The Flows

The Flows

Friday, July 1, 2011

Lacustrine Sedimentology (Sedimentologi Danau Toba)

Parapat – Samosir – Pusuk Buhit
22 – 24 April 2011
Dosen : DR. Ir. Andang Bachtiar, Msc.
Hari Pertama. Jum’at, 22 April 2011
Materi : Sedimentologi Sungai, Meander, Flood Plain

Sungai adalah suatu sistem yang sangat penting dalam proses sedimentasi, terutama yang dikontrol oleh air sebagai media transportasinya. Dalam sistem sungai, dapat ditemukan berbagai jenis arus pengontrol sedimentasi. Baik itu traksi pada aliran sungai normal, turbidit pada saat arus kuat, banjir dan banjir bandang, maupun gravity flow yang dapat ditemukan pada dataran banjir (flood plain), danau oxbow, maupun sistem rawa yang suplai airnya berasal dari sungai.
Dalam sistem sungai yang yang dikontrol oleh arus traksi, terdapat beberapa pergerakan atau mekanisme partikel sedimen, yaitu rolling (menggelinding), creeping (rayapan) dan saltation (salto/saltasi). Dalam aliran arus traksi, material sedimen yang dibawa adalah yang berukuran pasir hingga kerikil atau kerakal (pebble). Kekuatan arus traksi ini akan mempengaruhi ukuran sedimen yang dibawanya dan juga membentuk struktur primer sedimen. Struktur sedimen yang akan terbentuk adalah ripple mark, dunes, anti dunes dan laminasi.
Saat suatu sungai mengalami banjir atau banjir bandang (flash flood), arus yang bekerja pada sistem sungai tersebut berubah dari arus traksi menjadi arus turbidit. Arus turbidit adalah arus yang memiliki kekuatan aliran sangat besar yang dapat mengangkat partikel sedimen hingga material batuan berukuran bongkah didalam kolom airnya. Ketika arus turbudit bekerja, seluruh material sedimen dan mencampurkannya dalam suatu kolom air secara bersamaan. Struktur sedimen yang mungkin dapat terbentuk akibat arus turbidit adalah struktur hummockly.
Dalam suatu sistem sungai, khususnya yang berbentuk meander, akan dapat ditemui beberapa sistem yang juga terdapat proses sedimentasi didalamnya, yaitu flood plain dan oxbow lake. Flood plain adalah daerah dibelokan sungai yang akan terendam air ketika sungai mengalami banjir. Oxbow lake adalah danau yang terbntuk akibat terputusnya meander atau belokan suatu sungai. Pada kedua sistem ini, air sebagai media sedimentai tidak akan mengalami pergerakan oleh sistem arus seperti traksi karena tidak ada aliran arus yang masuk atau keluar sistem. Pada sistem ini jenis pengendapan yang bekerja adalah gravity flow, yaitu partikel sedimen yang mengendap hanya karena pengaruh gravitasi bumi. Dalam sistem ini, partikel yang akan terendapkan hanya yang berukuran mud (lumpur), yaitu clay (lempung) dan silt (lanau). Selain itu, juga dapat diendapkan material organik yang umumnya berasal dari daun dan ranting dari tumbuhan yang kemudian akan menjadi endapan karbon. Nantinya endapan karbon ini dapat membentuk endapan batubara.
Dalam kuliah lapangan Sedimentologi yang membahas tentang sedimentasi pada sistem sungai di Sungai Naborsahor Parapat, ditemukan sebuah singkapan batuan sedimen yang berada sekitar 10 meter dari aliran sungai. Titik ini ditetapkan sebagai titik 1. Pada titik ini dapat ditemukan juga oxbow lake yang dimanfaatkan warga sebagai sawah. Di oxbow lake ini dapat ditemui endapan sedimen lumpur bercampur dengan pasir halus dan material karbon. Secara keseluruhan, dapat disingkapan yang didominasi oleh batupasir ini memiliki orientasi yang mengkasar keatas (coarsening upward).
Dari singkapan sedimen yang terdapat dititik 1, dapat kita lihat perbedaan ukuran butir dan struktur sedimen yang bervariasi. Berdasarkan ukuran butir dan struktur sedimen yang terbentuk, maka dalam singkapan ini dapat dibagi menjadi 4 bagian. Yang paling atas adalah endapan material yang dibawa oleh banjir yang terjadi pada sungai tersebut. Lapisan ini berisi material berukuran pebble (kerikil) bercampur pasir, yang nantinya akan menjadi batuan Pebbly Conglomerat Sandstone. Pada lapisan ke 2 dapat ditemukan material yang dominan pasir dengan struktur perlapisan yang paralel. Ini merupakan endapan dari sistem sungai dengan arus traksi. Dilapisan ketiga dapat ditemukan batupasir bercampur dengan material tufa (vulkanik/piroklastik) dengan struktur perlapisan sub-paralel. Di interretasikan lapisan ini terbentuk bersamaan dengan longsoran batuan piroklastik yang ada pada daerah sungai, karena erupsi terakhir yang menbentuk danau Toba terjadi sekitar 74.000 tahun yang lalu, sedangkan kedalaman lapisannya masih tidak terlalu jauh dari pemukaan. Dan lapisan yang terakhir adalah lapisan batupasir dengan campuran lempung dengan struktur perlapisan sub-paralel. Di interpretasikan lapisan ini merupakan endapan sungai biasa.
Dititik 2 sungai Naborsahor, ditemukan singkapan dengan tinggi sekitar 10 meter dengan lapisan yang bervariasi antara lanau, pasir, tufa, dan material karbon. Ukuran butir batupasir yang terdapat pada singkapan ini lebih halus bila dibandingkan dengan yang terdapat pada singkapan dititik 1.
Pada singkapan ini dapat ditemui endapan material karbon yang cukup tebal pada bagian bawah. Lapisan-lapisan material karbon ini bercampur dengan pasir halus dan lanau. Perlapisan terorientasi secara inter bedding, yaitu lapisan-lapisan yang saling seling satu sama lain. Karena bnyaknya material karbon yang terendap, diperkirakan endapan karbon ini telah mencapai tingkat lignit pada pembentukan batubara. Endapan Pada singkapan ini juga ditemukan struktur ripple mark pada lapisan batupasir. Selanjutnya semakin keatas singkapan, batupasir yang ditemukan berukuran semakin besar dan juga dapat ditemukan endapan tufa seperti yang ditemukan pada singkapan dititik 1. Umumnya struktur yang terlihat pada singkapan ini adalah perlapisan paralel sampai sub-paralel.
Titik ke 3 sedimentologi sungai disungai Naborsahor adalah singkapan batupasir yang bercampur dengan tufa. Pada singkapan ini, tufa yang hadir lebih banyak dibandingkan singkapan dititk 1 dan 2, sehingga di interpretasikan tufa yang ada pada singkapan ini berasal dari material erupsi vulkanik gunung Toba.

