ANALISA GRANULOMETRI
1.1. Maksud dan Tujuan
1.1.1. Maksud
Maksud dari pada praktikum granulometri ini adalah Mengetahui penyebaran besar butir sedimen klastik berukuran pasir secara pasti. mengenal jenis ukuran butir, bentuk butir, dan mengetahui jenis-jenis butir.
1.1.2. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah agar praktikan dapat mengerti dan memahami cara pemisahan fragmen butiran dalam ukuran-ukuran tertentu, serta dapat menentukan mean, standar deviasi, skewness, dan kurtosis, sehingga sampai ke sistem penamaan batuan dalam geologi. Dan dapat mengetahui proses mekanisme arus yang bekerja pada saat pengendapan berlangsung.
1.2. Landasan Teori
Granulometri atau sering diterjemahkan dengan analisa besar butir adalah salah satu dari sekian banyak metode yang sering dipakai untuk menganalisa batuan sedimen klastik. Dalam granulometri ini lebih mengutamakan bagaimana sebaran butiran batuan sedimen klastik tersebut. Metode-metode perhitungan secara statistik kita dapat melihat adanya bentuk kurva yang sangat khas atau proses tertentu.
Sebab kita tahu bahwa banyak proses yang terjadi pada batuan sedimen saat diendapkan pada suatu cekungan. Metode pendekatan dengan cara granulometri adalah metode empiris, artinya bukan padatan yang sifatnya genetik. Maka itulah dalam penggunaan metode ini harus sangat hati-hati, terutama pada saat pengambilan contoh batuan dilapangan maupun aplikasinya dalam kepentingan-kepentingan yang memerlukan kepentingan yang memerlukan ketelitian yang sangat tinggi.
Sedimen klastik dalam hal ini butiran yang berukuran pasir sampai lempung, ada beberapa pendapat dari beberapa ahli secara teoritis yang erat hubungannya dengan analisa granulometri. Sebagai latar belakang ada beberapa teori yang dapat dikemukakan disini. Mekanisme sedimen yang mengontrol pada suatu cekungan dimana batuan sedimen diendapkan tidak hanya satu proses yang bertanggung jawab, itulah maka fasies bukan berarti lingkungan pengendapan dan an pula unit genetik. Dalam satu sikuen pengendapan mulai dari bawah keatas penyebaran butiran sudah barang tentu akan bervariasi.
Untuk mengetahui penyebaran – penyebaran butiran tersebut dapat dilakukan pembuatan – pembuatan kurva kumulatif berdasarkan data – data yang telah diolah, dan dinyatakan dalam besaran – besaran Mean, Standar deviasi, skewness, dan kurtosis.
1. Mean merupakan harga rata – rata secara statistik (yang representatif).
Mean (x) =
2. Standar Deviasi merupakan suatu nilai statistik sampai sejauh mana besar butir suatu populasi menyimpang dari harga rata – rata. Harga standar deviasi kecil, menunjukkan bahwa sortasinya semakin baik.
Standart Deviasi ( ) =
3. Skewness merupakan ukuran tingkat simetrinya penyebaran besar butir atau arah condongnya penyebaran besar butir, Skewness positif apabila mempunyai kecenderungan kearah kasar. Skewness negatif apabila mempunyai kecenderungan kearah halus.
Skewness (α) =
4. Kurtosis merupakan derajat kemencengan terhadap suatu penyebaran normal.Semakin tinggi harga kurtosisnya, maka grafiknya akan semakin mancung dan hal ini akan menunjukkan bahwa sortasinya semakin baik.
Kurtosis (β) =
1.2.1. Sortasi
Sortasi adalah tingkat keseragaman suatu butir. 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.
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 menunjukan 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 Koesumadinata, 1980).
Standar deviasi ( ) =
Berdasarkan hasil perhitungan, Folk membatasi nilai sortasi menurut besaran standar deviasi :
Tabel 1.1. Hubungan Antara Standar Deviasi dengan Sortasi
Nilai Deviasi Sortasi
< 0,35 Very Well Sorted
0,35 - 0,50 Well Sorted
0,50 - 0,70 Moderatelly Well Sorted
0,70 - 1,00 Moderatelly Sorted
1,00 - 2,00 Poorly Sorted
2,00 - 4,00 Very Poorly Sorted
> 4,00 Extremely Poorly Sorted
Gambar 1.1. Karakteristik dari jenis-jenis sortasi
1.2.2. Skewness
Kecondongan (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 (Folk, 1974). Menurut (Folk, 1962), jika skewness memiliki nilai negatif atau nol maka batuan sediment itu terendapkan di daerah pantai, namun apabila skewness bernilai positif maka batuan sedimen tersebut merupakan endapan di daerah sungai.
