GOLDICH WEATHERING SERIES

Gambar 1 Diagram Goldich Weathering Series

Diagram Goldich Weathering menunjukkan tentang ketahanan mineral

( terutama pada bowen reacion series) terhadap pelapukan. Dapat dilihat dari

diagram tersebut bahwa, mineral yang paling stabil adalah kuarsa dan yang paling

tidak stabil adalah olivin. Hal tersebut dapat terjadi karena suhu pembentukan

mineral itu sendiri, semakin rendah suhu pembekuannya semakin stabil mineral

tersebut. Jadi diagram goldich weathering series berbanding terbalik dengan

diagram bowen reaction series.

Pelapukan dapat terbentuk melalui 2 cara (dalam Waheed, 2005), yaitu : 

1. Pelapukan fisik : menyebabkan batuan menjadi pecah-pecah (erosi, kontraksi

dan perluasan suhu, perluasan oleh pembekuan air, pergerakan tanaman dan

binatang). 

2. Pelapukan Kimia : proses dimana batuan bereaksi dengan agen-agen atmosfer,

hidrosfer dan aktivitas biologi untuk membentuk fase mineral yang lebih stabil.

Pelapukan kimia terjadi dalam 4 proses : 

1. Hidrolisis : oksigen (O2), karbondioksida (CO2), airtanah, mineral-mineral

asam yang terlarut dalam batuan dan menghancurkan struktur kristal. 

2. Oksidasi : elemen-elemen akan terurai oleh pelapukan kimia melalui oksidasi. 

3. Hidrasi : reaksi dengan sejumlah air pada ion hidroksil ke bentuk mineral yang

baru. 

4. Larutan (solution) : produk-produk yang mudah larut dari pecahan mineral

akan terurai dan terbawa oleh airtanah. 

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pelapukan Kimia 

Faktor yang mempengaruhi kecepatan pelapukan kimia ada 10 (Waheed, 2005),

antara lain : 

1. Kestabilan mineral (struktur kristal, titik peleburan) 

2. Kondisi pH (asam / basa) 

3. Potensial reduksi/oksidasi 

4. Ukuran butir dan rekahan pada batuan 

5. Laju dari proses leaching 

6. Iklim 

7. Topografi 

8. Waktu 

9. Peranan muka airtanah 

10. Komposisi batuan induk 

1. Kestabilan Mineral 

Mineral-mineral dapat dibedakan berdasarkan resistensinya terhadap

pelapukan kimia. Ada mineral yang sangat cepat mengalami pelapukan, ada juga

yang sangat lambat mengalami pelapukan. Menurut Godiich (1938), dalam

Waheed (2005) mengemukakan berkurangnya resistensi mineral-mineral

pembentuk batuan terhadap tingkat pelapukan dikarenakan tingkat kestabilan dari

mineral itu sendiri. Hal tersebut dapat terlihat pada Bowen Reaction Series. 

Pada umumnya, struktur kristal pada mineral mafik silikat memudahkan kita

dalam menentukan tingkat pelapukan kimia, seperti : 

- Olivin dengan struktur tetrahedral silicon yang berdiri sendiri merupakan

mineral yang sangat tidak stabil dan sangat rentan terhadap pelapukan kimia. 

- Piroksen dengan struktur rantai polimerisasi merupakan mineral yang relatif

stabil dan akan mengakibatkan kurang rentan terhadap pelapukan kimia jika

dibandingkan dengan olivine. 

- Mineral-mineral Amphibole dengan struktur cincin merupakan mineral yang

tetap stabil dan tetap resisten terhadap pelapukan kimia. 

- Clay dan mika dengan struktur lembaran merupakan mineral-mineral yang

sangat resisten terhadap pelapukan kimia. 

2. Kondisi Asam / Basa (pH) 

Perbedaan material-material dipengaruhi juga oleh nilai pH. Nilai pH air

alam berkisar 4-9. Ion hidrogen yang berasal dari hujan terbentuk karena

pembusukan bahan organik yang terdapat didalam tanah. Nilai pH air hujan

berkisar antara 3-9,8. Sedangkan air murni dalam kondisi setimbang (atm)

memiliki pH 5,7. 

