Diagram Hjulstrom
Diagram Hjulstrom menunjukkan hubungan antara kelajuan aliran air dengan ukuran butir. Diagram ini di tunjukkan oleh Hjulstrom pada tahun 1939. Ada dua garis utama dalam diagram ini. Garis yang di bawah menunjukkan hubungan kelajuan aliran dan partikel yang telah berada dalam keadaan bergerak. Kemudian yang atas menunjukkan kelajuan yang dibutuhkan untuk menggerakkan partikel yang berada dalam keadaan diam.
Pada bagian kanan kedua garis tampak lebih sejajar dibandingkan dengan yang di sebelah kiri. Garis atas menunjukkan kelengkungan dibanding dengan garis di bawah. Ini menunjukkan bahwa, dalam keadaan diam, partikel seperti claydan silt membutuhkan kelajuan yang lebih besar dibandingkan pasir untuk dapat digerakkan oleh aliran. Hal ini disebabkan oleh sifat dari mineral lempung yang adhesif. Sekali mineral-mineral lempung ini terendapkan, maka mineral-mineral ini akan salin menempel. Hal inilah yang menyebabkan partikel-pertikel lempung lebih sulit terangkut.
Gambarkan Endapan Turbidit, sekuen bouma dan jelaskan masing2 lapisanya. Mekanisme Turbidit dan Struktur Sedimennya ?
Jawaban :
Arus turbidit merupakan salah satu mekanisme dalam sedimen gravity flow (pergerakan sedimen oleh gravitasi) yang mana material sedimen terangkut atau tertransportasikan pada bagian atas arus fluid turbulence (turbulen fluida).Penyebab terjadinya suspensi sedimen pada aliran disebabkan oleh densitasnya yang meningkat pada ambient water, menghasilkan aliran menuruni slope.
Arus densitas merupakan longsoran-longsoran material sedimen dari tumpukan sedimen yang lerengnya sudah tidak stabil dan karena suatu gaya/sentakan (gempa bumi, badai) yang menyebabkan sedimen-sedimen tersebut meluncur.Sedimen- sedimen yang meluncur ini kemudian berkembang menjadi suatu arus dimana sedimennya lepas-lepas dan butir-butirnya bergerak sendiri.
Arus densitas terbentuk oleh gaya gravitasi karena adanya perbedaan densitas antara tubuh fluida.Perbedaan densitas tersebut disebabkan oleh salinitas dan temperatur yang bervariasi pada suspensi sedimen dalam fluida.Arus turbidit merupakan salah satu type dari arus densitas yang mengalir menuruni lereng sepanjang dasar samudra atau danau disebabkan perbedaan densitas dengan ambient water yang disebabkan oleh sedimen tersuspensi pada air yang disebabkan oleh turbulen. Arus turbidit dapat terbentuk oleh berbagai mekanisme, diantaranya sediment failure, aliran pasir pada tebing (canyon) yang dipicu oleh badai, aliranbedload dari sungai, glacial yang mencair, dan aliran selama erupsi. Secara singkat
mekanisme pengendapan arus turbidit adalah partikel- partikel bergerak tanpa perantara/bantuan air, tetapi karena adanya energi potensial yang dimilikinya (ketinggian/kemiringan lereng) berubah menjadi energi kinetik karena adanya pengaruh dari gravitasi, dan pengendapan materialnya terjadi segera setelah energi kinetis habis (tempat datar, hambatan). Pada umunya endapan turbidit ditafsirkan sebagai endapan laut dalam.terutama jika terdapat sisipan-sisipan sedimen-sedimen pelitic.Namun turbidit juga dapat dijumpai sebaai endapan sedimen dangkal yaitu endapan danau.
Surges, atau arus turbidit yang tidak teratur, dipicu oleh beberapa kejadian katastropik, diantaranya gempa bumi yang menyebabkan sedimen massive slumping (longsoran sedimen masif) atau gelombang badai yang terjadi pada continental slope.Middleton dan Hampton (1976) menyatakan bahwa aliran gelombang berkembang dalam tiga bagian utama ketika bergerak dari source-nya:
1. Head (kepala), Paling tebal, mempunyai bentuk khusus, sedimen dan air menyapu ke muka dan ke atas, jatuh kembali ke belakang, erosi terjadi disisni.