Skewnes memiliki rumusan sebagai berikut:
Skewness (α) =
Setelah didapat hasil perhitungan skewness tersebut, maka Folk mengklasifikasikannya menjadi:
Tabel 1.2. Penilaian Nilai-nilai Skewness
Nilai Skewness
-1,0 - -0,3 Very Negatively Skewed
-0,3 - -0,1 Negatively Skewed
-0,1 - 0,1 Symmetrical
0,1 - 0,3 Positively Skewed
0,3 - 1,0 Very Positively Skewed
1.2.3. Kurtosis
Kurtosis yaitu suatu nilai statistik yang menunjukkan derajat kemancungan
suatu penyebaran normal. Setelah semua data-data tersebut didapat maka dapat dibuat suatu diagram histogram. Bila dalam diagram histogram tersebut terdapat satu puncak disebut unimodal dan bila terdapat dua puncak disebut bimodal. Pada daerah endapan pantai, endapan sungai yang halus, serta endapan gurun, pada umunya mempunya grafik histogram yang unimodal. Selain itu kita pun harus membuat kurva kumulatif yang merupakan hubungan antara % kumulatif dengan diameter (phi).
Rumusan kurtosis :
Kurtosis (β) =
Setelah didapat hasil perhitungannya, maka akan diklasifikasikan sbb:
Tabel 1.3. Penilaian Nilai-nilai Kurtosis
Nilai Kurtosis
< 0,67 Very Platykurtic
0,67 - 0,90 Platykurtic
0,90 - 1,11 Mesokurtic
1,11 - 1,50 Leptokurtic
1,50 - 3,00 Very Leptokurtic
> 3,00 Extremely Leptokurtic
1.2.4. Mekanisme Transportasi Sedimen
Sedimen mengalami transportasi oleh sungai melalui tiga cara, yaitu dengan mekanisme bed load, mekanisme suspended load dan mekanisme dissolved load (Plummer dkk, 2003:231-232). Mekanisme bed load Partikel partikel sedimen terangkut pada dasar sungai. Partikel partikel tersebut umumnya berukuran butir gravel – sand. Pada mekanisme bed load ada beberapa macam cara partikel-partikel tertransportasikan :
1. Creeping (rayapan tanah) yaitu gerakan massa tanah sepanjang bidang batas dengan batuan induknya. Gerakannya sangat lambat, tidak dapat diikuti dengan pengamatan mata langsung. Baru diketahui setelah nampak adanya pohon atau tiang listrik/telpon yang miring.
2. Rolling, partikel partikel tersebut tertransportasikan dengan cara menggelinding di dasar sungai.
3. Saltasi, partikel partikel tertransportasikan dengan cara melompat – lompat pada dasar sungai.
Mekanisme suspended load, Material material sedimen tertransportasikan oleh sungai dengan cara melayang layang di atas dasar sungai oleh turbulensi air. Material yang terangkut dengan cara ini umumnya berukuran butir lanau sampai lempung.
Mekanisme dissolved load Umumnya material yang tertransportasikan dengan cara ini merupakan larutan hasil pelapukan kimia, misalnya ion – ion bikarbonat, kalsium, potassium, sodium, klorit, dan sulfat.
Gambar 1.2. Perilaku sedimen pasir di bawah permukaan air
1.2.5. Proses Deposisi Pada Sungai
Proses deposisi berlangsung apabila sungai tidak dapat lagi mentrasportasikan material-material yang dibawanya. Menurut (Thornbury, 1964, hal. 164 – 165), hal tersebut dapat terjadi karena beberapa hal, antara lain :
1. Penurunan kecepatan aliran sungai.
2. Adanya hambatan disepanjang channel, misalnya akibat adanya aliran lava atau gerakan massa.
3. Penambahan material – material yang ditransportasikan sungai.
4. Berkurangan debit aliran akibat perubahan iklim.
5. Proses deposisi yang berlangsung secara terus – menerus dapat membentuk dataran banjir, braided streams, endapan gosong, alluvial fan, dan delta. Di samping air, angin juga merupakan pelaku dalam proses erosi. Erosi oleh angin dibagi menjadi dua macam yaitu deflasi dan abrasi. Deflasi adalah proses perpindahan materi permukaan bumi yang lepas lepas disebabkan oleh tiupan angin. Abrasi adalah pengikisan materi permukaan bumi oleh angin dan butir butir materi yang terangkut.
