LAVA FLOW, PYROCLASTIC FALLS, and PYROCLASTIC DENSITY CURRENT
Lava Flow
Aliran Lava (Lava Flow) adalah magma yang keluar dari permukaan dan mengalir dipermukaan, bisa di darat, bisa di dasar laut.
Aliran lava adalah bagian paling berbahaya dari seluruh proses dalam letusan gunung berapi. Volcanic Lava flow di Russia
Yang mempengaruhi seberapa jauh aliran lava: Suhu arus Kandungan silika Tingkat ekstrusi Kemiringan lahan Aliran lahar dingin yang memiliki kandungan silika tinggi tidak akan mengalir jauh (viskositas tinggi). Aliran basalt (seperti di Hawaii) yang memiliki kandungan silika yang rendah (viskositas rendah) akan mengalir jauh (viskositas rendah).
Aliran Lava dari Pahoehoe toe
Origin Of Lava Flow Lava flow secara umum terbentuk ketika magma melimpah keluar dari ventilasi vulkanik kemudian kepermukaan sekitarnya dan bergerak menurun sesuai dengan hukum gravitasi.
Fire Fountain
Aliran lava dapat terbentuk secara langsung dan secara tidak langsung. Secara langsung: Aliran lava berasal dari limpahan magma yang cair dan jatuh dari ventilasi vulkanik Secara tidak langsung: Aliran lava berasal dari akumulasi gumpalan magma yang terpisah dari jatuhan fire fountain, atau disebut juga rootless flows (aliran tidak menentu).
Types of lava flow A.
Pahoehoe Lava
Pahoehoe adalah lava basaltik yang memiliki permukaan halus, menggelembung, bergelombang, atau berurat.. Aliran pahoehoe biasanya awal sebagai rangkaian lobus kecil dan jari kaki yang terus-menerus keluar dari kerak dan didinginkan. Tekstur permukaan arus pahoehoe bervariasi, menampilkan segala macam bentuk aneh sering disebut sebagai patung lava. Pahoehoe lava biasanya memiliki suhu 1100 - 1200 ° C.
Types of lava flow B. Aa Lava AA adalah lava basaltik ditandai dengan permukaan yang kasar atau rubbly terdiri dari blok lava rusak disebut klinker. Aa biasanya viskositas lebih tinggi dari pahoehoe. Pahoehoe bisa berubah menjadi AA jika menjadi turbulen dari pertemuan hambatan atau lereng curam. Aa lava biasanya meletus pada suhu 1000-1100 ° C. Tekstur tajam dan menyudut membuat aa reflektor radar yang kuat, dan dengan mudah dapat dilihat dari satelit yang mengorbit
Types of lava flow C. Lava Domes dan coulées Lava Domes dan coulées berhubungan dengan aliran lava felsic mulai dari dasit hingga riolit. Sifat sangat kental lava ini menyebabkan mereka tidak mengalir jauh dari lubang,menyebabkan lava untuk membentuk kubah lava di ventilasi. Ketika kubah terbentuk pada permukaan miring yang dapat mengalir dalam arus pendek tebal disebut coulées (kubah aliran). Arus ini sering hanya melakukan perjalanan beberapa kilometer dari ventilasi.
