SEDIMEN
Sedimentasi adalah terbawanya material hasil dari pengikisan dan pelapukan oleh air, angin atau gletser ke suatu wilayah yang kemudian diendapkan. Semua batuan hasil pelapukan dan pengikisan yang diendapkan lama kelamaan akan menjadi batuan sedimen.
Sedimentasi ini terjadi melalui proses pengendapan material yang ditransport oleh media air, angin,es, atau gletser di suatu cekungan. Delta yang terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan material-material yang diangkut oleh air sungai, sedangkan bukit pasir (sand dunes) yang terdapat di gurun dan di tepi pantai adalah pengendapan dari material-material yang diangkut oleh angin. Proses tersebut terjadi terus menerus, seperti batuan hasil pelapukan secara berangsur diangkut ke tempat lain oleh tenaga air, angin, dan gletser.
Air mengalir di permukaan tanah atau sungai membawa batuan halus baik terapung, melayang atau digeser di dasar sungai menuju tempat yang lebih rendah. Hembusan angin juga bisa mengangkat debu, pasir, bahkan bahan material yang lebih besar. Makin kuat hembusan itu, makin besar pula daya angkutnya. pengendapan material batuan yang telah diangkut oleh tenaga air atau angin tadi membuat terjadinya sedimentasi.
Meningkatnya aktivitas manusia akhir-akhir ini di sepanjang aliran sungai telah memberi pengaruh terhadap ekosistem muara. Kegiatan yang memberikan dampak terhadap muara tersebut antara lain penebangan hutan di bagian hulu. Kegiatan ini menyebabkan meningkatnya pengikisan tanah di sepanjang aliran sungai. Sebagai dampaknya jumlah sedimen di dalam sungai (suspended solid) bertambah dan menyebabkan pendangkalan. Faktor yang mempengaruhi proses sedimentasi yang terjadi di muara antara lain aktivitas gelombang dan pola arus.
Menurut Dibyosaputra (1997: 65) besar kecilnya sedimen di daerah sungai ditentukan melalui transportasi sungai yang disebabkan oleh adanya kekuatan aliran sungai yang sering dikenal dengan istilah kompetensi sungai (stream competency), yaitu kecepatan aliran tertentu yang mampu mengangkut sedimen dengan diameter tertentu. Dengan kata lain bahwa besarnya sedimen yang terangkat tergantung pada :
a. Debit sungai
b. Material sedimen
c. Kecepatan aliran.
Dengan kekuatan aliran dan faktor lainnya maka ada tiga bentuk/macam sedimen yang terangkut yaitu:
a. Muatan terlarut (dissolved load)
b. Muatan tersuspensi (suspended load)
c. Muatan dasar (bed load)
Pada saat sungai banjir, maka hydraulic action dapat melepas dan mengangkut material sedimen dalam jumlah besar. Tidak hanya dari dsarnya saja tetapi juga menggerus material sepanjang tebing atau tanggul sungai. Akibatnya tanggul sungai mengalami kerusakan dan terjadilah nendatan atau slumping (Dibyosaputra,1997: 65).
Menurut Anonim (2011) Sedimen yang dalam jangka waktu yang lama mengalami pembatuan atau disebut dengan istilah batuan sedimen, yaitu suatu batuan yang terbentuk dari hasil proses sedimentasi, baik secara mekanik maupun secara kimia dan organik. Proses terjadinya batuan sedimen dapat dijabarkan sebagai berikut:
a. Secara mekanik
Terbentuk dari akumulasi mineral-mineral dan fragmen-fragmen batuan. Faktor-faktor yang penting yang mempengaruhi sedimentasi secara mekanik antara lain :
• Sumber material batuan sedimen :
Sifat dan komposisi batuan sedimen sangat dipengaruhi oleh material-material asalnya. Komposisi mineral-mineral batuan sedimen dapat menentukan waktu dan jarak transportasi, tergantung dari presentasi mineral-mineral stabil dan nonstabil.
