---
title: "Tanah, Sumber Daya yang Lambat Terbentuk"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Sekolah Menengah Atas"
subject: earth
language: id
chapter: 7
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/id/chapter/7-tanah-sumber-daya-yang-lambat-terbentuk
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 7 — Tanah, Sumber Daya yang Lambat Terbentuk

Sebuah potongan jalan yang membelah lereng bukit di daerah tropis basah memperlihatkan dinding tanah merah, beberapa kali tinggi orang. Di kakinya batuan masih dapat dikenali: pucat, bergaris-garis, tetapi begitu lunak sehingga hancur di antara jari-jari sambil masih memperlihatkan butir-butir dan pita-pita batuan asalnya. Makin ke atas batuan itu berubah menjadi lempung berbercak, lalu menjadi lapisan merah yang keras, lalu menjadi tanah tipis tempat akar-akar berada. Seluruh dinding itu dahulu adalah batuan padat: dinding itu adalah batuan itu sendiri, yang perlahan-lahan diubah di tempatnya oleh air dan udara. Tanah, tempat tumbuhnya semua tumbuhan di daratan dan makanan hampir semua manusia, adalah bagian atas kolom seperti itu. Bab ini menjelaskan bagaimana batuan menjadi tanah, kimia apa yang melakukan pekerjaan itu, bagaimana iklim menentukan lajunya, dan mengapa tanah, yang begitu lambat terbentuk, dapat hilang begitu cepat.

![Profil pelapukan pada gneis granitik di Kerala, India selatan: di bagian bawah, batuan yang terurai dan berbercak; di atasnya, laterit cokelat yang sedikit mengeras di bawah tanah yang tipis. Anak laki-laki itu menunjukkan skalanya. Foto: Werner Schellmann, 1969 (CC BY-SA 2.5).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/img-042d76459c6a.jpg)

*Profil pelapukan pada gneis granitik di Kerala, India selatan: di bagian bawah, batuan yang terurai dan berbercak; di atasnya, [laterit](#def-g10-soil-formation-laterite) cokelat yang sedikit mengeras di bawah tanah yang tipis. Anak laki-laki itu menunjukkan skalanya. Foto: Werner Schellmann, 1969 (CC BY-SA 2.5).*

**Yang sudah kamu ketahui.**

Pelapukan menghancurkan batuan di tempatnya; erosi mengangkut pecahan-pecahannya; pengendapan meletakkannya di tempat lain (Buku 1, kelas 5). Batuan tersusun atas mineral, seperti kuarsa, feldspar, dan mika dalam granit (Buku 1, kelas 6). Tanah adalah lapisan hidup yang terdiri atas butir-butir mineral, humus, air, udara, dan organisme; pengurai mengubah bahan mati menjadi humus; tanah diuraikan menurut lapisan-lapisannya, atau horizon (buku-buku biologi). Dalam oksidasi, suatu zat kehilangan elektron, sering kali dengan bergabung dengan oksigen (buku-buku kimia).

## 7.1 Dari batuan menjadi tanah

Pelapukan fisika — pembajian oleh es, pemanasan dan pendinginan, akar — memecah batuan menjadi kepingan tanpa mengubah mineral-mineralnya. [Pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) mengubah mineral-mineral itu sendiri. Bersama-sama, dalam waktu yang lama, keduanya mengubah bagian atas batuan padat menjadi selimut lepas yang menebal ke arah bawah seiring pelapukan menggerogoti batuan di bawahnya.

**Definisi 7.1 (Batuan induk; saprolit).**

Yang disebut *batuan induk* sebuah tanah adalah batuan yang darinya bagian mineral tanah itu terbentuk. Yang disebut *saprolit* adalah batuan yang terurai di tempatnya oleh pelapukan: lunak dan bersifat tanah, saprolit masih memperlihatkan butir-butir dan struktur batuan induk. *Profil pelapukan* adalah seluruh kolom dari batuan segar, melalui saprolit, sampai ke tanah di bagian atas.

[Saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) dapat tebal. Di bawah perbukitan yang bergelombang di sepanjang sisi timur Pegunungan Appalachia, di Amerika Serikat bagian timur, tebalnya mencapai sekitar $46\,\mathrm{m}$ (150 kaki) di beberapa tempat, meskipun tebalnya sangat berbeda-beda dari tempat ke tempat; tanah hanyalah bagian atasnya.

![Saprolit di sebuah potongan jalan di Madagaskar tengah: gneis tua, yang terurai di tempatnya, masih memperlihatkan pita-pitanya sebagai garis-garis lempung putih dalam tanah merah. Foto: Diorit (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/img-930f770abf40.jpg)

*[Saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) di sebuah potongan jalan di Madagaskar tengah: gneis tua, yang terurai di tempatnya, masih memperlihatkan pita-pitanya sebagai garis-garis lempung putih dalam tanah merah. Foto: Diorit (CC BY-SA 3.0).*

![Dua profil pelapukan pada batuan yang sama (skematis, tidak berskala): di bawah iklim yang panas dan basah profilnya jauh lebih tebal dan bagian atasnya berupa laterit; di bawah iklim sedang saprolit yang lebih tipis menyangga tanah.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/fig-86231573dee7.svg)

*Dua profil pelapukan pada batuan yang sama (skematis, tidak berskala): di bawah iklim yang panas dan basah profilnya jauh lebih tebal dan bagian atasnya berupa [laterit](#def-g10-soil-formation-laterite); di bawah iklim sedang [saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) yang lebih tipis menyangga tanah.*

## 7.2 Pelapukan kimia

**Definisi 7.2 (Pelapukan kimia).**

Yang disebut *pelapukan kimia* adalah perubahan mineral-mineral batuan melalui reaksi dengan air dan dengan gas-gas yang dibawanya, karbon dioksida dan oksigen: sebagian mineral melarut, sebagian lain diubah menjadi mineral baru yang stabil di permukaan Bumi.

Air hujan melarutkan sedikit karbon dioksida dari udara, dan jauh lebih banyak ketika meresap melalui tanah, tempat akar dan pengurai mengembuskannya. Sebagian gas terlarut itu membentuk asam karbonat, yang melepaskan ion hidrogen:

$\ce{CO2 + H2O -> H+ + HCO3-}$

Ion-ion hidrogen inilah yang menyerang mineral.

**Definisi 7.3 (Hidrolisis).**

Yang disebut *hidrolisis* adalah [pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) mineral silikat oleh air dan ion-ion hidrogennya: ion-ion hidrogen menggantikan ion-ion logam mineral itu, yang masuk ke dalam larutan, dan sisa mineral itu tersusun ulang menjadi [mineral lempung](#def-g10-soil-formation-clay).

**Proposisi 7.4 (Hidrolisis feldspar).**

Feldspar kalium ortoklas, $\ce{KAlSi3O8}$, diubah oleh [hidrolisis](#def-g10-soil-formation-hydrolysis) menjadi [mineral lempung](#def-g10-soil-formation-clay) kaolinit, $\ce{Al2Si2O5(OH)4}$; ion-ion kalium dan silika terlarut, $\ce{H4SiO4}$, terbawa oleh air:

$\ce{2 KAlSi3O8 + 2 H+ + 9 H2O -> Al2Si2O5(OH)4 + 2 K+ + 4 H4SiO4}$

**Pemeriksaan.** Hitung setiap unsur di kedua ruas. Kalium: 2 dan 2. Aluminium: 2 dan 2. Silikon: 6 dan $2 + 4 = 6$. Oksigen: $16 + 9 = 25$ dan $9 + 16 = 25$. Hidrogen: $2 + 18 = 20$ dan $4 + 16 = 20$. Muatan: $+2$ dan $+2$. ∎

**Proposisi 7.5 (Pelarutan kalsit).**

Kalsit, $\ce{CaCO3}$, mineral batu kapur, melarut sepenuhnya dalam air yang membawa karbon dioksida; tidak ada padatan yang tersisa:

