GEOLOGY PROCESS (Proses Geologi) Dr. Runi Asmaranto, ST., MT [email protected] BACKGROUND: Indonesia adalah negara yang terletak pada jalur Gunungapi Lingkar Pacific dan Lintas Asia serta Lempeng Tektonik Asia Selatan (Circum Pacific and Trans Asiatic Volcanic Belt dan South Asia Tectonic Plate). Itulah sebabnya Indonesia mempunyai banyak gunungapi aktif dan seringkali mengalami bencana akibat gunung api maupun gempa tektonik. Sehingga, Wilayah Indonesia merupakan daerah rawan bencana. Sementara itu penduduk lebih senang memilih tetap tinggal di daerah gunungapi daripada harus pindah ke daerah lain, meskipun menyadari bahwa tinggal di daerah gunungapi tersebut jiwanya terancam bahaya akibat letusan gunungapi. Ini terjadi karena mereka percaya bahwa letusan gunungapi tidak hanya menimbulkan bencana, tetapi juga dapat menyuburkan tanah. Air Transport + Erosion Weathering LAND Sea EARTH Movements Lithification Sedimentary Rock Igneous Rock metamorphism Magma melting GEOLOGICAL PROCESSES Metamorphic R ock Geology Process (weathering, erosion and sedimentation) Pelapukan Batuan (weathering of rock) Definisi : pelapukan adalah proses terurainya batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia (DAS, BM, 1985) Menurut Pitts, John.1984, pelapukan adalah proses perubahan batuan yang terjadi di bawah pengaruh langsug hydrosphere dan atmosphere. A. Pelapukan Mekanis • Pelapukan mekanis terjadi apabila batuan berubah menjadi fragmen yang lebih kecil,tanpa terjadi perubahan kimiawi. Faktoryang mempengaruhi adalah : 1. Iklim : perubahan temperatur (panas/dingin) secara terus menerus atau dalam waktu yang lama akan menyebabkan “Rock fatigue” 2. Eksfoliasi : adalah terkupasnya bagian luar batuan yang tersingkap. Hal ini bisa diakibatkan perbedaan tegangan pada mineral batuan. Penyebab lain adalah a. daya angkat regional b. erosi akibat limpasan permukaan sehingga mengurangi tegangan akibat beban diatasnya Lanjutan pelapukan mekanis 3. Erosi (oleh angin/air) : proses ini juga sangat dipegaruhi oleh kondisi topografi, landai, curam, dsb. 4. Abrasi : adalah keausan yang disebabkan oleh 2 (dua) bahan yang keras yang mengalami gerakan relatif ketika sedang bersentuhan. 5. Kegiatan Organik Gaya pemecah yang digunakan akar tanaman dalam rongga batuan dapat membuat fragmen-fragmen batuan terpisah B. Pelapukan Kimiawi Pelapukan kimiawi terjadi apabila mineral batuan di ubah menjadi mineralmineral baru melalui reaksi kimia. Proses penyebabnya : 1. Oksidasi Proses ini terlihat jelas bila batuan terkena air hujan. Oksidasi tampak pada noda berwarna coklat sampai merah khususnya pada batuan yang mengandung besi Reaksi kimia dapat menghasilkan Hidrat oksida, besi, karbonat dan sulfat. Apabila reaksi ini menghsilkan pertambahan volume maka akan terjadi pemisahan batuan. 2. Larutan (solution) Contoh yang jelas adalah batu gamping, dalam periode waktu yang relatif singkat (5 -10 tahun) batu gamping mengalami pelapukan akibat terkena air hujan yang mengandung karbondioksida (CO2) yang cukup banyak sehingga dapat menghancurkan batuan. 3. Hidrolisis (pembentukan ion-ion H+) Bahan pelapuk kimiawi dapat bekerja secara bersamaan.Sebagai contoh, pembentukan lempung dari pelapukan suatu feldspar ortoklas (biasanya berwarna merah jambu) dimana terdapat air biasa dan asam karbonat yang terbentuk oleh air yang bercampur dengan karbondioksida. Rekasi kimia : a. b. H2O+CO2 H2CO3 H+ + (HCO3)- (asam karbonat) 2(K)AlSi3O8 + H2CO3 + H2O Al2Si2O5(OH)4 + K2CO3 + 4 SiO2 (orthoclase) (kaolinite) potasium mineral lempung kuarsa (silika) karbonat atau 2(K)AlSi3O8 + 2H+ + H2O 2K++ 4SiO2 + Al2Si2O5(OH)4 (orthoclase) (kuarsa) (Kaolinite) Contoh; proses oksidasi Pyrite FeS2 + n2 O2 + m H2O (Pyrite) (Oxygen) (water) Fe2 SO4 Ferrous sulphate Fe2 (SO4)3 Ferric Solphate Fe2O3nH2O Limonite Contoh Proses Hidrasi : a. Ca SO4 + 2 H2O = Ca SO4 . 2H2O Anhydrite Gypsum b. Fe2O3 + n H2O hematite (water) Fe2O3 nH2O Limonite Resume PELAPUKAN MEKANIS 1. 2. 3. 