- 1 -
Praktikum m.k Sedimentologi Hari / Tanggal :
PRAKTIKUM-2
UKURAN BUTIR SEDIMEN
Oleh
Nama :
NIM :
PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2013
Nilai
- 2 -
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:
d2log ................................................................................................
dimana:
d : diameter partikel (mm)
- 3 -
Untuk mengkonversi unit phi menjadi milimeter digunakan persamaan (USACE,1998):
2d ........................................................................................................
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):
3
845016
M ................................................................................
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):
64
5951684
........................................................................
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
- 4 -
sedimen condong berbutir halus, sebaliknya skewness negatif menunjukkan populasi sedimen condong
berbutir kasar. Nilai skewness dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
)(2
2
)(2 595
50955
1684
508416
...................................................
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):
)(44.2 2575
595
................................................................................
Sebaran nilai untuk kurtosis disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Distribusi Kualitatif Sedimen untuk Standar Deviasi, Skewness, dan Kurtosis (CHL, 2002)
Standar Deviasi Skewness Kurtosis
Very well sorted Well sorted Moderately well
sorted Moderately sorted Poorly sorted Very poorly sorted Extremely poorly
sorted
< 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 coarse-skewed
Coarse-skewed
Near symmetrical
Fine-skewed
Very fine-skewed
< -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
- 5 -
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 %
Gravel
100 %
Sand75 % 50 % 25 %
PasirKerikil
Lumpur
Kerikil pasiran
Campuran
lumpur, pasir dan
kerikil
100 %
Lumpur
50 %
25 %
Pasir kerikilan
Ker
ikil lum
pura
n
Lum
pur
ker
ikilan
Lum
pur p
asiran
Pasir lu
mpuran 75 %
50 %
75 %
25 %
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.
- 6 -
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 Skewness Kurtosis
100 = m
a
fmx
100
)( =
2
ama
xmf 3
3
100
)( =
a
ama
xmfSk
4
4
100
)( =
a
ama
xmfK
(b) Geometric Method of Moments
Mean Standard Deviation Skewness Kurtosis
100
lnexp = m
g
mfx
100
)ln(lnexp =
2
gm
g
xmf 3
3
ln100
)ln(ln =
g
gm
g
xmfSk
4
4
ln100
)ln(ln =
g
gm
g
xmfK
Sorting (g) Skewness (Skg) Kurtosis (Kg)
Very well sorted
Well sorted
Moderately well sorted
Moderately sorted
Poorly sorted
Very poorly sorted
Extremely poorly sorted
< 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
< -1.30
-1.30 –
-0.43
-0.43 –
+0.43
+0.43 –
+1.30
> +1.30
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 Standard Deviation Skewness Kurtosis
100 =
fmx
100
)( =
2
xmf
3
3
100
)( =
xmfSk
4
4
100
)( =
xmfK
Sorting () Skewness (Sk) Kurtosis (K)
Very well sorted
Well sorted
Moderately well sorted
Moderately sorted
Poorly sorted
Very poorly sorted
Extremely poorly sorted
< 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
> +1.30
+0.43 –
+1.30
-0.43 –
+0.43
-0.43 –
-1.30
< -1.30
Very platykurtic
Platykurtic
Mesokurtic
Leptokurtic
Very leptokurtic
< 1.70
1.70 – 2.55
2.55 – 3.70
3.70 – 7.40
> 7.40
- 7 -
(d) Logarithmic (Original) Folk and Ward (1957) Graphical Measures
Mean Standard Deviation Skewness Kurtosis
3
845016 ZM
6.64
5951684
I
1684
508416
2
2
ISk
595
50955
2
2
2575
595
44.2
GK
Sorting (I) Skewness (SkI) Kurtosis (KG)
Very well sorted
Well sorted
Moderately well sorted
Moderately sorted
Poorly sorted
Very poorly sorted
Extremely poorly sorted
< 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
+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 Standard Deviation
3
lnlnlnexp 845016 PPP
MG
6.6
lnln
4
lnlnexp 9558416 PPPP
G
Skewness Kurtosis
525
50955
1684
508416
lnln2
ln2lnln
lnln2
ln2lnln
PP
PPP
PP
PPPSkG
7525
955
lnln44.2
lnln
PP
PPKG
Sorting (G) Skewness (SkG) Kurtosis (KG)
Very well sorted
Well sorted
Moderately well sorted
Moderately sorted
Poorly sorted
Very poorly sorted
Extremely poorly sorted
< 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
-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
- 8 -
Size scale modified from Udden (1914) and Wentworth (1922).
Grain Size Descriptive term
phi mm
Very Large
Boulder
-10 1024
Large
-9 512
Medium
-8 256
Small
-7 128
Very small
-6 64
Very coarse
Gravel
-5 32
Coarse
-4 16
Medium
-3 8
Fine
-2 4
Very fine
-1 2
Very coarse
Sand
0 1
microns Coarse
1 500
Medium
2 250
Fine
3 125
Very fine
4 63
Very coarse
Silt
5 31
Coarse
6 16
Medium
7 8
Fine
8 4
Very fine
9 2
Clay
- 9 -
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
2.1 -1 0.96 6.65 ……..