Types of lava flow
Types of lava flow
Lava dome rhyolitic dari gunung Chaiten erupsi tahun 2008 -2010
Lava flow rheology Rheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu rheo dan logos. Rheo berarti mengalir, dan logos berarti ilmu. Sehingga rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir
Lava flow rheology Faktor – Faktor Rheology yang mempengaruhi adalah : Morfologi ( tipe aliran) Ukuran dan bentuk dari aliran Ketebalan aliran Tingkat erupsi Kecepatan aliran Panjang Aliran
VISKOSITAS Viskositas adalah resistensi suatu fluida untuk mengalir, semakin tinggi visikositas semakin sukar fluida tersebut mengalir, begitupula sebaliknya
DINAMIK
KINEMATIK
VISKOSITAS
Viskositas Dinamis (Dinamic Viscousity) Seringkali disebut “viskositas” atau viskositas mutlak, adalah friksi internal dari suatu fluida atau kecenderungannya untuk melawan aliran Biasanya disimbolkan dengan η dan dinyatakan dng persamaan
η = σ/γ dimana η adalah viskositas, σ adalah shear stress, dan γ adalah shear rate
Viskositas Dinamis (Dinamic Viscousity) • Fluida pada pelat yang diam kecepatannya nol sedangkan pada pelat yang bergerak kecepatannya sama dengan kecepatan pelat • Tegangan geser yang bekerja pada pelat atas sebanding dengan gradien kecepatan • Konstanta kesebandingannya disebut sebagai viskositas dinamik
Viskositas Dinamis (Dinamic Viscousity) F v A y
= tegangan geser [N/m2] F = gaya geser [ N] A= luas permukaan [m2] v = kecepatan [m/s] Y = jarak vertikal [m] = viskositas dinamik [Pa.s]
Viskositas Kinematis (Kinematic Viscousity)
Viskositas Kinematis (Kinematic Viscousity) Viskositas kinematik diukur dalam efflux viskometer, oleh karena kecepatan alir tipe viskometer ini sebanding dengan densitas, juga viskositas Viskositas kinematik dipakai luas di industri perminyakan, dimana specific gravity hidrokarbon tidak jauh variasinya
= rapat massa [kg/m3 ]
Viskositas Relatif Kadangkali disebut rasio viskositas, adalah rasio viskositas larutan terhadap viskositas solven murni dan dinyatakan dengan persamaan
ηrel = η / ηs dimana ηrel adalah viskositas relatif, η adalah viskositas larutan, dan ηs adalah viskositas solven
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas 1. Suhu Viskositas tergantung pada suhu • Untuk cairan : makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin rendah • Untuk gas makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin tinggi Terdapat hubungan terbalik antara viskositas dan suhu
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas 4. Tekanan Viskositas kebanyakan cairan pada dasarnya konstan pada kisaran tekanan 0-100 atm 5. Bahan tersuspensi Biasanya ini sedikit meningkatkan viskositas ketika pada konsentrasi rendah, tetapi bahan tersuspensi tinggi dapat menyebabkan peningkatan berarti oleh karena akibar antar partikel
Efek kemiringan tanah dan viskositas lava Formasi yang terbentuk dari channel lava flow dan kombinasi dari bidang-bidang lava flow merupakan karakter utama dari basaltic lava. Jika viskositas lava meningkat dan menyebabkan kemiringan pada bidang tanah, berarti lava yang mengalir diperkirakan “sangat lebih tebal” dengan kecepatan tertentu. Fakta mengatakan bahwa kecepatan lava dan ketebalan nya berkaitan erat dengan flux massa yang di erupsikan. Lava yang kental terlihat lebih tebal, lebar dan bergerak lebih lambat daripada lava basaltic untuk bidang slope yang sama. Lava yang paling kental, Rhyolites, sangat sulit bergerak keluar dari vent nya, kecuali permukaan bidang erupsi nya sangat curam maka lava ini bisa bergerak ke segala arah setelah terakumulasi pada puncak vent nya, kemudian dapat membentuk dome lava yang juga curam.
Pyroclastic Falls and Pyroclastic Density Currents
Pyroclastic Falls
Pembagian kolom letusan jika letusan ke arah atas tanpa ada faktor angin yang mempengaruhi arah letusan.
Kecepatan jatuh piroklas Kecepatan jatuh piroklastik ditentukan oleh ukuran,bentuk,densitas yang ditunjukkan oleh persamaan
UT= kecepatan terminal d = diameter δ = densitas klas pa = densitas udara atmosfer Cd = koefisien drag g = percepatan gravitasi
Kecepatan Terminal clasts litik padat dan batuapung vesikular.
Karakteristik Umum Fall Deposit Ukuran clast yang besar ditemukan disetiap lokasi yang menurun dengan bertambahnya jarak Pada setiap lokasi ditemukan berbagai ukuran clast akibat turbolensi Ketebalan deposit menurun dengan bertambahnya jarak dari pusat erupsi Deposit umumnya berpola gradasi vertical
Nonton video duyuu :*
Untuk fluida lava basaltic, jika slope yang dilewati lebih curam, lebar lava yang mengalir relatif tidak berubah, maka kedalaman lava yang mengalir akan mengalami penyusutan dan kecepatan aliran lava akan meningkat. Jika slope semakin dangkal maka lava akan bergerak secara Spreading atau memisah ke segala arah, kedalaman dan kecepatan aliran lava juga akan menurun menikuti pergerakan nya, dan juga akan terjadi proses pendinginan lava.
