GEOLOGI DASAR 09 GEOMORFOLOGI LERENG DAN MASS WASTE
GEOMORFOLOGI
Geomorfologi berasal dari bahasa Yunani
kuno (geo = bumi, morfo = bentuk, logos = ilmu). Yang berarti ilmu yang
mempelajari bentuk bumi atau roman muka bumi, dalam istilah asing
sering disebut sebagai landscape.
Mula-mula orang memakai
istilah fisiografi untuk ilmu yang mempelajari roman muka bumi. Di Eropa,
fisiografi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari rangkuman tentang iklim,
meteorologi, oceanografi dan geografi. Akan tetapi para pakar terutama
pakar-pakar dari Amerika tidak sependapat dengan istilah ini. Dalam bidang ilmu
yang mempelajari roman muka bumi dan erat hubungannya dengan ilmu geologi,
mereka lebih cenderung memakai istilah Geomorfologi.
Ilmu Geologi merupakan
ilmu dasar dari bumi yang mempelajari tentang bumi, struktur dalam, material
penyusun, proses-proses yang terjadi dipermukaan dan didalam bumib baik fisik
dan biologi.
Untuk mempermudah
membedakan kedua istilah tersebut dan juga hubungannya dengan ilmu lain dapat
dilihat sketsa di bawah ini :
Pengetahuan tentang
geomorfologi, sebagaimana juga ilmu-ilmu lainnya dimulai dengan munculnya
pakar-pakar filsafat Yunani dan Itali. Sebegitu jauh Herodatus (485-425
SM) yang dianggap sebagai Bapak Sejarah dikenal pula mempunyai
pikiran tentang geologi, termasuk perubahan muka air laut sebagai salah satu
gejala yang ia perhatikan di Mesir.
Kemudian banyak pula
pakar filsafat lainnya yang menyinggung tentang geomorfologi ini. Dapat
disebutkan disini antara lain : Aristotle, Strabo dan Seneca
yang kesemuanya pada akhirnya menerangkan gejala-gejala alam sebagai
suatu kutukan Tuhan atau dikenal dengan teori malapetaka. Kemudian konsep ini
sedikit demi sedikit mengalami perubahan. Orang mulai mengenal filsafat Katastrofisma
(Cuvier), yang menyatakan bahwa gejala-gejala morfologi terjadi secara
mendadak. Hal ini didukung oleh beberapa kejadian geologi yang terbentuk secara
cepat sekali seperti letusan gunung api, longsor, aliran lahar, dataran-dataran
menurut pendapat ini terjadi juga secara demikian.
James Hutton (1726-1797) dikenal
sebagai Bapak Geologi Modern yang pendapatnya bertentangan dengan
teori Katastrofisma, dimana proses pembentukan morfologi bekerja
sepanjang waktu secara perlahan tetapi mampu membentuk bentuk-bentuk yang
sekarang. Bahkan banyak perubahan-perubahan yang terjadi pada masa lalu terjadi
pada masa sekarang dan seterusnya. Idea terutama tentang filsafat ini diterangkan kedalam ungkapan masa
sekarang adalah kunci membuka tabir masa lampau (The present is
key to the past).
Williwm smith (1769-1839) mengungkapkan dasar ilmu Stratigrafi adanya lapisan - lapisan
dalam perut bumi, terkenal dangan Hukum super posisi (super posision law) yang berbunyi : “ Dalam keadaan normal lapisan
batuan yang berada dibawah berumur lebih tua daripada lapisan yang ada
diatasnya.
Jean baptiste de lamark (1774-1829) tentang teori evolusi, mengungkapkan bahwa perubahan secara
perlahan lahan memerlukan waktu yang sangat lama.
Pada masa sekarang geomorfologi bukan hanya
meliputi hal-hal yang statis saja, tetapi juga merupakan ilmu yang dinamis yang
dapat meramalkan kejadian alam sebagai hasil interpolasi. Selain itu bentuk
roman muka bumi dapat dinyatakan dengan besaran matematika seperti kita kenal
dalam Geomorfologi Kwantitatif.
Konsep dan Proses Geomorfologi
Untuk mempelajari bentuk permukaan bumi
dipakai dasar-dasar yang kita sebut sebagai konsep morfologi, diantaranya yaitu
:
a.
