SAP V. TEKSTUR SEDIMEN
1. Pendahuluan
Proses pengangkutan dan pegendapan material hasil erosi akan membentuk
batuan sedimen silisiklastik dan nonsilisiklastik yang beragam. Demikian juga
halnya dengan sifat fisiknya. Sifat fisik batuan sedimen yang penting adalah tekstur
sedimen dan struktur sedimen. Tekstur sedimen merupakan kenampakan batuan
sedimen pada skala kecil yang ditunjukkan oleh ukuran, bentuk, dan orientasi butiran
penyusun batuan sedimen. Tekstur sedimen dibedakan menjadi tekstur sedimen
silisiklastik dan tekstur sedimen nonsilisiklastik.
Tekstur sedimen silisiklastik dihasilkan oleh proses pengendapan secara
mekanik. Proses ini ditunjukkan oleh ukuran butir, bentuk butir (bentuk, kebundaran,
tekstur permukaan), dan fabrik (orientasi butiran dan hubungan antar butiran). Jadi
tekstur sedimen merupakan aspek geometris partikel komponen batuan, termasuk
ukuran, bentuk dan susunan/orientasi butiran sedimen.Tekstur sedimen atau batuan
sedimen sangat penting untuk mengetahui proses transportasi dan sedimentasi
material penyusun batuan sedimen. Tekstur dapat juga membantu dalam interpretasi
lingkungan pengendapan batuan sedimen. Sedangkan tekstur sedimen
nonsilisiklastik dihasilkan oleh proses kimia atau biokimia yang membentuk tekstur
kristalin. Batuan sedimen nonsilisiklastik seperti batugamping dan evaporit dapat
juga terbentuk oleh proses mekanik.
Komponen dari tekstur sedimen klastik adalah ukuran butir, bentuk butir
(bentuk, kebundaran, dan tekstur permukaan), dan fabrik (orientasi butiran dan
hubungan antar butiran). Tekstur sedimen akan mengontrol sifat fisik sedimen
lainnya antara lain densitas, porositas, permeabilitas. Meskipun studi mengenai
tekstur sedimen bukan merupakan hal sangat menarik bagi para ahli sedimentologi,
tetapi tekstur merupakan bidang studi yang sangat penting. Tekstur sedimen dapat
digunakan untuk melakukan interpretasi lingkungan pengendapan batuan sedimen,
dan mekanika transportasi butiran penyusun batuan sedimen.
2. Ukuran butir (grain size)
25
Ukuran butir merupakan sifat dasar dari batuan sedimen silisiklastik dan
merupakan salah satu sifat yang sangat penting dalam pemerian batuan tersebut. Tiga
aspek yang perlu diperhatikan dalam pemerian ukuran butir sedimen adalah, 1)
teknik pengukuran ukuran butir sedimen, 2) metode penyajian data ukuran butir, 3)
kegunaan data ukuran butir.
METODE PENGUKURAN DAN PENYAJIAN UKURAN BUTIR
Skala Ukuran Butir, Partikel sedimen dan batuan sedimen berukuran mulai dari
beberapa mikron sampai beberapa meter. Karena rentang ukuran butir sedimen
sangat lebar, maka skala geometrik atau logaritmik sangat penting daripada skala
linier untuk menggambarkan ukuran butir sedimen.
Banyak klasifikasi ukuran butir sedimen, tetapi yang sangat umum digunakan adalah
klasifikasi ukuran butir yang dibuat oleh Udden pada tahun 1898, dan
disempurnakan oleh Wentworth (1922). Klasifikasi ini merupakan skala geometrik
dan merupakan kelipatan dua atau setengah dari ukuran butir sebelumnya. Klasifikasi
ini mempunyai rentang ukuran butir dari <1/256 mm (0.0039 mm) sampai > 256 mm
dan dibagi menjadi 4 kategori ukuran utama, yaitu lempung, lanau, pasir dan gravel
(Tabel 1)
Modifikasi ukuran butir juga dilakukan dengan menggunakan satuan (phi)
yang sering digunakan dalam ploting grafik dan kalkulasi statistik. Harga satuan
merupakan harga negatif dari logaritma ukuran butir dalam milimeter dengan
bilangan pokok 2.
