Batu-batuan yang
berada di permukaan bumi setiap waktu dapat tertimpa oleh sinar matahari, air
hujan atau salju, angin dan sebagainya yang disebut tenaga eksogen. Pengaruh
tenaga eksogen tersebut dapat menyebabkan batu-batuan yang terletak di
permukaan bumi menjadi retak-retak, pecah-pecah bahkan dapat hancur menjadi
garam-garaman. Proses hancurnya batuan asal menjadi bagian yang lebih
kecil karena pengaruh tenaga eksogen
disebut : “Pelapukan” atau Weathering = Verwering. Hasil dari pada
pelapukan adalah terbentuknya tanah.
Dilihat dari proses hancurnya batuan
asal, pelapukan dapat dibedakan menjadi dua golongan besar, yaitu :
a.
Pelapukan mekanis (fisika).
b.
Pelapukan kimiawi (khemis)
Namun menurut H.
Th. Verstappen, menggolongkan pelapukan menjadi tiga golongan, yaitu :
a.
Pelapukan fisis.
b.
Pelapukan kimiawi.
c.
Pelapukan biologis (organis).
Pelapukan mekanis
(fisis) yaitu proses hancurnya batuan asal menjadi bagian-bagian yang lebih
kecil tanpa disertai perubahan susunan mineralnya. Pelapukan kimiawi yaitu
proses hancurnya batuan asal yang disertai dengan penguraian secara kimia dari
mineral-mineral batuan asal.
A. PELAPUKAN MEKANIS (FISIS)
Proses pecahnya batuan asal, yang
disebut juga fragmentasi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil disebut juga
disintegrasi. Disintegrasi dapat terjadi karena pengaruh : insolasi, reradiasi,
pembekuan dan hidratasi.
1. Disintegrasi karena insolasi.
Insolasi adalah
penyinaran matahari terhadap benda. Penyinaran matahari terhadap batuan
menyebabkan temperatur batuan menjadi naik (bertambah). Bila penyinaran itu
berkurang atau berhenti sama sekali, maka temperatur batuan akan turun kembali.
Naiknya temperatur menyebabkan batuan atau mineral yang dikandung batuan
menjadi memuai, dan jika temperaturnya berkurang batuan atau mineral yang
dikandung batuan akan menyusut. Oleh karena batuan itu terdiri dari
bermacam-macam mineral, yang tiap mineral mempunyai sifat yang berbeda-beda,
maka pemuaian dan penyusutan tiap-tiap mineral tidak sama cepatnya. Mineral
yang kasar tidak kompak dan berwarna hitam (tua) akan memuai serta menyusut
lebih cepat daripada mineral yang halus, kompak dan berwarna muda (cerah).
Akibat inhomogenitas (tidak serba sama) dari mineral yang terdapat dalam
batuan, serta kecepatan dalam pemuaian yang berbeda-beda, maka mengakibatkan
terjadinya proses disintegrasi. Kecuali itu, sifat, bangun, warna dan
konsistensi dari berbagai batuan dan mineral sangat berpengaruh terhadap
penyerapan dan pelepasan panas, sehingga akan berpengaruh pula terhadap
disintegrasi karena insolasi itu. Sebagai contoh batuan basalt dan dolorit
mempunyai susunan kimia yang sama (yakni augit, plagioklas). Tetapi basalt itu
padat, sedangkan dolorit berbutir-butir, sehingga batuan dolorit akan lebih
mudah untuk menjadi lapuk. Insolasi terjadi pada siang hari dan terutama
berpengaruh besar di daerah yang beriklim kering (arid).
2. Disintegrasi karena reradiasi.
Reradiasi adalah pemancaran
kembali panas yang diterima oleh suatu benda dari pemanasan matahari.
