Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang pelapukan fisik dan kimia batuan.
Pelapukan Mekanis atau Pelapukan Fisik:
Pelapukan mekanik atau fisik mengacu pada perubahan yang melibatkan bentuk saja. Karena jenis pelapukan ini, massa padat yang besar dapat pecah menjadi fragmen lepas yang bervariasi dalam ukuran dan bentuk tetapi tetap mempertahankan komposisi aslinya. Proses yang memecah batuan tanpa mengubah komposisi kimianya disebut pelapukan fisik atau mekanis.
Pelapukan mekanis dapat terdiri dari dua jenis yaitu. disintegrasi blok dan disintegrasi granular. Disintegrasi blok terjadi karena pengembangan kekar yang memecah massa batuan menjadi sejumlah blok atau fragmen individu yang lebih kecil. Disintegrasi granular terjadi karena hilangnya kohesi antara partikel-partikel individual yang membuat batuan menjadi potongan-potongan granular yang tidak koheren.
Disintegrasi butiran terbatas pada batuan berbutir kasar dan mempengaruhi batuan tertentu seperti granit bertekstur kasar. Disintegrasi blok mempengaruhi batuan dari semua tekstur dan sangat mencolok pada varietas bertekstur halus. Selain disintegrasi blok dan granular, benturan dan abrasi juga dapat menyebabkan disintegrasi batuan.
Pelapukan fisik dapat disebabkan oleh hal-hal berikut:
(i) Ekspansi termal diferensial
(ii) Variasi suhu
(iii) Merusak
(iv) Abrasi, gerinda dan benturan
(v) Eksfoliasi
(vi) Tindakan beku
(vii) Tumbuhan dan Hewan
(viii) Bongkar tekanan
- Ekspansi Termal Diferensial:
Mineral dalam batuan memiliki koefisien ekspansi termal yang bervariasi. Karena kenaikan tekanan diferensial suhu akan diatur. Ini akan menyebabkan disintegrasi butiran mineral dan batuan. Mineral berwarna gelap memiliki tingkat penyerapan panas yang lebih besar daripada mineral berwarna terang. Ini juga dapat berkontribusi pada pembentukan tegangan yang dapat menyebabkan retakan.
- Variasi Suhu:
Batuan mengalami pemanasan dan pendinginan berulang karena perubahan suhu diurnal dan musiman. Selama periode panas yang hebat, lapisan luar massa batuan mengembang dan menimbulkan tegangan tarik. Hal ini dapat menyebabkan pemisahan sejajar dengan permukaan batu. Ketika ada penurunan suhu yang cukup besar, material di dekat permukaan berkontraksi lebih banyak dan ini menghasilkan retakan radial.
- Merusak:
Erosi oleh sungai dan laut dapat menyebabkan runtuhan batuan dan tanah longsor yang dapat menyebabkan patahan batuan. Hal ini biasa terjadi di sepanjang pantai laut di mana terjadi pemindahan tanah liat dari bawah batu kapur di atasnya. Kerusakan skala besar juga dapat terjadi akibat erosi angin pada lapisan lunak di tingkat yang lebih rendah yang mengakibatkan jatuhnya batuan yang lebih keras di kaki tebing.
- Abrasi, Gerinda dan Dampak:
Ketiga operasi ini mengurangi ukuran partikel. Abrasi adalah tipikal dari aksi menggosok puing-puing sarat massa es yang melewati lantai batu. Penggilingan adalah efek yang dihasilkan oleh fragmen kecil yang tersangkut di antara yang lebih besar dan digiling hingga hampir menjadi tepung batu. Tindakan semacam itu kemungkinan besar terjadi di sepanjang saluran sungai dan di sepanjang pantai. Dampak mengacu pada tumbukan tiba-tiba dari tubuh batuan yang mengarah pada pengelupasan dan serpihan membentuk fragmen.