Proses oksidasi mempengaruhi proses kelarutan dalam air alamiah.

Kelarutan dari air alamiah tergantung pada nilai pH. Contohnya Alumina tidak

larut pada pH normal, tetapi pada pH di bawah 4 dan di atas 10 alumina akan

larut. 

Nilai pH dapat turun apabila kelimpahan bahan seperti bahan-bahan organic(akar-

akar tumbuhan) nilai pH dapat turun dari 4 menjadi 2, sedangkan apabila

kelimpahan mineral-mineral basa seperti olivine, piroksen, nephelin dapat

membuat pH naik menjadi 9. 

3. Potensial reduksi/oksidasi 

Potensial reduksi oksidasi (redoks) dalam suatu system adalah suatu

kemampuan system untuk mengalami reaksi reduksi atau oksidasi. Reduksi adalah

reaksi dimana berkurangnya valensi positif dari unsure (Fe3+ menjadi Fe2+) atau

bertambahnya valensi negative dari elemen. Oksidasi adalah reaksi dimana

bertambahnya valensi positif dari unsure valensi negative. Contohnya pada

kondisi reduksi besi (Fe) mudah terlarut sehingga dalam profil pelapukan

kondisinya ferrous. Tetapi pada kondisi oksidasi besi (Fe) lebih stabil sehingga

dalam profil pelapukan kondisinya ferric. 

4. Ukuran butir dan rekahan pada batuan 

Ukuran butir dan rekahan pada batuan seperti joint, rekahan(fracture) dan sesar,

membantu dalam proses pelapukan dan pergerakan material yang terlarut. Hali ini

dapat diamati pada butiran kasar batuan beku yang memiliki susceptibilitas tinggi

pada pelapukan kimia daripada batuan yang berbutir halus. 

5. Laju dari proses leaching 

Laju dari pergerakan proses leaching tergantung pada beberapa kondisi yang

masuk dalam system, seperti : 

1 Kelarutan relative pada kondisi oksidasi.  

2 Jumlah air yang menembus system 

3 Kehadiran rekahan-rekahan (fractures), belahan (cleavage), porositas dan

rekahan pada batuan. 

Fracture dan joint dalam batuan sangat penting peranannya dalam

menyediakan jalan masuk bagi oksigen dan airtanah dan sebagai saluran untuk

material yang terlarutkan. Banyaknya joint dan fracture dapat memudahkan dan

mempercepat proses laterisasi. 

6. Peran Iklim 

Iklim merupakan factor yang sangat berpengaruh terhadap laju dari pelapukan

kimia. Faktor-faktor yang termasuk didalamnya adalah : 

1 Curah Hujan 

Curah hujan adalah pengontrol dari kelembaban pada reaksi kimia dan

merupakan penyuplai air untuk proses pencucian , hujan yang kecil dan terus

menerus lebih efektif pada proses lateritisasi dibandingkan dengan hujan yang

keras dan tiba – tiba. Banyaknya curah hujan sangat mempengaruhi tinggi

rendahnya muka air tanah. Muka air tanah yang tinggi mengisi rongga pada

batuan dengan air dan tidak diikuti oleh oksigen untuk mencapai permukaan suatu

kristal baru, efek yang menguntungkan dari muka air tanah yang tinggi adalah

untuk memperkecil zona oksidasi pada massa batuan. 

Muka air tanah yang rendah diikuti dengan kelimpahan oksigen dan

menciptakan perluasan zona oksidasi. Hal ini juga menciptakan zona yang zona

yang tipis sebeum terjadi pengkayaan unsure. Naik turunnya muka air tanah

bermanfaat untuk mengontrol pengkayaan supergen.  

2. Temperatur 

Temperatur berpengaruh pada saat mineral mengalami perubahan atau

pergantian tempat. Berdasarkan teori Vant hoff, setiap perubahan 100C terjadi

penambahan kecepatan reaksi kimia dari 2 – 3. 

3. Vegetasi 

Akumulasi material organic yang luas pada lingkungan tropic

mempengaruhi nilai pH dalam kumpulan air. 

