Upload
doankhanh
View
235
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
26
BAB III
TEORI DASAR
3.1 Neotektonik
Neotektonik dapat diterjemahkan sebagai tektonik pada masa sekarang. Istilah
neotektonik menurut Stewart dan Hancock (1994) adalah cabang dari tektonik
yang berkaitan dengan pergerakan bumi (earth movement) dimana terjadi di
zaman lampau dan berkesinambungan hingga zaman sekarang. Menurut Morner
(1990 opcit Suh, et al., 2001) neotektonik merupakan cabang dari ilmu geologi
yang mempelajari pergerakan bumi yang terjadi pada masa lalu dan menerus
hingga sekarang. Menurut Dennis (1882 opcit Yeats, et al., 1997) neotektonik
adalah studi tentang proses tektonik yang aktif sekarang, dalam waktu geologi
selama terbukti aktif hingga saat ini dan menghasilkan struktur geologi.
Wallace (1996 opcit Yeats, et al., 1997) mengganti istilah neotektonik dengan
tektonik aktif, yaitu studi pergerakan tektonik yang diharapkan terjadi pada waktu
yang akan datang dan berkaitan dengan kehidupan manusia.
Tektonik aktif disebut juga geomorfologi tektonik (Keller dan Pinter, 1996) yang
mempelajari dinamika bumi meliputi proses terjadinya, bagaimana proses
tektonik membentuk bentang alam dan memberikan dampak terhadap kehidupan
manusia. Geomorfologi tektonik dapat didefinisikan 2 cara (Keller dan Pinter,
1996), yaitu :
1. Mempelajari bentuk lahan (landform) yang dihasilkan oleh proses tektonik
yang menyangkut ukuran, asal dan fungsi pada proses tektonik.
2. Mengaplikasikan prinsip geomorfik untuk menyelesaikan permasalahan
tektonik atau dapat dikatakan menggunakan geomorfologi sebagai alat untuk
mengevalusi sejarah, besaran dan kecepatan proses tektonik.
27
Geomorfologi tektonik mengungkapkan sebuah pandangan roman topografi yang
dapat dipakai sebagai indikator dari corak, kekuatan, dan rata-rata atau
pergerakan tektonik (tectonic movement). Neotektonik dicerminkan oleh
morfotektonik, yaitu geomorfologi/bentang alam yang menjadi karakter tektonik
zaman sekarang. Kajian geomorfologi tektonik dibedakan menjadi dua bagian
(Stewart dan Hancock, 1994), yaitu:
a) Primer (Primary tectonic landforms)
Kajian ini menjelaskan bentuk roman muka bumi sebagai akibat aktivitas
tektonik, contohnya adalah gawir sesar (fault scarps). Karakter dari gawir
sesar berubah-ubah sesuai dengan kuantitas dan model patahan serta
tergantung dari sifat litologi.
b) Sekunder (Secondary tectonic landforms)
Bagian ini merupakan fenomena geomorfologi sebagai akibat aktivitas
tektonik. Keanekaragaman dari bentang alam memberikan makna adanya
aktivitas tektonik. Beberapa bentang alam menjadi batas struktur aktif,
contohnya adalah pola aliran sungai (drainage pattern), endapan fluvial dan
laut (fluvial marine scarps), dan kipas aluvial (alluvial fans).
Studi neotektonik lebih difokuskan untuk menguraikan sejarah sekuen kejadian
tektonik pada zona sesar. Setiap kali pergeseran sesar akan memicu erosi dan
pengendapan yang membentuk lapisan. Dengan aplikasi metoda penanggalan
(dating), sejarah pergeseran sesar akan dapat ditentukan, hal ini juga berguna
untuk memprediksi kejadian gempabumi pada masa yang akan datang, hal inilah
yang dinamakan paleoseismologi (Keller dan Pinter, 1996).
3.2 Sesar Aktif
Sesar adalah retakan atau sistem retakan sepanjang batuan yang telah mengalami
pergerakan (Keller dan Pinter, 1996). Sekumpulan sesar yang saling berhubungan
disebut zona sesar. Segmentasi sesar dapat dikenal dari perubahan morfologi
28
zona sesar, geometri seismik/kegempaan dan aktivitas kegempaan masa lalu
(Keller dan Pinter, 1996).
