| . |
Untuk mendapatkan gambaran yang jelas dan mudah dimengerti, maka dibawah ini akan diberikan uraian mengenai hal-hal tersebut diatas.
- Jenis Material (Litologi) Pembentuk Lereng
 |
| Fig 1. Kelerengan salah satu tambang besar. |
Jenis material/ litologi yang membentuk suatu lereng sangat mempengaruhi kemantapan lereng yang bersangkutan. Lereng yang terbentuk dari material yang mempunyai kekuatan kecil (tanah) akan lebih mudah longsor dibandingkan dengan lereng yang terbentuk oleh material yang kuat (batu). Daerah dimana pertambangan beroperasi, umumnya terdiri dari gabungan antara tanah dan batuan, meskipun dapat juga hanya terdiri dari satu jenis material yaitu tanah atau batuan. Biasanya lapisan yang berada didekat permukaan berupa tanah hasil pelapukan dan pada bagian yang lebih dalam berupa batuan.
1. Tanah (soil): adalah material pembentuk kulit bumi yang relatif lunak dan menurut Deere mempunyai kuat tekan (σc ) ≤ 2 Mpa. Tanah terdiri dari ta-nah organik dan anorganik, dapat berupa material lepas maupun kompak. Tanah yang sudah mengalami konsolidasi kuat biasanya kompak dan mempunyai sifat / karak-teristik mendekati sifat batuan. Tanah organik berasal dari hasil pelapukan tumbuhan dll, sedangkan tanah anorganik berasal hasil pelapukan batuan (berupa tanah residu dan sedimen) .
- Jenis tanah
Jenis tanah dibedakan dari susunannya, yaitu komposisi campuran antara tanah organik dengan tanah anorganik serta distribusi ukuran butirnya.
o Tanah organik, didominasi oleh hasil pelapukan tumbuhan (humus).
Tanah yang berada di dekat permukaan tanah umumnya bercampur dengan tanah yang berasal dari pelapukan tumbuh-tumbuhan (humus) dan karena itu mempunyai karakteristik yang berbeda dengan tanah anorganik, baik yang berasal dari pelapukan batuan maupun yang berasal dari material sedimen (diangkut dari tempat lain).
o Tanah residu, berasal dari pelapukan (kimia) batuan yang tidak mengalami proses transportasi. Umumnya didominasi oleh mineral lempung (jenis mineral lempung tergantung pada batuan asalnya) yang berasal dari hasil pelabukan batuan, karena itu umumnya berukuran halus dan kadang-kadang masih mengandung butiran sisa material batuan.
o Tanah anorganik tertransport (sedimen), berasal dari tanah organik maupun tanah residu yang sudah tertransport dan terendapkan kembali. Transportasi suspensi tersebut mengakibatkan terjadinya pemilahan berdasarkan ukuran butir atau berat jenis, dan menghasilkan tanah sedimen dengan ukuran yang berbeda (lempung, lanau, pasir, kerikil, dll.). Sedimen dengan umur yang relatif muda (resen atau kuarter) umumnya belaum mengalami konsolidasi (lepas), sedangkan yang berumur tersier atau lebih tua umumnya sudah terkonsolidasi dengan baik dan berubah menjadi batuan sedimen (batu pasir, batu lanau, batu lempung, dll.).
- Klasifikasi tanah
o Umumnya tanah merupakan campuran dari beberapa jenis tanah, sehingga untuk mempermudah pengenalannya perlu dibuat klasifikasi. Terdapat banyak sistem klasifikasi tanah sesuai dengan keperluannya, yaitu untuk keperluan teknik sipil, pertanian, dll., yang antara lain adalah berdasarkan ukuran butir (MIT, 1931), (AASTHO, 1970), dan (Unified, 1953)
- Struktur
o Pada tanah tidak ada struktur geologi yang dapat menjadi bidang lemah, karena tanah sesuai dengan sifat dan karakteristiknya, merupakan material yang menerus (kontinu). Seandainya ditemukan kenampakan struk-tur pada batuan yang lapuk (tanah residual), maka bidang tersebut tidak menjadi penting lagi karena kekuatan tanahnya sendiri relatif rendah ( deng-an σc ≤ 2 Mpa).
2. Batuan (rock): adalah material yang kompak dan keras, yang menurut Deere mempunyai kuat tekan (σc ) > 2 Mpa. Batuan terdiri dari susunan mineral-mineral yang berasal dari pembekuan magma (batuan beku), fragmen batuan yang telah mengalami proses trans-portasi dan konsolidasi sangat kuat (batuan sedimen), dan hasil ubahan dari batuan lain (batuan metamorf).
