PELAPUKAN: JENIS DAN PROSES - GEOGRAFÍA - 2024

The pelapukan adalah rincian dari batuan dengan disintegrasi mekanik dan dekomposisi kimia. Banyak bentuk pada suhu dan tekanan tinggi jauh di dalam kerak bumi; ketika terkena suhu dan tekanan yang lebih rendah di permukaan dan bertemu dengan udara, air dan organisme, mereka membusuk dan patah.

Makhluk hidup juga memiliki peran yang berpengaruh dalam pelapukan, karena mempengaruhi batuan dan mineral melalui berbagai proses biofisik dan biokimia, yang sebagian besar tidak diketahui secara rinci.

Kelereng Setan, batu yang retak karena cuaca, Australia. Sumber: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

Pada dasarnya ada tiga jenis utama yang melaluinya pelapukan terjadi; ini bisa fisik, kimiawi atau biologis. Masing-masing varian ini memiliki karakteristik khusus yang mempengaruhi batuan dengan cara berbeda; bahkan dalam beberapa kasus mungkin terdapat kombinasi dari beberapa fenomena.

Pelapukan fisik atau

Proses mekanis mengurangi batuan menjadi fragmen yang semakin kecil, yang pada gilirannya meningkatkan luas permukaan yang terkena serangan kimia. Proses pelapukan mekanis utama adalah sebagai berikut:

- Unduhan.

- Aksi es.

- Tekanan termal yang disebabkan oleh pemanasan dan pendinginan.

- Pengembangan.

- Penyusutan karena pembasahan dengan pengeringan selanjutnya.

- Tekanan yang diberikan oleh pertumbuhan kristal garam.

Faktor penting dalam pelapukan mekanis adalah kelelahan atau pembentukan stres berulang, yang menurunkan toleransi terhadap kerusakan. Akibat dari kelelahan adalah bahwa batuan akan retak pada tingkat tegangan yang lebih rendah daripada benda uji yang tidak lelah.

Unduh

Ketika erosi menghilangkan material dari permukaan, tekanan pembatas pada batuan yang mendasarinya berkurang. Tekanan yang lebih rendah memungkinkan butiran mineral untuk memisahkan lebih jauh dan menciptakan rongga; batuan mengembang atau mengembang dan bisa patah.

Misalnya, di tambang granit atau batuan padat lainnya, pelepasan tekanan dari pemotongan tambang dapat menimbulkan kekerasan dan bahkan menyebabkan ledakan.

Exfoliation Dome di Taman Nasional Yosemite, AS. Sumber: Diliff, dari Wikimedia Commons

Fraktur beku atau pembengkakan

Air yang menempati pori-pori di dalam batuan mengembang sebesar 9% saat dibekukan. Pemuaian ini menghasilkan tekanan internal yang dapat menyebabkan kehancuran fisik atau rekahan batuan.

Pembentukan gel adalah proses penting dalam lingkungan dingin, di mana siklus pembekuan-pencairan terjadi terus-menerus.

Pelapukan fisik dari beton "piramida dr batu kasar". Sumber: LepoRello. , dari Wikimedia Commons

Siklus pemanasan-pendinginan (thermoclasty)

Batuan memiliki konduktivitas termal yang rendah, yang berarti tidak pandai menghantarkan panas dari permukaannya. Ketika batuan dipanaskan, suhu permukaan luar meningkat lebih banyak daripada bagian dalam batuan. Karena alasan ini, bagian luar mengalami pelebaran yang lebih besar daripada bagian dalam.

Selain itu, batuan yang terdiri dari kristal berbeda menunjukkan pemanasan yang berbeda: kristal dengan warna lebih gelap memanas lebih cepat dan mendingin lebih lambat daripada kristal yang lebih terang.

Kelelahan

Tekanan termal ini dapat menyebabkan kehancuran batuan dan pembentukan serpihan, cangkang, dan lembaran besar. Pemanasan dan pendinginan yang berulang menghasilkan efek yang disebut kelelahan yang mendorong pelapukan termal, juga disebut termoklasti.

