17Model fasies

Inti dari sumur sedalam satu kilometer: satu meter pasir kasar dengan perlapisan silang yang bertumpu pada bidang dasar tajam, menghalus ke atas menjadi lanau berjejak akar, lalu pasir lagi di atas bidang dasar tajam lain. Ahli geologi membaca sebuah sungai yang berkelok-kelok melintasi dataronya, meski kini tak ada sungai di sana. Pembacaan itu bertumpu pada dua alat: seperangkat model, masing-masing merupakan ringkasan dari banyak contoh modern dan purba untuk satu lingkungan, dan sebuah hukum yang mengubah urutan vertikal lapisan menjadi peta lingkungan-lingkungan yang bertetangga.

Yang sudah kamu ketahui

Fasies sedimen, lingkungan pengendapan, bentuk dasar, perlapisan silang, ketiga jenis delta, arus turbidit, turbidit, dan lapisan bergradasi ada di volume Tahun 1, pada bab tentang sedimen klastik dan lingkungannya; pabrik karbonat, terumbu, dan platform karbonat ada di bab tentang sedimen karbonat, silika, dan evaporit; log lubang bor dan korelasinya dalam bab tentang penampang melintang. Porositas dan permeabilitas ada di volume-volume sekolah. Parasekuen, permukaan genang, dan traktus sistem ada di Bab 16. Gelombang di laut dalam, yang geraknya memudar seiring kedalaman, ada di buku fisika.

17.1 Fasies, suksesi, dan hukum Walther

Fasies sedimen dideskripsikan dari apa yang tampak pada inti bor atau tebing: ukuran butir, pemilahan, struktur, fosil, warna. Satu fasies jarang bersifat diagnostik: pasir perlapisan silang terbentuk di sungai, di pantai, di saluran pasang surut, dan di gurun. Yang mengidentifikasi suatu lingkungan adalah fasies lain yang menyertainya dan urutan saat fasies saling menyusul.

Definisi 17.1 (Asosiasi fasies dan suksesi fasies)

Yang disebut asosiasi fasies adalah kelompok fasies yang muncul bersama dan diendapkan dalam satu lingkungan, misalnya pasir saluran, lanau tanggul alam, dan lumpur dataran banjir berakar. Yang disebut suksesi fasies adalah urutan vertikal fasies yang beberapa sifat berubah bertahap ke atas; dalam suksesi menghalus ke atas ukuran butir turun ke atas, sedangkan dalam suksesi mengasar ke atas ukurannya bertambah ke atas.

Definisi 17.2 (Model fasies)

Yang disebut model fasies adalah ringkasan umum dari suatu lingkungan pengendapan, disarikan dari banyak contoh modern dan purba: fasies yang dihasilkannya, geometrinya, hubungan lateralnya, serta suksesi yang dibentuknya. Model ini berfungsi sebagai norma pembanding untuk contoh baru, panduan pengamatan lanjutan, peramal dalam situasi baru, dan dasar untuk menafsirkan lingkungan pengendapan.

Jembatan antara sisi lateral dan vertikal berupa sebuah hukum. Pada setiap saat, lingkungan yang bertetangga berdampingan: gisik di samping muka pantai, muka pantai di samping lumpur lepas pantai. Ketika garis pantai bergerak, setiap lingkungan berada di atas tetangganya.

Teorema 17.3 (Hukum Walther)

Dalam suksesi selaras, tanpa jeda pengendapan yang berarti atau permukaan erosi, fasies yang terletak langsung di atas satu sama lain diendapkan dalam lingkungan yang pada waktu itu berdampingan.

Hukum ini berlaku dua arah. Regresi menumpuk sabuk-sabuk menurut urutan ke arah laut ke atas, sedangkan transgresi menumpuknya dalam urutan terbalik; dan suksesi vertikal yang dibaca pada inti bor memberikan peta lingkungan di sekitarnya pada saat itu. Hukum ini gagal persis di tempat Bab 16 menempatkan permukaan-permukaan kuncinya: yakni di seberang batas sekuen, tempat pemaparan dan erosi membawa pasir sungai ke atas lumpur paparan, dan di seberang permukaan genang, tempat lumpur lepas pantai berada langsung di atas dataran pantai.

17.2 Sungai

Definisi 17.4 (Sungai teranyam dan sungai bermeander)

Yang disebut sungai teranyam mengalir melalui beberapa alur dangkal yang bercabang dan menyatu kembali di sekitar gosong, pada dataran curam dengan beban kasar yang melimpah dan debit yang berubah-ubah. Yang disebut sungai bermeander mengalir dalam satu alur berkelok pada dataran yang lebih landai, dengan membawa lebih banyak sedimen halus; sungai ini berpindah dengan mengikis tebing luar setiap tikungan dan mengendapkan material pada tebing dalamnya. Endapan pada tebing dalam disebut gosong tepi. Avulsi adalah peninggalan suatu alur demi jalur baru melintasi dataran banjir, biasanya setelah banjir menjebol tanggul alam.

