Gemorfologi karst

Geomorfologi adalah sebuah studi ilmiah terhadap permukaan Bumi dan poses yang terjadi terhadapnya. Secara luas, berhubungan dengan landform (bentuk lahan) tererosi dari batuan yang keras, namun bentuk konstruksinya dibentuk oleh runtuhan batuan, dan terkadang oleh perolaku organisme di tempat mereka hidup. “Surface” (permukaan) jangan diartikan secara sempit; harus termasuk juga bagian kulit bumi yang paling jauh.

Kenampakan subsurface terutama di daerah batugamping sangat penting dimana sistem gua terbentuk dan merupakan bagian yang integral dari geomorfologi. Pengaruh dari erosi oleh: air, angin, dan es, berkolaborasi dengan latitude, ketinggian dan posisi relatif terhadap air laiut. Dapat dikatakan bahwa tiap daerah dengan iklim tertentu juga memiliki karakteristik pemandangan sendiri sebagai hasil dari erosi yang bekerja yang berbeda terhadap struktur geologi yang ada.

Torehan air terhadap lapisan batugamping yang keras dapat berupa aliran sungai yang permanen dan periodik, dapat juga merupakan alur drainase yang melewati bagian-bagian yang lemah. Sehingga membentuk cekungan-cekungan pada bagian yag tererosi dan meninggalkan bagian yang lebih tinggi yang susah tererosi. Ukuran dari cekungan dan tinggian ini bisa beberapa centimeter sampai beberapa kilometer.

Morfologi Makro

Dibawah ini adalah beberapa bentuk morfologi permukaan karst dalam ukuran meter sampai kilometer:
• Swallow hole

Lokasi dimana aliran permukaan seluruhnya atau sebagian mulai menjadi aliran bawah permukaan yang terdapat pada batugamping. Swallow hole yang terdapat pada polje sering disebut ponor. (Marjorie M. Sweeting, 1972). Pengertian ini dipergunakan untuk menandai tempat dimana aliran air menghilang menuju bawah tanah.
• Sink hole

Disebut juga doline, yaitu bentukan negatif yang dengan bentuk depresi atau mangkuk dengan diameter kecil sampai 1000 m lebih. (William B. White, 1988)
• Vertical shaft

Pada bentuk ideal, merupakan silinder dengan dinding vertikal merombak perlapisan melawan inclinasi perlapisan. (William B. White, 1988)
• Collapse (Runtuhan)

• Cockpit

Bentuk lembah yang ada di dalam cone karst daerah tropik yang lembab. Kontur cockpit tidak melingkar seperti pada doline tetapi seperti bentuk bintang dengan sisi-sisi yang identik, yang menunjukkan bahwa formasi cone merupakan faktor penentunya. (Alfred Bogli, 1976)
• Polje

Depresi aksentip daerah karst, tertutup semua sisi, sebagian terdiri dari lantai yang rata, dengan batas-batas terjal di beberapa bagian dan dengan sudut yang nyata antara dasar/ lantai dengan tepi yang landai atau terjal itu.(Fink, Union Internationale de Speleologie)
• Uvala

Cekungan karst yang luas, dasarnya lebar tidak rata (Cjivic, 1901) : lembah yang memanjang kadang-kadang berkelak-kelok, tetapi pada umumnya dengan dasar yang menyerupai cawan. (Lehman, 1970)
• Dry valley

Terlihat seperti halnya lembah yang lainnya namun tidak ada aliran kecuali kadang-kadang setelah adanya es yang hebat diikuti oleh pencairan es yang cepat. (G.T. Warwick, 1976).

Pulau Jawa memiliki kawasan karst yang cukup spesifik yaitu karst Gunung Sewu, dimana bentukan bukit-bukit seperti cawan terbalik (cone hill) dan kerucut (conical hill) begitu sempurna dengan lembah-lembahnya. Bukit merupakan residu erosi dan lembahnya adalah merupakan daerah diaman terjadi erosi aktif dari dulu sampai sekarang. Bagian-bagian depresi atau cekungan merupakan titik terendah dan menghilangnya air permukaan ke bawah permukaan. Erosi memperlebar struktur (lihat geologi gua dan teori terbentuknya gua), kekar, sesar, dan bidang lapisan, dan membentuk gua-gua, baik vertikal maupun horisontal.

