jenis skala dan frekuensi letusan
advertisement
Fisika Gunung Api JENIS SKALA DAN FREKUENSI LETUSAN PENDAHULUAN Erupsi dari gunungapi memperlihatkan berbagai macam karakter, seperti : Tipe Erupsi Produk yang dihasilkan Endapan Piroklastik, Aliran Lava Karakter/tipe Erupsi dan Produk Erupsi akan bergantung pada : Komposisi yang terkandung dari magma. Komposisi kimia : Viskositas, Kandungan Gas Skala dan Frekuensi Erupsi Chemical Composition and Styles Of Volcanic Activity Letusan bersifat sementara atau berkelanjutan sangat pada setiap tipe letusan gunungapi dipengaruhi oleh kecepatan munculnya magma. Hal ini terjadi, akibat adanya pengaruh komposisi viskositas, yang mengontrol kecepatan munculnya gelembung gas di dalam magma dan kemampuan fluida yang bergerak untuk bercampur Vulcano Eruption-Magma Viscosity Vulcano Eruption-Magma Viscosity Chemical Composition-Magma Types Chemical Composition-Water Contents Magma Composition Macam kondisi Erupsi Effusive 4 macam keadaan penyebab effusive eruption Peningkatan volume gas dari magma sangat kecil, terjadi exsolution, fraksi gas menyebabkan fregmnentasi magma Keadaan dimana magma kehilangan gas pada saat naik ke permukaan dan menurun hingga dapay terjadi fragmentasi Lingkungan submarine effusive terjadi bukan karena fragmentasi lagi akan tetapi exsolution gas dari magma yang mendapat tekanan Hidrostatis, bisa dijelaskan !!! Effusif juga dapat terjadi jika viskositas magma besar yang menghambat fragmentasi magma, range dacite – rhyolit. Chiling membuat magma menjadi lebih kental, akan tetapi reruntuhankubah membuat gas terbuang dan terjadi fragmentasi Transient and sustained explosive activity Letusan bersifat sementara atau berkelanjutan sangat pada setiap tipe letusan gunungapi dipengaruhi oleh kecepatan munculnya magma. Hal ini terjadi, akibat adanya pengaruh komposisi viskositas, yang mengontrol kecepatan munculnya gelembung gas di dalam magma dan kemampuan fluida yang bergerak untuk bercampur Transient and sustained explosive activity 1. Viskositas magma mempengaruhi kemampuan gelembung bergerak ke atas . Besar viskositas magma semakin lambat munculnya gelembung relatif terhadap magma. 2. Viskositas magma juga mempengaruhi kecepatan kenaikan dari magma itu sendiri, viskositas yang lebih besar cenderung mengurangi kecepatan kenaikan. Hal ini akan meningkatkan waktu yang tersedia gelembung naik relatif terhadap magma. 3. Isi gas dari magma juga mempengaruhi kemungkinan gelembung tercampur terjadi. Isi gas cenderung lebih besar untuk lebih kaya silika. Sehingga magma ini cenderung akan meningkatkan kesempatan untuk peleburan. Komposisi kimia dan aktivitas letusan transien Dua tipe erupsi transien: Strombolian (magma basaltic) Vulcanian (magma intermediate) Strombolian Komposisi kimia dan aktivitas letusan transien pemisah (gap) antar letusan terlalu pendek untuk mencegah banyak magma yg mendingin diatas kolom magma dan ‘kulit’ yg dingin tsb mengembang keluar dgn mudah sebagai gelembung gas yang terakumlasi dibawahnya lalu menyebabkan letusan lemah Vulcanian Komposisi kimia dan aktivitas letusan transien • magma yg berada diatas kolom magma mendingin jauh lebih banyak diantara letusan2 membentuk ‘cap’ yg solid dan maka tekanan dibawahnya harus dibuat jauh lebih besar levelnya sebelum terjadi letusan • Hal ini terjadi karena perbedaan viskositas magma yg keluar. Magma basaltic viskositasnya rendah sehingga kenaikan gelembung gas yg relative cepat dan merusak