1

PENGERTIAN PENGERTIAN VULKANOLOGI (ILMU VULKANOLOGI (ILMU

GUNUNGAPI)GUNUNGAPI)

MODUL II

Mengapa harus ada Vulkanologi ?Mengapa harus ada Vulkanologi ?

Banyaknya letusan gunungapi dengan bencana alam yang Banyaknya letusan gunungapi dengan bencana alam yang ditimbulkannyaditimbulkannyaSejak jaman dulu, di lingkungan geologi gunungapi selalu padat Sejak jaman dulu, di lingkungan geologi gunungapi selalu padat penduduknyapenduduknyaJadi, di samping bencana juga terdapat sumber daya alamJadi, di samping bencana juga terdapat sumber daya alamTahun 1980an vulkanologi mengalami kemajuan pesat akibat letusanTahun 1980an vulkanologi mengalami kemajuan pesat akibat letusanSt. HelensSt. HelensSebelumnya, letusanSebelumnya, letusan--letusan besar gunungapi terrekam dalam letusan besar gunungapi terrekam dalam sejarah, seperti letusan G. Tambora (1815), Krakatau (1883) dllsejarah, seperti letusan G. Tambora (1815), Krakatau (1883) dllIndonesia memiliki 500an gunungapi, 128 buah di antaranya aktif,Indonesia memiliki 500an gunungapi, 128 buah di antaranya aktif,sisanya tidak menunjukkan aktivitasnya sejak 100 tahun terakhirsisanya tidak menunjukkan aktivitasnya sejak 100 tahun terakhirOrganisasi seprofesi para ahli vulkanologi sedunia bernaung di bOrganisasi seprofesi para ahli vulkanologi sedunia bernaung di bawah awah IVCEI (International Volcanologists, Chemistrists and Earth InteIVCEI (International Volcanologists, Chemistrists and Earth Interior)rior)Anggota organisasi seprofesi tersebut meliputi para ahli vulkanoAnggota organisasi seprofesi tersebut meliputi para ahli vulkanologi, logi, geokimia (kimia bumi) dan geofisika (Earth Interior)geokimia (kimia bumi) dan geofisika (Earth Interior)

2

Letusan-letusan besar gunungapi di dunia yang banyak memakan korban jiwa (sumber: Oppenheimer (2003), dan Smithsonian Global Volcanism Program; ILG: indeks letusan gunungapi)

12021202−−0.50.566343419911991PinatuboPinatubo

23,00023,000Tanpa anomaliTanpa anomali33272719851985Nevado del RuizNevado del Ruiz

> 2,000> 2,000??44––55323219821982El ChichEl Chichóónn

5757Tanpa anomaliTanpa anomali55191919801980Mt. St. HelensMt. St. Helens

22−−0.40.466323219121912KatmaiKatmai

7,0007,000––13,00013,000Tanpa anomaliTanpa anomali66343419021902SantamarSantamarííaa36,60036,600−−0.30.366252518831883KrakatauKrakatau

> 71,000> 71,000−−0.50.577434318151815TamboraTambora

≈≈14001400−−0.80.866464616001600HuaynaputinaHuaynaputina

??−−0.50.566??14521452KuwaeKuwae

????66––772525969969BaekduBaekdu

~~??775151181181TaupoTaupo

????77??7979VesuviusVesuvius

Korban Korban N. hemisN. hemis--phere phere ((°°C)C)ILGILGTinggi kolom Tinggi kolom

letusan (km)letusan (km)tahuntahunErupsiErupsi

3

Bencana letusan G. Vesuvius pada 79 M Bencana letusan G. Vesuvius pada 79 M telah meruntuhkan kota Pompeii, Stabei telah meruntuhkan kota Pompeii, Stabei dan Herculaneumdan Herculaneum

