ARUS TURBIDIT/ TURBIDITY CURRENT

Gravitasi Menggerakkan Arus Sedimentasi

Arus sedimentasi bertanggung jawab untuk proses transportasi dan pengendapan untuk sedimen dalam jumlah besar, baik di darat maupun di lantai danau dan lantai samudera. Empat jenis gravitasi yang mempengaruhi arus sedimentasi telah diakui (Middleton dan Hampton, 1976), dibedakan berdasarkan mekanisme butiran dalam aliran/arus. Arus turbidit, dimana butiran yang didukung oleh turbulensi dari fase cairan yang dominan; aliran fluida sedimen, di mana butiran didukung oleh gerakan ke atas dari fluida yang keluar dari pori-pori, yang merupakan fase minoritas; aliran butir, di mana tekanan dispersif diciptakan oleh dampak langsung dari gerakan butir dan di mana fase fluida tidak perlu ada, dan debris flow, yang didukung oleh viskositas tinggi.

Arus Turbidit

Arus turbidit merupakan arus cepat yang bergerak menuruni lereng berdasarkan densitasnya yang tinggi relatif terhadap fluida, densitas yang tinggi ini dikarenakan partikel yang melimpah di dalam suspensi. Arus turbidit terjadi secara tiba-tiba dan fenomena yang singkat, banyak juga yang dipicu oleh gempa bumi maupun badai di lautan. Arus turbidit bisa melakukan perjalanan ribuan kilometer menuruni lereng lautan. Arus turbidit seperti proses besar yang tak terlihat dari proses transportasi dan pengendapan sedimen marin. Arus turbidit yang baru saja terjadi, memberikan waktu dan jarak yang cukup, berkembang menjadi gerakan cepat, massa yang bergerak turbulen memiliki kepala (head), tubuh (body), dan ekor (tail), kepala menjadi bagian yang paling tebal dalam arus turbidit, tubuh memiliki ketebalan seragam, dan ekor menjadi bagian yang mengurangi ketebalan dan konsentrasi sedimen.

Gelombang dasar merupakan gerakan cepat suspensi butiran dalam udara, dibentuk oleh letupan, bagian dari energi dari letupan menjadi tertransportasi dengan cepat dalam atmosfer, sepanjang permukaan, dan jauh dari titik nol. Ini serupa dengan arus turbidit. Gelombang dasar berhubungan dengan ledakan nuklir, letusan gunung berapi, dan pengaruh jatuhnya meteor.

Aliran Butiran

Aliran butir dipertahankan oleh tekanan dispersif, yang di mana dikarenakan momentum perubahan interaksi antar butir. Lapisan granular yang bebas merupakan Tekanan Geser (T) dan Tekanan Normal (N), menjadi tangensial dan komponen normal dari tekanan berat. Kedua tekanan tersebut dikombinasikan menjadi sudut friksi internal, α, tan α = T/N

Butiran kasar mengalir lebih cepat dan lebih tebal daripada butiran halus. Tipe aliran butiran pasir ketebalannya kurang dari 2 sentimeter dan mempunyai kecepatan kurang dari 1 meter per detik. Butiran subaqueous mengalir dengan ketebalan kurang dari beberapa sentimeter. Aliran butiran yang tidak turbulen atau hanya sedikit turbulen tidak ada pencampuran yang cukup di antara lapisan yang lebih dalam di dalam arus dan lapisan dangkal. Butiran yang lebih besar muncul untuk bermigrasi ke puncak dari aliran, memungkinkan efek saringan kinetik, jadi disebut reverse grading (perlapisan terbalik).

Arus Fluida

Arus sedimen fluida hasil dari pelepasan intergranular fluida atas, di mana sesaat menyokong butiran melawan gaya gravitasi dan juga hasil dalam agregat butiran dengan kekuatan yang lemah. Aliran cair, di mana sedimen mengendap melalui pori dari fluida tersebut, yang sebagai hasilnya, sedimen hanya menyokong sebagian pergerakan ke atas dari pori-pori fluida.