permukaan kolom magma (keluar) • Magma intermediate viskositasnya tinggi sehinnga kenaikan gelembung gas lambat dan memberikan banyak waktu untuk magma mendingin. Ini berarti tekanan yg dibutuhkan untuk merusak kolom magma lebih besar CHEMICAL COMPOSITION AND SUSTAINED EXPLOSIVE ERUPTIONS Sustained explosive eruptions atau erupsi eksplosif yang berkelanjutan terjadi ketika kecepatan kenaikan magma cukup besar untuk mencegah pemisahan yang signifikan dari gelembung gas magmatik yang dari magma dimana mereka berasal. Macam Sustained Explosive Eruption Letusan tipe Hawaiian Kilauea, Hawaii Macam Sustained Explosive Eruption Letusan tipe Plinian St. Helens, United States Peran dari Viskositas • Perbedaan utama antara erupsi tipe Hawaiian dan tipe Plinian adalah derajat fragmentasi dari erupsi klastik. • Erupsi tipe Hawaiian menghasilkan klastik kasar dimana dapat dilontarkan umumnya hanya beberapa ratus meter diatas vent dan selanjutnya terjatuh disekitar vent membentuk kerucut dan aliran lava. • Pada erupsi tipe Plinian, derajat fragmentasi dari magma lebih besar dan klastika nya lebih kecil. Hal ini memungkinkan transportasi daerah penyebarannya lebih luas. Peran dari Viskositas • Fragmentasi dapat terjadi melalui dua mekanisme utama yaitu percepatan atau dekompresi yang cepat dari magma. • Dekompresi secara cepat merupakan pemicu untuk fragmentasi dan aktivitas eksplosif dalam situasi dimana ada pengurangan tekanan secara cepat pada magma, seperti ketika kubah lava runtuh contohnya pada letusan Gunung St Helens di Mei 1980. Peran dari Kandungan Gas • Kandungan gas pada magma juga memainkan peran penting untuk mengatur style dari erupsi eksplosif yang berkelanjutan. Misalnya, magma basaltik berbeda dari yang lainnya dengan kandungan gas rendah (viskositas rendah). Ada kemungkinan bahwa kandungan gas yang rendah dari magma basaltik juga mempengaruhi proses fragmentasi. • Jumlah gas dalam magma mempengaruhi energi yang dilepaskan selama proses naiknya magma, dengan demikian kemungkinan akan mempengaruhi jumlah percepatan yang terjadi sebelum fragmentasi dan mempengaruhi tingkat regangan yang dialami oleh magma, dengan isi gas yang lebih tinggi menyebabkan tingkat regangan yang lebih tinggi dan fragmentasi yang lebih besar. Peran dari Kandungan Gas • Kandungan gas pada magma juga mempengaruhi kecepatan material yang keluar dalam sustained explosive eruptions dengan mempengaruhi kedalaman dimana fragmentasi terjadi dan energi total dilepaskan, dengan kandungan gas yang lebih rendah menyebabkan kecepatan keluar juga rendah. • Kecepatan keluar letusan tipe Hawaiian, dimana kandungan gas rendah yaitu ~100 ms-1, sedangkan pada letusan Plinian ~300 ms-1. • Perbedaan ini mempengaruhi kemampuan dari letusan untuk membentuk Volcanic Plume. Kandungan gas rendah dari magma basaltik membuat perkembangan Volcanic Plume yang stabil, dan lava fountain yang mencirikan letusan Hawaiian. compositional controls on eruption character Transient explosion dan sustained explosion sangat ditentukan oleh kecepatan munculnya magma dan kemampuan gelembung gas naik dan memisahkan dari magma. Transient explosion terjadi ketika gas dapat memisahkan, dan naik melalui magma dalam bentuk gelembung besar sedangkan sustained explosion terjadi ketika kandungan gas dalam magma tidak dapat memisahkan diri dari magma tersebut ditandai dengan gelembung kecil. 