BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
PENGARUH KOMPETENSI BATUAN TERHADAP KERAPATAN KEKAR TEKTONIK YANG TERBENTUK PADA FORMASI SEMILIR DI DAERAH PIYUNGAN, BANTUL, DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA Budi SANTOSO1*, Yan Restu FRESKI1 dan Salahuddin HUSEIN1 1
Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika no 2, Mlati, Sleman D.I.Yogyakarta, Indonesia *
[email protected] Diterima tanggal : 15 November, 2013
Abstrak Rekaman gaya tektonik terekam pada batuan dalam bentuk kekar-kekar ekstensi maupun gerus. Secara kuantitatif, respon batuan terhadap deformasi dapat didekati dari aspek densitas kekar, yang dikontrol oleh sifat kompetensi batuan. Kompetensi batuan dipengaruhi oleh ukuran butir, komposisi, dan tingkat sementasi batuan. Penelitian ini bermaksud menyajikan hubungan antara densitas kekar dan faktor-faktor geologi yang mempengaruhi kompetensi suatu batuan, dengan studi kasus pada batuan volkaniklastik Formasi Semilir yang tersingkap di Piyungan, Bantul, D.I. Yogyakarta. Area kajian berupa singkapan tebing setinggi 7 meter dan lebar 30 meter. Pada singkapan tersebut, Formasi Semilir yang berumur Miosen Tengah tersusun atas perselingan batupasir bergradasi normal dan batulanau. Ketebalan masing-masing lapisan bervariasi dari 5 cm hingga 400 centimeter. Struktur kekar dijumpai hampir di setiap lapisan dengan kerapatan yang berbeda-beda. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengukuran distribusi kekar secara kuantitatif pada setiap lapisan dengan lebar singkapan 5 meter. Data diolah secara statistik dan diplot ke dalam grafik versus antar aspek yang mempengaruhi kompetensi batuan. Batuan yang memiliki ukuran butir kasar dan tebal mempunyai tingkat kompetensi tinggi sehingga hanya sedikit merekam kekar. Batuan yang memiliki ukuran butir halus dan tipis mempunyai tingkat kompetensi rendah sehingga dapat merekam kekar dengan rapat. Komposisi volkanik pada Formasi Semilir mempunyai peran dalam tingkat pengelasan antar fragmen (welded structure) yang dapat menambah tingkat kompetensi batuan. Kata kunci:Densitas Kekar, Formasi Semilir, Kompetensi Batuan.
Pendahuluan Latar Belakang Lokasi penelitian berada di sebuah bukit, Kecamatan Piyungan, Kabupaten Bantul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta (Gambar 1). Lokasi dapat diakses melalui Jalan Raya Piyungan – Prambanan.Di daerah tersebut terdapat singkapan batuan piroklastik dengan dimensi 20 meter x 30 meter dengan ketebalan lapisan sekitar 7 meter yang memiliki ekspresi kekar yang cukup beragam di setiap lapisannya. Kekar merupakan rekahan dengan bentukan bidang planar atau lengkung yang tidak terisi dan terbentuk secara alami akibat tarikan yang disebabkan oleh pembebanan (Van 63
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
der Pluijm dan Marshak, 2004). Kekar yang terdapat pada singkapan daerah penelitian terdiri atas kekar tektonik dan kekar non-tektonik. Kekar yang diperhitungkan dalam penelitian ini adalah kekar tektonik. Gaya tektonik yang mempengaruhi suatu daerah akan terekam dalam batuan. Batuan merekam gaya tektonik tersebut berdasarkan beberapa variabel yaitu arah gaya, ketebalan lapisan batuan, dan tingkat kompetensi batuan. Uji kompetensi batuan tersebut dilakukan dengan mengukur kerapatan kekar yang terbentuk pada masing-masing lapisan batuan. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kompetensi batuan pada singkapan dan efeknya terhadap densitas kekar tektonik yang terekam pada masing-masing lapisan batuan.
Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan cara melakukan pengukuran stratigrafi satu jalur dan menghitung jumlah kekar tektonikyang terekam pada setiap lapisan. Penghitungan jumlah kekar dibatasi dalam jalur pengukuran selebar 5 meter. Kekar tektonik yang dianalisis meliputi kekar yang memotong lapisan batuan dengan ketebalan minimal 5 cm; kekar menerussecara vertikal; dan mengikuti pola kekar secara umum di sekitarnya. Hasil dari observasi dan tabulasi data di lapangan dilanjutkan dengan analisis laboratorium terhadap karakteristik dan tekstur batuan untuk mengetahui hubungan antara mineralogi dengan tingkat kompetensi batuan terhadap densitas kekar yang terbentuk. Analisis petrografi menggunakan mikroskop polarisasi dengan perbesaran 4x, kecuali pada pengamatan kandungan organik yang menggunakan perbesaran 60x.
