01 tanah dan batuan

1

TANAH DAN BATUANTANAH DAN BATUAN

oleh:

M. Shouman, Dipl. Ing. HTL, MTM. Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT

►► Untuk maksud teknis tanah dapat didefinisikan Untuk maksud teknis tanah dapat didefinisikan sebagai "bahan yang belum terkonsolidasi di atas sebagai "bahan yang belum terkonsolidasi di atas batuan padat (solid)".batuan padat (solid)".

►► Tanah merupakan produk sampingan deposit akibat Tanah merupakan produk sampingan deposit akibat pelapukan batuan kerak bumi dan/atau batuan yang pelapukan batuan kerak bumi dan/atau batuan yang tersingkap dalam matriks tanah.tersingkap dalam matriks tanah.

PEMBENTUKAN DEPOSIT TANAHPEMBENTUKAN DEPOSIT TANAH

PENDAHULUAN:PENDAHULUAN:

2


•• Secara teori bumi terbentuk Secara teori bumi terbentuk sekitar 4,5 milyar tahun yang sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu dari suatu bola api berpijar lalu dari suatu bola api berpijar yang terdiri dari gas kosmis yang terdiri dari gas kosmis dan debu angkasa luar. dan debu angkasa luar.

•• Mendinginnya massa ini Mendinginnya massa ini membentuk atmosfer, membentuk atmosfer, hidrosfer, dan litosfer. hidrosfer, dan litosfer.

•• Atmosfer adalah selubung gas Atmosfer adalah selubung gas yang mengelilingi hidrosfer yang mengelilingi hidrosfer atau zona air (seperti lautan, atau zona air (seperti lautan, danau), dan litosfer, atau kerak danau), dan litosfer, atau kerak bumi dan massa bagian dalam.bumi dan massa bagian dalam.

BUMI:BUMI:


•• Kerak bumi terdiri dari batuan dan batuan yang mengalami Kerak bumi terdiri dari batuan dan batuan yang mengalami pelapukan (tanah) dan dianggap mempunyai tebal 10 sampai 15 pelapukan (tanah) dan dianggap mempunyai tebal 10 sampai 15 kilometer atau lebihkilometer atau lebih

•• UnsurUnsur--unsur yang membentuk kerak bumi:unsur yang membentuk kerak bumi:

93.80.90.50.40.31.01.31.8

46.627.78.15.02.13.62.81.8

OSiAlFeMgCaNaK

OksigenSilikon

AluminiumBesi

MagnesiumKalsiumSodium

Potasium

% Volume% BeratSimbolUnsur

3


Unsur-unsur di atas jarang yang berdiri sendiri dan biasanya terjadi dalam bentuk kombinasi yang disebut mineral:

berlanjut

30

28

18

9

Felspar• Ortoklas [K(Al)Si3O8] – merah jambu, putih, dan kelabu• Plagioklas [Na(Al) Si3O8] – putih, kelabu, hijau, merah, dan

dapat mengandung Ca sebagai ganti Na

Kuarsa (SiO2, atau silikon dioksida)

Mineral-mineral lempung dan mika• Muskovit [K(Al2)SiO3Al(O10)(OH)2] – mineral berwarna

terang• Biotit [K2(Mg, Fe)6(SiAl)8O2(OH)4 – berwarna hitam, coklat,

atau hijau

Kalsit (sebagai CaCO3) atau dolomit [sebagai CaMg(CO3)2]

% perkiraanMineral


lanjutan

4

1

10

Oksida besi• Hematit (Fe2O3) – bayangan merah• Limonit (2Fe2O3 3H2O) – berbagai bayangan kuning

Piroxin dan amfibol• Piroxin – kalsium, magnesium, besi, dan aluminium silikat• Amfibol (horn blende) – sodium, kalsium, magnesium, besi,

dan aluminium silikat

Lain-lain, meliputi• Kaolinit (lempung) – hidro aluminium silikat [Al2Si2O5(OH)4]

sebagai hasil sampingan utama pelapukan felspar• Olivin (berwarna kehijauan) – magnesium, silikat besi

[(MgFe)2SiO4]

% perkiraanMineral

4

SIKLUS BATUAN DAN TANAHSIKLUS BATUAN DAN TANAH

►► Para ahli geologi mengklasifikasikan batuan dalam tiga kelompok Para ahli geologi mengklasifikasikan batuan dalam tiga kelompok dasar: dasar: 1.1. Beku (igneous), Beku (igneous), 2.2. Sedimen (sedimentary) Sedimen (sedimentary) 3.3. Metamorf (metamorphic)Metamorf (metamorphic)

►► Batuan merupakan campuran dari berbagai mireral dan senyawa, danBatuan merupakan campuran dari berbagai mireral dan senyawa, dan komposisinya sangat komposisinya sangat bervariasi. bervariasi. BatuBatu--gamping (limestone) misalnya, terutama berupa kalsit, sedangkan gamping (limestone) misalnya, terutama berupa kalsit, sedangkan granit mengandung granit mengandung felspar, kuarsa, dan magnesium besi dalam jumlah yang bervariasifelspar, kuarsa, dan magnesium besi dalam jumlah yang bervariasi..

