Analisis Ukuran Butir Pasir

(1)

ANALISIS UKURAN BUTIR PASIR (ANALISIS GRANULOMETRI)

Analisis granulometri

merupakan suatu analisis tentang ukuran butir sedimen.

Analisis ini dilakukan untuk mengetahui tingkat resistensi butiran sedimen terhadap

proses-proses eksogenik seperti pelapukan erosi dan abrasi dari

provenance,

serta

proses transportasi dan deposisinya. Hal-hal tersebut merupakan variabel penting

dalam melakukan suatu interpretasi.

Tingkat resistensi suatu batuan dapat dilihat dari ukuran butirnya. Proses-proses

eksogenik akan mengubah bentuk dan ukuran suatu partikel sedimen. Nah, yang

mungkin awalnya runcing-runcing, atau ukuran butirnya masih gede-gede, lama

kelamaan kan seiring waktu akan berubah karena proses eksogenik itu. Sedangkan

proses transportasi dan deposisi memperlihatkan proses bagaimana agen utama

seperti air menggerakkan dan mengendapkan butiran sedimen.

Menurut Boggs (1987), ada 3 faktor yang mempengaruhi ukuran butir batuan

sedimen, yaitu variasi ukuran butir sedimen asal, proses transportasi, dan energi

pengendapan. Data-data hasil analisis ukuran butir sedimen tersebut digunakan

untuk mengetahui 3 faktor tersebut secara jelas.

Material-material sedimen yang terdapat di permukaaan bumi memiliki ukuran yang

sangat bervariasi. Udden (1898) membuat skala ukuran butiran sedimen, yang

kemudian skala tersebut dimodifikasi oleh Wenworth pada tahun 1922 dan dikenal

dengan skala ukuran butir

Udden-Wenworth (1922).

Ukuran butiran sedimen

yang ditetapkan adalah mulai dari <1/256 hingga >256mm dan terbagi menjadi 4

kelompok besar, yaitu

clay, silt, sand,

dan

gravel.

Setelah skala Udden-Wenworth banyak digunakan, kemudian Krumbein (1934)

membuat suatu transformasi logaritmik dari skala tersebut yang kemudian dikenal

dengan skala phiΦ = – log

2

d, dengan d adalah ukuran butir dalam mm. Skala phi

akan menghasilkan nilai positif dan nilai negatif. Semakin besar ukuran butir dalam

mm, maka nilai phi akan semakin negatif. Sebaliknya, semakin kecil ukuran butir

dalam mm, maka nilai phi akan semakin positif. Krumbein memilih logaritma

negatif dari ukuran butir (mm) karena ukuran pasir dan butiran halus lebih sering

dijumpai pada batuan sedimen.

Analisis distribusi ukuran sedimen dapat dilakukan dengan cara melakukan

pengukuran langsung terhadap material sedimen berukuran gravel, dan pengayakan

kering pada material sedimen berukuran pasir dan lempung. Untuk mendapatkan

sampel

yang

mampu

mewakili

semua

sampel

itu

sendiri,

maka

dilakukan

splitting.

Metode

splitting

yang

digunakan

dalam

praktikum

adalah

quartering. Quartering

dilakukan dengan cara menuangkan sampel melalui

(2)

suatu corong di atas karton yang disilangkan saling tegak lurus sehingga sampel

akan terbagi dalam 4 kuadran. Proses ini diulang-ulang hinggai diperoleh berat

sampel yang diinginkan.

Ada beberapa metode atau cara yang dilakukan untuk menganalisis distribusi

ukuran butir, yaitu cara grafis dan cara matematis. Analisis yang dilakukan

bertujuan untuk mendapatkan beberapa parameter. Parameter nilai pada

pengukuran butir sedimen antara lain ukuran butir rata-rata (mean), keseragaman

butir (sorting), skewness, dan kurtosis. Parameter tersebut dapat ditentukan nilainya

berdasarkan perhitungan secara grafis maupun secara matematis. Perhitungan

secara grafis menggunakan persamaan yang berdasarkan nilai phi pada sumbu

horizontal kurva prosentase frekuensi kumulatif. Sedangkan perhitungan matematis

menggunakan rumus umum momen pertama dengan asumsi bahwa kurva distribusi

frekuensinya bersifat normal (Gaussian).