= - log2 (mm)
Kesetaraan antara satuan phi dengan milimeter dapat dilihat pada Tabel 1. Harga
satuan phi dapat positif atau negatif. Semakin kecil ukuran butir dalam satuan
milimeter, semakin positif dalam ukuran phi. Karena sebagian besar batuan sedimen
berukuran pasir dan lebih kecil dari pasir, maka dipilih harga logaritma negatif,
sehingga batiran sedimen yang berukuran halus mempunyai harga phi yang positif.
Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam perhitungan.
26
Tabel 1. Klasifikasi ukuran butir sedimen
Metode pengukuran ukuran butir sedimen dan batuan sedimen
Ukuran butir sedimen dapat diukur dengan bermacam cara (Tabel 2).
Penentuan cara pengukuran ukuran butir tergantung pada keperluan studi, rentang
ukuran butir yang diukur, dan derajad konsolidasi dari sedimen atau batuan sedimen.
Partikel butiran yang berukuran besar (pebble, cobble, dan boulder) dapat diukur
secara langsung dengan menggunakan kaliper (jangka sorong). Ukuran butir
biasanya tercermin dari dimensi panjang atau menengah dari partikel sedimen.
Partikel sedimen atau batuan sedimen yang dapat diurai yang berukuran kerikil
sampai lanau diukur dengan menggunakan ayakan. Ayakan yang digunakan sesuai
dengan ukuran ayakan (no. mesh) dengan standard U.S. Standard sieves yang
menunjukkan variasi ukuran dalam milimeter atau dalam phi. Metode pengukuran
27
dengan pengayakan yang diukur adalah dimensi menengah partikel sedimen, karena
yang terukur adalah lolos tidaknya partikel sedimen dari ukuran lubang ayakan.
Partikel yang berukuran granul sampai lanau dapat juga diukur dengan
metode kecepatan pengendapan partikel. Pada metode ini partikel sedimen diukur
dengan membiarkan partikel terendapkan pada tubuh air pada temperatur tertentu ,
dan pengukuran waktu yang dibutuhkan partikel untuk mengendap. Kecepatan
pengendapan partikel tergantung pada bentuk butir. Partikel yang sferikal lebih cepat
terendapkan daripada partikel yang tidak sferikal dengan massa yang sama. Jadi
pengukuran dengan metode ini untuk partikel yang nonsferikal hasilnya tidak sama
dengan pengukuran dengan metode pengayakan.
Ukuran butir partikel lanau halus sampai lempung dapat ditentukan dengan
metode sedimentasi yang didasarkan pada hukum Stoke. Jika kecepatan
pengendapan partikel halus dapat diukur pada temperatur tertentu, maka diameter
partikel dapat ditentukan dengan persamaan matematik sederhana
D = (√V)/(√C)
Dimana D = diameter partikel dalam cm
V = kecepatan pengendapan
C = konstanta,tergantung pada densitas partikel dan densitas dan kekentalan
air
Metode pengukuran partikel halus tersebut disebut metode analisis pipet. Partikel
halus dapat juga diukur dengan alat elektrik yang disebut Coulter counter. Alat ini
pada dasarnya digunakan untuk mengukur sel darah , tetapi dapat digunakan untuk
mengukur ukuran butir yang diameternya antara 0,5 mikron sampai 1 mm.
Penyajian data ukuran butir
Gambar 1 menunjukkan tiga macam grafik yang umum digunakan untuk
penyajian data ukuran butir. Gambar 1A menunjukkan data ukuran butir yang
dihasilkan dari pengayakan. Gambar 1B merupakan grafik histogram yang
digambarkan dengan memplot data persen berat tiap fraksi ukuran butir pada sumbu
ordinat dan ukuran butir pada sumbu absis. Grafik dapat menunjukkan secara
28
langsung distribusi ukuran butir sedimen dan kesergaman ukuran butir. Grafik tidak
dapat digunakan untuk mendapatkan data matematis untuk perhitungan statistik.
Grafik Frekuensi pada dasarnya adalah grafik histogram dengan
menghubungkan titik tengah dari blok histogram (gambar 1B)
Grafik Kumulatif digambar dengan memplot persen berat kumulatif dengan
ukuran butir sedimen. Meskipun grafik kumulatif tidak dapat menunjukkan secara
langsung distribusi ukuran butir seperti halnya grafik histogram dan frekuensi, tetapi
grafik kumulatif sangat berguna untuk perhitungan beberapa parameter statistik.