Hari Kedua. Sabtu, 23 April 2011
Materi : Shallow Lacustrine, Alluvial Fan, Lacustrine, Braided Stream
Stop 1. Shallow Lacustrine

Danau merupakan salah satu bentuk cekungan yang menjadi tempat terjadinya proses sedimentasi. Umumnya didanau, proses sedimentasi terjadi dengan pengaruh arus yang alirannya tidak terlalu kuat, yaitu hanya oleh gelombang yang terbentuk oleh hembusan angin dan aliran sungai yang menjadi sumber masukan atau keluaran air danau. Gelombang yang bekerja didanau dapat menjadi lebih kuat hanya terjadi ketika badai. Pada kondisi normal, material yang diendapkan didanau adalah pasir dari sungai, sedimen berukuran lempung atau lanau dan material organik, baik dari organisme yang hidup didalam danau itu sendiri seperti algae atau cangkang-cangkang molusca maupun yang terbawa oleh arus sungai seperti tumbuhan yang mengandung unsur karbon.
Pada kuliah lapangan sedimentologi, pada hari kedua yang dilaksanakan di pulau Samosir danau Toba, ditemukan sebuah singkapan yang di interpretasikan sebagai hasil endapan danau dangkal (shallow lacustrine). Lokasi singkapan yang menjadi titik 1 pada hari kedua ini tidak jauh dari persimpangan antara Tomok, Tuk-tuk dan Ambarita.
Singkapan shallow lacustrine ini secara keseluruhan didominasi oleh batulempung. Variasi pneyusunnya adalah kaolinitic clay (lempung kaolin), oxidized sand (pasir yang teroksidasi) dan ditemukan juga material karbon. Singkapan ini memiliki tinggi sekitar 4 meter dan berdasarkan kondisinya terbagi menjadi 2, yaitu bagian atas hingga 3 meter kearah bawah merupakan lapisan dengan kondisi oksidasi dan lapisan mulai dari 3 meter hingga kelapisan terbawah merupakan lapisan dengan kondisi reduksi. Kondisi oksidasi umumnya terjadi karena lapisan tersebut terangkat kepermukaan atau didekat permukaan, sehingga terjadi proses pemasukan oksigen yang mengoksidasi lapisan tersebut. Hal ini dapat dilihat dari lapisan yang berwarna coklat kemerahan. Kondisi reduki terjadi akibat kurangnya suplai oksigen kelapisan tersebut, umumnya dapat terjadi pada lingkungan yang tidak terkena cahaya matahari, seperti pada lingkungan rawa yang lebat atau pada kondisi dibawah air yang dalam dan tidak tembus cahaya matahari. Hal ini dapat dilihat dari warna lapisan yang gelap, yaitu dari abu-abu gelap hingga hitam.
Alasan mengapa singkapan ini di interpretasikan sebagai hasil endapan shallow lacustrine adalah karena penyusunnya yang merupakan variasi antara batulempung, batupasir dan hadirnya material karbon (carbonaceous) pada singkapan ini. Batulempung yang dominan hadir adalah sedimen yang paling banyak diendapkan pada lingkungan danau. Batupasir adalah batuan sedimen yang hadir dari suplai pasir yang berasal dari sungai-sungai yang masuk kedanau Toba, material pasir ini tidak akan mengendap terlalu jauh kedalam danau karena pengaruh arus yang lemah pada lingkungan danau. Dan material organik (carbonaceous) yang merupakan material dari tumbuhan yang hidup disekitar danau atau terbawa oleh aliran sungai yang masuk kedalam danau.
Stop 2. Alluvial Fan
Alluvial fan adalah endapan aluvial yang berbentuk fan (kipas). Endapan ini dapat terbentuk dari suatu sistem yang searah. Dalam pembentukannya, alluvial fan terbentuk oleh material sedimen yang tertransportasi dan mengendap disuatu daerah tertentu dimana penyebaran material sedimen akan semakin melebar dan semakin menipis bila semakin jauh dari sumber atau suplai sedimennya. Alluvial fan ini dapat tertransportasi dalam berbagai macam jenis arus baik itu eolian (angin), sungai, slope pada laut dalam, glacial, dan dapat juga terbentuk akibat adanya pengaruh struktur geologi (sesar).
