laporan sedimen analisis ukuran butir

PRAKTIKUM SEDIMENTOLOGI

Acara    : Analisa Ukuran Butir                   Nama   : Daud Rani Salamba

Hari/Tgl : Sabtu, 5 April 2012                      STB       : D 611 08 293

I.        Latar Belakang

Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari akumulasi material hasil perombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktivitas kimia maupun organisme, yang di endapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi yang kemudian mengalami pembatuan.(Pettjohn, 1975)

Batuan sedimen banyak sekali jenisnya dan tersebar sangat luas dengan ketebalan antara beberapa centimetersampai beberapa kilometer. Juga ukuran butirnya dari sangat halus sampai sangat kasar dan beberapa proses yang penting lagi yang termasuk kedalam batuan sedimen. Dibanding dengan batuan beku, batuan sedimen hanya merupakan tutupan kecil dari kerak bumi. Batuan sedimen hanya 5% dari seluruh batuan – batuan yang terdapat dikerak bumi. Dari jumlah 5% ini,batu lempung adalah 80%, batupasir 5% dan batu gamping kira - kira 80%

Sifat – sifat utama batuan sedimen :

1.         Adanya bidang perlapisan yaitu struktur sedimen yang menandakan adanya proses sedimentasi.

2.         Sifat klastik yang menandakan bahwa butir – butir pernah lepas terutama pada golongan detritus.

3.         Sifat jejak adanya bekas – bekas tanda kehidupan (fosil).

4.         Jika bersifat hablur, selalu monomineralik, misalnya : gypsum, kalsit, dolomite dan rijing.

Volume batuan sedimen dan termasuk batuan metasedimen hanya mengandung 5% yang diketahui di litofera dengan ketebalan 10 mil di luar tepian benua, dimana batuan beku metabeku mengandung 95%. Sementara itu, kenampakan di permukaan bumi, batuan – batuan sedimen menempati luas bumi sebesar 75%, sedangkan singkapa dari batuan beku sebesar 25% saja. Batuan sedimen dimulai dari lapisan yang tipis sekali sampai yang tebal sekali. Ketebalan batuan sedimen antara 0 sampai 13 kilometer, hanya 2,2 kilometer ketebalan yang tersingkap dibagian benua. Bentuk yang besar lainnya tidak terlihat, setiap singkapan memiliki ketebalan yang berbeda dan singkapan umum yang terlihat ketebalannya hanya 1,8 kilometer. Di dasar lautan dipenuhim oleh sedimen dari pantai ke pantai. Ketebalan dari lapisan itu selalu tidak pasti karena setiap saat selalu bertambah ketebalannya. Ketebalan yang dimiliki bervariasi dari yang lebih tipis darim0,2 kilometer sampai lebih dari 3 kilometer, sedangkan ketebalan rata – rata sekitar 1 kilometer.

Total volume dan massa dari batuan – batuan sedimen di bumi memiliki perkiraan yang berbeda – beda, termasuk juga jalan untuk mengetahui jumlah yang tepat. Beberapa ahli dalam bidangnya telah

mencoba untuk mengetahui ketebalan rata – rata dari lapisan batuan sedimen di seluruh muka bumi. Clarke (1924) pertama sekali memperkirakan ketebalan sedimen di paparan benua adalah 0,5 kilometer. Di dalam cekungan yang dalam, ketebalan ini lebih tinggi, lapisan tersebut selalu bertambah ketebalannya dari hasil alterasi dari batuan beku, oksidasi, karonasi dan hidrasi. Ketebalan tersebut akan bertambah dari hasil rombakan di benua sehinngga ketebalan akan mencapai 2.200 meter. Volume batuan sedimen hasil perhitungan dari Clarke adalah 3,7 x 108 kilometer kubik. ( Danang Endarto, 2005 )

II.       Maksud dan Tujuan

Maksud dari praktikum ini adalah agar praktikuan mampu memisahkan ukuran butir sedimen dan mengetahui proses- proses yang mempengaruhi adanya perbedaan ukuran butir