Grafik ini dapat di plot pada grafik dengan skala ordinat aritmatik (gambar 1C) atau
skala probabilitas logaritma (Gambar 1D). Apabila data ukuran butir diplot pada
skala aritmatik, maka grafik kumulatif yang dihasilkan akan berbentuk huruf S
seperti pada gambar 1C. Keterjalan grafik pada bagian tengah dapat menunjukkan
keseragaman ukuran butir. Grafik yang terjal menunjukkan sortasi yang baik, sedang
grafik yang landai menunjukkan sortasi jelek. Sedangkan apabila ukuran butir diplot
pada skala probabilitas log. Pada distribusi ukuran butir yang normal maka grafik
kumulatif akan berbentuk garis lurus (gambar 1D). Dari beberapa peneliti
menyatakan bahwa bentuk grafik kumulatif pada grafik probabilitas logaritma dapat
menunjukkan mekanika transporasi sedimen. Sehingga bentuk grafik kumulatif dapat
untuk menginterpretasi lingkungan pengendapan batuan sedimen.
Ukuran butir rata-rata
Ada tiga pengukuran matematik untuk rata-rata ukuran butir, yaitu mode,
median dan mean. Mode adalah frekuensi ukuran butir trbanak dari suatu populasi
sedimen. Median merupakan titk tengah (midpoint) dari distribusi ukuran butir.
Harga median merupakan diameter persent 50 dari grafik kumulatif (gambar 2.).
Sedang mean merupakan harga rata-rata arimatik dari semua ukuran butir suatu
sampel. Harga mean dapat dihitung dari harga persentil 16, 50, dan 84 (gambar 2)
Tabel 2. Cara pengukuran ukuran butir sedimen dan batuan sedimen
Type of
Sample
Sample grade Method of Analyses
Manual measurement of
29
Unconsolidated
sediment
(sedimen lepas)
Boulder
Cobbles
Pebbles
Granules
Sand
Silt
Clay
individual grain
Sieving & settling tube
analyses
Pippete analysis,
photohydrometer,
Coulter Counter
Lithified
Sediment
(Batuan
sedimen)
Boulder
Cobbles
Pebbles
Granules
Sand
Silt
Clay
Manual measurement of
individual grain
Thin section measurement
Electrone microscope
Graphical and Mathematical Treatment of Grain Size Data
30
Gambar 1. Metode penggambaran data ukuran butir. A. Tabel data ukuran
butir. B. Grafik histogram dan grafik frekuensi dari data A. C. Grafik
kumulatif dengan ordinat skala aritmatik. D. Grafik kumulatif dengan ordinat
skala probabilitas.
Sortasi
Sortasi merupakan keseragaman butiran pada populasi atau sebaran endapan
sedimen. Harga sortasi sedimen dapat diamati langsung di lapangan dengan
menggunakan kaca pembesar dengan membandingkannya dengan Tabel seperti pada
Gambar 3.
Harga sortasi yang lebih akurat dapat diperoleh dengan perhitungan
matematik dari data analisa ukuran butir. Harga sortasi dari populasi sedimen
31
Gambar 2. Metoda untuk menentukan harga persentil dari grafik kumulatif
dinyatakan dengan harga simpangan bakunya (standard deviasi). Harga standard
deviasi merupakan rentang area sekitar 68 persen pada grafik frekuensi (gambar 4).
Area ini terletak pada area positif dan negatif dari harga rata-rata ukuran butir.
Formula untuk menghitung harga standard deviasi dengan metoda grafik-statistik
dapat dilihat pada tabel di gambar 4. Penentuan keseragaman butir sebaran sedimen
dengan membandingkannya dengan klasifikasi keseragaman butir yang disusun oleh
Folk. Formula untuk menhitung harga-harga standard deviasi dan parameter statistik
lainnya dapat dilihat pada tabel 3. Harga standard deviasi dihitung dengan satuan Ф,
dan selalu dicantumkan dalam harga standard deviasi.
Tabel 3. Formula untuk perhitungan beberapa parameter statistik dengan metode
grafik.