Gosong tepi tumbuh ke samping seiring tikungan berpindah, sehingga di suatu tempat ia merekam penampang melintang alur dari bawah ke atas: lag dari klastika paling kasar di atas dasar erosional, pasir berlapis silang dari gumuk pasir di alur dalam , pasir lebih halus dengan riak dari puncak dangkal gosong, lalu lanau dan lumpur dataran banjir dengan akar dan tanah. Menurut hukum Walther, suksesi menghalus ke atas ini, yang tebalnya beberapa meter, sama dengan kedalaman alur. Sungai teranyam meninggalkan lembaran pasir dan kerikil berlapis silang yang bertumpuk dan kerikil dengan sedikit lumpur, yang ukuran butirnya hampir tidak berubah ke atas; fraksi halusnya terbawa pergi. Avulsi memindahkan sabuk alur melintasi dataran, sehingga endapan alur bertumpuk secara acak di antara lumpur dataran banjir, dipisahkan oleh dasar erosional yang tajam.

17.3 Garis pantai, delta, dan paparan

Delta pada volume Tahun 1, yang didominasi oleh sungai, gelombang, atau pasang surut, semuanya terbentuk ke arah laut dengan mekanisme yang sama: muara mengendapkan beban di tempat arus melambat, dan front delta memprograd di atas lumpur prodelta sendiri. Front delta atau muka pantai yang memprograd meninggalkan, menurut hukum Walther, suksesi mengasar ke atas: lumpur lepas pantai, lumpur dan pasir badai yang berselang-seling, pasir muka pantai, gisik. Setiap parasekuen pada bab sebelumnya adalah satu suksesi seperti itu.

Definisi 17.5 (Muka pantai dan dasar gelombang)

Yang disebut muka pantai adalah zona miring di sisi laut dari gisik, tempat gelombang terus-menerus mengolah dasar laut. Batas bawahnya adalah dasar gelombang cuaca cerah, yaitu kedalaman di bawah tempat gelombang biasa tidak lagi menggerakkan sedimen dasar. Yang disebut dasar gelombang badai adalah batas yang lebih dalam, yang dicapai gelombang badai; di antara keduanya, lumpur mengendap saat cuaca tenang dan diolah kembali menjadi lapisan pasir selama badai. Di bawah dasar gelombang badai, dasar laut tidak terganggu oleh gelombang.

Gerak orbit gelombang di laut dalam menyusut menurut $e^{-2\pi z/\lambda}$ terhadap kedalaman $z$, untuk panjang gelombang $\lambda$: pada setengah panjang gelombang, gelombang masih menyimpan $4\,\%$ dari amplitudo permukaannya, yang menentukan skala dasar gelombang. Rekaman pelampung dari lebih dari dua juta spektrum gelombang di Karibia, Teluk Meksiko, dan Atlantik barat memberikan panjang gelombang modal sekitar $75\,\mathrm{m}$ di laut yang terlindung dan sekitar $110\,\mathrm{m}$ di tepi terbuka, serta menunjukkan bahwa, dirata-ratakan selama beberapa minggu hingga tahun, panjang gelombang tidak terpisah menjadi kelas cuaca cerah dan kelas badai: peluang gelombang mengaduk dasar naik secara bertahap seiring air menjadi dangkal. Kedua dasar gelombang tetap berguna sebagai istilah untuk zona-zona pada suatu profil, bukan kedalaman yang tajam.

Definisi 17.6 (Stratifikasi silang hummocky)

Yang disebut stratifikasi silang hummocky adalah stratifikasi pasir halus dalam lamina melengkung lembut, cekung ke atas (lembah dangkal) dan cembung ke atas (gundukan), yang saling memotong pada sudut rendah dan menebal dan menipis secara lateral, dengan panjang gelombang dari satu meter hingga beberapa meter. Stratifikasi ini terbentuk oleh aliran berosilasi dan gabungan dari gelombang badai, di antara dasar gelombang cuaca cerah dan dasar gelombang badai.

Di lapangan — Lapisan badai di paparan Silur

Di Formasi Arisaig di Nova Scotia, lapisan batu pasir halus memisahkan batu lumpur yang lebih gelap. Ahli geologi yang mempelajari lapisan semacam ini mengenali lamina rendah, melengkung, dan saling berpotongan dari stratifikasi silang hummocky: setiap lapisan merekam badai yang mengaduk paparan di bawah jangkauan gelombang sehari-hari, dan lumpur di sekelilingnya merekam masa tenang yang panjang di antara badai.

