ELASTISITAS BATUAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Salah satu sifat mekanik batuan adalah elastisitas batuan. Akan tetapi, bagaimana batuan yang padat  mampu berelastisitas? . Lapisan batuan bawah permukaan bumi memiliki sifat fisis yang variatif. Salah satu sifat fisis yang terdapat di bawah permukaan adalah tingkat kekerasan batuan. Tingkat kekerasan batuan merupakan istilah geologi yang digunakan untuk menandakan kekompakan (cohesiveness) suatu batuan dan biasanya dinyatakan dalam bentuk compressive fracture strength. Sedangkan elastisitas dipengaruhi beberapa faktor yaitu gaya (force), tekanan litostatik, tegasan (Stress force), gaya tarikan (tensional force), temperatur tekanan bebas, kecepatan tarikan dan komposisi.

Perubahan bentuk biasanya terjadi saat gaya terpusat pada suatu benda. Bila suatu benda dikenai gaya, maka benda tersebut akan melalui tiga fasa, yaitu fasa elastisitas, fasa plastisitas, dan fasa pecah. Bahan yang rapuh biasanya pecah sebelum melalui fasa plastisitas. Kekuatan batuan, biasanya mengacu pada gaya yang diperlukan untuk pecah pada suhu dan tekanan permukaan tertentu. Setiap batuan mempunyai kekuatan yang berbeda-beda. Hal ini dikarenakan kondisi pembentukannya juga berbeda-beda.

2.      Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan dalam makalah ini  yaitu :

1.      Apa yang dimaksud dengan elastisitas batuan?

2.      Bagaimanakah sifat elastisitas batuan?

3.      Bagaimana hubungan Vp,Vs dan elastisitasnya?

4.      Bagaimana kecepatan gelombang elastik dalam batuan beku ?

5.      Bagaimana kecepatan gelombang elastik dalam batuan sedimen?

6.      Bagaimana Implementasi Anisotropi terhadap elastisitas batuan?

3.      Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini yaitu :

1.      Mengetahui pengertian elastisitas batuan.

2.      Mengetahui sifat elastis dan parameter dalam elastisitas batuan.

3.      Mengetahui hubungan Vp, Vs dengan elastisitas.

4.      Mengetahui kecepatan gelombang elastik dalam batuan beku.

5.      Mengetahui kecepatan gelombang elastik dalam batuan sedimen.

6.      Mengetahui Implementasi anisotopi terhadap elastisitas batuan.

  

BAB II

PEMBAHASAN

1.      Pengertian Elastisitas Batuan

Elastisitas adalah kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu disebabkan oleh gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan bentuknya akan kembali seperti semula. Sehingga dari pengertian elastisitas diatas dapat diketahui bahwa elastisitas batuan yaitu kecenderungan pada batuan untuk berubah bentuk karena ada gaya yang bekerja pada batuan tersebut.

Benda yang diberi gaya akan mempunya tiga fasa yaitu fasa elastis,fasa plastis dan fasa rapuh. Dimana fasa elastis yaitu fasa dimana suatu benda akan mempunyai kecenderungan untuk kembali ke keadaan semula setelah diberi gaya dan fasa plastis merupakan fasa dimana apabila suatu benda diberi gaya maka titik limit elastis inilah yang disebut dengan fasa plastis. Sedangkan fasa pecah yaitu keadaan setelah suatu benda melalui titik limit elastisnya maka benda tersebut akan pecah.

Sifat elastisitas batuan dinyatakan dengan modulus elastisitas atau modulus Young (E), dan nisbah Poisson (υ). Modulus elastisitas merupakan faktor kesebandingan antara tegangan normal dengan regangan relatifnya, sedangkan nisbah Poisson merupakan kesebandingan antara regangan lateral dengan regangan aksial. Sedangkan modulus elastisitas sangat tergantung pada komposisi mineral, porositas, jenis perpindahan, dan besarnya beban yang diterapkan.

BACA JUGA : SISTEM KERJA MATA DAN KAMERA DALAM MELIHAT OBJEK

2.      Sifat Elastisitas dan Kecepatan Batuan

Sifat elastis pada batuan, dipengaruhi oleh :

a.       Sifat mineral dan unsur-unsurnya

Sifat mineral dan unsur-unsur batuan dapat diketahui dari Bentuk kristal (crystall form), berat jenis, bidang belah,warna mineral batuan dan kekerasan.

1.      Bentuk kristal

Apabila suatu mineral mempunyai kesempatan untuk berkembang tanpa mendapat hambatan, maka ia akan mempunyai bentuk kristal yang khas. Tetapi apabila dalam perkembangannya ia mendapat hambatan, maka bentuk kristalnya juga terganggu. Setiap mineral akan mempunyai sifat bentuk kristal yang khas. Dimana kekhasan tersebut merupakan perwujudan kenampakan luar, yang terjadi sebagai akibat dari susunan kristalnya didalam. Bentuk kristal antara lain adalah sebagai berikut.