Dalam kuliah lapangan sedimentologi, kenampakan alluvial fan yang diamati adalah yang terbentuk oleh proses sesar normal, yaitu yang terdapat pada daerah Pangururan, disisi Gunung Pusuk Bukhit. Dilokasi ini juga dapat ditemukan sumber mata air panas dengan kandungan sulfur yang cukup tinggi. Alluvial fan ini akan terbentuk pada bidang yang turun (hanging wall) dengan material sedimen yang berasal dari bidang tetapnya (foot wall). Pada alluvial fan yang terbentuk oleh sesar ini, material yang akan diendapkan dapat berukuran apa saja, mulai dari lempung (clay) hingga bongkah (boulder). Umumnya jenis arus yang bekerja digolongkan dalam arus turbidit, karena akan membawa seluruh material sedimen yang ada pada suatu bidang tersebut.
Pada daerah pengamatan yang dijadikan titik 2 Pulau Samosir, dapat ditemui suatu singkapan hasil endapan alluvial fan. Singkapan ini didominasi oleh batuan sedimen berukuran gravel, yaitu breksi dan conglomerat, yang juga mengandung batupasir yang hadir sebagai pengisi diantara material gravel-nya. Singkapan yang diamati memiliki tinggi sekitar 4 meter. Dari atas kebawah pada 0 – 0,5 meter dapat ditemukan batuan breksi, pada 0,5 – 1 meter ditemui batupasir, selanjutnya 1 – 3,3 meter adalah breksi yang berselingan dengan batupasir, dan pada 3,3 – 4 meter adalah conglomerat.
Batupasir yang terdapat pada bagian atas, yaitu pada 0 – 0,5 meter di interpretasikan merupakan endapan sedimen yang terbentuk akibat penaikan muka air, sehingga sedimen yang di endapkan adalah pasir.
Stop 3. Lacustrine
Pada sedimen yang terendap dilingkungan danau, akan dapat ditemukan penanda-penanda khusus yang hanya akan dapat dijumpai pada endapan sedimen danau itu sendiri. Di danau Toba, yang menjadi penanda atau penciri dari sedimen endapan danau ini adalah Diatomea yang berasal dari cangkang Algae yang komposisinya silika. Algae ini hidup didalam danau dan cangkangnya menyerap silika yang banyak terdapat di danau Toba, karena danau Toba sendiri adalah danau vulkanik yang tentunya akan menghasilkan atau mengeluarkan material silika dengan jumlah yang sangat melimpah.
Diatomea atau disebut juga batuan sedimen Diatomit ini termasuk dalam jenis batuan sedimen non-klastik, karena proses sedimentasi yang di alami oleh materialnya hingga menjadi batuan sedimen hanya proses biokimia, yaitu material cangkang-cangkang algae diatomea yang terendap langsung pada lingkungan danau dan akhirnya mengalami diagenesa. Diatomea ini memiliki sifat fisik berwarna putih, memiliki tingkat porositas yang tinggi dan memiliki tekstur dan struktur organik yang masih menunjukkan material penyusunnya.
Singkapan yang terdiri dari Diatomea dan batulempung terdapat di pulau Samosir, sekitar 15 menit dari Pusuk Buhit, tepatnya pada daerah Simanindo. Lokasi singkapan diatomea ini ditetapkan sebagai titik 3 Pulau Samosir. Pada singkapan diatomea tersebut juga disusun oleh batulempung dan batupasir. Kehadiran batupasir, batulempung dan diatomea-nya sendiri terorientasi secara perselingan, dengan perlapisan yang paralel hingga sub-paralel. Ketebalan perlapisannya juga bervariasi mulai dari beberapa milimeter hingga belasan sentimeter. Pada singkapan diatomea ini juga terlihat struktur ripple mark pada lapisan batupasir. Hal ini menunjukkan bahwa pernah ada arus traksi yang bekerja pada endapan ini. Terdapat juga sebuah sesar normal pada singkapan tersebut, yang menunjukkan lingkungan pengendapannya juga dipengaruhi oleh struktur geologi.