Gambar berikut merupakan gambaran lava yang berbentuk air terjun (cascading) kedalam kawah alae pit saat erupsi Mauna Ulu di Hawaii, 1969. menunjukkan bahwa dengan slope bidang aliran yang berubah-ubah, lebar dari lava yang mengalir relatif tidak berubah.
Aplikasi dari Eruption Column Models • •
Memprediksi penyebaran piroklastik dari kondisi erupsi dan atmosfer Memperkirakan resiko yang ditimbulkan dari erupsi
Sumber : http://www.ux1.eiu.edu/~cfrbj/parks/MSHE/vent,jpg.jpg
Dari kondisi erupsi, atmosfer, dan data-data erupsi sebelumnya kita bisa memprediksikan penyebaran endapan piroklastik yang jatuh dengan mengkarakterisasinya kedalam 2 peta : • Isopach (menunjukkan kontur dari ketebalan endapan piroklastik jatuhan yang sama) • Isopleth (menunjukkan ukuran material piroklastik jatuhan yang sama)
Peta Isopach Fall Deposit Gunung Askja, Islandia 1875
Peta Isopleth Fall Deposit Gunung Askja, Islandia 1875
Jarak jangkauan endapan piroklastik jatuhan dipengaruhi oleh kecepatan jatuh material klastik dan juga kecepatan angin. Akan tetapi, kecepatan angin tidak berdampak signifikan sehingga Jarak jangkauan sering juga disebut cross-wind range. Dari peta isopleth, diameter dan densitas material piroklastik dapat kita plot dengan cross-wind range sehingga mendapatkan estimasi eruption rate.
Prediksi Teoritis
Data Erupsi
Data endapan piroklastik erupsi gunung Fogo, Askja, Pompeii, dan Taupo yang diplot pada grafik prediksi teoritis eruption rate.
Nilai dari eruption speed merupakan hubungan dari magma water content, magma eruption rate, eruption cloud height, dan wind speed factor.
Kecepatan Angin Arah dan kecepatan angin pada jaman dulu dapat ditentukan dengan melihat persebaran material piroklastiknya menurut ukuran dan densitasnya. Kecepatan angin rata-rata = jarak tertransportasi : waktu jatuh
Volume Deposit Gunung dibelah secara vertikal, kemudian area slice bagian atas dan bawah dikali dengan ketebalannya = volume endapan Rata-rata area dua isopach dikali dengan perbedaan antara ketebalan deposit sekarang = volume deposit antar isopach Volume total = volume deposit yang di gunung X volume deposit diluar gunung
Gambar 8.2 Jika kecepatan lontaran material dan kecepatan angin diketahui, dapat dimungkinkan untuk mengetahui dimana material tersebut akan mendarat.
Kepadatan Arus Piroklastik dan Pengendapannya
Sifat Pengendapan Pengendapan : 1. Ignimbrite : kaya debu dengan sortasi sangat buruk, terbentuk pada area yang luas (ribuan km) 2. Pyroclastic surge deposits : sortasi buruk tapi lebih baik dari ignimbrite. Proses pembentukannya dekat ignimbrite 3. Block and ash flow deposit : Berbeda dari kedua tipe di atas, yang umumnya mengandung klastis minim vesikuler.
Ignimbrite
A thin (∼1 m thick) nonwelded ignimbrite flow unit, part of a deposit on the island of Terceira in the Azores
Ignimbrite erupted from Kutcharo caldera (Hokkaido, Japan). The lightcolored is rhyolit, the dark part containing some mixed rhyolit-andesite lapili
Pyroclastic surge deposits Cross-bedding in surge deposits from hydromagmatic eruptions at the prehistoric Hana Uma vent, O'ahu, Hawai’I. (Photograph by Elisabeth Parfitt.)
Block and ash flow deposit
Pyroclastic block flow on the slope of andesit dome on the Caribbean island of Montserrat.
Erosional of valley pyroclastic block flows in November 1994 in Buyong valley at the foot of Merapi dome
1.