- Pengelupasan:
Ini mengacu pada penskalaan atau pengelupasan cangkang berturut-turut dari permukaan batu. Pengelupasan diamati pada batuan berbutir kasar yang mengandung feldspar. Saat permukaan batu menjadi basah, kelembapan menembus pori-pori dan celah di antara butiran mineral dan bereaksi dengan feldspar. Akibat dari reaksi kimia tersebut, terbentuklah zat baru yaitu kaolin yang merupakan salah satu bentuk tanah liat.
Tanah liat ini memiliki volume yang lebih besar daripada feldspar yang semula ada. Ekspansi ini melepaskan butiran mineral di sekitarnya. Sebagai hasil dari tindakan ini, sebuah cangkang tipis dari material permukaan terkelupas (Perhatikan bahwa ini adalah proses fisik melalui perubahan kimia). Proses ini berulang karena pembasahan berturut-turut dari permukaan batuan.
- Aksi Beku:
Efek beku disebabkan oleh sifat air yang kontras. Kita tahu sebagian besar bahan memuai saat dipanaskan dan menyusut saat didinginkan. Hal ini berlaku untuk air kecuali jika air didinginkan dari 4°C ke 0°C, air akan memuai.
Tingkat pemuaian paling tinggi pada 0°C karena membeku menjadi es, volume meningkat sebesar 9 persen. Ekspansi air seperti itu saat mendingin dan memadat dapat mengerahkan gaya yang sangat besar yang menghasilkan tekanan ribuan Newton per milimeter persegi. Ketika air hujan, salju yang mencair atau kondensasi merembes ke dalam pori-pori atau celah-celah di bebatuan, karena suhu turun di bawah titik beku, air yang merembes ke dalam celah-celah dan pori-pori, berubah menjadi es.
Es yang mengembang memberikan tekanan yang sangat besar terhadap batu pembatas, bertindak seperti baji dan melebar serta memperluas bukaan. Setelah itu, saat es mencair, air merembes lebih dalam ke lubang tersebut. Saat air membeku kembali, prosesnya diulangi. Pencairan dan pembekuan air yang berulang-ulang seperti itu, yaitu aksi embun beku memecah batu.
Tindakan beku menonjol di mana batuan dasar terpapar langsung ke atmosfer dan di mana terdapat kelembapan dan suhu sering berfluktuasi di atas dan di bawah titik beku air.
Kondisi seperti itu ada di musim dingin di daerah beriklim sedang dan bisa juga terjadi di puncak gunung dan juga di daerah dataran tinggi di musim semi atau musim gugur. Suhu siang hari naik di atas titik beku menyebabkan salju dan es mencair dan saat suhu turun lagi di bawah titik beku pada malam hari, menghasilkan aksi beku.
Karena aksi embun beku di tebing, pecahan lepas yang pecah jatuh ke dasar tebing. Saat proses ini berlanjut, tumpukan pecahan yang disebut lereng Tallus menumpuk di dasar tebing. Lubang pot di jalan di daerah dingin disebabkan oleh aksi embun beku di permukaan jalan yang terbuka.
- Aksi Tumbuhan dan Hewan:
Batuan dapat terurai menjadi bagian-bagian yang lebih kecil melalui interaksi dengan tanaman dan hewan. Ketika sebuah batu berkembang menjadi retakan, partikel batuan kecil dan tanah tersapu ke dalam retakan tersebut oleh hujan atau angin. Jika sebuah biji jatuh ke dalam retakan seperti itu, ia dapat berkecambah dan dapat tumbuh menjadi tanaman.
Tumbuhan seperti itu dapat mengirim akarnya lebih dalam ke bebatuan untuk mencari air. Saat akar yang tumbuh menebal, mereka menekan sisi retakan dan selama beberapa waktu dapat memecahkan batu. Akar tumbuhan kecil seperti lumut kerak dan lumut menghasilkan asam yang melarutkan batu saat mereka tumbuh dan membusuk lebih jauh mempercepat penghancuran bebatuan.