Gua-gua juga dapat terbentuk karena adanya mata air karst. Mata air (spring) karst ini ada beberapa jenis:
• Bedding spring

mata air yang terbentuk pada tempat dimana terjadi pelebaran bidang lapisan.
• Fracture spring

mata air yang terbentuk pada tempat dimana terjadi pelebaran bidang rekahan.
• Contact spring

mata air yang terbentuk karena adanya kontak antara batu gamping dan batu lain yang impermiabel.
• Vrulja

jenis mata air yang berada di bawah permukaan air laut disebut dengan

Morfologi Mikro

Ada kawasan karst dengan sudut dip yang kecil dan permukaannya licin. Area ini dipisah-pisahkan dalam bentuk blok-blok oleh joint terbuka, disebut dengan grike-Bhs. Inggris, atau Kluftkarren-Bhs. Jerman. Bentukan-bentukan minor ini dalam bahasa Jerman memiliki akhiran karren (lapies-Bhs Perancis). Sering permukaan blok itu terpotong menjadi sebuah pola dendritic dari runnel dengan deretan dasar (round) dipisahkan oleh deretan punggungan (ridge) yang mengeringkannya kedalam grike terlebih dahulu. Juga terkadang mereka memiliki profil panjang yang hampir mulus. Bentukan ini disebut Rundkarren.

Tipe lain adalah Rillenkarren yang memiliki saluran yang tajam, ujung punggungan dibatasi oleh deretan saluran berbentuk V. Biasanya nampak pada permukaan yag lebih curam daripada rundkarren, dengan saluran sub-paralel dan beberapa cabang.

Microrillenkarren merupakan bentuk gabungan tetapi hanya memiliki panjang beberapa centimeter dan lebarnya 10-20 mm. Pseudo karren, memiliki bentuk sama dengan rundkarren dan rinnenkarren. Tetapi hanya terjadi pada granit di daerah tropik yang lembab.

GUA
Torehan air dan es adalah faktor utama yang memperlebar zonal lemah dilapisan batu gamping, sehingga terbentuk gua-gua. Ada banyak teori yang menjelaskan asal muasal terjadinya gua (teori klasik), namun sekarang sudah ada teori yang menjelaskan dan diterima secara umum. Perbedaan teori tersebut dikeluarkan oleh orang yang berasal dari kawasan karst yang berbeda, sesuai dengan karakteristik daerah tersebut. Lihat teori terbaru mengenai proses terlahirnya gua. Lihat juga speleogenesis.

GEOLOGI GUA

Batuan sedimen batu gamping disusun dari sisa-sisa tumbuhan dan binatang yang menghasilkan kalsium karbonat sebagai bagian dari metabolismenya membentuk bagian utama dari batugamping. Komponen lainnya adalah dari pengendapan secara kimiawi atau oleh proses biokimia. Secara bersama-sama tersedimentasi pada dasar laut; dan hal ini tidak memilki karakter yang seragam diseluruh bagiannya, jadi batugamping bukan merupakan komposisi yang seragam. Jenis dari batugamping ini sangat tidak terbatas. Sederetan sejarah dari jenis sedimentasi adalah litifikasi, formasi batuan dari bentuk yang khusus. Hal ini melibatkan perubahan kimia yang komplek seperti halnya adalah sementasi dan rekristalisasi, silikafikasi dan dolomitasi: secara bersama-sama biasa disebut dengan istilah diagenesis. Gua-gua hanya dapat dibentuk dari batuan yang ter-litifikasi, dan jelas bahwa karakter sedimen semula dan sejarah diagenetik adalah faktor-faktor yang mengontrol lokasi sebuah gua.