VULKANOLOGI VS. VOLKANOLOGIVULKANOLOGI VS. VOLKANOLOGIKata Kata Volcano Volcano (gunungapi) pertama kali berasal dari pulau (gunungapi) pertama kali berasal dari pulau kecil yang bernama kecil yang bernama VolcanoVolcano, yang terletak di Laut , yang terletak di Laut Mediterania, Sicily.Mediterania, Sicily.Berasal dari bahasa Italia yaitu kata Berasal dari bahasa Italia yaitu kata ““vulcanovulcano”” yang yang berarti Dewa Api (penjaga pada tubuh gunungapi)berarti Dewa Api (penjaga pada tubuh gunungapi)Dalam bahasa Belanda Dalam bahasa Belanda ““vulkaanvulkaan”” yang berarti gunungapiyang berarti gunungapiDalam bahasa Inggris: volkanologi berasal dari kata Dalam bahasa Inggris: volkanologi berasal dari kata ““volcanologyvolcanology””, yaitu , yaitu volcanovolcano (= gunungapi) dan (= gunungapi) dan logoslogos(ilmu)(ilmu)Jadi: di Indonesia dapat menyebutnya Jadi: di Indonesia dapat menyebutnya ilmu gunungapiilmu gunungapi, , vulkanologivulkanologi atau atau volkanologivolkanologiPenyebutan harus secara konsistenPenyebutan harus secara konsisten

4

Definisi Vulkanologi / Ilmu Definisi Vulkanologi / Ilmu Gunungapi / VolkanologiGunungapi / Volkanologi

Menurut Alzwar dkk (1988), gunungapi adalah:Menurut Alzwar dkk (1988), gunungapi adalah:•• Timbulan di permukaan bumi, yang tersusun atas timbunan rempah Timbulan di permukaan bumi, yang tersusun atas timbunan rempah

gunungapigunungapi•• Tempat dengan jenis dan kegiatan magma yang sedang berlangsungTempat dengan jenis dan kegiatan magma yang sedang berlangsung•• Tempat keluarnya batuan leleran dan rempah lepas gunungapi dari Tempat keluarnya batuan leleran dan rempah lepas gunungapi dari

dalam bumidalam bumiMenurut MacDonald (1972): Menurut MacDonald (1972): –– Tempat / bukaan berasalnya batuan pijar (gas) dan umumnya keduanTempat / bukaan berasalnya batuan pijar (gas) dan umumnya keduanya, ya,

keluar ke permukaan bumi, sehingga bahan batuan tersebut keluar ke permukaan bumi, sehingga bahan batuan tersebut berakumulasi membentuk bukit atau gunungberakumulasi membentuk bukit atau gunung

Menurut Bronto (2006):Menurut Bronto (2006):•• Setiap proses alam yang berhubungan dengan kegiatan gunungapi, Setiap proses alam yang berhubungan dengan kegiatan gunungapi,

meliputi asalmeliputi asal--usul pembentukan magma di dalam bumi hingga usul pembentukan magma di dalam bumi hingga kemunculannya di permukaan bumi dalam berbagai bentuk dan kemunculannya di permukaan bumi dalam berbagai bentuk dan kegiatannyakegiatannya

•• Setiap magma yang muncul ke permukaan bumi adalah gunungapiSetiap magma yang muncul ke permukaan bumi adalah gunungapi

KELEMAHAN definisi Alzwar KELEMAHAN definisi Alzwar dkk (1988)dkk (1988)

Jika gunungapi harus berbentuk timbulan, Jika gunungapi harus berbentuk timbulan, maka tipe gunungapi perisai tidak termasuk di maka tipe gunungapi perisai tidak termasuk di dalamnyadalamnyaJika gunungapi tersebut adalah aktivitas Jika gunungapi tersebut adalah aktivitas magma yang sedang berlangsung, maka magma yang sedang berlangsung, maka gunungapi yang telah mati (tidak aktif) tidak gunungapi yang telah mati (tidak aktif) tidak termasuk di dalamnyatermasuk di dalamnyaKontroversi: morfologi kerucut gunungapi Kontroversi: morfologi kerucut gunungapi seperti Gunung Ungaran, Merbabu, Muria, seperti Gunung Ungaran, Merbabu, Muria, Lawu dll Lawu dll -------- maka bukan termasuk gunungapimaka bukan termasuk gunungapi