Cara Grafis

Cara grafis dilakukan setelah melakukan pengayakan dan penimbangan

terhadap butiran sedimen. Butiran sedimen yang diayak dan ditimbang berukuran

pasir halus hingga pasir kasar. Setelah dilakukan pengayakan dan penimbangan,

data-data tersebut diplot dalam beberapa grafik dan histogram. Salah satunya adalah

kurva frekuensi kumulatif yang digunakan untuk menentukan nilai phi pada

persentil tertentu yang kemudian dimasukkan dalam rumus moment. Rumus-rumus

yang digunakan dalam cara grafis adalah:

Median

Median adalah ukuran butir partikel tepat pada tengah-tengah populasi, yang

berarti separuh dari berat keseluruhan partikel adalah lebih halus sedangkan

separuh lainnya lebih kasar dari ukuran butir tersebut. Median dapat dilihat secara

langsung dari kurva komulatif, yaitu nilai phi pada titik dimana kurva komulatif

memotong nilai 50%.

Mode

Mode merupakan ukuran butir yang frekuensi kemunculannya paling sering

(paling banyak). Nilai mode adalah nilai phi pada titik tertinggi kurva frekuensi.

Mean

Mean adalah nilai rata-rata ukuran butir. Pada umumnya ukuran butir ini

dinyatakan dalam phi ataupun dalam satuan mm.

(3)

Sortasi adalah nilai standar deviasi distribusi ukuran butir (sebaran nilai di

sekitar mean). Parameter ini menunjukkan tingkat keseragaman butir.

Nilai Standard Deviasi

Klasifikasi

< 0,35

Very well sorted

0,35 – 0,50

Well sorted

0,50 – 0,71

Moderately well sorted

0,71 – 1,00

Moderately sorted

1,00 – 2,00

Poorly sorted

2,00 – 4,00

Very poorly sorted

> 4,00

Extremely poorly sorted

Skewness (Sk)

Skewness

menyatakan derajat ketidaksimetrian suatu kurva. Bila Sk berharga positif

maka sedimen yang bersangkutan mempunyai jumlah butir kasar lebih banyak dari

jumlah butir yang halus dan sebaliknya jika berharga negatif maka sedimen tersebut

mempunyai jumlah butir halus lebih banyak dari jumlah butir yang kasar.

Nilai Skewness

Klasifikasi

+1.0 sd +0,3

Very fine skewness

+0,3 sd +0,1

Fine skewness

+0,1 sd -0,1

Near symmetrical

-0,1 sd -0,3

Coarse skewness

-0,3 sd -1,0

Very coarse skewness

Kurtosis

Kurtosis dapat menunjukan harga perbandingan antara pemilahan bagian tengah

terhadap bagian tepi dari suatu kurva. Untuk menentukan harga K digunakan rumus

yang diajukan oleh Folk (1968)

Ads not by this site

Nilai Kurtosis

Klasifikasi

<0,67

Very platycurtic

0,67 – 0,90

Platycurtic

(4)

1,11 – 1,50

Leptokurtic

1,50 – 3,00

Very leptokurtic

>3,00

Extremely leptokurtic



Cara Matematis

Cara matematis menggunakan perhitungan rumus matematis dan sangat berbeda

dengan cara grafis. Cara ini lebih teliti karena tidak perlu melakukan pembacaan

kurva kumulatif yang kemungkinan besar dapat mengalami kesalahan dalam

pembacaannya. Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan adalah

tidak ada

rumusnya, gak tau ini kenapa kok gak bisa uplaod gambarnya ya. Maaf ya, coba

cari sendiri

-_-”

Daftar Pustaka

(

a.k.a Buku-Buku Sakti)

Boggs, Sam.2006.

Principles of Sedimentary and Stratigraphy 4

th

Edition

. New

Jersey Pearson Education, Inc

Husein, Salahuddin. 2011.

Proses Eksogenik: Erosi dan Sedimentasi

. Yogyakarta:

Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Staff Asisten Geomorfologi. 2009.