$\ce{CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca^2+ + 2 HCO3-}$

Besi diserang dengan cara ketiga. Dalam mineral-mineral gelap sebuah batuan, seperti mika hitam dalam granit, besi berada dalam bentuk tereduksi $\ce{Fe^2+}$. Oksigen yang dibawa air mengoksidasinya, dan besi(III) tertinggal sebagai oksida yang tidak larut: goetit yang kuning kecokelatan, $\ce{FeO(OH)}$, dan hematit yang merah, $\ce{Fe2O3}$. Untuk goetit:

$\ce{4 Fe^2+ + O2 + 6 H2O -> 4 FeO(OH) + 8 H+}$

Oksida-oksida ini mewarnai batuan yang lapuk dan tanah menjadi kuning, cokelat, dan merah.

Tidak semua mineral melapuk dengan laju yang sama. Dalam granit yang sedang melapuk, mika hitam berkarat dan feldspar berubah menjadi lempung, tetapi butir-butir kuarsa, yang hampir tidak larut, keluar tanpa berubah: butir-butir itu akhirnya menjadi pasir.

**Contoh 7.6 (Pelapukan granit).**

Satu kilogram ortoklas mengandung $1000/278.33 \approx 3.59\,\mathrm{mol}$ $\ce{KAlSi3O8}$. Menurut persamaan itu, dua mol ortoklas menghasilkan satu mol kaolinit: $3.59/2 \approx 1.80\,\mathrm{mol}$, yaitu $1.80 \times 258.16
\approx 464\,\mathrm{g}$ lempung. Kalium, $14.05~\%$ massa ortoklas, $140.5\,\mathrm{g}$, dan $2 \times 3.59 = 7.19\,\mathrm{mol}$ silika pergi dalam larutan. Dari granit yang terdiri atas kuarsa, feldspar, dan mika, pelapukan meninggalkan pasir (kuarsa), lempung (dari feldspar dan mika), dan oksida besi, serta mengirim kalium, natrium, kalsium, dan silika ke sungai-sungai.

## 7.3 Lempung dan humus

**Definisi 7.7 (Mineral lempung).**

Yang disebut *mineral lempung* adalah silikat yang tersusun atas lembaran-lembaran atom yang tipis dan bertumpuk satu sama lain, terbentuk oleh pelapukan, dan terdapat sebagai keping-keping yang jauh lebih kecil daripada butir pasir. Kaolinit adalah salah satunya.

Permukaan keping-keping lempung membawa muatan listrik negatif. Permukaan itu menahan ion-ion positif — kalium $\ce{K+}$, kalsium $\ce{Ca^2+}$, magnesium $\ce{Mg^2+}$, amonium $\ce{NH4+}$ — yang jika tidak demikian akan tercuci oleh hujan. Humus melakukan hal yang sama. Terikat bersama, lempung dan humus membentuk *kompleks lempung–humus*, yaitu cadangan nutrien mineral tanah: akar melepaskan ion-ion hidrogen dan sebagai gantinya mengambil kalium atau kalsium yang tertahan pada keping-keping itu.

![Kompleks lempung–humus (skematis): lembaran-lembaran lempung yang bermuatan negatif menahan ion-ion positif di permukaannya dan di antaranya; akar menukar ion-ion hidrogen dengan nutrien-nutrien ini.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/fig-1fb981bd8e9e.svg)

*Kompleks lempung–humus (skematis): lembaran-lembaran lempung yang bermuatan negatif menahan ion-ion positif di permukaannya dan di antaranya; akar menukar ion-ion hidrogen dengan nutrien-nutrien ini.*

## 7.4 Tanah dan iklim

[Pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) memerlukan air, dan seperti kebanyakan reaksi, pelapukan itu berlangsung lebih cepat bila hangat. Di tempat iklim panas sekaligus basah, batuan terurai paling dalam dan paling jauh: feldspar berubah seluruhnya menjadi lempung, bahkan sebagian besar silika pun terbawa pergi, dan yang tersisa kaya akan unsur-unsur yang paling sukar larut, yaitu besi dan aluminium.

