Macam-macam batuan dan proses pembentukannya

Kali ini saya ingin membagikan tulisan terkait dengan batuan, yang mana kita dapat mengetahui klasifikasi batuan berdasarkan kandungan mineralnya maupun batuan berdasarkan proses pembentukannya :

I.A. KLASIFIKASI BATUAN

Siklus pembentukan batuan dimulai dari magma keluar dan terbentuk batuan beku. Setelah batuan beku terpapar di permukaan atau dekat permukaan, maka akan terjadi proses pelapukan dan hasilnya yang berupa material lapuk akan tertransport dan diendapkan atau mengalami sediment tersebut mengalami konsolodasi dan tegangan, maka material tersebut akan menjadi batuan sedimen. Dalam fungsi waktu dan jika batuan sedimen mengalami pembebanan dan temperatur didalam bumi maka batuan tersebut akan mengalami metamorfose sehingga terbentuk batuan metamorf.

Secara singkat dapat dikatakan bahwa batuan beku atau batuan sedimen atau batuan metamorf yang mengalami pelapukan dapat menjadi batuan sedimen baru. Demikian juga halnya dengan kejadian batuan metamorf baru, bahwa apakah batuan beku atau batuan sedimen atau batuan metamorf jika mengalami metamorfose akan dapat menjadi batuan metamorfose baru.

1.Batuan Beku (igneous rocks), Beberapa ciri dari batuan beku adalah bahwa batuan tersebut berasal langsung dari pembekuan magma. Jika batuan beku tersebut diklasifikasikan sebagai batuan beku asam maka kenampakannya berwarna terang dan kandungan SiO2 akan lebih besar daripada 55%. Sedangkan untuk batuan beku sedang akan berwarna agak terang, dan kandungan SiO2 sekitar 50% - 55%, dan batuan beku basa berwarna gelap dengan kandungan SiO2 lebih kecil daripada 50%.

2.Batuan Sedimen (sedimentary rocks), Beberapa ciri batuan sedimen adalah berlapis-lapis, yang merupakan hasil pelapukan dari batuan lain yang diendapkan bisa secara fisik atau kimia yang telah mengalami transportasi melalui air, atau angin dan gravitasi. Sedangkan urutan pelapisannya selalu mengikuti hukum superposisi (tua ke muda). Ciri lainnya adalah batuan sedimen bisa terkonsolidasi atau tidak terkonsolidasi. Akibat dari aktivitas tektonik maka batuan sedimen dapat mengalami perlipatan seperti sinklin atau antiklin atau juga dapat tersesarkan yang berupa sesar, kekar, tergeser.

3.Batuan Metamorpik (metamorphic rocks), Proses pembentukan batuan metamorpik  dapat berasal dari batuan lainnya yang mengalami tekanan dan panas yang tinggi. Pada proses pembentukannya tidak ada pemanbahan unsur baru, dan yang ada adalah proses rekristalisasi. Pada batuan metamorpik ini mempunyai tekstur khas seperti: filit (halus dengan pola laminasi), sekis(berlapis),gheneis (selang-seling lapisan dan butiran) dan masif.

Jika dilihat dari variasi ukuran, batuan beku dapat dijelaskan bahwa semakin bertambah unsur silika maka semakin kasar ukuran butirnya. Selain itu, semakin dekatnya pembekuan terjadi ke permukaan (extrusive) maka ukuran butirannya semakin halus, dan contohnya Rhyolite, Dacite, Andesite dan Basalt
Gunung api merupakan sunber batuan piroklastik, seperti lapili, pasir, abu vulkanik, yang kesemuanya ini akan diendapkan dilereng gunung api. Akibat proses latupan gunung berapi menimbulkan berbagai bentuk intrusi atau aliran lava seperti tephra, korok (gang), sill lakolit, stock, lopolit, dan batolit

I.B. URUTAN KETIDAKSELARASAN

Urutan pelapisan batuan yang terendap diatas lapisan yang lebih tua batuan beku dan metamorf merupakan suatu bentuk ketidakselarasan. Pelapisan ini akan berubah akibat adanya proses tektonik, dan adanya suatu proses erosi pada permukaan. Selanjutnya akan diendapkan kenbali dan berikut erosi pada permukaan setelah adanya perubahan, dan hasilnya proses pengendapan ini dikenal dengan ketidakselarasan menyudut (angular unconforminity).