Di tempat pasang surut mendominasi, fasiesnya berubah: arus pasang dan arus surut membentuk perlapisan silang yang menghadap ke arah berlawanan, endapan lumpur tipis mengendap pada setiap air diam, dan ketebalan berkas di antara endapan lumpur tersebut membesar dan mengecil mengikuti siklus pasang perbani dan pasang mati. Saluran pasang surut, dataran, dan punggung pasir memiliki model sendiri, dibangun dengan cara yang sama.

17.4 Laut dalam

Arus turbidit yang melambat mengendapkan muatannya sesuai urutan pengendapan: butir paling kasar lebih dulu, yang paling halus terakhir. Lapisan turbidit yang lengkap menunjukkan urutan ini dalam lima divisi.

Definisi 17.7 (Sekuen Bouma)

Yang disebut sekuen Bouma adalah suksesi ideal divisi dalam lapisan turbidit, dari dasar ke atas: Ta, pasir masif atau bergradasi di atas dasar erosional dengan tanda alur dan tanda perkakas; Tb, pasir berlaminasi sejajar; Tc, pasir halus berlaminasi riak dan terlipat-lipat; Td, lanau berlaminasi sejajar; Te, lumpur, sebagian berasal dari arus turbidit dan sebagian dari pengendapan lambat di antara aliran.

Sedikit lapisan yang menunjukkan kelima divisi: dekat sumber arusnya cepat dan meninggalkan divisi Ta yang tebal, dengan bagian atasnya tererosi oleh aliran berikutnya; jauh dari sumber hanya divisi yang lebih halus, Tc sampai Te, yang tiba. Dengan demikian, sekuen ini merekam melemahnya satu aliran, dan perubahan lapisan sepanjang kipas merekam melemahnya aliran seiring jarak.

Definisi 17.8 (Kipas bawah laut)

Yang disebut kipas bawah laut adalah kerucut sedimen di kaki lereng benua, yang diumpankan oleh sebuah ngarai: kipas atas dengan alur utama di antara tanggul alam, kipas tengah berupa saluran distributari yang berakhir di lobus pasir, dan kipas bawah berupa turbidit tipis yang beralih menjadi lumpur dasar cekungan.

Di sepanjang tepi benua, arus laut dalam yang digerakkan oleh sirkulasi samudra mengolah sedimen halus lereng menjadi kontourit, gundukan, dan drift lanau dan lumpur terbioturbasi yang tumbuh sepanjang kontur, bukan turun menuruni lereng.

17.5 Platform karbonat

Sedimen karbonat terbentuk di tempat ia berada, oleh organisme di perairan dangkal yang hangat dan jernih, dan fasiesnya mengikuti profil platform yang dibangun oleh pabrik karbonat untuk dirinya sendiri.

Definisi 17.9 (Landaian karbonat dan paparan bertepi)

Yang disebut landaian karbonat adalah platform yang dasarnya miring landai dan merata dari garis pantai ke cekungan, tanpa putus: sabuk fasiesnya, dari dataran pasang surut dan pasir penghalang gisik hingga butir gosong, pasir bioklastik, dan lumpur kapur lepas pantai, lebar dan berangsur menyatu satu sama lain, tersortir oleh energi gelombang yang menurun seiring kedalaman. Sebuah paparan bertepi adalah platform berpuncak datar dengan patahan kemiringan yang jelas di tepinya, tempat terumbu dan gosong pasir membentuk tepi yang melindungi laguna di belakangnya; di luar tepi, lereng curam melepaskan blok dan butir ke dalam cekungan.

Pada permukaan platform yang datar, sedikit kenaikan muka laut relatif menggenangi dataran pasang surut, dan pabrik, yang bekerja paling cepat di perairan terdangkal, mengisi kembali ruang itu sampai ke muka laut dalam waktu singkat. Hasilnya adalah tumpukan siklus peritidal setebal satu meter atau beberapa meter, masing-masing berupa parasekuen menyusut ke atas dari lumpur subtidal hingga dataran pasang surut dengan retakan pengeringan atau hamparan mikroba, ditutup oleh permukaan genang berikutnya.

17.6 Inti dan log sumur

Sebagian besar batuan di bawah cekungan sedimen diketahui dari lubang bor. Sebagian kecil diambil intinya, dan intinya dideskripsikan lapisan demi lapisan seperti tebing; hampir semua dicatat log-nya.

Definisi 17.10 (Log kabel)

Sebuah log kabel adalah rekaman kontinu tentang suatu sifat fisis batuan terhadap kedalaman, diukur oleh probe yang diturunkan dengan kabel ke dalam lubang bor. Log sinar gamma mencatat radiasi gamma alami batuan, dalam satuan API: tinggi pada serpih, yang lempungnya menyimpan kalium, torium, dan uranium, rendah pada pasir kuarsa bersih dan pada batu gamping. Log densitas mencatat massa jenis total dari hamburan sinar gamma yang dipancarkan oleh sumber pada probe. Log sonik mencatat waktu tempuh interval gelombang kompresional, dalam mikrodetik per kaki. Log neutron mencatat perlambatan neutron oleh hidrogen, dan karena itu air yang tersimpan di dalam pori dan di dalam lempung.