**Definisi 7.8 (Laterit).**

Yang disebut *laterit* adalah bahan yang sangat lapuk dari iklim panas dan basah, berwarna merah atau cokelat, terutama terdiri atas oksida besi dan aluminium serta kaolinit, yang hampir semua bagiannya yang dapat larut telah tersingkir.

Di bawah iklim dingin, yang membeku hampir sepanjang tahun, dan di bawah iklim kering, yang sedikit sekali airnya, [pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) berlangsung dengan lambat: tanahnya tipis dan batuan terletak dekat di bawahnya. Di antara kutub dan khatulistiwa, kedalaman pelapukan paling besar di bawah hutan tropis yang lembap dan paling kecil di gurun dan daerah kutub.

![Kedalaman pelapukan dari kutub sampai khatulistiwa (skematis, kedalaman tidak berskala): tipis di bawah iklim kutub dan gurun, sedang di bawah iklim sedang, paling besar di bawah hutan tropis yang lembap.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/fig-da1091bde202.svg)

*Kedalaman pelapukan dari kutub sampai khatulistiwa (skematis, kedalaman tidak berskala): tipis di bawah iklim kutub dan gurun, sedang di bawah iklim sedang, paling besar di bawah hutan tropis yang lembap.*

## 7.5 Lambat terbentuk, cepat hilang

Seberapa cepat tanah terbentuk? Produksi tanah, yaitu laju pelapukan mengubah batuan menjadi tanah di dasar profil, telah diukur di banyak lokasi di seluruh dunia, begitu pula laju tanah tererosi dari permukaan. Sebuah kompilasi pengukuran-pengukuran ini memberikan laju-laju khas (median) di bawah, yang masing-masing dinyatakan sebagai tebal tanah per tahun.

![Laju median produksi tanah dan erosi dari kompilasi pengukuran global, dalam milimeter tanah per tahun (skala logaritmik: setiap langkah sepuluh kali langkah di bawahnya). Data: Montgomery (2007), Proceedings of the National Academy of Sciences.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/fig-62adce81a04f.svg)

*Laju median produksi tanah dan erosi dari kompilasi pengukuran global, dalam milimeter tanah per tahun (skala logaritmik: setiap langkah sepuluh kali langkah di bawahnya). Data: Montgomery (2007), *Proceedings of the National Academy of Sciences*.*

Di bawah vegetasi alami, tanah tererosi kira-kira secepat tanah itu terbentuk, sekitar $0.02\,\mathrm{mm}$ setahun: satu sentimeter dalam sekitar enam abad. Di bawah pembajakan konvensional, yang membiarkan tanah terbuka di antara masa tanam, laju erosi mediannya $1.5\,\mathrm{mm}$ setahun, sembilan puluh kali laju produksi tanah. Di bawah pertanian konservasi, yang lebih sedikit mengusik tanah dan menjaganya tetap tertutup, mediannya turun menjadi $0.08\,\mathrm{mm}$ setahun, jauh lebih dekat dengan laju produksi.

**Metode 7.9 (Membandingkan laju pembentukan dengan laju erosi).**

1. Nyatakan kedua laju dalam satuan yang sama (milimeter per tahun).
2. Kehilangan bersih adalah laju erosi $E$ dikurangi laju produksi $P$ .
3. Tanah setebal $S$ hilang dalam $T = S/(E - P)$ tahun; jika $E \le P$ , tanah itu tidak sedang hilang.
4. Untuk membentuk tebal $S$ dari awal diperlukan $S/P$ tahun.

Dengan laju-laju ini, satu meter tanah memerlukan sekitar $1000/0.017 \approx 59\,000$ tahun untuk terbentuk, dan di bawah pembajakan konvensional tanah itu dapat hilang dalam sekitar $1000/(1.537 - 0.017) \approx 660$ tahun. Pada skala waktu manusia, tanah adalah sumber daya yang tidak terbarukan.