32
Gambar 3. Kenampakan derajat sortasi sedimen
Gambar 4. Grafik frekuensi dengan distribusi normal menunjukkan hubungan antara standard deviasi dengan harga rata-rata (mean).Klasifikasi sortasi menurut Folk (1974)Standard deviasi sortasi
< 0.35 Ф very well sorted0.35 – 0.50 Ф well sorted0.50 – 0.71 Ф moderately well sorted0.71 – 1.00 Ф moderately sorted1.00 – 2.00 Ф poorly sorted2.00 – 4.00 Ф very poorly sorted > 4.00 Ф extreemely poorly sorted
Graphic mean Mx = 16 + 50 + 84 3
Standard Deviasi σ = 84 - 16 + 95 - 5 4 6.6
Skewness SK = ( 84 + 16 - 2 50) + ( 95 + 5 -2 50) 2(84 - 16) 2(95 - 5)
Kurtosis K = ( 95 - 5) 2.44 (75 - 25)
Tidak semua populasi sedimen menunjukkan distribusi normal. Kebanyakan
populasi sedimen menunjukkan distribusi yang tidak normal. Ketidaknormalan
populasi sedimen ini disebut skewness. Pada distribusi normal, harga mode, median
dan mean merupakan satu garis yang berimpit (gambar 5A). Sedangkan
ketidaknormalan populasi atau ketidak simetrisan grafik frekuensi ditunjukkan pada
gambar 5B dan 5C. Formula untuk menghitung harga skewness dapat dilihat pada
tabel 3. Klasifikasi skewnwss dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4 Klasifikasi skewness menurut Folk (1974)
Harga Skewness
>+0.30 strongly fine skewed
33
Gambar 5. Grafik frekuensi yang menunjukkan harga-harga mode, median, dan mean, serta perbedaan antara grafik frekuensi normal dengan tidak normal (asimetri)
+ 0.30 sampai + 0.10
+ 0.10 sampai – 0.10
- 0.10 sampai – 0.30
< -0.30
fine skewed
near symetrical
coarse skewed
strongly coarse skewed
3. Bentuk butiran
Bentuk Butir (particle shape) merupakan morfologi dari suatu partikel
sedimen, yang mencakup hubungan antara ketiga aspek yang berbeda pada buitiran
sedimen. Ke tiga aspek tersebut adalah bentuk keseluruhan (form), kebundaran
(roundness) dan tekstur permukaan. Bentuk umum merupakan gambaran
keseluruhan dari butiran, dan menggambarkan kenampakan tiga dimensi dari butiran
sedimen. Kebundaran umumnya menggambarkan ketajaman bentuk tepi-tepi butiran
sedimen, dan umumnya menggambarkan kenampakan dua dimensi. Sedangkan
tekstur permukaan merupakan kenampakan pada relief permukaan butiran sedimen
seperti goresan dan atau lubang pada permukaan butiran.
3.1 Sferisitas (Kebolaan)
Sferisitas merupakan perbandingan antara bentuk butir partikel sedimen
dengan bentuk bola. Oleh Wadell (1932) secara matematis sferisitas didefinisikan
sebagai perbandingan diameter bola yang mempunyai volume sama dengan volume
butiran sedimen, dengan diameter terkecil bola yang mengelilingi butiran tersebut.
Krumbein (1941 memodifikasi definisi Wadell tersebut menjadi formula:
Ψ = √ ( )
Zingg (1935) mengklasifikasikan bentuk partikel sedimen dengan menggunakan
perbandingan antara DI/ DL, dan DS/ DI, dimana DL adalah diameter terpanjang, DI
diameter menengah, dan DS diameter terpendek (gambar 6)
34
Volume partikel
Volume bole yang mengelilingi partikel
Gambar 6. A.Klasifikasi bentuk butir menurut Zingg (1935).
B Hubungan antara harga sferisitas dengan bentuk butir meurut
Zingg
3.2 Kebundaran
Kecara matematis kebundaran (roundness) didefinisikan sebagai harga
kebundaran rata-rata dari kebundaran setiap tepi butiran sedimen yang diukur pada
bidang datar. Kebundaran setiap sudut butiran merupakan perbandingan radius setiap
sudut dengan radius lingkaran dalam maksimum butiran (Wadell, 1932). Harga
kebundaran menurut Wadell ini digambarkan dengan rumus:
Rw = Σ(r/R) = Σ(r)
N RN
Dimana r adalah jari-jari lingkaran setiap sudut partikel, R adalah jari-jari lingkaran
dalam terbesar, dan N adalah jumlah sudut partikel sdimen. Hubungan antara r dan R
dapat dilihat pada gambar 7.
35
Untuk meentukan harga kebolaan dan kebundaran partikel sedimen yang
berukuran pasir Power (1953) membuat klasifikasi verbal seperti pada gambar 8.