Untuk dapat memberikan gambaran bagaimana suatu bahan padat yang terdiri dari mineral dengan bentuk kristalnya yang khas dapat terjadi, kita contohkan suatu cairan panas yang terdiri dari unsur-unsur Natrium dan Chlorit. Selama suhunya tetap dalam keadaan tinggi, maka ion-ion tetap akan bergerak bebas dan tidak terikat satu sama lain. Namun, begitu suhu cairannya turun maka kebebasan bergeraknya akan berkurang dan hilang, selanjutnya mereka mulai terikat dan berkelompok untuk membentuk persenyawaan “Natrium Chlorit”. Dengan semakin menurunnya suhu serta cairan mulai mendingin, kelompok tersebut semakin tumbuh membesar dan membentuk mineral yang padat. Mineral “kuarsa”, dapat kita jumpai hampir disemua batuan, namun umumnya pertumbuhan terbatas. Meskipun demikian bentuknya yang tidak teratur tersebut masih tetap dapat memperlihatkan susunan ion-ionnya yang ditentukan oleh struktur kristalnya yang khas, yaitu bentuknya yang berupa prisma bersisi enam. Tidak peduli apakah ukurannya sangat kecil atau besar karena pertumbuhannya yang sempurna, bagian dari prisma segi enam dan besarnya sudut antara bidang-bidangnya akan tetap dapat dikenali. Kristal intan dapat dikenali dari bentuknya yang segi delapan dan mineral grafit dengan segi enamnya yang pipih, meskipun keduanya mempunyai susunan kimiawi yang sama yaitu keduanya tersusun dari karbon . Perbedaan bentuk kristal tersebut terjadi karena susunan atom C yang berbeda.

2.      Berat jenis

Setiap mineral mempunyai berat jenis tertentu. Besarnya ditentukan oleh unsur-unsur pembentuknya serta kepadatannya dari ikatan unsur-unsur tersebut dalam susunan kristalnya. Umumnya mineral-minaral pembentuk batuan mempunyai berat jenis sekitar 2,7. Meskipun berat jenis rata-rata unsur metal didalamnya antara 5. Misalnya Emas murni mempunyai berat jenis 19,3.

3.      Bidang belah

Mineral mempunyai kecenderungan untuk pecah melalui suatu bidang yang mempunyai arah tertentu. Arah tersebut ditentukan dari atom-atomnya. Dapat dikatakan bahwa bidang tersebut merupakan bidang “lemah” yang dimiliki oleh suatu mineral.

4.      Warna

Warna mineral memang bukan merupakan pencirian utama untuk dapat membedakan antara mineral yang satu dengan yang lainnya. Namun paling tidak ada warna-warna yang khas yang dapat digunakan untuk mengenali adanya unsur tertentu yang ada di dalamnya. Misalnya warna terang diindikasikan banyak mengandung aluminium.

5.      Kekerasan

Salah satu kegunaan dalam mendiagnosa sifat mineral adalah mengetahui kekerasan mineral. Kekerasan adalah sifat resistensi dari suatu mineral terhadap kemudahan mengalami abrasi dan mudah tergores. Kekerasan suatu mineral bersifat relatif, artinya apabila dua mineral saling digoreskan satu sama lainnya, maka mineral yang tergores adalah mineral yang relatif  lebih lunak dibandingkan dengan mineral lawannya.

BACA JUGA : GETARAN TERGANDENG

b.      Sifat Ikatan

Mineral pembentuk batuan merupakan penyusun utama batuan dari kerak dan mantel bumi. Mineral pembentuk batuan ini dapat dikelompokkan menjadi 4 yaitu silikat, oksida, sulfida, dan karbonat sulfat.

Sifat-sifat ikatan antara lain :

1.      Ikatan Logam

Elemen logam merupakan elemen yang atom-atomnya mudah melepaskan elektron valensinya.

2.      Ikatan Kovalen

Merupakan konfigurasi elektron yang paling stabil karena elektron valensinya terisi penuh.

3.      Ikatan Ion

Memiliki konfigurasi elektron yang terdekat dengan konfigurasi elektron gas mulia.

4.      Ikatan Van deer Waals

Mempunyai gaya tarik menarik yang lemah antar atomnya.

c.       Tekanan

Tekanan pada batuan didefinisikan sebagai tekanan antara fluida yang membasahi batuan dengan fluida yang bersifat tidak membasahi batuan jika didalam batuan tersebut terdapat dua atau lebih fasa fluida yang tidak bercampur dalam kondisi statis.

d.      Temperatur

Pada waktu terjadi pembekuan, turunnya suhu berjalan sangat lambat, maka terjadilah pengkristalan yang sempurna dimana ukuran kristalnya besar-besar dan kasar. Pengkristalan yang kurang sempurna disebut berstruktur porfiris, terdiri dari feldspar, biotit, kwarsa, dan Kristal-kristal kecil yang halus disebut masa dasar (ground massa), sedangkan kristar besar yang terdapat diantara masa dasar

disebut fenokris (Kristal sulung).

Batuan dapat dikategorikan elastis namun tidak semua batuan bersifat elastis. Biasanya terdapat beberapa jenis batuan akan menampakan sifat elastisitasnya untuk harga-harga tertentu,tergantung dari besarnya tegangan yang diberikan.

BACA JUGA : BESARAN MEDAN LISTRIK

Teori elastisitas merupakan dasar dari perambatan gelombang. Proses perambatan gelombang yang terjadi di dalam lapisan batuan dikontrol oleh sifat elastisitas batuan. Artinya bagaimana suatu batuan terdeformasi ( mengalami perubahan bentuk) itu disebabkan oleh gaya yang bekerja pada batuan tersebut. Teori elastisitas berhubungan dengan deformasi yang disebabkan oleh tekanan yang dikenakan pada batuan tertentu. Tekanan atau stress adalah gaya per satuan luas, sedangkan strain adalah jumlah deformasi material per satuan luas. Jika stress diterapkan pada batuan maka batuan tersebut akan terdeformasi yang menyebabkan terjadinya strain.

Untuk makalah lengkap bisa klik link di bawah ini

Tweet

Dwi Rizki Rahmawati

Blogger yang senang mempelajari hal-hal baru seputar Dunia Fisika Dalam Kehidupan Sehari-hari.

Subscribe to receive free email updates: