Asas Geologi Dalam Pertanian

ASAS GEOLOGI DALAM PERTANIAN Tuan Rusli Mohamed Timbalan Pengarah Geosains JMG Perak 05-5485219 [email protected]

BUMI KITA

STRUKTUR DALAMAN BUMI

Pergerakan perolakan dalam mantel menolak kepingan tektonik (kerak bumi) menjauhi atau merapati antara satu sama lain dan aktiviti tektonik ini menjadi punca utama pembentukan batuan

Pergerakan kepingan tektonik global sehingga kepada pembentukan dunia sekarang..

SIFAT FIZIKAL KERAK BUMI Sifat-sifat fizikal

Kerak benua

Kerak lautan

Ketebalan

25 - 40 km

5 - 10 km

Purata ketumpatan

2.8 g/cm3

2.9 g/cm3

Komposisi kimia

Felsik (asid) silika dan alumina (SIAL)

Mafik (basik) silika dan magnesia (SIMA)

Jenis batuan utama

Batuan cerah (granit, migmatit, pelbagai batuan sedimen dan metamorf)

Batuan gelap (basalt dan pelbagai batuan ultrabasik)

PENGENALAN KEPADA MINERAL • Berpunca daripada magma; • Unsur/sebatian bukan organik semulajadi yang mempunyai struktur dalaman dan komposisi kimia tertentu serta bentuk hablur dengan sifat fizikal khusus; • Mineral atau gabungan mineral tertentu akan membentuk batuan.

TINDAKBALAS PEMBENTUKAN MINERAL MENGIKUT PENYEJUKAN MAGMA

PENGELASAN MINERAL • 2 kumpulan berdasarkan kandungan unsur SiO2 – Mineral Silikat (kandungan SiO2) – Mineral Bukan Silikat (tiada kandungan SiO2)

Mineral Silikat Kumpulan Nama Mineral

Komposisi Kimia

Kuarza

SiO2

Kuarza

kuarza

Feldspar

Ortoklas Plagioklas

KAlSi3O8 CaNa(AlSi)4O8 ortoklas plagioklas

Mika

Muskovit/ Biotit

KAl2(Si3Al)O10(OH)2 biotit muskovit

MINERAL BUKAN SILIKAT Kumpulan Contoh mineral

Komposisi kimia

Karbonat

Kalsit Dolomit

CaCO3

Magnetit Kasiterit

Fe3O4

Halit

NaCl

Oksida Klorida Sulfat Sulfida Logam asli

CaMg(CO3)2

kalsit

SnO2

Gipsum Barit

CaSO4. 2H2O

Galena Sfalerit

PbS ZnS

Emas

Au

halit

BaSO4

galena emas

PENGENALAN KEPADA BATUAN • Jasad pejal yang terbentuk daripada susunatur mineral atau kumpulan mineral, di mana jenis dan kandungan mineral tersebut akan menentukan jenis batuan. • Kebanyakan batuan dibentuk oleh agregat beberapa jenis mineral yang saling bercantum antara satu sama lain, eg. batuan granit • Sebahagian dibentuk oleh satu jenis mineral seperti batu kapur (kombinasi mineral kalsit) • Setengahnya terdiri dari bahan bukan mineral seperti obsi di an (sebatian kaca tidak berhablur) dan pu mi ce (abu gunung berapi) dan arang batu (pecahan organik pepejal)

PENGELASAN BATUAN • 3 kumpulan utama berdasarkan cara pembentukan: – Igneus – Sedimen – Metamorf

KITARAN BATUAN

BATUAN IGNEUS • Pembentukan hasil daripada penyejukkan magma atau lava gunung berapi. • Merupakan batuan utama yang membentuk kerak bumi • Kandungannya terdiri daripada agregat pelbagai jenis mineral yang saling mengunci antara satu sama lain. • Saiz, jenis dan peratus kandungan mineral serta ragam kewujudannya menjadi penentu kepada jenis batuan igneus tersebut.

BATUAN IGNEUS • Semasa penyejukan magma, proses penghabluran mineral berlaku dengan kandungan ion-ion akan membentuk susunan tersendiri; • Penyejukan perlahan menghasilkan hablur bersaiz besar manakala penyejukan cepat menghasilkan jasad mass berhablur halus yang saling tumbuh (intergrown) antaranya; • Sekiranya magma panas menyejuk dengan pantas, ia akan membentuk jasad yang mempunyai atom-atom tidak teratur dipanggil kaca (glass); • Pengelasan batuan igneus dilakukan melalui tekstur dan komposisi mineral yang terbentuk