Menurut Keller dan Pinter (1996) sesar aktif adalah sesar yang pernah bergerak
pada kurun waktu 10.000 tahun yang lalu. Sesar berpotensi aktif (potential
active) adalah sesar yang pernah bergerak pada kurun waktu 2 juta tahun yang
lalu. Sedangkan sesar tidak aktif (inactive fault) adalah sesar yang belum/tidak
pernah bergerak dalam kurun waktu 2 juta tahun yang lalu. Tabel dibawah ini
menampilkan batasan definisi sesar aktif, sesar berpotensi aktif dan sesar tidak
aktif.
Tabel 3.1. Klasifikasi tingkatan aktivitas suatu sesar (California State Mining
and Geology Board Classification, 1973, opcit Keller dan Pinter, 1996).
Umur Geologi
Masa Zaman Kala
Kuarter
Tersier
Pra-Kenozoik
Holosen
Pleistosen
Pra-Pleistosen
tahunyang lalu
Aktivitassesar
Aktif
Potensi aktif
Tidak aktif
Umur Bumi
200
10,000
1,650,000
65,000,000
4,500,000,000
Keno
zoik
Sesar aktif adalah sesar yang bergerak pada Jaman Kuarter dan berpotensi untuk
bergerak kembali pada masa yang akan datang. Sesar tersebut memotong
permukaan morfologi berumur Kuarter, memotong batuan Kuarter, sesar pada
daerah gunungapi yang bergerak pada periode pendek (selama masa letusan
gunungapi) dan sesar normal yang dapat diamati pada pegunungan tinggi seperti
Pegunungan Alp di Jepang akibat gaya gravitasi (Huzita et al., 1992).
29
Menurut komisi pengaturan Nuklir US (USA Nuclear Regulatory Commision
opcit Keller dan Pinter, 1996) sesar aktif adalah suatu sesar yang minimal pernah
bergerak dalam kurun waktu 50.000 tahun yang lalu atau pernah bergerak lebih
dari sekali selama kurun waktu 500.000 tahun yang lalu.
Menurut Yeats et al. (1997) banyak masalah sehubungan dengan definisi sesar
aktif yang berbeda dari beberapa lembaga di US. Perbedaan tersebut menyangkut
batasan waktu. Beberapa batasan waktu dari lembaga-lembaga tersebut
menyangkut definisi sesar aktif adalah: pernah bergerak 10.000 tahun yang lalu,
pernah bergerak 35.000 tahun yang lalu, pernah bergerak 150.000 tahun yang lalu
atau pernah bergerak 2 kali selama kurun waktu 500.000 tahun yang lalu.
Menurut kelompok riset sesar aktif Jepang (The research group for active fault of
Japan, 1997), sesar aktif adalah sesar yang pernah bergerak dalam kurun waktu
10.000 tahun yang lalu.
3.3 Morfotektonik
Morfotektonik mempelajari tentang segala hal menyangkut hubungan antara
struktur geologi dengan bentuk lahan atau lebih spesifik lagi hubungan antara
struktur neotektonik dan bentuk lahan (Stewart dan Hancock, 1994).
Morfotektonik akan dipengaruhi oleh kondisi morfologi dan proses tektonik yang
terjadi pada masa lalu, karena morfologi memiliki dimensi ruang dan tektonik
mempunyai dimensi waktu. Bentuk lahan tektonik akan mengekspresikan
bentukan topografi yang dapat dijadikan indikator telah terjadinya pergerakan
tektonik atau tektonik aktif.
Bentuk topografi yang telah mengalami perpindahan/ pergerakan dapat terlihat
dan teramati melalui foto udara yang memberikan kenampakan morfotektonik
berupa pola aliran sungai, perpindahan perbukitan, pembelokan sungai,
kelurusan, gawir sesar, kenampakan teras sungai. Sedangkan bentuk topografi
30
yang mengalami pergerakan pada umur yang lebih tua akan sulit diamati oleh
foto udara karena telah tertutup oleh sedimentasi dan tererosi.
Gambar 3.1. Bentuk morfologi kaitannya dengan sesar (McCalpin, 1996).
4.4 Morfometri
Menurut Keller dan Pinter (1996), morfometri didefinisikan sebagai pengukuran
kuantitatif bentuk bentang alam. Secara ringkas suatu bentang alam dapat
diidentifikasi melalui karakteristik ukuran, dan lereng. Pengukuran kuantitatif
mengikuti kaidah geomorfologi sebagai obyek perbandingan bentuk lahan dan
perhitungan parameter secara langsung indikasi geomorfik yang sangat berguna
untuk identifikasi karakteristik suatu wilayah dan tingkatan aktivitas tektonik.
31
Beberapa indikasi geomorfik telah dikembangkan sebagai alat kajian dasar
penting untuk mengidentifikasi deformasi tektonik yang baru pada suatu daerah.