Panduan Praktikum Geomorfologi.

Yoyakarta:

Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Surjono, Sugeng S. – .

Buku Ajar Sedimentologi

. Yogyakarta: Jurusan Teknik

Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Surjono, Sugeng S., Amijaya, D. Hendra., Winardi, Sarju. 2010 .

Analisis

Sedimentologi

. Yogyakarta: Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas

Gadjah Mada

           

(5)

 Skala besar butir yang dipakai dalam analisa besar butir pada Lab. Sedimentologi LGPN – LIPI :

Mesh Bukaan (mm) Phi

4 4,670 -2,3 6 3,360 -1,7 8 2,380 -1,2 12 1,680 -0.7 16 1,190 -0,3 20 0,840 0,2 30 0,590 0,7 40 0,420 1,2 50 0,297 1,7 60 0,250 2,0 65 0,208 2,3 100 0,149 2,7 120 0,125 3,0 150 0,104 3,3 200 0,074 3,7 230 0,062 4,0 270 0,053 4,2 325 0,044 4,5 Sisa Tinjauan Pustaka

Pengertian sedimen ada beberapa macam. Krumbrein dan Sloss (1963) berpendapat bahwa sedimen adalah material atau pecahan dari batuan, mineral dan material organic yang ditransportasikan dari berbagai sumber air, darat maupun laut dan didepositkan oleh udara, angin, es dan air. Sedangkan menurut Pipkin (1977) sedimen adalah deposit dari material padat di permukaan bumi di berbagai medium (udara, air, gas) di bawah kondisi normal permukaan. Selain itu ada juga yang dapat diendapkan dari material yang melayang dalam air (suspensi) atau dalam bentuk kimia pada suatu tempat (presipitasi kimia). Adapun partikel-partikel sedimen oleh Friedman dan Sanders (1978) dapat dibedakan menjadi 2 kelompok:

1.Hasil rombakan atau hancuran padat dari endapan tua.

2.material yang bukan merupakan hasil rombakan atau hancuran padat yang terdiri dari material yang dikeluarkan lewat semburan gunung berapi dan material terlarut di air yang

ditransportasikan dan diendapkan pada tempat akumulasi pengendapan oleh sekresi biologis atau proses pengendapan secara kimia.

Sumber sedimen dapat berasal dari berbagai tempat. Drake (1978) menerangkan bahwa terdapat 3 sumber dari material sedimen yang ditemukan pada permukaan dasar laut yaitu sumber dari daratan yang menyuplai material hancuran dan material terlarut sumber asli dari laut dan material angkasa luar. Setelah proses pelapukan terjadi selanjutnya sedimen asal

(6)

kondisi normal, erosi menghasilkan nilai (rate) yang sama dengan pelapukan batuan. Faktor yang mempengaruhinya adalah:

a.Kecepatan pengendapan b.Arus aliran fluida

c.Gelombang

Hasil sedimentasi yang telah berlangsung lama akan mengalami konsolidasi atau lithifikasi (pembatuan). Sedimen yang terlithifikasi disebut batuan sedimen. Faktor yang mempengaruhi terhadap proses lithifikasi antara lain proses fisika, proses kimiawi dan proses biologi. Ukuran butiran berpengaruh terhadap sifat-sifat dari butiran tersebut. Krumbreindan Sloss (1963) menyatakan bahwa pada butiran sedimen , ukuran sedimen berhubungan dengan dinamika transportasi dan deposisi. Ukuran butiran akan mencerminkan resistensi butiran terhadap proses pelapukan, erosi dan abrasi, Pada proses transportasi berpengaruh terhadap bentuk, ukuran butir, kebolaan maupun sifat-sifat dari kumpulan butiran seperti sortasi, kepencengan dan kepuncakan akibat dari gesekan antara butiran dengan butiran maupun dengan batuan dasar. Besar kecilnya partikel penyusun tanah tersebut akan menentukan kemampuan dalam hal menahan air, mengurung tanah, dan produksi bahan organic (Dwijoseputro,1987). Dalam klasifikasi sedimen berdasarkan ukuran dapat menggunakan skala wentworth

(Kusumadinata,1980).