►► Tanah terbentuk akibat lapukan yang terjadi pada batuanTanah terbentuk akibat lapukan yang terjadi pada batuanPada mulanya proses pelapukan terjadi pada batuan beku dan/atau Pada mulanya proses pelapukan terjadi pada batuan beku dan/atau deposit mineral yang deposit mineral yang tercurah yang terbentuk selama proses pendinginan batuan yang pitercurah yang terbentuk selama proses pendinginan batuan yang pijar tadi. Gravitasi jar tadi. Gravitasi melalui penggelinciran dan rangkak, yang menggerakkan air sebagamelalui penggelinciran dan rangkak, yang menggerakkan air sebagai aliran permukaan, i aliran permukaan, atau aksi dari angin dan es dapat mengangkut produk sampingan baatau aksi dari angin dan es dapat mengangkut produk sampingan batuan lapuk ini ke lokasi tuan lapuk ini ke lokasi yang baru, yang menghasilkan sedimen, atau deposit tanah yang diyang baru, yang menghasilkan sedimen, atau deposit tanah yang ditransportasikan.transportasikan.

►► Apabila gerakan kerak bumi ini mengakibatkan bertambahnya tekanaApabila gerakan kerak bumi ini mengakibatkan bertambahnya tekanan akibat berat tanah di n akibat berat tanah di atasnya dan panas lewat redaman energi dan lewat celahatasnya dan panas lewat redaman energi dan lewat celah--celah di dalam kerak bumi yang celah di dalam kerak bumi yang memungkinkan magma cair mengalir, beberapa batuan sedimen (dan bmemungkinkan magma cair mengalir, beberapa batuan sedimen (dan beberapa batuan eberapa batuan beku) bermetamorfosa menjadi batuan metamorf. Gerakan kerak bumibeku) bermetamorfosa menjadi batuan metamorf. Gerakan kerak bumi selanjutnya telah selanjutnya telah menyingkapkan lagi batuan tersebut sehingga mengalami pelapukan menyingkapkan lagi batuan tersebut sehingga mengalami pelapukan kembali, dan dalam kembali, dan dalam beberapa kasus yaitu pada kedalaman dan kondisi geologi yang sesbeberapa kasus yaitu pada kedalaman dan kondisi geologi yang sesuai, telah mengubah uai, telah mengubah kembali batuan tadi menjadi magma cair, dan siklus tadi diulangikembali batuan tadi menjadi magma cair, dan siklus tadi diulangi kembali.kembali.


Batuanbeku

Sedimenpasir,

kerikil, lumpur

Batuansedimen

Batuanmeta-morf

Panas, tekanan, larutan

Kem

ungk

inan

men

cairn

ya

batu

anda

lam

mencairnya

batuanyang dalam

panas, tekanan, & larutanpe

lapu

kan

panas, tekanan,

& larutan

Erosi, pem

adatan,

& sementas

i Erosi, & pelapukan

5


► Batuan beku adalah batuan yang terbentuk akibat mendinginnya magma cair. Pada saat penyesuaian tegangan secara periodik mengakibatkan retakan dan patahan pada kerak batuan itu. Magma akan keluar melalui retakan dan patahan tersebut, baik hanya sebagian saja (menghasilkan mata air panas dan geiser untuk kondisi-kondisi tertentu) maupun seluruhnya sampai ke permukaan (membentuk gunung). Aliran yang terputus dan tidak sampai ke permukaan bumi akan mengalir ke dalam kerak bumi dan membentuk batuan intrusif atau batuan plutonik

► Batuan beku diklasifikasikan menurut tekstur, komposisi, warna, dan sumbernya. Beberapa batuan beku adalah:

BATUAN BEKU:BATUAN BEKU:

Batuan kasar: Granit - warna terangDiorit – warna antaraGabro – warna gelap

Batuan halus: Riolit – warna terangBasal – warna gelap

Batuan lava: Obsidian – hitam dan berkilatBatu apung – ringan, berongga, berkilatSkoria – kemerahan sampai hitam, berongga


BATUAN BEKU:BATUAN BEKU:

6


► Pelapukan mengurangi massa batuan menjadi partikel-partikel yang lebih mudah terangkat oleh angin, air, dan es.