Konsep
kesinambungan
Ialah konsep yang mengatakan bahwa segala
sesuatu gejala alam yang terjadi sekarang juga terjadi pada masa lampau, bisa
dalam identitas yang sama maupun berbeda.
b.
Konsep
kontrol morfologi
Ialah bahwa untuk mempelajari bentang alam
suatu wilayah adalah dengan mengontrol keadaan morfologi daerah tersebut.
Sedangkan yang dimaksud dengan proses
geomorfologi adalah perubahan-perubahan baik secara fisik maupun secara kimia
yang dialami permukaan bumi. Penyebab dari proses perubahan tersebut kita kenal
sebagai Geomorphic Agent, dimana faktor-faktor pengubah ini
dibedakan menjadi 2 golongan besar, yaitu :
Tenaga
asal dalam (tenaga endogen)
Tenaga
asal luar (tenaga eksogen)
Tenaga endogen dan eksogen ini bekerja bersama
membentuk roman muka bumi. Tenaga endogen cenderung untuk membangun, sedangkan
tenaga eksogen cenderung untuk merusak.
Tenaga endogen :
Teramati, prosesnya :
vulkanisme
Tak teramati, prosesnya :
pembentukan pegunungan, lipatan, patahan, dsb.
Tenaga eksogen, proses dapat dipakai sebagai berikut :
a.
Degradasi : erosi sungai, abrasi, deflasi, dll
b.
Degradasai – agradasi : banjir, gerakan tanah, dll
c.
Gradasi : akumulasi sedimen oleh air, angin, gravitasi,
vulkanik, organik, dll
Peragaan Geomorfologi
Peragaaan geomorfologi adalah cara untuk menggambarkan
tentang geomorfologi suatu daerah melalui suatu citra. Peragaan dapat
dituangkan dalam bentuk :
a. Blok Diagram
Bentuk-bentuk pendangkalan dapat
dilihat pada peta topografi dan penyebab batuan, kedudukan lapisan-lapisan
batuan dapat dibaca pada peta topografi.
b. Sketsa Lapangan
atau Foto
Adalah rekaman gejala/proses
geologi yang dituangkan pada gambar/foto dengan cepat dan padat.
c. Foto Udara
Adalah rekaman suatu obyek yang
difoto dari udara. Foto udara dapat menggambarkan keadaan bentuk lahan secara
visual. Foto udara yang diambil secara berurutan akan nampak bentuk lahan
secara tiga dimensi dibawah stereoskop.
d. Peta Topografi
Memperlihatkan gambaran bentuk lahan dengan
dasar ketinggian atau garis kontur.
LERENG
Landasan Umum
Lereng adalah
kenampakan permukaan alam di suatu beda tinggi apabila beda tinggi dua tempat
tersebut dibandingkan dengan jarak jurus mendatar sehingga akan diperoleh besarnya
kelerengan (slope). Sedangkan bentuk lereng tergantung pada proses erosi,
gerakan tanah dan pelapukan. Dewasa ini banyak ahli mempelajari tentang lereng
dalam pengolahan suatu lahan, karena lereng merupakan parameter topografi yang
terbagi dalam dua bagian, yaitu kemiringan lereng dan beda tinggi relief.
Dimana kedua bagian tersebut besar pengaruhnya terhadap penilaian suatu lahan
kritis, yaitu suatu lahan yang karena tidak sesuainya kemampuan dan penggunaan
lahan dapat merusak lahan secara fisik, kimia dan biologi, sehingga akan
membahayakan fungsi hidrologi, produksi pertanian dan pemukiman. Yang dapat
menimbulkan erosi dan longsoran di daerah hulu serta sedimentasi dan banjir di
daerah hilir atau daratan.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi
Terbentuknya Lereng
a.
Faktor yang bersifat aktif, antara lain :
1.
berkurangnya daya tahan suatu lereng terhadap adanya
suatu erosi.
2.
adanya pembebanan, misalnya oleh air hujan, bangunan,
sehingga bobot dari massa batuan atau tanah menjadi lebih besar.
3.
aktivitas manusia dan hewan.
b.