5

Jika gunungapi harus membentuk Jika gunungapi harus membentuk bukit/gunung, maka tipe gunungapi ini bukit/gunung, maka tipe gunungapi ini tidak termasuk di dalamnya:tidak termasuk di dalamnya:–– Gunungapi perisai Gunungapi perisai ------ berbentuk perisaiberbentuk perisai

–– Gunungapi maar Gunungapi maar ------ membentuk lembah yang membentuk lembah yang kadangkadang--kadang terisi airkadang terisi air

KELEMAHAN definisi KELEMAHAN definisi MacDonald dkk (1972)MacDonald dkk (1972)

PRINSIP DAN TEORI DASAR PRINSIP DAN TEORI DASAR PEMBELAJARAN VULKANOLOGIPEMBELAJARAN VULKANOLOGI

Prinsip Prinsip ““The present is the key to the pastThe present is the key to the past””–– Kini: ribuan gunungapi tersebar di seluruh dunia dengan Kini: ribuan gunungapi tersebar di seluruh dunia dengan

berbagai tatanan tektoniknya; menghasilkan batuan asal berbagai tatanan tektoniknya; menghasilkan batuan asal gunungapi yang proses pembentukannya dapat kita lihat gunungapi yang proses pembentukannya dapat kita lihat secara langsung secara langsung ------ the presentthe present

–– Kini: banyak sekali singkapan batuan asal gunungapi yang Kini: banyak sekali singkapan batuan asal gunungapi yang proses pembentukannya tidak diketahui secara langsung proses pembentukannya tidak diketahui secara langsung ------the pastthe past

Dari mana asal batuan gunungapi tersebut?Dari mana asal batuan gunungapi tersebut?Dengan mengetahui kejadian gunungapi pada masa kini, Dengan mengetahui kejadian gunungapi pada masa kini, maka dapat direknostruksi kejadian gunungapi pada maka dapat direknostruksi kejadian gunungapi pada masa lalumasa lalu

Teori Tektonik Lempeng Teori Tektonik Lempeng ------ proses geologi yang mengontrol proses geologi yang mengontrol pembentukan gunungapipembentukan gunungapi

6

Teori Tektonik LempengTeori Tektonik Lempeng

Tektonik lempeng (Tektonik lempeng (plate tectonicsplate tectonics) adalah ) adalah teori tentang lapisan kaku bagian terluar bumi teori tentang lapisan kaku bagian terluar bumi ((lithospherelithosphere) yang terpecah) yang terpecah--pecah hingga pecah hingga menjadi lusinan lempeng yang satu sama lain menjadi lusinan lempeng yang satu sama lain saling bergerak, seperti serpihansaling bergerak, seperti serpihan--serpihan / serpihan / lempenganlempengan--lempengan papan kayu yang lempengan papan kayu yang terapung di atas perairan terapung di atas perairan Mengapa kerak bumi mengapungMengapa kerak bumi mengapung??

Susunan / Struktur Bagian Susunan / Struktur Bagian Dalam BumiDalam Bumi

7

Material Penyusun Bagian Dalam Bumi dan Material Penyusun Bagian Dalam Bumi dan SifatSifat--Sifatnya (sumber: Mason & Moore, 1982)Sifatnya (sumber: Mason & Moore, 1982)

13,1-

Andesit, basalt pada bagian dasar

2,9-

12,2-

5,6-

Peroksit, oksida4,4-

6.371Total ketebalan

Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel

-9,92.259Inti luar

Peridotit, eklogit, olivin, spinel, garnet, piroksen

-3,4720Selubung (mantel) atas

Bawah (bottom)Atas (top)

Fe+oksigen, sulfur, bijih nikel

-12,81221Inti dalam

Magnesium dan SiO2-4,42.171Selubung bawah

Batuan silisik-2,230Kerak bumi

Ditemukan pada tipe batuan

Densitas (gr/cm3)Ketebal-an

ARUS KONVEKSI YANG MENDASARI ARUS KONVEKSI YANG MENDASARI PERGERAKAN LEMPENGPERGERAKAN LEMPENG--LEMPENGLEMPENG

•• Kerak bumi bersifat Kerak bumi bersifat kaku, mengambang di kaku, mengambang di atas mantel cairatas mantel cair--plastis. plastis.