► Apabila bahan tadi mengendap, maka ia disebut sedimen. Sedimen biasanya didepositkan lapis per lapis yang disebut lapisan (strata), dan apabila dipadatkan dan tersementasi menjadi satu akan membentuk batuan sedimen [proses ini disebut pembatuan (lithification)].

► Batuan-batuan ini, yang paling banyak adalah serpih, batu-pasir, dan batu-gamping, merupakan 75 persen dari seluruh batuan yang tersingkap di permukaan bumi.

► Batuan sedimen diklasifikasikan atas:

BATUAN SEDIMEN:BATUAN SEDIMEN:

- batuan klastik (clastic) → Serpih, Batu pasir, Konglomerat- kimiawi (chemical) → Batu gamping, Dolomit,

Evaporit- biokimiawi/organic → Coquinq, Batu gamping karang,

Kapur (chalk), Karang (koral)Batu bara (coal)


► Batuan metamorf terjadi akibat proses metamorfosa suatu batuan sedimen melalui temperatur dan tekanan yang tinggi, atau batuan beku yang terbenam jauh di dalam tanah.

► Selama proses metamorfosa, batuan yang asli mengalami perubahan-perubahan kimiawi dan fisik yang mengubah tekstur, serta komposisi mineral dan kimiawinya.

► Penyusunan kembali mineral selama metamorfosa menghasilkan dua tekstur dasar batuan: terfoliasi (foliated) dan tidak terfoliasi (nonfoliated).

► Foliasi menghasilkan mineral batuan yang menjadi datar atau berbentuk pelat dan tersusun dalam jalur atau lapisan yang sejajar:

BATUAN METAMORF:BATUAN METAMORF:

• Batuan terfoliasi : Batu tulis (sabak/slate), Sekis, Genes• Batuan tak terfoliasi : Kuarsit, Marmer, Antrasit

7

GERAKAN KERAK BUMIGERAKAN KERAK BUMI

►► Gerakan kerak bumi menghasilkan perubahan bentuk Gerakan kerak bumi menghasilkan perubahan bentuk struktural yang disebut: struktural yang disebut:

-- Lipatan (folds)Lipatan (folds)-- Patahan (faults)Patahan (faults)-- Kekar (joint)Kekar (joint)

PEMBENTUKAN TANAH AKIBAT PELAPUKANPEMBENTUKAN TANAH AKIBAT PELAPUKAN

►► Pelapukan batu menghasilkan bahan dari mana batuan sedimen Pelapukan batu menghasilkan bahan dari mana batuan sedimen terbentuk dan menghasilkan tanahterbentuk dan menghasilkan tanah

►► Pelapukan dapat bersifat Pelapukan dapat bersifat mekanis/fisika atau atau kimiawi..Pelapukan Mekanis►► Pelapukan mekanis terjadi apabila Pelapukan mekanis terjadi apabila

batuan berubah menjadi fragmen batuan berubah menjadi fragmen yang lebih kecil tanpa terjadinya yang lebih kecil tanpa terjadinya suatu perubahan kimiawi.suatu perubahan kimiawi.

►► Penyebab pelapukan mekanis:Penyebab pelapukan mekanis:Pengaruh iklim (temperatur Pengaruh iklim (temperatur dan curah hujan)dan curah hujan)Eksfoliasi (exfoliation)Eksfoliasi (exfoliation)Erosi oleh angin dan hujanErosi oleh angin dan hujanAbrasiAbrasiKegiatan organicKegiatan organic

Pelapukan Kimiawi►► Pelapukan kimiawi meliputi Pelapukan kimiawi meliputi

perubahan mineral batuan perubahan mineral batuan menjadi senyawa mineral yang menjadi senyawa mineral yang baru.baru.

►► Proses yang terjadi antara lain :Proses yang terjadi antara lain :OksidasiOksidasiPelarutan (solution)Pelarutan (solution)Pelarut (leachingPelarut (leachingHidrolisiHidrolisi

►► Klasifikasi tanah menurut deposit pembentukannya:Klasifikasi tanah menurut deposit pembentukannya:-- tanah residu (residual soil)tanah residu (residual soil)-- tanah yang dipindahkan (transported soil)tanah yang dipindahkan (transported soil)

8

►► Terbentuk pada lokasinya yang Terbentuk pada lokasinya yang sekarang melalui pelapukan batuan sekarang melalui pelapukan batuan dasardasar

