Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst

A. Pengertian Pelapukan

Pelapukan diartikan sebagai proses hancurnya batuan. Penghancuran batuan disebabkan oleh gaya eksogenik baik secara fisik, kimia, maupun biologi. Secara umum pelapukan batuan dibagi menjadi 3, yaitu: pelapukan fisik atau mekanik, kimiawi, dan organis. Adapun penjelasan dari ketiga pelapukan tersebut sebagai berikut.

1. Pelapukan fisik (mekanik)

Proses penghancuran terhadap batuan di permukaan bumi akibat per-gantian suhu. Pada siang hari suhu udara sangat panas, sedangkan pada malam hari dingin. Penghancuran batuan juga bisa diakibatkan oleh turunnya hujan yang banyak membawa berbagai zat kimia, sehingga menjadi batuan yang retak dan pecah, kemudian menjadi butiran kecil dan akan menjadi tanah. Contoh batuan pecah dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Batuan granit di Colorado’s Forest Canyon  mengalami pelapukan, sumber: Mc Knight & Hess, 2008

Pelapukan ini disebut juga pelapukan mekanis, karena prosesnya berlangsung secara mekanis. Pelapukan fisis terjadi karena hal-hal sebagai berikut.

a. Perubahan suhu

Batuan dapat hancur karena perbedaan suhu yang besar. Peristiwa ini terjadi terutama pada daerah beriklim kontinental atau gurun. Di daerah gurun suhu pada siang hari dapat mencapai 45oC dan di malam hari dapat turun hingga -4oC. Perbedaan suhu tersebut akan membuat batu memuai dan menyusut. Jika hal demikian terjadi terus-menerus, maka batu besar dapat retak dan pecah.

b. Pembekuan air

Membekunya air tanah atau air hujan dalam pori-pori batuan disebut Frost Wedging. Air yang membeku mengalami pemuaian volume dan menimbulkan tekanan pada lapisan batuan. Oleh karena adanya tekanan tersebut, batuan menjadi retak. Di daerah beriklim sedang, pembekuan terjadi dengan hebat. Jika temperatur udara sangat rendah, maka air tanah bagian atas dapat membeku. Ilustrasi mengenai Frost Wedging dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Ilustrasi terjadinya pembekuan air dalam lapisan batuan (Frost Wedging), sumber: Mc Knight, Tom L & Hess, Darrel, 2008

Gambar di atas menunjukkan desakan air di dalam batuan. Proses ini biasa terjadi di daerah es. Air yang masuk ke dalam batuan akan membeku menjadi es. Struktur es yang lebih keras memiliki daya desakan yang lebih besar daripada air sehingga lama-kelamaan batuan akan pecah. Hasil pecahan dari proses ini sangat halus seperti pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Batuan yang pecah karena proses frost wedging, sumber: http://www.teach.albion.edu

c. Ekfoliasi

Ekfoliasi diartikan sebagai proses pengelupasan batuan menjadi bentuk lempeng lengkung karena bagian luar batuan lapuk oleh hidrasi atau hidrolisis. Gejala ini diakibatkan oleh proses yang rumit, antara lain untuk mengendorkan tenaga yang terkumpul oleh pengerutan dan pemuaian. Pengerutan dan pemuaian ini terjadi secara selang seling karena perubahan suhu harian maupun musiman. Permukaan batuan kemudian rontok dan mengelupas oleh tenaga mekanik.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Ekfoliasi pada Half Dome di Yosemite National Park, California, sumber: http://en.wikipedia.org/

Pengelupasan bisa terjadi dalam lapisan tipis pada batu-batu kecil, atau dapat terjadi dalam lembaran tebal seperti halnya, di Enchanted Rock, Texas atau di Half Dome. Pada gambar di bawah ini, memperlihatkan dengan jelas terkupasnya bagian luar batuan yang tersingkap. Hal ini bisa diakibatkan perbedaan tegangan pada mineral batuan. Penyebab lain adalah erosi karena limpasan permukaan sehingga mengurangi tegangan akibat beban di atasnya. Akar-akar tumbuhan juga mempengaruhi terjadinya ekfoliasi pada permukaan batuan tersebut karena desakannya dapat menekan permukaan batuan yang sudah retak.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Ekfoliasi yang terjadi pada permukaan batuan di di Enchanted Rock, Texas, sumber:http://geology.about.com/