Stop 4. Braided Stream
Braided stream atau braided river adalah salah satu jenis sungai dimana aliran airnya berupa channel atau aliran-aliran kecil didalam suatu tubuh sungai. Aliran-aliran tersebut selalu berubah-ubah arahnya, sehingga akan membentuk tumpukan-tumpukan sedimen yang berada pada tubuh sungai yang juga akan selalu berubah sesuai perubahan alirannya. Didalam kolom air alirannya berlangsung aliran arus seperti sungai pada umumnya. Namun, pada setiap kali perubahan arah alirannya akan menggerus tumpukan-tumpukan yang ada diantara aliran-aliran tersebut. Nantinya proses penggerusan ini akan dapat menghilangkan suatu lapisan sedimen dan akan terlihat seperti struktur score and fill yang berukuran besar pada batuan sedimen.
Lokasi yang menjadi tempat dan singkapan pengamatan braided stream pada kuliah lapangan sedimentologi terletak di Pulau Samosir, tidak jauh dari Ambarita. Disini dapat ditemui sebuah singkapan yang penyusunnya dominan adalah batupasir berukuran kasar sampai halus dan variasi batulempung, tufa, kerikil (pebble) yang teroksidasi, material sedimen epiklastik dan juga terdapat lapisan material karbon. Singkapan yang diamati memiliki tinggi sekitar 5 meter. Pada lapisan teratas dapat ditemui lapisan batupasir berukuran kasar, kemudian lapisan tipis tufa atau batuan piroklastik, kemudian material epiklastik yang bercampur dengan sedimen berukuran kerikil (pebble), selanjut adalah batupasir yang memperlihatkan struktur bekas gerusan dari perubahan aliran air dan yang paling bawah adalah lapisan batupasir dan batulempung.
Pada bagian bawah singkapan, dapat dilihat struktur perlapisan yang paralel hingga sub-paralel, namun pada bagian tengah hingga pada permukaan bagian atas singkapan, akan ditemui struktur tuft cross beds, yaitu struktur perlapisan silang yang terbentuk secara berkelompok-kelompok. Struktur ini terbentuk akibat perubahan aliran-aliran yang ada pada braided stream. Kenampakannya adalah seperti lapisan-lapisan keberbagai arah dan bertingkat-tingkat.

No comments:

Post a Comment