Praktikum m.k Sedimentologi Hari / Tanggal : PRAKTIKUM-2 UKURAN BUTIR SEDIMEN. Oleh

(1)

Praktikum m.k Sedimentologi Hari / Tanggal :

PRAKTIKUM-2

UKURAN BUTIR SEDIMEN

Oleh

Nama :

NIM :

PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2013

Nilai

(2)

PRAKTIKUM SEDIMENTOLOGI-2 UKURAN BUTIR SEDIMEN

Tujuan Instruksional Khusus:

Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa dapat mengetahui cara penentuan ukuran butir serta menganalisis ukuran butir sedimen.

Sub Pokok Bahasan

 Pengenalan cara penentuan ukuran butir sedimen

 Praktek mengolah dan menganalisis ukuran butir sedimen.

Tujuan Praktikum:

 Mahasiswa dapat memahami cara penentuan ukuran butir sedimen

 Mahasiswa dapat mengelompokkan ukuran butir sedimen

 Mahasiswa dapat menghitung statistik ukuran butir sedimen (mean, sorting, skweness dan kurtosis)

 Mahasiswa dapat menganalisis kondisi sedimen berdasarkan ukuran butirnya

PENDAHULUAN

Berdasarkan Skala Wentworth sedimen dapat dikelompokkan berdasarkan ukuran butirnya, yakni lempung, lanau, pasir, kerikil, koral (pebble), cobble, dan batu (boulder). Skala tersebut menunjukkan ukuran standar kelas sedimen dari fraksi berukuran mikron sampai beberapa mm dengan spektrum yang bersifat kontinu (Dyer 1986, Davis 1993).

Krumbein (1934) dalam Dyer (1986) mengembangkan Skala Wentworth dengan menggunakan unit phi (). Tujuannya untuk mempermudah pengklasifikasian apabila suatu sampel sedimen mengandung partikel yang berukuran kecil dalam jumlah yang besar. Skala phi () ini didasarkan pada logaritma negatif berbasis dua dengan bentuk konversi seperti pada persamaan berikut:

2d

log

  ...

dimana:

d : diameter partikel (mm)

(3)

Untuk mengkonversi unit phi menjadi milimeter digunakan persamaan (USACE,1998):



2

d ...

Ukuran suatu partikel mencerminkan keberadaan partikel dari jenis yang berbeda, daya tahan partikel terhadap proses pelapukan, erosi atau abrasi serta proses pengangkutan dan pengendapan material, misalnya kemampuan angin atau air untuk memindahkan partikel (Friedman and Sanders, 1978). Ukuran partikel juga sangat penting dalam menentukan tingkat pengangkutan sedimen dari ukuran tertentu dan tempat sedimen tersebut terakumulasi di lautan (Gross, 1993).

Dalam menentukan lingkungan sedimentasi dan arah transpor sedimen ada beberapa parameter statistik yang sering digunakan yaitu (Folk, 1974; Dyer, 1986): besar butir rata-rata (mean grain size), standar deviasi kepencongan (skewness) dan kurtosis.

Besar butir rata-rata (mean grain size) merupakan fungsi ukuran butir dari suatu populasi sedimen atau nilai terbesar butir di mana 50% halus dan sebaliknya kasar. Besar butir rata-rata dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (USACE, 1998):

3

84 50

16  





 

M ...

dimana:

16 : ukuran partikel 16 %

Standar deviasi adalah metode pemilahan keseragaman distribusi ukuran butir yakni peyortirannya.

Penyortiran dapat menunjukkan batas ukuran butir, tipe pengendapan, karakteristik arus pengendapan, serta lamanya waktu pengendapan dari suatu populasi sedimen. Standar deviasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (USACE, 1998):

6 4

5 95 16

84   

_    ^ ...