•• Pada awalnya hanya Pada awalnya hanya ada lempeng benua ada lempeng benua PangeaPangea

•• Pengambangan tersebut Pengambangan tersebut memecah lempeng memecah lempeng Pangea menjadi Pangea menjadi Gondwana dan LaurasiaGondwana dan Laurasia

•• LempengLempeng--lempeng lempeng benua bergerak saling benua bergerak saling menjauh dan mendekat menjauh dan mendekat --bertumbukanbertumbukan

•• Hal itu menyebabkan Hal itu menyebabkan lempenglempeng--lempeng benua lempeng benua pecah menjadi lempengpecah menjadi lempeng--lempeng yang lebih kecillempeng yang lebih kecil

•• Menyebabkan pelelehan sebagian lempeng dan melahirkan lempeng saMenyebabkan pelelehan sebagian lempeng dan melahirkan lempeng samudra mudra yang lebih tipisyang lebih tipis

8

Tektonik Lempeng Vs. Tektonik Lempeng Vs. Aktivitas GunungapiAktivitas GunungapiProses pelelehan sebagian pada proses penunjaman tektonik lempeng menghasilkan magmaMagma bersifat selalu bergerakDalam 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 lainJika ada rekahan yang membuka hingga di permukaan, maka akan dilalui magma Akumulasi aliran magma ke permukaan membangun tubuh gunungapiUntuk mekanisme pergerakannya: Kunjungi http://emvc.geol.ucsb.edu/animations/quicktime/sm09mesozoicsubduction.mov

Sumber: ………………

9

BagianBagian--bagian pada tektonik bagian pada tektonik lempenglempeng

Dua / lebih lempeng yang berbeda dan saling Dua / lebih lempeng yang berbeda dan saling bertumbukanbertumbukanBatuan bancuh (Batuan bancuh (melangemelange))Volcanic archVolcanic arch (busur magmatik) dan gunungapi (busur magmatik) dan gunungapi hotspotshotspotsZona pemekaran dan Zona pemekaran dan mid oceanic ridge basaltsmid oceanic ridge basaltsTransform faultTransform faultPalung (Palung (trenchtrench))Tinggian (Tinggian (throughthrough))Cekungan muka busur (Cekungan muka busur (fore arch basinfore arch basin))Cekungan belakang busur (Cekungan belakang busur (back arch basinback arch basin))

Skematika tatanan tektonik gunungapi Skematika tatanan tektonik gunungapi busur kepulauanbusur kepulauan

10

RING OF FIRERING OF FIRE (CINCIN API)(CINCIN API)

Proses kompresi pada tektonik lempeng Proses kompresi pada tektonik lempeng menghasilkan jalur penunjaman (subduksi)menghasilkan jalur penunjaman (subduksi)

Subduksi membentuk pelelehan sebagian di Subduksi membentuk pelelehan sebagian di sepanjang zona sepanjang zona benni offbenni off membentuk magmamembentuk magmaMagma selanjutnya terakumulasi di bawah Magma selanjutnya terakumulasi di bawah permukaan bumi di depan jalur subduksipermukaan bumi di depan jalur subduksiSebagian magma yang menjangkau sampai ke Sebagian magma yang menjangkau sampai ke permukaan membentuk gugusan gunungapi permukaan membentuk gugusan gunungapi

Jalur di sepanjang zona subduksi dan jalur Jalur di sepanjang zona subduksi dan jalur gunungapi disebut gunungapi disebut ring of fire ring of fire (cincin api)(cincin api)

11

GUGUSAN GUNUNGAPIGUGUSAN GUNUNGAPI PUNGGUNGAN PUNGGUNGAN TENGAH SAMUDRA (TENGAH SAMUDRA (MID OCEANIC RIDGESMID OCEANIC RIDGES))