Faktor-faktor yang bersifat pasif, antara lain :
1.
pengaruh iklim (tropis, subtropis, sedang dan dingin)
2.
keadaan litologi (batuan beku, batuan sedimen dan batuan
metamorf)
3.
keadaan stratigrafi (urut-urutan lapisan batuan)
4.
keadaan struktur geologi (daerah sesar dan lipatan)
5.
keadaan vegetasi.
Kemantapan (Stabilitas) Lereng
Dalam bidang teknik sipil ada tiga
macam bentuk lereng, yaitu :
a.
Lereng alam, misalnya lereng sebuah bukit.
b.
Lereng yang dibuat dari tanah asli, lereng yang sedang
dipotong untuk pembuatan jalan atau keperluan irigasi
c.
Lereng yang dibuat dari tanah yang dipadatkan,
misalnya tanggul jalan atau bendungan tanah.
Dari ketiga bentuk lereng tersebut,
kemungkinan kelongsoran akan ada yang bersifat rotasional slide maupun
transional slide, oleh karena itu harus diperiksa dan diadakan penilaian
terhadap lereng tersebut secara utuh. Dengan demikian stabilitas lereng akan
selalu terjaga, yaitu keadaan seimbang antara gaya yang menyebabkan bergesernya
lereng dengan gaya yang melawan tersebut. Salah satu penerapan pengetahuan
mengenai geser tanah atau batuan adalah untuk analisa kemantapan lereng.
Kekuatan geser tanah atau batuan terjadi akibat gerak relatif antar butirnya.
Sebab itu kekuatannya tergantung pada gaya yang bekerja antar butir. Dengan
demikian dapat kita katakan bahwa kekuatan geser sendiri terdiri atas :
a.
Bagian yang bersifat kohesi tergantung pada macam tanah
atau batuan dan ikatan butirnya.
b.
Bagian yang bersifat gesekan yang sebanding dengan
tegangan efektif yang bekerja pada bidang geser.
Kekuatan geser tanah dan hubungannya
dengan kemantapan lereng dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus matematika
seperti kekuatan geser tanah yang dinyatakan sebagai berikut :
S
= C’ + (σ – μ) tan θ
Dimana :
S = Kekuatan geser tanah
C’ = kohesi tanah
σ = tegangan normal pada bidang geser
μ = tegangan air pori
θ = sudut geser dalam
Analisa dasar kemantapan lereng
didasarkan pada mekanisme gerak suatu benda yang terletak pada bidang .
Dimana :
w = berat benda
N = gaya normal
T = gaya tangensial
R = gaya geser
Syarat :
R/T < 1 à benda bergeser
R/T > 1 à benda akan diam
R/T = 1 à benda
dalam keadaan seimbang
Dengan menggunakan rumus di atas akan
dapat ditentukan kemantapan geser tanah pada lereng yang bersangkutan.
Cara Menstabilkan Lereng
Kita sering
menghadapi persoalan bagaimana caranya memperbaiki atau menstabilkan lereng
pada suatu daerah yang terjadi kelongsoran. Pada prinsipnya ada dua cara untuk
membuat lereng supaya menjadi lebih aman atau mantap, yaitu :
a.
Memperkecil gaya atau momen penggerak dengan mengubah
bentuk lereng. Usaha ini
merupakan satu-satunya jalan yang dapat dilakukan dengan :
1.
Membuat lereng menjadi lebih datar, yaitu dengan
mengurangi sudut lereng.
2.
Memperkecil ketinggian lereng.
Cara ini hanya terbatas pada lereng
yang ketinggiannya tidak terlalu tinggi dan cocok untuk rotasional slide.
b.
Memperbesar gaya melawan.
Cara ini dapat dilakukan dengan
beberapa cara, yaitu :
1.
Dengan menggunakan counterweight, tanah timbunan pada
kaki lereng.
2.
Dengan cara injeksi, yaitu suatu cairan diinjeksikan
dengan tekanan ke dalam rongga, pori atau rekahan batuan yang selanjutnya
cairan tersebut dalam waktu tertentu akan menjadi padat secara fisik maupun
kimiawi.
3.
Dengan mengurangi tegangan air pori dalam lereng.
4.
