KARBONAT DALAM TANAH_ pendahuluan

KARBONAT DALAM TANAH:
PENDAHULUAN
Karbonatisasi/Dekarbonatisasi
Definisi
Proses-proses ini sebagai hasil dari pngendapan karbonat sebagai lawan dari pelarutan
bikarbonat.
Air dalam tanah dapat melarutkan karbonat, mengubahnya menjadi bikarbonatyang
akan terbawa larut dalam tanah dan kemudian diendapkan, menghasilkan penimbunan
karbonat. Ini biasanya terkandung dari kalsit.
Parameter-parameter yang terlibat
Translokasi karbonat dikendalikan oleh kesetimbangan reaksi antara karbonat
(mengendap) dan bikarbonat (larut) menurut rumus berikut ini:
dekarbonatisasi --------------------------------------------->
CaCO3 (mengedap) + CO2 + H2O <-----> Ca++ + 2HCO3<------------------------------------------------ karbonatisasi
Parameter-parameter yang mempengaruhi adalah:
1
Air
Pentingnya air dalam tingkah laku karbonat dalam tanah dapat disimak dalam reaksi
di atas. Meningkatnya air akan menghasilkan ekuilibrium reaksi ke kanan dengan
akibat pelarutan karbonat, yang di sebaliknya, penurunan konsentrasi air akan
mengubah ekuilibrium reaksi ke kiri, yang akan menghasilkan pengendapan karbonat.
Air lebih => pelarutan
Air kurang => pengendapan
CO2
Pentingnya konsentrasi CO2 dalam tingkah laku karbonat dalam tanah dapat disimak
dari reaksi di atas. Peningkatan CO2 reaksi akan menghasilkan ekulibrium reaksi
kearah kanan dengan akibat pelarutan karbonat, penurunan CO2 akan menghasilkan
pengendapan dan imobilisasi karbonat.
Perilaku CO2 pada pelarutan karbonat adalah sangat nyata, ketika tekanan parsial
CO2 dalam udara tanah 10 kali lebih besar dari tekanannya di atmosfer bahkan lebih
besar. Melimpahnya CO2 berhubungan dengan aktivitas biologis (perilaku akar
tanaman dan respirasi mikroorganisme) dan dekomposisi bahan organik.
Peningkatan CO2 --> pelarutan karbonat
Penurunan CO2 --> pengendapan karbonat
2
pH
Perubahan pH akan mempengaruhi
system, Ketika kadar CO2 dalam air
meningkat, kemasaman akan meningkat
juga secara proporsional, dan pelarutan
karbonat akan terjadi.
Kebalikan akan terjadi kalau meningkat
alkalinitasnya.
Peningkatan pH --> pengendapan
karbonat
penurunan pH --> pelarutan karbonat
Temperatur
Temperatur mempengaruhi
kesetimbangan, CaCO3 is kurang
larut dalam air panas disbanding
dalam air dingin.
Kelarutan karbonat menurun
dengan meningkatnya temperatur,
dan oleh karena itu mobilitas
karbonat lebih besar dalam iklim
dingi dibandingkan dengan iklim
yang lebih hangat.
Penurunan temperatur --> pelarutan
karbonat
Peningkatan temperatur -->
pengendapan karbonat
Garam-garam
3
Parameter lain yang berpengaruh pada kelarutan karbonat adalah konsentrasi larutan
tanah: pengaruh ion yang suka karbonat dalam garam.
Jadi, kehadiran ion yang suka dengan karbonat akan menurunkan kelarutan, yang
kehadiran garam lain yang tidak memiliki ion yang mudah bereaksi dengan karbonat
akan meningkatkan kelarutan karbonat.
Penyebab akumulasi
Penyebab akumulasi karbonat oleh pengendapan larutan dalam tanah terjadi sebagai
hasil kejenuhan berlebihan yang disebabkan oleh satu atau lebih dari yang berikut ini:
Kehilangan air liwat evaporasi atau transpirasi.