Pemancaran kembali panas dari suatu batuan menyebabkan temperatur batuan itu
menurun (mendingin). Turunnya temperatur menyebabkan batuan beserta mineral
yang dikandungnya menjadi menyusut. Kecepatan penyusutan mineral di dalam
batuan itupun tidak sama, sehingga dapat terjadi peristiwa yang sama dengan
insolasi yakni terjadi disintegrasi. Reradiasi terjadi pada malam hari.
Catatan : karena pengaruh goyangan
temperatur (pergantian pemanasan dan pendinginan) volume benda termasuk batuan
akan berubah. Pada waktu batuan mendapatkan pemanasan, mineral-mineral batuan
akan berdesakan antara satu dengan yang lain, dan pada waktu mengalami
penurunan temperatur (pendinginan) karena pemancaran panas di waktu malam,
mineral-mineral akan menyusut kembali. Karena batuan itu tak ada ruang untuk
memuai, maka batuan akan pecah/retak pada waktu terjadi penambahan temperatur
dan demikian juga menjadi pecah/retak pada waktu pemancaran panas. Oleh sebab
itu bila kita lihat pada kenyataan di alam sering terlihat adanya celah/retakan
yang teratur maupun yang tak teratur pada batuan yang kesemuanya terjadi karena
pergantian panas. Pergantian panas harian hanya sampai pada jarak 0,5 – 1 meter
saja dalam kerak bumi. Tetapi goyangan panas tahunan dapat terasa sampai 25
meter dalamnya. Bila batuan memuai maka bagian-bagian batuan akan sangat
melekat satu sama lain dan jika menyusut rekah-rekah yang sudah ada menjadi
lebar serta terjadi pula rekah-rekah baru. Rekah-rekah ini membagi muka bumi
atas polygon-polygon yang agak teratur yang dinamakan rekah inti, letaknya
tegak lurus pada muka bumi. Kecuali itu karena goyangan panas itu sampai
kedalaman tertentu, maka selain terjadi rekah tegak, terjadi pula rekah mendatar
(horisontal) yang dinamakan rekah kerak. Dengan demikian bumi ini diselubungi
oleh suatu kulit batuan yang terlepas. Pembagian horisontal ini terjadi
dipelbagai lapisan, karena jika lapisan yang satu telah terlepas, maka
pergantian panas bekerja lagi pada lapisan berikutnya. Proses ini disebut
penyisikan atau desquamasi.
3. Disintegrasi karena pembekuan.
Air yang terdapat
dalam pori-pori batuan dapat menjadi beku, bila temperatur di sekitar batuan
turun hingga di bawah titik beku. Jika air membeku menjadi es, maka volumenya
bertambah besar 1/11 kali daripada volume sebelumnya.
Catatan : 1 cm³ air akan berubah menjadi 1,09
cm³ es.
Peristiwa pemuaian
air karena pembekuan yang dapat memecahkan batuan dimana pembekuan itu terjadi
disebut : “frost action” . Dalam batuan terdapat celah yang tak
terhingga banyaknya yang semuanya terisi air. Jika air yang terdapat di dalam
batuan tersebut membeku, maka celah-celah batuan menjadi lebar dan pecah.
Disintegrasi karena pembekuan ini banyak terjadi di pegunungan yang
temperaturnya bergoyang di sekitar titik beku (di daerah kutub dan daerah yang
beriklim kontinental).
4. Disintegrasi karena hidratasi.
Hidratasi adalah
peristiwa penambahan air pada persenyawaan kimiawi, terutama pada persenyawaan
yang bersifat higroskopis. Misalnya garam dapur yang terdapat di dalam
celah-celah batuan. Karena garam dapur mudah menyerap air, maka pada saat udara
lembab, garam dapur yang berada di dalam celah batuan akan menyerap air,
sehingga volumenya menjadi bertambah besar. Akibat pembesaran volume tersebut,
maka terjadi peristiwa yang sama seperti pada frost action. Pengerjaan garam
di dalam tanah (batuan) dapat digolongkan menjadi :
a.