Indikasi geomorfik merupakan bagian yang sangat penting pada studi tektonik
karena dapat digunakan untuk mengevaluasi secara cepat pada suatu daerah yang
luas dan data yang diperlukan mudah diperoleh dari peta topografi maupun foto
udara. Beberapa indikasi geomorfik penting yang digunakan untuk studi tektonik
aktif (Keller dan Pinter, 1996) adalah:
1. Kurva hipsometrik (hypsometric curve).
2. Perbandingan lebar dasar lembah dan tinggi lembah (ratio of valley floor
width to valley height).
3. Indeks gradien panjang sungai (stream length – gradient index).
4. Asimetri cekungan pengaliran (drainage basin asymmetry).
Hasil perhitungan indikasi geomorfik tersebut dapat dikombinasikan dengan
informasi lainnya seperti kecepatan pengangkatan (uplift) sehingga akan
menghasilkan tingkatan aktifitas tektonik yang dapat digunakan sebagai dasar
prakiraan tingkatan relatif aktivitas tektonik pada suatu daerah. Selanjutnya
beberapa indikasi geomorfik tersebut dapat juga digunakan untuk
mengelompokan tingkatan aktivitas tektonik menjadi tektonik sangat aktif, aktif
sedang atau tidak aktif. Dasar dari klasifikasi tektonik aktif dapat digunakan
untuk mendeliniasi studi detil identifikasi struktur aktif pada suatu daerah.
3.4.1 Kurva Hipsometrik (Hypsometric Curve)
Kurva hipsometrik menggambarkan distribusi elevasi melintang suatu daerah dari
sebuah drainage basin atau sub drainage basin (daerah aliran sungai/DAS) pada
suatu daerah. Kurva ini dibuat dengan pengeplotan perbandingan ketinggian dan
luas DAS atau subDAS suatu daerah dari peta topografi. Adapun metoda
pembuatan kurva hipsometrik dengan mencari perbandingan antara beda tinggi
untuk sumbu y dan perbandingan luas drainage basin untuk sumbu x (Gambar
3.2 )
32
Gambar 3.2. Metode pembuatan kurva hipsometrik (Strahler, 1952 opcit Keller
dan Pinter, 1996).
Nilai y tidak berkaitan secara langsung dengan elevasi/ketinggian tetapi
merupakan perbandingan jarak setiap interval kontur terhadap nilai kontur yang
tertinggi pada DAS. Begitu pula dengan nilai x yang tidak berkaitan langsung
dengan jarak. Nilai x menunjukkan nilai perbandingan luas setiap interval kontur
dengan luas keseluruhan DAS. Nilai x dan y sangat dipengaruhi oleh tingkat erosi
dan pengangkatan.
Dari hasil kurva hipsometrik dapat diinterpretasikan bentuk lahan berdasarkan
polanya. Masing-masing pola kurva hipsometrik dapat mencerminkan bentuk
lahan stadium muda, menengah dan tua (Gambar 3.3). Bentuk lahan stadium
muda mencerminkan pengangkatan tektonik berupa torehan dalam dan bentuk
relief kasar. Sedangkan bentuk lahan pada stadium menengah mencerminkan
keseimbangan proses geomorfik antara pengangkatan dan erosi. Bentuk lahan
stadium tua mencerminkan topografi relief halus dan proses erosi sangat dominan
dibandingkan tektonik.
33
Gambar 3.3. Kurva hipsometrik yang mencerminkan topografi, (a) stadium tua, (b) stadium menengah/remaja dan (c) stadium muda untuk analisis tektonik aktif (Strahler, 1952 opcit Keller dan Pinter, 1996).
3.4.2 Perbandingan lebar dasar lembah dan tinggi lembah (ratio of valley
floor width to valley height)
Perbandingan lebar dan tinggi lembah (Vf
V
) diekspresikan dengan persamaan:
f = 2 Vfw / ( Eld – Esc ) + ( Erd – Esc
V
)
fw adalah lebar dasar lembah, Eld dan Erd adalah elevasi bagian kiri dan kanan
lembah, Esc adalah elevasi dasar lembah. Gambar 3.4. menjelaskan metode
perhitungan Vf.
Nilai Vf tinggi berasosiasi dengan kecepatan pengangkatan rendah, sehingga
sungai akan memotong secara luas pada dasar lembah dan bentuk lembah akan
semakin melebar. Sedangkan nilai Vf
rendah akan merefleksikan lembah dalam
dan mencerminkan penambahan aktivitas sungai, hal ini berasosiasi dengan
kecepatan pengangkatan.
a b c
34
Gambar 3.4. Metode perhitungan perbandingan lebar dan tinggi lembah (Keller dan Pinter, 1996).