Satuan radiasi gamma API didefinisikan di kolam kalibrasi: satu per dua ratus dari selisih antara zona dengan radioaktivitas yang dapat diabaikan dan zona dengan radioisotop serpih rata-rata pada sekitar dua kali konsentrasinya. Batu bara, batu gamping, dan dolomit biasanya kurang radioaktif dibanding serpih; batu pasir kuarsa rendah, arkosa yang kaya feldspar kalium lebih tinggi; batuan apa pun dapat menjadi radioaktif oleh uranium yang dibawa air tanah.

Proposisi 17.11 (Porositas dari massa jenis dan waktu tempuh)

Batuan dengan porositas $\phi$, dengan butir dengan massa jenis $\rho_{\mathrm{ma}}$ dan pori yang terisi fluida dengan massa jenis $\rho_f$, memiliki massa jenis total $\rho_b = (1 - \phi)\rho_{\mathrm{ma}} + \phi\rho_f$, sehingga

$$\phi = \frac{\rho_{\mathrm{ma}} - \rho_b}{\rho_{\mathrm{ma}} - \rho_f}.$$

Jika gelombang kompresional melewati butir dan fluida secara seri, dengan panjang yang sebanding dengan $1 - \phi$ dan $\phi$, waktu tempuhnya $\Delta t = (1 - \phi)\Delta t_{\mathrm{ma}} + \phi\Delta t_f$ (persamaan rata-rata waktu), dan $\phi = (\Delta t - \Delta t_{\mathrm{ma}})/(\Delta t_f - \Delta t_{\mathrm{ma}})$.

Massa jenis butiran adalah $2.65\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ untuk kuarsa dan $2.71\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ untuk batu gamping; air pori adalah $1.0\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ saat tawar dan hingga $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ sebagai air garam. Waktu tempuh berkisar dari 42 hingga $48\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ pada dolomit, 48 hingga 53 pada batu gamping, 53 untuk batu pasir terkonsolidasi, dan 189 pada air garam. Persamaan massa jenis bersifat eksak untuk matriks yang diketahui; persamaan rata-rata waktu adalah aturan empiris yang paling baik bekerja pada batuan terkonsolidasi dengan pori antarbutir. Serpih melanggar keduanya: lempung memiliki massa jenisnya sendiri dan menahan air terikat.

Definisi 17.12 (Rasio neto terhadap bruto)

Yang disebut rasio neto terhadap bruto suatu interval adalah ketebalan batuan berkualitas reservoir, biasanya pasir yang diidentifikasi pada log sinar gamma di bawah suatu batas potong, dibagi dengan ketebalan total interval tersebut.

Bentuk kurva sinar gamma melalui suatu tubuh pasir merupakan alat fasies. Bentuk lonceng, bersih di dasar dan makin serpih ke atas, merupakan suksesi menghalus ke atas, seperti pada gosong tepi atau isian alur; bentuk corong, serpih di dasar dan bersih di atas, merupakan suksesi mengasar ke atas, seperti pada muka pantai progradasi atau front delta; bentuk silinder, bersih di seluruh bagian dengan batas tajam, menunjukkan pasir sungai teranyam bertumpuk, gumuk pasir eolian, atau gosong karbonat. Bentuk-bentuk ini hanyalah petunjuk, bukan bukti: sebuah inti, atau setidaknya log tetangga, harus mengonfirmasinya.

Di laboratorium — Membuat log inti

Di gudang inti, inti sebuah sumur ditata dalam baki, dibelah memanjang, sesuai urutan kedalamannya. Seorang sedimentolog mendeskripsikan inti itu lapisan demi lapisan pada lembar log: ukuran butir dengan lup tangan dan bagan pembanding, struktur, kontak, fosil, jejak liang dan akar, warna lumpur. Deskripsi itu kemudian disandingkan dengan log kabel pada kedalaman yang sama, sehingga bentuk log dapat dikalibrasi terhadap batuan dan sumur tak berinti di sekitarnya dapat dibaca.

17.7 Latihan

Latihan 17.1 ★

Sebuah inti menunjukkan, dari dasar ke atas: lumpur lepas pantai, lumpur berselang-seling dengan pasir halus, pasir muka pantai, pasir gisik, lalu batu bara dengan akar. Dengan menggunakan hukum Walther, berikan urutan lingkungan sepanjang pesisir pada saat itu dan arah ke mana garis pantai bergerak. Apa yang akan ditinggalkan oleh transgresi?

Solusi

Solusi Latihan 17.1.