Proses ekstensi lempeng yang saling menjauh membentuk Proses ekstensi lempeng yang saling menjauh membentuk zona pemekaran di lantai samudrazona pemekaran di lantai samudraMagma yang muncul ke permukaan melalui zona Magma yang muncul ke permukaan melalui zona pemekaran tersebut membentuk gugusan gunungapipemekaran tersebut membentuk gugusan gunungapiJalur gugusan gunungapi ini dapat dijumpai di tengah Jalur gugusan gunungapi ini dapat dijumpai di tengah samudra Atlantik, Pasifik dan Indiasamudra Atlantik, Pasifik dan IndiaKecepatan pemekaran bervariasi tergantung dari posisinya Kecepatan pemekaran bervariasi tergantung dari posisinya di sepanjang punggungan dan lamanya pemekaran di sepanjang punggungan dan lamanya pemekaran (waktu)(waktu)Kecepatan pemekaran lambat : < 3 cm/th; dan cepat: > 4 Kecepatan pemekaran lambat : < 3 cm/th; dan cepat: > 4 cm/thcm/th

Pemekaran lantai samudra akibat gaya Pemekaran lantai samudra akibat gaya ekstensi menghasilkan gugusan gunungapi ekstensi menghasilkan gugusan gunungapi tengah samudra (tengah samudra (mid oceanic ridgesmid oceanic ridges))

12

Salah satu contoh gugusan gunungapi hasil Salah satu contoh gugusan gunungapi hasil pemekaran lantai samudra di Icelandpemekaran lantai samudra di Iceland

•• Pada awalnya, lempeng Pada awalnya, lempeng Eurasia dan Amerika Utara Eurasia dan Amerika Utara bersatu sebagai lempeng bersatu sebagai lempeng LaurasiaLaurasia

•• Lempeng Laurasia mekar Lempeng Laurasia mekar hingga terbentuk celah, hingga terbentuk celah, memisahkan Eurasia di bagian memisahkan Eurasia di bagian timur dan Amerika Utara di timur dan Amerika Utara di bagian barat.bagian barat.

•• Celah tersebut selanjutnya Celah tersebut selanjutnya dilalui magma membentuk dilalui magma membentuk punggungan tengah samudra punggungan tengah samudra Atlantik (Atlantik (MidMid--Atlantic RidgeAtlantic Ridge))

•• Pemekaran di Pemekaran di MidMid--Atlantic Atlantic RidgeRidge dimulai sejak 200 jtl dimulai sejak 200 jtl dengan kecepatan 2,5 cm/th dengan kecepatan 2,5 cm/th atau 25 km per juta tahun atau 25 km per juta tahun (Uyeda, 1978).(Uyeda, 1978).

Model Magmatisme (Vulkanisme) Oseanik: model Model Magmatisme (Vulkanisme) Oseanik: model konseptual asalkonseptual asal--usul berbagai jenis magma oseanik dan usul berbagai jenis magma oseanik dan reservoir asal magmareservoir asal magma

13

Afinitas tektonik seri batuan gunungapiAfinitas tektonik seri batuan gunungapi

√√CaCa--AlkalinAlkalin√√√√√√√√TholeitikTholeitik

√√√√√√AlkalinAlkalin

divergendivergen benuabenuasamudrasamudrakonvergenkonvergen

Jenis lempengJenis lempengModel tepian Model tepian lempenglempeng

SifatSifat--sifat sifat

Seri Seri batuanbatuan

Didasarkan atas Kandungan SiODidasarkan atas Kandungan SiO22 dalamdalam magma,magma, tipetipe / / kelompok batuan gunungapi dan keterdapatannya kelompok batuan gunungapi dan keterdapatannya terhadap tatanan tektoniknya adalah:terhadap tatanan tektoniknya adalah:

BeberapaBeberapa magma magma munculmuncul sebagaisebagai batuanbatuan ultramafikultramafik, , karbonatan,karbonatan, dandan lava yang lava yang bersifatbersifat sangatsangat alkalinalkalin

Busur magmatik: segregasi pada lempeng benua dengan dapur magma dalam (A)

Busur magmatik: lempeng benua dengan dapur magma tengah (B)