Tabel I Ukuran butir berdasarkan skala Wentworth Ukuran butir Jenis sedimen > 256 Bongkah 64-256 Berangkal 4-64 Kerakal 2-4 Kerikil 1-2

Pasir sangat kasar ½-1 Pasir kasar ¼ - ½ Pasir sedang 1/8 - ¼ Pasir halus 1/16 - 1/8

Pasir sangat halus 1/32 - 1/16

Lanau kasar 1/64 - 1/32 Lanau sedang 1/256 - 1/64

Lanau sangat halus 1/512 - 1/256 Lempung kasar 1/1024 - 1/512 Lempung sedang < 1/1024 Lempung halus

(7)

Besar Butir Rata-rata

Besar butir rata-rata merupakan fungsi ukuran butir dari suatu populasi sedimen (missal pasir kasar, pasir sedang, dan pasir halus). Besar butir rata-rata dapat juga menunjukkan kecepatan turbulen/ sedimentasi dari suatu populasi sedimen.

Penamaan sedimen

Folk (1980) memberikan batasan kelas sedimen berdasarkan tingkat prosentase pola tiap-tiap saringan yang dinamakan diagram segitiga penamaan sedimen.

S = Sand (pasir) sC = Liat berpasir C = Clay sM = Lumpur berpasir M = Lumpur Sz = Lanau berpasir Z = Lanau cS = Pasir berliat mS = Pasir berlumpur zS = Pasir berlanau Kurtosis

Menurut Kusumadinata (1985) kurtosis atau keruncingan merupakan salah satu bentuk butiran sedimen dimana merupakan kenampakan morfologi luar dari sedimen itu, sedangkan Folk (1974) menjelaskan bahwa kurtosis ini dapat dihitung melalui grafik kurtosis serta kurtosis ini dapat menggambarkan hubungan antara sortasi bagian tengah kurva dengan bagian bawah. Ditambahkan pula bahwa bila kurva keruncingan relatif (>1.00) disebut leptokurtic dan kurva tumpul (<1,00) adalah platikurtik.

Penilaian harga keruncingan Folk (1974) Tingkat kemiringan

Harga keruncingan Puncak sangat tumpul < 0,67 Puncak tumpul 0,67 – 0,90 Puncak cukupan 0,90 – 1,11 Puncak runcing 1,11 – 1,50

Puncak sangat runcing 1,50 – 3,00

Puncak sangat runcing sekali > 3,00

Analisa Granulometri

Analisa granulometri merupakan suatu metoda analisa yang menggunakan ukuran butir sebagai materi analisa. Analisa ini umum digunakan dalam bidang keilmuan yang berhubungan dengan tanah atau sedimen.

Dalam analisa ini tercakup beberapa hal yang biasa dilakukan seperti pengukuran rata-rata, pengukuran sorting atau standar deviasi, pengukuran skewness dan kurtosis. Masing-masing pengukuran tersebut mempunyai rumus-rumus yang berbeda dan mempunyai batasan-batasan untuk menggambarkan keadaan dari butiran yang diamati atau dianalisa. Batasan-batasan tersebut biasa disebut dengan verbal limit.

(8)

Analisa granulometri dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan metode grafis dan metode statistik, dimana metode grafis memuat berbagai macam grafik yang mencerminkan penyebaran besar butir, hubungan dinamika aliran dan cara transportasi sedimen klastik, sedangkan metode statistik menghasilkan nilai rata-rata, deviasi standar, kepencengan dan kemancungan kurva. Pilahan atau sortasi

Pilihan dapat menunjukkan batas ukuran butir atau keanekaragaman ukuran butir, tipe dan karakteristik serta lamanya waktu sedimentasi dari suatu populasi sedimen (Folk, 1968). Menurut Friedman dan Sanders (1978), sortasi atau pemilahan adalah penyebaran ukuran butir terhadap ukuran butir rata-rata. Sortasi dikatakan baik jika batuan sedimen mempunyai penyebaran ukuran butir terhadap ukuran butir rata-rata pendek. Sebaliknya apabila sedimen mempunyai penyebaran ukuran butir terhadap rata-rata ukuran butir panjang disebut sortasi jelek. Harga sortasi