Dari laut ke darat: lepas pantai, transisi lepas pantai dengan pasir badai, muka pantai, gisik, dataran pesisir dengan rawa. Setiap lingkungan kemudian menumpang di atas tetangganya di arah laut: garis pantai bergeser ke arah laut, yakni regresi. Sebuah transgresi akan menumpuk mereka dengan urutan sebaliknya, dataran pesisir di dasar dan lumpur lepas pantai di atas, sering kali dengan permukaan erosi tempat muka pantai tadi bergeser melintasinya.

Latihan 17.2 ★

Tiga tubuh pasir menunjukkan bentuk sinar gamma: (a) lonceng setebal $8\,\mathrm{m}$ dengan dasar tajam; (b) corong setebal $20\,\mathrm{m}$; (c) silinder setebal $30\,\mathrm{m}$ dengan puncak dan dasar tajam. Usulkan lingkungan untuk masing-masing, dan pengamatan pada inti yang akan mengonfirmasinya.

Solusi

Solusi Latihan 17.2.

(a) Isian alur atau gosong tepi: gerusan berkerikil di dasar, perlapisan silang, lalu riak dan lumpur berakar. (b) Muka pantai progradasi atau front delta: lumpur dengan lapisan pasir badai dan stratifikasi silang hummocky di bawahnya, pasir muka pantai berperlapisan silang dan gisik di atasnya. (c) Pasir sungai teranyam yang bertumpuk, gumuk pasir eolian atau gosong karbonat: set perlapisan silang dengan ukuran butir seragam, dengan foreset gumuk besar untuk kasus eolian, atau butir skeletal dan oolitik untuk gosongnya.

Latihan 17.3 ★

Sebuah batu pasir menunjukkan $\rho_b = 2.40\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Hitung porositasnya dengan matriks kuarsa dan air tawar, lalu dengan air garam $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$.

Solusi

Solusi Latihan 17.3.

$\phi = (2.65 - 2.40)/(2.65 - 1.0) = 0.152$; dengan air asin, $0.25/1.55 = 0.161$.

Latihan 17.4 ★

Gelombang dengan panjang gelombang modal $75\,\mathrm{m}$ dan $110\,\mathrm{m}$ (laut terlindung dan laut terbuka pada studi pelampung). Taksir kedalaman tempat masing-masing mempertahankan $4\,\%$ dari gerak permukaannya, serta fraksi yang tersisa pada kedalaman $20\,\mathrm{m}$.

Solusi

Solusi Latihan 17.4.

$e^{-2\pi z/\lambda} = e^{-\pi} = 0.043$ pada $z = \lambda/2$: sekitar $38\,\mathrm{m}$ dan $55\,\mathrm{m}$. Pada $20\,\mathrm{m}$: $e^{-2\pi\times20/75} = 0.19$ dan $e^{-2\pi\times20/110} = 0.32$ dari gerak permukaan.

Latihan 17.5 ★★

Sebuah batu gamping menunjukkan $\Delta t = 60\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Hitung porositasnya dengan persamaan rata-rata waktu untuk matriks dengan nilai 47.6 dan $52.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ serta air garam pada $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Apa yang dapat dipelajari dari selisih tersebut?

Solusi

Solusi Latihan 17.5.

$(60 - 47.6)/(189 - 47.6) = 0.088$; $(60 - 52.6)/(189 - 52.6) = 0.054$. Sebuah nilai matriks yang tidak pasti sebesar $5\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ mengubah porositas hingga sepertiga: persamaan rata-rata waktu memerlukan nilai matriks yang diperiksa pada inti.

Latihan 17.6 ★★

Interval $40\,\mathrm{m}$ memuat lapisan pasir dengan ketebalan 6.0, 3.5, 8.0 dan $2.5\,\mathrm{m}$ di bawah batas potong, sisanya lumpur. Hitung rasio neto terhadap bruto. Dengan porositas $22\,\%$ pada pasir, berapa volume pori yang dimiliki satu kilometer persegi interval tersebut?

Solusi

Solusi Latihan 17.6.

$(6.0 + 3.5 + 8.0 + 2.5)/40 = 20/40 = 0.50$. Volume pori: $20\times0.22 \times10^6 = 4.4 \times 10^{6}\,\mathrm{m}^{3}$ per kilometer persegi.

Latihan 17.7 ★★

Lapisan turbidit dekat mulut ngarai berupa $1.2\,\mathrm{m}$ pasir masif (Ta) yang tererosi di bagian atasnya oleh lapisan berikutnya; sejauh $30\,\mathrm{km}$ ke bawah kipas, lapisan dari aliran yang sama berupa $8\,\mathrm{cm}$ pasir halus dan lanau berlaminasi riak di bawah $3\,\mathrm{cm}$ lumpur. Sebutkan divisi masing-masing dan jelaskan perubahannya.

Solusi

Solusi Latihan 17.7.