Proses kelahiran sebuah gua biasa disebut dengan speleogenesis, dan fitur dari geologi sangat besar pengaruhnya disini. Ada beberapa sistem pengklasifikasian batugamping (limestone). Sebagian tergantung kepada komponen perbedaan lingkungan formasi, perbedaan material komponen, perbedaan ukuran butir, perbedaan matrix, dan perbedaan perubahan diagenesisnya. Berbagai sistem klasifikasi tersebut memungkinkan untuk adanya derajat gradasi antar klasifikasi dan ada beberapa kelengkapan tambahan.

Adapun mineral dari batugamping adalah:

·         Calcite CaCO3 Struktur materialnya sebagian besar dari invertebrata laut dan merupakan komponen utama dari limestone. Mengkristal dalmsistem trigonal.

·         Aragonite CaCO3.

·         Dolomite CaMg(CO3)2 .

·         Chaldedony SiO2 .

PEMANFAATAN SUNGAI BAWAH TANAH DI KAWASAN KARST

Apabila kita melakukan penelusuran dalam gua, kita tidak asing lagi dengn bentukan khas dan mempunyai daya tarik tersendiri karena bentuknya yang bermacam-macam dan unik. Biasanya adanya rekahan-rekahan yang terbuka menyebabkan air mudah meresap ke dalam lapisan batugamping, kemudian muncul pada langit-langit, dinding, serta lantai gua membentuk ornamen gua (speleothem) yang paling terkenal adalah stalactite dan stalagmite.

Kondisi geologi di kawasan karst ini merupakan salah satu penentu bentukan speleothem. Tidak hanya itu, situasi geologi juga menentukan bentuk dari lorong-lorong gua. Dikenal dengan struktur sebagai pengontrol. Dalam hal ini adalah bidang perlapisan (bedding plane) serta rekahan akibat kekar (joint) dan sesar (fault).

PERMASALAHAN AIR DI KAWASAN KARST

Dengan memperhatikan fenomena di atas, bisa diketahui bahwa di setiap musim kemarau tidak tersedia air permukaan dalam jumlah cukup. Sehingga bencana kekeringan menjadi ancaman di setiap tahun. Padahal jauh di bawah permukaan, air mengalir dengan percuma kemudian muncul di tempat lain yang jauh.Untuk selanjutnya pembicaraan dititikberatkan pada pemanfaatan sungai bawah tanah untuk penanggulangan masalah kekeringan tersebut.

Salah satu kawasan karst yang memiliki kondisi ekstrim seperti tersebut di atas adalah satu kawasan di Kabupaten Gunungkidul yang terkenal dengan nama Kawasan Karst Gunung Sewu. Tercatat di tahun 1987, bencana kekeringan diderita oleh sekitar 193.900 jiwa di 7 kecamatan wilayah Kabupaten tersebut. Untuk memenuhi kebutuhan akan air, penduduk kawasan ini rela melakukan apa saja. Mereka mengkonsumsi air dari telaga-telaga yang, ada sekalipun di telaga tersebut juga berlangsung aktifitas mandi, cuci, dan memandikan ternak. Juga sumber-sumber air lainnya seperti gua-gua yang terdapat aliran sungai bawah tanah.

BENTUK LAIN PEMANFAATAN SUNGAI BAWAH TANAH

·         Di salah satu pedukuhan kecil kawasan karst Gombong Selatan, sungai bawah tanah digunakan sebagai sumber pembangkit listrik dengan distribusi pembagian jumlah daya yamg mereka kelola sendiri. Meskipun di Kota Kecamatannya sendiri dan daerah sekitarnya belum teraliri jaringan instalasi listrik dari PLN.

·         Untuk Industri, sungai bawah tanah Gua Londron di kawasan Maros Sulawesi Selatan yang sebagian besar dimanfaatkan pabrik semen Tonasa.

·         Sebagai laboratorium alam, sungai bawah tanah (baca : gua) memiliki biota, sistim hidrologi dan unsur lain yang spesifik. Berbagai ilmu yang menyangkut biota, gua beserta lingkungannya, genesa gua dan lain sebagainya terdapat satu unifikasi ilmu pengetahuan yang masih terus digali dan dikembangkan yaitu speleologi.

