PENGERTIAN VULKANOLOGI (ILMU GUNUNGAPI)
advertisement
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 Mt. St. Helens 1980 19 5 Tanpa anomali El Chichó Chichón 1982 32 4 –5 ? > 2,000 Nevado del Ruiz 1985 27 3 Tanpa anomali 23,000 Pinatubo 1991 34 6 −0.5 7,000– 7,000–13,000 2 57 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 Selubung (mantel) atas 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 12,8 - - 13,1 720 Selubung bawah 2.171 Inti luar 2.259 Inti dalam 1221 Total ketebalan 6.371 Ditemukan pada tipe batuan Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel 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