Dekat ngarai: hanya Ta, bagian atasnya tersapu aliran berikutnya; ke bawah kipas: Tc (riak) dan Td (lanau) di bawah Te (lumpur). Arus kehilangan kecepatan dan muatan kasarnya seiring jarak; hanya fraksi halus yang berpindah sejauh $30\,\mathrm{km}$, dan diendapkan oleh aliran yang lebih lambat dan membangun riak, bukan oleh jatuhan dari suspensi pekat.

Latihan 17.8 ★★

Suksesi menghalus ke atas setebal $9\,\mathrm{m}$ memiliki dasar tajam dengan kerakal, pasir bersilang, pasir halus berlaminasi riak dan lumpur berakar. Interpretasikan, dan taksirlah kedalaman alur yang membentuknya. Dapatkah hukum Walther diterapkan lintas dasarnya? Mengapa?

Solusi

Solusi Latihan 17.8.

Gosong tepi sungai bermeander: lag di dasar alur yang tergerus, pasir berperlapisan silang dari alur dalam, pasir berriak dari puncak gosong, lumpur dataran banjir dengan akar. Suksesi ini merekam alur dari dasar hingga tepian, sehingga alur itu berkedalaman sekitar $9\,\mathrm{m}$ (sedikit lebih kecil setelah pemadatan lumpur). Ini tidak mencakup dasar: itu permukaan erosi, dan yang berada di bawahnya dapat berupa endapan lebih tua mana pun.

Latihan 17.9 ★★

Dasar sebuah platform turun $60\,\mathrm{m}$ sepanjang $40\,\mathrm{km}$; platform lain mempertahankan kedalaman $5\,\mathrm{m}$ selama $30\,\mathrm{km}$, lalu turun $300\,\mathrm{m}$ sepanjang $1.5\,\mathrm{km}$. Hitung kedua gradien, sebutkan setiap platform dan fasies yang diharapkan di tepi yang kedua.

Solusi

Solusi Latihan 17.9.

$60/40\,000 = 0.0015$, $0.09{}^{\circ}$: sebuah landaian. $300/1500 = 0.20$, $11.3{}^{\circ}$, setelah puncak datar berkedalaman $5\,\mathrm{m}$: paparan bertepi, dengan butir terumbu atau gosong di tepinya, dan blok serta aliran butir di lereng di bawahnya.

Latihan 17.10 ★★★

Garis pantai berprogradasi dengan kecepatan $v$ sementara muka laut relatif naik dengan laju $A$, dan sabuk muka pantainya selebar $w$. Tunjukkan bahwa pasir muka pantai dalam suksesi vertikal memiliki ketebalan $h = wA/v$. Hitung untuk $w = 2\,\mathrm{km}$, $A = 0.2\,\mathrm{m}/\mathrm{ka}$ dan $v = 20\,\mathrm{m}/\mathrm{ka}$, lalu nyatakan apa yang terjadi ketika $A = 0$. Bandingkan dengan proposisi tentang lintasan garis pantai di Bab 16.

Solusi

Solusi Latihan 17.10.

Sabuk membutuhkan waktu $w/v$ untuk melewati suatu tempat tetap, selama itu dasar naik relatif terhadap permukaan laut dengan laju $A$ di bawahnya: pasir mengisi $h = A\,w/v$. $2000\times0.2/20 = 20\,\mathrm{m}$. Dengan $A = 0$ muka pantai hanya meninggalkan ketebalan profilnya sendiri, berupa lembaran tipis, karena sabuk-sabuk itu bergeser saling melewati tanpa agradasi. Rasio $A/v$ adalah tangen dari sudut lintasan pada proposisi di Bab 16: ketebalan setiap fasies adalah lebarnya dikali tangen tersebut.

Latihan 17.11 ★★★

Sebuah batu pasir menunjukkan $\rho_b = 2.30\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ dan $\Delta t = 86\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Hitung porositasnya dari masing-masing log dengan matriks batu pasir kuarsa (2.65, $52.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$) dan air garam (1.0 untuk massa jenis, $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$). Jika porositas sonik benar, massa jenis butir apa yang disiratkan log densitas, dan apa kemungkinan semennya?

Solusi

Solusi Latihan 17.11.

Massa jenis: $(2.65 - 2.30)/1.65 = 0.212$; sonik: $(86 - 52.6)/136.4 = 0.245$. Dengan $\phi = 0.245$, $\rho_{\mathrm{ma}} = (2.30 - 0.245)/(1 - 0.245) = 2.72\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$: lebih padat daripada kuarsa, seperti batu pasir yang tersemen oleh kalsit (2.71) atau yang mengandung butir kalsit.

Latihan 17.12 ★★★

Dalam sebuah inti, lumpur lepas pantai hitam langsung berada di atas batu bara berakar, dengan lapisan tipis pecahan cangkang di kontaknya. Jelaskan mengapa hukum Walther tidak berlaku lintasnya, apa jenis permukaannya, dan berapa banyak suksesi pesisir mungkin hilang jika gelombang mengikis dasar sampai dasar gelombang cuaca cerah sekitar $10\,\mathrm{m}$ saat garis pantai bergeser.