• Lingkungan pengendapan :
Secara umum lingkungan pengendapan dibedakan dalam tiga bagian yaitu: Lingkungan Pengendapan Darat, Transisi dan Laut. Ketiga lingkungan pengendapan ini, dimana batuan yang dibedakannya masing-masing mempunyai sifat dan ciri-ciri tertentu.
• Pengangkutan (transportasi) :
Media transportasi dapat berupa air, angin maupun es, namun yang memiliki peranan yang paling besar dalam sedimentasi adalah media air. Selama transportasi berlangsung, terjadi perubahan terutama sifat fisik material-material sedimen seperti ukuran bentuk dan roundness. Dengan adanya pemilahan dan pengikisan terhadap butir-butir sedimen akan memberi berbagai macam bentuk dan sifat terhadap batuan sedimen.
• Pengendapan :
Pengendapan terjadi bilamana arus/gaya mulai menurun hingga berada di bawah titik daya angkutnya. Ini biasa terjadi pada cekungan-cekungan, laut, muara sungai, dll.
• Kompaksi :
Kompaksi terjadi karena adanya gaya berat/gravitasi dari material-material sedimen sendiri, sehingga volume menjadi berkurang dan cairan yang mengisi pori-pori akan bermigrasi ke atas.
• Lithifikasi dan Sementasi :
Bila kompaksi meningkat terus menerus akan terjadi pengerasan terhadap material-material sedimen. Sehingga meningkat ke proses pembatuan (lithifikasi), yang disertai dengan sementasi dimana material-material semen terikat oleh unsur-unsur/mineral yang mengisi pori-pori antara butir sedimen.
• Replacement dan Rekristalisasi :
Proses replacement adalah proses penggantian mineral oleh pelarutan-pelarutan kimia hingga terjadi mineral baru. Rekristalisasi adalah perubahan atau pengkristalan kembali mineral-mineral dalam batuan sedimen, akibat pengaruh temperatur dan tekanan yang relatif rendah.
• Diagenesis :
Diagenesis adalah perubahan yang terjadi setelah pengendapan berlangsung, baik tekstur maupun komposisi mineral sedimen yang disebabkan oleh kimia dan fisika.
b. Secara Kimia dan Organik
Terbentuk oleh proses-proses kimia dan kegiatan organisme atau akumulasi dari sisa skeleton organisme. Sedimen kimia dan organik dapat terjadi pada kondisi darat, transisi, dan lautan, seperti halnya dengan sedimen mekanik.
Masing-masing lingkungan sedimen dicirikan oleh paket tertentu fisik, kimia, dan biologis parameter yang beroperasi untuk menghasilkan tubuh tertentu sedimen dicirikan oleh tekstur, struktur, dan komposisi properti. Kita mengacu kepada badan-badan khusus seperti endapan dari batuan sedimen sebagai bentuk. Istilah bentuk mengacu pada unit stratigrafik dibedakan oleh lithologic, struktural, dan karakteristik organik terdeteksi di lapangan.
Sebuah bentuk sedimen dengan demikian unit batu itu, karena deposisi dalam lingkungan tertentu, memiliki pengaturan karakteristik properti. Lithofacies dibedakan oleh ciri-ciri fisik seperti warna, lithology, tekstur, dan struktur sedimen. Biogfacies didefinisikan pada karakteristik palentologic dasar. Inti penekanan adalah bahwa lingkungan depositional menghasilkan bentuk sedimen. Karakteristik properti dari bentuk sedimen yang pada gilirannya merupakan refleksi dari kondisi lingkungan deposional.
Klasifikasi sedimen pada umumnya dilakukan berdasarkan ukuran dan komposisinya. Berdasarkan ukuran butirnya, sedimen dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan ukuran diameter butirnya yang kemudian ditetapkan dalam ukuran skala tertentu. Klasifikasi ukura butir yang paling umum dan dijadikan standar adalah klasifikasi ukuran butir sedimen oleh Wentworth. Sedangkan dari komposisinya, sedimen diklasifikasikan berdasarkan batuan asalnya, komposisi mineral dan komposisi kimianya.