Hewan (kecuali manusia) juga berkontribusi terhadap pelapukan batuan. Cacing tanah dapat membawa partikel ke permukaan. Partikel-partikel ini terpapar ke atmosfer dan mengalami penguraian lebih lanjut. Semut, rayap, tahi lalat, dan hewan penggali semacam itu dapat menyebabkan pelapukan. Liang yang dibuat oleh mereka memungkinkan udara dan air menembus menyebabkan pelapukan batuan di bawahnya.
Manusia juga berkontribusi terhadap pelapukan fisik. Penggalian batu, penambangan strip adalah contoh aktivitas manusia di mana batu pecah. Selain itu, aktivitas semacam itu mengekspos batuan segar dalam jumlah besar ke proses pelapukan lainnya.
- Bongkar Tekanan (Pressure Release):
Batuan yang terbentuk di tempat yang sangat dalam berada di bawah tekanan tinggi. Tegangan tekan yang sangat tinggi dikembangkan di dalamnya yang tidak dapat dilepaskan karena tekanan.
Kekuatan tertentu di dalam bumi membawa batuan ini ke permukaan dan dalam situasi seperti itu tekanan dilepaskan yang menyebabkan pemuaian dan pelepasan tekanan. Dalam proses ini batuan mengembangkan retakan atau sambungan yang besar di mana mereka lemah. Bongkar juga dapat terjadi ketika gletser yang sangat berat mencair dan tekanan dilepaskan.
Catatan: Pelapukan fisik memaparkan area permukaan yang luas yang diperlukan untuk berlangsungnya aktivitas kimia.
Pelapukan Kimia Batuan:
Pelapukan kimia adalah proses di mana batuan dipecah mengubah komposisi kimianya. Sebagian besar batuan terbentuk di lingkungan yang sangat berbeda dengan lingkungan yang ada di permukaan bumi. Banyak zat yang ada di atmosfer tidak ada di lingkungan tempat terbentuknya batuan.
Oleh karena itu, ketika mineral batuan terkena substansi atmosfer, terjadi reaksi kimia yang menghasilkan pembentukan senyawa baru, yang sifatnya berbeda dari mineral aslinya. Perubahan-perubahan ini melemahkan struktur batuan dan akibatnya, batuan tersebut pecah oleh pelapukan fisik.
Perlu dicatat karakteristik umum reaksi kimia berikut dalam konteks lingkungan pelapukan yang berbeda.
(i) Reaksi kimia cenderung berlangsung lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi.
(ii) Untuk reaksi yang efisien, reaktan harus disatukan dengan cepat dan mudah dan produknya harus dihilangkan. Di alam, air umumnya memasok reaktan ke permukaan mineral dan membuang produk reaksi.
(iii) Semakin kecil butiran yang bereaksi, semakin cepat reaksi kimia berlangsung sampai selesai. Semua faktor di atas berperan dalam proses pelapukan kimia. Iklim lokal mengontrol suhu rata-rata reaksi dan suplai air untuk reaksi.
Ukuran butiran reaktan mineral sangat tergantung pada proses pelapukan mekanis (disintegrasi) batuan serta abrasi dan kerusakan selama transportasi. Lamanya waktu yang tersedia untuk reaksi pelapukan bergantung pada laju erosi dan karenanya laju pengangkatan atau penurunan.
Jika erosi atau pengendapan terjadi secara cepat, maka reaksi pelapukan akan terganggu karena sedimen akan tertimbun dan hilang dari lingkungan pelapukan; jika erosi atau pengendapan terjadi secara perlahan, maka reaksi pelapukan dapat berlangsung lebih lama.
Pelapukan kimia dibawa terutama oleh oksigen, karbon dioksida dan air.
- Oksidasi:
Oksidasi berarti kombinasi oksigen dengan zat lain. Ini adalah proses pelapukan kimia yang penting. Sebagian besar mineral yang mengandung besi seperti Magnetite, Pyrite Amphibole. Biotit mudah dipengaruhi oleh oksigen, di mana Haematit (Fe 2 O 3 ) dan Magnetit (Fe 3 O 4 ) sangat umum.
