Jumat, 23 Agustus 2013
Pelapukan merupakan salah
satu proses yang mempercepat denudasi. Batuan, baik batuan beku, sedimen maupun
metamorf yang tersingkap diatas permukaan, bersentuhan dengan atmosfir,
hidrosfir dan biosfir akan mengalami proses pelapukan. Batuan akan terubah
secara fisik dan atau secara kimiai. Di alam, kedua proses ini sulit dibedakan,
karena berlangsung secara bersamaan. Namun secara teoritis kedua proses ini
dibedakan. Proses pelapukan inilah salah satu proses yang mengubah permukaan bumi
setiap saat meskipun perubahannya tidak tampak dengan segera, sebagaimana yang
telah diutarakan bahwa faktor waktu sangat berpengaruh dalam proses ini.
Pelapukan adalah proses
desintegrasi atau disagregasi secara berangsur dari material penyusun kulit bumi
yang berupa batuan. Pelapukan sangat dipengaruhi oleh kondisi iklim, temperatur
dan komposisi kimia dari mineral-mineral penyusun batuan. Pelapukan dapat
melibatkan proses mekanis (pelapukan mekanis), aktivitas kimiawi (pelapukan
kimia), dan aktivitas organisme (termasuk manusia) yang dikenal dengan
pelapukan organis.
A.
PELAPUKAN
MEKANIK
Pelapukan secara fisik
umumnya disebut pelapukan fisika (physical weathering) atau dikatakn
pula pelapukan mekanik (mechanical weathering). Pada proses pelapukan
ini hanya terjadi perubahan fisik saja secara mekanik, tidak disertai perubahan
kimia. Sehingga komposisi kimianya tetap yang berubah hanya sifat fisiknya
saja.
Mekanisme dari proses
pelapukan mekanis antara lain adalah abrasi, kristalisasi es (pembekuan air)
dalam batuan, perubahan panas secara cepat (thermal fracture), proses hidrasi,
dan eksfoliasi (pelepasan tekanan pada batuan karena perubahan tekanan).
Penyebab terjadinya pelapukan mekanik yaitu:
1. Adanya perbedaan
temperatur yang tinggi.
2. Adapun pembekuan air di
dalam batuan
3. Berubahnya air garam menjadi kristal.
Proses pelapukan fisik
merupakan proses mekanik yang menyebabkan bebatuan masif pecah dan hancur serta
terfragmentasi menjadi partikel-partikel kecil tanpa ada perubahan sifat kimia.
Proses ini terjadi akibat dari:
(1) perubahan suhu yang
drastis seperti sangat dingin atau sangat panas,
(2) hantaman air hujan,
(3) penetrasi akar, dan
(4) aktivitas makhluk hidup
lainnya.
Perbedaan kecepatan proses
pelapukan fisik dipengaruhi:
(1) tingkat kontraksi dan
ekspansi dari komponen penyusun batuan, sehingga memicu proses pecah dan
hancurnya bebatuan,
(2) tingkat kekasaran
permukaan bebatuan, makin kasar permukaan bebatuan akan mengalami proses
pelapukan yang lebih cepat, dan
(3) warna gelap dan terangnya
bebatuan, makin gelap warna bebatuan akan memiliki daya menyerap cahaya yang
lebih banyak dan mempercepat proses pemuaian atau kontraksi dan ekspansi,
sehingga mempercepat proses pelapukan.
Dari yang semula mempunyai
bentuk tubuh batuan besar serta masif, hancur menjadi bentuk-bentuk lebih
kecil, yang terjadi hanya disintegrasi saja, perubahan fisik batuan ini dapat
diakibatkan oleh beberapa cara.
1.
Rekahan-rekahan (sheeting joint)
Perubahan secara fisik atau terurainnya batuan yang semula masif dapat terjadi
akibat hilangnya tekanan dari beban lapisan diatasnya yang semula menimbunnya.
Akibat lapisan penimbunan tererosi, maka beban yang menekan batuan akan hilang.
Dengan hilangnya beban, maka batuan seolah-olah mendapat tekanan dari dalam,
yang menjadikan rekahan-rekahan yang sejajar dengan permukaan. Kenampakannya
seperti perlapisan, dan dinamakan kekar berlembar atau sheeting joint.
Pengaruh hilangnya beban ini tidak terlalu tebal, pada umumnya tidak melebihi
dari 50 meter, karena beban ini cukup berat sehingga kekar tidak berkembang
lebih lanjut.
2.