2. Pembentukan Sedimen
Sedimen sebagai material padat alami yang bersifat lepas terbentuk dari pecahan partikel batuan yang telah ada sebelumnya. Proses pelepasan partikel batuan menjadi sedimen umumnya disebut pelapukan. Dalam bukunya Sedimentology and Stratigraphy(2009), Gary Nichols membedakan proses pelapukan menjadi 2 jenis, yaitu pelapukan fisika dan pelapukan kimiawi.
Pelapukan Fisik dan Kimiawi
Selain dari pelapukan batuan secara langsung, proses sedimen juga dapat terbentuk oleh faktor biologis yang terjadi pada permukaan batuan, proses ini akan menghasilkan tanah, dimana dalam pengertiannya secara geologis tanah adalah material sedimen lepas yang tidak atau belum mengalami proses transportasi.
Profil perkembangan pembentukan tanah
Proses selanjutnya dari pembentukan sedimen adalah erosi. Erosi adalah peristiwa pengikisan padatan (sedimen, tanah, batuan, dan partikel lainnya) akibat transportasi angin, air atau es, karakteristikhujan, creep pada tanah dan material lain di bawah pengaruh gravitasi, atau oleh makhluk hidup semisal hewan yang membuat liang, dalam hal ini disebut bio-erosi (wikipedia.org).
Erosi tidak sama dengan pelapukan akibat cuaca, yang mana merupakan proses penghancuran mineral batuan dengan proses kimiawi maupun fisik, atau gabungan keduanya. Dalam prosesnya, jenis erosi yang membentuk sedimen bermacam-macam dan dapat terjadi baik di darat maupun dibawah permukaan air, tergantung mekanisme dan jenis media yang mengerosi batuan tersebut.
Jenis-jenis erosi batuan
3. Sedimentasi
Sedimentasi adalah suatu proses pengendapan material yang ditransport oleh media air, angin, es, atau gletser di suatu cekungan. Proses sedimentasi ini mencakup pelapukan, erosi, transportasi sedimen hingga pengendapannya.
A. Pelapukan dan Erosi
Pelapukan adalah proses alterasi dan fragsinasi batuan dan material tanah pada dan atau dekat permukaan bumi yang disebabkan karena proses fisik, kimia dan biologi. Hasil dari pelapukan ini merupakan asal (source) dari batuan sedimen dan tanah (soil). Di alam pada umumnya ke tiga jenis pelapukan (fisik, kimiawi dan biologis) itu bekerja bersama-sama, namun salah satu di antaranya mungkin lebih dominan dibandingkan dengan lainnya. Berdasarkan pada proses yang dominan inilah maka pelapukan batuan dapat dibagi menjadi pelapukan fisik, kimia dan biologis. Pelapukan merupakan proses proses alami yang menghancurkan batuan menjadi tanah. Berdasrkan faktor utama pengontrolnya, pelapukan secara umum dibagi menjadi :
• Pelapukan biologi merupakan pelapukan yang disebabkan oleh makhluk hidup. contoh: tumbuhnya lumut, akar pepohonan, dan hewan yang tinggal didalamnya.
• Pelapukan fisika merupakan pelapukan yang disebabkan oleh perubahan suhu atau iklim dan terjadi karena proses disagregasi atau penguraian partikel-partikel batuan. contoh : perubahan cuaca, tetean hujan dan sebagainya.
• Pelapukan kimia merupakan pelapukan yang disebabkan oleh tercampurnya batuan dengan zat - zat kimia yang menyebabkan terjadinya proses dekomposisi atau perubahan komposisi kimia batuan. contoh: reaksi batuan dengan fluida hidrotermal.