·         Untuk wisata umum, contohnya di Kalimantan Selatan ada dua buah gua yang dapat dilayari yang mulai dikembangkan untuk wisata.

·         Wisata minat khusus, untuk penggemar kegiatan alam bebas (caving, cave diving, black water rafting). Berbagai macam kondisi yang multikomplek cukup menantang untuk penggemar kegiatan alam bebas. Saat ini perkembangan kegiatan caving dan kegiatan alam lain yang berhubungan banyak dilakukan oleh para penggemar olahraga alam bebas di Indonesia maupun di luar negeri.

SPELEOTHEM

Kesepakatan dalam klasifikasi speleothem memiliki dua hirarki; form (bentuk) dan style (corak). Form adalah speleothem dengan bentuk dasar yang dapat membedakan berdasar pada perilaku pertumbuhan mineral atau mekanisme dasar deposisinya. Style adalah klasifikasi lanjutan dari form yang menjelaskan bentuk berbeda yang merupakan hasil dari perbedaan tingak aliran, tingkat deposisi, dan faktor lainnya.
Daftar form speleothem menurut kesepakatan adalah:

A. Form dripstone dan flowstone

1. Stalactite

2. Stalagmite

3. Draperies

4. Flowstone sheet

B. Form Erratic

1. Shield
. Helictites
3. Form Botryoida
4. Anthodite
5. Moonmilk

C. Form sub-aqueous

1. Kolam rimstone

2. Concretion dari berbagai macam

3. Deposit kolam

4. Deretan kristal
Klasifikasi diatas dibatasi pada kelompok mineral tertentu, terutama karbonat.

Speleothem Dripstone dan Flowstone

Stalactite

Air muncul di atap gua menggantung sebentar sebelum jatuh ke lantai gua. Selama menggantung tersebut, CO2 menghilang ke atmosfir gua, larutannya menjadi sangat jenuh air, dan bahan mineralnya yang sangat sedikit jumlahnya akan tertinggal melingkar dengan ukuran sama dengan tetesannya. Lingkaran tersebut akan tumbuh ke bawah dengan diameter konstan dan materalnya bertambah terus sampai sebuah tube yang ramping terbentuk. Tube ini agak porous sehingga air dapat merembes melalui antar butirannya dan sepanjang retakan untuk mengendapkan material di bagian luar. Porositas ini disebabkan oleh karena bahan yang diendapkan tersebut menggantung dan terkena gaya gravitasi, sehingga antar butir tidak terikat dengan kuat.

Hasilnya dari mekanisme diatas adalah stalactite, yang memiliki lubang di dalamnya atau paling tidak meninggalkan bekas lubang di tengah kanalnya. Untuk stalactite yang lebih besar, tambahan bahan adalah datang dari tambahan air rembesan dari luar turun melalui luar, lebih banyak daripada dari tengah kanal. Saluran pada stalactite terkadang cukup besar untuk dimasuki butiran pasir atau material klasitik lainnya, dan dapat tergabung kedalam speleothem tersebut. Banyaknya corak stalactite disebabkan oleh terhambatnya saluran, dan karena variasi panjang musim. Panjangnya stalactite tersebut tergantung kepada berat yang dapat didukung, dan stalactite rusak dan jatuh kebawah akibat bebannya sendiri adalah hal yang lumrah.

Stalagmite

Tetesan yang jatuh kebawah ke lantai gua terus mengendapkan material, dan membangun suatu gundukan yang disebut stalagmite. Kemudian dia tumbuh sebagai bentuk silinder yang semakin tinggi. Radius pertumbuhannya dibatasi oleh tingkat tetesan karena sangat menurunnya tingkat jenuh air atau penguapan sempurna lapisan tipis embun yang tersebar di sekitar titik jatuhnya. Diameter yang seragam menujukkan bahwa adanya kondisi yang konstan selama perode waktu yang panjang.