2. Body (tubuh utama), arus di sini ketebalannya bersifat uniform.
3. Tail (ekor), arus menipis dan tidak beraturan, arus menjadi sangat encer
Arus densitas mengalir pada suatu slope dan mengikis permukaan dari dasar slope tersebut karena adanya muatan sedimen pada arus densitas tersebut yang mempunyai daya mengikis.Oleh karena itu pada depositional interface (permukaan pengendapan) sering terdapat struktur sedimen seperti :
1.drag cast 2. Tool mark 3. Rill mark
Struktur sedimen yang paling umum dan khas terjadi pada endapan turbidit adalah “Flute cast”.Struktur sedimen ini terbentuk akibat adanya pengikisan oleh arus pada permukaannyua.Struktur sedimen ini berupa pusaran-pusaran pada permukaan endapan turbidit.
Pengendapan endapan turbidit terjadi sesaat setelah arus kehilangan tenaga, yang pertama kali diendapkan adalah fraksi- fraksi kasar pada bagian bawah, sedangkan bagian atas mungkin arus masih mengalir.Karena sifat dari arus densitas maka pengendapan terjadi sekaligus sehingga pasir yang diendapkan sangat buruk sortingnya (pemilahannya).Dan butir-butir yang kasar akan terendapkan terlebih dahulu daripada yang lebih halus.Ini akan membentuk struktur sedimen graded bedding dan pada pemilahan yang lebih baik akan membentuk struktur sedimen
horizontal stratification.
Fraksi yang lebih halus akan lebih lama dalam arus densitas sebagai suspensi.Pengendapan dapat terjadi diatas fraksi kasar yang lebih dulu terendapkan atau dapat pula mengendap pada tempat yang lebih jauh.pengendapan ini menghasilkan struktur sedimen “current ripple” dan “convolute lamination”.Pada akhir dari siklus sedimentasi material dalam bentuk suspensi terendapkan membentuk struktur sedimen “pararel laminasi”. Pada fase sedimentasi selanjutnya akan terbentuk sedimen pelagik.
Contoh endapan turbidit
Karakteristik endapan turbidit pada dasarnya dapat dikelompokkan ke dalam dua bagian besar berdasarkan litologi dan struktur sedimen, yaitu :
- Karakteristik Litologi
a) Terdapat perselingan tipis yang bersifat ritmis antar batuan berbutir relatif kasar dengan batuan yang berbutir relatif halus, dengan ketebalan lapisan beberapa milimeter sampai beberapa puluh centimeter. Umumnya perselingan antar batupasir dan serpih. Batas atas dan bawah lapisan datar, tanpa adanya penggerusan (scouring).
b) Pada lapisan batuan berbutir kasar memiliki pemilahan buruk dan mengandung mineral-mineral kuarsa, feldspar, mika, glaukonit, juga banyak didapatkan matrik lempung. Kadang-kadang dijumpai adanya fosil rework, yang menunjukan lingkungan laut dangkal.
c) Pada beberapa lapisan batupoasir dan batulanau didapatkan adanya fragmen tumbuhan. d) Kontak perlapisan yang tajam, kadang berangsur menjadi endapan pelagik.
e) Pada perlapisan batuan, terlihat adanya struktur sedimen tertentu yang menunjukan proses pengendapannya, yaitu antara lain perlapisan bersusun, perlapisan sejajar, perlapisan bergelombang, konvolut, dengan urut-urutan tertentu.
f) Tak terdapat struktur sedimen yang memperlihatkan ciri endapan laut dangkal maupun fluvial, antara lain pengerukan, silang siur, dll.
g) Sifat-sifat penunjukan arus , memperlihatkan pola aliran yang hampir seragam saat suplai terjadi.