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah :

a.         Mengetahui sebaran ukuran butir sedimen pada suatu cekungan sedimentasi

b.         Menghitung dan mengukur ukuran butir material sedimen

c.         Membuat suatu pengelolahan data secara statistik ataupun data semilog dari data sebaran sedimen tersebut

d.         Mengklasifikasikan nilai ukuran butir berdasarkan ukurannya

III.      Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1.         Mesin pengayak dan ayakan satu set

2.         Tempat penampung sampel yang telah diayak (kantong obat)

3.         Kuas

4.         Timbangan digital

5.         Sampel splitter atau quartering

6.         Grafik semilog

7.         Kalkulator

8.         Kertas hvs

9.         Koran bekas

10.      Alat tulis menulis

11.      Wadah kecil seperti gelas kecil untuk mengambil sampel

12.      Sampel

IV. Teori Ringkas

Batuan sedimen klastik terdiri dari berbagai ukuran. Cara yang terbaik untuk melakukan pemisahan dari setiap ukuran adalah dengan metode pengayakan. Metode pengukuran secara langsung hanya berfungsi pada batuan kerikil atau kerakal dikarenakan ukuran mereka yang cukup besar. Dari ribuan butir, setiap butir memiliki ukuran sendiri  

sendiri. Oleh karena itu skala interval besar butir dibuat oleh banyak penulis seperti Hopkins, Attenberg, Udden, Wenworth Cayeux, U.S Bureau Soils. Namun yang paling sering digunakan dan sekaligus digunakan dalam praktikum ini adalah skala dari Wenworth.

Pembagian berdasarkan ukuran butir digunakan sebagai awal untuk mengklasifikasikan dan menamakan sedimen dan batuan sedimen klastik terrigenous . Kerikil dan konglomerat tersusun oleh klastik berdiameter lebih dari 2 mm, butir berukuran pasir antara 2 mm sampai 1/16 mm (63 μm) , lumpur (termasuk lempung dan lanau) terdiri dari partikel berdiameter kurang dari 63 μm. Ada beberapa jenis skema dan pembagian kategori, tetapi sedimentologist cenderung menggunakan Skala Wentworth untuk menentukan dan menamakan endapan klastik terrigenous. Dikenal umum dengan nama Skala Wentworth, skema ini digunakan untuk klasifikasi materi partikel aggregate ( Udden 1914, Wentworth 1922). Pembagian skala dibuat berdasarkan faktor 2 ; contoh butiran pasir sedang berdiameter 0,25 mm – 0,5 mm, pasir sangat kasar 1 mm – 2 mm, dan seterusnya. Skala ini dipilih karena pembagian menampilkan pencerminan distribusi alami partikel sedimen ; sederhananya, blok besar hancur menjadi dua bagian, dan seterusnya. Sedimen dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir dan / atau komposisi.

Ukuran sedimen diukur pada log basis 2 skala, yang disebut “Phi” skala, yang mengklasifikasikan partikel berdasarkan ukuran dari “koloid” ke “batu”. Skala phi adalah angka perwakilan pada skala Wentworth. Huruf Yunani ‘Ф’ (phi) sering digunakan sebagai satuan skala ini Skala ini mempunyai rumus  sebagai berikut:

log₂ d

dimana  adalah ukuran phi dan d merupakan ukuran butir dalam millimeter

Analisa ukuran butir adalah suatu cara atau metode yang digunakan untuk mengetahui ukuran tiap butiran 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. Analisa ukuran butir 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.

Tabel Standar Deviasi
<0,35Φ	very well sorted
0,35-0,50Φ	well sorted
0,50-0,71Φ	moderately well sorted
0,71-1,00Φ	moderately sorted
1,00-2,00Φ	poorly sorted
2,00-4,00Φ	very poorly sorted
>4,00Φ	extremely poorly sorted

Keseragaman atau Sortasi 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. Sortasi secara matematika dapat dinyatakan dalam standar deviasi.

