Sejarah Pembentukan Tanah

Sejarah terjadinya tanah, pada mulanya bumi berupa bola magma cair yang sangat panas. Karena pendinginan, permukaannya membeku maka terjadi batuan beku. Karena proses fisika (panas, dingin, membeku dan mencair) batuan tersebut hancur menjadi butiran-butiran tanah (sifat-sifatnya tetap seperti batu aslinya : pasir, kerikil, dan lanau) oleh proses kimia (hidrasi, oksidasi) batuan menjadi lapuk sehingga menjadi tanah dengan sifat berubah dari batu aslinya.

Oleh proses alam, Batuan dapat menjadi tanah karena pelapukan dan penghancuran, dan tanah bisa menjadi batu karena proses pemadatan, sementasi. Batuan juga bisa menjadi batu jenis lain karena panas, tekanan, dan larutan. Batuan berdasarkan proses pembentukannya dapat dibedakan menjadi 3 macam yaitu  :

1.    Batuan beku

2.    Batuan sedimen

3.    Batuan metamorf

A.  Batuan Beku.

Batuan beku adalah batuan keras yan terbentuk dari magma yang keluar dari perut bumi dan membeku karena proses pendinginan, karena itu, batuan beku juga disebut sebagai bekuan.

Batuan beku juga dapat dibedakan berdasarkan tempat magma yang keluar membeku, yaitu sebagai berikut :

1.      Batuan beku dalam, batuan beku dalam atau batuan beku plutonik terbentuk karena proses pembekuan magma di bawah permukaan bumi. Biasanya proses pembentukan batuan ini terjadi secara lambat, sehingga biasanya berbentuk kasar dan mengkristal atau holokristalin. Contohnya, magma mengalir dan meresap ke dalam lapisan-lapisan bumi bagian dalam dan membeku di lapisan-lapisan tersebut. Contoh batuan beku dalam antara lain sienit, granit, diorit, dan gabro.

2.      Batuan beku luar, Batuan beku luar atau batuan beku vulkanik terentuk karena adanya proses pembekuan magma pada permukaan bumi. Biasanya proses pembentukan batuan ini terjadi secara cepat, sehingga bentuknya halus dan tidak mengkristal atau kristalnya sangat halus. Contoh batuan beku dalam antara lain obsidian, liparit, trachit, desit, andesit, dan basalt.

3.      Batuan beku korok, batuan beku korok terbentuk karena proses penyusupan magma pada celah-celah litosfer bagian atas dan kemudian membeku. Oleh karena itu, posisi batuan beku korok biasanya dekat dengan permukaan bumi. Batuan jenis ini juga mengkristal. Beberapa contoh bakuan beku korok antara lain profir granit, profir diorit, dan ordinit.

B.   Batuan Sedimen

Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari batuan beku atau zat padat yang mengalami erosi di tempat tertentu kemudian mengendap dan menjadi keras. Batuan sedimen biasanya berlapis-lapis secara mendatar. Di antara batuan ini, seringkali ditemukan fosil-fosil.

Batuan sedimen dapat dibagi berdasarkan proses pembentukannya, yaitu sebagai berikut :

1.      Batuan sedimen klastik, batuan sedimen klastis terbentuk karena pelapukan atau erosi pada pecahan batuan atau mineral, sehingga batuan menjadi hancur atau pecah dan kemudian mengendap di tempat tertentu dan menjadi keras. Susunan kimia dan warna batuan ini biasanya sama dengan batuan asalnya. Contoh batuan sedimen klastis antara lain batu konglomerat, batu breksi, dan batu pasir.

2.      Batuan sedimen kimiawi, batuan sedimen kimiawi terbentuk karena pengendapan melalui proses kimia pada mineral-mineral tertentu. Misalnya, pada batu kapur yang larut oleh air kemudian mengendap dan membentuk stalaktit dan stalagmit di gua kapur. Contoh batuan sedimen kimiawi lainnya adalah garam.

3.      Batuan sedimen organik, batuan sedimen organik atau batuan sedimen biogenik terbentuk karena adanya sisa-sisa makhluk hidup yang mengalami pengendapan di tempat tertentu. Contohnya, batu karang yang terbentuk dari terumbu karang yang mati dan fosfat yang terbentuk dari kotoran kelelawar.

C.   Batuan Metamorf

Batuan metamorf atau bisa juga disebut batuan malihan adalah suatu batuan yang terbentuk dari batuan beku atau batuan sedimen yang telah berubah wujud. Karena itu, batuan malihan disebut juga batuan metamorfosis.

Batuan malihan dapat dibagi berdasarkan proses pembentukannya, yaitu sebagai berikut :

1.      Batuan malihan kontak, batuan malihan kontak atau thermal terbentuk karena adanya pemanasan atau peningkatan suhu dan perubahan kimia karena intrusi magma. Contohnya, batu marmer yang berasal dari batu kapur.

