LABORATORIUM HIDROGEOLOGI DAN HIDROGEOKIMIA TA 4211 SUMBERDAYA AIR TANAH
LAPORAN PRAKTIKUM MODUL 01
PENGARUH UKURAN DAN SORTING BUTIR TERHADAP POROSITAS
Oleh :
Ahmad Dhani Santoso 12119028
Shift Jumat Pkl 14.00 WIB
Asisten :
Muhammad Farabbi. As 12118004 Muhamad Luthfi Luthansyah 12118023
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN
FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2022
2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... 2
BAB I PENDAHULUAN ... 3
I.1 Latar Belakang ... 3
I.2 Tujuan ... 3
I.3 Alat dan Bahan ... 3
I.4 Langkah Kerja ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 6
BAB III DATA DAN PENGOLAHAN ... 9
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 11
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 12
V.1 Kesimpulan ... 12
V.2 Saran ... 12
DAFTAR PUSTAKA ... 13
LAMPIRAN ... 14
3
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Dalam eksplorasi tambang, parameter porositas dan permeabilitas merupakan dua hal yang penting untuk diketahui. Porositas merupakan variabel utama untuk menentukan besarnya cadangan fluida yang terdapat dalam suatu massa batuan, sedangkan permeabilitas merupakan variabel yang menentukan seberapa besar kemampuan batuan untuk melepaskan fluida. Porositas dari batuan dapat digunakan untuk mengetahui kadar air tanah maupun kelembapan tanah. Salah satu hal yang mempengaruhi porositas adalah sorting butiran pada batuan. Oleh karena itu, dilakukan analisis nilai porositas material dengan menggunakan ukuran butir dan sorting yang berbeda.
I.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum modul adalah menghitung nilai porositas material dengan ukuran butir dan sorting yang berbeda dengan peralatan yang tersedia di Laboratorium Hidrogeologi dan Geoteknik Tambang, Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung
I.3 Alat dan Bahan
`Alat yang digunakan selama praktikum:
No. Alat Gambar
1
Kotak Mika
2
Kelereng (besar dan kecil)
4 3
Sand dan Pebble
4
Gelas ukur
5
Jangka sorong
6
Corong
I.4 Langkah Kerja
Langkah-langkah kerja selama praktikum ini yaitu sebagai berikut:
a. Pengukuran Dimensi
1. Ukur diameter 5 kelereng besar dan 5 kelereng kecil menggunakan jangka sorong, hitung rata-rata diameter kelereng besar dan kecil
2. Ukur volume dalam kotak mika menggunakan jangka sorong atau menggunakan volume air yang dapat di tampung oleh kotak mika dengan gelas ukur.
5 b. Pengambilan Data Kelereng
1. Masukkan kelereng kecil dengan teratur ke kotak mika hingga penuh 2. Isi air pada kotak berisi kelereng sampai penuh.
3. Tuang air dalam kotak tersebut pada gelas ukur dan catat volumenya.
4. Ulangi langkah 1-3 menggunakan kelereng besar.
5. Masukkan kelereng kecil secara tidak teratur ke kotak mika sampai penuh. Lalu ulangi langkah 2 dan 3.
6. Ulangi langkah 5 dengan menggunakan kelereng besar.
c. Pengambilan Data Pasir dan Kerikil
1. Masukkan pasir/kerikil ke dalam kotak mika sampai penuh.
2. Isi air pada kotak mika sampai penuh.
3. Tuang air dalam kotak tersebut pada gelas ukur, catat volumenya.
6
BAB II DASAR TEORI
Porositas adalah perbandingan volume rongga rongga pori terhadap volume total seluruh batuan.
Perbandingan ini biasanya dinyatakan dalam persen. Porositas merupakan salah satu karakteristik dasar yang dimiliki setiap tipe batuan. Karakteristik ini menjelaskan seberapa banyak ruang kosong yang ada pada suatu materi. Batuan terdiri atas butiran-butiran yang saling menyatu. Bentuk, susunan, dan ukuran dari butiran-butiran pembentuk batuan ini yang menentukan karakteristik porositasnya. Selain bentuk, susunan, dan ukuran butiran-butirannya, faktor lain yang juga mempengaruhi porositas batuan adalah karakteristik material yang mengisi celah di antara butiran-butiran pembentuknya. Struktur batuan yang diantara partikel-partikel butirannya diisi oleh banyak materi pastinya akan memiliki porositas yang rendah.