Proses pertumbuhan dripstone dapat di-angka-kan untuk menghasilkan hubungan matematis antara parameter ukuran dan bentuk serta karakter larutan. Analisis dari Curls (1973) terhadap straw stalactite, menunjukkan bahwa diameter straw berhubungan dengan gaya gravitasi terhadap butir tetesan dan tekanan bidang permukaan dari cairan dengan menggunakan bilangan Bund tanpa dimensi.

Stalagmite memiliki struktur internal yang terdiri dari cuspate layer atau caps (balutan). Stalagmite berusaha mempertahankan keseragaman penampang melintang dapat dijelaskan dengan keseimbangan diameter, d, yang mengukur lebar ke samping dari larutan sebelum deposisi selesai. Franke (1961, 1963, 1965) membuat penggunaan keseimbangan diameter untuk mengevaluasi tingkat pertumbuhan dan kondisi berikutnya dari penambahan larutan. Corak teras (petak) secara tidak langsung menyatakan variasi periode pada tingkat pertumbuhan, dan corak kerucut menunjukkan tingkat pertumbuhan yang rendah.

TEORI TERBARU MENGENAI PERKEMBANGAN PERGUAAN

Di tahun-tahun terakhir ada sebuah peralihan yang penting, dari penggunaan teori fisiografi dan pertimbangan kualitatip teori “klasik” menuju ke pendekatan proses yang lebih kuantitatip. Berbagai studi terakhir telah meneliti keadaan geologi, hidrologi, serta pelapukan kimiawi dan mekanis oleh pelapukan oleh iklim dan proses erosi yang berhubungan terhadap perguaan dan perkembangan karst. Bacaan yang merujuk ke hal-hal yang komprehensif misalnya yang dilakukan oleh Jennings (1985), Sweeting (1973), Ford dan Cullingford (1976), White (1988), Ford dan William (1989).

Menurut Ford (1981), sekarang dikenal bahwa tidak ada satupun kasus umum dari perkembangan gua batu gamping yang secara tepat dapat ditetapkan seperti teori lama. Lebih dari itu, ada tiga kasus yang umum, gua vadose predominan, gua deep phreatic dan gua water table.

Satu atau beberapa tipe perkembangan gua yang umum bahwa terjadi dipengaruhi oleh frekuensi penetrasi air tanah di rekahan yang signifikan, dan oleh perbandingan kekar ke bidang perlapisan. Secara bersama-sama, karakteristik ini berkombinasi membentuk konsep konduktifitas hidrolik. Konduktifitas hidrolik adalah sebuah koefisien perbandingan yang menjelaskan tingkatan dimana air dapat bergerak melalui media permiabel (Fetter, 1980). Makin tinggi konduktifitas hidrolik, makin besar kemungkinan sebuah gua water table akan berkembang. Gua water table sangat lazim adalah pada lapisan batuan yang datar, dimana penempatan air tanah terjadi karena adanya layer batu yang lebih resist. Penetrasi dalam dari air terhalang oleh adanya pembukaan dangkal bidang perlapisan yang mana terus menerus menjadi menjadi mata air.

Gua tipe vadose berkembang pada aliran air yang cukup terkumpul diatas titik sink dan mengangkut air menuju water table atau mata air. Gua deep phreatic mencapai perkembangan optimal pada batuan dengan kemiringan yang tajam karena terus menerus mengikuti bidang perlapisan ke tempat yang lebih dalam.

Palmer (1984) mencatat bahwa lorong yang lebih besar dari banyak gua memperlihatkan sebuah urutan level dari yang termuda, bagian yang masih aktif, berada di elevasi terbawah. Pada level yang mana terjadi pelebaran terkonsentrasi pada atau didekat bagian yang sejaman dengan level sungai. Penelitian di Kentucky oleh Miotke dan Palmer (1972), menunjukkan bahwa pola perguaan merupakan refleksi dari sejumlah perubahan pada base level dan iklim sejak Periode Tersier Akhir.