Secara umum, kelelahan dapat didefinisikan sebagai efek dari berbagai proses yang menurunkan toleransi material terhadap kerusakan.

Sisik batu

Eksfoliasi atau pelapisan tekanan termal juga mencakup pembentukan serpihan batuan. Demikian pula, panas hebat yang ditimbulkan oleh kebakaran hutan dan ledakan nuklir dapat menyebabkan batu hancur dan akhirnya pecah.

Misalnya, di India dan Mesir api digunakan selama bertahun-tahun sebagai alat ekstraksi di tambang. Namun, fluktuasi suhu harian, yang ditemukan bahkan di gurun, jauh di bawah suhu ekstrem yang dicapai oleh kebakaran lokal.

Pembasahan dan pengeringan

Material yang mengandung tanah liat - seperti batulumpur dan serpih - berkembang pesat setelah pembasahan, yang dapat menyebabkan pembentukan mikro-patahan atau retakan mikro (retakan mikro), atau pembesaran retakan yang ada.

Selain efek dari kelelahan, siklus ekspansi dan penyusutan - yang terkait dengan pembasahan dan pengeringan - menyebabkan pelapukan batuan.

Pelapukan dengan pertumbuhan kristal garam atau haloklasti

Di daerah pesisir dan kering, kristal garam dapat tumbuh dalam larutan garam yang terkonsentrasi oleh penguapan air.

Kristalisasi garam di celah atau pori-pori batuan menghasilkan tegangan yang melebarkannya, dan hal ini menyebabkan hancurnya butiran batuan. Proses ini dikenal sebagai pelapukan garam atau haloklasti.

Ketika kristal garam yang terbentuk di dalam pori-pori batuan dipanaskan atau menjadi jenuh dengan air, kristal tersebut mengembang dan menekan dinding pori di dekatnya; ini menghasilkan tekanan panas atau tekanan hidrasi (masing-masing), yang keduanya berkontribusi pada pelapukan batuan.

Pelapukan kimiawi

Jenis pelapukan ini melibatkan berbagai macam reaksi kimia, yang bekerja bersama pada berbagai jenis batuan di berbagai kondisi iklim.

Variasi besar ini dapat dikelompokkan menjadi enam jenis utama reaksi kimia (semuanya terlibat dalam penguraian batuan), yaitu:

- Pembubaran.

- Hidrasi.

- Oksidasi dan reduksi.

- Karbonasi.

- Hidrolisis.

Pembubaran

Garam mineral bisa larut dalam air. Proses ini melibatkan disosiasi molekul menjadi anion dan kationnya, dan hidrasi setiap ion; artinya, ion mengelilingi dirinya sendiri dengan molekul air.

Pelarutan umumnya dianggap sebagai proses kimiawi, meskipun tidak melibatkan transformasi kimia yang sebenarnya. Karena pelarutan terjadi sebagai langkah awal untuk proses pelapukan kimia lainnya, ia termasuk dalam kategori ini.

Pembubaran mudah dibalik: ketika larutan menjadi jenuh, beberapa bahan terlarut mengendap sebagai padatan. Larutan jenuh tidak memiliki kemampuan untuk melarutkan lebih banyak padatan.

Mineral bervariasi dalam kelarutannya dan di antara yang paling larut dalam air adalah klorida dari logam alkali, seperti garam batu atau halit (NaCl) dan garam kalium (KCl). Mineral ini hanya ditemukan di daerah beriklim sangat kering.

Gypsum ( CaSO ₄ .2H ₂ O) juga cukup larut, sedangkan kuarsa memiliki kelarutan yang sangat rendah.

Kelarutan banyak mineral bergantung pada konsentrasi ion hidrogen bebas (H ⁺ ) di dalam air. Ion H ⁺ diukur sebagai nilai pH, yang menunjukkan derajat keasaman atau kebasaan suatu larutan berair.

