MEMBACA KEMUNGKINAN AKTIVITAS MERAPI KEDEPAN MELALUI PESAN MERAPI BERUPA KUBAH LAVA 2010 Disampaikan oleh: 1. Martono “Tonden” Arbi Wibisono 2. Sumeru Yoso
Abstrak Merapi adalah salah satu gunung berapi sangat aktip diatas bumi, interval kegiatannya selama ini dikenal cukup pendek antara 2 hingga 18 tahun. Selama masa aktipnya hasil akir aktivitasnya cukup bervariasi dan meninggalkan pesan alamiah berupa kubah lava yang menumpuk dari waktu ke waktu, agar dapat kita baca dan kita kaji, agar kita mengerti arsip berupa kubah lava tersebut menyampaikan pesan kepada kita semua. Memperhatikan aktivitas Merapi pasca 2010 adalah menarik untuk memperkirakan akan bagaimana kelanjutan aktivitas Merapi kedepan dengan membaca pesan berupa kubah yang ditinggalkan saat ini. Kami mencoba memahami proses pembentukan kubah lava Merapi dari sisi pandang disiplin kami, dengan membuat simulasi pembentukan kubah mikro pada proses peleburan logam. Disiplin ilmu peleburan logam yang kami pakai mempunyai sedikit kesamaan dengan ilmu kegunung apian, sama sama menggunakan keterkaitan antara temperature tinggi, lining material dan pasir kubah yang terbentuk oleh lava pada gunung M(b)erapi, dan keterkaitan antara temperature tinggi yang terkadang kami kondisikan lebih dari 1.700 0C, lining material berbahan dasar pasir Silica dan kotoran yang dihasilkan dalam bentuk “bridging” menyerupai kubah pasir pada proses peleburan logam. Analisa pasir pasir kubah kami lakukan di laboratorium pasir Polman Ceper. Specimen uji, informasi pengamatan dan photo photo diperoleh oleh mas Martono “Tonden” Arbi Wibisono dibantu rekan rekan lain yang intensip “ngeloni” Merapi. Target yang ingin kami capai adalah mencoba memahami karakter Merapi sesudah 2010. Kita sampaikan nantinya dengan bahasa sesederhana mungkin agar dapat dimengerti oleh saudara saudara kita di seputar Merapi, agar tidak takut kepada Merapi namun mengerti dan waspada kapan sebaiknya tenang saja, kapan harus mengungsikan harta bendanya dan kapan harus bergeser ketempat yang lebih aman. Pada hakekatnya Merapi tidak merusak namun me“rekondisi” lingkungan dengan memberi loss yang subur dan sebagainya menurut caranya yang harus kita mengerti. Justru repotnya sebagian saudara kita “sengaja” tinggal diseputar “wilayah kerja Merapi tanpa police line” yang terkadang harus pontang panting kesampluk napas Merapi karena masuk wilayah police line imajiner Merapi.
Pendahuluan Tulisan pesan Merapi yang memungkinkan dapat kita baca untuk kemungkinan aktivitas berikutnya tergantung pada kondisi kubah yang ditinggalkan pada akhir aktivitasnya. Bentukan kubah dipengaruhi oleh kecepatan gerak lava naik, seberapa lama lava ada di kepundan dan kecepatan turun lava pada akhir aktivitasnya. Kubah adalah material berupa pasir yang paling ringan berat jenisnya (ρ) dari sekian banyak unsur penyusun cairan lava. Material pasir kubah ini selalu berada di posisi paling atas pada fasa cair.