Hasil Penelitian Singkapan batuan pada lokasi penelitian (Gambar 2) memiliki total ketebalan 7,07 meter. Litologi penyusunnya terdiri atas lapilli tuff, tuff, dan pyroclastic breccia (Fisher, 1966). Lapilli tuff berada pada lapisan 1 (100 centimeter), lapisan 10 (10 centimeter), dan lapisan 13 (20 centimeter). Lapilli tuff memiliki ciri-ciri warna putih, ukuran butir ash, mud supported, komposisi lapilli dan tuf kasar. Pyroclastic breccia berada di lapisan paling atas yaitu lapisan 17 dengan ketebalan 400 centimeter. Pyroclastic breccia memiliki ciri-ciri warna putih keabu-abuan, ukuran butir fragmen kerikil-kerakal, ukuran matriks pasir, sortasi buruk, grain supported, struktur welded, komposisi fragmen tuf dan litik andesit, komposisi matriks tuf. Sisanya, terdiri dari lapisan tuff yang berlapis dan tebalnya berkisar antara 5-20 centimeter. Ciri-ciri tuff warnanya putih hingga abu-abu, terkadang ada yang berwarna merah akibat oksidasi, berukuran butir ash, mud supported, dan komposisinya berupa abu vulkanik. Tabulasi data kekar pada setiap lapisan dapat dilihat pada Tabel 1. Jumlah kekar yang terbentuk di lapisan-lapisan lapilli tuff yaitu berjumlah 11 (di lapisan 1, tebal 100 centimeter), 32 (di lapisan 10, tebal 10 centimeter), dan 29 (di lapisan 13, 20 centimeter). Kekar yang terbentuk di pyroclastic breccia berjumlah 9 ( di lapisan 17, tebal 400 centimeter). Jumlah kekar di tuff berkisar antara 24 – 73 dengan kisaran ketebalan lapisan 5-20 centimeter. Hasil dari tabulasi data kekar dilanjutkan dengan analisis petrografi untuk melihat hubungan data kekar yang terbentuk dengan karakteristik mineralogi dan tekstur batuan. Analisis petrografi dilakukan pada tiga lapisan yang berbeda, yaitu lapisan 1 (lapilli tuff, 100 cm), lapisan 16 (tuff, 20 cm), dan lapisan 17 (pyroclastic breccia, 400 cm). 64
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Lapisan 1 (lapilli tuff) memiliki porositas tipe vuggy yang persebarannya cukup melimpah dan terdapat struktur welded (lihat Gambar 5). Komposisi batuan terdiri dari kuarsa, plagioklas, dan gelas vulkanik. Lapisan 16(tuff) memiliki ciri porositas tipe fracture, terlihat kenampakan bedding fissility, terdapat fracture yang terisi oleh kuarsa, komposisi antara lain; gelas vulkanik, material organik, dan material berukuran abu. Lapisan 17 (Pyroclastic breccia) memiliki ciri grain supported, porositas intergranular dan kurang melimpah, struktur welded, komposisi; kuarsa, plagioklas, ortoklas, dan gelas vulkanik.
Pembahasan Kekar dapat terbentuk pada batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kekuatan batuan terhadap tekanan, tekanan pori, retakan akibat tarikan, dan retakan akibat gaya kompresi (Mandl, 2005). Menurut Van der Pluijm dan Marshak (2004), kekar dapat terbentuk dipengaruhi oleh beberapa parameter, yaitu; ketebalan lapisan, litologi (modulus elastisitas batuan), kuat tarikan, tegangan. Faktor ketebalan lapisan dan litologi lebih mudah dianalisis karena terlihat secara kasat mata. Hubungan Antara Jumlah Kekar dengan Ukuran Butir Hubungan antara kerapatan kekar dengan litologi diukur melalui tingkat kekakuan (stiffness) melalui nilai elastisitas batuan. Batuan yang lebih kaku akan memiliki nilai elastisitas yang lebih besar (Van der Pluijm dan Marshak, 2004). Pada percobaan Van der Pluijm dan Marshak (2004), tidak dijelaskan secara spesifik pengaruh ukuran butir terhadap kerapatan kekar. Percobaan ini dilakukan untuk mencari hubungan antara kerapatan kekar dengan ukuran butir batuan. Berdasarkan hasil analisis dari tiga sampel, didapatkan hasil bahwa semakin kasar ukuran butirnya maka jumlah kekar yang terbentuk akan semakin sedikit, hubungan keduanya digambarkan dalam grafik (lihat Gambar 3). Hal ini disebabkan oleh faktor litologi yang merupakan batuan piroklastik. Ukuran butir yang lebih kasar memiliki tingkat pengelasan (welding) yang lebih tinggi sehingga membuat struktur batuan lebih rapat (Mcphie et. al, 1993) Hubungan Antara Jumlah Kekar dengan Ketebalan Lapisan Jarak antar kekar akan semakin rapat bila lapisan batuan semakin tebal, dengan asumsi bahwa semua parameter pengontrol dianggap sama (Van der Pluijm dan Marshak, 2004). Berdasarkan dari tiga sampel batuan dengan ketebalan berbeda yang dianalisis, didapatkan hasil bahwa lapisan 17 yang merupakan lapisan paling tebal memiliki jumlah kekar yang paling sedikit, digambarkan dengan grafik (lihat Gambar 4). Grafik menunjukkan hubungan antara jumlah kekar yang semakin menurun pada lapisan-lapisan yang semakin tebal. Jika dibandingkan dengan teori, maka secara umum teori terbukti benar dan memiliki korelasi dengan hasil penelitian. Hubungan kerapatan kekar dengan ketebalan lapisan yaitu terletak pada refleksi stress shadow, semakin tebal batuan maka kekar yang terbentuk akan semakin panjang mengikuti ketebalan dan stress shadow akan semakin melebar seiring dengan semakin panjangnya kekar.