Solusi

Solusi Latihan 17.12.

Lumpur lepas pantai di atas batu bara membawa lingkungan yang tidak berdampingan ke dalam kontak: sebuah permukaan genang, di sini permukaan transgresif akibat erosi gelombang, dengan cangkang puing sebagai lag. Ketika garis pantai bergeser ke arah darat, gelombang memotong dasar hingga kira-kira dasar gelombang cuaca cerah: gisik, muka pantai atas, dan bagian atas dataran pesisir, hingga sekitar $10\,\mathrm{m}$ penampang, mungkin hilang.

17.8 Soal: Varden-2, sumur melalui penutup

Soal 17.1

Soal akhir pekan — log, porositas, fasies dan pasir neto sebuah sumur rekaan di sinklin Varden

Sumur Varden-2 dibor di sinklin Bukit Varden, pada (7500, 7000) pada kisi wilayah, dari elevasi permukaan tanah $441.0\,\mathrm{m}$, hingga kedalaman total $1200\,\mathrm{m}$. Log-nya tergambar pada gambar di bagian terakhir. Gunakan massa jenis butir 2.65 (kuarsa) dan $2.71\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ (kalsit), air pori $1.0\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, waktu transit matriks 52.6 (batu pasir) dan $47.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ (batu gamping), serta $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ untuk air.

Bagian I — Membaca log.

1. Sinar gamma melonjak dari 12 ke $110\,\mathrm{API}$ pada $766\,\mathrm{m}$, turun ke 18 pada $866\,\mathrm{m}$, menjadi tidak teratur dari $1046\,\mathrm{m}$ dan stabil pada $85\,\mathrm{API}$ dari $1166\,\mathrm{m}$. Sebutkan unit yang dijumpai, dengan memakai log-nya.
2. Hitung ketebalan setiap unit penutup dan elevasi dasar penutup.
3. Kapur menunjukkan $2.03\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ dekat permukaan dan $2.36\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ pada $750\,\mathrm{m}$. Hitung porositasnya pada kedua kedalaman. Apa yang terjadi pada kapur seiring kedalaman?
4. Mengapa serpih tidak diberi porositas dari massa jenisnya?
5. Sekis menunjukkan $2.75\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ dan $50\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Apa yang dikatakan basemen yang cepat, padat dan tidak berpori kepada pengebor?

Bagian II — Porositas.

6. Batu gamping menunjukkan $2.573\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$: hitung porositas densitasnya.
7. Ia menunjukkan $58.9\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$: hitung porositas sonik dan bandingkan.
8. Pasir bersih pada isian alur menunjukkan $2.32\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$: hitung porositasnya.
9. Periksa dengan waktu transitnya, $79.9\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$.
10. Jika air pori berupa air garam $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, seberapa besar porositas densitas pasir akan berubah?
11. Unit mana yang lebih baik sebagai akuifer atau reservoir, dan mana penyekat di atasnya?

Bagian III — Fasies. Inti yang diambil dari 1108 sampai $1124\,\mathrm{m}$ menunjukkan, dari dasar: permukaan tergerus dengan fragmen lumpur dan kerakal; $10.4\,\mathrm{m}$ pasir sedang berlapis silang; $3.2\,\mathrm{m}$ pasir halus berriak yang beralih menjadi lanau; $2.4\,\mathrm{m}$ lumpur cokelat-merah dengan jejak akar.

12. Gambarkan bentuk sinar gamma yang diharapkan sepanjang interval inti yang diambil.
13. Tentukan suksesi dan lingkungan pengendapan setiap bagian.
14. Dengan hukum Walther, jelaskan lingkungan yang terletak berdampingan.
15. Buat taksiran kedalaman alur.
16. Batu pasir ini memuat sebelas unit semacam itu, masing-masing dengan dasar tajam. Apa yang diungkapkan penumpukannya tentang sungai dan dataran banjirnya?
17. Dapatkah hukum Walther digunakan untuk berpindah dari satu unit ke unit berikutnya? Mengapa?

Bagian IV — Pasir neto. Sebelas isian alur, dari dasar batu pasir, berturut-turut setebal 14, 9, 12, 7, 16, 10, 13, 8, 11, 12 dan $8\,\mathrm{m}$. Tiap unit dimulai dengan pasir bersih ($30\,\mathrm{API}$) yang menempati sebagian dari ketebalannya, yakni 0.60, 0.45, 0.55, 0.30, 0.65, 0.40, 0.55, 0.35, 0.50, 0.45 dan 0.30, lalu menghalus ke atas pada bagian sebesar 0.25, 0.30, 0.25, 0.40, 0.20, 0.30, 0.25, 0.35, 0.25, 0.30 dan 0.35, dengan sinar gamma naik secara linear hingga $105\,\mathrm{API}$, dan diakhiri dengan lumpur.