►► Cenderung mempunyai karakteristik: Cenderung mempunyai karakteristik: Mengandung mineral yang telah Mengandung mineral yang telah mengalami pelapukan dari mengalami pelapukan dari batuan dasar.batuan dasar.Partikelnya cenderung Partikelnya cenderung berbentuk persegi atau agak berbentuk persegi atau agak persegipersegiFragmen batuan yang persegi Fragmen batuan yang persegi dan besar cenderung tersebar di dan besar cenderung tersebar di sekitar massanya sekitar massanya

PEMBENTUKAN TANAH AKIBAT PEMBENTUKAN TANAH AKIBAT PELAPUKANPELAPUKAN

Residual Soil:

►► Terbentuk dari pelapukan batuan di Terbentuk dari pelapukan batuan di satu tempat dan sekarang dijumpai satu tempat dan sekarang dijumpai pada tempat yang lain pada tempat yang lain

►► Bahan pemindah antara lain: Bahan pemindah antara lain: Air (bahan pemindah utama)Air (bahan pemindah utama)GletserGletserAnginAnginGravitasiGravitasi

Transported soil:

► Air hujan yang jatuh ke daratan selanjutnya akan berjalan mengikuti salah satu dari sejumlah jalur gerak yang membentuk suatu siklus hidrologi

► Bagian yang menjalani jalur gerak suatu limpasan permukaan (runoff) akan menyebabkan erosi dan pemindahan (transportasi). Erosi dan transportasi tergantung pada kecepatan air yang bergerak dipengaruhi oleh

1. gradien2. jumlah air yang melalui satu titik3. keadaan tepi sungai.

ALIRAN AIR DAN DEPOSIT ALUVIALALIRAN AIR DAN DEPOSIT ALUVIAL

Pada umumnya, gradien akan makin berkurang dari hulu sampai ke hilir. Hilir atau muara ini dapat berakhir pada sungai yang lain, sebuah danau, atau laut. Kecepatan akhir pada danau atau laut akan mendekati nol berdasarkan pertimbangan kontinuitas dan persamaan aliran

9


► Sedimentasi terjadi ketika kecepatan air yang bertambah kecil. Pada bagian dalam kelokan tidak dapat lagi mengangkut bahan-bahan yang dikandung oleh air. Bagian luar kelokan yang mempunyai kecepatan yang lebih tinggi akan menggerus tebing sungai, sehingga kelokan tadi akan bertambah

► Karena bahan yang tererosi mengandung berbagai ukuran butir dan mempunyai derajat ketahanan yang berbeda-beda, maka tidak akan terdapat sungai yang benar-benar lurus, kecuali untuk jarak yang sangat pendek (biasanya kurang dari 10 kali lebar efektif saluran). Sumbu saluran (sungai) cenderung mengalir ke kiri dan ke kanan, atau disebut kelokan (meander). Dalam waktu geologi, ini biasanya akan menghasilkan lembah yang lebar di antara tebing-tebing batuan, dengan dasarnya terdiri dari tanah atau sedimen yang dipindahkan.


► Erosi pada leher kelokan dapat menyebabkan terpotongnya kelokan itu, sehingga terdapat bagian yang melengkung dan terpisah yang disebut punuk sapi atau oxbow atau disebut juga tikungan tapal kuda (horse shoe bend). Oxbow ini dapat berupa daerah rawa (slough) apabila salah satu ujungnya tetap berhubungan dengan sungai, sehingga air-balik (backwater) akan menggenang.Danau oxbow terbentuk apabila oxbow tadi terisi penuh oleh air.

► Depresi ini kemudian dapat terisi oleh sedimen berbutir-halus, lumpur, dan bahan organik selama dan di antara banjir-banjir yang berturutan.Hasilnya adalah:

► Perubahan posisi sungai yang menerus dan lambat laun ini mengakibatkan seluruh dasar lembah akan terdiri dari aluvium atau sedimen.

deposit deposit tanahtanah yang yang sangatsangat burukburuk dandan sangatsangat plastisplastis ((batasbatas cairnyacairnya seringseringsampaisampai 60% 60% hinggahingga 100% 100% atauatau lebihlebih))deposit deposit lanaulanau, , lempunglempung berlanauberlanau, , gambutgambut organikorganik

10

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKELBATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL

<0,075<0,0754,75 4,75 –– 0,0750,07576,2 76,2 –– 4,754,75►►Unified Soil Classification SystemUnified Soil Classification System