6. Hasil pengendapan oleh angin yang tebal dan luas dan terdiri dari butir butir kuarts, feldspar, mika dan kalsit berukuran butir lempung, lanau dan pasir.
7. Gerakan Massa, yaitu proses berpindahnya tanah atau batuan disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
Gerakan massa ada beberapa macam yaitu :
1. Mudflow (aliran lumpur) yaitu gerakan massa yang relatif cair dan gerakannya relatif cepat. Sebagai contohya adalah aliran lahar
2. Debris Flow (aliran bahan rombakan) yaitu gerakan massa bahan rombakan yang kering dan bersifat lepas. Gerakannya relatif cepat
3. Rock Fall (jatuhan batuan) dan debris fall (jatuhan bahan rombakan) yaitu gerakan massa batuan atau bahan rombakan yang jatuh bebas karena adanya tebing terjal menggantung, Gerakannya cepat.
4. Debris slide dan Rock slide (Geseran bahan rombakan dan geseran batuan) yaitu gerakan massa batuan atau bahan rombakan yang menggeser sepanjang bidang rata dan miring, misalnya di sepanjang permukaan bidang lapisan batuan.
5. Slump adalah geseran melalui bidang lengkung
6. Subsidence (Amblesan) adalah gerakan massa tanah atau batuan yang relatif vertikal secara perlahan lahan.
1.3. Alat, Bahan dan prosedur Kerja
1.3.1. Alat
a. Timbangan elektrik (neraca analitik) digunakan untuk menimbang sampel dan cawan.
Gambar 1.3. Timbangan Elektrik
b. Ayakan (mesh) dengan ukuran 8, 16, 30, 50, 100, 200 digunakan sebagai ayakan sampel yang sudah di timbang.
Gambar 1.4. Mesh
c. Cawan digunakan sebagai wadah sampel diwaktu penimbangan sampel.
Gambar 1.5. Cawan
d. Gilingan sampel yang terbuat dari porselin (mortar) digunakan untuk memisahkan sampel agar masing-masing butir terlepas dengan butiran lainnya.
Gambar 1.6. Gilingan sampel
e. Kertas pembatas digunakan untuk sampel yang sudah terpisah dari masing – masing butir.
f. Kuas digunakan sebagai alat pengambilan sisa – sisa butiran pasir yang tertinggal dimesh.
Gambar 1.7. Kuas
g. Corong
Kegunaan dari corong adalah untuk kuartering sampel yang sudah digiling.
Gambar 1.8. Corong
h. Mesin ayak (shaker)
Kegunaan dari mesin ayak adalah untuk mengayak mesh yang digunakan agar masing-masing butir terlepas dari butiran lainnya sehingga setiap butiran dapat terpilah dengan baik.
Gambar 1.9. Mesin ayak (shaker)
1.3.2. Bahan
A. Pasir (sampel) hasil coring di pantai cermin.
1.3.3. Prosedur kerja
1. Menyediakan pasir yang akan digunakan sebagai sampel
2. Kemudian sampel dimasukan ke dalam mortar dan di pisahkan
3. Setelah itu cawan di timbang, kemudian berat cawan yang sudah di ketahui lalu sampel yang sudah di pisahkan ditimbang ke dalam cawan tersebut seberat 100 gram.
4. Lalu sampel yang sudah di timbang, di masukan ke dalam ayakan (mesh) yang telah disediakan dengan ukuran masing – masing 8, 16, 30, 50, 100, 200, dan pan.
5. Kemudian di ayak selama ± 10 menit.
6. Setelah itu sampel yang tertinggal pada masing- masing ukuran mesh tersebut di timbang satu per satu, kemudian mencatat berat masing –masing.
1.4. Hasil dan Pembahasan
1.4.1 Hasil
Dari hasil analisa yang telah dilakukan di laboratorium, berat sampel pasir sebelum dilakukan pengayakan sebanyak 100 gram, setelah sampel dilakukan pengayakan berat sampel menjadi 99,51 gram, pengayakan ini dilakukan selama 10 menit dengan menggunakan mesin pengayak. Berkurangnya berat sampel hasil pengayakan sebanyak 0,09 gram dipengaruhi oleh sejumlah sampel yang tertinggal didalam saringan ayak (sieve). Sampel hasil pengayakan terbagi dalam semua tingkat ayakan mulai dari mesh 8, 16, 30, 50, 100, 200 dan Pan. Sebelumnya dilakukan juga penimbangan berat cawan yaitu sebesar 26 gram.
Berdasarkan data hasil analisa pengolahan data, maka akan didapatkan nilai-nilai dari Standar Deviasi (σ), Skewness (α) dan Kurtosis (β) dari sampel yang di analisa.
