Pelapukan

Bumi merupakan tubuh yang dinamik. Aktivitas gunung api (volkanik) dan tektonik yang menimpa bumi mengakibatkan bentuk permukaan bumi sangat bervariasi ketinggiannya. Kemudian proses lainnya yang terjadi di permukaan bumi akan memindahan material yang terletak pada elevasi yang tinggi ke tempat-tempat yang rendah. Proses-proses tersebut antara lain : - Pelapukan, yaitu proses disintregasi (perombakan) dan dekomposisi batuan pada atau dekat permukaan bumi. - Erosi adalah penguraian atau pengangkutan material yang dilakukan oleh media aktif seperti air, angin atau es. - Mass wasting adalah perpindahan masa batuan atau tanah dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah oleh gaya gravitasi. Proses pelapukan tidak dapat dipisahkan dari dua proses yang lainnya karena setelah batuan mengalami pelapukan, kedua proses berikutnya akan aktif menimpa batuan tersebut. Pelapukan Proses pelapukan merupakan proses yang terjadi akibat perubahan lingkungan batuan penyusun kerak bumi. Sebagai contoh batuan beku dalam yang terdapat jauh di dalam bumi, terbentuk pada kondisi tekanan dan temperatur yang tinggi. Kemudain karena proses erosi, batuan yang menutupi batuan beku ini dipindahkan, akibatnya batuan beku ini tersingkap di permukaan, dan berada pada kondisi tekanan dan temperatur yang jauh berbeda dengan kondisi pada waktu pembetukannya. Akibatnya batuan tersebut perlahan-lahan akan mengalami perubahan untuk mencapai kesetimbangan yang baru. Proses pelapukan dapat dibedakan menjadi proses pelapukan mekanik dan proses pelapukan kimia, walaupun kenyataannya dialam kedua proses pelapukan ini sering terjadi bersama-sama. Proses Pelapukan mekanik Batuan yang mengalami proses pelapukan mekanik akan mengalami perubahan sifat-sifat fisikanya, sedang karakteristik atau sifat kimia dari batuan masih tetap sama. Jadi batuan yang mengalami proses pelapukan mekanik akan pecah menjadi bagian-bagian yang semakin kecil, sehingga proses pelapukan mekanik sering juga disebut proses disintegrasi. Hasil akhir dari proses ini adalah material kecil yang berasal dari batuan yang besar. Perombakan menjadi material kecil mengakibatkan bertambahnya luas permukaan material, sehingga menambah efektifitas pelapukan kimia. Di alam ada empat macam proses pelapukan mekanik yang terjadi, yaitu frost wedging, unloading, thermal expansion dan aktivitas organik. Frost wedging. Proses pencairan dan pembekuan air merupakan proses yang sangat penting pada pelapukan mekanik. Air mempunyai sifat yang unik, yaitu dapat mengembang sampai 9% volumenya apabila membeku. Penambahan volume ini disebabkan karena pada waktu air membeku, molekul-molekul air akan membentuk struktur yang sangat terbuka, akibatnya ketika air membeku akan memberikan tekanan yang besar keluar. Di dalam kerja air semacam ini terjadi apabila air masuk kedalam rekahan atau pori-pori batuan. Air yang terdapat dalam rekahan atau pori-pori batuan tadi apabila membeku akan mengembang dan menyebabkan rekahan atau pori-pori batuan menjadi semakin lebar. Bila proses ini berlangsung berulang-ulang, maka batuan tersebut akan pecah menjadi bagian-bagian yang kecil. Proses semacam ini disebut frost wedging. Proses semacam ini sangat umum terjadi di daerah pegunungan pada daerah beriklim dingin atau subtropik dimana perubahan temperatur harian cukup tinggi. Hasil dari proses ini adalah terbentuknya endapan rombakan batuan yang disebut talus, yang biasanya terbentuk pada kaki bukit di daerah pegunungan. Unloading. Proses unloading (pengurangan beban) sering terjadi pada batuan beku plutonik yang terbentuk jauh di bawah permukaa. Apabila batuan yang menutupi batuan beku ini mengalami erosi, maka beban yang tadinya memberikan tekanan ke bawah ini akan hilang. akibatnya bagian terluar dari batuan ini akan mulai melepaskan dirinya dari batuan induknya. Terlepasnya bagian terluar dari batuan yang menyerupai struktur bawang ini disebut sheeting. Proses terlepasnya bagian batuan selapis demi selapis ini diikuti oleh bagian batuan di