![Ladang yang dibajak setelah hujan badai yang lebat: air larian telah memotong saluran-saluran kecil, atau alur, menuruni lereng dan membawa tanah ke dalam genangan berlumpur di kakinya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/img-0e1273390532.jpg)

*Ladang yang dibajak setelah hujan badai yang lebat: air larian telah memotong saluran-saluran kecil, atau alur, menuruni lereng dan membawa tanah ke dalam genangan berlumpur di kakinya.*

## 7.6 Latihan

**Latihan 7.1 ★.**

Definisikan [pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) dan [hidrolisis](#def-g10-soil-formation-hydrolysis).

**Solusi Latihan 7.1.**

[Pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) adalah perubahan mineral-mineral batuan melalui reaksi dengan air dan gas-gas yang dibawanya (karbon dioksida, oksigen): sebagian mineral melarut, sebagian lain menjadi mineral baru yang stabil di permukaan. [Hidrolisis](#def-g10-soil-formation-hydrolysis) adalah [pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) silikat oleh air dan ion-ion hidrogennya: ion-ion logam masuk ke dalam larutan dan sisa mineral itu tersusun ulang menjadi [mineral lempung](#def-g10-soil-formation-clay).

**Latihan 7.2 ★.**

Apakah [saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) itu? Bagaimana kamu dapat membedakan [saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) dari tanah yang terbentuk pada pasir yang dibawa sungai?

**Solusi Latihan 7.2.**

[Saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) adalah batuan yang terurai di tempatnya: lunak dan bersifat tanah, [saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) mempertahankan butir-butir, pita-pita, dan struktur [batuan induknya](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) serta beralih ke bawah, tanpa terputus, menjadi batuan segar. Tanah yang terbentuk pada pasir sungai terletak di atas bahan yang dibawa dari tempat lain: butir-butirnya membulat dan terpilah, dan tanah itu sama sekali tidak memperlihatkan struktur batuan di bawahnya.

**Latihan 7.3 ★.**

Sebutkan hasil-hasil pelapukan granit: menjadi apakah masing-masing dari tiga mineral utamanya?

**Solusi Latihan 7.3.**

Feldspar menjadi lempung (kaolinit), sambil melepaskan kalium, natrium, atau kalsium serta silika ke dalam air; mika hitam menjadi lempung dan oksida besi; kuarsa tertinggal tanpa berubah, sebagai pasir.

**Latihan 7.4 ★.**

Mengapa batuan yang lapuk dan tanah tropis begitu sering berwarna merah, kuning, atau cokelat?

**Solusi Latihan 7.4.**

Besi dalam mineral-mineral gelap, $\ce{Fe^2+}$, dioksidasi oleh oksigen yang dibawa air menjadi oksida besi(III) yang tidak larut: goetit yang kuning kecokelatan dan hematit yang merah, yang menyelimuti butir-butir dan mewarnai seluruh bahan itu.

**Latihan 7.5 ★.**

Dengan diagram batang, sebutkan laju median produksi tanah dan laju erosi median di bawah pembajakan konvensional. Berapa kali lebih besar laju yang kedua?

**Solusi Latihan 7.5.**

$0.017\,\mathrm{mm}$ setahun dan $1.537\,\mathrm{mm}$ setahun: $1.537/0.017 \approx 90$ kali lebih besar.

**Latihan 7.6 ★★.**

Periksalah bahwa persamaan pelarutan kalsit setara, untuk setiap unsur dan untuk muatannya.

**Solusi Latihan 7.6.**

Kalsium: 1 dan 1. Karbon: $1 + 1 = 2$ dan 2. Oksigen: $3 + 2 + 1 = 6$ dan $2 \times 3 = 6$. Hidrogen: 2 dan 2. Muatan: 0, dan $+2 - 2 = 0$.

