MODUL II
PENGERTIAN VULKANOLOGI (ILMU GUNUNGAPI)
Mengapa harus ada Vulkanologi ?
Banyaknya letusan gunungapi dengan bencana alam yang ditimbulkannya
Sejak jaman dulu, di lingkungan geologi gunungapi selalu padat penduduknya
Jadi, di samping bencana juga terdapat sumber daya alam
Tahun 1980an vulkanologi mengalami kemajuan pesat akibat letusan St. Helens
Sebelumnya, letusanletusan-letusan besar gunungapi terrekam dalam sejarah, seperti letusan G. Tambora (1815), Krakatau (1883) dll
Indonesia memiliki 500an gunungapi, 128 buah di antaranya aktif, sisanya tidak menunjukkan aktivitasnya sejak 100 tahun terakhir
Organisasi seprofesi para ahli vulkanologi sedunia bernaung di bawah bawah IVCEI (International Volcanologists, Chemistrists and Earth Interior) Interior)
Anggota organisasi seprofesi tersebut meliputi para ahli vulkanologi, vulkanologi, geokimia (kimia bumi) dan geofisika (Earth Interior)
1
Letusan-letusan besar gunungapi di dunia yang banyak memakan korban jiwa (sumber: Oppenheimer (2003), dan Smithsonian Global Volcanism Program; ILG: indeks letusan gunungapi) Erupsi Vesuvius Taupo
tahun
Tinggi kolom letusan (km)
ILG
N. hemishemis-phere (°C)
Korban
79
?
7
?
?
181
51
7
?
~
Baekdu
969
25
6 –7
?
?
Kuwae
1452
?
6
−0.5
?
Huaynaputina
1600
46
6
−0.8
≈1400
Tambora
1815
43
7
−0.5
> 71,000
Krakatau
1883
25
6
−0.3
36,600
Santamarí Santamaría
1902
34
6
Tanpa anomali
Katmai
1912
32
6
−0.4
2
Mt. St. Helens
1980
19
5
Tanpa anomali
57
?
> 2,000 23,000
El Chichó Chichón
1982
32
4 –5
Nevado del Ruiz
1985
27
3
Tanpa anomali
Pinatubo
1991
34
6
−0.5
7,000– 7,000–13,000
1202
2
Bencana letusan G. Vesuvius pada 79 M telah meruntuhkan kota Pompeii, Stabei dan Herculaneum
VULKANOLOGI VS. VOLKANOLOGI
Kata Volcano (gunungapi) pertama kali berasal dari pulau kecil yang bernama Volcano, Volcano, yang terletak di Laut Mediterania, Sicily.
Berasal dari bahasa Italia yaitu kata “vulcano” vulcano” yang berarti Dewa Api (penjaga pada tubuh gunungapi)
Dalam bahasa Belanda “vulkaan” vulkaan” yang berarti gunungapi
Dalam bahasa Inggris: volkanologi berasal dari kata “volcanology” volcanology”, yaitu volcano (= gunungapi) dan logos (ilmu)
Jadi: di Indonesia dapat menyebutnya ilmu gunungapi, gunungapi, vulkanologi atau volkanologi
Penyebutan harus secara konsisten
3
Definisi Vulkanologi / Ilmu Gunungapi / Volkanologi
Menurut Alzwar dkk (1988), gunungapi adalah: • Timbulan di permukaan bumi, yang tersusun atas timbunan rempah gunungapi • Tempat dengan jenis dan kegiatan magma yang sedang berlangsung • Tempat keluarnya batuan leleran dan rempah lepas gunungapi dari dalam bumi Menurut MacDonald (1972): – Tempat / bukaan berasalnya batuan pijar (gas) dan umumnya keduanya, keduanya, keluar ke permukaan bumi, sehingga bahan batuan tersebut berakumulasi membentuk bukit atau gunung Menurut Bronto (2006): • Setiap proses alam yang berhubungan dengan kegiatan gunungapi, meliputi asalasal-usul pembentukan magma di dalam bumi hingga kemunculannya di permukaan bumi dalam berbagai bentuk dan kegiatannya • Setiap magma yang muncul ke permukaan bumi adalah gunungapi
KELEMAHAN definisi Alzwar dkk (1988)
Jika gunungapi harus berbentuk timbulan, maka tipe gunungapi perisai tidak termasuk di dalamnya Jika gunungapi tersebut adalah aktivitas magma yang sedang berlangsung, maka gunungapi yang telah mati (tidak aktif) tidak termasuk di dalamnya Kontroversi: morfologi kerucut gunungapi seperti Gunung Ungaran, Merbabu, Muria, Lawu dll ---- maka bukan termasuk gunungapi
4
KELEMAHAN definisi MacDonald dkk (1972)
Jika gunungapi harus membentuk bukit/gunung, maka tipe gunungapi ini tidak termasuk di dalamnya: – Gunungapi perisai --- berbentuk perisai – Gunungapi maar --- membentuk lembah yang kadang-kadang terisi air
PRINSIP DAN TEORI DASAR PEMBELAJARAN VULKANOLOGI
Prinsip “The present is the key to the past” past” – Kini: ribuan gunungapi tersebar di seluruh dunia dengan berbagai tatanan tektoniknya; menghasilkan batuan asal gunungapi yang proses pembentukannya dapat kita lihat secara langsung --- the present – Kini: banyak sekali singkapan batuan asal gunungapi yang proses pembentukannya tidak diketahui secara langsung --the past Dari mana asal batuan gunungapi tersebut? Dengan mengetahui kejadian gunungapi pada masa kini, maka dapat direknostruksi kejadian gunungapi pada masa lalu Teori Tektonik Lempeng --- proses geologi yang mengontrol pembentukan gunungapi
5
Teori Tektonik Lempeng
Tektonik lempeng (plate tectonics) adalah teori tentang lapisan kaku bagian terluar bumi (lithosphere) yang terpecah-pecah hingga menjadi lusinan lempeng yang satu sama lain saling bergerak, seperti serpihan-serpihan / lempengan-lempengan papan kayu yang terapung di atas perairan
Mengapa kerak bumi mengapung?
Susunan / Struktur Bagian Dalam Bumi
6
Material Penyusun Bagian Dalam Bumi dan Sifat-Sifatnya (sumber: Mason & Moore, 1982)
Kerak bumi
Ketebalan
Densitas (gr/cm3) Atas (top)
Bawah (bottom)
30
2,2
-
Batuan silisik
-
2,9
Andesit, basalt pada bagian dasar
3,4
-
Peridotit, eklogit, olivin, spinel, garnet, piroksen
-
4,4
Peroksit, oksida
4,4
-
Magnesium dan SiO2
-
5,6
9,9
-
-
12,2
Selubung (mantel) atas
720
Selubung bawah
2.171
Inti luar
2.259
Inti dalam Total ketebalan
1221
12,8
-
-
13,1
Ditemukan pada tipe batuan
Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel
6.371
ARUS KONVEKSI YANG MENDASARI PERGERAKAN LEMPENG-LEMPENG
•
•
Kerak bumi bersifat kaku, mengambang di atas mantel caircair-plastis.
•
Pada awalnya hanya ada lempeng benua Pangea
•
Pengambangan tersebut memecah lempeng Pangea menjadi Gondwana dan Laurasia
•
LempengLempeng-lempeng benua bergerak saling menjauh dan mendekat bertumbukan
•
Hal itu menyebabkan lempenglempeng-lempeng benua pecah menjadi lempenglempenglempeng yang lebih kecil
Menyebabkan pelelehan sebagian lempeng dan melahirkan lempeng samudra samudra yang lebih tipis
7
Tektonik Lempeng Vs. Aktivitas Gunungapi
Proses pelelehan sebagian pada proses penunjaman tektonik lempeng menghasilkan magma
Magma bersifat selalu bergerak
Dalam tektonik lempeng: ada lempeng yang saling mendekat (gaya kompresi) dan saling menjauh (gaya ekstensi)
Proses kompresi dan ekstensi membentuk rekahan dan rifting pada bagian lempeng yang lain
Jika ada rekahan yang membuka hingga di permukaan, maka akan dilalui magma
Akumulasi aliran magma ke permukaan membangun tubuh gunungapi
Untuk mekanisme pergerakannya: Kunjungi http://emvc.geol.ucsb.edu/animations/quicktime/sm09mesozoicsubducti on.mov
Sumber: ………………
8
Bagian-bagian pada tektonik lempeng
Dua / lebih lempeng yang berbeda dan saling bertumbukan Batuan bancuh (melange (melange)) Volcanic arch (busur magmatik) dan gunungapi hotspots Zona pemekaran dan mid oceanic ridge basalts Transform fault Palung (trench (trench)) Tinggian (through (through)) Cekungan muka busur (fore (fore arch basin) basin) Cekungan belakang busur (back (back arch basin) basin)
Skematika tatanan tektonik gunungapi busur kepulauan
9
RING OF FIRE (CINCIN API)
Proses kompresi pada tektonik lempeng menghasilkan jalur penunjaman (subduksi)
Subduksi membentuk pelelehan sebagian di sepanjang zona benni off membentuk magma
Magma selanjutnya terakumulasi di bawah permukaan bumi di depan jalur subduksi
Sebagian magma yang menjangkau sampai ke permukaan membentuk gugusan gunungapi
Jalur di sepanjang zona subduksi dan jalur gunungapi disebut ring of fire (cincin api)
10
GUGUSAN GUNUNGAPI PUNGGUNGAN TENGAH SAMUDRA (MID OCEANIC RIDGES)
Proses ekstensi lempeng yang saling menjauh membentuk zona pemekaran di lantai samudra
Magma yang muncul ke permukaan melalui zona pemekaran tersebut membentuk gugusan gunungapi
Jalur gugusan gunungapi ini dapat dijumpai di tengah samudra Atlantik, Pasifik dan India
Kecepatan pemekaran bervariasi tergantung dari posisinya di sepanjang punggungan dan lamanya pemekaran (waktu)
Kecepatan pemekaran lambat : < 3 cm/th; dan cepat: > 4 cm/th
Pemekaran lantai samudra akibat gaya ekstensi menghasilkan gugusan gunungapi tengah samudra (mid oceanic ridges)
11
Salah satu contoh gugusan gunungapi hasil pemekaran lantai samudra di Iceland •
Pada awalnya, lempeng Eurasia dan Amerika Utara bersatu sebagai lempeng Laurasia
•
Lempeng Laurasia mekar hingga terbentuk celah, memisahkan Eurasia di bagian timur dan Amerika Utara di bagian barat.
