Statigrafi daerah Jawa Timur dapat dibagi 3 zona yaitu Pegunungan Selatan Jawa ,

Zona Kendeng , dan Zona Rembang. Pada tiap – tiap zona ini stratigrafi dapat dipisahkan

menjadi tiga unconformity sistem. Menurut Sutarso dan Suyitno (1976), secara fisiografi

daerah penelitian termasuk dalam Zona Rembang yang merupakan bagian dari cekungan

sedimentasi Jawa Timur bagian Utara (East Java Geosyncline). Cekungan ini terbentuk

pada Oligosen Akhir yang berarah Timur – Barat hampir sejajar dengan Pulau Jawa (Van

Bemmelen, 1949).

Tenaga pembentuk daerah yang berstruktur patahan, adalah tenaga endogen yang

mengakibatkan kulit bumi bergerak mendatar dengan berlawanan arah atau bergerak ke

bawah atau ke atas, yang sering disebut dengan kekar, rekahan atau retakan yang cukup

besar. Kulit bumi mengalami sesar dimana patahan yang disertai dengan pergeseran

kedudukan lapisan yang terputus hubungannya (fault). Berdasarkan gerakan atau

pergeseran kulit bumi terdapat tiga macam sesar (Mulfinger & Snyder, 1979: 341), yaitu:

a. Dip slip fault, yaitu sesar yang tergeser arahnya vertikal (sesar vertikal), sehingga salah

satu dari blok terangkat dan membentuk bidang patahan. Dip slip fault dapat dibagi lagi

menjadi dua bagian berdasarkan bagian yang tergeser, (Lobeck , 1939) yaitu:

Kalau batuan yang terletak di atas bidang sesar yang relatif turun, maka disebut

sesar turun, normal atau gravity fault.

Kalau batuan yang terletak di atas bidang sesar yang relatif naik, maka

dinamakan sesar naik atau thrust fault. Sesar naik digolongkan pula menjadi dua

bagian, yaitu: Reverse fault, kalau bidang sesarnya mempunyai kemiringan lebih

dari 45 derajat dan Thrust fault atau kelopak, jika kemiringan bidang sesar

kurang daru 45 derajat.

b. Strike slip fault, yaitu sesar yang pergeserannya ke arah horisontal (sesar mendatar),

sehingga hasil dari aktivitas ini kadangkala dicirikan oleh kenampakan aliran air sungai

yang membelok patah-patah.

Strike slip fault disebut juga lateral fault yang terbagi menjadi dua kelompok, yaitu:

Dextral atau right lateral fault adalah sesar yang bergerak relatif ke kanan.

Sinistral atau left lateral fault merupakan pergerakan sesar yang relatih ke kiri.

c. Oblique slip fault, yaitu sesar yang pergeseran vertikal sama dengan pergeseran

mendatar, yang sering disebut sesar miring (oblique). Pergeseran kulit bumi pada tipe

ini membentuk celah yang memanjang, kalau terjadi di dasar laut/samudera terbentuk

palung laut, dan bila di daratan bisa berupa ngarai

Daerah yang berstruktur lipatan, kubah, dan struktur patahan, pada dasarnya

disebabkan oleh tenaga endogen. Hanya saja tenaga endogen pembentuk ketiga daerah

struktur lipatan, kubah, dan patahan tidak sama. Pada daerah berstruktur lipatan,

disebabkan oleh tenaga endogen yang arahnya mendatar berupa tekanan, sehingga batuan

sedimen yang letak lapisan-lapisannya mendatar berubah menjadi terlipat atau

bergelombang. Daerah yang berstruktur demikian disebut daerah lipatan, dalam bahasa

Inggris disebut folded zone. suatu lipatan memilik beberapa bagian, sebagai akibat dari

adanya lipatan tersebut. Unsur-unsur tersebut adalah antiklinal, sinklinal, sayap antiklin.

(Sudardja & Akub,1977).

