23 BAB III DASAR TEORI III.1 Konsep Sesar Konsep pembentukan sesar didasarkan atas kondisi stress yang bekerja pada bidang. Secara umum, pembentukan sesar digambarkan melalui principal stress dan jenis-jenis sesar diklasifikasikan berdasarkan klasifikasi Anderson (1951). Dengan menerapkan kondisi bahwa di dekat permukaan bebas salah satu tekanan utama adalah vertikal, Anderson (1951) menunjukkan bahwa ada tiga kelas utama sesar (normal, naik, dan mendatar) yang dihasilkan dari hubungan atau kombinasi principal stress. Namun, teorinya hanya mengaitkan orientasi sesar dengan bidang stress yang ada pada saat pembentukannya dan biasanya tidak mungkin untuk membuktikan simultanitas asal-usul sesar lama. Dalam teori Anderson, proses pembentukan sesar mewakili respon batuan terhadap tekanan geser sehingga itu hanya terjadi saat diferensial stress (σ d = σ1 - σ3 = 2σs) tidak sama dengan nol. Sesar yang dimulai sebagai rekahan geser Coulomb akan terbentuk pada sudut sekitar 30° terhadap arah σ 1 dan berisi arah σ 2. Principal stress merupakan stress yang memiliki nilai komponen shear stress pada bidang sebesar nol dikarenakan stress bekerja tegak lurus bidang utama, principal surface. Permukaan bumi adalah "permukaan bebas" (kontak antara tanah & udara / fluida) yang tidak dapat mentransmisikan tegangan geser. Dengan demikian, tegangan regional utama paralel atau tegak lurus terhadap permukaan bumi di kerak atas. Ada tiga principal stress, σ 1 > σ2 > σ3, dan kombinasi yang dibentuk dari ketiga stress ini akan mengontrol terbentuknya suatu jenis sesar (Gambar III.1). Gambar III.1 Klasifikasi sesar dan principal stress pembentuknya (Anderson, 1951). 24 Berdasarkan Gambar III.1, sesar-sesar yang terbentuk dari kombinasi stress pada principal stress adalah (a) Sesar normal, terbentuk apabila σ v merupakan principal stress maksimum (σ 1). (b) Sesar naik, terbentuk apabila σ v merupakan principal stress minimum (σ 3). (c) Sesar mendatar, terbentuk apabila σ v merupakan principal stress menengah (σ 2). Adapun batasan dalam teori Anderson, antara lain 1. Sesar tidak harus bermula pada batuan utuh. Kekuatan geser gesekan dari permukaan yang sudah ada sebelumnya dapat kurang dari kegagalan geser batuan utuh sehingga permukaan atau patahan yang sudah ada sebelumnya dapat diaktifkan kembali sebelum patahan baru mulai terbentuk. 2. Orientasi sesar dapat berubah ketika tubuh batuan mengalami deformasi progresif. 3. Perubahan sistematis dalam lintasan stress mungkin terjadi dengan kedalaman di sabuk pegunungan, misalnya di sepanjang detasemen regional. III.2 Arsitektur Sesar Konsep kerja dari arsitektur sesar merupakan suatu hal yang diperlukan sebagai langkah awal untuk menafsirkan sekatan sesar. Sejumlah pemetaan singkapan dan juga penyelidikan bawah permukaan menunjukkan bahwa sesar jarang muncul sebagai bidang slip sedehana melainkan muncul sebagai zona deformasi sempit yang membedah batuan induk. Menurut Caine, dkk. (1996), zona sesar terbagi menjadi inti sesar (fault core) dan zona kerusakan sesar (fault damage zone). Inti sesar berisi bidang slip utama dan ditandai oleh satu atau lebih tipe dari batuan sesar (Sibson, 1977; Knipe, 1997). Zona kerusakan sesar berada disekitar inti sesar dan ditandai dengan melimpahnya rekahan (joints, shear fractures, vein, deformation band) yang terbentuk sebelum maupun selama deformasi dan berperan sebagai zona transisi dari batuan induk yang belum terdeformasi menuju batuan sesar. Model dari kedua komponen tersebut, inti sesar dan zona kerusakan sesar, adalah gambaran sederhana dari arsitektur sesar pada skala singkapan (Gambar III.2). Arsitektur sesar merupakan suatu faktor dan proses rumit lebih lanjut, seperti fault-associated folding, fault stepping, pada batas-batas lapisan yang heterogen, terjadinya beberapa bidang slip di zona patahan, perubahan tajam dalam sudut kemiringan patahan, penggabungan blok-blok batuan (lensa patahan) dari batuan utuh ke dalam zona sesar, dan sebagainya. 25 Gambar III.2 Model zona sesar skematik pada zona sesar geser (Kim dkk., 2016) III.3 Zona Kerusakan Sesar Zona kerusakan sesar merupakan suatu volume batuan terdeformasi disekitar sesar yang dihasilkan dari inisiasi, propagasi, interaksi, dan penumpukan dari slip di sepanjang sesar. Pemahaman mengenai struktur zona kerusakan sesar penting untuk berbagai aplikasi termasuk model aliran akurat untuk eksplorasi hidrokarbon, penilaian bahaya seismik, penyimpanan CO 2, transportasi kontaminan, dan model aliran air tanah. Tidak ada klasifikasi sistematis mengenai zona kerusakan dalam hal intensitas rekahan di sekitar sesar dan dalam kaitannya dengan litologi dan pergeseran sesar. Pentingnya analisis zona kerusakan sesar menunjukkan diperlukannya data lapangan kuantitatif pada dimensi fisik zona kerusakan dan intensitasnya, distribusi kerusakan rekahan, dan orientasi rekahan serta hubungan antara lebar zona kerusakan dengan pergeseran sesar. III.4 Inti Sesar III.4.1 Permeabilitas Batuan Sesar Dalam beberapa dekade terakhir, banyak penelitian yang dilakukan untuk mengukur permeabilitas batuan sesar. Salah satu dari penelitian tersebut menunjukkan bahwa permeabilitas bergantung pada tipe batuan.