4. Pada proses ini tidak terjadi perubahan komposisi kimia dari mineral batuan induknya Disebabkan oleh perubahan temperatur (panas dan dingin) secara terus menerus Bisa juga disebabkan oleh air yang meresap kedalam pori batuan dan diantara rengatan batuan Penyebab lain erosi (oleh air dan angin), abrasi (gelombang laut, dsb) abrasi oleh es gletser PELAPUKAN KIMIAWI 1. 2. 3. 4. Mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia. Akibat reaksi air dan karbondioksida (dari udara) membentuk asam-asam karbon Asam karbonat bereaksi dengan mineral batuan membentuk mineral baru ditambah garam terlarut. Garam-garam terlarut tersebut juga menjadi penyebab terjadinya reaksi kimia. EROSI DAN SEDIMENTASI PRODUK PELAPUKAN Oleh agen-agen pembawa (transporting agent) tanah di endapkan di tempat yang berlainan Berdasarkan letak endapan terhadap asalnya, dikenal 2 macam tanah : 1. Residual Soils : Ialah tanah terbentuk di sekitar “asalnya”. Misal batuan induk yang melapuk dan pecah menjadi tanah tetapi tetap berada disekitar batuan induk (tidak/belum terbawa oleh angin/air/es ke tempat lain). Contoh lain hutan/semak belukar – mati— menjadi tanah organik (humus) 2. Transported Soils (sedimented soils) Ialah tanah yang terbentuk jauh dari asal-usulnya misalnya tanah yang terbentuk pada suatu delta sungai Yang termasuk Transporting Agents : 1. Air : aliran sungai, gelombang di danau, laut, air tanah 2. Angin 3. Es 4. Gravitasi Berdasarkan Ukuran butirannya tanah terdiri dari : 1. Kerikil (gravel) : 2.0 – 60 mm 2. Pasir (sand) : 0.06 – 2.0 mm 3. Lanau (silt) : 0.002 – 0.06 mm 4. Lempung (clay) : ≤ 0.002 mm (2 µm) Bila ukurannya sudah > 60 mm maka sudah disebut batu dan tidak digolongkan tanah lagi (dalam istilah mekanika tanah) • Ilmu yang mempelajari tentang tanah dibagi menjadi 2 pokok cabang yang paling utama : 1. Soil Science ( ilmu tanah): mempelajari tanah untuk mengetahui sifat-sifat tanah dalam hubungannya dengan tanaman (dipelajari di bidang Pertanian) 2. Soil Mechanics (Mekanika Tanah) : mempelajari tanah untuk mengetahui sifat-sifat tanah dalam hubungannya dengan bangunan (pondasi, jalan, bendungan, terowongan, dll) Ilmu ini dipelajari di bidang teknik sipil. • Kedua ilmu tersebut sangat berlainan disiplin dan anggapannya meskipun yang dipelajari sama, contoh : Dari segi soil science Dari segi soil mechanic Tanah pasir Tanah jelek, tidak begitu baik untuk tanaman Tanah baik,baik untuk pondasi bangunan dan bahan bangunan Tanah lempung Tanah baik, menyuburkan tanaman Tanah jelek, sukar mendirikan pondasi di tanah lempung, jalan raya rusak. Dari Kondisi tempat sedimentasinya, tanah sedimen dibagi menjadi : A. Di benua/daratan (di atas garis pasang air laut) 1. Aluvial Sediment : terjadi sebagai akibat sedimentasi oleh air sungai. 2. Glacial Sediment : terjadi akibat sedimentasi oleh es 3. Aeolian Sediment : akibat sedimentasi oleh angin 4. Paludal Sediment : Sedimentasi langsung di rawa (bahan organik). 5. Lacustrine sediment : sedimentasi di danau B. Di daerah campuran daratan – lautan 1.Littoral sediment ( di daerah antara pasang dan surut). 2.Delta (juga termasuk aluvial sediment). 3.Estuarine sediment (juga aluvial sediment) C. Di daerah lautan (Marine sediment) 1. Continental shelf (dangkalan benua) / kedalaman rata-rata 130 m dibawah msl 2. Continental slope (lereng benua)/ kedalaman rata-rata 1500-3000 m dibawah msl 3. Deep ocean (dasar laut dalam) / rata2 4000 m di bawah msl Parameter Geoteknik yang penting untuk analisa Transportasi sedimen di Sungai adalah Klasifikasi Tanah : Macam-macam Klasifikasi Tanah : 1. USDA (United state of departemen agricultural) 2. USCS (unified soil clasification system) 3. AASHTO (American association of State Highway and transportation officals KLASIFIKASI -- USDA Klasifikasi USCS (unified) Klasifikasi AASHTO *) catatan : UCS = unconfined (or uniaxial) compressive strength SBP = safe bearing pressure (dengan safety factor antara 3 sampai 5) *) catatan : UCS = unconfined (or uniaxial) compressive strength SBP = safe bearing pressure (dengan safety factor antara 3 sampai 5)