Arus Debris

Arus Debris atau aliran lumpur merupakan pergerakan menuruni lereng dari material-material yang dialiri oleh air intergranular. Air bercampur dengan partikel-partikel kecil yang berperilaku seperti cairan yang kental; partikel-partikel yang lebih besar ada pada arus dengan kemampuan mengapungnya dan dengan kekentalan yang tinggi, menghasilkan kekuatan, atau kekohesifan dari fase fluida daripada dengan turbulensi atau tekanan dispersif atau daya angkat hidrodinamik. Reverse grading merupakan karakteristik dari lapisan basal dari endapan arus debris, ini dikarenakan tegangan yang melemah dari sedimen lempung di arus semacam itu, menjadi kehilangan kekuatan bahwa lumpur lempung menopang pada deformasi. Arus debris yang lain berasal dari bawah air. Hubungan antara ukuran klastik maksimum dan ketebalan dari aliran massa dapat berfungsi untuk membedakan antara kohesif arus debris dan kohesi dari aliran butiran. Terdapat arus kohesif dengan hanya sedikit lumpur dan arus berlumpur yang kurang kohesi (lebih jauh lagi, lumpur dapat dicuci ke dalam atau luar dari endapan gravel).

//

you're reading...

Earth Science, Stratigraphy

Arus Traksi dan Arus Turbidit

Posted by Wei Min Han ⋅ May 17, 2010 ⋅ 3 Comments

Filed Under Aliran Turbulen, Arus Traksi, Arus Turbidit, Hukum Hjulstrom, Transportasi Sedimen

4 Votes

Transportasi dan Deposisi Sedimen

Media transportasi dari sedimen pada umumnya dapat dibagi menjadi berikut ini :

• Air

- Gelombang

- Pasang Surut

- Arus Laut

• Udara

• Es

• Gravitasi

- Debris flow

- Turbidite flow

Secara umum ada 2 mekanisme fisik yang membuat sedimen tertransportasi, yaitu

1. suspended load, berhubungan dengan arus air yang mentransportasikan butiran atau partikel halus seperti ukuran lanau atau lempung dengan pasir yang bervariasi secara proporsi dan ukuran, tertransportasi pada badan utama dari aliran.
2. bed load, berhubungan dengan beberapa hal yang menyebabkan partikel bergerak pada dasar aliran dan kadangkala meninggalkan jejak pada badan sedimen pada dasar aliran tersebut.

Aliran Turbulen

Aliran turbulen behubungan dengan aliran yang bergerak dengan kuat dan kecepatan yang tinggi yang dapat mentransportasikan sedimen. Umumnya, aliran pada sungai merupakan aliran turbulen. Pada dasarnya, aliran ini dibedakan dengan aliran laminar yang merupakan aliran yang bergerak degan kecepatan rendah dan arah yang paralel terhadap dasar aliran.

Berikut ini merupakan mode transportasi yang mungkin terjadi pada arus turbulen, yaitu :

A. Traksi (bergelinding pada permukaan dasar aliran),

B. Saltasi (meloncat-loncat pada dasar permukaan dasar aliran),

C. Suspensi (mengalami trasportasi yang relatif permanen dalam badan aliran

D. Solution (mengalami transpotasi secara kimia).

Froud Number

Angka Froud merupakan besaran tanpa demensi yang digunakan untuk menentukan suatu aliran itu subkritikal atau superkritikal.

Fr = U ⁄ √(gD) dengan U = kecepatan aliran, D = dalam badan aliran, dan g = kecepatan gelombang.

HUKUM HJULSTROM

Hukum Hjulstrom diterangkan dengan sebuah grafik yang menggambarkan pada kecepatan berapa suatu partikel dengan ukuran tertentu akan tererosi, tertransportasi, dan terendapkan atau apakah yang terjadi pada partikel berukuran tertetu bila berada pada sistem aliran dengan kecepatan tertentu. Berikut merupakan gambar grafik tersebut :

ARUS TRAKSI

Arus traksi merupakan istilah bagi arus pada fluida yang dapat menyebabkan proses transportasi yang memungkinkan sedimen bergerak sebagai bed load. Peristiwa saltasi pada aliran turbulen juga sebenarnya berhubungan dengan keberadan arus traksi. Traction carpet, merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan suatu daerah khayal dalam suatu badan aliran fluida, dimana partikel-partikel bergerak diatas partikel-partikel yang tidak bergerak.