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.

Kepencengan (Skewness) adalah penyimpangan distribusi ukuran butir terhadap distribusi normal. Distribusi normal adalah suatu distribusi 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 butir berlebihan partikel kasar, maka kepencengannya bernilai negatif, begitupun sebaliknya (Folk, 1974).

Skewness (Boogs, 1995)
>+0,30	Strongly fine skewed
0,3-0,1	Fine skewed
+0,1 to -0,1	Near symmetrical
-0,1 to -0,3	Coarse skewed
<-0,3	Strongly coarse skewed

 Hasil dari perhitungan ukuran butir dapat ditampilkan dalam bentuk grafik atau kurva. Kurva yang digunakan adalah kurva histogram dan kurva frekuensi. Kurva ini diperoleh dari membandingkan antara ukuran butir dengan berat kumulatif.

Kurva frekuensi ukuran butir tidak selamanya normal. Bisa saja melengkung atau tajam. Derajat dari kelengkungan puncak kurva ini disebut kurtosis.

Nilai kurtosis  berhubungan antara penyebaran dan normalitas distribusi. Perhitungan dari kurtosis merupakan perbandingan antara ekor kurva dengan puncak kelengkungannya.

Kurtosis
<0,67	very platykurtic
0,67-0,9	Platycurtic
0,9-1,11	Mesokurtic
1,11-1,5	Leptokurtic
1,5-3	very leptokurtic
>3	extremely leptokurtic

Kurva frekuensi ukuran butir dapat menunjukkan variasi dari puncak-puncak yang bebeda. Derajat puncak-puncak kurva frekuensi disebut kurtosis.  Meskipun kurtosis dapat dihitung, tapi secara signifikan tidak dapat diketahui serta menampakkan jumlah yang sedikit dari interpretasi ukuran butir.

Grafik mean                  : M_z =

 Modus                           : Md = Φ₅₀

Standar deviasi            :  =

Grafik skewness           : SK_i =

Kurtosis                          : K_g =

Selama melakukan pengayakan ada beberapa factor yang perlu diperhatikan:

a)        Berat sampel

b)        Lamanya waktu pengayakan

c)         Kondisi kawat mesh selama pengayakan

d)        Interval ukuran antara ayakan dalam setiap stack. bila terlalu sedikit ayakan yang digunakan akan menyebabkan banyaknya akumulasi pasir diatas ayakan yang merupakan ukuran midalnya

e)        Kehadiran aggregate

f)          Kehadiran lempung  dalam sample

g)        Kesalahan dalam menggunakan sample spliter terutama untuk sample yang akan di ayak

h)        Kehati-hatian dalam memindahkan sample dari ayakan kedalam timbangan

i)          Kesalahan selama proses penimbangan

Selain beberapa faktor yang disebut di atas,dalam melakukan analisa ukuran butir dengan metode pengayakan, factor lain yang juga berpengaruh pada hasil analisa adalah interval ukuran mesh yang digunakan dalam mempresentasekan dari klasifikasi ukuran butir udden – wentworth, misalnya kita gunakan mesh dengan urutan bukaan dari atas kebawah 2, 1, 0.5, 0.25, 0.125, 0.063 dan < 0.0063 mm angka angka tersebut mewakili klasifikasi dari udden –wentworth.

V.      Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum ini yaitu :

1.         Sampel yang diperoleh dari lapangan dicuci dan dikeringkan

2.         Splitting, dengan cara mengambil sampel yang mewakili sampel yang ada. Splitting dapat dilakukan dengan splitter atau dengan kuartering. Kuartering dilakukan sampai diperoleh berat sampel yang diinginkan

3.         Menimbang sampel untuk dianalisa. Mengusahakan berat sampel merupakan bilangan bulat untuk memudahkan perhitungan

4.         Pengayakan, digunakan satu set ayakan yang diinginkan dan mesin pengayak. Sampel yang telah ditimbang dari setiap lapisan kemudian diayak untuk melihat ukuran butir dari halus sampai kasar