Pengelasan Batuan Igneus Batuan igneus terbentuk apabila magma menyejuk dan mengeras 2 jenis: i) Batu an ekstru sif atau volkanik: terbentuk apabila lava (magma tanpa komponen gas) menyejuk pada permukaan bumi ii) Batuan intr us if atau plutonik: terbentuk apabila magma menyejuk dan mengeras di bahagian bawah permukaan bumi

Kepelbagaian Jenis Batuan Igneus •

Bergantung kepada jenis dan komposisi magma yang menerobos

Jenis Magma

Mineral Utama

Komposisi Kimia

Batuan

Ultramafic

Olivine Pyroxene

Mg2SiO4 to Fe2SiO4 Ca(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O6

Pyroxinite Peridotite

Mafic (basaltic)

Olivine Pyroxene Plagioclase

Mg2SiO4 to Fe2SiO4 Ca(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O6 CaAlSi3O8 to NaAlSi3O8

Basalt Gabro

Intermediate

Plagioclase Amphibole Muscovite/Biotite Quartz

CaAlSi3O8 to NaAlSi3O8 NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH)2 KAl2(Si3Al)O10(OH)2 SiO2

Andesite Diorite

Felsic (granitic)

Potash Feldspar Quartz Muscovite/Biotite Amphibole

KAlSi3O8 SiO2 KAl2(Si3Al)O10(OH)2 NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH)2

Granit Rhyolite

BATUAN IGNEUS • Tanda pengenalan utama – Batuan bersifat masif – Butiran saling mengunci dan saling tumbuh (intergrow) antara satu sama lain

BATUAN SEDIMEN • Merupakan sedimen terpadat yang membentuk batuan melalui proses pemadatan dan penyimenan • Dikenali sebagai batuan sekunder kerana terbentuk hasil proses pengangkutan dan pengenapan semula pecahan/sepihan halus daripada batuan asal. • Agen pengangkutan boleh daripada air, angin atau glasier. • Saiz butiran dan kandungan bahan yang membentuk batuan akan menentukan jenis batuan sedimen.

BATUAN SEDIMEN •

3 punca utama i. Bahan detrital - hasil proses luluhawa kimia dan mekanikal yang diangkut dan diendapkan semula dan mengalami proses litifikasi membentuk batuan seperti konglomerat, batu pasir, syal, batu lodak dll. ii. Bahan terlarut - hasil luluhawa kimia yang termendak membentuk batuan sedimen kimia cth, batu kapur, enapan garam dan gipsum iii. Bahan organik – serpihan bahan organik yang dienapkan dan mengalami litifikasi membentuk batuan, cth. batu arang

PENGELASAN BATUAN SEDIMEN KLASTIK/DETRITAL

Contoh batuan sedimen (detrital) – Syal: bahan bersaiz lodak dan liat – Batu pasir: butiran bersaiz pasir – Konglomerat: butiran pelbagai saiz berbentuk membulat tersimen dalam matrik yang lebih halus – Breksia: butiran pelbagai saiz bersudut tersimen dalam matrik yang lebih halus

BATUAN SEDIMEN • Tanda pengenalan – Bersifat kurang padat dan mudah dipecahkan – Butiran tersimen antara satu sama lain – Mempunyai struktur pengenapan/primer seperti perlapisan, perlapisan silang, kesan riak dll. – Sering mengandungi fosil

Kesan riak

Perlapisan silang

Perlapisan

Mud crack

BATUAN METAMORF • Asal daripada perkataan: “meta” – perubahan “morf” – bentuk • Semua batuan boleh termetamorf apabila mengalami tekanan atau suhu atau keduaduanya sekali. • Proses metamorfisme berlaku dalam kerak bumi melalui perubahan ke atas batuan asal dalam keadaan pepejal. • Perubahan berlaku terhadap tekstur batuan dan kandungan mineralogi menghasilkan suatu bentuk batuan yang berlainan.

BATUAN METAMORF • Terbahagi kepada 2 – Metamorf sentuh: batuan yang berkedudukan hampir atau bersentuhan dengan jasad magma – Metamorf rantau: batuan yang mengalami canggaan secara rantau akibat aktiviti magma atau tekanan yang bertindak. • Gred metamorfisma dicirikan oleh tekstur dan kandungan mineralogi batuan yang terbentuk

PENGELASAN BATUAN METAMORF • Gred metamorf ditentukan mengikut jenis mineral dan tekstur (susunatur mineral) yang berlaku Metamorf sentuh (hornfels) Gnies Syis Filit Sabak (slate)

Makin rendah darjah/tahap metamorfisme

Batuan metamorf berfoliasi

Batuan metamorf tidak berfoliasi

• Tanda Pengenalan

– Batuan menjadi lebih padat dan lebih keras – Bersifat secara relatifnya rapuh dengan gaya pecahan bersudut dan tajam – Berlaku penghabluran dan penyusunan semula mineral membentuk tekstur tertentu

• Contoh Batuan Metamorfik – – – – – –

Slate Honfels Syis: Syis kuarza-mika Gneis Migmatit (berasal dari granit) Marmar

PEMBENTUKAN BAHAN TANAH • Bahan tanah/tanih terbentuk hasil penguraian/pereputan batuan yang disebabkan oleh tindakan luluhawa dan proses eksogen yang lain. • Proses eksogen:

– proses yang berlaku pada permukaan bumi yang menyebabkan jasad batuan menjadi lemah, pecah dan terurai seterusnya diangkut dan dienapkan semula.

