- 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.