**Latihan 7.7 ★★.**

Batu kapur melarut sepenuhnya, granit meninggalkan pasir dan lempung. Jelaskan perbedaannya dengan dua reaksi dalam bab ini.

**Solusi Latihan 7.7.**

Pelarutan kalsit hanya menghasilkan ion-ion terlarut, $\ce{Ca^2+}$ dan $\ce{HCO3-}$: semuanya terbawa pergi dan batu kapur murni tidak meninggalkan sisa padat. [Hidrolisis](#def-g10-soil-formation-hydrolysis) feldspar menghasilkan padatan, kaolinit, yang tetap tinggal; dan kuarsa dalam granit hampir tidak bereaksi sama sekali. Karena itu granit meninggalkan lempung dan pasir.

**Latihan 7.8 ★★.**

Jelaskan bagaimana kompleks lempung–humus menahan kalium dalam tanah yang tercuci oleh hujan, dan bagaimana akar mengambilnya.

**Solusi Latihan 7.8.**

Keping-keping lempung dan humus membawa muatan negatif yang menahan ion-ion kalium positif $\ce{K+}$ di permukaannya, sehingga air hujan yang melintas tidak membawanya pergi. Akar melepaskan ion-ion hidrogen, yang menggantikan kalium pada keping-keping itu; kalium yang terlepas ke dalam larutan tanah diserap oleh akar.

**Latihan 7.9 ★★.**

Berikan dua alasan mengapa [laterit](#def-g10-soil-formation-laterite) terbentuk di bawah iklim panas dan basah, dan tidak di bawah iklim dingin atau kering.

**Solusi Latihan 7.9.**

[Pelapukan kimia](#def-g10-soil-formation-chemical-weathering) memerlukan air, yang berlimpah di iklim basah dan langka di iklim kering (dan membeku di iklim dingin); dan reaksi-reaksinya berlangsung lebih cepat bila hangat. Hanya di bawah panas dan air yang berlimpah, dalam waktu yang lama, reaksi-reaksi itu berlangsung cukup jauh untuk menyingkirkan hampir semua yang dapat larut dan meninggalkan oksida besi dan aluminium.

**Latihan 7.10 ★★.**

Laju median produksi tanah adalah $0.017\,\mathrm{mm}$ setahun. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk membentuk $1\,\mathrm{cm}$, $30\,\mathrm{cm}$, dan $1\,\mathrm{m}$ tanah?

**Solusi Latihan 7.10.**

$10/0.017 \approx 590$ tahun untuk $1\,\mathrm{cm}$; $300/0.017 \approx 17\,600$ tahun untuk $30\,\mathrm{cm}$; $1000/0.017 \approx 59\,000$ tahun untuk $1\,\mathrm{m}$.

**Latihan 7.11 ★★.**

Laju erosi sering dinyatakan sebagai massa tanah per hektare per tahun. Dengan massa jenis tanah $1200\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, berapa massa yang diwakili oleh kehilangan $1.5\,\mathrm{mm}$ setahun pada satu hektare ($10\,000\,\mathrm{m}^{2}$)?

**Solusi Latihan 7.11.**

Volume: $10\,000 \times 0.0015 = 15\,\mathrm{m}^{3}$; massa: $15 \times 1200 =
18\,000\,\mathrm{kg}$, $18$ ton per hektare per tahun.

**Latihan 7.12 ★★★.**

[Saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) setebal $46\,\mathrm{m}$ telah terbentuk di bawah perbukitan sebuah daerah beriklim sedang. Jika pelapukan maju ke dalam batuan dengan laju $0.017\,\mathrm{mm}$ setahun, berapa lama waktu yang diperlukannya? Apa yang diisyaratkan jawaban itu tentang umur bentang alam seperti itu?

**Solusi Latihan 7.12.**

$46\,000/0.017 \approx 2.7$ juta tahun. [Saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) setebal itu memerlukan bentang alam yang telah stabil, tanpa selimut lapuknya terkikis habis, selama jutaan tahun.

