan banyak deformasi yang mengakibatkan tingginya unsur kegempaan pada setiap batas sesar atau pada ujung sesar.

struktur geologi, Kekar dan Sesar

Struktur geologi yang banyak diungkap berperan pada bencana geologi adalah kekar dan sesar. Kekar (joint) secara sederhana dikatakan sebagai rekahan berbentuk teratur pada masa batuan yang tidak menampakkan (dilihat dengan mata telanjang) telah terjadi pergeseran pada kedua sisi-sisinya.

Secara umum dibedakan menjadi empat (McClay, 1987), yaitu kekar tarik (rekahan yang membuka akibat gaya ekstensi yang berarah tegak lurus terhadap arah rekahan), kekar gerus (biasanya berpasangan merupakan suatu set dan lurus, terdapat pergeseran yang diakibatkan oleh gaya kompresi), kekar hibrid (berkenampakan sebagai kekar gerus yang membuka, kombinasi antara kekar gerus dan kekar tarik), dan kekar tarik tak beraturan (arah kekar tak beraturan, sering merupakan akibat hydraulic fracturing). Kehadiran kekar pada batuan dapat meningkatkan porositas batuan, sehingga mampu menyimpan air (sebagai aquifer) ataupun hidrokarbon (seabagai reservoir), sebaliknya juga memperlemah kekuatan batuan. Kehadiran kekar di dekat permukaan juga dapat mempercepat proses pelapukan batuan.

Sesar / patahan (fault) yang dikenal juga sebagai patahan adalah rekahan pada masa batuan yang telah memperlihatkan gejala pergeseran pada ke dua belah sisi bidang rekahan (Simpson, 1968). Berdasar kinematikanya, secara garis besar, dibedakan menjadi sesar turun, sesar naik, dan sesar geser. Sesar yang dimaksud adalah pergeseran yang disebabkan oleh gaya tektonik.

 

Jenis sesar berdasarkan aktivitasnya
Berkaitan dengan dinamika kerak bumi dan rentang waktu geologi yang panjang, kehadiran sesar dapat dibedakan menjadi sesar mati dan sesar aktif. Sesar mati adalah sesar yang sudah tidak (akan) bergerak lagi, sedangkan sesar aktif adalah sesar yang pernah bergeser selama 11.000 tahun terakhir dan berpotensi akan bergerak di waktu yang akan datang (Yeats, Sieh & Allen, 1997). Sesar aktif dikenal pula sebagai bagian dari peristiwa gempa bumi. Peristiwa gempa bumi bisa menimbulkan sesar di permukaan (surface faulting) sebagai kemenerusan apa yang terjadi di dalam kerak bumi (Scholz, 1990) ataupun tidak menghasilkan sesar di permukaan. Hal ini tampak jelas seperti apa yang terjadi pada gempa bumi di Liwa pada tahun 1994 yang memberikan sesar di permukaan (Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994) dan di Yogyakarta tahun 2006 yang tidak jelas kenampakannya di permukaan, yang keduanya merupakan sesar geser. Demikian juga peristiwa gempa bumi di Aceh tahun 2004, telah terjadi pensesaran naik di dasar laut, sehingga mampu membangkitkan gelombang pasang tsunami yang mengakibatkan ratusan ribu korban jiwa dan kehancuran pemukiman di beberapa kota.

Panjang, lebar dan pergeseran suatu sesar tektonik saat gempa bumi sangat bervariasi. Di Amerika dilaporkan bahwa pergeseran sesar bisa mencapai lebih dari 20 kaki, panjang pensesaran bisa mencapai lebih dari 200 mil dengan lebar zona pensesaran bervariasi dari 6 sampai dengan 1000 kaki dan zona pensesaran ini bisa mencapai jarak 3 mil dari sesar utamanya (Hays, 1981).

Saat gempa bumi Liwa 1994, ditemui beberapa kerusakan rumah akibat tanah longsor sebagai peristiwa penyerta gempa bumi. Di samping itu dilaporkan bahwa sebuah rumah yang dilewati suatu rekahan/sesar sepanjang 300 m dengan pergeseran kurang dari 5 cm, telah roboh, sedangkan bangunan di sampingnya dengan bahan dan konstruksi serupa yang tidak dilewati rekahan tidak mengalami kerusakan sama sekali (Pramumijoyo & Natawidjaja, 1994).