Hidrasi

Pelapukan hidrasi adalah proses yang terjadi ketika mineral menyerap molekul air di permukaannya atau menyerapnya, termasuk di dalam kisi kristal. Air tambahan ini menciptakan peningkatan volume yang dapat menyebabkan keretakan batu.

Pada iklim lembab di garis lintang tengah, warna tanah menunjukkan variasi yang mencolok: dapat diamati dari kecoklatan hingga kekuningan. Pewarnaan ini disebabkan oleh hidrasi hematit oksida besi kemerahan, yang berubah menjadi goetit berwarna oksida (oksihidroksida besi).

Serapan air oleh partikel tanah liat juga merupakan bentuk hidrasi yang mengarah pada pemuaian yang sama. Kemudian, saat tanah liat mengering, keraknya retak.

Oksidasi dan reduksi

Oksidasi terjadi ketika atom atau ion kehilangan elektron, meningkatkan muatan positifnya atau menurunkan muatan negatifnya.

Salah satu reaksi oksidasi yang ada melibatkan kombinasi oksigen dengan suatu zat. Oksigen terlarut dalam air adalah zat pengoksidasi yang umum di lingkungan.

Keausan oksidatif terutama mempengaruhi mineral yang mengandung besi, meskipun unsur-unsur seperti mangan, sulfur, dan titanium juga dapat berkarat.

Reaksi untuk besi - yang terjadi ketika oksigen terlarut dalam air bersentuhan dengan mineral yang mengandung besi - adalah sebagai berikut:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

Dalam ungkapan ini e ^- mewakili elektron.

Besi besi (Fe ²⁺ ) yang ditemukan di sebagian besar mineral pembentuk batuan dapat diubah menjadi bentuk besi (Fe ³⁺ ) dengan mengubah muatan netral kisi kristal. Perubahan ini terkadang menyebabkannya runtuh dan membuat mineral lebih rentan terhadap serangan kimiawi.

Karbonasi

Karbonasi adalah pembentukan karbonat, yang merupakan garam dari asam karbonat (H ₂ CO ₃ ). Karbon dioksida larut dalam air alami untuk membentuk asam karbonat:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Selanjutnya, asam karbonat berdisosiasi menjadi ion hidrogen terhidrasi (H ₃ O ⁺ ) dan ion bikarbonat, mengikuti reaksi berikut:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Asam karbonat menyerang mineral pembentuk karbonat. Karbonasi mendominasi pelapukan batuan berkapur (yaitu batugamping dan dolomit); di dalamnya mineral utamanya adalah kalsit atau kalsium karbonat (CaCO ₃ ).

Kalsit bereaksi dengan asam karbonat untuk membentuk kalsium karbonat asam, Ca (HCO ₃ ) _2, yang tidak seperti kalsit, mudah larut dalam air. Inilah sebabnya mengapa beberapa batugamping sangat mudah larut.

Reaksi reversibel antara karbon dioksida, air, dan kalsium karbonat bersifat kompleks. Intinya, proses tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

Hidrolisis

Secara umum, hidrolisis - penguraian kimiawi oleh aksi air - adalah proses utama pelapukan kimiawi. Air dapat memecah, melarutkan, atau memodifikasi mineral primer yang rentan di batuan.

Dalam proses ini air terdisosiasi menjadi kation hidrogen (H ⁺ ) dan anion hidroksil (OH ^- ) bereaksi langsung dengan mineral silikat dalam batuan dan tanah.

Ion hidrogen ditukar dengan kation logam dari mineral silikat, biasanya kalium (K ⁺ ), natrium (Na ⁺ ), kalsium (Ca ^{2 +),} atau magnesium (Mg ^{2 +} ). Kation yang dilepaskan kemudian bergabung dengan anion hidroksil.

