Properti fisika pada media fluida

Properti fisika yang sangat berpengaruh bagi mengalirnya media fluida dan bagaimana perilaku mereka ketika berinteraksi dengan partikel adalah sbb :
1. Densitas (ρ) :
Didefinisikan sebagai masa per unit volume. Densitas fluida karena itu dapat dianggap sebagai kuantitas masa fluida per unit volumenya. Densitas dari fluida akan berpengaruh setidaknya terhadap : besarnya gaya atau stress bekerja didalam fluida ketika mengalir, serta mengontrol besarnya gaya apung yang bekerja pada partikel sediment pada interaksinya dengan fluida yang pada gilirannya akan mengontrol perilaku fluida dan kemampuannya untuk menggerakkan butiran tersebut.

2. Viskositas (µ) :
Didefinisikan sebagai rasio dari shear stress (t,gaya shearing/luas area) terhadap laju deformasi (du/dy) dari shear sepanjang fluida. Viskositas menggambarkan kemampuan dari fluida untuk mengalir. Viskositas akan bervariasi menurut temperatur

Kita dapat membayangkan aliran fluida sebagai lembaran pelat parallel yang saling bergerak satu sama lain. Bila kita tarik garis tegak lurus terhadap pergerakan relative dari pelat tersebut, maka garis ini akan berdeformasi menjadi garis lurus yang memiliki inkliasi kearah pergerakan dari shear. Viskositas karena itu didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk menghasilkan laju deformasi atau sliding dari lembaran imajiner tsb.

Meningkatnya viskositas , menuntut naiknya shear stress agar laju deformasi pelat tadi tetap sama.

3. Hubungan viskositas dan densitas
Karena kedua parameter viskositas dan densitas memegang peranan penting dalam perilaku fluida, maka keduanya sering dihubungkan sebagai term kinematic viscosity(v) :
v = µ / ρ

Pelapukan pada batuan

Pelapukan adalah proses alterasi dan fragsinasi batuan dan material tanah pada dan/atau dekat permukaan bumi yang disebabkan karena proses fisik, kimia dan/atau biologi. Hasil dari pelapukan ini merupakan asal (source) dari batuan sedimen dan tanah (soil). Kiranya penting untuk diketahui bahwa proses pelapukan akan menghacurkan batuan atau bahkan melarutkan sebagian dari mineral untuk kemudian menjadi tanah atau diangkut dan diendapkan sebagai batuan sedimen klastik. Sebagian dari mineral mungkin larut secara menyeluruh dan membentuk mineral baru. Inilah sebabnya dalam studi tanah atau batuan klastika mempunyai komposisi yang dapat sangat berbeda dengan batuan asalnya. Komposisi tanah tidak hanya tergantung pada batuan induk (asal) nya, tetapi juga dipengaruhi oleh alam, intensitas, dan lama (duration) pelapukan dan proses jenis pembentukan tanah itu sendiri (Boggs, 1995).

II.1. PELAPUKAN FISIK
Pelapukan fisik adalah proses dimana batuan pecah menjadi kepingan yang lebih kecil, tetapi tanpa mengalami perubahan komposisi kimia dan mineral yang berarti. Pelapukan fisik ini dapat menghasilkan fragment/kristal kecil sampai blok kekar (joint block) yang berukuran besar.
Jenis pelapukan fisik:
• Stress release: batuan yang muncul ke permukaan bumi melepaskan stress menghasilkan kekar atau retakan yang sejajar permukaan topografi
• Frost action and hydro-fracturing: pembekuan air dalam batuan. Proses ini tergantung:
1.keberadaan pori dan retakan dalam batuan
2.keberadaan air/cairan dalam pori
3.temperatur yang turun naik dalam jangka waktu tertentu.
• Salt weathering: pertumbuhan kristal pada batuan.
• Insolation weathering: akibat pemanasan dan pendinginan permukaan karena pengaruh matahari
• Alternate wetting and drying: pengaruh penyerapan dan pengeringan dengan cepat.

II.2. PELAPUKAN KIMIA
Pelapukan kimia membuat komposisi kimia dan mineralogi suatu batuan dapat berubah. Mineral dalam batuan yang dirusak oleh air kemudian bereaksi dengan udara (O2 atau CO2), menyebabkan sebagaian dari mineral itu menjadi larutan. Selain itu, bagian unsur mineral yang lain dapat bergabung dengan unsur setempat membentuk kristal mineral baru.
Kecepatan pelapukan kimia tergantung dari iklim, komposisi mineral dan ukuran butir dari batuan yang mengalami pelapukan. Pelapukan akan berjalan cepat pada daerah yang lembab (humid) atau panas dari pada di daerah kering atau sangat dingin.