Struktur Sedimen

Struktur sedimen di alam tidak dapat dipisahkan dari gambaran muka lapisan. Muka lapisan dihasilkan oleh materi yang inkoheren terhadap fluida. Permukaan lapisan tersebut dapat berubah bergantung pada aliran pada permukaan dasarnya. Harms dan Fahnestock (1965) membagi aliran menjadi tiga macam, yaitu regim aliran atas, transisi, dan bawah. Rezim aliran merupakan kumpulan dari beberapa hubungan yang berlaku pada aliran air, sudut permukaan air atau sedimen, tipe transportasi sedimen, energi arus, dan morfologi yang berhubungan dengan permukaan sedimen dan permukaan air. Terdapat kecenderungan bagi sedimen yang dengan rezim aliran lambat untuk tidak membentuk gelombang pada permukaannya, yang menyebabkan permukaan air cenderung tidak memiliki riak. Demikian sebaliknya, apabila sedimen di dasar air bergelombang maka permukaan air juga akan bergelombang.

Regim Aliran Bawah (Lower Flow Regim)

Pada regim aliran bawah, tahanan aliran besar sehingga pengangkutan butir oleh air kecil. Bentuk permukaan tidak menyatu dengan dasar aliran. Struktur muka lapisan yang umum ditemukan adalah small ripple atau megariple atau kombinasi keduanya. Transportasi butir yang terjadi adalah pergerakkan butir menaiki punggungan kedua bentuk perlapisan ini dan longsor ke bagian yang besudut tajam. Memiliki nilai Froud < 1.

Regim Aliran Transisi (Transition Flow Regim)

Regim ini memiliki bentuk perlapisan campuran antara regim aliran atas dan bawah. Memiliki nilai Froud = 1.

Regim Aliran Atas (Upper Flow Regim)

Pada regim aliran atas, tahanan aliran kecil sehingga pengangkutan butir terjadi dengan kuat. Bentuk permukaan fluida menyatu dengan dasar aliran. Struktur muka lapisan yang umum adalah planar (plane bed) atau antidune. Memiliki nilai Froud > 1.

Hubungan antara struktur sedimen pada regim aliran yang terbentuk dengan kuat arus dan diameter sedimen dapat digambarkan dengan diagram sebagai berikut :

Perbedaan antara strukur lower flow regim dan lower flow regim dapat dilihat seperti di bawah ini :

ARUS TURBIDIT

Turbidit didefinisikan oleh Keunen dan Migliorini (1950) sebagai suatu sedimen yang diendapkan oleh mekanisme arus turbidit, sedangkan arus turbidit itu sendiri adalah suatu arus yang memiliki suspensi sedimen dan mengalir pada dasar tubuh fluida, karena mempunyai kerapatan yang lebih besar daripada cairan tersebut.

Endapan turbidit mempunyai karakteristik tertentu yang sekaligus dapat dijadikan sebagai ciri pengenalnya. Namun perlu diperhatikan bahwa ciri itu bukan hanya berdasarkan suatu sifat tunggal sehingga tidak bisa secara langsung untuk mengatakan bahwa suatu endapan adalah endapan turbidit. Hal ini disebabkan banyak struktur sedimen tersebut, yang juga berkembang pada sedimen yang bukan turbidit.

Litologi dan Struktur

Karakteristik endapan turbidit pada dasarnya dapat dikelompokan ke dalam dua bagian besar berdassarkan litologi dan struktur sedimen, yaitu :