Pada proses pelapukan, pertikel batuan akan terlepas dari ikatannya hingga kemudian akan dapat terpisah dan mengalami erosi. Erosi adalah peristiwa pengikisan padatan (sedimen, tanah, batuan, dan partikel lainnya) akibat transportasi angin, air atau es, karakteristik hujan, gerakan pada tanah dan material lain di bawah pengaruh gravitasi, atau oleh makhluk hidup semisal hewan yang membuat liang, dalam hal ini disebut bio-erosi. Erosi tidak sama dengan pelapukan akibat cuaca, yang mana merupakan proses penghancuran mineral batuan dengan proses kimiawi maupun fisik, atau gabungan keduanya.
B. Transportasi Sediment
Kebanyakan proses transportasi sedimen alami terjadi di dalam media fluida yang merupakan suatu sistem yang berisi campuran antara padat dan cair atau padat dan gas. Material – material padat akan terurai menjadi partikel – partikel, dan media fluida akan mentransport partikel –partikel tersebut. Jika material padat lebih kecil, cairan tersebut dapat merekat dan menjadi lebih padat dari fluida murni.
Partikel yang lebih kasar mungkin tidak bercampur dalam fluida tapi mungkin akan bertindak sebagai penghalang arus. Akhirnya, partikel berukuran sedang berinteraksi secara alami dengan arus dan tetap di gerakan oleh arus. Secara umum terdapat 2 jenis aliran di dalam fluida yaitu :
1. Aliran laminar yaitu dimana air mengalir begitu saja tanpa ada penghalang dimana ”shear stress” antara molekul H2O membentuk vektor – vektor kecepatan.
2. Aliran turbulen, yaitu dimana vektor – vektor kecepatan terhalang oleh material menyebabkan aliran bergerak secara acak kesegala arah.
Aliran laminar dan aliran turbulen
Arus di alam pada dasarnya terdiri atas dua tipe (Allen, Lang, dan Kassen , 2002), yaitu:
1. Arus traksi, dimana fluida sebagai subyek dari perbedaan tekanan karena perbedaan gradien hidraulik. Contoh paling umum adalah pada sungai, dimana aliran timbul karena dasar permukaan yang miring.
Pasang surut dan gelombang dapat menimbulkan aliran arus dimana permukaan air sebagai subyek dari kemiringan. Sehingga yang memicu arus traksi adalah kemiringan lereng dari permukaan air, dan kecepatan arus yang setara dengan kemiringan .
2. Arus gravitasi/densitas, sedimen yang teronggok pada suatu lereng dapat secara tiba – tiba meluncur akibat sentakan pada lereng yang tidak stabil, kemudian dengan kecepatan tinggi bercampur air menjadi sutau aliran padat density current. Yang penting disini partikel – partikel sedimen bergerak tanpa benturan atau seretan air, tetapi inertia. ( Energi potensial atau gravity dirubah menjadi energi kinetis), (Sanders, 1965), dan pengendapan terjadi setelah energi kinetis habis, misalnya ditempat datar, lekuk- lekukan. Arus densitas ini terutama terjadi di laut, dan merupakan mekanisme penting dalam mentransfer sedimen daerah – daerah bathyal dan abysal. Namun arus ini juga bisa terjadi pada daerah – daerah yang memiliki kemiringan lereng yang tajam seperti pada dinding danau yang terbentuk oleh sesar.
Model arus traksi dan arus densitas yang umum di alam (Allen, 1978).
Transport sedimen bisa terdiri atas satu atau dua mekanisme (Allen, Lang, dan Kassen , 2002),
Transport oleh bedload,
Butir hampir selalu berada di dasar dan butir bergerak dengan cara mengelinding, merayap dan melompat dengan cara saling bertubrukan antar butir yang dipicu oleh aliran fluida (Allen, Lang, dan Kassen , 2002).