Di samping itu juga ada berupa sumbu antiklinal dalam kaitannya dengan

menentukan posisi suatu lipatan yaitu dip (kemiringan) dan strike (jurus), serta sumbu

sinklinal. Berbicara mengenai lipatan ada beberapa macam sebagai akibat dari kekutan yang

membentuknya, yaitu lipatan tegak, miring, menggantung, isoklin, rebah, kelopak,

antiklinoriun, dan sinklinorium. Di dunia ini banyak terdapat daerah lipatan yang

memperlihatkan bentukan topografi yang jelas, lipatan yang terkenal adalah Sirkum Pasifik

dan lipatan Alpina. Kedua lipatan tersebut mempunyai kelanjutan di Indonesia. Lipatan

Alpina di Indonesia berupa sistem pegunungan Sunda yang terbentang di Indonesia mulai

dari Sumatera, Jawa, Nusra, Maluku, dan berakhir di P Banda. Lipatan ini merupakan busur

dalam yang Indonesia bersifat volkanis dan busur luar yang non vulkanis. Demikian pula

dengan lipatan Sirkum Pasifik dari Pilipina bercabang ke Kalimantan dan Sulawesi dan

seterusnya. Sumber: Lobeck (1939).

Lipatan merupakan pencerminan dari suatu lengkungan yang mekanismenya

disebabkan oleh dua proses, yaitu bending (melengkung) dan buckling (melipat). Pada gejala

buckling, gaya yang bekerja sejajar dengan bidang perlapisan, sedangkan pada bending,

gaya yang bekerja tegak lurus terhadap bidang permukaan lapisan. (Hill 1953)

Lipatan akibat bending, terjadi apabila gaya penyebabnya agak lurus terhadap

bidang lapisan, sedangkan pada proses buckling, terjadi apabila gaya penyebabnya sejajar

dengan bidang lapisan. Selanjutnya dikemukakan pula bahwa pada proses bucklingterjadi

perubahan pola keterikan batuan, dimana pada bagian puncak lipatan antiklin, berkembang

suatu rekahan yang disebabkan akibat adanya tegasan tensional (tarikan) sedangkan pada

bagian bawah bidang lapisan terjadi tegasan kompresi yang menghasilkan Shear Joint.

Kondisi ini akan terbalik pada sinklin. Hob (1971)

Gambar 2.2 Tipe Lipatan

Gambar 2.3 unsur geometri lipatan

Strike dan Dip adalah sikap atau karakteristik dalam batuan yang dihasilkan oleh

forces geologi maupun sekarang setelah batuan terlipat (ditekuk) atau faulted (retak dan

bergerak di sepanjang celah jarak yang cukup jauh). Strike adalah garis imajiner dengan arah

kompas membangun pada permukaan tempat sedimen. Dip adalah garis imajiner

membangun menuruni lereng di tempat sedimen atau fault arah dip tegak lurus terhadap

arah strike.

Bagian-bagian lipatan dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.4 Bagian Lipatan

Bagian-bagian lipatan meliputi:

Limb (sayap) merupakan bagian lipatan yang terletakdown-dip dimulai

darilengkung maksimum suatu antiklin atau up-dip

dimulaidarilengkungsuatusinklin.

Hinge merupakan titik pelengkungan maksimum pada lapisan yang terlipat.

Crest merupakan titik puncak tertinggi dari lipatan.

Trough merupakan titik dasar terendah dari lipatan.

Core merupakan pusat lipatan.

Inflection merupakan pertengahan antara dua pelengkungan maksimum.

Axial line merupakan garis khayal yang menghubungkan titik-titik pelengkungan

maksimum padasetiap permukaan lapisan. Disebut juga hinge line.

Axial surface merupakan disebut juga hinge surface; bidang khayal yang memuat

semua axial line atau hinge line. Bidang ini pada beberapa lipatan dapat

merupakan bidang planar sehingga dinamakan axial plane.

Crestal line adalah suatu garis khayal yang menghubungkan titik-titik tertinggi

pada setiap permukaan suatu antiklin.

Crestal surface adalahbidangkhayal yang memuatsemuacrestal line suatuantiklin.

Trough line adalah suatu garis khayal yang menghubungkan titik-titik terendah

pada suatu sinklin.

Trough surface adalah bidang khayal yang memuat seluruh trough line

suatusinklin.

Plunge adalah sudut penunjaman dari axial line yang di ukur terhadap bidang

horisontal. Sudut ini terletak pada bidang vertikal.