Beberapa faktor yang mempengaruhi porositas antara lain adalah;
1. Ukiran butir atau grain size, semakin kecil ukuran butir maka rongga yang terbentuk akan semakin kecil pula dan sebaliknya jika ukuran butir besar maka rongga yang terbentuk juga semakin besar.
2. Bentuk butir atau sphericity, batuan dengan bentuk butir jelek akan memiliki porositas yang besar, sedangkan kalau bentuk butir baik maka akan memiliki porositas yang kecil.
3. Susunan butir, Apabila ukuran butirnya sama maka susunan butir sama dengan bentuk kubus dan mempunyai porositas yang lebih besar dibandingkan dengan bentuk rhombohedral.
4. Pemilahan, Apabila butiran baik maka ada keseragaman sehingga porositasnya akan baik pula.
Pemilahan yang jelek menyebabkan butiran yang berukuran kecil akan menempati rongga diantara butiran yang lebih besar akibatnya porositasnya rendah. Pemilahan (sorting) adalah cara penyebaran berbagai macam besar butir. Dengan demikian rongga yang terdapat di antara butiran besar akan diisi butiran yang lebih kecil lagi sehingga porositasnya berkurang. Keseragaman ukuran partikel merupakan faktor yang sangat pentingdalam menentukan porositas sedimen. Porositas tertinggi biasanya ditemukan pada sedimen yang disusun oleh pertikel-partikel yang berukuran sama.
Masuknya partikel-partikel lain ke dalam sedimen seperti itu, baik yang ukurannya lebih besar maupun lebih kecil, akan menyebabkan turunnya porositas sedimen tersebut,
7
Gambar 1. Perkiraan visual dari tingkat pemilahan butir/sortasi
5. Komposisi mineral, Apabila penyusun batuan terdiri dari mineral-mineral yang mudah larut seperti golongan karbonat maka porositasnya akan baik karena rongga-rongga akibat proses pelarutan dari batuan tersebut.
6. Sementasi, Material semen pada dasarnya akan mengurangi harga porositas. Material yang dapat berwujud semen adalah silika, oksida besi dan mineral lempung.
7. Kompaksi, Adanya kompaksi dan pemampatan akan mengurangi harga porositas. Apabila batuan terkubur semakin dalam maka porositasnya akan semakin kecil yang diakibatkan karena adanya penambahan beban. Kompaksi cenderung menghilangkan rongga dan mengeluarkan cairan untuk mendekatkan partikel mineral, terutama batuan sedimen berbutir halus. Pengeluaran fluida dengan kompaksi pada suhu yang meningkat merupakan mekanisme dasar untuk migrasi primer minyak bumi dari sumber ke batuan reservoir. Sedangkan kompaksi merupakan proses litifikasi yang penting pada batulempung, serpih, dan batuan karbonat berbutir halus, kompaksi dapat diabaikan pada sandstone atau konglomerat yang padat. Umumnya, porositas lebih rendah pada batuan yang lebih dalam dan lebih tua
Pori merupakan ruang di dalam batuan yang selalu terisi oleh fluida, seperti air tawar/asin, udara atau gas bumi. Porositas batuan dihasilkan dari proses-proses geologi yang berpengaruh terhadap proses sedimentasi. Proses-proses ini dapat dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu proses pada saat pengendapan dan proses setelah pengendapan. Kontrol pada saat pengendapan menyangkut tekstur batupasir (ukuran butir dan sortasi). Proses setelah pengendapan yang berpengaruh terhadap porositas diakibatkan oleh pengaruh fisika dan kimia, yang merupakan fungsi dari temperatur, tekanan efektif dan waktu.
8
Ada dua jenis porositas yaitu porositas primer dan porositas sekunder. Porositas primer merupakan porositas yang terjadi bersamaan batuan menjadi sedimen, sedangkan porositas sekunder merupakan porositas yang terjadi sesudah batuan menjadi sedimen bisa berupa larutan (dissolution). Contoh dari porositas sekunder yaitu rekahan yang terbentuk akibat aktivitas tektonik, dan rongga yang terbentuk akibat solusi batuan karbonat pada susunan karst.
Batuan dengan porositas tinggi dapat menampung banyak volume air tanah. Jumlah air yang dapat ditampung suatu batuan berhubungan langsung dengan porositas karena air akan mengisi ruang kosong dalam susunan batuan. Jika sebuah batuan memiliki banyak celah antar butirannya, maka dikatakan memiliki porositas yang baik dan banyak air dapat masuk di antara butiran tersebut.