7. Topografi 

Peranan topografi sangat besar pada proses lateritisasi, melalui beberapa

faktor antara lain : 

1 Penyerapan air hujan (pada slope curam umumnya air hujan akan mengalir

kedaerah yang lebih rendah /runs off dan penetrasi kebatuan akan sedikit. Hal ini

menyebabkan pelapukan fisik lebih besar dibanding pelapukan kimia) 

2 Dearah tinggian memiliki drainase yang lebih baik daripada daerah rendahan

dan daerah datar. 

3 Slope yang kurang 20 memungkinkan untuk menahan laterit dan erosi. 

8. Waktu 

Waktu atau durasi waktu yang panjang merupakan suatu bagian yang

dibutuhkan oleh unsure dalam membentuk endapan nikel laterit. 

9. Peranan muka airtanah 

Ketinggian permukaan air pada suatu daerah bergantung pada topografi

local, jumlah muatan yang masuk dan laju pergerakan airtanah yang menembus

batuan. Faktor-faktor ini tergantung pada jumlah curah hujan, karakteristik

kemiringan lereng serta porositas dan permeabilitas batuan. 

Permukaan air yang tinggi mengisi ruang pori dengan air dan oksigen

tidak dapat mencapai permukaan kristal baru. Permukaan air juga mempengaruhi

keasaman air yang bergerak dari bagian atas. 

Permukaan air yang rendah membuat kandungan oksigen yang berlebih

sangat besar sehingga menciptakan zona terluas pada proses oksidasi. Hal ini juga

menciptakan suatu zona yang tebal dari hasil pencucian sebelum unsur-unsur

supergen terakhir terendapkan pada bagian bawah. 

10. Komposisi batuan induk 

Setelah kondisi iklim (temperature dan curah hujan), komposisi batuan

induk mungkin bekerja lebih dominant dalam penentuan karakteristik tanah.

Batuan yang kaya karbonat sangat berperan dalam pencucian, meninggalkan sisa

dari material argillaceous dan silica. Batuan yang kaya silica (syenit/trachit)

cenderung untuk memberikan konsentrasi alumunium hidroksida yang signifikan.

Batuan mafik dan ultramafik cenderung untuk menghasilkan hidroksida besi. 

11. Perilaku Unsur Selama Pelapukan Nikel (Ni) 

Nikel merupakan kation yang memiliki mobilitas terbatas (Waheed, 2001

dalam Nushantara, 2002), sehingga dalam proses pelapukan nikel tidak tercuci

melainkan mengalami proses pengkayaan dan persentasenya meningkat.

Pengkayaan yang dialami nikel adalah pengkayaan relatif, artinya persentase nikel

bertambah bukan karena adanya penambahan unsur Ni, melainkan karena

berkurangnya unsur lain. Ni mengalami peningkatan % (persen) yang paling besar

dibandingkan Fe dan Co, karena Ni terdapat dalam jaringan olivin dan piroksen,

sedangkan Fe hanya ada dalam olivin, sementara Co hanya ada dalam piroksen,

sehingga ketika terjadi pelapukan unsur Ni lebih banyak dibanding unsur Fe dan

Co. 

Kobal (Co) 

Unsur Co adalah unsur yang immobile dan tidak larut (Hasanudin dkk,

1992), sehingga unsur ini mengalami pengkayaan relatif akibat proses pelapukan

seperti pada grafiknya. Unsur Co umumnya terdapat dalam mineral piroksen dan

karena mineral piroksen pada peridotit sangat sedikit dibanding olivin, maka

persentase Co juga sangat sedikit. 

Besi (Fe) 

Besi merupakan kation yang tidak larut dan immobile (Hasanudin dkk,

1992), sehingga unsur ini tidak tercuci akibat proses pelapukan dan menjadi

residu, akibatnya besi mengalami pengkayaan. Unsur Fe terutama berasal dari

mineral olivin [(Mg, Fe)2SiO4] yang lepas ketika olivin mengalami proses

pencucian. Unsur besi kemudian berikatan dengan oksigen dan membentuk

mineral oksida besi. 

Silika (SiO2) 

Silika (Si) adalah unsur yang mudah larut dan mobile (Hasanudin 1992).