d. Pengkristalan garam

Pecahnya batuan karena mengkristalnya air garam disebut Salt Wedging. Proses ini diawali dari air tanah yang mengandung garam masuk ke dalam pori-pori batuan. Pada suhu tinggi, air akan menguap dan garam mengkristal. Kristal-kristal garam yang berbentuk tajam akan merusak batuan di sekitarnya. Di daerah lembab, gejala ini jarang ditemui karena kandungan garam ikut meresap ke dalam tanah.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Salt wedging, sumber: Mc Knight, Tom L & Hess, Darrel, 2008

download animasi

2. Pelapukan kimiawi (dekomposisi)

Pelapukan kimiawi dikenal juga sebagai proses dekomposisi atau proses peluruhan. Peluruhan diartikan sebagai terurai/pecahnya batuan melalui mekanisme kimiawi, seperti karbonisasi, hidrasi, hidrolisis, oksidasi dan pertukaran ion-ion dalam larutan. Pelapukan kimiawi lebih mudah ditemukan di daerah kapur dengan bentukannya yang khas, seperti: gua, dolina, stalaktit, stalagmit, dan lain-lain seperti pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Penampang bentuk lahan di daerah karst

Gambar di atas menunjukkan hasil pelapukan kimiawi di daerah kapur. Pelapukan ini terjadi akibat masuknya air ke dalam batuan kapur yang mengandung unsur-unsur kimia, sehingga kapur mengalami pelarutan. Air akan mengalir melalui pori-pori kapur. Peristiwa pelarutan ini akan menimbulkan gejala-gejala karst, antara lain: dolina, stalaktit dan stalagmit, dan sungai bawah tanah.

a. Dolina

Dolina terbentuk karena erosi (pelarutan) atau runtuhan. Puncak-puncak pegunungan kapur merupakan bentukan dolina. Puncak itu adalah sisa pelarutan, sedangkan lembah di antaranya adalah dolina-dolina yang melebur seperti pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Dolina berair biru di Pulau Muna, Sulawesi Tenggara, sumber: http://biotagua.org/2013/12/06/amazing-muna/

Pulau Muna yang terletak di Provinsi Sulawesi Tenggara hampir seluruhnya tersusun oleh Batugamping berumur Pleistosen (sekitar 1,8 juta tahun yang lalu). Batugamping ini diperkirakan dari Formasi Wapulaka. Formasi Wapulaka terdapat tebing-tebing Batugamping di sepanjang pantai. Batugamping ini merupakan terumbu karang yang terangkat dan sekarang membentuk kawasan karst yang luas. Salah satu bentukan lahan karst yaitu danau di Desa Oempu yang berwarna biru seperti pada gambar di atas.

b. Gua dan sungai bawah tanah

Terbentuknya gua dan sungai bawah tanah disebabkan oleh pelarutan. Pada awalnya, terdapat celah atau retakan di dalam tanah kapur. Akibat pelarutan, retakan itu membesar dan menjadi lubang-lubang atau gua-gua. Jika lubang-lubang itu saling berhubungan satu sama lain, terjadilah sungai bawah tanah, contoh: Gua Pindul. Gua Pindul di Gunung Kidul, Yogyakarta termasuk gua dengan aliran sungai bawah tanahnya seperti pada gambar di bawah ini.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar . Gua Pindul, sumber: http://www.goindonesia.com

Pembentukan Gua Pindul hampir sama dengan gua-gua yang terbentuk pada daerah karst. Batugamping yang menjadi penyusun utama mengalami pelarutan dan diperbesar oleh proses erosi/abrasi yang mengikuti suatu jaringan retakan. Sebelumnya, faktor iklim, tanah penutup, dan keberadaan air tanah menjadi kontrol utama proses pengguaan ini.

c. Stalaktit dan stalagmit

Pada gua yang terbentuk dari kapur tebal dan udara mudah masuk, dapat terbentuk kerucut-kerucut kapur yang disebut stalaktit (menggantung) dan stalagmit (berdiri). Contoh stalaktit dan stalagmit terdapat di Gua Gong di dekat Pacitan, Jawa Timur dan Gua Jatijajar di dekat Kebumen, Jawa Tengah.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Stalaktit yang ada di Gua Gong, Pacitan, sumber: http://pacitan.yogyes.com

Terdapat empat proses yang termasuk pada pelapukan kimiawi, yaitu sebagai berikut.