Berikut adalah hasil pencatatan granulometri setelah di lakukannya pengayakan :
Berat sampel awal + Cawan : 126 gr
Berat Cawan : 26 gr
Berat Sampel : 100 gr
Berat Sampel Setelah diproses : 99,51 gr
Berikut adalah tabel hasil analisa granolometri :
Mesh Diameter
(mm) Diameter
(Phi) Berat cawan (gr) Berat sampel + cawan Berat sampel Berat% %Kumulatif
8 2,38 -1,25 26 0 0 0 0
16 1,19 -0,75 26 29 1 1 1
30 0,59 0,75 26 52,84 24,84 24,96 25,96
60 0,297 1,75 26 77,77 49,27 49,5 75,46
100 0,149 2,75 26 47,51 19,01 19,1 94,56
200 0,074 3,75 26 32,44 4,44 4,46 99,02
Pan < 0,074 >3,79 26 28,95 0,95 0,95 99,97
Total 268,51 99,51 99,97 99,97
Kelas Interval Nilai tengah (m) (f.M) (m-x) F(m-x)2 F(m-x)3 F(m-x)4
(-2,25) ~ (-1,25) -1,75 -1,61 -2,37 5,16 -12,24 29,02
(-1,25) ~ (-0,25) -0,75 -7,32 -1,37 18,3 -25,09 34,38
(-0,25) ~ (-0,75) 0,25 -11,80 -0,37 6,46 -2,39 0,88
(0,75) ~ (1,75) 1,25 36,62 0,63 11,63 7,32 4,61
(1,75) ~ (2,75) 2,25 15,97 1,63 18,8 3,96 50,11
(2,75) ~ (3,75) 3,25 4,09 2,63 8,71 23,83 62,67
(3,75) ~ (4,75) 4,25 2,63 3,63 8,16 30,61 107,65
Total (∑) 128,19 73,09 40,67 202,52
No mesh Diameter
(mm) Diameter
(phi) Berat cawan
(gr) Berat sampel +
kertas
(gr) Berat sampel
(gr)
(F) Persentase berat sampel
(%) Persentase kumulatif
(%) Kelas interval Nilai tengah (m) (F. m) m – x F (m-x)2 F (m-x)3 F (m-x)4
8 2,38 -1,25 26 - - - - (-2,25) -(-1,25) -1,75 0 -3,03 0 0 0
16 1,19 -0,75 26 29 1 1 1 (-1,25)-(-0,25) -0,75 -0,75 -2,03 4,12 -8,36 16,98
30 0,59 0,75 26 52,84 24,84 24,96 25,96 (-0,25)-0,75 0,25 6,21 -1,03 26,35 -27,14 27,95
60 0,297 1,75 26 77,77 49,27 49,5 75,46 0,75-1,75 1,25 61,58 -0,03 0,04 -0,001 0,000039
100 0,149 2,75 26 47,51 19,01 19,1 94,56 1,75-2,75 2,25 42,77 0,97 17,88 17,34 16,82
200 0,074 3,75 26 32,44 4,44 4,46 99,02 2,75-3,75 3,25 14,43 1,97 17,23 33,94 66,87
Pan < 0,074 >3,79 26 28,95 0,95 0,95 99,97 3,75-4,75 4,25 4,03 2,97 8,37 24,88 73,91
Total (∑) 268,51 99,51 99,97 99,97 128,19 73,09 40,67 202,52
Dalam pengolahan data pada analisa granulometri, dapat digunakan beberapa metode. Pada laboratorium Sedimentologi digunakan metode statistik. Perhitungan data ini dilakukan untuk menentukan nilai Mean (x), Standar Deviasi (σ), Skewness (α) dan Kurtosis (β).
Mean (x) adalah harga rata-rata statistik yang mewakili seluruh data yang didapatkan (representatif).
Standar deviasi (σ) merupakan suatu nilai statistik sampai sejauh mana besar butir suatu populasi menyimpang dari nilai rata-rata. Nilai deviasi kecil menunjukkan bahwa sortasinya semakin baik.
Skewness (α) merupakan ukuran tingkat simetrinya penyebaran besar butir atau arah condongnya penyebaran besar butir. Skewness positif apabila mempunyai kecenderungan ke arah kasar. Skewness negatif apabila mempunyai kecenderungan ke arah halus.
Kurtosis (β) merupakan derajat kemencengan terhadap suatu penyebaran normal. Semakin tinggi harga kortusis-nya, maka grafiknya akan semakin mancung dan hal ini menunjukkan bahwa sortasinya semakin baik.