0 0.97 1.16 ……..
1 0.89 1.20 ……..
2 0.87 4.54 ……..
3 0.93 17.69 ……..
4 0.96 71.00 ……..
4.5 1.37 1.90 ……..
5 1.04 1.05 ……..
6 1.05 1.06 ……..
7 0.86 2.49 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
1.2 -1 1.06 1.40 ……..
0 1.06 1.25 ……..
1 1.11 1.34 ……..
2 1.05 6.25 ……..
3 0.95 75.05 ……..
4 0.94 6.51 ……..
4.5 1.42 1.50 ……..
5 0.94 1.05 ……..
6 0.96 0.98 ……..
7 0.97 1.14 ……..
- 10 -
KEL II
Station Phi BC BC + BK BK
4.1 -1 1.04 1.09 ……..
0 0.98 1.11 ……..
1 1.06 1.35 ……..
2 1.06 1.50 ……..
3 1.06 2.79 ……..
4 1.04 5.36 ……..
4.5 1.38 1.57 ……..
5 0.92 1.05 ……..
6 1.07 1.18 ……..
7 1.07 1.14 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
5.2 -1 0.94 18.23 ……..
0 0.91 9.12 ……..
1 1.06 13.35 ……..
2 0.95 52.10 ……..
3 0.96 32.50 ……..
4 0.91 2.89 ……..
4.5 1.02 1.09 ……..
5 0.90 0.92 ……..
6 0.96 0.97 ……..
7 0.91 0.93 ……..
KEL III
Station Phi BC BC + BK BK
9.1 -1 0.89 1.27 ……..
0 0.89 1.18 ……..
1 0.91 2.95 ……..
2 0.91 7.58 ……..
3 0.89 12.18 ……..
4 0.90 14.15 ……..
4.5 0.90 0.97 ……..
5 0.90 0.96 ……..
6 0.89 0.93 ……..
7 0.75 1.13 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
6.1 -1 0.98 1.13 ……..
0 0.92 1.21 ……..
1 0.95 1.53 ……..
2 0.97 1.70 ……..
3 0.95 3.88 ……..
4 0.93 10.20 ……..
4.5 0.94 1.07 ……..
5 0.87 1.12 ……..
6 0.87 0.92 ……..
7 0.88 1.07 ……..
KEL IV
Station Phi BC BC + BK BK
4.2 -1 1.00 1.51 ……..
0 0.97 1.27 ……..
1 1.07 3.24 ……..
2 1.07 28.24 ……..
3 0.99 49.27 ……..
4 0.92 3.22 ……..
4.5 1.42 1.49 ……..
5 1.03 1.04 ……..
6 0.93 1.46 ……..
7 0.93 0.94 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
6.2 -1 1.03 1.98 ……..
0 0.92 1.33 ……..
1 0.94 1.12 ……..
2 0.95 80.93 ……..
3 0.98 19.46 ……..
4 0.88 1.64 ……..
4.5 1.07 1.08 ……..
5 0.97 0.99 ……..
6 0.96 0.97 ……..
7 0.93 0.94 ……..
11
KEL V
Station Phi BC BC + BK BK
8.1 -1 0.94 1.04 ……..
0 0.94 1.08 ……..
1 0.97 1.33 ……..
2 0.97 1.98 ……..
3 0.93 14.06 ……..
4 0.98 20.13 ……..
4.5 0.98 1.31 ……..
5 0.97 1.41 ……..
6 0.97 1.12 ……..
7 0.92 0.99 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
5.3 -1 0.87 0.88 ……..
0 0.92 1.05 ……..
1 0.92 1.33 ……..
2 1.00 1.65 ……..
3 0.93 5.43 ……..
4 0.91 22.28 ……..
4.5 1.07 1.22 ……..
5 0.91 1.03 ……..
6 0.92 1.09 ……..
7 0.96 1.04 ……..
Station Phi BC BC + BK BK
9.3 -1 0.89 1.02 ……..
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 ……..
12
TUGAS PRAKTIKUM:
Lengkapi Tabel Berikut ini:
Station
Berat
Total Phi BC BC + BK BK
Jenis
Fraksi
Jumlah
Fraksi (gr)
%
Fraksi % Phi
%
Kumulatif
-1
0
1
2
3
4
4.5
5
6
7
Station
Berat
Total Phi BC BC + BK BK
Jenis
Fraksi
Jumlah
Fraksi (gr)
%
Fraksi
Persentase
Phi
%
Kumulatif
-1
0
1
2
3
4
4.5
5
6
7
13
Dari hasil tabel diatas berikan gambaran mengenai kondisi sedimen pada masing-masing
lokasi.
Stasiun :
Stasiun :
14
Stasiun Nilai Ø Nilai D (um)
5 16 25 50 75 84 90 95 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 Parameter Sedimen
Mz um MD um Skewness 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.
Top Related