• Karakteristik Litologi

1. Terdapat perselingan tipis yang bersifat ritmis antar batuan berbutir relatif kasar dengan batuan yang berbutir relatif halus, dengan ketebalan lapisan beberapa milimeter sampai beberapa puluh centimeter. Umumnya perselingan antar batupasir dan serpih. Batas atas dan bawah lapisan planar, tanpa adanya scouring.
2. Pada lapisan batuan berbutir kasar memiliki pemilahan buruk dan mengandung mineral-mineral kuarsa, feldspar, mika, glaukonit, juga banyak didapatkan matrik lempung. Kadang-kadang dijumpai adanya fosil rework, yang menunjukan lingkungan laut dangkal.
3. Pada beberapa lapisan batupoasir dan batulanau didapatkan adanya fragmen tumbuhan.
4. Kontak perlapisan yang tajam, kadang berangsur menjadi endapan pelagik.
5. Pada perlapisan batuan, terlihat adanya struktur sedimen tertentu yang menunjukan proses pengendapannya, yaitu antara lain perlapisan bersusun, planar, bergelombang, konvolut, dengan urut-urutan tertentu.
6. Tak terdapat struktur sedimen yang memperlihatkan ciri endapan laut dangkal maupun fluvial.
7. Sifat-sifat penunjukan arus akan memperlihatkan pola aliran yang hampir seragam saat suplai terjadi.

• Karakteristik Struktur sedimen

Menurut Bouma (1962) dalam hal pengenalan endapan turbidit salah satu ciri yang penting adalah struktur sedimen, karena mekanisme pengendapan arus turbidit memberikan karakteristik sedimen tertentu. Banyak klasifikasi struktur sedimen hasil mekanisme arus turbid, salah satunya karakteristik genetik dari Selly (1969). Selly (1969) mengelompokan struktur sedimen menjadi 3 berdasarkan proses pembentukannya :

• Struktur Sedimen Pre-Depositional

Merupakan struktur sedimen yang terjadi sebelum pengendapan sedimen, yang berhubungan dengan proses erosi oleh bagian kepala (head) dari suatu arus turbid (Middleton, 1973). Umumnya pada bidang batas antara lapisan batupasir dan serpih. Beberapa struktur sedimen yang antara lain flute cast, groove cast.

• Struktur Sedimen Syn-Depositional

Struktur yang terbentuk bersamaan dengan pengendapan sedimen, dan merupakan struktur yang penting dalam penentuan suatu endapan turbidit. Beberapa struktur sedimen yang penting diantaranya adalah perlapisan bersusun, planar, dan perlapisan bergelombang.

• Struktur Sedimen Post-Derpositional

Struktur sedimen yang dibentuk setelah terjadi pengendapan sedimen, yang umumnya berhubungan dengan proses deformasi. Salah satunya struktur load cast.

Karakteristik-karakteristik tersebut tidak selalu harus ada pada suatu endapan turbidit. Dalam hal ini lebih merupakan suatu alternatif, mengingat bahwa suatu endapan turbidit juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lainnya yang akan memberikan ciri yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lain.Umumnya struktur sedimen yang ditemukan pada endapan turbidit adalah struktur sedimen yang terbentuk karena proses sedimentasi, terutama yang terjadi karena proses pengendapan suspensi dan arus.

Sekuen Bouma

Bouma (1962) memberikan urutan ideal endapan turbidit yang dikenal dengan Sekuen Bouma. Bouma Sequence yang lengkap dibagi 5 interval (Ta-Te), peralihan antara satu interval ke interval berikutnya dapat secara tajam, berangsur, atau semu, yaitu

• Gradded Interval (Ta)

Merupakan perlapisan bersusun dan bagian terbawah dari urut-urutan ini, bertekstur pasir kadang-kadang sampai kerikil atau kerakal. Struktur perlapisan ini menjadi tidak jelas atau hilang sama sekali apabila batupasirnya memiliki pemilahan yang baik. Tanda-tanda struktur lainnya tidak tampak.

• Lower Interval of Parallel Lamination (Tb)

Merupakan perselingan antara batupasir dengan serpih atau batulempung, kontak dengan interval dibawahnya umumnya secara berangsur.

• Interval of Current Ripple Lamination (Tc)

Merupakan struktur perlapisan bergelombang dan konvolut. Ketebalannya berkisar antara 5-20 cm, mempunyai besar butir yang lebih halus daripada kedua interval dibawahnya. (Interval Tb).