Kehadiran air selama oksidasi dapat mengakibatkan reaksi lain. Suatu senyawa besi, oksigen dan air yang disebut goetit dapat terbentuk. Goethite berwarna coklat kekuningan. Ketika goethite mengalami dehidrasi, hematit terbentuk. Kehadiran hematit atau goetit di tanah memberikan warna coklat kemerahan atau kuning.
Oksidasi oksida besi dengan adanya air:
Dehidrasi goethite:
Oksidasi menyebabkan rusaknya batuan karena efek berikut. Ketika oksigen bergabung dengan besi, ikatan kimia antara besi dan unsur lainnya terputus sehingga melemahkan struktur. Bahkan Aluminium dan Silikon ketika mengalami oksida pembentuk oksidasi dapat melemah dalam struktur.
- Hidrasi, Hidrolisis, Larutan:
Air yang ada di permukaan bumi merupakan agen penting dari pelapukan kimia. Reaksi air dengan zat lain disebut hidrasi.
Contoh: Hidrasi anhidrit untuk membentuk gipsum
Air juga dapat pecah menjadi ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-). Jika ion-ion ini menggantikan ion mineral, reaksinya disebut hidrolisis. Mineral umum yang mengalami hidrolisis adalah feldspar, amphibole dan biotit. Proses ini menghasilkan pembengkakan dan hancur menjadi bubuk.
Air dapat melarutkan materi batuan dan menyebabkan pelapukan. Proses ini disebut pelapukan oleh larutan. Halit (garam batu) dan gipsum adalah contoh mineral yang larut dalam air. Saat air perlahan melarutkan beberapa mineral dari batuan, mineral batuan di sekitarnya terpapar untuk pelapukan lebih lanjut.
Dalam beberapa kasus, struktur batuan dapat melemah karena rongga kosong yang tercipta yang menyebabkan runtuhnya batuan. Mineral-mineral yang terlarut dalam larutan dapat bereaksi secara kimia satu sama lain untuk membentuk senyawa baru. Jika senyawa yang dihasilkan tidak larut dalam air, mereka dapat mengendap.
- Karbonasi:
Kombinasi kimia karbon dioksida dengan zat lain disebut karbonasi. Karbon dioksida dalam keadaan gas mungkin tidak berpengaruh pada batuan. Tapi, ketika karbon dioksida bersentuhan dengan air, asam karbonat terbentuk yang dapat bekerja pada mineral batuan biasa. Mineral yang mengandung natrium, kalium, magnesium dan kalsium dipengaruhi oleh asam karbonat untuk membentuk karbonat.
Mineral kalsit sangat dipengaruhi oleh asam karbonat hingga hampir hancur. Kapur benar-benar larut oleh asam karbonat hadir dalam air tanah atau air hujan. Saat air tanah yang mengandung asam karbonat merembes melalui batuan dasar yang terdiri dari kalsit, terbentuklah gua-gua yang spektakuler, karena pembentukan lubang yang sangat besar.
- Faktor Kimia Lainnya:
Ada juga asam lain selain asam karbonat yang menyerang batuan dan mineral. Beberapa asam ini diproduksi selama pembusukan bahan organik. Beberapa asam diproduksi dalam bentuk produk limbah tumbuhan dan hewan tertentu. Asam-asam ini larut dalam air hujan dan merembes melalui tanah mencapai batuan dasar dan secara kimiawi bereaksi dengan batuan.
Beberapa tumbuhan primitif seperti lumut kerak dapat tumbuh di atas batu gundul saat batu basah dan tidak aktif saat batu kering, sekresi dari lumut merusak permukaan batu melarutkan nutrisi mineral yang melonggarkan partikel mineral. Partikel mineral yang terlepas bersama dengan debu menumpuk di celah-celah batu. Beberapa biji dapat masuk ke dalam partikel tanah ini dan tumbuh menyebabkan pelapukan fisik lebih lanjut.
Aktivitas manusia juga menjadi sumber asam yang dapat menyebabkan pelapukan batuan. Rumah, mobil, bus, truk, dll. melepaskan sejumlah besar gas limbah dan polutan lainnya ke atmosfer. Banyak di antaranya seperti oksida nitrogen dan belerang yang bereaksi secara kimiawi dengan air untuk membentuk asam reaktif.