• Proses eksogen meliputi

– Luluhawa, hakisan, susutan darat, angkutan – Pengenapan: mekanikal (bahan detrital); penyejatan/pengenapan kimia; bahan organik (gambut) – Tindakan organisma (termasuk manusia)

PROSES LULUHAWA • Proses utama yang mengubah jasad batuan kepada bahan tanah. • tiga proses utama:

– fiz ika l: perubahan mekanikal sebenar, seperti proses pengecilan saiz. – kim ia : mengoksidkan dan melarutkan juzuk atau butiran mineral sesuatu batuan. – biol ogi: disebabkan tindakan organisma terhadap batuan.

• Butiran batuan yang longgar akan mengalami proses hakisan, pengangkutan dan pengenapan semula di kawasan yang lebih rendah. • empat egen utama hakisan, pemindahan dan pengangkutan sedimen: – – – –

Graviti Tindakan glasier Air mengalir Angin

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES LULUHAWA • Kandungan batuan Lebih tahan terhadap luluhawa kimia

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES LULUHAWA • •

•

• •

Struktur batuan Iklim – tropika lembab: luluhawa kimia/biologi aktif – Arid/gersang: luluhawa fizikal Topografi – Kawasan rendah membentuk lapisan tanah tebal, jasad timbul tinggi menyebabkan hakisan mudah berlaku meninggalkan batuan dalam keadaan segar Masa – Meningkat mengikut masa Tumbuhan dan haiwan – Pemangkin luluhawa kimia/ biologi

APA YANG BERLAKU APABILA BATUAN GRANIT TERLULUHAWA?

PERUBAHAN SAIZ BATUAN BATUAN • • • • • • •

JASAD BATUAN PECAHAN BATUAN GRAVEL/KELIKIR PASIR LODAK LUMPUR LEMPUNG

PROSES LULUHAWA

TANAH

PROFIL LULUHAWA

PROFIL LULUHAWA DI MALAYSIA

GRED V - VI GRED IV GRED II - III GRED I

HASIL LULUHAWA BAHAN BATUAN • Oksid as i (Oxid atio n) – Unsur oksigen bersatu dengan mineral silikat berbesi seoerti olivine, pyroxene, amphibole dan biotite membentuk batu besi seperti limonite, hematite dan goethite. • Hid ro li sis ( Hyd rol ysis ) – Mineral silikat eg feldspar bertukar menjadi lempung. – Mineral silikat berbesi menjadi mineral lempung dan besi oksida

HASIL LULUHAWA BAHAN BATUAN • Umumnya, hasil terakhir membentuk mineral lempung yang terdiri daripada – Kaolinit Al2 (Si2O5 (H2O)) – Illit KAl2 (AlSi3O10 (OH)2) – Smektit (AlMg)4 Si8 O20 (OH)10) – Klorit (MgFe)6-x (AlFe)x Si4-x Alx (OH)10 Ortoklas

illit

plagioklas amphibol piroksin

smektit

Mineral Lempung

brick/common clay

Mineral Lempung

kaolin

Mineral Lempung

serisit clay (mika)

HASIL LULUHAWA BAHAN BATUAN Batuan Asal

Kandungan Mineral

Hasil Luluhawa

Gabro Basalt Dunit

silika berbesi,fedspar (Olivin, piroksen, amfibol, biotit)

• lempung dan tanah liat yang berwarna merah(limonite) akibat berlakunya pengoksidaan.

Tuf Pumis

feldspar

• feldspar akan mengalami hidrolisis dan membentuk tanah liat (kaolinite) yang berwarna cerah.

Granit Riolit Gneiss

kuarza, feldspar

• kuarza kekal sebagai mineral residual kerana tahan luluhawa • feldspar akan mengalami hidrolisis dan membentuk tanah liat (kaolinite) yang yang kaya dengan ion Na, Ca dan K.

Filit

Mika (muskovit/biotit)

• lempung dan tanah liat yang berwarna cerah yang kaya dengan K. • muskovit yang tahan luluhawa kekal sebagai mineral residual.

Serpentinit

serpentin

• talkum (banyak digunakan dalam industri kosmetik)

SEKI AN

TERIMA KASIH