•
Celah tersebut selanjutnya dilalui magma membentuk punggungan tengah samudra Atlantik (Mid (Mid--Atlantic Ridge) Ridge)
•
Pemekaran di MidMid-Atlantic Ridge dimulai sejak 200 jtl dengan kecepatan 2,5 cm/th atau 25 km per juta tahun (Uyeda, 1978).
Model Magmatisme (Vulkanisme) Oseanik: model konseptual asalasal-usul berbagai jenis magma oseanik dan reservoir asal magma
12
Afinitas tektonik seri batuan gunungapi Sifat-sifat Model tepian Jenis lempeng lempeng Seri konvergen divergen samudra benua batuan Alkalin
√
Tholeitik Ca-Alkalin
√ √
√
√
√
√
√
Didasarkan atas Kandungan SiO2 dalam magma, tipe / kelompok batuan gunungapi dan keterdapatannya terhadap tatanan tektoniknya adalah: SiO2
Tipe Magma
Batuan Gunungapi
Keterdapatan/ tatanan tektoniknya
~50%
Mafik
Basal
~60%
Intermediet
Andesit
Busur kepulauan dan busur magmatik dangkal
~65%
Felsik (rendah Si)
Dasit
Busur magmatik: lempeng benua dengan dapur magma tengah (B)
~70%
Felsik (tinggi Si)
Riolit
Busur magmatik: segregasi pada lempeng benua dengan dapur magma dalam (A)
MOR
Beberapa magma muncul sebagai batuan ultramafik, ultramafik, karbonatan, dan lava yang bersifat sangat alkalin
13
TIGA TIPE SERI MAGMATIK BATUAN GUNUNGAPI DIKONTROL OLEH TATANAN TEKTONIKNYA Seri magmatik Tipe Toleitik
Tipe CaCa-alkalin
Tipe Alkalin
Norms
Ortopiroksen
Ortopiroksen
Tanpa Ortopiroksen
Piroksen rendah Ca
Sebagai fenokris dan massa dasar
Sebagai fenokris
Jarang
Magnetit
Terbentuk di akhir
Terbentuk di awal
Bervariasi
Oksida FeFe-Ti
Biasanya ilmenit
Magnetit dan ilmenit
Bervariasi
Amfibol
Hanya berasal dari diferensiasi silika
Melimpah, Melimpah, kecuali dari magma primitif
Dijumpai di semua jenis
Sifat kimia
Mg > Ca (Mg untuk Ol, Ol, OPX dan CPX)
Ca > Mg (Ca pada augit, augit, amfibol, amfibol, titanit) titanit)
Ca+Na > Mg (Ca+Na pd CPX, amfibol, amfibol, aegirin, aegirin, dll) dll)
MOR
Ya
Tidak
Tidak
Busur kepulauan Ya
Tidak
Ya
Busur magmatik
Ya
Ya
Ya
14
Rangkuman Pengelompokan Tatanan Tektonik dengan Tipe Batuan Gunungapi yang Dihasilkan
Orange: batuan volkanik andesitik, dan ekuivalensinya dengan batuan sedimen dan metamorf penciri zona tumbukan Pink: batuan beku dan metamorf yang berasal dari kerak bumi bagian dalam Magenta: magma granitik Abu-abu: penunjaman lempeng samudra Biru: korok gabro dan sumber magma basaltis
Sumber: Pitcher, 1983, in K. J. Hsü, ed., Mountain Building Processes, Academic Press, London; Pitcher, 1993, The Nature and Origin of Granite, Blackie, London; Barbarin, 1990, Geol. Journal, v. 25, p. 227-238. Winter, 2001, An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, Prentice Hall.
Latihan Soal-Soal
Jelaskan mengapa ada gunungapi di permukaan bumi! Apa pentingnya vulkanologi bagi manusia dan bagi perkembangan ilmu pengetahuan?
Apa hubungan gunungapi dengan manusia?
Apa hubungan gunungapi dan komponen fisik bumi?
Apa hubungan gunungapi dan tektonika?
Mengapa dalam perkumpulan / organisasi ahliahli-ahli vulkanologi sedunia, terdapat juga di dalamnya para ahli kimia dan interior bumi?
15