Tekanan
Es (frost wedging)
Pada suhu yang sangat rendah, melebihi titik beku, air akan membeku menjadi es.
Air yang membeku mempunyai volume yang lebih besar sekitar 9 persen. Tekanan
dari membesarnya volume ini dapat menghancurkan batuan. Pembekuan air yang
terdapat didalam pori-pori dan rekahan batuan menekan dinding disekitarnya, dan
dapat menghancurkan batuan. Pelapukan mekanik ini umumya terjadi didaerah
pegunungan tinggi, atau daerah bermusim dingin. Penekanan dari pertambahan
volume ini paling efektif pada suhu antara -5o C sampai -15oC.
3.
Pertumbuhan
Kristal
Air tanah yang mengalir perlahan melalui rekahan-rekahan batuan dibawah
permukaan mengandung ion-ion yang dapat mengendap sebagai garam dan terpisah
dari larutannya. Pertumbuhan kristal-kristal garam ini menekan celah-celah atau
rongga antara butir pada batuan, sehingga batuan tersebut dapat terdisintegrasi
atau hancur. Gejala semacam ini sering terlihat didaerah gurun, dimana air
tanah naik dan menguap dengan cepat.
4.
Pengaruh
Suhu (thermal)
Berawal dari hukum fisika bahwa bila suatu bahan yang
dipanaskan akan memuai dan mengkerut kembali apabila dingin, orang berpendapat
demikian pula yang terjadi dalam pelapukan mekanik. Perbedaan suhu antara siang
hari dan malam hari dapat menghancurkan batuan. Pada siang hari batuan
mengalami panas, maka mineral-mineralnya akan memuai, dengan daya muaianya
masing-masing yang tidak sama. Pada malam hari suhu turun dan mineral mengkerut
kembali, sehingga ikatan antara butir atau mineral melemah dan lama-kelamaan
terlepas. Bila tidak ada lagi ikatan antara mineral dalam batuan, maka
hancurlah batuannya. Akan tetapi pada percobaan di laboratorium terhadap batuan
di permukaan, perbedaan suhu antara siang dan malam tidak berpengaruh terhadap
batuan. Sehingga faktor waktu dan perubahan suhu yang ekstrim secara
periodiklah yang berperan.
5.
Pengaruh
tumbuhan
Benih tumbuhan yang hidup pada celah batuan makin lama makin besar menjadi
pohon. Akarnya akan membesar, menekan dan menerobos batuan disekitarnya secara
perlahan dan menghancurkan batuannya. Penghancuran batuan oleh akar tumbuhan
ini tidak semata-mata oleh tekanan akar saja.
Contoh Pelapukan Mekanik
B.
PELAPUKAN
KIMIA
Pelapukan kimia atau dekomposisi kimia adalah ‘penghancuran’
batuan oleh pengubahan kimia terhadap mineral-mineral pembentuknya yang
melibatkan beberapa reaksi penting antara unsur-unsur di atmosfir dan
mineral-mineral pada kerak bumi. Dalam proses-proses ini, struktur dalam
mineral semula terurai dan terbentuk mineral-mineral baru, dengan struktur
kristal baru yangt stabil diatas permukaan bumi. Reaksi-reaksi yang demikian
menyebabkan terjadinya perubahan besar terhadap komposisi kimia, sifat fisik
batuan, sehingga dapat dikatakan proses dekomposisi. Misalnya mineral-mineral
yang terdapat dalam batuan beku dan metamorf terbentuk pada kondisi suhu
dan tekanan tinggi. Bila sampai di permukaan bumi, baik suhu maupun tekanannya
jauh lebih rendah dari kondisi saat pembentukan. Untuk mencapai keseimbangan
mineral tersebut terurai dan komponen komponennya membentuk mineral baru yang
lebih stabil pada lingkungan atmosfir.
Mineral-mineral yang terbentuk pada awal pendinginan magma, pada suhu dan
tekann tinggi, olivin dan kelompok feldspar misalnya, akan lebih mudah
mengalami pelapukan dipermukaan, karena kondisinya jauh dibawah saat
pembentukannya. Sedangkan mineral yang terbentuk paling akhir yaitu kuarsa,
akan lebih tahan terhadap pelapukan karena kondisi pembentukannya hampir mirip
dengan permukaan. Bila kita ingat Seri Reaksi Bowen, daya tahan mineral
terhadap pelapukan adalah kebalikannya.
