Partikel Tanah (Soil Particles)

Sebagaimana telah dibahas di bagian depan, ukuran dari partikel tanah adalah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umunya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt) atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut.

Beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil separate size limits) berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya. Pada Tabel 1.2 ditunjukkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah yang telah dikembangkan oleh beberapa organisasi yang ahli di bidangnya.

Tabel 1.2 Batasan-Batasan Ukuran Golongan Tanah.

Nama Kelompok Organisasi	Ukuran Butiran (mm)
	Kerikil	Pasir	Lanau	Lempung
Massachusetts Institute of Technology (MIT)	> 2	2 – 0,06	0,06 – 0,002	< 0,002
U.S. Departement of Agriculture (USDA)	> 2	2 – 0,05	0,05 – 0,002	< 0,002
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)	76,2 - 2	2 –0,075	0,075–0,002	< 0,002
Unified Soil Classification System (U.S. Army Corps of Engineers, U.S. Bureau of Reclamation)	76,2-4,75	4,75-0,075	Halus (yaitu lanau dan lempung) < 0,0075

Sumber : Mekanika Tanah, Braja M Das

·         Kerikil (gravels) adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar dan mineral-mineral lain, Diameter butiran  > 5 mm.

·         Pasir (sand) sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari mineral yang  lain  mungkin  juga  masih  ada  pada  golongan  ini ,  Diameter butiran 0,0075 – 5,0 mm.

·         Lanau (silt) sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus, dan sejumlah partikel-partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineral-mineral mika, Diameter butiran 0,002 – 0,0075 mm.

·         Lempung (clays) sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika. Lempung didefinisikan sebagai golongan partikel yang berukuran kurang dari 0,002 mm (= 2 mikron).

Mineral Lempung (Clay Minerals)

Mineral lempung adalah kristal yang sangat kecil (hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop elektron) yang berasal dari pelapukan kimiawi dari mineral batuan tertentu adalah kristal alumunium silikat dengan ion-ion logam yang kompleks yang merupakan komposisi 2 lembar kristal dasar yaitu :

1.      Silica Tetrahedron.

2.      Alumina Octahedron.

            Tiap unit tetrahedron terdiri dari 4 atom oksigen mengelilingi sebuah atom silicon. Kombinasi beberapa unit tetrahedron membentuk lembar silica (silica sheet), tiga atom oksigen yang di dasar dipakai bersama oleh tetrahedron yang berdekatan.

Tiap unit octahedron terdiri dari 6 hidroxil yang mengelilingi satu atom aluminium. Kombinasi beberapa unit octahedron aluminium hidroxil membentuk lembar octahedron yang disebut gibbsite, kadang-kadang atom-atom magnesium mengganti aluminium, hal ini disebut lembar brucite.

Mineral Kaolinite,  satu  lembar  kaolinite  terdiri  dari berlapis-lapis lembar silica dan gibbsite  yang  tiap lapis silica-gibbsite tebalnya 7,2 Å. Lembar-lembar tersebut diikat oleh hidrogen.  Kaolinite  berada  dalam  bentuk  lempengan,  yang  dimensi  lateralnya  1000 – 10000 Å, tebal 100 – 1000 Å. Luas permukaannya = 15 m²/gr. (luas permukaan perunit massa disebut specific surface).

Illite, satu lembar illite terdiri dari sebuah lembar gibbsite yang menyatu dan diapit oleh 2 lembar silica. Kadang-kadang disebut mica lempung (clay mica), tebal 1 lembar 10 Å, lembar satu dengan yang lainnya diikat oleh ion potasium (natrium). Ada substitusi aluminium untuk silicon pada lembar tetrahedral. Substitusi elemen tanpa mengubah bentuk kristal disebut substitusi isomorphous. Lembar-lembar illite menyatu menyerupai lembar yang mempunyai dimensi lateral 1000 – 5000 Å dan tebal 50 – 500 Å. Specific surface = 80 m²/gr.

Mineral-mineral Montmorillonite, Strukturnya mirip illite, yaitu 1 lembar gibbsite diapit oleh 2 lembar silica, tetapi substitusi isomorphousnya ialah magnesium dan besi untuk aluminium dari lembar octahedral. Di sini tidak ada potasium untuk mengikat lembar satu dengan yang lainnya, tetapi air. Dimensi lateralnya 1000 – 5000 Å dan tebalnya 10 – 50 Å dengan specific surface = 800 m²/gr. Partikel lempung mempunyai muatan listrik negatif pada permukaannya yang disebabkan oleh adanya substitusi isomorphous dan putusnya kontinyuitas di ujung. Muatan negatifnya lebih besar kalau specific surfacenya lebih besar. Pada lempung kering, muatan listrik negatif diimbangi oleh cation yang bisa berpindah-pindah seperti  Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺⁺, dan K⁺ diseputar partikel. Kalau air ditambahkan pada lempung, cation tadi beserta sedikit anion mengambang di sekitar partikel lempung. Yang ini disebut diffuse double layer. Konsentrasi cation berkurang kalau jarak dengan partikel bertambah.

Jenis-Jenis Tanah Berdasarkan Proses Pembentukannya.

Lapisan tanah yang terbentuk dapat tetap berada ditempatnya, atau terbawa oleh gletser/sungai es, angina, dan/atau air ke tempat lain untuk kemudian terendapkan ditempat yang lain. Berdasarkan proses yang disebut diatas ini, lapisan tanah dapat dibagi ke dalam empat bagian utama, yaitu : tanah residual (residual soil), tanah endapan air (water transported soil), tanah endapan angin (wind transported soil), tanah endapan sungai es (soil of glacial origin).

