Praktikum m.k Sedimentologi
Hari / Tanggal : Nilai
PRAKTIKUM-2 UKURAN BUTIR SEDIMEN
Oleh Nama
:
NIM
:
PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2013
-1-
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:
log 2 d ................................................................................................ dimana:
d
: diameter partikel (mm)
-2-
Untuk mengkonversi unit phi menjadi milimeter digunakan persamaan (USACE,1998): d 2 ........................................................................................................
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): M
16 50 84
................................................................................
3
dimana:
16
: ukuran partikel 16 %
50
: ukuran partikel 50 %
84
: ukuran partikel 84 %
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):
84 16 4
95 5 6
........................................................................
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 -3-
sedimen condong berbutir halus, sebaliknya skewness negatif menunjukkan populasi sedimen condong berbutir kasar. Nilai skewness dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
16 84 50 5 95 2 50 ................................................... 2( 84 16 ) 2( 95 5 )
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):
95 5 ................................................................................ 2.44( 75 25 )
Sebaran nilai untuk kurtosis disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Distribusi Kualitatif Sedimen untuk Standar Deviasi, Skewness, dan Kurtosis (CHL, 2002) Standar Deviasi Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted
Skewness < 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 coarseskewed Coarse-skewed Near symmetrical Fine-skewed Very fine-skewed
-4-
Kurtosis < -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
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 % Lumpur
Lumpur 25 %
m Lu
eri kil an
75 %
Lu m ran pu
lum
an ur
Ke rik il
mp
Kerikil 100 % Gravel
Campuran lumpur, pasir dan kerikil
50 %
lu sir Pa
25 %
ran as i
pu
rp
rk
pu
50 %
Kerikil pasiran
75 %
Pasir kerikilan
50 %
25 %
75 %
Pasir 100 % Sand
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.
-5-
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 (mm) or phi (m) units; Px 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
fmm 100
xa =
Skewness
f (mm xa ) 2 a = 100
Kurtosis
f (mm xa ) 3 100 a
Ska =
3
Ka =
f (mm xa ) 4 4 100 a
(b) Geometric Method of Moments Mean
x g = exp
Standard Deviation
f ln m m 100
g = exp
f (ln m m ln x g ) 2
Sk g =
100
Sorting (g) Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted
Skewness
Kurtosis
f (ln m m ln x g ) 3 100 ln g
3
Skewness (Skg) < 1.27 1.27 – 1.41 1.41 – 1.62 1.62 – 2.00 2.00 – 4.00 4.00 – 16.00 > 16.00
f (ln m m ln x g ) 4 100 ln g
4
Kurtosis (Kg)
< -1.30 1.30 – -0.43 0.43 – +0.43 + 0.43 – +1.30 > +1.30
Very fine skewed Fine skewed Symmetrical Coarse skewed Very coarse skewed
Kg =
-
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 Mean
x =
Standard Deviation
fm 100
=
f (m x ) 2
Sk =
Kurtosis
f (m x )3 100
100
Sorting () Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted
Skewness 3
Skewness (Sk) < 0.35 0.35 – 0.50 0.50 – 0.70 0.70 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00 > 4.00
Very fine skewed Fine skewed Symmetrical Coarse skewed Very coarse skewed
-6-
> +1.30 0.43 – +1.30 0.43 – +0.43 0.43 – -1.30 < -1.30
+
K =
f (m x ) 4 100
4
Kurtosis (K) Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic
< 1.70 1.70 – 2.55 2.55 – 3.70 3.70 – 7.40 > 7.40
(d) Logarithmic (Original) Folk and Ward (1957) Graphical Measures Mean
MZ
Standard Deviation
16 50 84
I
3
84 16 4
95 5
Sorting (I) Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted
Skewness
Kurtosis
16 84 250 284 16 95 250 5 295 5
Sk I
6.6
KG
Skewness (SkI) < 0.35 0.35 – 0.50 0.50 – 0.70 0.70 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00 > 4.00
Very fine skewed Fine skewed Symmetrical Coarse skewed Very coarse skewed
95 5 2.4475 25
Kurtosis (KG)
+
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
M G exp
Standard Deviation
ln P16 ln P50 ln P84 3
ln P16 ln P84 ln P5 ln P95 4 6.6
G exp
Skewness
SkG
Kurtosis
ln P16 ln P84 2ln P50 ln P5 ln P95 2ln P50 2ln P84 ln P16 2ln P25 ln P5 Sorting (G)
Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly sorted
KG
ln P5 ln P95 2.44ln P25 ln P75
Skewness (SkG) < 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
-7-
-
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 -
Kurtosis (KG) 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
Size scale modified from Udden (1914) and Wentworth (1922).
phi
Grain Size mm
-10
1024
-9
512
-8
256
-7
128
-6
64
-5
32
-4
16
-3
8
-2
4
-1
2
0 1
1 microns 500
2
250
3
125
4
63
5
31
6
16
7
8
8
4
9
2
Descriptive term Very Large Large Medium
Boulder
Small Very small Very coarse Coarse Medium
Gravel
Fine Very fine Very coarse Coarse Medium
Sand
Fine Very fine Very coarse Coarse Medium Fine Very fine Clay
-8-
Silt
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
Station
Phi
BC
BC + BK
BK
2.1
-1
0.96
6.65
……..