Jenis pelapukan kimia
1. Hidrolisis adalah reaksi antara mineral silikat dan asam (larutan mengandung ion H+) dimana memungkinkan pelarut mineral silikat dan membebaskan kation logam dan silika. Mineral lempung seperti kaolin, ilit dan smektit besar kemungkinan hasil dari proses pelapukan kimia jenis ini (Boggs, 1995). Pelapukan jenis ini memegang peran terpenting dalam pelapukan kimia.

2. Hidrasi adalah proses penambahan air pada suatu mineral sehingga membentuk mineral baru. Lawan dari hidrasi adalah dehidrasi, dimana mineral kehilangan air sehingga berbentuk anhydrous. Proses terakhir ini sangat jarang terjadi pada pelapukan, karena pada proses pelapukan selalu ada air. Contoh yang umum dari proses ini adalah penambahan air pada mineral hematit sehingga membentuk gutit.

3. Oksidasi berlangsung pada besi atau mangan yang pada umumnya terbentuk pada mineral silikat seperti biotit dan piroksen. Elemen lain yang mudah teroksidasi pada proses pelapukan adalah sulfur, contohnya pada pirit (Fe2S).

4. Reduksi terjadi dimana kebutuhan oksigen (umumnya oleh jasad hidup) lebih banyak dari pada oksigen yang tersedia. Kondisi seperti ini membuat besi menambah elektron dari Fe3+ menjadi Fe2+ yang lebih mudah larut sehingga lebih mobil, sedangkan Fe3+ mungkin hilang pada sistem pelapukan dalam pelarutan.

5. Pelarutan mineral yang mudah larut seperti kalsit, dolomit dan gipsum oleh air hujan selama pelapukan akan cenderung terbentuk komposisi yang baru.

6. Pergantian ion adalah proses dalam pelapukan dimana ion dalam larutan seperti pergantian Na oleh Ca. Umumnya terjadi pada mineral lempung.

Tektonik adalah proses geodinamik

Tektonik adalah proses geodinamik yang berlangsung dalam limit waktu yang relatif singkat. Bila proses geodinamik bumi yang melibatkan inti bumi, mantel bumi dan kerak bumi berlangsung sejak bumi dilahirkan sampai kiamat maka bagian-bagian proses yang waktunya lebih singkat serta hanya terbatas pada pengaruh mantel terhadap kerak bumi tercakup dalam proses tektonik. Seperti putaran roller coaster penyususn bumi mengikuti aturan putaran tertentu. Satu bagian penyusun bumi bergerak bersama mengikuti pola gerak tertentu yang didalamnya terjadi proses perpindahan materi dari yang satu ke yang lain. Dalam lintasan roller coaster terjadi berbagai macam gerak yaitu gerak lateral, vertikal, menyamping dan berputar, maka dalam kinematika seperti itu berbagai proses geologi berlangsung diberbagai tempat. Gaya-gaya gerak tersebut diuraikan kebarbagai arah sesuai dengan perubahan lintasannya. Jika satu putaran roller coaster analog dengan lahir-kiamat bumi maka variasi gerak pada kelokan lintasan roller coaster analog pula dengan proses tektonik bumi. Kinematika geodinamik serupa dengan yang dialami penumpang roller coaster pada berbagai titik lintasan.

Lipatan

Bentuk lengkung suatu benda yang pipih/lempeng, dapat disebabkan oleh 2 macam mekanisme, yaitu buckling dan bending (Sukendar Asikin, 1978). Pada gejala buckling atau melipat, gaya penyebab adalah gaya tekan yang arahnya sejajar dengan permukaan lempeng, sedang pada bending atau pelengkungan gaya utamanya mempunyai arah yang tegak lurus pada permukaan lempeng.
Gaya perlipatan pada umumnya terjadi pada lapisan batuan sedimen. Sebelum suatu urutan batuan sedimen mengalami perlipatan, batuan tersebut diendapkan dalam keadaan yang mendatar. Tetapi ada kalanya juga sudah mempunyai timbulan-timbulan, hal ini disebabkan oleh keadaan cekungannya yang sifat permukaannya tidak rata. Kemudian sejak saat pengendapannya, lapisan-lapisan sedimen tersebut telah pula mengalami tekanan-tekanan atau tarikan-tarikan oleh gaya-gaya berasal dari dalam. Kebanyakan berupa gaya tekan atau shearing. Dengan perkataan lain sedimen tersebut secara terus menerus mengalami perubahan-perubahan sepanjang sejarah pembentukkannya, dan mengakibatkan terjadinya lipatan-lipatan berukuran besar ataupun kecil.
Lipatan yang berukuran besar dapat mencapai berkilo-kilo meter untuk melaluinya, sedangkan yang berukuran kecil hanya beberapa meter sampai sentimeter.

Pengelompokkan lipatan secara morfologis
Didasarkan atas :
1. Perubahan bentuk daripada lipatan pada kedalaman.
2. Susunan atau pola daripada struktur lipatan, dilihat dalam penampang denah.