- Jenis batuan
Berdasarkan genesanya, batuan dibagi menjadi 3 yaitu :
o Batuan beku : terbentuk dari pembekuan magma, umumnya keras, kompak, kuat; kecuali yang sudah mulai lapuk. Dapat berupa batolit (yang tersingkap), imtrusi, atau airan lava.
o Batuan sedimen : terbentuk dari sedimentasi material (tanah) tertransport dan terendapkan, berlapis, sudah mengalami konsolidasi sangat kuat, umumnya keras, kompak, kuat; terutama yang berumur tua. Sedangkan yang berumur muda/ tidak terkonsolidasi kuat, atau yang sudah lapuk, umumnya kekuatannya lebih rendah (breksi, konglomerat, batu pasir, batu lempung, batu lanau, dll.).
o Batuan metamorf : terbentuk karena malihan (metamorfose) dari batuan lain akibat tekanan dan/ atau panas yang sangat tinggi sehingga terjadi rekristalisasi mineral yang ada di dalamnya. Kekuatan batuan metamorf bervariasi, tergantung pada jenis, tingkat metamorfose, dan tekstur batuannya. Batuan metamorf yang masif (kuarsit, marmer, filit) dapat mempunyai kekuatan yang tingi, tetapi batuan metamorf yang berlapis (misalnya sekis mika, batu sabak) kekuatannya sangat tergantung pada kehadiran foliasi/ perlapisan atau bidang lemah lain yang terdapat pada batuantersebut.
- Klasifikasi batuan
Batuan diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :
o Batuan utuh (intact rock) : adalah batuan yang tidak mempunyai bidang lemah (kekar, sesar, retakan, rekahan dll.) sehingga benar-benar utuh dan mempunyai kekuatan yang tinggi dan merata.
o Massa batuan (rock mass) : adalah batuan yang di dalamnya (padanya) ter-dapat bidang-bidang lemah, sehingga kekuatannya berkurang dan peram-batan tekanan/ tegangannya tidak merata. Bagian massa batuan yang pa-ling lemah adalah bidang batas batuan utuhnya (struktur) yang karena itu disebut sebagai bidang lemah.
- Kekuatan batuan
Kekuatan batuan utuh dipengaruhi oleh sifat fisik (rapat massa / densitas, porositas, dll) dan sifat mekaniknya (kohesi, sudut geser dalam, modulus elastisitas, modulus Young, kuat tekan, kuat geser, kuat tarik, dll.). Sedang-kan massa batuan, selain dipengaruhi oleh parameter di atas, juga dipenga-ruhi oleh kondisi, sifat, dan orientasi dari bidang-bidang lemahnya.
Meskipun umumnya batuan mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dari tanah, tetapi dalam kondisi tertentu dimana keberadaan/ penyebaran bidang lemah sangat rapat, serta orientasinya tersebar merata, maka dalam analisisnya diasumsikan sebagai tanah (karena kekuatannya kecil).
- Struktur Geologi
Telah disebutkan di atas, bahwa salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi kemantapan atau kestabilan suatu lereng batuan adalah kehadiran bidang lemah yang dapat mengurangi kekuatan batuan utuh. Bidang lemah pada batuan umumnya berupa struktur geologi, yang pembentukannya dipengaruhi oleh gaya dari dalam batuan itu sendiri (yaitu kekuatan batuan) dan gaya dari luar yaitu berupa gaya tekan atau tarik yang disebabkan oleh proses tektonik yang terjadi pada lapisan litosfer. Karena itu pengetahuan dan pengenalan terhadap bermacam-macam bidang lemah (struktur batuan) beserta sifat-sifatnya adalah sangat penting dalam analisis kemantapan lereng pada suatu bukaan tambang.
Struktur (geologi) yang dikenal pada batuan a.l. adalah :
- Bidang sesar (fault)
- Bidang perlapisan (bedding plane)
- Bidang kekar (joints)
- Foliasi (pada batuan metamorf)
- Bidang batas litologi
- Bidang kontak inrusi
- Tektonik
Aktivitas tektonik yang bekerja di suatu daerah tertentu mempunyai penga-ruh yang besar terhadap perubahan yang terjadi pada konfigurasi sistem geologi yang ada. Gerakan-gerakan lempeng yang mempunyai kekuatan yang besarnya melampaui kekuatan batuan akan mengakibatkan batuan/ lapisan batuan terlipat atau terpatahkan, yang menghasilkan struktur perlipatan (pada batuan yang elastik) dan struktur sesar (pada batuan yang getas) dalam skala regional seperti terlihat pada Gambar 1.
Sesar regional (utama) tersebut diikuti oleh terbentuknya sesar-sesar yang lebih kecil, maupun sistem kekar (geser) pada batuan-batuan disekitarnya. Sedangkan perlipatan yang terjadi dapat mengakibatkan terbentuknya sis- tem kekar tarik, terutama pada bagian yang terlipat kuat.