• Upper Interval of Parallel Lamination (Td)

Merupakan lapisan sejajar, besar butir berkisar dari pasir sangat halus sampai lempung lanauan. Interval paralel laminasi bagian atas, tersusun perselingan antarabatupasir halus dan lempung, kadang-kadang lempung pasirannya berkurang ke arah atas. Bidang sentuh sangat jelas.

• Pelitic Interval (Te)

Merupakan susunan batuan bersifat lempungan dan tidak menunjukan struktur yang jelas ke arah tegak, material pasiran berkurang, ukuran besar butir makin halus, cangkang foraminifera makin sering ditemukan. Bidang sentuh dengan interval di bawahnya berangsur. Diatas lapisan ini sering ditemukan lapisan yang bersifat lempung napalan atau yang disebut lempung pelagik.

Kipas bawah laut

Dari penelitian fasies turbidit, maka dilakukan pembuatan suatu model kipas bawah laut (sebagai contoh gambar diatas merupakan kipas bawah laut tipe eagle), yang merupakan asosiasi dari beberapa fasies. Dari model tersebut diharapkan dapat diketahui arah pengendapan serta letak dari suatu endapan turbidit. Walker dan Mutti (1973) telah mengemukakan suatu model, yaitu model kipas laut dalam dan hubungannya dengan fasies turbidit. Walker (1978) kemudian menyedehanakannya menjadi 5 fasies, yaitu :

• Fasies Turbidit Klasik (Classical Turbidite, CT)

Fasies ini pada umumnya terdiri dari perselingan antara batupasir dan serpih/batulempung dengan perlapisan sejajar tanpa endapan channel. Struktur sedimen yang sering dijumpai adalah perlapisan bersusun, perlapisan sejajar, dan laminasi, konvolut. Lapisan batupasir menebal ke arah atas. Pada bagian dasar batupasir dijumpai hasil erosi akibat penggerusan arus turbidit (sole mark) dan dapat digunakan untuk menentukan arus turbidit purba.

• Fasies Batupasir masif (Massive Sandstone, MS)

Fasies ini terdiri dari batupasir masif, kadang-kadang terdapat endapan channel, ketebalan 0,5-5 meter, struktur mangkok/dish structure. Fasies ini berasosiasi dengan kipas laut bagian tengah dan atas.

• Fasies Batupasir Kerakalan (Pebbly Sandstone, PS)

Fasies ini terdiri dari batupasir kasar, kerikil-kerakal, struktur sedimen memperlihatkan perlapisan bersusun, laminasi sejajar, tebal 0,5 – 5 meter. Berasosiasi dengan channel, penyebarannya secara lateral tidak menerus, penipisan lapisan batupasir ke arah atas dan urutan Bouma tidak berlaku.

• Fasies Konglomeratan (Clast Supported Conglomerate, CGL)

Fasies ini terdiri dari batupasir sangat kasar, konglomerat, dicirikan oleh perlapisan bersusun, bentuk butir menyudut tanggung-membundar tanggung, pemilahan buruk, penipisan lapisan batupasir ke arah atas, tebal 1-5 m. Fasies ini berasosiasi dengan sutrafanlobes dari kipas tengah dan kipas atas.

• Fasies Lapisan yang didukung oleh aliran debris flow dan lengseran (Pebbly mudstone, debris flow, slump and slides, SL).

Fasies ini terdiri dari berbagai kumpulan batuan, pasir, kerikil, kerakal dan bongkah-bongkah yang terkompaksi. Fasies ini berasosiasi dengan lingkungan pengendapan kipas atas.

Berikut merupakan salah satu contoh sekuen sedimentasi yang digenerasi oleh arus turbidit densitas tinggi pasir-gravel :

Sumber :

1. Slide Mata Kuliah Sedimentologi GL-1051 ITB

2. Martodjojo, Soejoeno. 1993. Diktat Kuliah Prinsip Stratigrafi. Laboratorium Stratigrafi ITB. Bandung.

3. AAPG UNDIP SC. 2008. http://aapgscundip.wordpress.com/2008/07/23/turbidite-current/

4. http://ceritageologist.blogspot.com/2012/03/arus-turbidit-dan-arus-debris.html

5. http://weiminhan.wordpress.com/2010/05/17/230/