Bearing adalah sudut horisontal yang dihitung terhadap arah tertentu dan

menyatakan arah penunjaman axial line.

Pitch adalah sudut antara axial line dengan bidang atau garis horisontal yang

diukur pada axial plane/surface.

Bagian-bagian patahan adalah sebagai berikut :

Gambar 2.5 Bagian Patahan

Daerah yang berstruktur lipatan, kubah, dan struktur patahan, pada dasarnya

disebabkan oleh tenaga endogen. Hanya saja tenaga endogen pembentuk ketiga daerah

struktur lipatan, kubah, dan patahan tidak sama. Pada daerah berstruktur lipatan,

disebabkan oleh tenaga endogen yang arahnya mendatar berupa tekanan, sehingga batuan

sedimen yang letak lapisan-lapisannya mendatar berubah menjadi terlipat atau

bergelombang. Daerah yang berstruktur demikian disebut daerah lipatan, dalam bahasa

Inggris disebut flexure.

Berdasarkan kedudukan garis sumbu dan bentuknya, lipatan dapat dikelompokkan menjadi :

1. Lipatansimetris: bidangsumbuvertikal

Gambar 2.6 Lipatan simetris

2. Lipatan asimetris: bidang sumbu miring

Gambar2.7 Lipatan asimetris

3. Lipatan overturned atau overfold: bidang sumbu miring namun kedua sayap telah

miring kearah yang sama dengan besar sudut yang berbeda.

Gambar 2.8 Lipatan overturned atau overvold

4. Lipatan rebah atau recumbent fold: bidang sumbu horizontal.

Gambar 2.9 Lipatan rebah atau recumbent fold

5. Lipatan isoklinal: kedua sayap memiliki besar dip yang sama dan miring kearah yang

sama.

Gambar 2.10 Lipatan isoclinal vertical

Gambar 3.7 Lipatan isoclinal miring

Gambar 2.11 Lipatan isoclinal rebah

6. Lipatan chevron: hinge bersifat menyudut tajam.

Gambar 2.12 Lipatan chevron

7. Lipatan kotak: crest bersifat lebar dan datar sehingga memiliki dua hinge pada

kedua ujung crest.

Gambar 2.13 Lipatan kotak

8. Lipatan kipas: kedua sayap bersifat overturned; pada antiklin kipas kedua sayap akan

saling mendekat sedangkan pada sinklin kipas kedua sayap akan saling menjauh.

Gambar 2.14 Lipatan kipas

9. Kink band: varian dari lipatan chevron dengan panjang kedua limb yang saling

berbeda.

Gambar 2.15 Lipatan kink band

10. Monoklin: terbentuk pada lapisan horisontal yang secara lokal memiliki kemiringan.

Gambar 2.16 Lipatan monoklin

11. Teras struktural: terbentuk pada lapisan miring yang secara lokal memiliki lapisan

horizontal.

Gambar 2.17 Lipatan structural

Superposisi

“Dalam urutan pengendapan batuan yang belum mengalami perubahan (dalam

keadaan normal), batuan yang tua ada di bawah dan yang muda ada di atas”(Steno,

1669). Dalam keadaan yang tidak terganggu, lapisan paling tua akan berada dibawah lapisan

yang lebih muda. Hal ini secara logis dapat dijelaskan bahwa proses pengendapan mulai dari

terbebtuknya lapisan awal yang terletak di dasar cekungan, selanjutnya ditutup oleh lapisan

yang terendapkan kemudian, yang tentu lebih muda dari ditutupinya.

A) Cross Cutting Relationship

Hukum ini menyatakan bahwa “Batuan yang terpotong mempunyai umur geologi yang

lebih tua daripada yang memotong.” (James Hutton, 1726).

Prinsip-prinsip Cross-cutting Relationship :

a. Cross-cutting Relationship Struktural, dimana suatu retakan yang memotong batuan yang

lebih tua

b. Cross-cutting Relationship Stratigrafi, terjadi jika erosi permukaan atau ketidakseragaman

memotong batuan yang lebih tua, struktur geologi atau bentuk-bentuk geologi yang lain.

c. Cross-cutting Relationship Sedimentasi, terjadi jika suatu aliran telah mengerosi endapan

yang lebih tua pada suatu tempat. Sebagai contoh suatu terusan atau saluran yang terisi

oleh pasir.

d. Cross-cutting Relationship Paleontologi, terjadi jika adanya aktivitas hewan dan tumbuhan

yang tumbuh. Sebagai contoh ketika jejak hewan yang terbentuk atau terendapkan pada

endapan berlebih.

e. Cross-cutting Relationship Geomorfologi, terjadi pada daerah yang berliku atau

bergelombang (sungai, dan aliran di sepanjang lembah).