2.      Batuan malihan dinamo, batuan malihan dinamo, merupakan batuan yang terbentuk karena adanya tekanan yang besar disertai pemanasan dan tumbukan. Tekanan dapat berasal dari lapisan-lapisan yang berada di atas batu dalam jangka waktu lama. Contohnya batu sabak yang berasal dari tanah liat. Contoh lainnya batubara yang berasal dari sisa-sisa jasad hewan dan tumbuhan di daerah rawa-rawa (tanah gambut).

3.      Batuan malihan thermal-pneumatolik, batuan malihan thermal-pneumatolik, merupakan batuan yang terbentuk karena adanya zat-zat tertentu yang memasuki batuan yang sedang mengalami metamorfosis. Contohnya, batu zamrud, permata, dan topaz.

Tanah berdasarkan proses pembentukannya tanah dibagi menjadi 2 yaitu tanah sedimen dan tanah residual, tanah sedimen adalah tanah yang terbentuk dari hasil pelapukan batuan yang kemudian diendapkan di lokasi lain (Transported Soil) oleh proses alam, misalnya oleh aliran air, angin, dan lain-lain. Biasanya tanah sedimen lebih homogen, terdiri atas lapisan yang berganti-ganti. Contohnya lempung pantai, yang biasanya diselingi oleh lapisan pasir. sedangkan tanah Residual adalah tanah yang terbentuk dari hasil pelapukan batuan yang kemudian diendapkan di atas batuan induknya, oleh karena itu biasanya pada tanah residual kuat geser tanah meningkat berdasarkan kedalaman, ini disebabkan oleh bagian tanah yang dekat permukaan telah mengalami pelapukan yang lebih besar dibandingkan dengan tanah di bawahnya.

Tanah terdiri atas butir-butir diantaranya berupa ruang pori. Ruang pori dapat terisi udara dan atau air. Tanah juga dapat mengandung bahan-bahan organik sisa atau pelapukan tumbuhan atau hewan. Tanah semacam ini disebut tanah organik.

a.     Perbedaan Batu dan Tanah

Batu merupakan kumpulan butir-butir mineral alam yang saling terikat erat dan kuat. Sehingga sulit untuk dilepaskan. Sedangkan tanah merupakan kumpulan butir butir mineral alam yang tidak melekat atau melekat tidak erat, sehingga sangat mudah untuk dipisahkan. Sedangkan peralihan antara batu dan tanah disebut Cadas.

b.     Jenis-Jenis Tanah

Berdasarkan ukuran butir tanah, fraksi-fraksi tanah diklasifikasikan sebagai berikut:

1.      kerikil (gravel) > 2.00 mm

2.              pasir (sand)           2.00 — 0.06 mm

3.              lanau (silt)        0.06 — 0.002 mm

4.      lempung (clay)  < 0.002 mm

Pada kenyataannya tanah terdiri dari beberapa campuran butiran, oleh karena itu tanah di kelompokan berdasarkan campuran butir diantaranya :

1.      Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa pasir dan kerikil.

2.      Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa lempung dan lanau.

3.      Tanah organik adalah tanah yang cukup banyak mengandung bahan-bahan organik.

Sedangkan pengelompokan tanah berdasarkan sifat lekatannya dapat dibedakan sebagai berikut :

1.      Tanah Kohesif : adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya. (tanah lempungan = mengandung lempung cukup banyak).

2.      Tanah Non Kohesif : adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir-butirnya. (hampir tidak mengandung lempung misal pasir).

3.      Tanah Organik : adalah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan organik. (sifat tidak baik).

Analisa Saringan

Distribusi ukuran butiran kasar ditentukan dengan metode pengayakan atau sieving. Sedangkan untuk tanah berbutir halus ditentukan dengan metode sedimentasi pengendapan dengan alat Hidrometer. Pada metode pengayakan alat yang digunakan adalah susunan saringan seperti yang terlihat pada Gambar 1, dan sampel butiran-butiran kering ditaruh pada ayakan dengan ukuran saringan seperti yang terlihat pada  Tabel 1, ukuran yang paling besar ditempatkan paling atas. Kemudian saringan digetarkan dan butiran-butiran akan tertinggal pada masing-masing saringan sesuai dengan ukuran dan prosentasinya.

Gambar 1. Susunan Saringan

Tabel 1. Ukuran ayakan

Saringan	Saringan
(Inc)	(mm)
No.10	2.100
No.16	1.180
No.30	0.600
No.40	0.425
No.60	0.250
No.100	0.150
No.200	0.074

Dari hasil pengayakan, kemudian dihitung dan dicari persentasi komulatifnya, dari hasil tersebut kemudian digambarkan menjadi grafik gradasi butir. Setiap satu sampel tanah mempunyai satu kurva. Berikut ini contoh analisa ayakan dengan sampel tanah seberat 300 gram. Diketahui Berat bahan kering = 300 gram

1	2	3	4	5	6
Saringan		Berat Tertahan	Ʃberat Tertahan	Jumlah Persen (%)
(Inc)	(mm)	(gram)	(gram)	Tertahan	Lewat
No.10	2.100	0	0	0.00	100.00
No.16	1.180	9.9	9.9	3.30	96.70
No.30	0.600	24.66	34.56	11.52	88.48
No.40	0.425	40.5	75.06	25.02	74.98
No.60	0.250	60.9	135.96	45.32	54.68
No.100	0.150	70.2	206.16	68.72	31.28
No.200	0.074	60.5	266.66	88.89	11.11
PAN
JUMLAH

Keterangan :

Kolom 1 dan 2 adalah ukuran saringan, untuk kolom 1 saringan dalam satuan inc, semetara untuk kolom 2 dalam satuan mm.