Tabel 1.7. Hubungan Antara Standar Deviasi dengan Sortasi
Nilai Deviasi Sortasi
< 0,35 Very Well Sorted
0,35 - 0,50 Well Sorted
0,50 - 0,70 Moderatelly Well Sorted
0,70 - 1,00 Moderatelly Sorted
1,00 - 2,00 Poorly Sorted
2,00 - 4,00 Very Poorly Sorted
> 4,00 Extremely Poorly Sorted
Tabel 1.8. Penilaian Nilai-nilai Skewness
Nilai Skewness
-1,0 - -0,3 Very Negatively Skewed
-0,3 - -0,1 Negatively Skewed
-0,1 - 0,1 Symmetrical
0,1 - 0,3 Positively Skewed
0,3 - 1,0 Very Positively Skewed
Tabel 1.9. Penilaian Nilai-nilai Kurtosis
Nilai Kurtosis
< 0,67 Very Platykurtic
0,67 - 0,90 Platykurtic
0,90 - 1,11 Mesokurtic
1,11 - 1,50 Leptokurtic
1,50 - 3,00 Very Leptokurtic
> 3,00 Extremely Leptokurtic
Berdasarkan data hasil analisa pengolahan data, maka akan didapatkan nilai-nilai dari Standar Deviasi (σ), Skewness (α) dan Kurtosis (β) dari sampel yang di analisa.
Standar deviasi (σ) yang bernilai 0,85 artinya sampel pasir yang dianalisa memiliki tingkat pemilahan besar butirnya sedang (Moderatelly Sorted).
Skewness (α) yang bernilai 0,66 artinya tingkat kecenderungan simetri penyebaran besar butir yang cenderung ke arah kasar (Very Negatively Skewed).
Kurtosis (β) yang bernilai 3,89 artinya grafik kurtosis-nya akan semakin mancung dan sampel memiliki sortasi yang sangat baik (Extremely Leptokurtic).
Kurva Kurtosis
Grafik 1.1. Kurva Kurtosis
Kurva Probabilitas
Grafik 1.2. Kurva Probabilitas
1.4.2. Pembahasan
Dari hasil analisa yang dilakukan terhadap 100 gram sampel pasir, menghasilkan 99,51gram sampel pasir setelah pengayakan yang dilakukan dengan mesin pengayak (shaker) selama 10 menit. Kemudian dari data hasil penimbangan berat sampel tersebut, dilakukan perhitungan persentase dan pesentase kumulatif berat sampel pada masing-masing mesh termasuk PAN serta penentuan kelas interval dan nilai tengahnya secara statistik dengan cara manual.
Adapun data hasil analisa pengolahan data, maka akan didapatkan nilai-nilai dari Standar Deviasi (σ), Skewness (α) dan Kurtosis (β) dari sampel yang di analisa.
Standar deviasi (σ) yang bernilai0,85 artinya sampel pasir yang dianalisa memiliki tingkat pemilahan besar butirnya sedang (Moderatelly Sorted).
Skewness (α) yang bernilai 0,66 artinya tingkat kecenderungan simetri penyebaran besar butir yang cenderung ke arah kasar (Very Positively Skewed).
Kurtosis (β) yang bernilai 3,89 artinya grafik kurtosis-nya akan semakin mancung dan sampel memiliki sortasi yang sangat baik (Extremely Leptokurtic).
Dari nilai standar deviasi dan harga skewness diatas dapat diketahui bahwa lingkungan pengendapannya adalah pantai, karena nilai kurva dari kurtosisnya memiliki satu puncak (unimodal)
Dari hasil perhitungan diatas maka dapat diketahui mekanisme arus yang bekerja pada masing-masing ukuran butir tersebut dan dapat ditentukan pada kurva probabilitas. Diketahui bahwa dari ukuran butir > -1.25 dan < 2,75 merupakan kumpulan material yang disebabkan adanya arus traksi (traction current) dengan mekanisme bed load yaitu tertransportasi dengan cara merayap (creeping) dan saltasi (saltation). Pada nilai 2,75 terjadi Zone of Mixing yang merupakan terjadinya percampuran arus traksi menjadi arus gravity (suspensi) dimana pada zona ini terjadi percampuran material yang diakibatkan oleh perubahan arus tersebut. Dari ukuran butir >2.75 merupakan kumpulan material dari hasil arus gravity (suspensi) pada tahap ini akan menjadi awal dari terjadinya pengendapan karena pada tahap ini arusnya telah berubah menjadi tenang.
No comments:
Post a Comment