Dimana gua-gua terbentuk tergantung pada geologi setempat, dan hidrologi, dan mungkin untuk satu gua memiliki lorong terbentuk diatas atau dibawah water table. Dia lebih lanjut menekankan bahwa hubungan yang lebih jelas dalam beberapa area antar level gua dan sejarah fluvial, menampilkan kecenderungan pelarutan untuk sampai ke water table.

Fakta-fakta lokasi yang tersebut disini berasal dari berbagai peneliti karst sehingga makin menjelaskan evolusi gagasan mengenai speleogenesis gua. Debat diantara peneliti terdahulu, apakah gua bermula di bawah atau di atas water table telah secara mendasar dapat diselesaikan. Sekarang dapat diterima bahwa tiga asal muasal tersebut dapat terjadi mungkin tergantung kepada kondisi hidrologi dan geologi setempat.

GEOMORFOLOGI DAERAH KARST

Intrepretasi Peta Topografi Karst

Bentuk fenomena karst yang nampak di permukaan bumi :
1.            Tanah regolith

Merupakan residu pelarutan yang mengandung FeO2 pada lantai gua ataupun dasar doline
2.            Lapies

Menampakkan batuan kapur dalam bermacam relief kasar dengan selingan kesan bekas terjadinya pelarutan

3.            Alur air permukaan (surface drainage)
4.            Ponor

Tempat berakhirnya alir air pada alur permukaan
5.            Sinkhole

Bentuk cekungan yang terjadi oleh proses pelarutan batu kapur atau sejenisnya yang terletak di bawah permukaan

6.            Doline

Depresi yang terjadi oleh proses larutan dan runtuhan sinkhole, berbentuk bulat oval. Kedalamannya 2 m sampai 100 m. Diameternya 10 sampai 1000 m.

7.            Uvala
Merupakan lahan cekungan memanjang berbentuk oval akibat proses berkembangnya bentuk dan ukuran doline. Baik proses pelarutan maupun runtuhnya dinding doline. Kedalamannya 100 sampai dengan 200 m.

8.            Polje
Cekungan di daerah kapur yang mempunyai drainage di bawah permukaan. Terjadi dari perluasan uvala karena proses solusi dan collapse

9.            Hum
Penampakan residual dari uvala yang meluas akibat proses collapse dinding akibat korosi, pelapukan, dan beban air hujan.

10.          Vaucluse
Gejala karst yang berbentuk lubang tempat keluarnya aliran air tanah

11.          Karst window, natural bridge
Hasil pelarutan dan erosi batuan oleh air yang mengalir

12.          Gapura/ pintu gua
Terjadi dari tingkat kemajuan peristiwa fisis (erosi dan collapse)

Identifikasi pencirian adanya mulut gua dari interpretasi peta topografi, foto udara:

·         Pola aliran yang terputus, baik aliran periodik maupun aliran semua musim. Bentuk : Swallow hole (hilangnya aliran sungai / air), resurgence (tempat munculnya kembali aliran air ke permukaan, bisa sungai, bisa spring (sumber air /mataair). Ciri morfologi permukaan: dari peta topografi atau foto udara terlihat aliran sungai yang terputus. Untuk swallow hole, aliran air masuk menghilang kebawah permukaan tanah melewati mulut gua. Untuk resurgence dan spring, aliran air muncul dari bawah tanah melewati mulut gua.

·         scarp, escarpment. Bentuk : resurgence, spring, fosile, Ciri morfologi permukaan : adanya tebing akibat sesar.

·         pothole, shaft, dome pit. Dapat diidentifikasi di lapangan dan foto udara. Bentuk : lobang sumuran, celah vertikal. Ciri morfologi permukaan : tidak tentu.

·         closed depression (uvala, cockpit, doline/ sinkhole). Bentuk: lembah-lembah karst yang tertutup dan  vegetasi lebih lebat atau dengan jenis tumbuhan yang berbeda dengan vegetasi endemis disekitarnya serta adannya kelelawar, burung sriti, burung walet yang menuju atau dari satu titik daerah tertentu.