Berikut dengan adanya pengangkatan akibat proses tektonik  dimana tidak mengalami perubahan tetapi terjadi erosi pada permukaan. Proses Pengendapan berlangsung dan terjadi pula proses erosi pada permukaan yang lama, tidak menyebabkan perubahan. Keadaan ini dikenal dengan nama ketidakselarasan

I.C. PERUBAHAN BENTUK LAPISAN

Proses tektonik akan mengakibatkan terjadi perubahan Bentuk perlapisan, yang tadinya perlapisan itu mendatar bisa berubah Menjadi seperti bentuk perlipatan, pergeseran, serta proses perubahan lainnya. Berbicara mengenai  bidang diskontinyu pada batuan tidak lepas dari proses metamorfosa pada tumbukan lempeng tektonik.

Proses tektonik lempeng terdiri dari tiga proses yaitu :

1.      Divergens (dua lempeng saling berpisah),

2.      Transform (dua lempeng bergerak Saling berpapasan), dan

3.      Konverges (dua lempeng Saling bertemu).

Peristiwa metamorfosa pada tumbukan lempeng adalah peristiwa konvergens, yaitu pergerakan saling mendekati antar kerak samudra dan kerak benua yang menyebabkan kerak Samudra menujam kedalam mantel sehingga terbentuk palung atau zona subduksi, dan terbentuk pergunungan vulkanik andesitic, akibat pencaciran kerak benua dan kerak samudra

I.D. JENIS STRUKTUR BATUAN

Beberapa jenis struktur batuan akan menpengaruhi kekuatan batuan. Jenis struktur ini berupa pertama, batuan berlapis merupakan campuran mineral mika dan khlorit serta kuarsa dan feldspar pada batuan,kedua, batuan bertipe bongkahan yang merupakan campuran matrik yang bersifat lemah dari kekuatan penyemenan dengan kekuatan yang lemah. Kondisi seperti inipada umumnya menjadi pada breksi dan konglomerat, dan batuan”backfill”, sedang yang ketiga adalah batuan intrusiini umumnya  menerobos di batuan yang lebih lunak dari yang mengintrusi.

Beberapa Parlementer Penting Batuan Dalam Rekayasa Batuan, Komposisi batuan Kulit bumi, dari beratnya terdiri dari 8 unsur yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, dan H dan komposisi dominan dari kulit bumi Tersebut dapat terlihat pada tabel dibawah.

mineral	%	mineral	%	mineral	%	mineral	%
SiO2	59,8	CaO	4,9	Fe	3,39	K2O	2,98
Al2O	14,9	MgO	3,7	Na2O	3,25	Fe2O3	2,69
						H2O	2,02

Batuan terdiri dari batuan padat baik berupa kristal maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crack, joint,dll

I.E. SIFAT BATUAN

1. Homogen vs. Heterogen,

Batuan disebut sebagai homogen jika sifat-sifatnya sama Disetiap titik. Namun demikian, penentuan sifat batuan apakah homogen dan heterogen dapat dilihat dari beberapa faktor seperti keseragaman jenis mineral pembentuk batuan ukuran dan bentuk partikel /butir berbeda di dalam batuan, ukuran, bentuk dan penyebaran rongga berbeda didalam batuan. Contoh batuan beku homogen adalah basalt dengan Kondisi Berbutir halus yang mengandung mineral yang tidak Dapat dilihat mata tanpa bantuan kaca pembesar (loupe). Sedangkan untuk batuan sedimen diwakili oleh batuan lempung.

