Definisi

Perubahan volume atau bentuk suatu material atau batuan

Penyebab deformasi

• Stress adalah gaya yang bekerja pada satuan luas.

Macam-macam stress :

a. Stress yang dari segala arah sama (Uniform Stress):

1. Confining stress (gambar)

b. Stress yang besarnya berbeda dari segala arah (Differential strees):

1. Tensional stress(extensional stress), yang menyebabkan tarikan pada batuan.
2. Compressional stress, yang menekan batuan
3. Shear Stress yang menyebabkan pergeseran dan puntiran.

• Strain adalah perubahan ukuran, bentuk atau volume dari material, terjadi akibat batuan mengalami deformasi.

Tahapan Deformasi

• Elastik : strain dapat kembali kebentuk semula

• Ductile : strain tidak dapat kembali kebentuk semula

• Fracture : strain tidak dapat kembali dan material telah pecah

Macam material menurut perilakunya terhadap stress

• Brittle : material yang mempunyai sifat elastik dengan range dari kecil sampai besar tetapi dengan cakupan sifat ductilenya kecil sebelum terpatahkan.

• Ductile : material yang mempunyai range sifat elastik yang kecil dan range sifat ductilenya besar sebelum batuan terpecahkan.

Sifat Ductile dan Brittle

Hasil Gaya yang Bekerja pada Brittle dan Ducktile

Faktor yang mempengaruhi sifat elastisitas material

• Temperatur

pada temperatur tinggi, molekul dan ikatannya dapat merenggang dan bergerak sehingga material akan mempunyai sifat lebih ductile dan pada temperatur rendah material mempunyai sifat brittle.

– temperatur tinggi, sifat lebih ductile

– temperatur rendah, sifat brittle.

• Confining Pressure

– Confining pressure tinggi, material lebih tidak mudah terekahkan, karena tekanan sekelilinggnya cenderung menahan terbentuknya rekahan.

– Confining tressure tinggi, material lebih brittle, cenderung untuk terekahkan segera

• Kecepatan strain

– Pada laju strain tinggi, material cenderung untuk merekah. Pada laju strain rendah waktu yang tersedia lebih banyak untuk bergerak sehingga kelakuan ductile lebih banyak terjadi.

• Komposisi

Beberapa mineral seperti kwarsa, olifin, dan feldspar sangat brittle. Sedangkan mineral lainnya seperti ineral lempung, mika, dan kalsit lebih ductile. Hal ini disebabkan oleh jenis ikatan kimia yang mengikat mereka. Jadi komposisi mineralogi batuan merupakan siati faktor yang menentukan kelakuan deformasi batuan. Aspek lain adalah kehadiran air. Air bersifat melemahkan ikatan kimia dan membentuk lapisan film pada butiran mineral sehingga memungkinkan terjadinya slipage. Batuan basah cenderung bersifat ductile sedangkan batuan kering lebih brittle.

– Perbedaan jenis ikatan kimia : kwarsa, olifin, dan feldspar sangat brittle, mineral lempung, mika, dan kalsit bersifat ductile.

– Kehadiran air. Air melemahkan ikatan kimia dan membentuk lapisan film pada butiran mineral sehingga memungkinkan terjadinya slippage. Batuan basah cenderung bersifat ductile sedangkan batuan kering lebih brittle.

Sifat Brittle-Ductile pada Litosfer

Telah kita ketahui bahwa batuan dekat permukaan bumi bersifat britel. Batuan dikerak tersusun dari mineral seperti kuarsa dan feldsfar yang mempunyai tingkat kekerasan tinggi, khususnya pada tekanan dan temperatur rendah . Semakin kedalam inti bumi, kekuatan batuan pada awalnya meningkat. Pada kedalaman sekitar 15 km kita mencapai titik yang disebut zona transisi brittle-ductile. Dibawah titik ini, kekuatan batuan berkurang karena rekahan menjadi tertutup dan temperatur meningkat, membuat batuan menjadi ducktile. Pada dasar kerak, tipe batuan berubah menjadi peridotite yang mana kaya akan olivin. Olivin mempunyai sifat yang lebih kuat dari mineral yang menyusun batuan di kerak, jadi bagian atas dari mantel kembali kuat. Akan tetapi hanya pada kerak, kenaikan temperatur khususnya akan lebih berpengaruh dan pada kedalaman 40 km terjadinya zona transisi britle-ducktile pada mantel. Dibawah titik ini batuan lebih bersifat ductile.

Perkembangan Deformasi

Dalam beberapa hal deformasi untuk batuan kecepatannya dapat diamati oleh sekala pengamatan manusia.

Deformasi yang besar sepanjang sesar biasanya berasosiasi dengan gempa bumi karena batuan terpatahkan yang terjadi pada skla menit atau detik. Deformasi bertahap sepanjang sesar atau daerah yang mengalami pengangkatan atau subsidance dapat diukur dengan periode baulan sampai tahun dengan sesitivitas alat yang tinggi.

Bukti terbentuknya deformasi

Bukti adanya deformasi yang terjadi pada masa lalu terekam pada batuan kerak bumi. Sebagai contoh,urutan perlapisan batuan sedimen dan aliran larva umumnya mengikuti hukum horisontal sehingga ketika melihat strata perlapisan yang miring daripada horisontal, yang membuktikan adanya deformasi.

• Beberapa kasus deformasi batuan, dapat diamati dalam skala pengamatan manusia.

– asosiasi dengan gempa, terjadi dalam skala menit atau detik.

– Asosiasi dengan pengangkatan atau subsidance periode bulan sampai tahun, dengan sensitivitas alat yang tinggi.

• Bukti terjadinya deformasi

– Terekam pada batuan kerak bumi: lipatan, patahan,

– Kenampakan topografi

Fitur geologi sebagai akibat deformasi kerak bumi

• Dalam skala lokal, yaitu adanya patahan dan lipatan

• Dalam skala regional, contoh adanya deretan pegunungan

Patahan

Lipatan

Deretan pegunungan

Ada 2 macam tipe pegunungan sebagai hasil deformasi:

1. Pegunungan Blok Patahan

- Akibat dari patahan. Patahan normal ataupun naik dapat menyebabkan pengangkatan blok batuan kerak.

Contoh: Pegunungan Sierra Nevada California AS

2. Pegunungan Lipatan dan Thrust

- Stress kompresi besar, akibat gaya tektonik menyebabkan kerak benua bertumbukan. Menyebabkan batuan di antara 2 blok benua terlipat dan terpatahkan dan terdorong ke atas untuk membentuk pegunungan lipatan dan thrust.

Contoh: Pegunungan Himalaya (tumbukan Lempeng India dengan Lempeng Eurasia), Pegunungan Appalachian di Amerika Utara dan Pegunungan Alpen di Eropa.

Pembentukan pegunungan akibat folding

Kesimpulan

• Deformasi pada batuan terjadi karena adanya gaya yang bekerja pada batuan tersebut.

• Batuan dapat terderformasi dalam tiga cara, yaitu deformasi elastis, ductile dan fracturing.

• Hasil deformasi tergantung dari : arah dan besarnya gaya, sifat batuan, Temperatur, komposisi mineral batuan dan kecepatan strain.

• Adanya bukti deformasi, salah satu contoh adalah adanya deretan pegunungan.

kuliah : Termodinamika & kerak bumi