Lapisan Kubah Dari data lab. pasir dapat disimpulkan pada penampang vertical kubah ada empat lapisan dasar penyusun. Lapisan terebut kalau diurutkan dari atas terdiri dari pasir bulk, lapisan fasa padat/batuan beku, lapisan fasa sinter 1.200 0C dan lapisan tipis fasa cair 1.300 0C. (lihat gambar 1)
diletakkan terbalik, sisi bawah ada diatas dan bibir gelas ada diposisi bawah. Setebal apa penyangga kubah ditinggalkan akan ditentukan oleh seberapa lama cairan lava memenuhi kepundan. Koefisien thermal pasir dan fungsi waktu akan sangat berpengaruh pada ketebalan lapisan penyangga kubah lava yang ditinggalkan. Gambar 1. Sket potongan vertical kubah lava 2010
Proses terbentuknya lapisan kubah ini dipengaruhi oleh factor pendinginan oleh udara kepundan sebagai berikut: 1. Cairan lava bagian paling atas sesampai di kepundan akan mengalami pembekuan cepat akibat pendinginan cepat (quenching) oleh udara luar sehingga akan pecah menjadi butiran butiran pasir yang menumpuk (bulk) 2. Cairan lava dibawah pasir bulk ini akan mengalami penurunan temperature lebih lambat sehingga penyusutan terjadi lebih lambat membentuk padatan sempurna dengan “retakan retakan rambut” atau batuan penyangga pasir kubah (1.) 3. Cairan lava dibawah batuan penyangga ini akan mengalami pendinginan lebih lambat lagi dibanding poin (2.), sampai pada fasa sinter 1.200 0C, pada fasa ini ikatan antar butir sangat lemah dan berwarna kuning terang keputih putihan (skala warna temperature), apabila lapisan ini tidak tertutup material poin (1.) dan (2.) maka akan terlihat sebagai titik api diam, contoh ada pada sisi barat laut kubah lava 2010. 4. Cairan lava dibawah fasa sintering akan mengalami pendinginan yang sangat lama dan berada pada fasa cair > 1.300 0C. poin (2.), (3.) dan (4.) bagian pinggirannya akan menyatu dengan saluran naik turun magma yang proses pembentukannya berlapis lapis seperti kubah lava tapi dalam arah horizontal. Bentuk sempurna lapisan naik turun magma dan lantai batuan penyangga kubah sama seperti gelas yang
Bentuk kubah Kubah lava yang terbentuk pada akhir aktivitas magma akan diperoleh dengan beberapa kemungkinan berdasarkan pergerakan magma naik turunnya sebagai berikut: Kemungkinan1.
Gambar kemungkinan 1. Dari gambar kemungkinan 1. Apabila lava naik lambat ke atas kubah lava sebelumnya yang memiliki permeabilitas baik, gas yang ada diatas lava akan terlepas sempurna tanpa mendobrak kubah sehingga permukaan lava akan menyentuh dan memanaskan kubah lama sampai pada fasa cair (data lab melting point pasir 1.300 0C), hasilnya lava akan mengalir keluar tanpa terjadi letusan karena gas yang ada tidak cukup tinggi tekanannya. Kalau gerak naik lava agak cepat kadang kala lelehan lava pijar disertai dengan semburan awan panas terlebih dahulu akibat tekanan gas yang didorong lava pijar dari kantung magma sempat mendorong kubah. Skenario ini menghasilkan 3 kemungkinan: 1. Kalau magma mengalir sebentar saja, dan diakhir aktivitas magma turun lagi dengan
cepat, maka kubah yang ditinggalkan akan tipis dan besar kemungkinan bolong seperti kubah 2010 karena lapisan penyangga belum sempat solid sepenuhnya kemudian magma turun cepat sebagai piston, akibatnya terjadi perbedaan tekan diluar lebih besar dibanding dalam camber hasilnya lapisan penyangga pada bagian yang lemah ikatan antar butirnya (fasa sinter) akan bolong tersedot kebawah. 2. Kalau lava mengalir dengan periode lama dan turunnya ke kantong magma juga pelan maka lantai kubah yang ditinggalkan akan tebal karena lantai yang tersinter/terbentuk sempat solid dan tebal karena tebal solidifikasi lapisan penyanga juga dipengaruhi oleh fungsi waktu (data lab. Sintering point pasir = 1.200 0C, periksa pula koefisiensi thermal pasir) 3. Kalau lava mengalir hanya sebentar dan magma turun perlahan lahan maka kubah yang terbentuk tidak tebal namun solid tidak berlubang. Dari tiga hasil kemungkinan 1, yang terberat akibatnya adalah hasil poin kedua, karena untuk mendobrak lantai kubah pada aktivitas berikutnya dibutuhkan tekanan yang besar sehingga tekanan yang dilepas dapat seperti aktivitas 2010 bahkan bisa lebih besar. Teringan akibatnya adalah hasil poin pertama seperti hasil akhir aktivitas 2010 kemarin meninggalkan kubah tipis dan berlubang, tidak perlu tekanan yang sangat besar (ukuran gunung api) untuk mendobrak lantai kubah pada aktivitas berikutnya seperti terjadi pada 18 Nopember 2013 kemarin.