Adanya lapisan impermiabel Pendapat ahli tentang hidrologi karst :

·         Grund
Air tanah pada daerah gamping mempunyai permukaan yang teratur, yang berarti didalam lapisan batu gamping terdapat adanya pipa yang berhubungan. Hal ini dibuktikan dengan pemberian warna atau zat-zat kimia lainnya (water tracing).

·         Katzer
Air tanah pada daerah kapur ini tidak teratur, yang berarti pipa yang satu dan yang kain tidak ada hubungan. Bahwa terdapat pipa kapur yang pada level tinggi itu berair, terdapat pula daerah yang rendah itu kering.

·         Lehman
Sependapat dengan Grund, lebih ditegaskan bahwa pipa kapur yang diameternya besar mempunya tekanan hidrostatis kapiler yang lebih besar dari pada pipa kapur yang diameternya kecil. Ketiga ahli tersebut sependapat bahwa sungai-sungai bawah tanah itu kita dapatkan pada lapisan batu gamping yang tidak begitu tebal atau tipis/ dangkal.

Kenampakan yang berhubungan dengan daerah Karst :

1.       Terra rosa
Sisa-sisa material berwarna merah ( soil bersifat lempungan).

2.       Lapies
Batu gamping yang mempunyai relief tinggi dan berbentuk Masiv.

HIDROLOGI AKIFER KARBONAT
Klasifikasi dari Akifer Karbonat
(Bagian Ini Diperoleh dari Reeder, 1988)

White (1969, 1977) telah mengelompokkan akifer karbonat berdasarkan sistem air tanah dan setting hidrologi. Air tanah bergerak dalam akifer karbonat dengan aliran difusi, aliran yang lambat atau aliran bebas. Aliran difusi terjadi dalam batuan yang tingkat kelarutannya rendah seperti batu gamping menyerpih atau dolomit kristalin. Pada aliran difusi akifer karbonat, jarang ada saluran yang terintegrasi, guanya kecil tidak beraturan yang mana sering kali hanya modifikasi kekar secara pelarutan. (White, 1969)(Figure 3)

Akifer aliran lambat dicirikan dengan aliran lambat oleh lingkungan artesis atau dalam lapisan yang tipis diantara batuan yang kedap (Gunn, 1985). Aliran lambat akifer karbonat memiliki jaringan pola gua karena rendahnya pengisian yang terpusat, yang mana dihalangi oleh lembaran batuan dasar yang permeabilitasnya rendah. Oleh karena itu, pelarutan berada sepanjang kekar yang ada dan membangkitkan sebuah jaring perguaan yang padat (White, 1969)(Figure 4).

Akifer karbonat yang mengalir lambat memiliki perkembangan sistem drainase bawah permukaan yang baik serupa polanya dengan sistem drainase permukaan. Input ke bawah permukaan dapat dari menghilangnya air permukaan, seperti aliran dari sinkhole dan infiltrasi pada umunya. Dalam tipe akifer ini, tapak aliran air tanah diperlebar oleh pelarutan menjadi sebuah sistem saluran yang terintegrasi dengan baik. (Gambar 5).

Kecepatan aliran dalam akifer karbonat aliran bebas dapat mencapai puluhan feet/detik dan seringkali dalam bentuk turbulen (White, 1969). Aliran turbulen terjadi melalui suatu ruangan kosong yang ukurannya berkisar dari 0.01 inchi karena pelebaran rekahan dan bidang perlapisan secara pelarutan, menjadi saluran phreatik besar dengan ukuran lebih dari 30 feet. Ruang ini berada dalam massa batugamping yang mana memiliki premeabilitas primer sangat rendah (Gunn, 1985). Permeabilitas sekunder berkembang dengan baik dalam aliran bebas akifer karbonat menjadi proses pelarutan yang membentuk ruang hampa ini.