Pengerjaan kimia oleh garam :
Di daerah wahah
(oase) sering kali terdapat kompleks garam di dalam tanah. Penguapan yang besar
di daerah arid dalam cekungan oase yang tanahnya gembur karena pembentukan
antiklinal, terdapat pengisapan kapiler yang kuat dari air tanah yang ketika
naik membawa larutan garam. Air tanah yang naik dan asin sangat melapukkan
tanah/batuan pada permukaan.
b.
Pengerjaan mekanik oleh garam :
Garam yang
mempunyai sifat hygroskopis akan menarik air dari daerah sekelilingnya dan oleh
karena itu terjadi pemuaian (penambahan isi) dari kompleks garam. Penambahan
isi kompleks garam tersebut menyebabkan lapisan di atasnya akan terdesak. Oleh
karena desakan, batuan yang di atasnya dapat menjadi retak.
B. PELAPUKAN KIMIAWI
Proses penguraian mineral batuan
secara kimiawi disebut : “dekomposisi”. Dalam hal ini susunan mineralnya dapat berubah-ubah.
Dekomposisi = reaksi penguraian. Dekomposisi dapat terjadi karena : pelarutan,
hidrolisa, oksidasi, karbonasi dan biosfer.
1. Dekomposisi karena pelarutan.
Pelarutan adalah
proses larutnya benda padat ke dalam zat cair. Sebagian besar proses
dekomposisi terjadi karena pelarutan. Pelarutan ini juga membantu terjadinya
peristiwa-peristiwa kimia yang lain. Sebagai contoh misalnya :
CaCO3 + H2O +
CO2 -------à Ca (HCO3)2
gamping air asam arang kalsium hidro karbonat.
Kapur
(gamping) yang telah larut itu akan
mudah sekali keluar dari susunan batuan sehingga menyebabkan terjadinya
dekomposisi. Kecuali itu berbagai zat dengan mudah dapat dilarutkan oleh air
seperti garam dapur (NaCl) dan gipsum
(CaSO4 2 H2O). Bila air tanah suatu ketika bertemu dengan kompleks NaCl, maka akan
terjadi mata air asin. Lama kelamaan air tanah akan menghanyutkan larutan garam
dari kompleks NaCl tadi, sehingga terjadi runtuhan pada rongga bekas kompleks
NaCl tersebut, dan terjadilah jatuhan tanah (seperti yang terjadi di
Hopsten - Jerman). Dalam proses semacam ini air itu
sendiri tidak ikut dalam suatu reaksi kimia, tetapi hanya melarutkan.
2. Dekomposisi karena hidrolisa :
Hidrolisa adalah
peristiwa dimana ion H yang positif (kation) dan ion OH yang negatif (anion)
dari air mengadakan reaksi dengan zat yang dilarutkan. Ion H dan OH adalah
hasil penguraian air (H2O). Ion H yang bebas merupakan elemen kimia yang sangat
aktif dan siap untuk masuk ke dalam senyawa kimia. Sebagai contoh misalnya :
Na2 Si O4 + 2 H2O ----------à 2
NaOH +
H2 SiO4.
Senyawa yang
terjadi karena hidrolisa ini dapat membentuk asam dan basa yang keras yang
dapat mengadakan reaksi kimia lebih lanjut.
Yang asam, misalnya H2SO4 (asam sulfat)
Yang basa, misalnya NaOH (natrium
hidroksida)
Dengan cara
hidrolisa, maka silikat-silikat yang tak dapat dilarutkan, dapat dimakan oleh
air. Hidrolisa ini akhirnya akan melapukkan silikat-silikat. Apabila
silikat-silikat telah lapuk, maka terjadilah :
a.