Dengan cara mekanis, yaitu dengan memasang tiang atau
membuat dinding penahan.
Pengukuran Sudut Kemiringan Lereng
a. Dengan metode Blong (1972)
Dilakukan dengan alat sederhana terdiri
dari galah tegak yang berskala dan papan yang diletakkan pada bak tersebut
yang dapat digerakkan naik turun.
Pengukuran hanya pada lereng yang panjangnya antara 1 – 1,5 meter.
Dengan rumus : tan α = (panjang vertikal / panjang
horizontal)
b. Dengan Kompas Geologi
Dengan kompas geologi pengukuran sudut
kemiringan dapat dilakukan dengan mudah dan dapat menentukan beda tingginya
dengan cara melakukan perbandingan obyek yang ada di depannya.
SP = GP x tan β
MASS
WASTING
Landslides (batuan longsoran)
merupakan contoh yang spektakuler dari proses geologi yang disebut mass wasting.
Mass Wasting yang sering juga disebut mass movement, merupakan perpindahan masa
batuan, regolit dan tanah dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah karena
gaya gravitasi. Setelah batuan lapuk, gaya gravitasi akan menarik material
hasil pelapukan ke tempat yang lebih rendah. Sungai biasanya membawa material
tersebut ke laut dan tempat yang rendah lainnya untuk diendapkan, sehingga
terbentuklah bentang alam bumi perlahan-lahan.
Meskipun gravitasi merupakan
faktor utama terjadinya mass wasting, ada beberapa faktor lain yang berpengaruh
juga terhadap terjadinya proses tersebut. Air merupakan salah satu dari
faktor-faktor tasi. Apabila pori-pori sedimen terisi oleh air, gaya kohesi
antar material akan semakin lemah, sehingga memungkinkan partikel-partikel
tersebut dengan mudah untuk bergeser. Sebagai contoh, pasir akan menggumpal
dengan baik pada kondisi yang lembab. Tetapi bila kedalam pasir tersebut
ditambahkan air, maka air akan membuka dan mengisi rongga diantara partikel
pasir, dan butir pasir akan mengembang kesegala arah. Jadi kejenuhan akan
mengurangi tahanan dalam material, sehingga akan dengan mudah digerakkan oleh
gaya gravitasi. Selain itu air juga akan menambah berat masa material, sehingga
kemungkinan cukup untuk menyebabkan material untuk meluncur ke bawah.
Kemiringan lereng yang terjal juga
merupakan faktor lain yang menyebabkan terjadinya mass movement. Partikel lepas
dan tidak terganggu, serta membentuk Kemiringan yang stabil disebut “angle of
repose”, yaitu kemiringan lereng maksimum yang material penyusunnya tetap
stabil. Tergantung pada ukuran dan bentuk partikelnya, besarnya sudut lereng
bervariasi dari 25o sampai 40o. Semakin besar dan
menyudut partikelnya, semakin besar sudut kemiringan stabilnya. Jika kemiringan
bertambah, rombakan batuan akan menstabilkan kedudukannya dengan meluncur ke
bawah. Banyak kondisi di alam yang menyebabkan keadaan tersebut, antara lain
sungai yang menggerus dinding lembahnya, dan ombak yang mengikis bagian dasar
dari tebing pantai. Manusia juga dapat menyebabkan kemiringan lereng yang
menjadi semakin besar sehingga dapat mengakibatkan terjadinya mass wasting.
Klasifikasi Mass Wasting
Banyak sekali proses yang terjadi
di alam yang disebut mass wasting. Pada umumnya macam-macam jenis mass wasting
dapat dibedakan berdasarkan macam material yang terkena proses, macam
pergerakan yang terjadi dan kecepatan dari perpindahannya.
Klasifikasi yang didasarkan pada
macam material yang berpindah tempat tergantung pada apakah merupakan material
lepas atau batuan dasarnya. Bila materialnya didominasi oleh tanah
dan regolit, maka digunakan istilah “debris”, “mud” dan “earth”. Sebaliknya
bila merupakan batuan dasar yang bergerak, maka digunakan istilah batuan atau
“rock”.
Selain macam material yang
berpindah tempat, cara perpindahan material juga sangat penting. Pada umumnya
cara perpindahan material dibedakan menjadi jatuh bebas (fall), meluncur
(slide), dan aliran (flow).