Kehilangan CO2.
Air menjadi jenuh HCO3-, atau jenuh garam suka karbonat.
Peningatan pH.
Peningkatan temperatur.
Distribusi normal karbonat
Ketika baik CO2 dan air lebih berlimpah dalam horizon khusus (berkenaan dengan
derajad yang lebih tinggi dalam aktivitas biologis, lebih banyak bahan organik),
pelarutan karbonat akan terjadi dalam horizon ini.
Mreka akan ditrasportasikan oleh air infiltrasi dan ketika sampai di horizon di
bawahnya mereka akan mengendap dan tertimbun, bersamaan dengan kehilangan
CO2 dan air.
4
5
Translokasi
Arah translokasi karbonat dalam tanah kemungkinan besar vertikal --- baik turun atau
naik --- dan lateral atau miring.
Translokasi karbonat yang menurun dari arah atas ke bawah diakibatkan oleh infiltrasi
air dari curah hujan yang melarutkan karbonat dalam horizon yang lebih di atasnya
menuju horizon yang lebih dibawahnya yang menghasilkan penimbunan karbonat
yang mengendap karena penurunan jumlah air dan CO2. Supaya mekanisme ini
berlangsung, kondisi hidrik diperlukan, seperti kecukupan air untuk membawa
karbonat ke daerah yang dalam, tetapi tidak terlalu kuat sedemikian rupa sehingga
karbonat tidak hilang keluar dari sistem tanah, dan sebagai tambahan, tidak hanya
adanya karbonat di horizon permukaan atau pelepasan Ca++ dalam jumlah yang cukup
sebagai suatu hasil pelapukan mineral primer. Mekanisme ini adalah salah satu yang
dikenal sangat luas dalam studi dan penghitungan pedologis untuk distibusi karbonat
klasik dalam profil (seperti horizon yang total ter-dekarbonatisasi dan horizon bawah
dengan ciri akumulasi karbonat).
Pengkayaan karbonat di horizon bagian atas diterangkan dengan adanya suatu air
tanah yang kaya karbonat, sehingga naik secara kapiler yang disebabkan oleh
evaporasi dan serapan akar tanaman. Sebagai konsekuensi evaporasi air atau peristiwa
absorbsi air oleh akar, karbonat terakumulasi di horizon atas.
Yang terakhir, horizon kalsik sering ditemukan dalam bagian lebih bawah dari relief
daerah limestone, umumny daerah tempat adanya retakan dalam lereng tersebut. Hal
ini dijelaskan oleh adanya aliran penting larutan bikarbonat dari atas bukit, ketika
menjadi lebih pekat, akumulasi karbonat selanjutnya akan terbentuk.
Pengendapan
6
Larutan bikarbonat bersirkulasi melalui tanah dan ketika larutan menjadi pekat
(utamanya berkenaan dengan kehilangan air atau CO2), pengendapan dan kristalisasi
terjadi.
Kondisi pembentukan menpengaruhi baik tipe kristal yang terbentuk dan macam
akumulasi yang dihasilkan.
Berbagai parameter mempengaruhi ukuran dan bentuk kristal. Menurut Folk (1974),
Yang utama adalah:
Konsentrasi dari larutan,
Kadar Mg dan Na,
Kecepatan pengendapan,
temperatur dan
kehadiran bahan organik.
Hanya beberapa telah dipertimbangkan dalam studi pedologis
Kecepatan dari pembentukan nampaknya berhubungan dengan ukuran kristal
(Barthurst, 1971), semakin lambat pembentukan semakin besar ukuran kristal. Bal
(1975) mengamati bahwa kristal besar terbentuk lambat dalam rongga tubular (tubular
voids), Dalam tanah dengan pH seragam, sementara kristal yang kecil terbentuk cepat
dengan pH yang kontras sebagai hasil dari kejenuhan berlebihan (oversaturation) dari
larutan bikarbonat ketika mereka sampaike horizon bawah dengan pH yang tinggi,
yang diawali dari horizon, diatasnya tempat asalnya,yang lebih masam.