Gambar 2. Pori-pori, celah, dan retakan batuan
Dalam batuan sedimen yang terbentuk dari endapan butiran, fragmen batuan atau cangkang kerang (sedimen klastik) mempunyai nilai variasi porositas berkisar 0 ~ 9 %, batu pasir 15 %. Dalam batuan, nilai porositas akan berkurang sejalan dengan umur dan kedalaman lapisan batuan dibawah permukaan tanah. Batuan beku yang masih segar mempunyai nilai porositas sekitar 1 atau 2%, akan tetapi yang sudah lapuk atau mengalami fracture akibat struktur, maka nilai porositas adapat meningkat hingga 20%
bahkan lebih. Maka penentuan porositas dapat memberikan petunjuk yang baik tentang kualitas &
kondisi batuan.
9
BAB III
DATA DAN PENGOLAHAN
Dari hasil pengamatan, diperoleh data sebagai berikut:
Dengan menggunakan wadah kotak mika yang mempunyai volume 550 ml. Dilakukan perhitungan besar diameter rata-rata dari kelereng kecil, kelereng besar, dan kerikil.
Kemudian dilakukan perhitungan volume dari masing-masing kelereng kecil, kelereng besar, dan kerikil dengan menggunakan rumus volume bola, dengan rumus sebagai berikut.
𝑉 = 4 3𝜋𝐷3
8
Didapatkan volume dari masing-masing sampel melalui perhitungan sebagai berikut.
Dari hasil percobaan didapatkan volume pori-pori yang juga merupakan representasi dari volume air yang dikeluarkan oleh kotak mika pada masing-masing percobaan adalah sebagai berikut.
Kelereng Kecil Kelereng Besar Kerikil
1 16 26 20,95
2 16,2 24 19
3 16,1 25,8 20,2
4 16 24,9 14,5
5 16 25,8 19,35
Rata-rata 16,06 25,3 18,8
Diameter (mm) No
Kelereng Kecil Kelereng Besar Kerikil Kelereng Kecil Kelereng Besar Kerikil
1 16 26 20,95 2145,52 9206,48 4816,43
2 16,2 24 19 2226,99 7241,14 3592,81
3 16,1 25,8 20,2 2186,00 8995,65 4317,45
4 16 24,9 14,5 2145,52 8086,70 1596,90
5 16 25,8 19,35 2145,52 8995,65 3795,04
Rata-rata 16,06 25,3 18,8 2169,75 8482,72 3480,54
Diameter (mm) Volume (mm^3)
No
10
Setelah diketahui besar volume pori-pori dari sebuah batuan pada masing-masing percobaan sehingga dapat dilakukan perhitungan untuk mencari besar porositas pada masing-masing percobaan dengan menggunakan rumus porositas sebagai berikut.
Φ = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑖 − 𝑝𝑜𝑟𝑖
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑘𝑒𝑠𝑒𝑙𝑢𝑟𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛𝑥 100%
Sehingga didapatkan besar dari porositas masing-masing sampel adalah sebagai berikut.
No Volume (ml)
1 Teratur 230
2 Tidak teratur 220
3 Teratur 275
4 Tidak teratur 250
5 200
6 265
7 110
8 60
Kerikil Pasir 1 Pasir 2 Kelereng Campur
Percobaan Kelereng kecil Kelereng besar
No Volume (ml) Porositas (%)
1 Teratur 230 41,82
2 Tidak teratur 220 40,00
3 Teratur 275 50,00
4 Tidak teratur 250 45,45
5 200 36,36
6 265 48,18
7 110 20,00
8 60 10,91
Kerikil Pasir 1 Pasir 2 Kelereng Campur
Percobaan Kelereng kecil Kelereng besar
11
BAB IV
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Dari hasil percobaan dan pengolahan data, didapatkan nilai porositas pada percobaan menggunakan kelereng yaitu sebesar 41,82% dan 40% untuk kelereng kecil teratur dan tidak teratur serta 50% dan 45,45% untuk kelereng besar teratur dan tidak teratur. Dari hasil tersebut dapat diperhatikan bahwa kelereng yang disusun dengan teratur memiliki nilai porositas yang lebih besar dari pada yang disusun secara tidak teratur. Hal ini dikarenakan, jika kelereng disusun secara teratur terdapat banyak sekali rongga kosong pada kotak mika tersebut sehingga volume pori-pori pun ikut bertambah.
Sedangkan pada kelereng yang disusun secara tidak teratur, memiliki rongga kosong yang lebih sedikit karena beberapa kelereng dapat mengisi rongga-rongga kosong pada kotak mika tersebut. Oleh karena itu, dapat diambil kesimpulan bahwa sorting mempengaruhi besar dari nilai porositas. Semakin baik sorting dari suatu batuan maka semakin besar pula nilai dari porositas batuan tersebut dan semakin buruk sorting batuan maka nilai porositasnya akan semakin kecil.