Batas matematis dari klasifikasi verbal Power dapat dilihat pada Tabel 5
Tabel 5. klasifikasi verbal sferisitas dan kebundaran oleh Power (1953)
Klasifikasi Power Klasifikasi Wadell Klasifikasi Folk
Very angulas
Angular
Subangular
Subrounded
Rounded
Well rounded
0.12 – 0.17
0.17 – 0.25
0.25 – 0.35
0.35 – 0.49
0.49 – 0.70
0.70 – 1.0
0.00 – 1.00
1.00 – 2.00
2.00 – 3.00
3.00 – 4.00
4.00 – 5.00
5.00 – 6.00
3.3 Tekstur Permukaan
36
Gambar 7. Metode pengukuran jari-jari lingkaran dalam dari setiap tepi partikel sedimen untuk menentukan harga kebundaran.
Gambar 8. Klasifikasi verbal kebundaran dan kebolaan dari Power (1953)
Permukaan butiran sedimen baik fragmen batuan maupun individu mineral, yang
berukuran kerakal atau lebih kecil mengalami penghalusan, retakan atau goresan.
Kenampakan permukaan butiran tersebut dapat disebabkan oleh proses abrasi pada
waktu proses transportasi, tektonik pada waktu terjadi proses deformasi, korosi atau
pelarutan oleh proses kimia, dan pertumbuhan mineral autigenik pada waktu proses
diagenesis. Kenampakan tekstur permukaan butir sedimen dapat dipelajari dengan
mikroskup binokuler atau dengan mikroskop elektron untuk mendapatkan hasil yang
lebih detil. Tekstur permukaan butiran banyak di teliti pada butiran mineral kuarsa,
karena mineral kuarsa merupakan mineral yang resisten, sehingga memungkinkan
untuk memberikan gambaran pada permukaannya.
Tekstur permukaan lebih mudah mengalami perubahan selama proses
transportasi dan pengendapan aripada kebolaan dan kebundaran butiran. Oleh sebab
itu tekstur permukaan lebih menunjukkan proses transportasi dan kondisi lingkungan
pengendapan butiran sedimen. Meskipun demikian terdapat keterbatasan tekstur
permukaan untuk analisis lingkungan pengendapan, karena tekstur permukaan yang
sama dapat terbentuk pada ligkungan pengendapan yang berbeda.
4. Fabrik
Fabrik merupakan susunan dan orientasi butiran partikel sedimen. Sifat ini
mempengaruhi sifat fisik batuan sedimen seperti densitas, porostas dan permebilitas
batuan sedimen.
4.1 Orientasi butiran
Partikel batuan sediment yang mempunyai bermacam bentuk (platy atau elongated),
cenderungterendapkan dengan orientasi tertentu. Butiran yang berbentuk platy
cenderung berorientasi sejajar dengan bidang perlapisan batuan sediment.
Kebanyakan orientasi partikel sediment, baik yang berukuran pasir maupun
pebble,yang diendapkan oleh aliranfluida cenderung sejajar dengan arah arus.
Orientasi butiran sediment tersebut dipengaruhi oleh proses transportasi dan
pengendapannya dan kondisi hidrolika di tempat pengendapannya.)
4.2 Hubungan antar butiran
37
Sedimen dengan sortasi jelek memiliki harga porositas dan permeabilitas yang lebih
rendah dibandingkan pada sediment dengan sortasi yang lebih baik. Hal ini
disebabkan karena pada sediment dengan sortasi jelek memungkinkan partikel yang
ukurannya lebih kecil dapat mengisi rongga antar butiran yang ukurannya lebih
besar, sehingga sediment tersebut akan lebih kompak.. Harga porositas juga akan
menurun ketika sediment mengalami kompaksi pada saat proses diagenesis.
Pertanyaan latihan
1. Apa yang dimaksud tekstur sediment dan sifat fisik apa saja yang termasuk
dalam tekstur sediment.
2. Sebut dan jelaskan sifat fisik apa saja yang dikontrol oleh tekstur sediment.
3. Tuliskan dengan lengkap klasifikasi ukuran butir sediment.
4. Tuliskan metode-metode pengukuran ukuran butir sediment dan batuan
sediment.
5. Apa yang dimaksud dengan sortasi, dan bagaimana menentukan harga sortasi
dari suatu endapan sediment.
6. Uraikan kegunaan dilakukannya interpretasi ukuran butir sediment dan
batuan sediment.
7. Jelaskan Bagaimana menentukan bentuk partikel sediment yang berukuran
gravel dan pasir.
8. Jelaskan faktor-faktor yang menentukan bentuk partikel sediment dan batuan
sediment.
38
Top Related