ABSTRAK KAJIAN PETROMAGNETIK PADA BATUAN PRODUK

ABSTRAK
KAJIAN PETROMAGNETIK
PADA BATUAN PRODUK VULKANIK (ABU DAN LAVA) DI
KOMPLEKS GUNUNGAPI TENGGER, JAWA TIMUR,
INDONESIA
Oleh
Nono Agus Santoso
NIM: 32314301
(Program Studi Doktor Teknik Geofisika)
Indonesia adalah negara yang memiliki gunungapi terbanyak di dunia sekitar 127
gunungapi yang masih aktif. Jumlah ini merupakan potensi besar untuk
menjadikan Indonesia sebagai daerah penelitian batuan produk vulkanik. Batuan
produk vulkanik baik abu vulkanik maupun lava sangatlah penting. Abu vulkanik
penting untuk penanda geologi karena tersebar luas dengan ketebalan tipis dan
dapat diukur umur batuannya. Sedangkan lava penting untuk mempelajari magma.
Sejauh ini, penggunaan kombinasi 3 metode (petrografi, geokimia dan magnetik)
masih jarang digunakan untuk mempelajari batuan produk vulkanik (abu dan
lava). Maka dari itu, peneliti menerapkan 3 metode untuk mempelajari batuan
produk vulkanik (abu dan lava) dari Komplek Gunungapi Tengger. Tujuan
penelitian ini adalah 1) menentukan karakter magnetik yang dapat digunakan
sebagai penanda dari suatu kejadian erupsi pada abu vulkanik 2) menentukan
karakter magnetik secara unik terkait dengan magma pada lava. Metode penelitian
yang digunakan antara lain adalah analisa petrografi, analisa geokimia (X-ray
fluoroscence (XRF), atomic absorption spectroscopy (AAS) dan inductively
coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES)), dan serangkaian
pengukuran magnetik (suseptibilitas magnetik, isothermal remanent
magnetization (IRM), termomagnetik, parameter histerisis, anhysteretic remanent
magnetization (ARM). Hasil yang didapatkan berdasarkan kajian petromagnetik
(kombinasi 3 metode) terhadap batuan produk vulkanik (abu dan lava) di
Kompleks Gunungapi Tengger antara lain adalah abu vulkanik dari 3 gunungapi
yang berbeda dengan umur berbeda dalam kaldera yang sama mengandung
mineral magnetit dengan jenis domain pseudo single domain (PSD) pada abu
vulkanik Bromo dan tufa Segarawedi, sedangkan multidomain (MD) untuk tufa
Widodaren. Ada juga mineral lain yang dikandung semua conto abu vulkanik
yaitu titanomagnetit kaya Ti. Sementara nilai suseptibilitas magnetik pada
frekuensi rendah (LF) pada semua conto abu vulkanik berkisar antara 300 sampai
500 (×10-8m3/kg) dengan prosentase suseptibilitas magnetik bergantung frekuensi
(FD) sekitar 3-4 %. Berdasarkan nilai suseptibilitas magnetik tersebut
menunjukkan bahwa kelimpahan mineral magnetik pada semua conto abu
vulkanik tidak terlalu bervariasi. Berdasarkan hasil analisa geokimia XRF
menunjukan bahwa abu vulkanik memiliki jenis batuan yang sama yaitu basaltic
trachy-andesite. Nilai suseptibilitas magnetik yang hampir sama pada semua
i
conto abu vulkanik kemungkinan disebabkan oleh jenis batuan yang sama. Lava
dari 3 kejadian yang berbeda dengan umur yang berbeda dalam kaldera yang sama
mengandung mineral titanomagnetit dengan jenis domain PSD. Ada juga mineral
magnetik lain di semua conto lava yaitu titanomaghemit. Untuk nilai suseptibilitas
magnetik pada semua conto lava bervariasi antara 300 sampai 1500 (×10-8m3/kg)
dengan nilai magnetic susceptibility frequency dependent berkisar 0 sampai 11%.
Berdasarkan nilai suseptibilitas magnetik yang dikombinasi dengan hasil XRF dan
petrografi menunjukan bahwa kelimpahan mineral magnetik pada lava tidak
bergantung pada jenis magma tetapi bergantung pada proses yang terjadi didalam
magma. Meskipun lava secara geokimia sama tetapi masih bisa dibedakan
menggunakan tekstur petrografi. Untuk abu vulkanik, plot parameter histerisis
Bcr/Bc versus Mr/Ms (Bcr: medan magnetik koersivitas remanen, Bc: medan
magnetik koersivitas, Mr: magnetisasi remanen, dan Ms: magnetisasi saturasi)
sangatlah cocok untuk digunakan sebagai penanda baru kejadian erupsi karena
hasilnya jelas yaitu setiap abu vulkanik terkluster. Pengklusteran tersebut
dijustifikasi oleh hasil analisa petrografi dan plot unsur jejak Y versus Cr dimana
Y: yttrium, Cr: chromium. Namun di lain sisi, kurva termomagnetik tidak dapat
membedakan setiap conto abu vulkanik, pola kurva termomagnetik dari ketiga abu
vulkanik hampir sama. Untuk lava, plot parameter histerisis Bcr/Bc versus Mr/Ms
tidak prospek untuk digunakan dalam membedakan lava karena plot parameter
histerisis lava saling tumpang tindih. Namun, plot hubungan LF dan FD mampu
membedakan lava berdasarkan tekstur petrografi pada plagioklas dan kandungan
olivinnya. Kemampuan membedakan berdasarkan tekstur dan kandungan olivin
dijustifikasi oleh pola kurva termomagnetik dan turunan pertamanya.