HYDROLOGY OF CARBONATE AQUIFERS
Flow and Storage in Carbonate Aquifers
( HIDROLOGI DARI AKIFER KARBONAT )

Aliran dan Penyimpanan dalam Akifer Karbonat Di suatu akifer karbonat, aliran berada pada saluran (conduit) dan difusi end members, dengan aliran difusi terjadi pada rekahan yang rapat, kekar, dan bidang perlapisan, dimana kecepatannya sangat lambat dan alirannya sesuai dengan Hukum Darcy (Atkinson dan Smart, 1981). Hukum Darcy terdiri dari rumus aliran fluida berdasar pada asumsi bahwa aliran adalah laminer (tidak terjadi percampuran), dan inersianya dapat terabaikan (Bates dan Jackson, 1987). Pengisian kembali terhadap aliran dan penyimpanan air yang sesungguhnya, adalah sebuah akifer yang masuk baik yang berupa sumber yang dapat berbentuk terpusat maupun yang tersebar (Gambar 6).

Suatu saat jumlah pengisian air tinggi dalam zona subcutaneous (dibawah kulit) yang permiable (Atkinson and Smart, 1981). Zona ini dijelaskan oleh William (1983), sebagai batuan pada layer yang lebih tinggi yang dapat bertahan dibawah lapisan tanah, tetapi diatas zona jenuh yang permanen. Zona ini sangat penting dalam karst terrain karena dari permeabilitas sekundernya yang tinggi, timbul dari pelarutan kimiawi yang amat sangat. Lebih jauh lagi, perlebaran secara korosi mengurangi dengan penyebab kedalaman sebuah peningkatan permeabilitas kecuali pelebaran master kekar dan sesar (Gambar 7).

Air dapat juga mengalir secara lateral (kearah samping) pada zona subcutneous untuk mengisi dengan jalan melalui rute yang dibuat oleh pelarutan preferential (istimewa) di tempat yang secara geologi menguntungkan seperti misalnya perpotongan kekar utama atau bidang perlapisan (bedding palane) yang terbuka (Williams, 1983). Kapasitas dari rute ini dapat sesuai dengan aliran vadose dan shaft dimana hasil integrasi dari aliran yang lebih kecil mengalir melalui retakan, kekar dan bidang perlapisan (Gunn,1985). Pada rekahan yang sangat rapat, kekar dan bidang perlapisan, aliran ini dapat menjadi difusi dan mengisi saluran dibawah kondisi aliran dasar.

Penyimpanan (storage) dapat menempati zona subcutneous saat sebuah water body di tempat yang tinggi, menjadi cadangan saturasi semusim untuk batuan dasar yang permeabilitasnya yang lebih rendah. Mangin (1974, 1975) dan Friederich (1981) menunjuk ke zona ini sebagai zona epikarstik, yang mana terdiri dari dua level utama, zona soil dan batugamping yang weathered lebih dari 15 sampai dengan 30 feet. Istilah dari subcutneous dan epikarstik dapat dipertukarkan, sekalipun subcutneous lebih banyak dipergunakan.

Dibawah zone subcutaneous atau epikarst, adalah zona yang merupakan tempat penyimpanan yang rendah, zona transisi, yang mana dihubungkan dengan rekahan, kekar, dan intergranular seepage (rembesan antar butir). Pada zona saturasi, storage yang dinamik dapat berada disitu. Tipe storage ini dapat terjadi diatas level spring dalam akifer yang tidak terbatasi dimana pengeringan air secara bebas sebagai aliran drainasi gravitasi dan dibawah level spring dimana cadangan perennialnya dapat sangat besar, tetapi karena sebuah perubahan kecil dalam ujung hirdolik, pelepasannya kecil saja. dimana storage perennial (menahun) dapat berukuran besar, tetapi karena perubahan kecil pada kepala hidrolik, pengisiannya lambat. Dengan begitu air tanah dapat mengalir pada zone perennial baik melalui saluran (conduit) maupun melalui proses difusi (Hobbs dan Smart, 1986).

Fr. HMJ Geo UNDIP

Posted in: good article