Bakteri juga dapat memberikan pengaruh penting dalam mendorong disintegrasi dan dekomposisi batuan. Beberapa dari mereka diketahui mengeluarkan asam nitrat yang secara kimiawi dapat bekerja di bebatuan. Bakteri mikroskopis menembus ke setiap celah kecil yang dihasilkan oleh agen atmosfer dan selama jangka waktu yang lama menyebabkan disintegrasi batuan permukaan, periode aktivitas mereka terbatas pada bulan-bulan musim panas.
Mereka telah terlihat pada batuan dengan karakter yang sangat berbeda seperti, granit, sekis, batu kapur, batupasir, batuan vulkanik dan di puncak gunung yang tinggi serta tingkat yang lebih rendah. Dilaporkan juga bahwa jenis semut tertentu secara terus-menerus mengeluarkan asam karbonat ke dalam tanah yang menyebabkan pelapukan.
Spesies semut tertentu lainnya yang dikenal sebagai saubas atau sauva hidup dalam koloni besar, menggali di dalam tanah, tempat mereka menggali ruang dengan galeri yang menyebar ke segala arah tempat mereka membawa daun dalam jumlah besar.
Di daerah kompleks industri, asam berada dalam jumlah yang mengkhawatirkan. Air hujan di wilayah ini mengandung asam dalam jumlah yang cukup banyak dan hujan ini sering disebut hujan asam. Batuan bisa lapuk dan hancur oleh aksi hujan asam. Hujan asam juga dapat merusak struktur buatan manusia dan merusak kehidupan tumbuhan dan hewan.
Bentuk Pelapukan Kimia:
- Solusi Pelapukan:
Ini adalah bentuk lain dari pelapukan kimia. Ini terjadi ketika mineral larut dalam air (masuk dalam larutan). Hal ini terjadi karena beberapa jenis batuan mudah larut dalam air hujan. Pelapukan dengan larutan biasanya menghasilkan permukaan bergigi yang agak halus. Misalnya, kalsit lunak dan gipsum sering menunjukkan bukti pelapukan larutan.
- Pelapukan Bulat:
Pelapukan spheroidal mengacu pada perubahan blok batuan secara progresif ke dalam dari peleknya. Daerah tepi rekahan batuan sebagian atau seluruhnya diubah menjadi tanah liat atau produk lainnya.
Sementara bagian dalam batuan tetap relatif segar dan padat, bagian luar mengalami pemuaian yang berbeda dan material di bagian ini menjadi longgar di sepanjang sambungan konsentris. Inti yang terbentuk memiliki berbagai ukuran dari batu besar hingga kerikil. Mereka dibulatkan oleh pelapukan. Jenis pelapukan ini disebabkan oleh batuan yang mengalami pelapukan mekanik dan kimiawi.
Pertama-tama batu-batu itu dibelah membentuk kekar. Blok batuan yang terpisah mengalami pelapukan kimia yang menyebabkan tepi dan permukaan masing-masing blok yang terpisah mengalami korosi. Akibatnya, balok-balok yang terpisah itu berubah menjadi bongkahan-bongkahan bulat.
- Pelapukan Diferensial:
Kami sering mengamati di banyak potongan/pemotongan jalan lapisan batuan yang semuanya mengalami pelapukan dengan laju yang berbeda membuat hasil panen terlihat seperti tumpukan batu datar yang tidak rata. Ini disebut pelapukan diferensial.
Hal ini terjadi ketika lapisan dalam singkapan mengandung lebih dari satu jenis batuan, misalnya, lingkungan laut purba tertentu dapat mengendapkan lapisan pasir dan lanau yang terpisah sehingga menghasilkan kumpulan batu pasir dan serpih. Ketika kedua jenis batuan ini mengalami cuaca, hasilnya sering berupa pelapukan diferensial, di mana batupasir lebih tahan terhadap pelapukan dibandingkan serpih.