2 main type of transient explosion: compositional controls on eruption character Strombolian Low viscosity – rapid rise of gas bubble – little time to cooling – weak explosion Vulcanian Intermediet viscosity – rise speed of gas slower – more explosive Sustained explosion: compositional controls on eruption character Hawaiian Memproduksi gumpalan lava besar - viskositas rendah magma menyebabkan tingkat regangan yang relatif rendah selama pendakian dan fragmentasi progresif terjadi Plinian tingkat regangan lebih tinggi dan fragmentasi bersifat brittle sehingga menghasilkan clast yang kecil. Magnitude dan Frekuensi pada Volcanic Eruptions • • Para ahli vulkanologi selalu merekam jejak aktivitas vulkanik semenjak dahulu. Salah satu institusi yang merekam / menyimpan data aktivitas vulkanik terdapat di Washington DC. (http://www.volcano.si.edu/gvp/index.htm). • Disitu terdapat data aktivitas vulkanik seperti erupsi mulai dari 10.000 tahun yang lalu. • Mereka membuat skala atau mengklasifikasikan erupsi gunung api di dunia dengan menggunakan index VEI (Volcanic Explosivity Index). • VEI merupakan metode untuk mengklasifikasikan aktivitas erupsi vulkanik berdasarkan magnitude dan intensitasnya. VEI Volcanic Explosivity Index • Mangnitude pada sebuah erupsi didefinisikan sebagai jumlah total volume atau massa material yang dikeluarkan pada saat erupsi. • Sedangkan intensitas adalah ukuran rata-rata volume atau massa material erupsi. • Terdapat 9 skala VEI, yaitu dari skala 0 sampai 8 : Semakin besar magnitude dan intensitas maka semakin besar pula skala VEI-inya Tabel Skala VEI : VEI Volcanic Explosivity Index Magnitude letusan gunung berapi dalam catatan geologi Gunung Vesuvius dan gunung St helens Frekuensi Letusan Gunung Berapi • Setiap gunung berapi memiliki ciri frekuensi letusan yang berbedabeda • Ada yang berfrekuensi dengan cepat seperti gunung stromboli yaitu setiap + 12 menit • Ada yang berfrekuensi dengan waktu yang lama seperti Mt St Helens dan Gunung Tambora Dapur Magma dan Besarnya Letusan Gunung Berapi Besar kecilnya volume dalam dapur magma dapat menentukan seberapa besarnya letusan Material pada magma juga dapat mempengaruhi besarnya letusan karena berpengaruh pada ruang penyimpanan di dalam magma Elastic and Inelastic Eruption Siklus Gunung Api yang Elastis Magma chamber dipasok oleh magma baru dinding magma chamber membesar gunung api mengembang (ukuran) inflasi pada puncak magma chamber tilt meningkat letusan dalam volume tertentu deflasi puncak magma chamber tilt menurun reinflasi magma chamber (dipompa kembali oleh magma) kembali ke awal. Sifat Elastis Gunung Api Elastic and Inelastic Eruption • Tipe GA yang elastis adalah tipe GA yang memiliki siklus inflasi dan deflasi. Deformasinya tidak menimbulkan deformasi permanen yang signifikan. • Dipengaruhi oleh : 1. Dinding magma chamber Menampung magma (volume yang akan dierupsikan) dan mempengaruhi tekanan keatas dari Gunung Api. 2. Pasokan magma Yang mempengaruhi tilt gunung api, inflasi magma chamber, variasi waktu istirahat gunung api. 3. Kandungan magma Yang menyebabkan tipe erupsi Gunung Api dan menghasilkan volume letusan atau deflasi tersendiri. Erupsi Gunung Api yang Tidak Elastis Elastic and Inelastic Eruption • Deformasi tubuh vulkanik signifikan, menyebabkan tidak terjadinya siklus inflasi-deflasi (irreversible). • Deformasi biasanya menghasilkan suatu runtuhan tubuh vulkanik yang membentuk suatu kaldera. Contohnya Gunung Krakatau dan St. Helens (tipe GA Plinian); dan calon erupsi yang tidak elastis adalah letusan