Faktor penting lainnya adalah kehadiran partikel lempung. Partikel lempung ini
berperan sebagai inti bagi kristalisasi dan mengawali pembentukan mikrit.
Akhirnya, derajad kejenuhan berlebihan mempengaruhi kecepatan kristalisasi dan
oleh karena itu ukuran dan juga bentuk kristal, yang cenderung membentuk
kecenderungan bentuk jarum (needle-shaped tendency).
Namun, sebagai sifat alami, kondisi pembentukannya tidak hanya berpengaruh pada
bentuk dan ukuran kristal tetapi juga bertanggungjawab peda mineralogi yang
dihasilkannya. Ketika meringkas kondisi pembentukan mineral karbonat, Lippmann
(1973) mengindikasikan bahwa kalsit terbentuk ketika temperatur, tekanan,
7
konsentrasi garam dan Mg rendah. Di lain pihak, aragonit terbentuk pada temperatur
dan tekanan tinggi, dengan konsentrsi larutan dan kadar Mg yang tinggi.
Kita harus juga mempertimbangkan bahwa dalam bentuk kristal, transformasi
karbonat dipengaruhi ukuran dan bentuk butiran. Dengan cara rekristalisasi, proses
filling-in berlangsung mengarah pada pembentukan sparit dari mikrit.
Faktor pembentukan karbonat
Bahan asal
Dalam kondisi normal, bahan asal pasti mempengaruhi kadar karbonat dalam tanah.
Dalam sebagian besar kasus, batuan induk menjadi sumber karbonat, tidak hanya
mereka telah ada disitu sebelumnya, meskipun mereka tidak hadir sebelumnya,
karbonat telah terbentuk dari hasil pelapukan mineral asal yang kaya karbonat
(plagioklas, piroksin dan amfibol).
Namun, tanah dengan horizon kalsik yang terbentuk dari bahan tidak hanya disana
ada karbonat tidak pula tidak ada karbonat sebelumnya, adalah bukan pengecualian.
Asal karbonat adalah dari kontribusi endapan karena angin dan air.
Relief
Prinsipnya, horizon kalsik dapat ditemukan dibawah berbagai relief, tetapi memiliki
proses pembentukan khusus, mereka cenderung terakumulasi dalam posisi fisiografis
tertentu.
Sirkulasi hipodermik dalam kawasan batu kapur menyebabkan migrasi karbonat dari
tempat yang lebih tinggi pada suatu bukit dan terkonsentrasi di bagian bawah lereng.
Organisme
8
Vegetasi berperan penting dalam pembentukan horizon ini, ketika akar tanaman
menyerap air, sehingga mengendapkan garam.
Lebih jauh, vegetasi dapat membentuk kristal karbonat yang tetap terakumulasi di
jaringan, dan setelah proses humifikasi karbonat lepas ke dalam tanah.
Sintesis karbonat juga ditemukan sebagai hasil metabolism bakteri tertentu.
Lebih jauh, ada berbagai tulisan yang menjelaskan tingkah laku organism dalam
pembentukan dan transformasi horizon kalsik.
Iklim
Iklim berperan sebagai faktor penting dalam translokasi karbonat dalam tanah.
Jadi, dalam iklim humid prosesnya adalah pencucian karbonat dan tidak selayaknya
akumulasi terjadi, sedangkan di iklim arid atau semi arid, proses pengendapan
menyebabkan tidak cukupnya menghilangkan karbonat dari profil tanah.
Namun, ketika ada parameter lain (seperti permeabilitas horizon), pada kejadian
tertentu, pengaruh iklim tidak jelas.
Lebih jauh, kita juga harus mempertimbangkan bahwa horizon kalsik terbentuk pada
masa sebelumnya, dibawah kondisi iklim yang berbeda dengan kondisi iklim saat ini.