Deplesi atau pengurangan persentase yang terjadi pada silika (SiO2) tidak sebesar

yang dialami oleh magnesia. Hal ini dapat terjadi karena selain mobilitas silika

yang relatif kecil, peridotit telah mengalami serpentinisasi dan serpentin memiliki

resisten yang lebih tinggi dibandingkan olivin, hal ini menyebabkan silika dalam

serpentin lebih mobile dibandingkan silika dalam olivin (Nushantara, 2002). 

Magnesia (MgO) 

Magnesium (Mg) seperti halnya silika adalah unsur yang mudah larut dan

mobile (Hasanudin dkk, 1992), sehingga unsur ini terdeplesi atau berkurang

akibat proses pelapukan. Secara kimia unsur Mg lebih mobile dibandingkan silika,

sehingga deplesi atau pengurangan yang dialami Mg juga lebih besar. 

Apabila terdapat batuan yang tererosi, tetapi mineralnya tidak terlapukkan,

suatu saat mineral tersebut akan tertransportasi dan terdeposisi lalu akan

tersementasi menjadi suatu fragmen atau matriks dari batuan sedimen.

DIAGRAM HJULSTROM

Diagram Hjulstrom menunjukkan hubungan antara ukuran butir dan

kelajuan aliran. Pada diagram ini terdapat dua sumbu, sumbu vertikal

menunjukkan skala kecepatan aliran, sumbu horizontal menunjukkan skala ukuran

butir. Pada diagram tersebut terdapat dua garis, garis yang berada di bawah

menunjukkan hubungan kelajuan partikel dengan ukuran partikel yang sudah

bergerak, sedangkan pada garis yang berada di atas menunjukkan hubungan

besarnya kecepatan aliran untuk menggerakkan partkel dalam keadaan diam.

Pada garis yang berada diatas, dapat dilihat untuk material yang memiliki

ukuran lempung sampai lanau dibutuhkan kelajuan yang besar, besarnya sama

dengan material yang berukuran berangkal, hal tersebut terjadi karena apabila

material yang berukuran lempung ini sudah mengendap, material tersebut akan

cenderung saling menempel, sehingga dibutuhkan kelajuan yang besar. Tetapi

apabila material berukuran kecil ini sudah bergerak, kelajuan yang bidutuhkan

untuk membawa material ini kecil, seperti yang terlihat pada garis yang berada di

bawah. Hal tersebut juga berlaku untuk proses erosi, material lempung dan lanau

karena memiliki ukuran yang sangat kecil ( 0.0039 – 0.0625 mm ) apabila sudah

menjadi batuan sedimen akan sulit tererosi, hal tersebut karena material ini akan

membentuk batuan yang sangat kompak dimana butirannya saling mengunci

rapat, sehingga juga dibutuhkan kelajuan yang besar untuk mengerosi batuan ini.

Garis bawah menunjukkan kelajuan yang dibutuhkan untuk membawa

material dan kelajuan yang dibutuhkan untuk mengendapkan material tersebut.

Bisa dilihat dari diagram ini, kelajuan aliran yang dibutuhkan untuk membawa

material, untuk mengendapkan material dengan ukuran butir material berbanding

lurus. Material ukuran lanau akan tertransportasi mulai kecepatan 0.1 cm/s dan

dibawah kelajuan tersebut akan terdeposisi, begitu seterusnya. Diagram Hjulstrom

ini menunjukkan pada kedalaman 1m dan pengaruh sedimentasi yang lain dapat

meimbulkan perbedaan, tetapi masih mampu memberikan gambaran mengenai

hubungan antara ukuran butir dengan kelajuan aliran, serta proses sedimentasi.

DAFTAR PUSTAKA

http://muhaimin-27.blogspot.com/2013/06/batuan-sedimen-klastik.html ( Diakses

pada 14 April 2014, Pukul 22.08 WIB )

http://udhnr.blogspot.com/2010/08/batuan-sedimen-klastik.html ( Diakses pada 14

April 2014, Pukul 21.15 WIB )

http://rafliriandi.tumblr.com/( Diakses pada 14 April 2014, Pukul 22.19 WIB )

http://muhaimin-27.blogspot.com/2013/06/goldichs-weathering-series.html

( Diakses pada 14 April 2014, Pukul 22.45 WIB )