bawahnya. Pecahnya batuan ini biasanya sejajar dengan permukaan topografi, sehingga bentuk batuan beku plutonik yang terkena proses ini akan berbentuk seperti kubah. Bila proses ini berlanjut terus menerus sampai ke bagian bawahnya akan memberikan struktur yang disebut exfolation dome. Thermal expansion. Perubahan temperatur harian dapat melemahkan batuan, terutama pada daerah yang panas dan kering yang mempunyai perbedaan temperatur harian sampai 30oC. Pada siang hari batuan yang terkena panas akan mengembang dan pada malam hari mengalami pengkerutan karena temperatur turun dengan drastis. Perubahan ini lama kelamaan akan menyebabkan batuan mengalami disintregrasi atau pecah menjadi bagian-bagian yang kecil. Aktivitas organik. Pelapukan mekanik dapat juga disebabkan oleh aktivitas organisme seperti akar tumbuhan, lubang galian oleh binatang dan kegiatan manusia. Akar tumbuhan dapat tumbuh melalui rekahan batuan. Apabila akar berkembang menjadi besar, akar akan menekan retakan batuan menjadi bertambah lebar, sehingga lama kelamaan batuan dapat pecah melalui retakan tadi. Kejadian yang sama dapat dilakukan oleh binatang yang membuat lubang pada batuan untuk tempat tinggalnya. Lubang-lubang tersebur menyebabkan proses kimia menjadi semakin efektif. Proses disintegrasi batuan dapat juga dilakukan oleh manusia untuk mencukupi kebutuhannya. Proses Pelapukan Kimia Proses pelapukan kimia merupakan proses yang kompleks yang merubah struktur dalam mineral dengan pengurangan atau penambahan unsur pada mineral tersebut. Jadi batuan yang mengalami pelapukan kimia akan mengalami perubahan komposisi kimia. Air merupakan media yang sangat penting pada proses pelapukan kimia. Meskipun air murni merupakan bahan yang nonreaktif, tetapi sedikit material terlarut dapat mengaktifkannya. Oksigen yang terdapat dalam air akan mengoksidasi mineral atau batuaan yang dilaluinya. Bila batuan yang mengandung mineral yang kaya Fe mengalami oksidasi, akan menghasilkan mineral yang berwarna kuning sampai coklat kemerahan. 4 Fe + 3 O2 à 2 Fe2O3 besi oksigen oksida besi (hematit) Karbon dioksida yang terlarut dalam air membentuk asam karbonat (H2CO3). Asam lemah ini akan mengalami ionisasi dan membentuk ion hidrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO3-) yang sangat reaktif. Sebagai contoh adalah pelapukan batuan beku granit yang banyak mengandung mineral kuarsa dan potas feldspar. Pelapukan mineral potas feldspar dalam granit digambarkan dengan reaksi sebagai berikut : 2KalSi3O8 + 2(H++HCO3-) + H2O à Al2Si2O5(OH)4 + potas feldspar asam karbonat air mineral lempung 2 KHCO3 + 4SiO2 potas bikarbonat silika Pada reaksi diatas ion H+ mensubstitusi ion K+ dalam struktur mineral feldspar dan membentuk mineral lempung. Ion K+ menjadi nutrien yang sangat dibutuhkan oleh tanaman, atau bikarbonat yang mudah larut oleh air. Karena mineral lempung merupakan hasil akhir dari proses pelapukan, maka mineral lempung merupakan mineral yang stabil pada kondisi permukaan bumi. Mineral lempung juga merupakan material anorganik dengan presentase yang besar dalam tanah. Selain itu mineral lempung merupakan penyusun utama dari serpih (shale) yang merupakan batuan sedimen yang paling dominan pada kerak bumi. Sebagian silika yang berasal dari ubahan mineral feldspar, larut dalam tanah yang dapat membentuk nodul rijang atau flint dalam batuan sedimen. Kuarsa, mineral lain yang dominan dalam granit, merupakan mineral yang sangat resisten, dan tidak mengalami ubahan pada waktu granit mengalami pelapukan. Akibatnya apabila granit mengalami pelapukan, mineral feldspar berubah menjadi mineral lempung dan mineral kuarsa akan terlepas dan tetap dalam keadaanya semula. Kadangkala mineral kuarsa akan ikut terangkut oleh aliran dan terkumpul pada suatu cekungan untuk membentuk batupasir. Tabel dibawah merupakan hasil dari proses pelapukan kimia dari beberapa mineral silikat yang umum dijumpai. Mineral-mineral tersebut apabila mengalami pelapukan akan menghasilkan ion-ion sodium, kalsium, potasium dan magnesium yang