Secara matematik rengangan biasanya dianggap gangguan homogen daripada gangguan heterogen. Namun demikian, rengangan heterogen apapun dalam sebuah material dapat dibagi menjadi daerah kecil yang mencerminkan karakteristik renggangan homogen. Rengangan heterogen mempengaruhi material tak padat & tak kaku dalam bentuk tak beraturan. Bentuk ketidakseragaman ini dikatakan sebagai rengangan tak homogen. Saat terjadi rengangan heterogen, garis sejajar sebelum rengangan menjadi tidak paralel setelah rengangan, sedangkan lingkaran dan kubus atau bentuk tiga dimensi lainnya akan terdistorsi kedalam bentukkompleks. Rengangan homogen mempengaruhi batuan tak-kaku dalasm bentuk beraturan-berubah secara seragam. Saat terjadi rengangan homogen, garis palalel sebelum rengangan akan tetap palalel setelah terjadi rengangan. Oleh karena itu, kubus atau persegi panjang akan didistorsi menjadi prisma dan paralelogram sedangkan lingkaran dan bola akan menjadi elipsoid dan elips

2.Kontinum vs. Diskontinyu

Massa batuan di alam tidak kontinyu (diskontinyu) karena adanya bidang-bidang lemah (rekahan, kekar, patahan dan    “fissure”) dimana kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinyu

3.Isotrop vs. Anisotrop

Material atau batuan isotrop mempunyai kesamaan sifat kesemua arah dan massa batuan dialam sesungguhnya tidak isotrop. Karena dialam sifat batuan heterogen, diskontinyu, anisotrop maka untuk dapatmenghitung secara matematis kondisi massa batuan tersebut diilustrasikan sebagai berikut. Misalnya sebuah massa batuan dengan sebuah lunang bukaan dan disekitarnya terdiri dari batuan B1, B2, B3, diasumsikan batuan ekivalen B’ sebagai pengganti batuan B1,B2,B3, yang mempunyai sifat homogen, kontinyu dan isotrop.

I.F.  DEFINISI MEKANIKA BATUAN

·   Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari perilaku(behaviour) batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang dari ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan-medan gaya pada lingkunganya.

·   Mekanika batuan adalah teknik & juga sains yang tujuannya mempelajari perilaku (behaviour) batuan ditempat asalnya agar dapat mengendalikan pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut seperti penggalian bawah tanah dll

Di alam, massa batuan terdiri dari sekelompok batuan utuh dan masing-masing dipisahkan oleh diskotinuitas. Sedangkan dalam skala mikro, batuan utuh tidak homogen karena adanya perbedaan tekstur dan mineral. Kekuatan massa batuan dalam skala yang lebih besar dikontrol oleh karakteristik diskontinuitas. Dalam ukuran besar, padat dan keras/kuat maka massa batuan dapat dianggap kontinu. Akan tetapi keadaan ilmiah dan geologi, maka batuan bersifat diskontinu dalam hal ini diakibatkan adanya kekar, fissure, skistonitas, rekahan, lubang kecil dan diskontinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu, dapat dikatakan bahwa mekanika batuan adalah mekanika diskontinu atau mekanika dari struktur batuan, sehingga dapat dianggap sebagai sistem “multiple body”.

Analisis mekanika tanah pada umumnya dilakukan pada bidang, sedangkan analisis mekanika batuan dilakukan pada bidang dan ruang. Maka mekanika batuan dikembangkan secara terpisah dari mekanika tanah, tapi ada beberapa yang tumpang tindih. Dan mekanika batuan dalam perhitungannya banyak menggunakan teori elastisitas dan plastisitas dan dalam mempelajari batuan, selalu meliputi sistem struktur batuan secara eksperimen.

Pengaruh Geologi Batuan Terhadap Rekayasa Batuan Di antara ketiga kategori umum batuan, batuan-batuan metamorf memiliki tingkat anisotropi tertinggi dan segregasi dari mineral-mineral penyusun sebagai respons kepada tekanan tinggi dan gradient suhu berhubungan dengan evolusi tektonik dan pembentukan lapisan-lapisan dengan susunan mineralogi yang berbeda.

Batuan-batuan mengalir dan mengalami rekristalisasi akibat tegangan-tegangan tektonik baru dan membentuk bidang-bidang lemah ini (misalnya bidang sekistositi) mempengaruhi kekuatan dan perilaku deformasi batuan rekatif terhadap arah tegangan yang berkerja.

Tanpa tergantung kepada ukuran proyek-proyek rekayasa, baik yang berhubungan dengan anisitropi alamiah batuan utuh dari lubang bor eksplorasi atau yang berhubungan dengan anistropi batuan akibat perekahan in situ, jika kemantapan massa batuan dalam skala besar perlu diperhatikan, evaluasi terhadap anisotropi batuan dalam kekuatan dan modulus harus dilakukan.

