Geologi Struktur Analisa Dinamika

A. Deformasi Batuan

Dipengaruhi oleh differential stress (tegasan yang berbeda); stress tidak sama besarannya dalam semua arahnya;

Tiga macam differential stress :

• compressive stress – tubuh batuan menjadi tertekan dan memendek

• tensional stress – tubuh batuan menjadi meregang dan terpisah

• shear stress – menyebabkan selip dan translasi

Stages of Deformation (Strain)

Elastic Deformation

Merupakan suatu revesible strain, dimana strain akan hilang ketika stress dilepaskan.

Elastic strain adalah linear. Suatu plot antara stress versus strain akan membentuk garis lurus. Pada suatu benda, ada poin yang disebut sebagai yield point or elastic limit, dimana permanent deformation akan dipengaruhinya dan limit, dimana permanent deformation akan dipengaruhinya dan bentuk dan/atau ukuran asal tidak terjadi ketika stress menjadi hilang.

– Ductile Deformation

Merupakan suatu irreversible change pada bentuk dan/atau volume batuan yang terkena stress melebihi batas elastic limit.

– Brittle Deformation (Fracture)

Ketika batas dari ductile deformation terlampaui, batuan akan retak dan stress akan hilang. Jelasnya, brittle deformation menyebabkan perubahan permanent.

Kurva stress-strain untuk batuan dalam kondisi pengujian.Ketika terkena stress, material mulanya mengalami elastic deformation. Jika stress dihentikan/dilepaskan pada tahapan ini, batuan akan kembali kepada kondisi semula. Pada point A, elastic limit tercapai, dan batuan mengalami ductile deformation. Batuan kemudian mengalami stress

lebih, sehingga terbentuk permanent strain. Jika stress melampaui point B, sejumlah permanent strain terbentuk pada rentang OB’. Jika stress meningkat lagi, maka batuan akan menjadi retak-retak (rupture), sehingga brittle failure terjadi(point F).

B. Time (Strain Rate)

Untuk terjadinya ductile deformation, atoms harus membentuk pola penjajaran mineral untuk mengakomodasikan pertambahan stress, selanjutnya ikatan pola penjajaran akan retak sehingga terbentuk rekahan batuan. Difusi atom pada padatan berjalan lambat, maka diperlukan slow strain rate untuk terjadi ductile deformation. Contoh : “adonan kue”. Jika ditarik perlahan, maka gulungan adonan akan tertarik cukup panjang, tetapi jika disentak tiba-tiba adonan akan putus setengahnya.

C. Tekanan Mengekang atau Tekanan Litostatik

Tekanan yang terdapat pada jasad dalam air dikenali sebagai tekanan hidrostatik. Tekanan yang dialami adalah selaras dengan berat kolum air yang bertindak ke atasnya.

Batuan dalam bumi juga mengalami tekanan yang serupa, tetapi lebih hebat lagi sebab ia mempunyai ketumpatan yang lebih. Tekanan litostatik ini juga bertindak pada semua arah dam meningkat dengan kedalaman.

D. Tegasan

Tegasan adalah daya yang diaplikasikan kepada suatu keluasan kawasan. Ia juga boleh difikir sebagai suatu keadaan dalam batuan yang terbentuk sebagai respons kepada daya-daya luar.

Daya boleh ditukar kepada tegasan dengan membahagikannya dengan keluasaan kawasan yang ia bertindak:

Tegasan (P)= Daya (F) / keluasan (A).

Tegasan yang bertindak pada satah yang mempunyai komponen rich kosong merupakan tegasan prinsipal atau tegasan utama, iaitu terdiri daripada 3 komponen, iaitu , dan atau P, Q dan R. Ketiga-tiga tegasan terletak secara bersudut tepat antara satu dengan yang lain di mana > > atau P>Q>R.

Tegasan pembeza adalah perbezaan antara tegasan maksimal (P) dan tegasan minimal (R). Sekiranya pembeza melampaui kekuatan batuan maka canggaan berkekalan akan berlaku kepada batuan itu.n Maka kekuatan sesuatu batuan merupakan tegasan yang diperlukan untuk menghasilkan cangaan berkekalan. Pada satah yang dimiringkan, pengenalpastian tegasan adalah lebih rumit, sebab ia melibatkan perubahan ketinggian kolum bahan yang juga dikawal oleh sudut antara satah dan arah tegasan utama. Daya yang dikenakan atas permukaan miring boleh dibahagikan kepada tegasan normal (Pn ) dan tegasan ricih (Ps). Tegasan normal dan tegasan ricih boleh bersifat menarik (tensional) atau memampat (compressional). Keadaan bertambah lebih rumit lagi apabila kita mengambil kira bentuk 3 dimensi, iaitu terdapat juga tegasan horizontal yang terhasil akibat pengembangan bila terdapat mampatan vertikal. Hubungan antara tegasan utama dan tegasan-tegasan normal dan ricih pada suatu satah dihubungkaitkan oleh Bulatan Mohr, iaitu ciptaan seorang jurutera German pada 1882. Perubahan ukuran Bulatan Mohr dicirikan oleh envelop Mohr yang khas. Bentuk envelop Mohr berkait rapat dengan sifat bahan itu (rapuh).

E. Regangan

Regangan merupakan canggaan yang dihasilkan oleh tegasan, dan melibatkan perubahan panjang, bentuk (distortion) atau isipadu (dilation) atau ketiga-tiganya. Bila terdapat perubahan tekanan litostatik, jasad isotropik (homogen) berubah isipadunya tetapi bukan bentuknya. Misalnya, batuan gabro akan mengembang bila daya hidrostatik diturunkan. Perubahan bentuk biasanya berlaku semasa terdapat daya yang terarah. Bila jasad dikenakan dengan daya terarah, ia biasanya melalui tiga fasa canggaan, iaitu fasa elastik, plastik dan pecah. Bahan rapuh biasanya pecah sebelum fasa plastik, sementara bahan mulur mempunyai selang yang besar antara had elastik dan had pecah. Perhubungan ini ditunjukkan oleh bentuk tegasan dan regangan. Kekuatan batuan, biasanya dirujuk kepada daya yang diperlukan untuk memecahkannya pada suhu dan tekanan permukaan. Pada keadaan ini kebanyakan batuan bersifat rapuh. Setiap batuan mempunyai kekuatan yang berbeza-beza, walaupun terdiri daripada jenis yang sama. Ini adalah kerana keadaan pembentukannya adalah berbeda-beda. Walau bagaimanapun secara am, batuan sedimen (batu pasir, batu kapur, batu lumpur) kurang kuat berbanding dengan batuan metamorf (kuarzit) dan batuan igneus basik (basalt, felsit).Struktur primer seperti fosil, bentuk bantal, lobang organisma dan pebel boleh digunakan sebagai petunjuk keregangan. Pertumbuhan serabut kuarza dan kalsit dalam rongga sesar atau kekar juga petunjuk yang baik.