Alkali-alkali (K dan Na) dan tanah-tanah alkali (Ca dan Mg)
bersama dengan OH menimbulkan basa. Basa ini sangat didesosiasikan, sehingga
reaksi dengan zat-zat lain mudah terjadi. Akibatnya adalah bahwa K, Na, Ca, Mg
akan bersenyawa menjadi karbonat, sulfat dan chlorida. Garam-garam tersebut
sangat mudah larut dalam air dan akan dihanyutkan berupa larutan.
b.
Besi dan Mangaan, setelah silikat-silikatnya dimakan oleh
air karena peristiwa hidrolisa akan mengendap sebagai oksida dan hidroksida.
c.
Aluminium dan Silisium merupakan bagian-bagian yang paling
sukar dilarutkan. Tetapi dengan peristiwa hidrolisa semua silikat lama kelamaan
dimakan oleh air, sehingga menjadi sisa lapukan koloidal, yakni kaolin. Kaolin adalah
silikat aluminium yang mengandung air.
3. Dekomposisi karena oksidasi :
Oksidasi adalah
reaksi antara suatu zat dengan oksigen (O2). Peranan oksigen dalam penguraian tidak
besar lagi, karena kebanyakan mineral-mineral batuan telah dioksidasikan.
Mineral batuan yang mengandung Fe (besi) mudah sekali mengalami oksidasi dan
menghasilkan senyawa-senyawa besi (oksida besi). Oksida besi dalam istilah
sehari-hari disebut karatan besi.
Prosesnya :
Apabila air di
permukaan dapat memasuki celah-celah dan rekah-rekah batuan, maka oksigen dari
udarapun dapat memasuki celah dan/ rekah tersebut. Oleh karena itu
persenyawaan-persenyawaan besi yang dapat dioksidasikan yaitu spat besi (FeCO3). Spat besi yang
terletak di dalam batuan masih dapat bertahan, tetapi pada bagian permukaan
dioksidasikan menjadi bijih-bijih besi yang berwarna coklat. Karena oksidasi
inilah di alam sering kita jumpai batu-batuan yang lapuk dengan warna coklat.
4. Dekomposisi karena karbonasi :
Karbonasi adalah
reaksi suatu zat dengan karbondioksida (CO2). Air yang mengandung karbondioksida
lebih keras melapukkan daripada air biasa. Air yang mengandung CO2 banyak terdapat
di daerah yang bervegetasi. Air di daerah ini selalu mengandung sisa-sisa
tumbuh-tumbuhan, sehingga mengandung juga CO2. Air yang mengandung CO2 mempunyai daya
melapukkan sangat kuat terhadap mineral kalsit (CaCO3), manesit (MgCO3) dan gamping asam
fosfor {Ca3 (PO4)2}. Pelapukan kimia ini penting sekali selama terjadi
perubahan-perubahan karbonat menjadi kalsiumbikarbonat :
CaCO3 + CO2 + H2O
---------à
Ca (HCO3)2
Kalsiumbikarbonat
mudah sekali larut dalam air.
5. Dekomposisi karena biosfer :
Pengaruh biosfer
terhadap pelapukan secara kimia terutama disebabkan oleh tumbuh-tumbuhan. Akar
tumbuh-tumbuhan mengandung zat-zat kimia yang sangat keras dan mempunyai daya
melapukkan yang sangat besar, seperti HCl. Karena akar tumbuh-tumbuhan ini
selalu memanjang dan membentuk jaringan-jaringan di dalam batuan untuk
mengambil sari-sari makanan, maka sedikit demi sedikit batuan menjadi pecah.
Tumbuhan kecuali mempunyai daya melapukkan secara kimiawi dapat juga melapukkan
secara mekanis. Proses terjadinya adalah dimulai dari penyusupan akar
tumbuh-tumbuhan secara kimiawi. Tetapi perlu diingat bahwa akar itu makin lama
makin bertambah besar. Akibat yang ditimbulkan karena membesarnya akar
memberikan tekanan (mekanis) yang sangat besar terhadap batuan, sehingga
akhirnya batuan menjadi retak atau pecah.