**Latihan 7.13 ★★★.**

Tuliskan persamaan oksidasi $\ce{Fe^2+}$ menjadi goetit yang diberikan dalam bab ini dan periksalah. Lalu tuliskan dan setarakan oksidasi $\ce{Fe^2+}$ menjadi hematit, $\ce{Fe2O3}$, oleh oksigen dan air, yang melepaskan $\ce{H+}$.

**Solusi Latihan 7.13.**

Goetit: $\ce{4 Fe^2+ + O2 + 6 H2O -> 4 FeO(OH) + 8 H+}$: besi 4 dan 4, oksigen $2 + 6 = 8$ dan $4 \times 2 = 8$, hidrogen 12 dan $4 + 8 = 12$, muatan $+8$ dan $+8$. Hematit: $\ce{4 Fe^2+ + O2 + 4 H2O -> 2 Fe2O3 + 8 H+}$: besi 4 dan 4, oksigen $2 + 4 = 6$ dan 6, hidrogen 8 dan 8, muatan $+8$ dan $+8$.

**Latihan 7.14 ★★★.**

Di bawah pertanian konservasi laju erosi mediannya $0.082\,\mathrm{mm}$ setahun. Dengan produksi tanah $0.017\,\mathrm{mm}$ setahun, berapa lama waktu yang diperlukan untuk kehilangan $30\,\mathrm{cm}$ tanah? Bandingkan dengan pembajakan konvensional.

**Solusi Latihan 7.14.**

Kehilangan bersih $0.082 - 0.017 = 0.065\,\mathrm{mm}$ setahun; $300/0.065 \approx 4600$ tahun. Di bawah pembajakan konvensional, $300/1.52 \approx 200$ tahun: lebih dari dua puluh kali lebih singkat.

**Latihan 7.15 ★★★.**

Sebuah granit mengandung $30\,\%$ ortoklas menurut massa. Berapa massa kaolinit yang terbentuk bila seluruh ortoklas dalam satu ton granit ini telah melapuk, dan berapa massa kalium yang dilepaskan?

**Solusi Latihan 7.15.**

Satu ton itu mengandung $300\,\mathrm{kg}$ ortoklas. Setiap kilogram menghasilkan $464\,\mathrm{g}$ kaolinit: $300 \times 0.464 \approx 139\,\mathrm{kg}$. Kalium: $300 \times 0.1405 \approx 42\,\mathrm{kg}$.

## 7.7 Soal: Umur Sebuah Tanah

**Soal 7.1.**

Soal akhir pekan — dari batuan ke ladang dan kembali ke sungai

![Sebuah profil tanah, dengan skala dalam kaki di sebelah kiri (1 kaki = 0.3048\, m). Foto: USDA Natural Resources Conservation Service (domain publik).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g10-soil-formation/img-af1d0c4693fa.jpg)

*Sebuah profil tanah, dengan skala dalam kaki di sebelah kiri ($1$ kaki = $0.3048\,\mathrm{m}$). Foto: USDA Natural Resources Conservation Service (domain publik).*

**Bagian I — Sebuah profil.**

1. Skala itu mencapai 4 kaki di dekat bagian bawah gambar. Berapa dalamnya itu, dalam meter?
2. Lapisan gelap di bagian atas mencapai sekitar setengah kaki. Berapa tebalnya, dalam sentimeter?
3. Apa yang memberi lapisan atas ini warna gelapnya?
4. Di bawahnya, tanah berwarna cokelat kemerahan. Mineral apa yang memberinya warna ini, dan bagaimana mineral itu terbentuk?
5. Apakah [batuan induk](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) terlihat pada foto itu? Apa yang akan kamu harapkan ada di bawah bagian bawah gambar?

**Bagian II — Kimia granit yang sedang melapuk.**

6. Tuliskan persamaan [hidrolisis](#def-g10-soil-formation-hydrolysis) ortoklas.
7. Berapa mol ortoklas yang ada dalam $1\,\mathrm{kg}$ ( $278.33\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ )?
8. Berapa massa kaolinit ( $258.16\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ) yang dihasilkannya?
9. Apa yang pergi bersama air, dan ke mana perginya?
10. Apa yang terjadi pada kuarsa granit itu?