Metode ini juga telah diterapkan untuk menganalisis tektonik aktif di zona Sesar
Garlock daerah California bersama dengan perhitungan mountain front sinuosity.
Nilai Vf berkisar antara 0,05 – 47. Nilai Vf
rendah dijumpai pada lembah bagian
utara zona Sesar Garlock yang diasumsikan bahwa aktivitas tektoniknya lebih
kuat/aktif dibanding daerah lainnya (Keller dan Pinter, 1996).
3.4.3 Indeks Gradien Panjang Sungai (stream length – gradient index)
Indeks gradien panjang sungai (SL) dihitung dari peta topografi berdasarkan
persamaan:
SL = (Δ H/ ΔL) x L dimana: ΔH : beda elevasi dari titik yang akan dihitung
ΔL : panjang sungai hingga titik yang akan dihitung
L : total panjang sungai hingga ke arah hulu dengan titik yang akan
dihitung
35
Adapun metode perhitungannya tercantum pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.5. Metode perhitungan gradien indeks panjang sungai (Keller dan Pinter, 1996).
Indeks SL sangat sensitif oleh perubahan kemiringan sungai (channel slope).
Tingkatan sensitivitas ini dapat digunakan untuk mengevaluasi hubungan antara
tektonik aktif, resistensi batuan dan topografi. Metode ini telah diaplikasikan
untuk analisis tektonik aktif di Sungai Potomac negara bagian Washington D.C,
hasilnya tercantum pada gambar 3.6 (Keller dan Pinter, 1996).
Indeks SL dapat digunakan untuk identifikasi tektonik aktif saat sekarang, dengan
hasil indeks SL tinggi. Suatu daerah yang memiliki nilai indeks SL rendah bisa
juga merupakan tektonik aktif sekarang, contohnya sepanjang lembah linier
akibat pergerakan sesar mendatar dan nilai indeks SL akan rendah karena
sepanjang lembah telah hancur akibat pergerakan sesar mendatar tersebut dan
aliran sungai akan melalui lembah dengan lereng rendah. Sehingga nilai indeks
SL harus selalu dikorelasikan dengan kondisi geologi lainnya, seperti struktur dan
litologi. Indeks SL telah diaplikasikan untuk analisis tektonik aktif sekarang di
36
Pegunungan San Gabriel bagian selatan California dan daerah Mendocino bagian
utara California. Indeks SL dapat digunakan untuk membedakan jenis
pengangkatan (uplift) tektonik rendah, menengah dan tinggi (Keller dan Pinter,
1996).
Gambar 3.6. Grafik di atas merupakan ilustrasi penampang secara memanjang
pada bagian atas Sungai Potamac. Indeks SL relatif kecil di lembah dan punggungan, di lembah Appalachian pada batuan shale, batulanau, batupasir dan batuan karbonat. Indeks SL secara tiba-tiba bertambah saat memotong batuan keras/resisten di punggungan Biru, kemudian menurun lagi pada batuan lunak di Basin Trias dan Piedmont. Indeks SL secara tiba-tiba bertambah lagi pada batuan resisten di Great Fall bagian bawah. Studi ini membuktikan bahwa terdapat korelasi yang baik antara batuan resisten dan indeks SL (Keller dan Pinter, 1996).
3.4.4 Asimetri Cekungan Pengaliran (drainage basin asymmetry)
Geometri jejaring sungai dapat dijelaskan secara kualitatif maupun kuantitatif.
Daerah aliran sungai (DAS) dapat memberikan informasi deformasi tektonik aktif
dengan membedakan pola dan geometri. Faktor asimetri (AF) merupakan salah
37
satu analisis kuantitatif DAS untuk mendeteksi kemiringan tektonik (tectonic
tilting) baik pada skala DAS kecil maupun luas. Harga faktor asimetri diperoleh
dari peta topografi dan metoda perhitungannya tercantum pada Gambar 3.7
Gambar 3.7. Metoda perhitungan faktor asimetri (Keller dan Pinter, 1996).
Apabila nilai AF yang diperoleh dari perhitungan menunjukkan nilai 50, maka
daerah tersebut memiliki kemiringan (tiliting) yang kecil. Apabila nilai AF lebih
besar atau kurang dari 50, maka terjadi kemiringan (tilting) akibat tektonik.