Air mempunyai peran utama dalam pelapukan kimiawi, sedangkan peran utama dalam
reaksi-reaksi kimia, sebagai medium yang mentrasport unsur-unsur yang ada di
atmosfir langsung ke mineral-mineral pada batuan dimana reaksi dapat
berlangsung. Air juga memindahkan hasil pelapukan sehingga tersingkap sebagai
batuan segar. Kecepatan dan derajat pelapukan kimia sangat dipengaruhi oleh
banyaknya hujan. Proses-proses dekomposisi diantaranya adalah:
1.
Hidrolisa (Hydrolysis)
Hidrolisis
atau proses pergantian kation-kation dengan ion hidrogen dan saat terjadi
ionisasi menyebabkan kondisi melemah, sehingga mudah mengalami proses pelapukan Dekomposisi mineral yang disebabkan oleh ion hidrogen
diperlihatkan pada contoh mineral Kalium feldspar. Ion H+ masuk
kedalam Kalium feldspar KAlSi3O8 dan mengganti ion
kalium yang keluar dari kristal dan terlarut. Air yang bercampur dengan sisa
molekul alumunium silikat membentuk mineral lempung Kaolinit {Al4Si4O10(OH)8}
Hidrolisa K Feldspar :
KAlSi3O8 +
4H+ + 2H2O -----> 4K+ +
Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2
Kaolinit adalah mineral lempung yang tidak terdapat pada batuan asal (original
rock) dan terbentuk oleh reaksi kimia, dan termasuk regolith. Reaksi kimia
dimana ion dalam mineral digantikan oleh ion-ion H+ dan OH- dalam
air, dinamakan proses hidrolisa, yang umum terjadi pada pelapukan kimia batuan.
2.
Oksidasi
Unsur besi (fe), umum dijumpai dalam mineral pembentuk batuan,
termasuk biotit, augit dan hornblende. Apabila mineral ini mengalami pelapukan
kimia, besi terlepas dan segera teroksidasi dari Fe2+menjadi Fe3+ jika
ada oksigen. Berlangsungnya oksidasi bersamaan dengan hidrasi menghasilkan
goethit, mineral berwarna kekuning-kuningan.
4FeO + 2H2O + O2 ------> 4FeO.OH
Goethit
jika mengalami proses dehidrasi, kehilangan H2O, menjadi hematit.
Hematit (Fe2O3) berwarna merah bata.
Reaksi yang berlangsung adalah :
2FeO.OH ------> Fe2O3 + H2O
Intensitas warna-warna ini
pada batuan yang lapuk dan tanah, dapat dipergunakan untuk mengetahui sudah
berapa lama pelapukan berlangsung.
3.
Pencucian (Leaching)
Proses lain yang umum dijumpai pada pelapukan kimiawi adalah leaching, merupakan
kelanjutan “pengambilan” material yang dapat larut dalam batuan atau regolith
oleh air. Oleh karena itu sering juga proses ini disebut sebagai proses
pelarutan atau dissolution. Contohnya silika yang terlepas dari
batuan oleh pelapukan kimia, sebagian tertinggal dalam regolith yang kaya akan
lempung dan sebagian perlahan-lahan terlarut di dalam air yang mengalir didalam tanah. Ion kalium yang
terpisah dari batuan, juga terlepas sebagai larutan dalam air.
Air dikenal sebagai pelarut yang efektif dan universal, susunan molekulnya
polar. Oleh sebab itu mampu melepaskan ikatan ion dalam mineral pada permukaan
kontaknya. Beberapa jenis batuan ada yang dapat larut seutuhnya dan terbawa hanyut.
Contohnya batu garam yang dapat larut seutuhnya. Gypsum dan batu gamping yang mineral utamanya CaCo3 juga dapat
larut, terutama bila airnya kaya akan asam karbondioksida.
Selain proses-proses di atas,
proses pelapukan kimiawi jg terjadi pada proses berikut ini :
1.
Pelarutan atau solubilitas,
2.
Hidrasi atau proses pengikatan molekul
air, sehingga volume meningkat dan kekuatan melemah serta menjadi mudah
mengalami proses pelapukan,
3.
Reduksi atau peristiwa penurunan muatan
positif,
4.
Karbonasi atau proses yang menyebabkan
bereaksinya asam karbonat dengan basa-basa membentuk basa karbonat, dan
5.
Asidifikasi atau proses pengasaman
bebatuan, sehingga mempercepat proses pelapukan, seperti: pengasaman akibat
asam nitrat yang terkandung dalam air hujan, dan pengasaman akibat asam sulfat
hasil dekomposisi protein, kedua asam ini mempercepat proses pelapukan.
Contoh Pelapukan Kimia