Karakteristik tersebut tidak selalu harus ada pada suatu endapan turbidit. Dalam hal ini lebih merupakan suatu alternatif, mengingat bahwa suatu endapan turbidit juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lainnya yang akan memberikan ciri yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lain.
Karakteristik Struktur sedimen
Menurut Bouma (1962) dalam hal pengenalan endapan turbidit salah satu ciri yang penting adalah struktur sedimen, karena mekanisme pengendapan arus turbid memberikan
karakteristik sedimen tertentu. Banyak klasifikasi struktur sedimen hasil mekanisme arus turbid, salah satunya karakteristik genetik dari Selly (1969). Selly (1969) mengelompokan struktur sedimen menjadi 3 berdasarkan proses pembentukannya :
a) Struktur Sedimen Pre-Depositional
Merupakan struktur sedimen yang terjadi sebelum pengendapan sedimen, yang berhubungan dengan proses erosi oleh bagian kepala (head) dari suatu arus turbid (Middleton, 1973). Umumnya pada bidang batas antara lapisan batupasir dan serpih. Beberapa struktur sedimen yang antara lain flute cast, groove cast.
b) Struktur Sedimen Syn-Depositional
Struktur yang terbentuk bersamaan dengan pengendapan sedimen, dan merupakan struktur yang penting dalam penentuan suatu endapan turbidit. Beberapa struktur sedimen yang penting diantaranya adalah perlapisan bersusun, perlapisan sejajar dan perlapisan bergelombang.
c) Struktur Sedimen Post-Derpositional
Struktur sedimen yang dibentuk setelah terjadi pengendapan sedimen, yang umumnya berhubungan dengan proses deformasi. Salah satunya struktur pembebanan.
Sam Boggs (1995) mengklasifikasikan struktur sedimen dengan menghubungkan struktur stratifikasi dan bentuk dasar. Struktur stratifikasi dibagi menjadi 4 :
(1) Bedding dan lamination (2) Bedforms
(3) Cross lamination (4) Irregular stratification
Struktur sedimen dibagi 4 berdasarkan proses terjadinya, yaitu : 1) Strutur yang terjadi karena proses sedimentasi
2) Struktur yasng terjadi karena adanya deformasi 3) Struktur yang terjadi karena erosi
4) Struktur yang terbentuk dari aktivitas biogenic
Umumnya struktur sedimen yang ditemukan pada endapan turbidit adalah struktur sedimen yang terbentuk karena proses sedimentasi, terutama yang terjadi karena proses pengendapan suspensi dan arus.
Bouma (1962) memberikan urutan ideal endapan turbidit yang dikenal dengan Bouma Sequence, dari interval a-e. Urut-urutan endapan turbidit yang umumnya berupa perselingan antara batupasir dan batulempung merupakan suatu satuan yang berirama (ritmis), dimana setiap satuan merupakan hasil episode tunggal dari suatu arus turbid. Bouma Sequence yang
lengkap dibagi 5 interval, peralihan antara satu interval ke interval berikutnya dapat secara tajam, berangsur, atau semu, yaitu :
1) Gradded Interval (Ta)
Merupakan perlapisan bersusun dan bagian terbawah dari urut-urutan ini, bertekstur pasir kadang-kadang sampai kerikilatau kerakal. Struktur perlapisan ini menjadi tidak jelas atau hilang sama sekali apabila batupasir penyusun ini terpilah baik. Tanda-tanda struktur lainnya tidak tampak.
2) Lower Interval of Parallel Lamination (Tb)
Merupakan perselingan antara batupasir dengan serpih atau batulempung, kontak dengan interval dibawahnya umumnya secara berangsur
3) Interval of Current Ripple Lamination (Tc)
Merupakan struktur perlapisan bergelombang dan konvolut. Ketebalannya berkisar antara 5-20 cm, mempunyai besar butir yang lebih halus daripada kedua interval dibawahnya. (Interval Tb).
4) Upper Interval of Parallel Lamination (Td)
Merupakan lapisan sejajar, besar butir berkisar dari pasir sangat halus sampai lempung lanauan. Interval paralel laminasi bagian atas, tersusun perselingan antarabatupasir halus dan lempung, kadang-kadang lempung pasirannya berkurang ke arah atas. Bidang sentuh sangat jelas.