Skewness mencirikan ke arah mana dominan ukuran butir dari suatu populasi tersebut, mungkin simetri, condong ke arah sedimen berbutir kasar atau condong ke arah berbutir halus. Sehingga skewness dapat digunakan untuk mengetahui dinamika sedimentasi. Nilai skewness positif menunjukkan suatu populasi

(4)

sedimen condong berbutir halus, sebaliknya skewness negatif menunjukkan populasi sedimen condong berbutir kasar. Nilai skewness dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

) (

2

2 )

(

2 ₉₅ ₅

50 95 5 16

84

50 84 16



_ 



 



  ...

Sebaran nilai untuk skewness disajikan pada Tabel 1.

Ukuran kurtosis merupakan nisbah antara sebaran ekor dengan pusat sebaran pada bentuk kurva sedimen distribusi normal. Mengacu pada bentuk kurva distribusi normal, tinggi rendahnya atau runcing datarnya bentuk kurva dapat ditentukan dengan perhitungan. Bila kurva distribusi normal tidak terlalu runcing atau tidak terlalu datar disebut mesokurtik. Kurva yang runcing disebut leptokurtik, sedangkan untuk kurva yang datar disebut platikurtik. Dalam menentukan ukuran kurtosis dapat dihitung dengan persamaan berikut (USACE, 1998):

) (

44 .

2 ₇₅ ₂₅

5 95



_ 



  ...

Sebaran nilai untuk kurtosis disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Distribusi Kualitatif Sedimen untuk Standar Deviasi, Skewness, dan Kurtosis (CHL, 2002)

Standar Deviasi Skewness Kurtosis

 Very well sorted

 Well sorted

 Moderately well sorted

 Moderately sorted

 Poorly sorted

 Very poorly sorted

 Extremely poorly sorted

< 0.35 0.35 – 0.50 0.50 – 0.71

0.71 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00

> 4.00

 Very coarse- skewed

 Coarse-skewed

 Near symmetrical

 Fine-skewed

 Very fine-skewed

< -0.3

- 0.3 – 0.1 - 0.1 – 0.1 0.1 – 0.3

> 0.3

 Very platykurtic

 Platykurtic

 Mesokurtic

 Leptokurtic

 Very leptokurtic

 Extremely leptokurtic

< 0.65 0.65 - 0.90 0.90 - 1.11 1.11 - 1.50 1.50 - 3.00

> 3.00

(5)

Pergerakan air dan udara umumnya memisahkan partikel dari ukuran aslinya dan selanjutnya sedimen dari berbagai sumber yang berbeda akan bertemu dan menghasilkan percampuran antar ukuran yang berbeda-beda pula. Percampuran antar ukuran sangat sering terjadi di lautan yang kemudian disebut dengan populasi (segitiga Shepard). Percampuran ini ditetapkan dalam tiga kategori populasi yaitu kerikil, pasir dan lumpur sekaligus sebagai subyek percampuran (Gambar 1). Ketiga kategori tersebut merupakan subyek dalam percampuran sedimen dengan proporsi masing-masing ukuran dinyatakan dalam persen (Friedman and Sanders, 1978; Dyer, 1986).

100 % Gravel

100 %

75 % 50 % 25 % Sand

Pasir Kerikil

Lumpur

Kerikil pasiran Campuran lumpur, pasir dan

kerikil 100 % Lumpur

50 % 25 %

Pasir kerikilan Kerikil lumpuran

Lumpur kerikilan Lum pu

r pasir an

Pasir lum

pu

ran 75 %

50 % 75 %

25 %

Gambar 1. Diagram segitiga campuran lumpur, pasir, dan kerikil (Sumber : Shepard 1954 dalam Dyer 1986)

Sedimen dengan ukuran yang lebih halus lebih mudah berpindah dan cenderung lebih cepat daripada ukuran kasar. Fraksi halus terangkut dalam bentuk suspensi sedangkan fraksi kasar terangkut pada atau dekat dasar laut. Selanjutnya partikel yang lebih besar akan tenggelam lebih cepat daripada yang berukuran kecil (Dyer, 1986).

Berikut ini disajikan beberapa persamaan yang umum digunakan untuk analisis ukuran butir sedimen.