B) Faunal Succesion

Fosil (fauna) akan berbeda pada setiap perbedaan umur geologi, fosil yang berada pada

lapisan bawah akan berbeda dengan fosil di lapisan atasnya. Fosil-fosil yang dijumpai pada

perlapisan batuan secara perlahan mengalami perubahan kenampakan fisiknya (ekibat

evolusi) dalam cara yang teratur mengikuti waktu geologi. Demikian pula suatu kelompok

organism secara perlahan digantikan oleh kelompok organism lain. Suatu perlapisan

tertentu dicirikan oleh kandungan fosil tertentu. Suatu perlapisan batuan yang mengandung

fosil tertentu dapat digunakan untuk koreksi antara suatu lokasi dengan lokasi yang lain.

B) Lateral Continuity

“Pengendapan lapisan batuan sedimen akan menyebar secara mendatar, sampai

menipis atau menghilang pada batas cekungan dimana ia diendapkan” (Steno, 1669).

Lapisan yang diendapakna oleh air terbentuk terus-menerus secara lateral dan hanya

membaji pada tepian pengendapan pada masa cekungan itu terbentuk.

C) Law of Inclusion

Suatu tubuh batuan yang mengandung fragmen dari batuan yang lain selalu lebih muda

dari tubuh batuan yang menghasilkan fragmen tersebut.

D) Kompleksitas

“Kondisi tektonik yang lebih kompleks menunjukkan bahwa telah terjadi gangguan

tektonik intensif pada daerah tersebut”. Hal ini menunjukkan daerah tersebut berumur leih

tua disbanding lapisan batuan yang berstruktur lebih sederhana.

E) Hukum “V”

Pola penyebaran singkapan batuan dipengaruhi oleh kemiringan lapisan batuan dan

topografi. Hubungan antara kemiringan lapisan batuan dan topografi daerah dirumuskan

dengan Hukum “V”.

F) Isostasi

Yaitu diferensiasi berdasarkan kerapatan jenis. Massa jenis yang lebih berat berada di

bagian bawah, sedangkan yang lebih ringan berada di bagian atas. Kerak benua lebih ringan,

sehingga berada di atas kerak samudera. Kerapatan jenis kerak benua = 2,7 sedangkan kerak

samudera = 2,95.

G) Conformity dan Unconformity

Keselarasan (Conformity): adalah hubungan antara satu lapis batuan dengan lapis

batuan lainnya diatas atau dibawahnya yang kontinyu (menerus), tidak terdapat selang

waktu (rumpang waktu) pengendapan. Secara umum di lapangan ditunjukkan dengan

kedudukan lapisan (strike/dip) yang sama atau hampir sama, dan ditunjang di laboratorium

oleh umur yang kontinyu.

Ketidakselarasan (Unconformity) : hubungan antara satu lapis batuan dengan lapis

batuan lainnya diatas atau dibawahnya berlangsung secara tidak kontinu.

Jenis-jenis Unconformity:

a. Disconformity adalah salah satu jenis ketidakselarasan yang hubungan antara satu lapis

batuan (sekelompok batuan) dengan satu batuan lainnya (kelompok batuan lainnya) yang

dibatasi oleh satu rumpang waktu tertentu (ditandai oleh selang waktu dimana tidak terjadi

pengendapan).

b. Angular Unconformity (Ketidakselarasan Bersudut) adalah salah satu jenis

ketidakselarasan yang hubungan antara satu lapis batuan (sekelompok batuan) dengan satu

batuan lainnya (kelompok batuan lainnya), memiliki hubungan/kontak yang membentuk

sudut.

c. Nonconformity adalah salah satu jenis ketidakselarasan yang hubungan antara satu lapis

batuan (sekelompok batuan) dengan satu batuan beku atau metamorf.