Fall digunakan untuk material
dengan berbagai ukuran, lepas dari batuan induknya dan jatuh bebas ketempat
yang lebih rendah. Peristiwa ini sangat umum terjadi pada lereng yang sangat
terjal, dimana material lepas tidak dapat tetap tinggal. Batuan akan jatuh
terdapat pada lereng atau menumbuk batuan lain yang terdapat pada lereng yang
dilaluinya. Peristiwa ini banyak terjadi pada batuan yang mengalami pelapukan
fisik karena proses pemanasan dan pendinginan batuan atau oleh pertumbuhan akar
tumbuhan.
Slide merupakan perpindahan masa
batuan atau tanah melalui suatu permukaan bidang. Permukaan bidang itu dapat
merupakan kekar, sesar atau bidang perlapisan yang searah dengan kemiringan
lereng. Apabila bidang tersebut merupakan suatu bidang
lengkung proses ini disebut slump. Kadang-kadang kata “slide” digunakan untuk
peristiwa tanah longsor (landslide). Kata ini meskipun banyak digunakan orang
atau ahli geologi, tetapi kata ini tidak mempunyai definisi yang spesifik dalam
ilmu geologi. Istilah ini sangat populer dalam istilah nonteknis untuk
menyebutkan secara umum proses mass wasting.
Tipe ketiga adalah flow (aliran),
digunakan apabila material yang berpindah tempat merupakan cairan kental.
Kebanyakan aliran ini sangat jenuh air dan bergerak seperti bentuk lidah.
Peristiwa mass wasting dapat
membuat suatu berita besar, apabila material dalam jumlah yang sangat besar
bergerak dengan kecepatan tinggi ke bawah dan menghancurkan bangunan-bangunan
dan mencelakakan manusia. Seperti proses yang disebut rock avalanches, batuan
dan rombakan batuan bergerak pada kemiringan lereng dengan kecepatan lebih dari
200 kilometer per jam. Banyak peneliti percaya bahwa rock avalanche melayang di
udara ketika meluncur ke bawah. Kecepatan yang tinggi dihasilkan oleh udara
yang terjebak dan tertekan di bawah masa batuan yang jatuh, sehingga
memungkinkan material tersebut mengapung dipermukaan pada waktu meluncur ke
bawah.
Kebanyakan mass movement tidak
mempunyai kecepatan seperti rock avalanche, tetapi banyak juga yang bergerak
sangat lambat. Salah satu proses mass movement yang pergerakannya sangat lambat
adalah rayapan (creep), yang perpindahnnya hanya beberapa milimeter atau
centimeter per tahun. Meskipun bermacam tipe mass wasting digolongkan dalam
perpindahan yang cepat atau lambat, perbedaan itu sering bersifat subyektif,
karena diantara keduanya mempunyai rentangan yang sangat lebar. Pada suatu
tempat tertentu, proses mass wasting dapat mempunyai kecepatan yang
berbeda-beda dari satu waktu ke waktu yang lain.
Slump
Slump merupakan perpindahan masa
batuan atau material lepas dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah
melalui suatu bidang luncur yang lengkung. Pada proses ini material yang
dipindahkan tidak terlalu besar kecepatannya dan tidak terlalu jauh. Proses ini
merupakan sedimen kohesif yang tebal seperti lempung.
Permukaan retakan blok slump
dicirikan oleh bentuk seperti sendok dan cekung kearah atas. Pada waktu terjadi
pergerakan, terbentuk tebing (scarp/cliff) yang lengkung dan blok yang terletak
dipermukaan akan berputar ke belakang.
Umumnya slump terjadi karena
kemiringan lereng terlalu terjal, dapat juga terjadi karena beban pada
kemiringan lereng terlalu besar, yang menyebabkan terjadinya internal stress
pada material di bawahnya. Hal ini terjadi pada material yang lemah dan kaya
akan lempung berada di bawah material yang lebih keras atau resisten seperti
batupasir. Airtanah yang meresap melalui batupasir akan melemahkan lempung yang
berada di bawahnya.