(6)

Statistical formulae used in the calculation of grain size parameters.

f is the frequency in percent; m is the mid-point of each class interval in metric (m_m) or phi (m_) units; P_x and _x are grain diameters, in metric or phi units respectively, at the cumulative percentile value of x.

(a) Arithmetic Method of Moments

Mean Standard Deviation Skewness Kurtosis

= 100^m

a

x fm

100 )

= (

2 a m a

x m

f 

  3

3

100 )

= (

a a m a

x m Sk f







4 4

100 )

= (

a a m a

x m K f







(b) Geometric Method of Moments

100 exp ln

= ^m

g

m

x f

100 ) ln exp (ln

=

2 g m g

x m

f 

  ₃

3

ln 100

) ln

= (ln

g g m g

x m Sk f







4 4

ln 100

) ln

= (ln

g g m g

x m K f







Sorting (g) Skewness (Sk_g) Kurtosis (K_g)

Very well sorted Well sorted

Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted

< 1.27 1.27 – 1.41 1.41 – 1.62 1.62 – 2.00 2.00 – 4.00 4.00 – 16.00

> 16.00

Very fine skewed Fine skewed Symmetrical Coarse skewed Very coarse skewed

< ^-1.30

-1.30 – ^-0.43

-0.43 – ⁺0.43

+0.43 – ⁺1.30

> ⁺1.30

Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic

< 1.70 1.70 – 2.55 2.55 – 3.70 3.70 – 7.40

> 7.40

(c) Logarithmic Method of Moments

= 100^



x fm

100 )

= (

 2



 f m x

3 3

100 )

= (



 

x m Sk f 

4 4

100 )

= (



 

x m

K f 

Sorting (_) Skewness (Sk_) Kurtosis (K_)

< 0.35 0.35 – 0.50 0.50 – 0.70 0.70 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00

> 4.00

> ⁺1.30

+0.43 – ⁺1.30

-0.43 – ⁺0.43

-0.43 – ^-1.30

< ^-1.30

Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic

< 1.70 1.70 – 2.55 2.55 – 3.70 3.70 – 7.40

> 7.40

(7)

(d) Logarithmic (Original) Folk and Ward (1957) Graphical Measures

3

84 50

16  

  

Z 

M 4 6.6

5 95 16

84   

  

 

I   84 16

50 84 16

2 2





 

SkI

 95 5

50 95 5

2 2





 

 75 25

5 95

44 .

2  





  KG

Sorting (I) Skewness (Sk_I) Kurtosis (K_G)

< 0.35 0.35 – 0.50 0.50 – 0.70 0.70 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00

> 4.00

+0.3 to ⁺1.0

+0.1 to ⁺0.3

+0.1 to ^-0.1

-0.1 to ^-0.3

-0.3 to ^-1.0

Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic Extremely leptokurtic

< 0.67 0.67 – 0.90 0.90 – 1.11 1.11 – 1.50 1.50 – 3.00

> 3.00

(e) Geometric Folk and Ward (1957) Graphical Measures

Mean Standard Deviation

3 ln ln

explnP¹⁶ P⁵⁰ P⁸⁴

M_G  

 



 



 

 

 6.6

ln ln 4

ln

exp lnP¹⁶ P⁸⁴ P⁵ P⁹⁵

G

Skewness Kurtosis

 

   

 25 5

50 95

5 16

84

50 84

16

ln ln 2

ln 2 ln ln ln

ln 2

ln 2 ln ln

P P

P

P P

Sk_G P



 



 

 25 75

95 5

ln ln 44 . 2

ln ln

P P

P K_G P



 

Sorting (G) Skewness (Sk_G) Kurtosis (K_G)

< 1.27 1.27 – 1.41 1.41 – 1.62 1.62 – 2.00 2.00 – 4.00 4.00 – 16.00

> 16.00

-0.3 to ^-1.0

-0.1 to ^-0.3

-0.1 to ⁺0.1

+0.1 to ⁺0.3

+0.3 to ⁺1.0

Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic Extremely leptokurtic

< 0.67 0.67 – 0.90 0.90 – 1.11 1.11 – 1.50 1.50 – 3.00

> 3.00

(8)

Size scale modified from Udden (1914) and Wentworth (1922).