Busur kepulauan dan busur magmatik dangkal

MOR

Keterdapatan/ tatanan tektoniknya

RiolitFelsik (tinggiSi)~70%

DasitFelsik(rendah Si)~65%

AndesitIntermediet~60%

BasalMafik~50%

BatuanGunungapiTipe MagmaSiO2

14

TIGA TIPE SERI MAGMATIK TIGA TIPE SERI MAGMATIK BATUANBATUAN GUNUNGAPI GUNUNGAPI DIKONTROL OLEH TATANAN TEKTONIKNYADIKONTROL OLEH TATANAN TEKTONIKNYA

Ya Ya Ya Ya Ya Ya BusurBusur magmatikmagmatikYa Ya Tidak Tidak Ya Ya BusurBusur kepulauankepulauan

Tipe AlkalinTipe AlkalinTipe CaTipe Ca--alkalinalkalinTipe ToleitikTipe Toleitik

Tidak Tidak Tidak Tidak Ya Ya MORMOR

Ca+NaCa+Na > Mg > Mg ((Ca+NaCa+Na pd CPX, pd CPX, amfibolamfibol, , aegirinaegirin, , dlldll))

Ca > Mg (Ca Ca > Mg (Ca padapadaaugitaugit, , amfibolamfibol, , titanittitanit))

Mg > Ca (Mg Mg > Ca (Mg untukuntukOlOl, OPX , OPX dandan CPX)CPX)

SifatSifat kimiakimia

DijumpaiDijumpai didi semuasemuajenisjenis

MelimpahMelimpah, , kecualikecualidaridari magma magma primitifprimitif

HanyaHanya berasalberasal daridaridiferensiasidiferensiasi silikasilika

AmfibolAmfibol

BervariasiBervariasiMagnetitMagnetit dandanilmenitilmenit

BiasanyaBiasanya ilmenitilmenitOksidaOksida FeFe--TiTi

BervariasiBervariasiTerbentukTerbentuk didi awalawalTerbentukTerbentuk didi akhirakhirMagnetitMagnetit

JarangJarangSebagaiSebagai fenokrisfenokrisSebagaiSebagai fenokrisfenokrisdandan massamassa dasardasar

PiroksenPiroksen rendahrendahCaCa

TanpaTanpaOrtopiroksenOrtopiroksen

OrtopiroksenOrtopiroksenOrtopiroksenOrtopiroksenNormsNorms

Seri Seri magmatikmagmatik

15

Rangkuman Pengelompokan Tatanan Tektonik Rangkuman Pengelompokan Tatanan Tektonik dengan Tipe Batuan Gunungapi yang Dihasilkandengan Tipe Batuan Gunungapi yang Dihasilkan

Orange: batuan volkanik andesitik, dan ekuivalensinya dengan batuan sedimen dan metamorf penciri zona tumbukanPink: batuan beku dan metamorf yang berasal dari kerak bumi bagian dalamMagenta: magma granitikAbu-abu: penunjaman lempeng samudraBiru: 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 SoalLatihan Soal--Soal Soal

Jelaskan mengapa ada gunungapi di permukaan Jelaskan mengapa ada gunungapi di permukaan bumi!bumi!

Apa pentingnya vulkanologi bagi manusia dan bagi Apa pentingnya vulkanologi bagi manusia dan bagi perkembangan ilmu pengetahuan?perkembangan ilmu pengetahuan?

Apa hubungan gunungapi dengan manusia?Apa hubungan gunungapi dengan manusia?

Apa hubungan gunungapi dan komponen fisik bumi?Apa hubungan gunungapi dan komponen fisik bumi?

Apa hubungan gunungapi dan tektonika?Apa hubungan gunungapi dan tektonika?

Mengapa dalam perkumpulan / organisasi ahliMengapa dalam perkumpulan / organisasi ahli--ahli ahli vulkanologi sedunia, terdapat juga di dalamnya para vulkanologi sedunia, terdapat juga di dalamnya para ahli kimia dan interior bumi?ahli kimia dan interior bumi?