Kesimpulan Dari analisis data yang dilakukan dapat disimpulkan • Kerapatan kekar dipengaruhi oleh parameter ukuran butir batuan dan tingkat pengelasannya, khususnya pada batuan piroklastik. • Kerapatan kekar dipengaruhi oleh ketebalan lapisan, semakin tebal lapisan maka stress shadow akan semakin lebar. 65
BPS06
•
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Struktur welded mempengaruhi tingkat kompetensi batuan karena struktur batuan menjadi lebih rapat.
Ucapan Terimakasih Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada • Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada selaku penyelenggara seminar nasional • Anggota-anggota AAPG UGM-SC yang turut membantu dalam diskusi selama penelitian berlangsung
Daftar Pustaka Fisher, R.V., dan Schmincke, H-U., Pyroclastic Rocks. Springer-Verlag, Berlin, 1984. Mandl, G., Rock Joints. Springer-Verlag, Berlin, 2005. McPhie, J., Doyle, M., dan Allen, R., Volcanic Textures : A guide to the interpretation of textures in volcanic rocks. Codes Key Centre, Tasmania, 1993. Van der Pluijm, B. A., dan Marshak, S., Earth Structure: An Introduction to Structural Geology and Tectonics Second Edition, W. W. Norton and Company, New York. 2004 Williams, H., Turner, F.J., dan Gilbert, C.M., Petrography : an introduction to the study of rocks in thin sections. W.H. Freeman and Company, New York, 1982
Gambar 1. Lokasi Penelitian (dari Google Maps, diakses 13 November 2013 jam 23:55)
66
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Gambar 2. Sketsa singkapan
67
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Log Batuan (tidak berskala, tebal total 707cm)
No.
Tebal (cm)
Jumlah kekar
Nama Batuan (Fisher, 1966B)
Deskripsi singkat
17
400
9
Pyroclastic breccia
Batuan berwarna putih keabu-abuan, ukuran fragmen kerakal dan matriks material piroklastik berukuran pasir, sortasi buruk, grain supported, struktur welded, komposisi fragmen tuf dan andesit, matriks tuf.
16
20
56
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
15
20
49
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
14
20
56
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
13
20
29
Lapilli-tuff
12
20
40
Tuff
11
10
73
Tuff
10
10
32
Lapilli-tuff
9
5
41
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
8
10
30
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
7
10
38
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
6
12
41
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf, carbon flakes
5
20
39
Tuff
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
4
5
58
Tuff
Batuan berwarna putih, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf.
3
20
24
Tuff
2
5
57
Tuff
1
100
11
Lapilli-tuff
Batuan berwarna putih, ukuran butir ash, matrix supported, komposisi tuf kasar. Batuan berwarna merah keungu-unguan, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf. Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf. Batuan berwarna merah keungu-unguan, ukuran butir ash, matrix supported, komposisi tuf kasar.
Batuan berwarna abu-abu, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf dan carbon flakes. Batuan berwarna coklat oksidasi, ukuran butir ash, mud supported, komposisi tuf. Batuan berwarna putih, ukuran butir ash, matrix supported, komposisi lapili dan tuf kasar.
Tabel 1. Kolom Litologi dan hasil tabulasi jumlah kekar pada setiap lapisan
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Gambar 3. Grafik hubungan jumlah kekar dengan ukuran butir
Gambar 4. Grafik hubungan kekar dengan ketebalan lapisan
BPS06
Prosiding Seminar Nasional Kebumian Ke-6 Teknik Geologi Universitas Gadjah Mada, 11-12 Desember 2013
Lapisan 1 Lapilli tuff
Lapisan 16 Tuff
//
X
TRO
Gambar 5. Kenampakan petrografi dari sampel
Lapisan 17 Pyroclastic breccia