**Bagian III — Pembentukan melawan erosi.**

11. Tanah terbentuk dengan laju $0.017\,\mathrm{mm}$ setahun. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk membentuk profil pada Bagian I?
12. Di bawah pembajakan konvensional, tanah tererosi dengan laju $1.537\,\mathrm{mm}$ setahun. Berapa kehilangan bersih setiap tahun?
13. Berapa lama profil pada Bagian I akan bertahan?
14. Bandingkan kedua waktu pada pertanyaan 11 dan 13.
15. Di bawah vegetasi alami, erosi $0.013\,\mathrm{mm}$ setahun. Apakah tanah itu sedang hilang?

**Bagian IV — Umur tanah.**

16. Tuliskan waktu $T$ untuk kehilangan tanah setebal $S$ sebagai fungsi dari $S$ , laju erosi $E$ , dan laju produksi $P$ .
17. Hitung $T$ untuk $S = 30\,\mathrm{cm}$ di bawah pembajakan konvensional.
18. Hitung $T$ untuk $S = 30\,\mathrm{cm}$ di bawah pertanian konservasi ( $0.082\,\mathrm{mm}$ setahun).
19. Mengapa tanah dapat disebut sumber daya yang tidak terbarukan pada skala waktu manusia?
20. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk kehilangan satu meter tanah di bawah pembajakan konvensional?

**Solusi Soal 7.1.**

**1.** $4 \times 0.3048 \approx 1.22\,\mathrm{m}$.

**2.** $0.5 \times 30.48 \approx 15\,\mathrm{cm}$.

**3.** Humus, bahan organik gelap yang dibuat oleh pengurai dari tumbuhan mati.

**4.** Oksida besi, goetit dan hematit, yang terbentuk oleh oksidasi besi(II) dalam mineral-mineral bahan induk.

**5.** Tidak. Di bawahnya, profil itu akan beralih menjadi batuan lapuk, yaitu [saprolit](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) (atau bahan lapuk lainnya), lalu menjadi [batuan induk](#def-g10-soil-formation-weathering-profile) yang segar.

**6.** $\ce{2 KAlSi3O8 + 2 H+ + 9 H2O -> Al2Si2O5(OH)4 + 2 K+ + 4 H4SiO4}$.

**7.** $1000/278.33 \approx 3.59\,\mathrm{mol}$.

**8.** $3.59/2 \approx 1.80\,\mathrm{mol}$ kaolinit, $1.80 \times 258.16
\approx 464\,\mathrm{g}$.

**9.** Ion-ion kalium dan silika terlarut: keduanya dibawa air ke sungai-sungai, dan oleh sungai ke laut.

**10.** Kuarsa hampir tidak bereaksi: butir-butir kuarsa tertinggal sebagai pasir.

**11.** $1219/0.017 \approx 72\,000$ tahun.

**12.** $1.537 - 0.017 = 1.52\,\mathrm{mm}$ setahun.

**13.** $1219/1.52 \approx 800$ tahun.

**14.** $72\,000/800 = 90$: profil itu hilang sembilan puluh kali lebih cepat daripada saat terbentuk.

**15.** Tidak: $0.013 < 0.017$, erosi sedikit lebih lambat daripada produksi dan tanah itu bertahan.

**16.** $T = S/(E - P)$.

**17.** $300/1.52 \approx 200$ tahun.

**18.** $300/(0.082 - 0.017) = 300/0.065 \approx 4600$ tahun.

**19.** Tanah yang hilang dalam beberapa abad memerlukan puluhan ribu tahun untuk terbentuk kembali: pada skala hidup manusia dan masyarakat, apa yang hilang tidak tergantikan.

**20.** $1000/1.52 \approx 660$ tahun: **satu meter tanah hilang dalam sekitar 660 tahun, beberapa abad, di bawah pembajakan konvensional**.