Kelas sortasi 0,35 – 0,50

Terpilah sangat baik 0,50 – 0,80

Terpilah cukup 0,80 – 1,40 Terpilah buruk > 1,40

Terpilah sangat buruk

Ada hubungan antara ukuran butir dan sortasi dalam batuan sedimen. Hubungan ini terutama terjadi pada batuan sedimen berupa pasir kasar sampai pasir sangat halus. Pasir dari berbagai macam lingkungan air menunjuk bahwa pasir halus mempunyai sortasi yang lebih baik daripada pasir sangat halus. Sedangkan pasir yang diendapkan oleh angin sortasi terbaik terjadi pada ukuran pasir sangat halus. ( Blatt,dkk dalam Kusumadinata, 1980).

Kepencengan (Skewness)

Kepencengan adalah penyimpangan distribusi ukuran butir terhadap distribusi normal. Distribusi normal adalah suatudistribusi ukuran butir dimana pada bagian tengah dari sampel mempunyai jumlah butiran paling banyak. Butiran yang lebih kasar serta lebih halus tersebar disisi kanan dan kiri dalam jumlah yang sama. Apabila dalam suatu distribusi ukuran butior berlebihan partikel kasar, maka kepencengannya bernilai negatif (Folk, 1974).

Klasifikasi ukuran butir sedimen Wentworth grade Ukuran butir (mm) Cobbles > 64 Pebbles 4 – 64 Granules 2 – 4

Very coarse sand 1 - 2

Coarse sand 0,5 - 1 Medium sand 0,25 - 0,5

(9)

Fine sand 0,125 - 0,25 Very fine sand 0,0625 - 0,125 Silt 0,0039 - 0,0625 Clay < 0,0039 Daftar Pustaka

Drake, C.L.1978. Oceanography, Halt Rinehart and Winston, New York. Dwidjoseputro, D. 1987. Dasar Mikrobiologi. Edisi 7. Djembatan. Jakarta.

Friedman, G>M> and Sanders. 1978. Principle of Sedimentology. John Willey & Son. New York, Chichister, Brisbane,Toronto,Singapore.

Krumbrein .W.C. and Sloss.L.L, 1963, Statigraphy and Sedimentation W.H. Freeman and Company. San Fransisco.

Kusumadinata.K.R.P.1980. Prinsip Prinsip Sedimentasi. Dept Teknik ITB. Bandung. Pipkin, B.W.1977. Laboratory Exercise in Oceanography. W.H Freeman and Company. San Fransisco. Pembahasan Sedimen Skewness Keterangan Kurtosis Keterangan A 1 - 0, 244 Menceng kasar 2,958

Puncak sangat runcing A 2 0,03 Menceng simetris 0,98 Puncak cukupan A 3 -0,04 Menceng simetris 2,09

Puncak sangat runcing B 1

-0,46

Menceng sangat kasar 1,403 Puncak runcing B 2 -0,287 Menceng kasar 1,2404 Puncak runcing

(10)

B 3 -0,53

Menceng sangat kasar -0,41

Puncak sangat tumpul B 4

0,617

Menceng sangat halus 3,75

Puncak sangat runcing sekali B 5

-0,287

Menceng kasar 3,93

Puncak sangat runcing sekali B 6 -0,146 Menceng kasar 1,2978 Puncak runcing B 7 -0,62

Menceng sangat kasar 0,026

Puncak sangat tumpul B 8

3,34

-0,1

Menceng simetris 2,18

0,391

Menceng sangat halus 1,35 Puncak runcing B 11 0,155 Menceng halus 1,406 Puncak runcing B 12 -0,2115 Menceng kasar 1,97

(11)

Menceng sangat kasar -0,021

Puncak sangat tumpul B 14 -0,03 Menceng simetris 0,96 Puncak cukupan B 15 -0,05 Menceng simetris 1,25 Puncak runcing C 1 0,837

Puncak sangat tumpul C 2

0,5