Rayapan permukaan, umumnya hadir pada butir dengan ukuran kasar. Perilaku butir merayap didasar dan saling berbenturan dengan butiran lainnya. Ini sangat erat hubungannya saltasi, butir bergerak dipicu oleh energi fluida sehingga bergerak di sepanjang dasar dari channel dengan cara melompat dan berbenturan satu sama lain dengan energi dari arus untuk menstransportkan dan posisi conto terutama pada bagian porsi yang lebih dalam dari channel (Visher, 1969). Pada kondisi ini, umumnya akan terbentuk struktur sedimen silang siur (cross bedding), dune hingga mega dune.
Transport oleh suspended load,
Butir bergerak dan mengambang dengan arah yang acak akibat dari arus turbulen yang kuat. Kecepatan aliran sangat penting agar sedimen tetap tertransport secara suspensi, dimana ukuran butir sebanding dengan kecepatan aliran. Partikel sedimen yang tertransport oleh suspensi tergantung dari kuat-lemahnya turbulen, sehingga perpotongan antara populasi suspensi dengan populasi bedload (saltasi dan rayapan permukaan) akan mencerminkan energi pada suatu lingkungan dan kondisi lingkungan saat pengendapan. Kecepatan aliran yang tinggi dapat mentransport butiran yang lebih kasar. Sedimen kohesif (< 0.1 – 0.2 mm) umumnya tertransport secara suspensi (Allen, Lang, dan Kassen , 2002; Lane, 1938).
Pada kondisi ini umumnya sedimen yang terendapkan akan membentuk struktur graded bedding pada fase awal saat mengendapkan sedimen dengan butiran yang lebih kasar dan akhirnya akan membentuk parallel lamination saat mengendapkan sedimen yang halus seperti lempung.
Perilaku sedimen pasir di bawah permukaan air)
Transportasi sedimen pada akhirnya akan mempengaruhi karakter sedimen berdasarkan lama waktu transportasinya, jenis fluida yang menjadi medianya, jenis aliran, jenis arus dan mekanisme transportasi sedimen itu sendiri. Hal ini akan tercermin dalam ukuran butir, bentuk butir, keseragaman butir dan struktur sedimen yang terbentuk selama proses transportasi sedimen berlangsung.
Hubungan arah arus dengan keseragaman arah butir sedimen (imbrikasi)
a. Ukuran Butir
Ukuran partikel atau yang juga dikenal dengan ukuran butir mengacu kepada diameter butiran individu sedimen ataupun pada batuan sedimen yang telah terlitifikasi. Ukuran objek padat tiga dimensi seperti butiran sedimen dapat diketahui dengan melakukan pengukuran volume atau dengan melakukan beberapa pengukuran geometri linier. Pada pengukurannya, umumnya dilakukan dengan mengukur volume atau juga bisa didapatkan melalui persamaan (3√V) dengan pengukuran geometri linier.
Tabel Klasifikasi Ukuran Butir (Udden-Wentworth)
b. Bentuk Butir
Bentuk butir yang biasa juga dikenal dengan pada sedimen umumnya dijelaskan berdasarkan 2 faktor yaitu kebundaran (roundness) dan kebulatan (sphericity).
Roundness adalah sifat bentuk partikel yang berhubungan dengan ketajaman atau kelengkungan tepi dan pojok-pojoknya (Friedman, 1978, h. 61). Roundness secara geometri tidak tergantung dari sphericity. Definisi secara teoritis, Roundness (Rd = ρ) menyatakan hubungan antara radius tepi dan pojok butiran (r1), jumlah pojok yang diukur dan radius lingkaran maksimum yang digambarkan (R). Roundness = Rata-rata radius tepi dan pojok Radius lingk. Maks. Yang digambarkan Sphericity adalah ukuran yang menggambarkan kecenderungan suatu bentuk butir kearah bentuk membola (Tucker, 1991, h. 15).
