Diagram
diatas adalah diagram Hjulstrom, merupakan menggambarkan proses erosi,
entranment, transportasi, dan pengendapan, terahadp ukuran butir yang
berhubungan dengan kecepatan arus.
Perhatikan
ada dua garis kurva (nilai dikanan adalah kecepatan (sumbu vertikal) dan sumbu
horizontal adalah ukuran butir sedimen). Garis kurva diatas adalah kondisi
butiran berada dalam gerakan, sedangkan kurva dibawahnya menjelaskan kondisi
gerakan butiran mulai terhenti (pengendapan terjadi), sebelumnya kurva kurva
pada diagram ini dibuat oleh Hjulstorm beradasarkan eksperimen di laboratorium
mari
melihat dua kurva diatas, kurva paling atas adalah mekanisme transport dan
erosi oleh fluida terhadap sedimen. sejatinya jika butiran semakin besar tentu
perlu arus yang kuat untuk menangkutnya, tetapi jika memperhatikan kurva diatas
yang mana melengkung kebawah, artinya untuk ukuran pasir halus dan sangat halus
maka energi (kecepatan arus) yang diperlukan lebih rendah (<100 cm/s) tetapi
untuk kerakal sampai bongkah besar (gravel-boulder) perlu energi yang lebih
besar (>100 cm/s), ada yang keanehan (anomali) yaitu fraksi yang lebih halus
(lempung) memerlukan energi yang lebih besar (>100 cm/s) untuk mengerosi dan
mengangkutnya. Hal ini berhubungan dengan sifat kohesifitas dari mineral
lempung itu yang tinggi.
Garis
kurva yang ada dibawah berkatian dengan proses pengendapan batuan. Zona tengah
yang dibatasi oleh dua kurva ini menjelaskan dua mekanisme transport yaitu
bedload (rolling, saltation) atau menggelinding dan lompatan dipermukaan dan
suspended load (suspensi) atau melayang diatas permukaan. Fraksi kasar dan
besar tentu saja akan menggelinding dan yang halus (di ukuran butiran bagian
kiri sepert lempung sampai pasir sangat halus) akan berada pada kondisi
suspensi (suspended load).
Kurva
dibawahnya berhubungan dengan mekanisme atau kondisi berhentinya pergerakan
material materil atau partikel sedimen yang bergerak dalam fluida dan mulainya
pengendapan butiran. Untuk kerakal (gravel: pebble, cobble) akan berhenti pada
kecepatan sekitar 20-30 cm/s, pasir sedang berhenti bergerak pada kecepatan
aliran 2-3 cm/s, sedangkan untuk partikel lumpur (lempung) untuk
mengendapkannya kecepatan aliran secara efektif adalah nol.
Menurut
Nichols (2005) lumpur yang ada di alam sifatnya ada yang terkonsolidasi
(consolidated mud) dan ada juga yang tak terkonsolidasi (unconsolidated mud).
Untuk yang tak terkonsolidasi adalah lumpur lepas yang sangat cukup rekat meski
lunak, sedangkan yang consolidated mud sifatnya telah kaku dan keras karena
telah kehilangan air, banyak endapan lumpur di alam berada pada dua jenis ini.
Meski
demikian menurut Nichols (2005) lumpur dapat terakumulasi pada semua setting
dimana aliran berhenti mengalir dalam waktu yang cukup lama (artinya arus benar
benar tenang tentu kondisi ini cukup sulit), aliran yang kembali mengalir akan
menaikan kembali endapan lempung yang baru mau ngendap tadi. Tetapi bila
mengacu pada diagram Hjulstorm diatas lempung baru bisa dierosi jika arusnya
kuat, maka ketika kecepatan rendah dan lumpur mulai ngendap maka perlu arus
yang cukup kuat untuk mengerosi (menaikan lumpur yang mengendap ini), maka pada
kondisi arus yang tidak begitu tinggi fraksi sedang sampai kasar (pasir) bisa
diendapkan dan tidak heran pada lingkungan pengendapan tertentu perselingan
lempung dan pasir bisa ditemukan seperti pada setting tidal.
Diagram
Hjulström, menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dan transportasi
butir-butir lepas. Ketika butir telah terendapkan, diperlukan energi yang lebih
tinggi untuk mulai menggerakkannya daripada menjaganya tetap bergerak ketika
telah bergerak. Sifat kohesif partikel lempung mengartikan bahwa sedimen
berbutir halus memerlukan kecepatan yang lebih tinggi untuk mengerosi kembali
sedimen ini ketika sedimen ini terendapkan, khususnya ketika terkompaksi. (dari
Earth, edisi kedua oleh Frank Press dan Raymond Siever. 1974, 1978, dan 1986
oleh W.H. Freeman and Company).
Partikel halus
dalam aliran, sebagaimana yang ditunjukkan oleh diagram Hjulström, memiliki konsekuensi
penting untuk pengendapan dalam lingkungan pengendapan alami. Lempung dapat
tererosi dalam semua kondisi kecuali air yang menggenang, tapi lumpur dapat
terakumulasi dalam semua kondisi dimana aliran
berhenti mengalir dengan waktu yang cukup untuk partikel lempung terendapkan:
aliran yang kembali mengalir tidak akan menaikkan kembali endapan lempung
kecuali kecepatannya relatif tinggi.
Diagram
Hjulström adalah
diagram yang menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran air dan
ukuran butir (Hjulström 1939). Ada dua garis utama pada grafik. Garis yang
lebih rendah menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dan partikel yang
siap akan bergerak. Ini menunjukkan bahwa kerakal akan berhenti di sekitar
20-30 cm/s, butirpasir sedang pada 2-3 cm/s, dan partikel lempung ketika
kecepatan aliran adalah secara efektif nol. Oleh karena itu ukuran butir
partikel di dalam aliran dapat digunakan sebagai petunjuk kecepatan pada waktu
pengendapan sedimen jika terendapkan sebagai partikel-partikel terisolasi.
Garis kurva bagian atas menunjukkan kecepatan aliran yang diperlukan untuk
mengerakkan partikel dari kondisi diam. Pada setengah bagian kanan grafik,
garis ini sejajar dengan garis yang pertama tapi untuk ukuran butir tertentu
diperlukan kecepatan yang lebih besar untuk memulai pergerakan daripada untuk
menjaga partikel tetap bergerak.
Pada sisi kiri
diagram terdapat garis divergen yang tajam: secara intuisi, partikel lanau yang
lebih kecil dan lempung memerlukan kecepatan yang lebih besar untuk
menggerakkannya daripada pasir. Hal ini dapat dijelaskan melalui sifat mineral
lempung yang akan mendominasi fraksi halus dalam sedimen. Mineral lempung
bersifat kohesif (2.5.5) dan sekali terendapkan akan cenderung merekat bersama,
membuatnya lebih sulit untuk naik ke dalam aliran daripada butir-butir pasir.
Catat bahwa ada dua macam untuk material kohesif. Lumpur ‘tak terkonsolidasi’ (unconsolidated
mud) telah terendapkan tapi tetap merekat, material plastis. Lumpur
‘terkonsolidasi’ (consolidated mud) telah lebih banyak mengeluarkan air
darinya dan bersifat kaku atau keras (rigid). Dalam prakteknya, banyak
endapan material lumpuran berada antara dua macam ini.