5) Pelitic Interval (Te)
Merupakan susunan batuan bersifat lempungan dan tidak menunjukan struktur yang jelas ke arah tegak, material pasiran berkurang, ukuran besar butir makin halus, cangkang foraminifera makin sering ditemukan. Bidang sentuh dengan interval di bawahnya berangsur. Diatas lapisan ini sering ditemukan lapisan yang bersifat lempung napalan atau yang disebut lempung pelagik.
Urut-urutan ideal seperti diatas mungkin tak selalu didapatkan dalam lapisan, dan umumnya dapat merupakan urut-urutan internal sebagai berikut (Gb.2.5) :
1) Base cut out sequence.
Urutan interval ini merupakan urutan turbidit yang lebih utuh, sedangkan bagian bawahnya hilang. Bagian yang hilang bisa Ta, Ta-b, Ta-c dan Ta-d.
2) Truncated sequence
Urutan interval yang hilang dari sekuen yang hilang adalah bagian atas, yaitu : Tb-e, Tc-e, Td-e, Te. Hal ini disebabkan adanya erosi oleh arus turbid yang kedua
Urutan ini merupakan kombinasi dari kedua kelompok base cut out sequence dan truncated sequence yaitu bagian atas dan bagian bawah bisa saja hilang.
Bouma (1962) telah membuat bentuk hipotetik kerucut tunggal dan ganda (gb.2.5). Pada dasarnya endapan oleh arus turbid yang besar mempunyai rangkaian yang lengkap dan setelah pengendapan material yang kasar kecepatan berkurang dan pada saat tertentu dimana kecepatan sangat rendah mulai terbentuk laminasi interval (Tb-e = T2). Proses berkurangnya kecepatan dan ukuran butir sedimen berjalan terus selama pengendapan, sehingga terbentuk rangkaian (Tc=T3), (Td-e=T4) dan (Te=T5).
Berdasarkan sifat jauh dekatnya sumber, maka endapan turbidit dapat dibagi menjadi 3 fasies, yaitu : fasies proximal, intermediate dan distal. Distal merupakan endapan turbidit yang pengendapannya relatif lebih jauh dari sumbernya atau tidak mengandung interval a dan b. endapannya dicirikan oleh adanya perselingan yang teratur antara batupasir dan serpih, lapisan batupasirnya tipis-tipis dan lapisan serpihnya lebih tebal. Pengendapan yang relatif lebih dekat dengan sumbernya disebut turbidit proximal, biasanya berbutir kasar, kadang 0 kadang konglomeratan dan sedikit serpih.
Diagram Hjulstrom
Gambar di atas merupakan gambar diagram Hjulstrom (oleh Hjulstrom, 1939) yang menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran air dan ukuran butir. Diagram ini terdiri dari dua sumbu utama, yaitu sumbu x dan sumbu y.
Sumbu x menunjukkan hubungan antara kecepatan (kelajuan) aliran air dengan partikel yang dalam keadaan bergerak. Sedangkan sumbu y menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran air dengan partikel yang dalam keadaan diam. Hal ini dapat menunjukkan bahwa parikel seperti clay(lempung) dan silt (lanau) memerlukan kecepatan yang lebih besar
dibandingkan dengan pasir untuk digerakkan oleh aliran ketika berada dalam keadaan diam. Keadaan ini disebabkan oleh sifat mineral lempung. Mineral lempung, apabila telah terendapkan akan saling mengikat/menempel.
Diagram Hjulstrom
Diagram Hjulstrom menunjukkan hubungan antara kelajuan aliran air dengan ukuran butir. Diagram ini di tunjukkan oleh Hjulstrom pada tahun 1939. Ada dua garis utama dalam diagram ini. Garis yang di bawah menunjukkan hubungan kelajuan aliran dan partikel yang telah berada dalam keadaan bergerak. Kemudian yang atas menunjukkan kelajuan yang dibutuhkan untuk menggerakkan partikel yang berada dalam keadaan diam.
