Weathering Process

PELAPUKAN FISIKA

Pelapukan fisika terjadi akibat hancurnya material utama (induk) kemudian diikuti oleh pengurangan ukuran butirnya. Batuan hancur akibat adanya tekanan (stess) yang bekerja sepanjang zona lemah dari material tersebut antara lain : bidang perlapisan dan rekahan.

Tekanan yang mengakibatkan peristiwa disintegrasi dibentuk karena adanya pengembangan (expansi) dari batuan atau mineral itu sendiri atau akibat tekanan yang disebabkan oleh material yang berasal dari luar. Seperti pada pelapukan kimia, proses pelapukan fisika juga dipengaruhi oleh proses endogen dan eksogen. Rata-rata faktor yang paling berpengaruh dari pelapukan ini adalah iklim dan vegetasi (eksogen). Faktor lainnya berkaitan dengan struktur dan komposisi dari batuan itu sendiri.

EKSPANSI BATUAN DAN MINERAL

Proses ekspansi batuan dan mineral pada dasarnya dapat dibagi menjadi :

• Thermal Expansion : pengaruh panas dapat mengganggu sifat fisik dari batuan. Batuan dengan konduktivitas suhu rendah akan sulit mengalirkan panas begitu pula sebaliknya. Panas ini dapat berpengaruh langsung terhadap proses ekspansi (pengembangan) batuan itu sendiri.

• Unloading : proses ekspansi dari fragmen batuan muncul ketika tekanan (beban) yang bekerja pada batuan tersebut hilang setelah terjadinya erosi. Proses erosi yang berpengaruh sangat besar dalam proses ekspansi ini. Perlu diketahui pula proses erosi tersebut dikontrol secara langsung oleh morfologi dari batuan tersebut berada.

• Hydration dan Swelling : ekspansi muncul ketika mineral terbentuk atau ketika mineral-mineral mengalami proses alterasi dengan penambahan air kedalam struktur mineral atau batuan tersebut. Salah satu contoh dari proses ekspansi ini adalah mineral lempung. Mineral lempung ini dapat mengalami pengembangan dalam ukuran volume diakibatkan adanya proses penambahan air dalam struktur kimianya. Pada formasi lempung proses ekspansi yang disebabkan oleh kadar air ini seringkali disebut dengan swelling.

• Salt Weathering : proses hidrasi dari salt (garam) seringkali terjadi di dalam pori bangunan yang terbuat dari batu dan semen. Proses ini dapat membentuk tekanan (stress) yang berakibat pada proses disintegrasi pada dinding- dinding bangunan tersebut.

PERTUMBUHAN DALAM PORI

Proses yang menyebabkan tekanan selain yang berasal dari luar material juga berasal dari dalam material itu sendiri. Proses ini dapat muncul apabila terdapat material yang tumbuh di dalam pori atau rongga kosong batuan.

Banyak faktor yang menjadi penyebab munculnya proses ini salah satu diantaranya adalah adanya rekahan kecil (microcrack) yang dibentuk oleh proses-proses yang terjadi di dalam bumi. Proses-proses pembentukan rekahan kecil (microcrack) diperkirakan telah terjadi sebelumnya sebelum batuan tersebut tersingkap di permukaan. Pori atau rongga kosong ini tidak mengalami ekspansi secara tiba-tiba dalam arah atau dimensi tertentu semuanya berbeda tergantung dari perbedaan beban (tekanan) yang dialami daerah satu dengan yang lainnya. Rekahan kecil (microcrack) merupakan faktor dominan sebagai pemicu awal dalam proses pertumbuhan pori.

Selain itu tumbuhan dan organisme dapat membantu dalam proses disintegrasi. Namun tumbuhan ini memiliki pengaruh paling besar pada batuan yang telah terubah menjadi tanah (soil). Akar tanaman seringkali tumbuh pada rekahan dan merubah struktur batuan utama menjadi material tanah (soil). Akan tetapi pengaruh dari tanaman dalam proses pertumbuhan pori diperkirakan kurang begitu dominan bila dibandingkan dengan proses lainnya.

Faktor utama yang paling banyak dijumpai terkait dengan proses pertumbuhan pori adalah kristalisasi es (frost action) atau kristalisasi mineral-mineral lainnya dalam pori. Pada sistem tertutup diperkirakan volume dari air akan meningkat sebesar 9% apabila air tersebut mengalami proses kristalisasi menjadi es. Perubahan inilah yang menyebabkan tekanan hidrostatik pada hampir setiap jenis batuan. Frost action dapat bekerja paling efektif ketika batuan memiliki kejenuhan tinggi sebelum mengalami proses pembekuan. Jika lebih dari 20% rongga pori dalam keadaan kosong sebelum terjadi frost action maka kemungkinan besar ekspansi dari es yang terbentuk akan lebih kecil dari kekuatan batuan, sehingga proses disintergrasi tidak akan muncul. Dengan kata lain dapat disimpulkan bahwa intensitas dari frost action sebagian besar dipengaruhi oleh struktur pori atau besarnya rongga pori.

Mineral juga dapat mengalami pertumbuhan dalam pori mirip dengan proses frost action. Tekanan yang dihasilkan oleh kristalisasi mineral dipercaya lebih besar daripada tekanan akibat frost action tetapi semuanya tergantung pada konsentrasi dari ion-ion penyusun larutannya. Ion-ion yang cenderung diendapkan : sulfat, karbonat, klorida, dan ion-ion lainnya dengan mobilitas tinggi (Ca, Na, Mg, K). Selain itu proses kristalisasi mineral lebih intensif di daerah dengan iklim kering dimana ion-ion cenderung mobilitasnya menjadi rendah (immobile) karena proses pencucian (leaching) yang tidak sempurna. Pada prinsipnya kristal tumbuh pada berbagai kondisi yakni :

• Penurunan kelarutan garam (salt) seiring dengan menurunnya temperatur.
• Efek dari ion-ion ketika terjadi pencampuran larutan kaya garam (salt rich).
• Proses evaporasi yang terjadi.

PENGARUH AIR TERHADAP PROSES PELAPUKAN FISIKA DAN KIMIA

Dari pemaparan sebelumnya dapat disimpulkan bahwa air memiliki peranan yang sangat besar dalam proses pelapukan fisika terutama dalam proses disintegrasi. Hidrasi, frost action, pertumbuhan kristal, dan swelling semuanya memerlukan air sebagai komponen dasar meskipun jumlah air yang dibutuhkan tidak begitu besar. Oleh karena itu disadari bahwa adanya keterkaitan antara iklim dan pelapukan di suatu daerah. Pelapukan fisika pada umumnya lebih dominan di daerah dimana pengendapan oleh kristalisasi es telah berlangsung dan temperatur pada umumnya mendekati titik beku. Kenyataan ini menunjukkkan pentingnya frost action sebagai alat utama dalam proses pelapukan serta fakta bahwa daerah dengan siklus iklim salju akan lebih berpotensi sebagai tempat pelapukan fisika terkait dengan frost action. Pada daerah-daerah tertentu kadangkala karakter dari iklim akan memiliki pengaruh yang lebih kecil dalam proses pelapukan fisika berbeda dengan kenyataan seperti yang telah disebutkan di atas. Oleh karena itu sangat penting sekali untuk memahami hubungan antara iklim-litologi-sistem pelapukan dari suatu daerah untuk mengetahui mekanisme pelapukan yang bekerja di daerah tersebut secara detail.