Rockslides
Rockslides terjadi bilamana blok
dari batuan induk terlepas dan meluncur ke bawah. Peristiwa ini merupakan
proses yang sangat cepat dan sangat destruktif. Biasanya rockslides terjadi
pada fenomena geologi ketika batuan yang berlapis mengalami deformasi sehingga
terjadi kemiringan batuan, kekar atau retakan yang sejajar dengan kemiringan
batuan.
Mudflow
Mudflow adalah perpindahan material
lepas yang bercampur dengan air dengan kecepatan relatif tinggi. Proses ini
sangat umum terjadi pada canyon dan gullies di pegunungan semiarid. Pada waktu
terjadi hujan lebat di daerah tersebut, sejumlah besar sedimen hasil proses
erosi dinding lembah yang kurang vegetasinya, tersalur ke dalam lembah.
Material yang merupakan campuran antara batuan, tanah, lumpur dan air mengalir
dengan cepat dengan bentuk seperti lidah. Karena mudflow tersebut mempunyai
densitas yang tinggi, maka aliran tersebut dapat mengangkut bongkah yang besar,
pohon-pohon atau bahkan bangunan besar seperti rumah. Pada tekuk lereng aliran
ini akan menyebar menutupi daerah sekitar mulut lembah dengan campuran material
lepas yang basah.
Mudflow juga sangat umum terjadi
di daerah gunungapi. Debu volkanik yang menutupi lereng gunung api yang terjal,
dpat membentuk mudflow pada waktu turun hujan yang lebat atau pada pencairan es
yang terdapat pada puncak gunung. Contoh lain dari mudflow di daerah gunung api
adalah aliran lahar, yang merupakan percampuran antara material gunung api yang
bercampur dengan air.
Earthflow
Tidak seperti mudflow yang banyak
terjadi di daerah semi arid, earthflow sering terjadi di daerah bawah (humid)
akibat hujan yang terus menerus. Apabila regolit yang kaya lempung jenuh air
pada lereng perbukitan, materialnya akan terurai dan mengalir ke bawah tidak
terlalu jauh meninggalkan torehan pada lereng perbukitannya. Tergantung pada
kemiringan lereng dan consistensi dari materialnya, kecepatan earthflow mulai
dari beberapa meter per jam sampai beberapa meter per menit. Karena earthflow
agak kental, maka alirannya tidak secepat mudflow. Selain sering terjadi pada
lereng perbukitan, earthflow juga sering terjadi berasosiasi dengan slump.
Rayapan (creep)
Creep adalah salah satu tipe mass
wasting yang perpindahan massanya, tanah dan regolit sangat lambat. Tidak
seperti mass wasting yang bergerak cepat sering terjadi pada pegunungan dengan
kemiringan lereng yang terjal, maka creep pada umumnya terjadi pada kemiringan
lereng yang landai dan meliputi daerah yang cukup luas. Penyebab utama
terjadinya rayapan adalah adanya perselingan antara pengembangan dan penyusutan
material permukaan karena perbedaan temperatur atau perubahan kandungan air.
Setelah hujan lebat, rongga antar partikel soil terisi air, sehingga gaya
kohesi partikel akan hilang, yang memungkinkan gaya gravity untuk menarik
material bergerak ke bawah. Meskipun gerakannya sangat lambat dan hampir tidak
dapat dilihat, tetapi akibat dari rayapan tersebut akan nampak dengan jelas.
Adanya rayapan tanah pada suatu daerah dapat diketahui dari miringnya tiang
listrik atau telepon, pohon-pohon yang tumbuh di daerah tersebut atau
perlapisan yang terseret rayapannya.
Solifluction
Proses solifluction
sering terjadi pada daerah yang beriklim dingin. Di daerah ini es yang berada
di bagian atas regolit, mencair pada musim semi dan panas, tetapi di bagian
bawahnya masih tetap membeku. Karena air dari es yang mencair di bagian atas
tidak dapat meresap ke bawah, maka bagian atas ini akan jenuh air dan mulai
mengalir ke bawah lereng yang landai. Pada kejadian ini lapisan penutup akan terbawa
aliran air dan batuan dasar akan tersingkap. Bila batuan yang tersingkap ini
mengalami pelapukan, hasil lapukannya juga akan terkikis oleh solifluction.