Dalam beberapa kasus, karbonat berperan sangat penting pada kawasan iklim arid.
Untuk memperluas pengetahuan perlu dipertimbangkan daerah ini.
Sebagian dari kuantitas pengendapan global, distribusinya berpengaruh khusus pada
tabiat karbonat. Jadi, Iklim mediteran, tempat hujan terdistribusi pada bulan yang
lebih dingin (maksimum distribusi), dan dengan panas, musim summers kering
(pemekatan dan pengendapan), merupakan kondisi ideal pembentukan horizon kalsik.
Dalam iklim hiper arid, karbonatisasi dan dekarbonatisasi tidak aktif.
Umur
Telah difahami bahwa proses pembentukannya cepat, tetapi evaluasi kuantitatifnya
sngat sukar, karena berbagai factor iklim (kuantitas dan distribusi hujan,
9
evapotranspirasi, temperature…) dan factor pedologis (ketersediaan Ca++,
permeabilitas, jenis dan konsentrasi larutan dalam larutan tanah,..) terlibat semua
dalam perkembangannya.
Referensi dalam literature menunjukkan kisaran antara 0.025 dan 10 mm/tahun.
Asal usul
Terbentuk dari pelapukan mineral yang ada dalam tanah (dalam dua kasus ini disebut
autochthonous). Di lain kasus karbonat berasal dari sumber eksternal, contohnya
ditransportasikan oleh angin dan air (allochthonous).
Karbonat tanah mengalami mobilisasi yang mencucinya dari horizon permukaan. Dari
sudut pandang genetis ada perhatian penting terhadap kegiatan membedakan asal
pedogenetis yang memungkinkan (misal, vandose origin) Dari akumulasi geological
provenance ( misal, freatic) dari karbonat dalam bahan induk.
Pada tingkat mikroskopik beberapa karakteristik features dapat dikenali:
10
Distribusi
yang tidak
reguler
Suatu distibusi yang
tidak regular dari
karbonat tanah di
tunjukkan : beberapa
rongga (voids)
memiliki coatings
yang tebal, yang
lainnya sangat tipis
atau tidak ada.
Dalam kasus ini
deposit air tanah
berlawanan dengan
akumulasi karbonat
adalah seragam
(semua rongga
terdapat coatings,
sangat homogen
dalam pori yang
sama).
Coatings
yang tidak
kontinyu
Coatings karbonat
tanah kadang-kadang
terputus,
menampakkan
diskontinyuitas
coatings.
11
Pendants
Pengeringan tanah
menghasilkan retensi
yang besar dalam
kelembaban dibawah
kerikil,
menampakkan
pembentukkan
pendants.
Perekat
butir
Sebagai hasil
pemekatan, larutan
tanah meningkat
konsentrasinya dalam
meniscs antara butir,
dan karbonat
mengendap,
membentuk perekat.
12
Pedofeatures
coating lain
Dalam beberapa
kasus kehadiran
karbonat menutup
pedofeatures yang
lain (misal, coating
lempung) adalah
bukti asal
pedogenik).
Cappings
Kadang-kadang
karbonat
membentuk
capping, adalah
coating diatas
butir atau
agregat.
13
Sumber Pustaka
CO3Sols
CARBONATES IN SOILS
C. Dorronsoro Fdez*, G. Stoops**, J. Aguilar*, C. Dorronsoro-Diaz***, J. Fernández*, M.
Diez*, B. Dorronsoro****
* Dpto. Edafologia y Quimica Agrícola, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada, 18002
Granada, Spain.
** International Training Centre for Post-Graduate Soil Scientists, University of Gent, Krijgslaan
281, B-9000 Gent, Belgium.
*** Instituto de Optica "Daza Valdes", Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, 28006
Madrid, Spain.
**** Dpto. Lenguas y Ciencias de la Computacion, E.T.S.I. Informatica, Universidad de
Malaga, 29071 Malaga, Spain.
http://edafologia.ugr.es
14