Keberhasilan ini diharapkan berkontribusi untuk penelitian selanjutnya jika ada
pengeboran lapisan sedimen baik di laut maupun di danau yang tidak diketahui
informasi mengenai lapisan abu vulkaniknya bisa menggunakan kombinasi
parameter magnetik dan unsur jejak. Selain itu, kombinasi antara parameter
magnetik dengan tekstur petrografi dan hasil analisa geokimia diharapkan dapat
berkontribusi dalam menjawab kaitan karakteristik magnetik, geokimia dan
magma pada lava – lava yang dihasilkan oleh gunungapi-gunungapi yang ada di
Indonesia.
Kata kunci: petromagnetik, magnetik, petrografi, geokimia, batuan produk
vulkanik, abu vulkanik, lava, Tengger.
ii
ABSTRACT
THE PETROMAGNETIC STUDY
ON ROCK VOLCANIC PRODUCTS (ASH AND LAVA) IN
TENGGER VOLCANIC COMPLEX, EAST JAVA, INDONESIA
By
Nono Agus Santoso
NIM: 32314301
(Doctoral Program of Geophysical Engineering)
With 127 active volcanoes, Indonesia has great potential for research in volcanic
rock products such as volcanic ash and lava that are scientifically very important.
Volcanic ash is important geological marker as it is widespread as thin layer in
sediment that could be dated for it absolute age. Meanwhile, lava is important,
among others, to study the magma. The combination of petrography,
geochemistry, and magnetic analyses is rarely used to study volcanic ash and lava.
In the study, the three methods above were used to study volcanic ash and lava
from Tengger Volcanic Complex. The aims are 1) to determine the magnetic
character that can be used as a marker of an eruption event in volcanic ash as well
as 2) to determine the magnetic character uniquely associated with magma in lava.
The methods used in this study include petrographic analysis, geochemical
analysis (X-ray fluorescence (XRF), atomic absorption spectroscopy (AAS) and
inductive coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES)), and a series
of magnetic measurements (magnetic susceptibility, isothermal remanent
magnetization (IRM), thermomagnetic, hysteresis parameters, and anhysteretic
remanent magnetization (ARM)). The results show that for three different
volcanic ash and tuffs (Bromo, Widodaren and Segarawedi) contain magnetite
with varying magnetic domain (pseudo-single domain or PSD for Bromo and
Segarawedi and multi domain or MD for Widodaren). Apart from magnetite, the
samples were also found to contain Ti-rich titanomagnetite. The magnetic
susceptibility (LF) values in all volcanic ash samples vary between 300 and 500
(×10-8m3/kg) with the percentage of frequency dependent magnetic susceptibility
(FD) ranging from 3 to 4%. Based on their magnetic susceptibility values, the
volcanic ash samples have little variation in the abundance of magnetic minerals.
Moreover, based on XRF analysis on major elements, the volcanic ash samples
belong to similar rock type, i.e., basaltic trachy-andesite. The results also show
that lava samples from three different events and ages from the same caldera, i.e.,
Ngadisari caldera, contain not only PSD magnetite and other titanomagnetite
minerals, but also titanomaghemite. The magnetic susceptibility (LF) values for
all lava samples vary between 300 and 1500 (×10-8m3/kg) with FD values ranging
from 0 to 11%. Combination of magnetic susceptibility values with the results of
XRF and petrographic analyses, shows that the abundance of magnetic minerals in
lava does not depend on the type of magma but depends on the processes
iii
occurring within the magma. Although all the lava samples are geochemically
similar, they can be distinguished using their petrographic textures. For volcanic
ash samples, the plots of hysteresis parameters Bcr/Bc versus Mr/Ms (where Bcr is
remanent coercive magnetic field, Bc magnetic field coercivity, Mr remanent
magnetization, and Ms saturation magnetization) is very suitable to serve as new
marker that could distinguish one eruptive event from the others. Data points for
each eruptive event cluster together in the above plots. Such clustering is also
supported by similar clustering in the plots of Y (yttrium) versus Cr (chromium).
On the other hand, the thermomagnetic analyses could not distinguish one
volcanic ash with the others. In contrast, the plots of hysteresis parameters could
not be used to distinguish the lava samples as their data plots are rather scattered.
For lava samples the plots of LF and FD values are surprisingly useful in
distinguishing lava based on their petrographic textures on plagioclase and olivine
content. The ability to distinguish by texture and olivine content is justified by the
thermomagnetic curve pattern and its first derivative. The successful finding of
appropriate magnetic parameters that could be used in identifying particular
eruptive event or lava flow opens up new avenues for magnetic research in
volcanology especially in Indonesia.
Keywords: petromagnetic, magnetic, petrographic, geochemical, rock of volcanic
products, volcanic ash, lava, Tengger.
iv