18. Berapa bagian dari tiap interval penghalusan yang berada di bawah batas potong $60\,\mathrm{API}$?
19. Hitung pasir neto unit terbawah dan unit yang paling tebal.
20. Hitung total pasir bersih dan total interval penghalusan dari batu pasir tersebut.
21. Hitung rasio neto terhadap brutonya.
22. Bagaimana pasir neto akan berubah dengan batas potong 45 atau $75\,\mathrm{API}$?
23. Dengan porositas pasir pada pertanyaan 8, hitung volume pori dari pasir neto di bawah satu kilometer persegi.
24. Nyatakan tebal pasir neto dari batu pasir Trias di Varden-2.

Solusi

Solusi Soal 17.1.

1. Kapur (dingin, massa jenis rendah), serpih dari $766\,\mathrm{m}$ (panas), batu gamping dari $866\,\mathrm{m}$ (dingin, padat, cepat), batu pasir dari $1046\,\mathrm{m}$ (bentuk lonceng), sekis dari $1166\,\mathrm{m}$.

2. Kapur $766\,\mathrm{m}$, serpih 100, batu gamping 180, batu pasir $120\,\mathrm{m}$; dasar lapisan penutup pada $441.0 - 1166 = -725\,\mathrm{m}$.

3. $(2.71 - 2.03)/1.71 = 0.40$ dekat permukaan, $(2.71 - 2.36)/1.71 = 0.20$ pada $750\,\mathrm{m}$: kapur kehilangan separuh porositasnya di bawah beban lapisan di atasnya, akibat pemadatan.

4. Butirnya berupa lempung dengan massa jenis yang tidak pasti, dan airnya sebagian terikat padanya: asumsi persamaan tidak berlaku.

5. Batuan dasar kristalin: lapisan penutup ditembus, dan tidak ada reservoar yang diharapkan di bawahnya.

6. $(2.71 - 2.573)/1.71 = 0.080$.

7. $(58.9 - 47.6)/141.4 = 0.080$: sama.

8. $(2.65 - 2.32)/1.65 = 0.200$.

9. $(79.9 - 52.6)/136.4 = 0.200$: sama.

10. $0.33/1.55 = 0.213$, satu poin dan sepertiga lebih.

11. Batu pasir, dengan porositas $20\,\%$ pada pasirnya; serpih di atas batu gamping menyegelnya, dan lumpur dataran banjir membagi batu pasir menjadi kompartemen-kompartemen.

12. Berbentuk lonceng: sinar gamma rendah pada pasir silang-lapis, naik melalui interval menghalus hingga nilai tinggi pada lumpur berakar, pada dasar yang tajam.

13. Suksesi menghalus ke atas: lag dasar alur pada dasar erosional, gumuk alur (silang-lapis), lalu puncak gosong tepi (riak), dan dataran banjir (lumpur berakar).

14. Alur, gosong tepinya pada tepi dalam, tanggul alam, dan dataran banjir dengan tanah, berdampingan.

15. Kira-kira tebal pasir dan interval menghalus, $10.4 + 3.2 = 13.6\,\mathrm{m}$, sedikit lebih besar sebelum pemadatan.

16. Sungai bermeander yang sabuk alurnya berpindah berulang kali melalui avulsi selama cekungan mengalami penurunan, setiap alur baru memotong dataran banjir yang ditinggalkan alur sebelumnya.

17. Tidak: setiap dasar bersifat erosional; lumpur dataran banjir di bawahnya dan pasir alur di atasnya tidak harus bertetangga.

18. $(60 - 30)/(105 - 30) = 0.40$.

19. Terendah: $14\times(0.60 + 0.40\times0.25) = 9.80\,\mathrm{m}$; tertebal: $16\times(0.65 + 0.40\times0.20) = 11.68\,\mathrm{m}$.

20. Pasir bersih $58.8\,\mathrm{m}$; interval menghalus $33.4\,\mathrm{m}$; lumpur $27.8\,\mathrm{m}$.

21. Neto $= 58.8 + 0.40\times33.4 = 72.2\,\mathrm{m}$; rasio neto terhadap bruto $72.2/120 = 0.60$.

22. Fraksi 0.20 dan 0.60: $65.5\,\mathrm{m}$ dan $78.8\,\mathrm{m}$, selisih $13\,\mathrm{m}$ hanya dari pemilihan batas cutoff.

23. $72.2\times0.20\times10^6 = 1.44 \times 10^{7}\,\mathrm{m}^{3}$ per kilometer persegi.

24. Tebal pasir neto batu pasir Trias pada Varden-2 adalah $72.2\,\mathrm{m}$.