Grain Size Descriptive term

phi mm

Very Large

Boulder

-10 1024

Large

-9 512

Medium

-8 256

Small

-7 128

Very small

-6 64

Very coarse

Gravel

-5 32

Coarse

-4 16

Medium

-3 8

Fine

-2 4

Very fine

-1 2

Very coarse

Sand

0 1

microns Coarse

1 500

Medium

2 250

Fine

3 125

Very fine

4 63

Very coarse

Silt

5 31

Coarse

6 16

Medium

7 8

Fine

8 4

Very fine

9 2

Clay

(9)

Lembar Kerja Praktikum

Diketahui Data Hasil Pengukuran Berikut:

(Lengkapi Data Pada Tabel)

KELOMPOK Station B.Cawan B.Kering+B.Cawan B.Kering

1.2 1.05 88.36 ………..

2.1 1.05 100.35 ………..

4.1 1.03 65.49 ………..

4.2 1.09 86.05 ………..

5.2 1.05 125.59 ………..

5.3 1.03 67.39 ………..

6.1 1.04 53.83 ………..

6.2 1.06 102.92 ………..

8.1 1.03 78.68 ………..

9.1 1.09 67.91 ………..

9.2 1.10 102.08 ………..

9.3 1.02 73.63 ………..

Setelah dilakukan penimbangan pada masing-masing fraksi sedimen maka diperoleh hasil sebagai berikut:

(Lengkapi Data Pada Tabel)

KEL I

Station Phi BC BC + BK BK

2.1 -1 0.96 6.65 ……..

0 0.97 1.16 ……..

1 0.89 1.20 ……..

2 0.87 4.54 ……..

3 0.93 17.69 ……..

4 0.96 71.00 ……..

4.5 1.37 1.90 ……..

5 1.04 1.05 ……..

6 1.05 1.06 ……..

7 0.86 2.49 ……..

1.2 -1 1.06 1.40 ……..

0 1.06 1.25 ……..

1 1.11 1.34 ……..

2 1.05 6.25 ……..

3 0.95 75.05 ……..

4 0.94 6.51 ……..

4.5 1.42 1.50 ……..

5 0.94 1.05 ……..

6 0.96 0.98 ……..

7 0.97 1.14 ……..

(10)

KEL II

4.1 -1 1.04 1.09 ……..

0 0.98 1.11 ……..

1 1.06 1.35 ……..

2 1.06 1.50 ……..

3 1.06 2.79 ……..

4 1.04 5.36 ……..

4.5 1.38 1.57 ……..

5 0.92 1.05 ……..

6 1.07 1.18 ……..

7 1.07 1.14 ……..

5.2 -1 0.94 18.23 ……..

0 0.91 9.12 ……..

1 1.06 13.35 ……..

2 0.95 52.10 ……..

3 0.96 32.50 ……..

4 0.91 2.89 ……..

4.5 1.02 1.09 ……..

5 0.90 0.92 ……..

6 0.96 0.97 ……..

7 0.91 0.93 ……..

KEL III

9.1 -1 0.89 1.27 ……..

0 0.89 1.18 ……..

1 0.91 2.95 ……..

2 0.91 7.58 ……..

3 0.89 12.18 ……..

4 0.90 14.15 ……..

4.5 0.90 0.97 ……..

5 0.90 0.96 ……..

6 0.89 0.93 ……..

7 0.75 1.13 ……..

6.1 -1 0.98 1.13 ……..

0 0.92 1.21 ……..

1 0.95 1.53 ……..

2 0.97 1.70 ……..

3 0.95 3.88 ……..

4 0.93 10.20 ……..

4.5 0.94 1.07 ……..

5 0.87 1.12 ……..