Misalnya, reaksi hidrolisis mineral yang disebut ortoklas, yang memiliki rumus kimia KAlSi ₃ O ₈ , adalah sebagai berikut:

2KAlSi ₃ O ₈ + 2H ⁺ + 2OH ^- → 2HAlSi ₃ O ₈ + 2KOH

Jadi ortoklas diubah menjadi asam aluminosilikat, HAlSi ₃ O _8, dan kalium hidroksida (KOH).

Jenis reaksi ini memainkan peran mendasar dalam pembentukan beberapa ciri khas; Misalnya mereka terlibat dalam pembentukan relief karst.

Pelapukan biologis

Beberapa organisme hidup menyerang batuan secara mekanis, kimiawi, atau dengan kombinasi proses mekanis dan kimiawi.

Tanaman

Akar tanaman - terutama pohon yang tumbuh di atas hamparan batu datar - dapat memberikan efek biomekanik.

Efek biomekanik ini terjadi saat akar tumbuh, karena tekanan yang diberikan olehnya terhadap lingkungan sekitarnya meningkat. Hal ini dapat menyebabkan patahnya batuan dasar akar.

Meteorisasi biologis. Tetrameles nudiflora tumbuh di reruntuhan candi di Angkor, Kamboja. Sumber: Diego Delso, delso.photo, Lisensi CC-BY-SA melalui https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

Lumut

Lumut adalah organisme yang terdiri dari dua simbion: jamur (mycobiont) dan alga yang umumnya cyanobacteria (phycobiont). Organisme ini telah dilaporkan sebagai penjajah yang meningkatkan pelapukan batuan.

Misalnya, telah ditemukan bahwa Stereocaulon vesuvianum dipasang pada aliran lava, berhasil meningkatkan laju pelapukannya hingga 16 kali lipat jika dibandingkan dengan permukaan yang tidak terjajah. Tarif ini bisa berlipat ganda di lokasi yang lembab, seperti di Hawaii.

Juga telah dicatat bahwa ketika lumut mati, mereka meninggalkan noda gelap pada permukaan batuan. Bintik-bintik ini menyerap lebih banyak radiasi daripada area cahaya sekitar batuan, sehingga mendorong pelapukan termal atau termoklasti.

Mytilus edulis kerang yang membosankan. Sumber: Andreas Trepte, dari Wikimedia Commons

organisme laut

Organisme laut tertentu mengikis permukaan batuan dan membuat lubang di dalamnya, mendorong pertumbuhan alga. Organisme penusuk ini termasuk moluska dan spons.

Contoh organisme jenis ini adalah kerang biru (Mytilus edulis) dan gastropoda herbivora Cittarium pica.

Lichen Stereocaulon vesuvianum adalah penjajah yang dipasang di aliran lava, Canary Islands Fuerteventura dan Lanzarote of Spain. Sumber: Lairich Rig melalui https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg

Chelation

Chelation adalah mekanisme pelapukan lain yang melibatkan penghilangan ion logam dan, khususnya, ion aluminium, besi, dan mangan dari batuan.

Hal ini dicapai dengan mengikat dan sekuestrasi dengan asam organik (seperti asam fulvat dan asam humat), untuk membentuk kompleks bahan organik-logam yang larut.

Dalam hal ini, agen pengkelat berasal dari hasil dekomposisi tanaman dan sekresi dari akar. Chelation mendorong pelapukan kimiawi dan perpindahan logam dalam tanah atau batuan.

Referensi

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Bahan dan Proses Hillslope, edisi ke-2. Dengan kontribusi dari APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Peregangan, R. & Viles, H. (2002). Sifat dan tingkat pelapukan lumut pada aliran lava di Lanzarote. Geomorfologi, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorfologi di Daerah Tropis: Sebuah Studi tentang Pelapukan dan Denudasi di Lintang Rendah. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL, dan Hama, JF (1966) Karst kuarsit di tenggara Venezuela. Jurnal Internasional Speleology 2, 309-14.
6. Yatsu, E. (1988). Sifat Pelapukan: Pengantar. Tokyo: Sozosha.