diakhiri dengan letusan melontarkan kubah dalam bentuk awan panas dan pecahan batuan batuan, seberapa besar letusannya juga dipengaruhi oleh sebertapa tebal bentukan kubah yang ditinggalkan pada aktivitas sebelumnya serta seberapa cepat “piston” lava bergerak naik. Ada 2 hal yang terjadi pada skenario 2 ini: 1. Setelah kubah terlontar kemudian lava berhenti dan turun kembali seperti gambar ilustrasi 2 maka hasil kubah baru yang ditinggalkan seperti pada skenario 1 poin (1.)
Gambar ilustrasi 2 2. Setelah kubah terlontar kemudian lava masih terus mengalir keluar dengan durasi relatip singkat seperti gambar ilustrasi 3, maka hasil kubah baru yang ditinggalkan sama seperti kemungkinan 1poin (1.) dengan kondisi terlemah pada arah bekas aliran lava (saat ini pada arah tenggara).
Kemungkinan 2. Pada kemungkinan 2, permeabilitas kubah mendekati 0 atau bahkan tersumbat sama sekali, akibatnya terjadi pemampatan gas pada camber sehingga tekanannya akan meningkat tinggi sekali akibat pergerakan naik magma seperti piston dan
Gambar ilustrasi 3
3. Sama pada Kemungkinan 2 poin (2.) namun durasi mengalir lava relatip lama maka hasil bentukan kubah akan sepertri Kemungkinan 1 poin (2.) dengan titik lemah ada pada sisi dinding kepundan paling tegak/tipis (saat ini pada arah Barat daya atau Selatan). Utara
Courtessy of Bahari Rescue Indonesia
Barat
Timur
Selatan Gambar ilustrasi 4. Perkiraan dinding kepundan paling tipis/ lemah ada di sisi Barat daya dan Selatan sejajar lantai kubah (masih perlu dukungan data atau photo yang akurat)
garis hubung paling pendek/lemah diantara lubang bekas titik api di Barat laut kearah lubang awal arah Tenggara dan garis antara lubang awal Tenggara kearah kubah tanpa penyangga di arah Tenggara (teori sobekan diantara dua lubang) lihat Gambar ilustrasi 4.garis hubung warna putih. 2. Letupan 18 Nopember terjadi pelepasan tekan gas yang lebih besar dari 22 Juli 2013, mengungkit lantai kubah arah garis terlemah dari bekas titik api ke arah lubang awal sampai ke lantai kubah tanpa penyangga disisi Tenggara. 3. Letupan atau hembusan hembusan sekala kecil yang tidak terekspose tidak ditampilkan karena dianggap tidak merobah konstruksi kubah lava secara signifikan. Hasil akir letupan 18 Nopember 2013 membuat konstruksi lantai kubah berfungsi menjadi pressure control valve atau katup control tekanan alami seperti gambar ilustrasi 5 SKET DIAGRAM POTONGAN VERTIKAL LANTAI KUBAH MERAPI PASCA 18 NOPEMBER 2013 ( Courtessy of Bahari Rescue Indonesia )