Metode ini sangat baik diterapkan pada DAS yang mendasarinya pada batuan
yang sama. Metode ini cukup baik untuk aplikasi tektonik karena tidak
terpengaruh oleh faktor litologi (seperti perlapisan batuan sedimen) maupun
iklim lokal (seperti perbedaan vegetasi karena beda lereng). Metode ini telah
diterapkan untuk analisis tektonik aktif di pantai Pasifik Costa Rica, daerah
Nicoya Peninsula dan analisis arah kemiringan Holosen di teluk Mississippi
(Keller dan Pinter, 1996).
3.5 Stratigrafi Sebagai Bukti Gempa Purba
Deformasi dan stratigrafi sedimen yang belum terkonsolidasi pada zona sesar
akan memberikan bukti yang sangat baik untuk menentukan aktivitas sesar.
659.42.3100
100
2
2
=
=
=
kmkm
AAAF
t
r
AF>50 implies tilt down to the left basin (looking downstream)
38
Tempat yang terbaik untuk mencari bukti ini adalah:
Endapan yang terjadi pada zona sesar sepanjang waktu yang bersamaan
dengan aktivitas sesar.
Jejak sesar yang ditemukan pada wilayah yang luas. Fenomena ini sangat
jarang dapat diamati di permukaan, biasanya untuk menentukan
perangkap sedimen dapat dilihat dari geomorfologi zona sesar. Perangkap
sedimen ini akan terus terakumulasi bersamaan dengan aktivitas sesar.
Lingkungan Sagpond
Lingkungan pengendapan yang paling baik untuk menyimpan data aktivitas sesar
masa lampau adalah lingkungan dengan energi yang rendah dimana endapan
akan terakumulasi dalam lapisan-lapisan yang tipis dipisahkan dengan profil
pelapukan, tanah organik atau batubara muda (Sieh, 1978 opcit McCalpin, 1996).
Lingkungan pengendapan seperti dijelaskan di atas dikenal sebagai sagpond.
Menurut Bates and Jacson (1987), sagpond adalah suatu daerah yang relatif kecil
yang berisi air membentuk depresi atau sag, terbentuk akibat sesar aktif atau
pergerakan sesar sekarang yang terkurung oleh aliran sungai.
Di California, lingkungan seperti ini adalah suatu sagpond yang diisi oleh
endapan dari tebing, alur dan aliran kecil. Perselingan antara pengendapan yang
basah dan udara terbuka menghasilkan sekuen stratigrafi pasir, lanau dan
lempung dengan ketebalan beberapa sentimeter sampai puluhan meter yang
disisipi oleh tanah atau batubara muda yang tipis. Pengisian batubara muda dan
tanah akan maksimum bila sagpond tidak sepenuhnya mengering pada saat
musim kering normal (Sieh, 1978 opcit McCalpin, 1996).
Paritan (trenching) merupakan salah satu metoda untuk penyelidikan sekuen dari
endapan sagpond pada rawa sangat basah yang diairi (Rockwell et al., 1986 dan
Weldon II et al., 1996). Alternatif torehan aliran untuk mengairi sagpond bisa
39
alami atau buatan (Sieh, 1978 opcit McCalpin, 1996). Jadi studi penelitian
paleoseismik harus mencari sagpond yang diisi air dan mendapatkan
pengendapan butiran halus atau pengendapan distal fluvial dari daerah aliran
(cathment) kecil pada musim basah yang tetap.
Tidak semua sagpond memenuhi kriteria di atas. Depresi tektonik yang
mengakibatkan alur lebar dan dalam, dapat mengakibatkan penggerusan channel
dan erosi lateral akan membuat aliran yang sangat baik di antara pengendapan
yang sedikit untuk membentuk batubara muda atau tanah organik.
Dari stratigrafi sagpond diharapkan akan diperoleh bukti rekaman pergerakan
sesar. Banyaknya lapisan paleosol pada endapan sagpond akan menjadi bukti
rata-rata pergerakan (slip-rate) dari suatu sesar aktif yang telah terjadi di masa
yang lalu. Dengan menggunakan metoda 14
C (carbon dating) maka umur setiap
sekuen yang dibatasi oleh paleosol pada lingkungan pengendapan sagpond
dapat ditentukan. Data umur ini akan merefleksikan rata-rata pergerakan (slip-
rate) suatu sesar aktif (Gambar 3.8).
Gambar 3.8. Hubungan aktifitas sesar normal dengan pembentukan paleosol pada daerah yang dekat dengan bidang sesar (fault scarp) (McCalpin, 1996).