6 0.87 0.92 ……..

7 0.88 1.07 ……..

KEL IV

Station Phi BC BC + BK BK

4.2 -1 1.00 1.51 ……..

0 0.97 1.27 ……..

1 1.07 3.24 ……..

2 1.07 28.24 ……..

3 0.99 49.27 ……..

4 0.92 3.22 ……..

4.5 1.42 1.49 ……..

5 1.03 1.04 ……..

6 0.93 1.46 ……..

7 0.93 0.94 ……..

Station Phi BC BC + BK BK

6.2 -1 1.03 1.98 ……..

0 0.92 1.33 ……..

1 0.94 1.12 ……..

2 0.95 80.93 ……..

3 0.98 19.46 ……..

4 0.88 1.64 ……..

4.5 1.07 1.08 ……..

5 0.97 0.99 ……..

6 0.96 0.97 ……..

7 0.93 0.94 ……..

(11)

KEL V

8.1 -1 0.94 1.04 ……..

0 0.94 1.08 ……..

1 0.97 1.33 ……..

2 0.97 1.98 ……..

3 0.93 14.06 ……..

4 0.98 20.13 ……..

4.5 0.98 1.31 ……..

5 0.97 1.41 ……..

6 0.97 1.12 ……..

7 0.92 0.99 ……..

5.3 -1 0.87 0.88 ……..

0 0.92 1.05 ……..

1 0.92 1.33 ……..

2 1.00 1.65 ……..

3 0.93 5.43 ……..

4 0.91 22.28 ……..

4.5 1.07 1.22 ……..

5 0.91 1.03 ……..

6 0.92 1.09 ……..

7 0.96 1.04 ……..

9.3 -1 0.89 1.02 ……..

0 0.89 1.12 ……..

1 0.89 1.05 ……..

2 1.43 1.94 ……..

3 1.37 5.64 ……..

4 1.39 16.58 ……..

4.5 1.41 1.57 ……..

5 1.35 1.54 ……..

6 1.43 1.59 ……..

7 1.45 1.68 ……..

(12)

TUGAS PRAKTIKUM:

Lengkapi Tabel Berikut ini:

Station

Berat

Total Phi BC BC + BK BK

Jenis Fraksi

Jumlah Fraksi (gr)

%

Fraksi % Phi %

Kumulatif

-1 0 1 2 3 4 4.5

5 6 7

Station

Berat

Total Phi BC BC + BK BK

Jenis Fraksi

Jumlah Fraksi (gr)

% Fraksi

Persentase Phi

% Kumulatif

-1 0 1 2 3 4 4.5

5 6 7

(13)

Dari hasil tabel diatas berikan gambaran mengenai kondisi sedimen pada masing-masing lokasi.

Stasiun :

(14)

Stasiun Nilai Ø Nilai D (^um)

5 16 25 50 75 84 90 95 5 16 25 50 75 84 90 95 00000 00000 00000 00000 00000 0000 00000 00000 0000 00000 00000 00000 00000 00000 00000 00000

Stasiun Parameter Sedimen

Mz um MD um Skewness Deskripsi Sorting Deskripsi Kurtosis Deskripsi

Tugas untuk praktikum minggu depan:

1. Lanjutkan analisis data ukuran butir sedimen pada masing-masing kelompok

2. Berikan pembahasan mengenai ukuran butir sedimen pada masing-masing stasiun (cari referensi tambahan) 3. Berikan pembahasan dari nilai skewness, sorting dan kurtosis dari data yang diperoleh (cari referensi tambahan) 4. Buat kurva log dengan menggunakan kertas millimeter block dan segitiga shepard dari masing-masing stasiun.

5. Lakukan pertukaran data dan buat grafik hubungan sorting dengan skweness, mean dengan sorting serta mean dengan skewness.

6. Buat pembahasan mengenai kondisi sedimen dari seluruh data diatas (cari referensi tambahan).

7. Persiapkan dalam bentuk laporan dan bahan presentasi minggu depan.