Pertumbuhan bidang-bidang lemah pada batuan sangat intensif pada daerah-daerah yang mengalami kegiatan tektonik yang kuat, terutama pada batuan yang berumur tua yang terdapat pada daerah aktif.
- Jenis Bidang Lemah (Struktur Geologi)
a. Sesar (fault)
Sesar atau patahan, adalah suatu bidang dengan ukuran besar yang posisi masing-masing sisinya sudah bergeser. Pergeseran tersebut bisa hanya beberapa meter sampai beberapa ratus meter, bahkan mungkin lebih.
Karena sifat pergeserannya tersebut, sesar dapat dibedakan menjadi :
§ Sesar normal
Sesar normal (normal fault) adalah sesar dengan pergeseran vertikal, secara relatif foot walnya bergerak keatas terhadap hanging wallnya (yang bergerak relatif kebawah).
§ Sesar naik
Sebaliknya sesar naik (thrust fault) adalah sesar dengan pergeseran vertikal, dimana secara relatif hanging wallnya bergerak ke atas terha-dap foot wallnya (yang bergerak relatif kebawah).
§ Sesar geser
Sesar geser adalah sesar yang bergerak secara horisontal, baik yang kanan maju dan yang kiri mundur (dextral) atau sebaliknya yang kiri maju dan yang kanan mundur (sinistral).
§ Sesar diagonal
Sesar diagonal adalah sesar normal yang juga bergeser secara horisntal.
§ Sesar miring (sesar rotasi)
Ssar miring (oblique fault) adalah sesar diagonal yang tidak sama pergeseran vertikalnya (terpuntir).
b. Bidang perlapisan (bedding plane)
§ Pada batuan sedimen, bidang batas antara lapisan batuan yang satu dengan yang lainnya (bidang perlapisan) adalah merupakan bidang lemah yang penting dalam kemantapan lereng, terutama kalau batuan sedimen tersebut sudah terlipat dan bidang perlapisannya miring. Karena itu keberadaan bidang perlapisan pada daerah yang akan digali sangat perlu untuk dipertimbangkan.
§ Seringkali, pada lapisan satu jenis batuan tertentu, misalnya batu basir atau batu lempung, terdapat juga bidang-bidang perlapisan. Bidang-bidang tersebut, meskipun dalam satu lapisan batuan yang sama, tetap harus mendapatkan perhatian yang sama karena dapat bertindak sebagai bidang lemah.
· Pada batuan metamorf, bidang perlapisan seperti diatas umumnya tidak ditemukan, tetapi pada batuan jenis ini terdapat apa yang disebut sebagai foliasi yang kalau pada batu filit tidak merupakan bidang lemah, tetapi jika terdapat pada batu sabak, sekis mika, atau gneis, perlu mendapat perhatian yang cukup. Foliasi tersebut, meskipun tidak merupakan bidang lemah langsung, keberadaannya dapat memperkecil kekuatan batuan (kohesi, sudut geser dalam, dan kuat geser pada arah tertentu).
c. Kekar (joints)
§ Kekar geser
Kekar geser terbentuk oleh adanya tekanan yang besar, umumnya lu-rus, datar, kasar atau licin, bergelombang atau bergerigi, ada slicken slide, umumnya rapat atau bukaannya tipis.
§ Kekar tarik
Sedangkan kekar tarik terbentuk oleh tarikan yang kuat(umumnya pada perlipatan), tidak lurus, kasar, umumnya bukaannya lebar.
§ Sistem kekar
Pada suatu massa batuan seringkali terdapat lebih dari satu sistem kekar, dengan orientasi kekar yang berbeda, secara bersama-sama. Perpotongan antara sistem kekar tersebut akan membentuk blok-blok batuan yang terpisah satu dengan lainnya, sehingga masing-masing blok tersebut akan menjadi tidak stabil jika ada gangguan (misalnya adanya bukaan/ galian) dan blok-blok tersebut mudah jatuh atau longsor.
· Airtanah
Kehadiran air (aliran air) akan memperlemah ikatan antar blok karena dapat berfungsi seperti pelumas, menambah tekanan hidraulik, tekanan naik (uplift), dan memperlemah kekuatan material pengisi.
· Material pengisi
Sedangkan keberadaan material pengisi (infilling material) dapat memperlemah kekuatan massa batuan (jika berfungsi sebagai pelumas) atau dapat memperkuatnya (apabila berfungsi sebagai perekat antar blok).
d. Bidang lemah lainnya
Disamping bidang-bidang lemah yang telah disebutkan diatas, terdapat pula bidang-bidang lain yang juga berpotensi menjadi bidang lemah tergantung pada kondisi dan karakteristiknya, yaitu bidang-bidang :
§ Unconformity
§ Disconformity
§ Nonconformity