tipe Hawaii. Siklus Gunung Api yang Tidak Elastis Elastic and Inelastic Eruption Magma chamber dipasok oleh magma magma chamber mengembang hingga melewati batas elastisnya dan tekanan terus membesar tilt terus meningkat erupsi besar; bagian atas gunung api terlontar hampir keseluruhan; ambles terbentuknya kaldera. Large ignimbrite-forming eruptions Tipe letusan ini merupakan letusan terbesar yang berhubungan dengan pembentukan kaldera. Letusan terbesar memiliki skala minimal sekitar 10 km3. Skala letusan dikontrol oleh ukuran dapur magmanya, dimana dapur magma yang lebih besar memiliki lebih banyak volume magma pada saat meletus. Mengapa letusan ini dapat membentuk Ignimbrite? Large ignimbrite -forming eruptions Umumnya, letusan diawali dengan aktivitas Plinian yang juga seiring pembentukan Ignimbrite, sebagian besar volume material letusan terbentuk dalam fase ini. Pada tipe letusan Plinian dapat terjadi proses pembentukan Ignimbrite jika kandungan gas pada magma turun, atau jika flux massa meningkat secara signifikan selama letusan. Pada kasus ini, magma tidak selalu memiliki kandungan gas yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa proses exsolution gas dari magma terus berlanjut melampaui critical point dimana tekanan tinggi dalam dapur magma dilepaskan. Large ignimbrite -forming eruptions Hal ini menunjukkan bahwa patahan mulai terbentuk pada batuan penutup dan caldera mulai runtuh. Istilah "super-volcano" menggambarkan gunungapi dengan reservoir magma bervolume besar dan meletus dengan tipe ini, tapi pada dasarnya tidak ada yang membedakan antara mekanisme letusannya. Flood Basalt Eruptions • Merupakan letusan yang terjadi ketika magma secara langsung muncul dari dasar litosfer tanpa adanya penyimpanan magma di kerak terlebuh dahulu. • Volume magma yang besar yang dihasilkan di dalam kepala plume diakumulasi di dasar litosfer yang kemudian terjadi letusan secara langsung menuju permukaan melalui sistem dike. Flood Basalt Eruptions Terdapat opini berbeda tentang mekanisme letusan: 1. Letusan terjadi pada tingkat letusan yang sangat tinggi tetapi berlangsung tidak lebih dari hitungan hari. 2. Letusan mungkin terjadi pada tingkat yang jauh lebih lambat selama periode tahun untuk beberapa dekade. Flood Basalt Eruptions Kenapa itu bisa terjadi? Letusan dipengaruhi oleh ukuran dari area penyimpanan magma di dasar litosfer. Letusan akan dipengaruhi oleh berapa lama magma bisa terus dipasok melalui sistem dike dari zona sumber mantel, ketika pasokan berhenti maka terjadi pembekuan pada dike yang menyebabkan berhentinya letusan. Flood Basalt Eruptions Letusan pada Kilauea Volcano, Hawaii kesimpulan Terdapat tiga ciri mendasar dari perilaku sistem vulkanik: 1. Terdapat hubungan antara magnitude dan frekuensi aktivitas erupsi bahwa erupsi kecil terjadinya sering sedangkan erupsi besar terjadi lebih jarang. 2. Volume erupsi magma dipengaruhi oleh ukuran dapur magma. Semakin besar dapur magma semakin besar erupsinya. 3. Erupsi terbesar dalam catatan geologi terdiri dari dua jenis yang berbeda: Large ignimbrite-forming eruptions dan Flood basalt eruptions. Daftar Pustaka http://mste.illinois.edu/courses/ci407su01/students/south/magrini/finalproject/lavatypes.htm http://volcano.oregonstate.edu/book/export/html/587 http://elements.geoscienceworld.org/content/1/5/283/F3.expansion.html Parfitt, Elisabeth A. and Lionel Wilson. 2008. Fundamentals Of Physical Volcanology. Oxford : Blackwell Science Ltd.