Tanah Residual (residual soil)

Tanah yang terbentuk dari proses penghancuran dan pelapukan batuan dasar dan masih berada ditempat asalnya. Di daerah tropis, ketebalan tanah residual yang terbentuk dari batuan beku dapat mencapai ketebalan lebih dari 20 m. Tekstur tanah residual tergantung kepada kondisi lingkungan dimana tanah tersebut terbentuk dan kepada tipe batuan induknya. Granite menghasilkan lanau kepasiran dan pasir kelanauan dengan komposisi mineral mica dan lempung kaolin yang bervariasi Basalt menghasilkan lempung dengan kadar montmorillonite yang tinggi dan bersifat plastis.

Tanah Endapan Air (water transported soil)

Tergantung dari macam air yang mengangkut dan mengendapkannya, tanah endapan air dapat dibagi lagi menjadi tiga golongan, yaitu : tanah alluvium (oleh air sungai), tanah lacustrine (di danau) dan tanah marina (di pantai/air laut).

Tanah alluvium terbentuk ketika air sungai dari pegunungan mencapai dataran rendah. Partikel-partikel kecil yang terapung didalam air sungai terbawa ke daerah hilir relative tanpa mengalami perubahan secara fisik. Partikel-partikel yang lebih besar, seperti pasir, kerikil dan kerakal, diangkut dan berguling di dasar sungai, akibatnya partikel tersebut akan terkikis dan berbentuk bulat.

Tanah lacustrine terbentuk ketika danau berfungsi sebagai tempat pengendapan dari partikel-partikel tanah yang terbawa oleh air sungai yang bermuara di danau tersebut. Di daerah yang lembab, ketika danau terisi sediment dan menjadi dangkal, tumbuh-tumbuhan di sekitar tepian danau meningkat. Pembusukan material tumbuh-tumbuhan ini menghasilkan bahan organic yang mengendap bersama dengan lanau dan lempung hingga terbentuk tanah organic. Di tingkat akhir dari proses sedimentasi ini danau dapat dipenuhi dengan tumbuh-tumbuhan dan hanya terjadi pembusukan sebagian dari sisa-sisa tanaman. Akhirnya terbentuklah tanah gambut (peat). Pada tahap ini danau berubah menjadi tanah rawa (marshland).

Tanah Endapan Angin (wind transported soil)

Pergerakan angin melalui daerah bertanah pasir atau lanau yang luas akan membawa partikel-partikel berukuran pasir dan lanau. Partikel-partikel yang lebih besar dari 0,05 mm (pasir) akan berguling atau terangkat ke udara untuk jarak yang relative pendek dan akan tertumpuk membentuk bukit-bukit pasir (sand dunes). Partikel-partikel lanau yang lebih halus akan terbawa ke daerah yang lebih jauh. Angin mensortir butiran-butiran pasir dan mengendapkannya dengan ukuran butir yang relative seragam dan umumnya dalam keadaan lepas (loose condition).

Tanah Endapan Sungai Es (soil of glacial origin)

Penyebaran dari massa es ini mengerosi, mencampur baur, mengangkut dan mengendapkan batuan-batuan lepas dan tanah dengan berbagai cara. Material yang diendapkan langsung oleh es disebut dengan TILL. Tanah jenis ini sangat beragam dalam teksturnya, partikelnya bervariasi dari kerakal (boulder) hingga lempung. Air yang mencair dari lempengan-lempengan es membawa pasir dan kerikil dan mengendapkannya didepan sungai es dan disebut OUTWASH. Bila iar yang mencair itu bermuara diantara dataran tinggi dan sungai es, tercipta suatu danau dimana endapan danau es akan terbentuk. Ketika air mengalir ke dalam danau tersebut, material yang kasar diendapkan dipinggir danau dan membentuk delta-delta pasir dan kerikil.

Tanah-Tanah Khusus

Perilaku tanah sering tergantung dari keberadaan material tanah yang khusus.

Tanah Expansive, adalah tanah yang berpotensi mengalami pengembangan (peningkatan volume) bila tereskpos terhadap air. Clay shales dan tanah lempung dengan kadar montmorillonite yang tinggi merupakan tanah expansive.

Tanah Collapsible, adalah merupakan tanah dengan potensi pengurangan volume yang besar ketika mengalami peningkatan kadar air. Perubahan volume terjadi tanpa adanya perubahan beban eksternal. Contoh : tanah loess, pasir dan lanau bersementasi lemah yang ikatan semennya biasanya gypsum atau halite, mudah larut dalam air. Tanah collapsible ini umumya dijumpai di daerah-daerah yang gersang.

Quick Clay, adalah merupakan lempung yang sangat peka (high sensitivity) terhadap gangguan. Kekuatan geser tanah ini akan berkurang drastis ketika mengalami gangguan. Semua quick clay merupakan lempung marina dengan kadar kepekaan lebih besar dari 15. Kadar kepekaan adalah perbandingan antara kuat geser tanah asli dengan kuat geser tanah terganggu.

Tanah Organik, adalah merupakan tanah yang mengandung banyak komponen organik, ketebalannya dari beberapa meter hingga puluhan meter di bawah tanah. Tanah jenis ini umumnya berkuat geser rendah dan mudah mengalami penurunan yang besar.