akan larut dalam tanah. Sedangkan unsur Fe bersama oksigen akan membentuk iksida besi seperti hematit dan limonit yang tetap tinggal dalam tanah, sehingga memberikan warna coklat kemerahan atau warna yang kekuningan. Tabel. Hasil proses pelapukan beberap mineral silikat Mineral Hasil Residu Material dalam Larutan Kuarsa Butiran kuarsa Silika Feldspar Mineral lempung Silika, K+,Na+,Ca2+ Hornblende Lempung, Limonit, Hematit Silika, Ca2+, Mg2+ Olivin Limonit, Hematit Silika, Mg2+ Proses pelapukan kimia kadang-kadang diikuti juga oleh pelapukan mekanik. Proses ini dapat terjadi pada batuan yang telah mengalami rekahan yang teratur, dan pelapukan kimia terjadi melalui rekahan tersebut. Fragmen batuan yang mengalami pelapukan akan terlepas dari batuan induknya melalui bidang yang membundar (spherical). Proses semacam ini disebut dengan proses pelapukan sferoidal (spheroidal weathering). Proses pelapukan sferoidal terjadi karena mineral feldspar yang lapuk menjadi mineral lempung volumenya bertambah besar, karena masuknya air dalam struktur mineral tersebut. Penambahan volume ini akan mendesak keluar bagian batuan terluar dengan bentuk yang konsentris. Jadi proses pelapukan kimia dapat menghasilkan gaya yang cukup besar yang dapat menyebabkan terjadinya pelapukan mekanik. Tanah (Soil) Seperti telah diuraikan sebelumnya, tanah merupakan hasil akhir dari suatu proses pelapukan batuan. Pada tanah inilah kemudian tumbuhan menggunakannya sebagai media untuk pertumbuhannya. Dengan sedikit pengecualian, permukaan bumi ditutupi oleh regolit, yang merupakan lapisan yang disusun oleh fragmen batuan dan mineral hasil dari proses pelapukan. Walaupun sebagian orang menyebutnya hasil proses pelapukan adalah tanah, tetapi tanah sebenarnya lebih dari sekedar hasil dari proses pelapukan. Tanah merupakan kombinasi antara mineral dan material organik, air dan udara, sebagai tempat tumbuhnya tanaman. Sekitar setengah dari volume tanah yang baik merupakan campuran antara hasil disintegrasi, dekomposisi batuan dan humus, yang merupakan rombakan sisa-sisa organisme. Sedang setengahnya lagi merupakan pori-pori tempat sirkulasi air dan udara. Meskipun persentase mineral dalam tanah lebih besar daripada bahan organik, humus merupakan mineral dalam tanah. Selain sumber nutrien bagi tumbuhan, humus juga merupakan tempat menyimpan air. Karena air dan udara sangat dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya, maka persentase pori dalam tanah sebagai tempat sirkulasi air dan udara merupakan hal sangat penting keberadaannya. Air di dalam tanah bukan merupakan air murni, tetapi merupakan larutan yang kompleks yang banyak mengandung nutrien. Faktor-faktor Pengontrol Pembentukan Tanah Tanah yang menyusun permukaan bumi mempunyai karakteristik yang tidak sama. Ada tanah yang subur, ada yang tidak. Ada tanah yang berpasir, ada yang dominan disusun oleh lempung dan lanau. Perbedaan ini disebabkan oleh faktor-faktor yang mengontrol pembentukan tanah tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses terbentuknya tanah. Faktor-faktor tersebut sangat berkaitan antara satu dengan lainnya dalam proses pembentukan tanah. Selanjutnya akan dibahas tiap-tiap faktor tersebut. Batuan induk (parent rocks). Batuan induk merupakan batuan yang terletak dibawah lapisan tanah atau endapan yang belum terkompaksi. Tanah yang terbentuk di atas batuan induk dan belum mengalami transportasi atau perpindahan tempat disebut dengan tanah residu (residual soil). Sedangkan tanah yang sudah berpindah tempat dari tempat terbentuknya disebut dengan tanah terpindahkan (transported soil). Ada dua hal pengaruh batuan induk terhadap tanah. Pertama, jenis batuan induk akan mempengaruhi kecepatan proses pelapukan, sehingga akan mempengaruhi juga kecepatan pembentukan tanah. Sebagai contoh, komposisi mineral batuan induk akan menentukan tingkat kecepatan pelapukan kimia. Demikian juga endapan yang belum mengalami kompaksi dengan baik akan mempercepat proses pembentukan tanah daripada batuan yang keras, karena endapan