Kolom 3 adalah berat tertahan, berat tertahan adalah berat butiran-butiran tanah yang tertinggal pada masing-masing ayakan, yang kemudian ditimbang beratnya.

Kolom 4, adalah jumlah berat tertahan, didapat dari menjumlahkan secara komulatif pada masing-masing ayakan (dihitung zigzag).

Kolom 5, adalah persentase berat tertahan, di dapat dari jumlah berat terahan (kolom 3) dibagi dengan massa total tanah dikalikan 100%.

contoh perhitungan :

 

Kolom 5, adalah persentase lolos, didapat dari persentase 100% dikurangi persentase masing-masing saringan.

contoh perhitungan :

Berikut ini adalah hasil penggambaran dari tabel percobaan tanah diatas seperti yang terlihat pada Gambar 2:

Gambar 2. Grafik dari hasil analisa saringan 

Kurva A adalah kurva hasil ayakan pada percobaan tanah diatas, dari grafik kurva A, dapat dicari nilai Cu (coefisien Uniformitad), CC (Curvature Coefisient).

Cu (Coefisien Uniformitad) Adalah Koefisien keseragaman dimana menunjukkan kemiringan kurva dan menunjukkan sifat seragam (uniform) tanah. Cu makin kecil, kurva makin curam, dan butir tanah makin seragam. Sebaliknya Cu makin besar, kurva landai, butir-butir tatah terdiri makin banyak ukuran butir (makin tidak seragam). Ukuran Cu minimal 1, yang betarti semua butiran berukuran sama.

Cc (Curvature Coefisient) Adalah Koefisien gradasi

Untuk mencari nilai Cu dan Cc, terlebih dahulu harus mencari nilai D₁₀, D₃₀, dan D₆₀. Definis dari adalah sebagi berikut :

D₁₀        = Diameter yang bersesuaian dengan 10% lobos ayakan.

D₃₀        = Diameter yang bersesuaian dengan 30% lobos ayakan.

D₆₀        = Diameter yang bersesuaian dengan 60% lobos ayakan.

Nilai dari D₁₀, D₃₀, dan D₆₀. diperoleh dari kurva A, yaitu seperti Gambar 3.

Gambar 3. Nilai D₁₀, D₃₀, dan D₆₀

Sehingga nilai dari D₁₀, D₃₀, dan D₆₀ adalah :

D₁₀        = 0.08

D₃₀        = 0.16

D₆₀        = 0.33

Untuk mencari nilai Cu perhitungannya dengan cara sebagai berikut :

Untuk mencari nilai Cc perhitungannya dengan cara sebagai berikut :

Suatu tanah dianggap lengkungnya baik jika 1 < Cc < 3 dan jelek jika Cc < 1 dan Cc > 3

Gradasi baik (well graded) dan gardasi jelek (poorly graded)

Kerikil disebut bergradasi baik jika dipenuhi Cu < 4 dan 1 < Cc < 3 dipenuhi, jika tidak maka termasuk bergradasi jelek.

Pasir bergradasi baik jika Cu > 6 dan 1 <  Cc < 3, kedua kriteria harus dipenuhi, jika tidak maka disebut bergradasi jelek.

Pada gambar kurva diatas semakin ke kiri bararti makin kasar, dan makin ke kanan maka kondisi tanah makin halus. Tanah dengan kurva semakin tegak berarti variasi kuran butiran makin sedikit, atau butir-butirannya makin seragam (Uniform). Kurva makin landai berarti ukuran butir makin banyak variasinya atau gradasi makin baik.

untuk mencari persentase suatu fraksi yang ada dalam tanah dapat diketahui dari perpotongan kurva dengan batas-batas butir fraksi atau kriteria rentang ukuran partikel, misalnya krikil adalah butiran yang ukurannya > 2 (Ayakan no 10) kemudian di baca dalam ayakan nilai persentasenya, selanjutnya persentase 100% dikurangi nilai persentase dari ayakan no 10.

contoh :

Kerikil                          = 100 % - 100%          = 0

Pasir                             = 100% - 11.11%        = 88.89%

Lanau dan Lempung    = 100% - jumlah  dari kerikil dan pasir (0 + 88.89)

                                     = 100 - 88.89

                               = 11.11%

sehingga berdasarkan gradasinya tanah tersebut adalah :

Tanah berbutir kasar       = kerikil + pasir

                                      = 88.89%

Tanah berbutir halus       = lanau + lempung

                                      = 11.11%

Dari contoh diatas, bahwa tanah selalu terdiri atas campuran dari beberapa fraksi. Jika fraksinya lebih besar dari #200 (0.075 mm) lebih dari 50% disebut tanah berbutir kasar, jika lebih kecil dari 50% disebut tanah berbutir halus.