Pada bagian kanan kedua garis tampak lebih sejajar dibandingkan dengan yang di sebelah kiri. Garis atas menunjukkan kelengkungan dibanding dengan garis di bawah. Ini menunjukkan bahwa, dalam keadaan diam, partikel seperti clay dansilt membutuhkan kelajuan yang lebih besar dibandingkan pasir untuk dapat digerakkan oleh aliran. Hal ini disebabkan oleh sifat dari mineral lempung yang adhesif. Sekali mineral-mineral lempung ini terendapkan, maka mineral-mineral ini akan salin menempel. Hal inilah yang menyebabkan partikel-pertikel lempung lebih sulit terangkut.
Diagram Hjulstrom
Diagram Hjulström
Posted by Hasan celebes 07.06, under all about geologi | 1 comment
Diagram Hjulström, menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dan transportasi butir-butir lepas. Ketika butir telah terendapkan, diperlukan energi yang lebih tinggi untuk mulai menggerakkannya daripada menjaganya tetap bergerak ketika telah bergerak. Sifat kohesif partikel lempung mengartikan bahwa sedimen berbutir halus memerlukan kecepatan yang lebih tinggi untuk mengerosi kembali sedimen ini ketika sedimen ini terendapkan, khususnya ketika terkompaksi. (dari Earth, edisi kedua oleh Frank Press dan Raymond Siever. 1974, 1978, dan 1986 oleh W.H. Freeman and Company). Partikel halus dalam aliran, sebagaimana yang ditunjukkan oleh diagram Hjulström, memiliki konsekuensi penting untuk pengendapan dalam lingkungan pengendapan alami. Lempung dapat tererosi dalam semua kondisi kecuali air yang menggenang, tapi lumpur dapat terakumulasi dalam semua kondisi dimana aliran berhenti mengalir dengan waktu yang cukup untuk partikel lempung terendapkan: aliran yang kembali mengalir tidak akan menaikkan kembali endapan lempung kecuali kecepatannya relatif tinggi.
Diagram Hjulström adalah diagram yang menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran air dan ukuran butir (Hjulström 1939). Ada dua garis utama pada grafik. Garis yang lebih rendah menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dan partikel yang siap akan bergerak. Ini menunjukkan bahwa kerakal akan berhenti di sekitar 20-30 cm/s, butirpasir sedang pada 2-3 cm/s, dan partikel lempung ketika kecepatan aliran adalah secara efektif nol. Oleh karena itu ukuran butir partikel di dalam aliran dapat digunakan sebagai petunjuk kecepatan pada waktu pengendapan sedimen jika terendapkan sebagai partikel-partikel terisolasi. Garis kurva bagian atas menunjukkan kecepatan aliran yang diperlukan untuk mengerakkan partikel dari kondisi diam. Pada setengah bagian kanan grafik, garis ini sejajar dengan garis yang pertama tapi untuk ukuran butir tertentu diperlukan kecepatan yang lebih besar untuk memulai pergerakan daripada untuk menjaga partikel tetap bergerak. Pada sisi kiri diagram terdapat garis divergen yang tajam: secara intuisi, partikel lanau yang lebih kecil dan lempung memerlukan kecepatan yang lebih besar untuk menggerakkannya daripada pasir. Hal ini dapat dijelaskan melalui sifat mineral lempung yang akan mendominasi fraksi halus dalam sedimen. Mineral lempung bersifat kohesif (2.5.5) dan sekali terendapkan akan cenderung merekat bersama, membuatnya lebih sulit untuk naik ke dalam aliran daripada butir-butir pasir. Catat bahwa ada dua macam untuk material kohesif. Lumpur „tak terkonsolidasi‟ (unconsolidated mud) telah terendapkan tapi tetap merekat, material plastis. Lumpur „terkonsolidasi‟ (consolidated mud) telah lebih banyak mengeluarkan air darinya dan bersifat kaku atau keras (rigid). Dalam prakteknya, banyak endapan material lumpuran berada antara dua macam ini.