Piroklastik Fall Pyroclastic fall adalah batuan piroklastik yang material penyusunnya tertransport melalui udara (terbang).Sehingga dapat diasumsikan bahwa material penyusun batuan piroklastik jenis ini adalah material yang ringan semisal material debu vulkanik.
2. Piroklastik Surge Pyroclastic surge adalah batuan piroklastik yang material penyusunnya tertransport melalui permukaan tanah tetapi terjadi proses spin (menggelinding atau berputar) sehingga akibat proses spinini, material penyusunnya cenderung membulat (rounded).
3. Piroklastik Flow Pyroclastic flow adalah batuan piroklastik yang material penyusunnya tertransport melalui permukaan tanah dengan cara mengalir (flow). Biasanya antar fragmen dalam batuan jenis ini membentuk ikatan terbuka, hampir tidak terjadi kontak antar fragmen.
PYROCLASTIC DENSITY CURRENTS Kepadatan arus piroklastik (Pyroclastic Density Current~PDC) merupakan fenomena letusan eksplosif . PDC ini merupakan campuran bubuk batu, abu, dan gas panas, dan dapat bergerak dengan kecepatan ratusan mil per jam. Arus ini dapat berbentuk encer, seperti pada piroklastik lonjakan, atau terkonsentrasi, seperti di aliran piroklastik Pengaruh gaya gravitasi menyebabkan aliran arus piroklastik mengalir ke bawah lereng. Sebuah lonjakan piroklastika adalah densitas turbulen encer, yang biasanya terbentuk ketika magma eksplosif berinteraksi dengan air. Lonjakan dapat melakukan perjalanan melewati hambatan seperti dinding lembah,dan meninggalkan endapan tipis abu dan batu yang dibaurkan dengan topografi.
Aliran piroklastik lebih cenderung mengikuti lembah dan depresi lainnya, dan depositomereka pengisi topografi ini. kadang bagian atas permukaan aliran piroklastik (yang sebagian abu) akan terlepas dari aliran dan mengalir sendiri sebagai sebuah gelombang. PDC ini dapat menempuh jarak pendek hingga ratusan mil dari sumbernya dan bergerak dengan kecepatan hingga 1000 km/jam (650mph). Suhunya sangat panas mencapai 400 derajat C (750 derajat F). Dengan kecepatan serta kekuatan ditambah dengan Suhu PDC yang sangat tinggi, maka dapat menghancurkan apa pun yang terdapat pada lintasan yang dilaluinya.
Column collaps and pyroclastic fountaining Jika kolom letusan stabil karena kepadatan bahan (bulk density) di dalamnya menjadi lebih besar dari udara di sekitar, bahan di atas kolom akan membutuhkan waktu yang sama untuk mencapai tanah seperti batu jatuh dari ketinggian itu. a=[(2s)/g] ½ sehingga waktu runtuhnya kolom dengan ketinggian 20, 30 dan 40 km ~63, 77 dan 89 detik.
Directed blasts and collapses from lava domes and flow Proses ini terjadi saat magma erupsi lalu membentuk kubah lava dan aliran lava singkat yang kemudian mendingin. Saat pertama terbentuk lapisan ini cukup kuat dan stabil untuk menahan tekanan udara yang terperangkap didalamnya, hingga akhirnya menjadi tidak stabil dan karena respon reologi menyebabkan lapisan ini berubah dari plastis menjadi brittle. Dan karena terletak di daerah yang curam menyebabkan badan lava ini runtuh ke arah lereng curam karena beratnya sendiri.
IGNIMBRITE • Ignimbrite merupakan salah satu bentuk endapan hasil letusan gunung berapi. Pada umumnya ignimbrite kaya akan debu vulkanis dan memiliki sortasi yang buruk. • Ignimbrite terendapkan dalam area yang sangat luas hingga ribuan km² • Ignimbrite dapat dihubungkan dengan letusan besar dan terbentuknya kaldera • Ex : temuan lapisan ignimbrite di Danau Toba (Reinout Willem Van Bemmelen, 1904-1983)
Ignimbrite
A thin (∼1 m thick) nonwelded ignimbrite flow unit, part of a deposit on the island of Terceira in the Azores
Ignimbrite erupted from Kutcharo caldera (Hokkaido, Japan). The lightcolored is rhyolit, the dark part containing some mixed rhyolit-andesite lapili
TERIMA KASIH