Secara teoritis Friedman (1978, h. 60) mendefenisikan sphericity adalah perbandingan luas permukaan partikel (Ap) dan luas permukaan lengkung yang volumenya sama (As). Dalam praktek, luas permukaan partikel tidak teratur, oleh karena itu tidak mungkin untuk diukur. Untuk mudahnya dilakukan pengukuran volume dalam air. Pengukuran sphericity harus mempertimbangkan tingkah laku hidrolika yang mengontrol partikel. Partikel cenderung terorientasi menurut bidang sumbu panjang dan menengah yang dikenal dengan proyeksi maksimum sphericity, yang diformulasikan : Dimana : S = Diameter pendek L = Diameter Panjang I = Diameter menengah
Klasifikasi Kebundaran (roundness) dan Kebulatan (sphericity) (Di adaptasi dari (Rittenhouse, 1943 Vide Beard and Weyl, 1973, h. 359)
c. Pemilahan Butir
Pemilahan adalah keseragaman dari ukuran besar butir penyusun batuan sedimen, artinya bilasemakin seragam ukurannya dan besar butirnya maka, pemilahan semakin baik. Pemilahan yaitu keseragaman butir di dalam batuan sedimen klastik. Beberapa istilah yang biasa dipergunakan dalam pemilahan batuan, yaitu :
a) Sortasi baik bila besar butir merata atau sama besar
b) Sortasi sedang bila ukuran butirnya relatif seragam
c) Sortasi buruk bila besar butir tidak merata, terdapat matrik dan fragmen
Klasifikasi Keseragaman Ukuran Butir Sedimen (Google.co.id).
d. Struktur Sedimen
Struktur sedimen adalah struktur yang terbentuk selama pengendapan sedimen. Pembentukan struktur sedimen sendiri akan sangat dipengaruhi oleh mekanisme pengendapan sedimen melalui jenis arus transportasinya, media dan juga oleh lingkungan pengendapan sedimen. Ombak laut yang berulang-ulang akan membentuk struktur sedimen gelembur gelombang (ripple marks) dipantai, sedangkan pengendapan suspensi lempung di dataran banjir atau danau yang dalam akan membentuk lapisan-lapisan tipis berbentuk paralel (parallel lamination) dari endapan lempung yang jatuh oleh gaya gravitasi.
Pembentukan Struktur Ripple dan Dune
Selain itu, aktivitas organisme juga berpengaruh pada pembentukan struktur sedimen. Pergerakan organisme yang hidup disekitar lingkungan pengendapan sedimen akan membentuk struktur-struktur seperti jejak, alur dan bekas-bekas kehidupan lainnya. Seperti jalur yang dibentuk siput-siput dipantai maupun danau akan dapat merusak struktur gelembur gelombang yang dibentuk oleh ombak. Pada kondisi arus traksi yang mengalir terus menerus seperti pada sungai, pergerakn sedimen yang dibawa oleh air akan terus berlangsung, khususnya sedimen yang ada pada kolom air dan bergerak pada dasar aliran sungai (bed load sediment). Hal tersebut akan membentuk struktur sedimen silang siur (cross bedding) karena pergerakan sedimen yang terus bergerak mengikuti arah aliran arus.
Bentuk perlapisan sedimen
Dalam sebuah aliran arus turbulenatau arus densitas dimana fluida pembawa bercampur dengan sedimen dan mengalir mengikuti kemiringan lereng hingga mencapai posisi stabil seperti pada longsoran bawah laut, longsoran bawah danau ataupun alluvial fan sedimen akan di endapkan pada suatu kondisi dimana arus tidak lagi bergerak. Proses pengendapan yang mengikuti gaya gravitasi menyebabkan sedimen yang berukuran kasar akan mengendap lebih dulu karena faktor gaya berat yang dimilikinya dan sedimen berukuran paling halus akan mengendap terakhir sebagai suspensi.
Proses ini akan membentuk endapan sedimen dengan struktur graded bedding yang menghalus keatas (fining upward). Struktur sedimen seperti silang siur (cross bedding), gelembur gelombang (ripple marks) dan gradasi perlapisan (graded bedding) digunakan dalam studi stratigrafi untuk menentukan posisi sebenarnya dari lapisan geologi yang kompleks dan untuk mempelajari lingkungan pengendapannya.
