Sifat Partikel Batuan Sedimen
Ada sejumlah besar tes yang dapat dilakukan untuk mendapatkan data kuantitatif dan kualitatif untuk karakterisasi batuan sedimen. Analisis partikel lepas dilakukan pada partikel batuan terpilah yang diperoleh dengan menggunakan alat penghancur, atau dengan hati-hati memecah batu dengan palu. Analisis lain diperoleh dari sampel inti batuan ( core ) yang berorientasi sejajar dengan bidang perlapisan. Pengujian sifat aliran fluida vertikal dapat berguna untuk analisis drainase gravitasi dari minyak, difusi vertikal gas yang dilepaskan dari larutan, dan sifat transportasi menggunakan simulasi matematika. Analisis mikrogeometri yang lebih baru dibahas oleh Ceripi et al., Talukdar dan Torsaeter.
Penyederhanaan tema yang dihasilkan dari analisis sumber batuan sedimen adalah bahwa mereka tersusun dari bahan yang berasal dari dua sumber yang berbeda: (1) sedimen detrital terdiri dari partikel-partikel diskrit , memiliki rentang ukuran yang lebar, yang berasal dari pelapukan batuan yang sudah ada sebelumnya; (2) sedimen kimia adalah senyawa anorganik yang diendapkan dari larutan berair, dan dapat dibagi lagi menjadi karbonat dan evaporit seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Sedimen detrital membentuk lapisan pasir yang tidak terkonsolidasi, batupasir, dan serpih . Dalam proses diangkut dari sumber ke cekungan pengendapan, ukuran butiran berkurang dan dibulatkan, dan akibatnya mereka tidak dapat dikemas bersama tanpa memiliki ruang pori antara butir.
Sedimen kimia berasal dari kation yang larut, khususnya natrium, kalium, magnesium, kalsium, dan silikon. Mereka membentuk lapisan evaporites dengan porositas sangat rendah hingga nol karena mereka memiliki tekstur granular, yang saling terkait. Sedimen kimia juga berfungsi sebagai sebagian besar agen penyemenan untuk batupasir dengan membentuk endapan tipis di antara butiran batuan.
Ukuran partikel sedimen berkisar dari kurang dari satu mikrometer hingga batu besar berdiameter beberapa meter. Klasifikasi ukuran, dari batu-batu besar ke tanah liat, merupakan indikasi dari sumbernya, moda transportasi, dan kekerasan . Partikel angular atau bersudut tetap dekat dengan sumber asalnya sedangkan partikel halus dan bulat menunjukkan transportasi oleh aliran. Pasir, lanau, dan tanah liat bisa diangkut dalam jarak yang jauh oleh air dan angin. Karbonat lunak akan cepat hancur dalam proses transportasi, akhirnya larut dan kemudian diendapkan dari larutan pekat.
Klasifikasi ukuran-phi dari tabel di atas didasarkan pada skala geometris di mana susunan ukuran yang berdekatan berbeda dengan kelipatan dua. Skala phi digunakan sebagai skala yang sesuai untuk presentasi grafis dari distribusi ukuran partikel karena memungkinkan memplot pada kertas grafik aritmatika standar. Ini didasarkan pada basis-2 logaritma negatif dari diameter partikel (d):
Distribusi ukuran dapat direpresentasikan sebagai kurva kumulatif butir yang dipertahankan pada ukuran ayakan tertentu “persen lebih besar,” atau butir yang melewati saringan tertentu, “persen lebih halus.” Kurva kumulatif ini sering digambarkan sebagai histogram , yang lebih bisa menerima inspeksi visual. Dua gambar di bawah membandingkan kurva kumulatif dan histogram singkapan batupasir Berea dari Amherst, Ohio, dengan butiran kasar.
Singkapan batupasir Elgin dari Cleveland, Oklahoma. Meskipun porositas dari kedua batupasir ini tidak jauh berbeda (masing-masing 0,219 dan 0,240), permeabilitas batupasir Elgin sekitar 10 kali lebih besar karena terdiri dari jumlah butiran kasar yang relatif besar, yang menghasilkan jaringan pori-pori besar.
Sphericity (kebulatan) dan roundness (kebundaran) partikel adalah dua atribut penting yang mempengaruhi sifat petrofisika batuan dan akibatnya dapat digunakan untuk menjelaskan perbedaan antar batuan dan sifat-sifatnya. Sebagai contoh, kedua atribut ini mengontrol tingkat pemadatan dan dengan demikian dapat menjelaskan perbedaan antara batuan yang memiliki sejarah sedimen yang sama tetapi berbeda dalam porositas dan permeabilitas.
Shpericity adalah ukuran seberapa dekat bentuk suatu partikel mendekati bentuk bola. Sphericity adalah ukuran seberapa sama tiga diameter partikel yang saling tegak lurus, dan dinyatakan sebagai rasio dari luas permukaan partikel terhadap luas permukaan bervolume sama. Roundness (kebundaran) adalah ukuran dari kelengkungan, atau ketajaman partikel. Metode yang diterima untuk menghitung kebulatan suatu partikel adalah dengan melihat partikel sebagai objek dua dimensi dan memperoleh rasio jari-jari rata-rata dari semua sisi dengan jari-jari lingkaran maksimum yang tertulis.
Krumbein menetapkan serangkaian gambar untuk memperkirakan kebulatan secara visual, mulai dari kebulatan 0,1 hingga 0,9. Kemudian, Pettijohn mendefinisikan lima tingkat kebulatan sebagai: (1) sudut, (2) subangular , (3) subrounded , (4) rounded , dan (5) well rounded . Tingkat kebulatan adalah fungsi dari kematangan partikel. Partikel-partikel lebih bersudut apabila dekat sumbernya tepat setelah genesis dan memperoleh kebulatan yang lebih besar dari abrasi selama transportasi ke cekungan pengendapan.
Tekstur batuan klastik ditentukan oleh kebundaran ( sphericity ), kebulatan ( roundness ), dan penyortiran sedimen detrital yang menyusunnya. kebulatan dan kebundaran adalah fungsi dari energi transpor, jarak transpor dari sumber, dan usia partikel. Butir muda, atau butiran di dekat sumber, berbentuk sudut sedangkan yang telah diangkut jarak jauh, atau dikerjakan ulang dari batuan sedimen yang sudah ada sebelumnya, memiliki bola yang lebih tinggi dan kebulatan.