5.         Ayakan tersebut disusun dengan nomor mesh yang diletakkan paling besar ukuran meshnya. Pengayakan dilakukan dengan mesin pengayakan selama 10 menit

6.         Setelah 10 menit, sampel diangkat dari tempat pengayakann. Tiap-tiap sampel yang tertampung dalam mesh kemudian dikeluarkan tanpa mencampurkan dengan mesh yang lain

7.         Sampel yang diperoleh tadi kemudian dilakukan penimbangan

8.         Data timbangan tersebut kemudian dilakukan pengolahan data

9.         Data tersebut disajikan dalam bentuk tabel dan grafik seperti grafik semilog.

VI.          Pengolahan Data

1.         Lapisan 1

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0,021	0,020920294	0,02092029
2	1	0	0,55	0,547912454	0,56883275
3	0,5	1	0,228	0,227134617	0,79596736
4	0,25	2	2,651	2,640938026	3,43690539
5	0,125	3	48,269	48,08579313	51,5226985
6	0,063	4	47,882	47,700262	99,2229605
7	pan	5	0,78	0,77703948	100
Total			100,38

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 2,9

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 3

Standar deviasi            :     =

                                                  =  

                                                  =  =  = 0,012

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,7

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 0,95

2.         Lapisan 2

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0,052	0,0518362	0,0518362
2	1	0	0,986	0,98289405	1,0347303
3	0,5	1	4,198	4,18477611	5,2195064
4	0,25	2	9,412	9,38235177	14,601858
5	0,125	3	34,251	34,1431078	48,744966
6	0,063	4	51,192	51,0307429	99,775709
7	pan	5	0,225	0,22429124	100
Total			100,316

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 8,4

Modus                            : Md = Φ₅₀  = 3

Standar deviasi            :     =

                                                  =  

                                                  =  =  = 0,072

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -3,4

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 0,78

3.         Lapisan 3

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0	0	0
2	1	0	0,286	0,286547305	0,286547305
3	0,5	1	0,045	0,045086114	0,33163342
4	0,25	2	11,369	11,39075634	11,72238976
5	0,125	3	51,803	51,90213307	63,62452284
6	0,063	4	36,178	36,24723221	99,87175505
7	pan	5	0,128	0,128244948	100
Total			99,809

Grafik mean                : M_z =

                                                =  = 2,73

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 2,8

Standar deviasi            :     =

                                                  =  

                                                  =  =  = 0,012

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,47

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 0,86

4.         Lapisan 4

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0	0	0
2	1	0	0,576	0,572923401	0,572923
3	0,5	1	3,615	3,595691139	4,168615
4	0,25	2	19,767	19,66141818	23,83003
5	0,125	3	48,606	48,34637994	72,17641
6	0,063	4	27,778	27,62962889	99,80604
7	pan	5	0,195	0,193958443	100
Total			100,54

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 2,47

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 2,6

Standar deviasi            :   =

                                                  =  

                                                  =  =  = 0,066

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,45

Kurtosis                          : K_g   =

                                                         =  =  = 1,001

5.         Lapisan 5

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0,014	0,01399846	0,014
2	1	0	0,009	0,00899901	0,023
3	0,5	1	0,011	0,01099879	0,034
4	0,25	2	2,514	2,51372349	2,548
5	0,125	3	34,171	34,1672416	36,719
6	0,063	4	63,059	63,05206427	99,778
7	pan	5	0,233	0,232974373	100,011
Total			100,01

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 3,03

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 3,1

Standar deviasi            :   =

                                                  =  

                                                  =  =  = -0,01

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,5

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 1,14

6.         Lapisan 6

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0,001	0,001003724	0,00100372
2	1	0	0,752	0,754800309	0,75580403
3	0,5	1	4,492	4,508727379	5,26453141
4	0,25	2	18,435	18,50364854	23,7681799
5	0,125	3	55,828	56,03589316	79,8040731
6	0,063	4	20,075	20,14975559	99,9538287
7	pan	5	0,046	0,046171296	100
Total			99,629	100