1.2
-1
1.06
1.40
……..
0
0.97
1.16
……..
0
1.06
1.25
……..
1
0.89
1.20
……..
1
1.11
1.34
……..
2
0.87
4.54
……..
2
1.05
6.25
……..
3
0.93
17.69
……..
3
0.95
75.05
……..
4
0.96
71.00
……..
4
0.94
6.51
……..
4.5
1.37
1.90
……..
4.5
1.42
1.50
……..
5
1.04
1.05
……..
5
0.94
1.05
……..
6
1.05
1.06
……..
6
0.96
0.98
……..
7
0.86
2.49
……..
7
0.97
1.14
……..
-9-
KEL II Station
Phi
BC
BC + BK
BK
Station
Phi
BC
BC + BK
BK
4.1
-1
1.04
1.09
……..
5.2
-1
0.94
18.23
……..
0
0.98
1.11
……..
0
0.91
9.12
……..
1
1.06
1.35
……..
1
1.06
13.35
……..
2
1.06
1.50
……..
2
0.95
52.10
……..
3
1.06
2.79
……..
3
0.96
32.50
……..
4
1.04
5.36
……..
4
0.91
2.89
……..
4.5
1.38
1.57
……..
4.5
1.02
1.09
……..
5
0.92
1.05
……..
5
0.90
0.92
……..
6
1.07
1.18
……..
6
0.96
0.97
……..
7
1.07
1.14
……..
7
0.91
0.93
……..
KEL III Station
Phi
BC
BC + BK
BK
Station
Phi
BC
BC + BK
BK
9.1
-1
0.89
1.27
……..
6.1
-1
0.98
1.13
……..
0
0.89
1.18
……..
0
0.92
1.21
……..
1
0.91
2.95
……..
1
0.95
1.53
……..
2
0.91
7.58
……..
2
0.97
1.70
……..
3
0.89
12.18
……..
3
0.95
3.88
……..
4
0.90
14.15
……..
4
0.93
10.20
……..
4.5
0.90
0.97
……..
4.5
0.94
1.07
……..
5
0.90
0.96
……..
5
0.87
1.12
……..
6
0.89
0.93
……..
6
0.87
0.92
……..
7
0.75
1.13
……..
7
0.88
1.07
……..
KEL IV Station
Phi
BC
BC + BK
BK
Station
Phi
BC
BC + BK
BK
4.2
-1
1.00
1.51
……..
6.2
-1
1.03
1.98
……..
0
0.97
1.27
……..
0
0.92
1.33
……..
1
1.07
3.24
……..
1
0.94
1.12
……..
2
1.07
28.24
……..
2
0.95
80.93
……..
3
0.99
49.27
……..
3
0.98
19.46
……..
4
0.92
3.22
……..
4
0.88
1.64
……..
4.5
1.42
1.49
……..
4.5
1.07
1.08
……..
5
1.03
1.04
……..
5
0.97
0.99
……..
6
0.93
1.46
……..
6
0.96
0.97
……..
7
0.93
0.94
……..
7
0.93
0.94
……..
- 10 -
KEL V Station
Phi
BC
BC + BK
BK
Station
Phi
BC
BC + BK
BK
8.1
-1
0.94
1.04
……..
5.3
-1
0.87
0.88
……..
0
0.94
1.08
……..
0
0.92
1.05
……..
1
0.97
1.33
……..
1
0.92
1.33
……..
2
0.97
1.98
……..
2
1.00
1.65
……..
3
0.93
14.06
……..
3
0.93
5.43
……..
4
0.98
20.13
……..
4
0.91
22.28
……..
4.5
0.98
1.31
……..
4.5
1.07
1.22
……..
5
0.97
1.41
……..
5
0.91
1.03
……..
6
0.97
1.12
……..
6
0.92
1.09
……..
7
0.92
0.99
……..
7
0.96
1.04
……..
Station
Phi
BC
BC + BK
9.3
-1
0.89
1.02
BK ……..
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
…….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. ……..
11
TUGAS PRAKTIKUM: Lengkapi Tabel Berikut ini: Berat Station
Total
Phi
BC
BC + BK
BK
Jenis
Jumlah
%
Fraksi
Fraksi (gr)
Fraksi
Jenis
Jumlah
%
Persentase
%
Fraksi
Fraksi (gr)
Fraksi
Phi
Kumulatif
% Phi
% Kumulatif
-1 0 1 2 3 4 4.5 5 6 7 Berat Station
Total
Phi
BC
BC + BK
BK
-1 0 1 2 3 4 4.5 5 6 7
12
Dari hasil tabel diatas berikan gambaran mengenai kondisi sedimen pada masing-masing lokasi. Stasiun
:
Stasiun
:
13
Stasiun
Nilai Ø Nilai D (um) 95 5 16 25 50 75 84 90 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 Mz
um
MD
um
Skewness
Parameter Sedimen 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.
14