  • Hidrasi, yaitu proses batuan yang mengikat batuan di atas permukaan saja.
  • Hidrolisa, yaitu proses penguraian air (H2O) atas unsur-unsurnya menjadi ion-ion positif dan negatif. Jenis proses pelapukan ini terkait dengan pembentukan tanah liat.
  • Oksidasi, yaitu proses pengkaratan besi. Batuan yang mengalami proses oksidasi umumnya akan berwarna kecoklatan, sebab kandungan besi dalam batuan mengalami pengkaratan. Proses pengkaratan ini berlangsung sangat lama, tetapi pasti batuan akan mengalami pelapukan.
Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Batu Peridotit yang mengalami oksidasi, sumber: http://geology.about.com/
  • Karbonasi, yaitu pelapukan batuan oleh karbondioksida (CO2). Gas ini terkandung pada air hujan ketika masih menjadi uap air. Jenis batuan yang mudah mengalami karbonasi adalah batuan kapur. Reaksi antara CO2 dengan batuan kapur akan menyebabkan batuan menjadi rusak. Pelapukan ini berlangsung dengan batuan air dan suhu yang tinggi. Air yang banyak mengandung CO2 (Zat asam arang) dapat dengan mudah melarutkan batu kapur (CaCO2). Peristiwa ini merupakan pelarutan dan dapat menimbulkan gejala karst. Proses pelapukan batuan secara kimiawi di daerah karst disebut

3. Pelapukan organis (biologis)

Pelapukan yang disebabkan oleh makhluk hidup, terutama tumbuhan dan binatang. Binatang sebagai agen pelapukan terutama yang hidup di dalam tanah seperti rayap dan cacing. Tumbuhan sebagai agen pelapukan melalui akar-akarnya. Akar-akar tersebut secara terus-menerus menerobos ke dalam lapisan batuan. Akar pohon yang yang terus merayap dan mengandung asam akan mengakibatkan batuan retak dan akan menghancurkan batuan kemudian menjadi tanah.

Pelapukan yang disebabkan tumbuhan dapat bersifat mekanis dan kimiawi. Pelapukan mekanis berupa penjalaran akar tumbuhan di dalam tanah yang dapat merusak batuan di sekitarnya. Pelapukan kimiawi terjadi akibat asam-asam yang dikeluarkan oleh akar tumbuhan ketika menghisap garam mineral.

Jelaskan proses Pelapukan secara kimiawi pada batuan karst
Gambar. Tumbuhan memecah batuan di Allegheny National Forest (Sumber: http://imgur.com/gallery/3oB1BF1)

Pelapukan yang banyak terjadi di Indonesia adalah pelapukan kimiawi. Hal ini disebabkan tingginya curah hujan. Air hujan memudahkan terjadinya pelapukan kimiawi. Selain itu, faktor lain yang mempengaruhi terjadinya pelapukan pada batuan, antara lain:

a. Keadaan struktur batuan

Batuan di Indonesia banyak yang terbentuk melalui proses vulkanis dan tektonis sehingga memiliki banyak pori dan rongga. Struktur batuan tersebut akan memudahkan air masuk sehingga air dengan mudah mendesak yang membuat batuan retak dan pecah.

b. Keadaan iklim

Indonesia merupakan daerah tropis yang memiliki intensitas sinar matahari, curah hujan, dan tingkat kelembaban yang tinggi. Sehubungan dengan hal itu,  sinar matahari, curah hujan, dan kelembaban saling mendukung dalam memecahkan batuan. Sinar matahari memuaikan, kelembaban yang menyusutkan, sedangkan air akan mengisi pori-pori dan retakan yang diakibatkan oleh penyusutan dan pemuaian.

c. Keadaan vegetasi

Indonesia memiliki lahan hutan yang luas dan juga lahan pertanian yang luas. Pembusukan dedaunan dan ranting menghasilkan asam humus yang sangat berperan dalam mempercepat proses pelapukan kimiawi. Selain itu, akar-akar tanaman juga berperan dalam menyusup ke celah-celah batuan.

d. Keadaan topografi

Pengaruh relief atau topografi secara langsung terhadap pelapukan terletak pada posisi singkapan batuan (out crops) terhadap matahari. Singkapan batuan yang menghadap sudut datangnya sinar matahari akan mudah mengalami pelapukan. Sinar matahari akan lebih sering menyinari batuan tersebut sehingga mempercepat pelapukan daripada batuan yang tidak mendapat sinar matahari. (d3d1sasmito)

Referensi:

  • Mc Knight, Tom L & Hess, Darrel, 2008. Physical Geography: A Landscape Appreciation 9th . Pearson Prentice Hall.
  • Berbagai sumber