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 2,43

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 2,5

Standar deviasi            :   =

                                                  =  

                                                  =  =  = 0,03

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,33

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 1,092

7.         Lapisan 7

No	Bukaan	Mesh	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	-1	2	0	0	0
2	0	1	0,871	0,870573	0,87057342
3	1	0,5	3,131	3,129467	4,00003998
4	2	0,25	13,374	13,36745	17,3674899
5	3	0,125	50,515	50,49026	67,8577497
6	4	0,063	31,542	31,52655	99,3843017
7	5	pan	0,218	0,217893	99,6021949
Total			100,049	100

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 2,63

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 2,7

Standar deviasi            :   =

                                                  =  

                                                  =  =  = -0,01

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = -0,24

Kurtosis                          : K_g   =

                                                         =  =  = 1,09

8.         Lapisan 8

No	Mesh	Bukaan	Berat	% Berat	Berat kumulatif
1	2	-1	0,226	0,225889	0,22577868
2	1	0	2,509	2,507771	2,73354987
3	0,5	1	6,261	6,257934	8,99148349
4	0,25	2	15,692	15,68431	24,6757982
5	0,125	3	47,161	47,1379	71,8137006
6	0,063	4	28,048	28,03426	99,8479638
7	pan	5	0,152	0,151926	99,9998894
Total			100,049

Grafik mean                  : M_z =

                                                =  = 2,46

 Modus                           : Md = Φ₅₀  = 2,6

Standar deviasi            :   =

                                                  =  

                                                  =  =  = - 0,03

Grafik skewness           : SK_i =

                                                  =

                                                  =   =  = 0.22

Kurtosis                          : K_g   =

                                                  =  =  = 1,18

Sampel	Φ5	Φ16	Φ 25	Φ 50	Φ 75	Φ 84	Φ 95
1	2,1	2,4	2,6	3	3,2	3,3	3,5
2	1,9	2,1	2,4	3	3,2	3,3	3,4
3	1,6	2,1	2,3	2,8	3,2	3,3	3,5
4	1,1	1,7	2,1	2,6	3	3,1	3,3
5	2,2	2,6	2,8	3,1	3,3	3,4	3,6
6	1	1,7	2	2,5	2,9	3,1	3,4
7	1,1	1,9	2,2	2,7	3,1	3,3	3,5
8	0,5	1,6	2,1	2,6	3,1	3,2	3,4

 Nilai Phi

Nilai komponen perhitungan ukuran butir

Sampel	Mean	Modus	Standar deviasi	Skewness	Kurtosis
1	2,9	3	0,012	-0,7	0,95
2	8,4	3	0,072	-3,4	0,78
3	2,73	2,8	0,012	-0,47	0,86
4	2,47	2,6	0,066	-0,045	1,001
5	3,03	3,1	-0,01	-0,5	1,14
6	2,43	2,5	0,03	-0,33	1,092
7	2,63	2,7	-0,01	-0,24	1,09
8	2,46	2,6	-0,03	-0,22	1,18

Hasil perhitungan ukuran butir

Sampel	Standar deviasi	Skewness	Kurtosis	Ukuran butir
1	Very well sorted	Strongly coarse skewed	Mesokurtic	Pasir halus
2	Very well sorted	Strongly fine skewed	Platycurtic	Pasir sangat halus
3	Very well sorted	Strongly coarse skewed	Platycurtic	Pasir sangat halus
4	Very well sorted	Strongly coarse skewed	Mesokurtic	Pasir halus
5	Very well sorted	Strongly coarse skewed	Leptokurtic	Pasir halus
6	Very well sorted	Strongly coarse skewed	Mesokurtic	Pasir sangat halus
7	Very well sorted	Coarse skewed	Mesokurtic	Pasir sedang
8	Very well sorted	Fine skewed	Leptokurtic	Pasir halus