I.G. RUANG LINGKUP MEKANIKA BATUAN

·   Menyelenggarakan penyelidikan yang bersifat keteknikan batuan utuh dan massa batuan.

·   Mengembangkan cara pengambilan contoh batuan utuh secara rasional dan metode identifikasi serta klasifikasi batuan.

·   Mengembangkan peralatan uji batuan yang baik dan metode standar pengujian untuk kuat tekan (unconfined dan triaksial), kuat tarik dan kuat geser batuan.

·   Mengembangkan metode dan penentuan hubungan efek skala pada berbagai sifat mekanik dengan mempertimbangkan gaya-gaya luar seperti pengeboran, peledakan, rock cutting

·   Mengumpulkan dan mengklasifikasikan informasi batuan, sifat fisik, sifat mekanik (statik dam dinamik).

·   mempelajari perilaku elastisitas, plastisitas, dan keruntuhan berdasarkan hasil pengujian sifat fisik, sifat mekanik (statik dan dinamik) dan pada kondisi beban statik dan dinamik yang berkerja pada batuan tersebut.

·   Mempelajari perilaku batuan dibawah kondisi thermal dan sistem keairan (water regimen)

·   Mempelajari perilaku batuan berstruktur akibat kondisi statik dan dinamik

·   Mengembangkan metode dan melakukan penelitian yang berhubungan dengan pengukuran deformasi statik dan dinamik untuk pendugaan dan perekahan termasuk tegangan in-situ dilapangan

·   Melakukan penelitian yang berhubungan dengan mekanisme kerusakan, kehancuran dan keruntuhan batuan

·   Mengembangkan metode ilmiah untuk membuat hubungan berbagai sifat, perilaku dan kemantapan sebuah struktur massa batuan antara analitik, obserfasi dan temuan empirik lainnya

·   Merangsang dan menyebarkan ilmu pengetahuan tentang batuan dan mekanika batuan

Proses perancangan sebuah tambang terbuka dan tambang bawah tanah biasanya mengikuti tahapan. Proses diawali dengan pengeboran inti dilapangan untuk memperoleh kondisi batuan dan contoh batuan bagi kepentingan geologi dan cadangan serta kepentingan geoteknik. Setelah contoh diperoleh maka seorang geologist akan melakukan penyelidikan detil, baru kemudian dipotong dan dipilah-pilah sesuai dengan kebutuhan. Selanjutnya jika diperlukan untuk kepentingan geoteknik maka contoh batuan mengalami pengujian geoteknik. Data yang akan diperoleh dari uji geoteknik akan digunakan untuk proses perancangan sehingga hasil akhirnya berupa model perancangan, misalnya untuk tambang bawah tanah

Batuan yang terpapar dialam sering disebut sebagai massa batuan. Massa batuan terdiri dari kumpulan batuan utuh. Informasi detil dari formasi batuan target sangat diperlukan dalam keberhasilan mengevaluasi permasalahan geoteknik. Contoh batuan utuh baik inti batuan maupun bongkah batuan utuh yang diperoleh dari massa batuan tentunya dapat memberikan informasi kritikal yang kualitasnya ditentukan oleh berbagai faktor.

Sekiranya kualitas pengambilan contoh batuan utuh sangat dijamin baik maka enjinir geoteknik tambang akan mampu memahami karakteristik geoteknik formasi batuan lebih efesien dan akan mampu merancang tambang dengan lebih aman. Kualitas tinggi dari sebuah rangkaian contoh inti batuan memberikan informasi akurat tentang litologi, sifat fisik dan mekanik batuan untuk membangun model geologi bagi kepentingan perancang tambang terbuka dan atau tambang bawah tanah. Oleh karena itu kualitas contoh inti batuan menjadi kunci awal keberhasilan proses penyelidikan geoteknik selanjutnya. Contoh inti batuan harus diperoleh tanpa merubah karakteristik aslinya, dan hal ini hanya dapat diperoleh dengan kehati-hatian dan peralatan yang memadai. Contoh inti batuan baik akan memberikan informasi yang baik juga. Menganalisa contoh inti batuan dan membaca log-bore dengan seksama akan memberikan informasi bawah permukaan yang berkualitas baik.