yang belum kompak telah mengalami pelapukan sebagian. Kedua, komposisi kimia batuan induk akan mempengaruhi tingkat kesuburan tanah yang dihasilkan. Pada mulanya batuan induk dianggap sebagai faktor utama yang menentukan perbedaan jenis tanah. Tetapi ternyata bahwa jenis tanah yang sama dapat berasal dari batuan induk yang berbeda, juga batuan induk yang sama dapat menghasilkan jenis tanah yang berbeda. Faktor lain yang penting juga dalam proses pembentukan tanah yaitu iklim. Waktu. Semakin lama batuan induk mengalami proses pelapukan, maka semakin tebal tanah yang dihasilkannya. Jadi faktor waktu merupakan salah satu faktor yang penting, walaupun tidak dapat ditentukan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk membentuk tanah, karena banyak faktor yang saling berkait untuk terjadinya proses pelapukan. Iklim. Faktor yang satu ini merupakan faktor yang paling penting pada proses pembentukan tanah. Iklim suatu tempat akan menentukan macam proses pelapukan yang dominan akan terjadi di tempat tersebut. Pada daerah yang beriklim panas dan basa, proses pelapukan kimia akan kominan, sehingga proses pembentukan tanah akan sangat efektif. Sebaliknya pada daerah beriklim dingin dan agak kering, proses pelapukan mekanik akan dominan, sehingga pelapukan tanah tidak begitu efekti, tetapi proses pembentukan material hancuran (debris) sangat efektif. Besarnya curah hujan juga akan mempengaruhi derajat hilangnya bermacam material yang terdapat pada tanah, sehingga akan berpengaruh tingkat kesuburan tanah tersebut. Itulah sebabnya tanah di daerah yang beriklim tropis seperti Indonesia pada umumnya mempunyai lapisan tanah yang lebih tebal daripada lapisan tanah di daear yang beriklim dingin atau subtropis. Organisme (tumbuhan dan binatang). Fungsi utama dari organisme ini adalah sebagai sumber utama material organik dalam tanah. Di daerah yang banyak vegetasinya, dapat terbentuk tanah yang hampir seluruhnya disusun oleh material organik. Sebaliknya di daerah gurun material organik dalam tanah relatif sedikit. Selain tumbuhan dan binatang, mikroorganisme juga memberikan konstribusi pada jumlah material organik dalam tanah. Material organik yang mengalami dekomposisi akan mensuplai nutrien yang sangat penting bagi tumbuhan. Jadi tingkat kesuburan tanah akan berhubungan dengan jumlah material organik yang terdapat dalam tanah. Mikroorganisme termasuk jamur, bakteri dan protozoa, memegang peranan penting dalam proses penghancuran tumbuhan dan sisa-sisa binatang. Hasil akhir dari proses ini adalah terbentuknya humus. Kemiringan lereng (slope). Kemiringan lereng sangat berpengaruh terhadap besarnya proses erosi dan jumlah air dalam tanah. Oleh sebab itu, pada daerah dengan kemiringan lereng yang besar biasanya tanah sulit terbentuk, atau kalaupun ada, biasanya ketebalannya tidak begitu besar. Sedang pada daerah yang datar sampai landai, tanah dapat terbentuk dengan baik, karena tempat semacam ini proses erosi relatif kecil, drainase baik dan peresapan air ke dalam tanah sangat besar. Profil Tanah (Soil Profile) Profil tanah merupakan potongan vertikal dari tanah yang menunjukkan seluruh horizon tanah dari permukaan sampai ke bagian yang terdalam. Horizon merupakan lapisan atau zona pada tanah yang terbentuk karena adanya variasi komposisi, tekstur dan struktur tanah. Profil tanah pada dasarnya dapat dibagi menjadi 4 (empat) horizon, mulai dari yang teratas sampai kebagian terdalam yaitu horison O, A, B dan C. Horison O merupakan lapisan teratas terutama terdiri dari material organik. Bagian teratas dari horison ini terutama terdiri dari sisa-sisa tumbuhan seperti daun-daun yang lepas dan sisa-sisa organik lainnya yang masih dapat dikenali. Sedang bagian bawahnya terutama disusun oleh material organik yang sudah mengalami dekomposisi. Di bawah horison O terdapat horison A, yang banyak disusun oleh mineral. Aktivitas organik tinggi, kandungan humus mencapai 30%. Air permukaan yang meresap akan membawa partikel halus dari horison ini. Proses pencucian partikel halus ini