Kemudian dari hasil percobaan dan pengolahan data juga didapatkan nilai porositas pada percobaan menggunakan kelereng yaitu sebesar 41,82% dan 40% untuk kelereng kecil teratur dan tidak teratur dengan diameter rata-rata kelereng kecil yaitu 16,06 mm, 50% dan 45,45% untuk kelereng besar teratur dan tidak teratur dengan diameter rata-rata kelereng besar yaitu 25,3 mm, 36,36% untuk kelereng campuran dengan komposisi 19 kelereng besar dan 81 kelereng kecil, 48,18% untuk kerikil dengan diameter rata-rata kerikil yaitu 18,8 mm, serta 20% dan 10,91% untuk pasir 1 dan pasir 2 dengan besar ukuran butir pasir 1 (fine sand) yaitu 0,25-0,125 mm dan pasir 2 yaitu 0,125-0,0625 mm. Dari nilai-nilai tersebut dapat diperhatikan bahwa semakin besar ukuran butir maka nilai porositas juga semakin besar.
Hal ini dikarenakan, semakin besar ukuran butir maka kemampuan butir untuk mengisi ruang kosong semakin kecil sehingga akan ada banyak rongga kosong pada batuan tersebut yang menyebabkan volume pori-pori semakin bertambah. Oleh karena itu, dapat diambil kesimpulan bahwa ukuran butir juga mempengaruhi nilai dari porositas. Semakin besar ukuran butir penyusun batuan maka nilai porositas batuan tersebuta semakin besar dan semakin kecil ukuran butir penyusun batuan maka semakin kecil pula nilai dari porositasnya.
12
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil percobaan dan pengolahan data didapatkan nilai porositas pada percobaan menggunakan kelereng yaitu sebesar 41,82% dan 40% untuk kelereng kecil teratur dan tidak teratur dengan diameter rata-rata kelereng kecil yaitu 16,06 mm, 50% dan 45,45% untuk kelereng besar teratur dan tidak teratur dengan diameter rata-rata kelereng besar yaitu 25,3 mm, 36,36% untuk kelereng campuran dengan komposisi 19 kelereng besar dan 81 kelereng kecil, 48,18% untuk kerikil dengan diameter rata-rata kerikil yaitu 18,8 mm, serta 20% dan 10,91% untuk pasir 1 dan pasir 2 dengan besar ukuran butir pasir 1 (fine sand) yaitu 0,25-0,125 mm dan pasir 2 yaitu 0,125-0,0625 mm.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besar nilai dari porositas, yaitu ukuran butir dan sorting.
Didapat bahwa Semakin besar ukuran butir penyusun batuan maka nilai porositas batuan tersebuta semakin besar dan semakin kecil ukuran butir penyusun batuan maka semakin kecil pula nilai dari porositasnya. Semakin baik sorting dari suatu batuan maka semakin besar pula nilai dari porositas batuan tersebut dan semakin buruk sorting batuan maka nilai porositasnya akan semakin kecil.
V.2 Saran
Saran dari penulis terkait praktikum modul 1 yaitu dapat disediakan lempung untuk dilakukan percobaan karena sedikit sulit untuk mencari lempung. Untuk wadah yang digunakan bisa menggunakan wadah yang lebih besar sehingga dapat lebih akurat. Untuk percobaan menggunakan pasir dapat disediakan kertas saring atau penyaring agar butir-butir pasir tidak ikut masuk bersama air yang ditungkan karena dapat meyebabkan penambahan volume meskipun sedikit.
13
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, M. (2017). MODUL GEOLOGI DAN HIDROGEOLOGI PELATIHAN PERENCANAAN AIR TANAH. Bandung: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi.
Nurwidyanto, M. I., Yustiana, M., & Widada, S. (2006). PENGARUH UKURAN BUTIR TERHADAP POROSITAS DAN PERMEABILITAS PADA BATUPASIR (Studi Kasus: Formasi Ngrayong, Kerek, Ledok dan Selorejo). Berkala Fisika, 192-193.
14
LAMPIRAN
Percobaan kelereng besar teratur
Percobaan kelereng besar acak
15 Percobaan kelereng kecil teratur
Percobaan kelereng kecil acak
16 Percobaan pasir 1
Percobaan pasir 2
17 Pengukuran kerikil
Pengukuran kelereng besar
18 Pengukuran kelereng kecil