<0,002<0,002<0,002<0,002

<0,002<0,002

0,06 0,06 –– 0,0020,0020,05 0,05 –– 0,0020,002

0,075 0,075 –– 0,0020,002

2 2 –– 0,060,062 2 –– 0,050,05

2 2 –– 0,0750,075

>2>2>2>2

76,2 76,2 -- 22

►► Massachusetts Institute of Technology (MIT)Massachusetts Institute of Technology (MIT)►► U. S. Department of Agriculture (USDA)U. S. Department of Agriculture (USDA)►► American Association of State Highway and American Association of State Highway and

Transportation Officials (AASHTO)Transportation Officials (AASHTO)

LempungLempungLanauLanauPasirPasirKerikilKerikilNama InsitusiNama Insitusi

Ukuran Butir (mm)Ukuran Butir (mm)

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:


BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:

11


AANALISIS MEKANIS TANAH:NALISIS MEKANIS TANAH:

1. Analisis Ayakan : untuk partikel berdiameter > 0,075 mm.

2. Analisis Hydrometer : untuk partikel berdiameter < 0,075 mm

ANALISIS AYAKANANALISIS AYAKAN

No. Ayakan

Lubang(mm)

No. Ayakan

Lubang(mm)

4 4,750 50 0,300

6 3,350 60 0,250

8 2,630 80 0,180

10 2,000 100 0,150

16 1,180 140 0,106

20 0,850 170 0,088

30 0,600 200 0,075

40 0,425 270 0,053

12

ANALISIS HIDROMETERANALISIS HIDROMETER

CONTOH ANALISIS AYAKANCONTOH ANALISIS AYAKAN

0062.0062.00278.99278.99--loyangloyang

62.0062.0013.3013.3059.8559.850.0750.075200200

75.3075.307.807.8035.1035.100.1500.150100100

83.1083.105.315.3123.9023.900.2500.2506060

88.4188.413.913.9117.6017.600.4250.4254040

92.3292.325.485.4824.6624.660.6000.6003030

97.8097.802.22.29.09.01.1801.1801616

100.00100.0000002.0002.0001010

PersenPersen loloslolos(%)(%)

PersenPersen tertahantertahan(%)(%)

MassaMassa tertahantertahan(g)(g)

DiameterDiameter(mm)(mm)

No. No. AyakanAyakan

Massa contoh tanah kering = 450 gram

13

KKURVA DISTRIBUSI BUTIRANURVA DISTRIBUSI BUTIRAN

: ayakan: hidrometer


Tanah A:- Kerikil (>4,75 mm) = 0%- Pasir (4,75 mm - 0,075 mm) = 38%- Lanau/lempung (<0,075 mm) = 62%

Tanah B:- Kerikil (>4,75 mm) = 0%- Pasir (4,75 mm - 0,075 mm) = 95%- Lanau/lempung (<0,075 mm) = 5%

14

GRADASI TANAH BERBUTIR KASARGRADASI TANAH BERBUTIR KASAR

Ukuran Efektif = D10

Koefisien keseragaman = Cu

Koefisien gradasi = Cc

Cu dan Cc berguna untuk klasifikasi tanah berbutir kasar

10

60u D

D = C1060

230

c D x DD

= C

Tanah B:- Kerikil (>4,75 mm) = 0%- Pasir (4,75 mm - 0,075 mm) = 95%- Lanau/lempung (<0,075 mm) = 5%

Ciri well graded:Cc = 1 – 3 (kerikil dan pasir)Cu > 4 (kerikil)Cu > 6 (pasir)

Kurva I : gradasi buruk (purely graded)

Kurva II : gradasi baik (well graded)

Kurva III : gradasi senjang (gap graded)

Ciri well graded:Cc = 1 – 3 (kerikil dan pasir)Cu > 4 (kerikil)Cu > 6 (pasir)


Latihan soal 1.1

15

LATIHAN SOAL 1.1LATIHAN SOAL 1.1

006.936.9331.231.2--loyangloyang

100100450450

6.936.9313.4213.4260.460.40.0750.075200200

20.3620.3621.2421.2495.695.60.1500.150100100

41.641.619.819.889.189.10.2500.2506060

61.461.422.822.8102.6102.60.4250.4254040

84.284.2111149.549.50.8500.8502020

95.295.24.804.8021.621.62.0002.0001010

10010000004.7504.75044

PersenPersen loloslolos(%)(%)

PersenPersen tertahantertahan(%)(%)

MassaMassa tertahantertahan(g)(g)

DiameterDiameter(mm)(mm)

No. No. AyakanAyakan


D10

D30D60

16


D10 = 0.086 mm

D30 = 0.200 mm

D60 = 0.400 mm

65.4086.0400.0

DD =

10

60 ==uC

16.1086.0400.0

200.0D x

D =

2

1060

230 ==

xDCc

01 tanah dan batuan

Documents