disebut eluviation, sehingga horison A sering juga disebut eluvial. Akibat dari proses ini, maka partikel pada horison A berukuran kasar. Selain partikel halus, air juga akan melarutkan komponen anorganik dalam horison ini dan diangkut ketempat yang lebih dalam. Proses semacam ini disebut leaching. Itulah sebabnya horison A sering juga disebut zona pencucian (Zone of Leaching). Di bawah horison A adalah horison B atau subsoil. Material-material yang diangkut oleh air dari horison A diendapkan atau diakumulasikan pada horison B ini, sehingga horison ini disebut zona pengumpulan (Zone of Accumulation). Material lempung yang terbawa dari horizon A dapat menjadi lapisan kedap air yang akan menahan air tetap berada pada horison B. horison ini juga merupakan zona peralihan antara zona yang kaya organisme horison A, dengan zona yang kurang organismenya yaitu horison C. Horison O, A dan B bersama-sama disebut solum atau tanah sebenarnya (true soil), dimana kehidupan organisme seperti akar tumbuhan dan binatang dapat hidup. Di bawah solum adalah horison C yang dicirikan oleh batuan induk yang lapuk sebagian dan sedikit, kalaupun ada, organisme. Pada horison ini batuan induk masih dapat dikenali. Batas antara horison yang satu dengan lainnya kadang sangat tegas, tetapi kadang juga tidak tegas (gradual). Seringkali tanah juga tidak menunjukkan semua horison. Tanah yang demikian disebut immature, karena proses pembentukan tanah belum berlangsung lama. Tanah semacam ini juga dicirikan oleh lereng yang terjal dimana tanah yang terbentuk selalu mengalami pengikisan. Tipe Tanah Karakteristik dari tiap tipe tanah sangat tergantung pada kondisi iklim yang mempengaruhi. Pedalfer. Berasal dari bahasa latin pedon yang berarti tanah dan simbol Al (aluminium) dan Fe (besi). Merupakan tipe tanah yang dicirikan oleh akumulasi oksida besi dan lempung yang kaya aluminium pada horison B. Di daerah subtropik yang mempunyai curah hujan lebih besar dari 63 cm, kebanyakan material terlarut seperti kalsium karbonat tercuci dari tanah, dan diangkut oleh air tanah. Sedangkan oksida besi dan lempung dari horison A akan terakumulasi pada horison B, sehingga horison ini akan berwarna coklat sampai coklat merah. Tanah ini sangat baik berkembang di area yang vegetasinya lebat (hutan), dimana jumlah dekomposisi material organik cukup banyak untuk memberikan kondisi yang bersifat asam yang dibutuhkan untuk proses pencucian. Pedocal. Berasal dari bahasa latin pedon yang berarti tanah dan tiga huruf pertama dari calcite. Tipe tanah ini dicirikan oleh akumulasi kalsium karbonat. Pada daerah yang tersusun oleh tipe tanah ini, air hujan yang merembes ke dalam tanah cepat mengalami evaporasi sebelum sempat melarutkan kalsium karbonat. Akibatnya sering terjadi akumulasi material yang berwarna putih terdiri kalsium karbonat yang disebut caliche. Pelapukan kimia kurang intensif, sehingga kandungan lempung pada pedocal lebih kecil daripada pedalfer. Di daerah tropik yang beriklim panas dan basah sering terbentuk tanah laterit. Karena pelapukan kimia intensif di daerah ini, maka tanah laterit yang terbentuk lebih tebal daripada di daerah subtropik. Air yang meresap ke dalam tanah selain membawa kalsium karbonat, juga silika dalam jumlah besar, sehingga oksida dari besi dan aluminium terkonsentrasi dalam tanah. Besi memberikan warna merah dalam tanah. Dalam keadaan kering tanah laterit ini sangat keras. Jika pada batuan induk mengandung sedikit besi, maka tanah yang dihasilkan oleh proses pelapukan kaya akan aluminium yang disebut bauksit. Bauksit merupakan mineral bijih (ore) aluminium. Karena aktifitas bakteri sangat aktif di daerah tropik, maka tanah laterit tidak mengandung humus, sehingga tanah laterit merupakan daerah yang subur untuk pertanian. Di daerah beriklim dingin dan kering tanah umumnya sangat tipis dan sangat jelek perkembangannya. Hal ini disebabkan karena pelapukan kimia berlangsung sangat lambat, dan tumbuhan yang sangat jarang menyebabkan material organik yang dihasilkan sangat sedikit.