Dari kemungkinan teresbut Merapi pasca aktivitas 2010 ada pada kemungkinan 1, poin (1.) lobang ada pada sisi tenggara, titik api diam (lantai kubah pada fasa sinter) pada arah Barat laut, dari photo kelihatan sisi kubah tanpa ikatan penyangga pada arah tenggara . Data lapangan. Terlepas asal muasal terbentuknya gas bertekanan tinggi pada chamber dibawah kubah lava diperoleh data sederhana dilapangan pasca aktivitas Merapi 2010 sebagai berikut: 1. Letupan 22 Juli 2013 terjadi pelepasan gas tekanan tinggi yang melubangi sisi lantai kubah terlemah ikatan antar butirnya pada titik api. Konstruksi lantai kubah pasca 22 Juli 2013 memungkinkan tersobek atau retak pada
SISI BARAT DAYA
SISI TIMUR LAUT
Gambar ilustrasi 5. Sket diagram potongan vertical lantai kubah merapi Lingkaran merah adalah katup pelepasan tekanan gas, ujung lantai kubah disisi kanan dan kiri berfungsi sebagai engsel
Analisa sederhana Rangkuman data lapangan bandingkan sebagai berikut:
dapat
kita
1. Untuk aktivitas 22 Juli 2013 tekanan gas yang ada cukup untuk melubangi area relatip kecil lantai kubah pada titik api tanpa mengungkit lantai kubah. Gas terlepas sempurna melalui lubang bekas titui api tersebut dengan kekuatan setidak tidaknya sebesar keliling daerah titik api x tebal lantai x shear stress bahan lantai kubah tanpa tambahan berat pasir kubah 2. Aktivitas 18 Nopember tekanan gas sanggup mengungkit lantai kubah hingga sobek/retak setidak tidaknya memerlukan tenaga sebesar keliling lantai kubah x tebal lantai x shear stress bahan lantai kubah ditambah berat beban pasir kubah datasnya Untuk membandingkan kekuatan tekanan gas kedua aktivitas tersebut secara empiris sederhana kami gambarkan pada gambar 6.
Keliling titik api
ketebalan yang sama sudah terlihat perbandingan kekuatan tekanan gas yang diperlukan untuk mengangkat berat kedua area tersebut. Dengan membandingkan kedua aktivitas terlihat kekuatan tekanan terbesar adalah pada aktivitas 18 Nopember 2013 kemarin. Pertanyaan berikutnya ialah apakah mungkin masih aka ada aktivitas yang lebih besar dari aktivitas 18 Nopember 2013. Untuk menjawab ini terlebih dahulu kita tinjau konstruksi kubah saat sebelum 18 Nopember 2013 dan saat ini sebagai berikut berikut: 1. Sebelum 18 Nopember 2013 konstruksi keliling lantai penyangga kubah masih menyatu dengan saluran magma. Untuk mengungkit lantai kubah ditambah berat beban pasir diatas kubah diperlukan tekanan gas yang sangat besar 2. Pada 18 Nopember diperoleh tenaga yang cukup untuk mengungkit konstruksi lantai kubah ditambah berat pasir kubah diatas lantai sampai sobak/retak memanjang pada bagian tengah lantai, dan juga menyobek atau meretakkan bagian pinggir yang menyatu dengan saluran magma naik turun pada sisi Selatan-Barat daya dan Timur lautTimur. 3. Sesudah 18 Nopember 2013 konstruksi sederhananya lantai kubah lava menjadi seperti “pintu” horisontal dengan dua daun pintu (rong inep. Jawa) dengan bagian engsel ada di sisi Selatan-Baratdaya dan Timurlaut-Timur, bagian pertemuan kanan pintu kiri dan kanan (sobekan/retakan) berfungsi seperti katup kontrol atau control valve dengan setting pressure sebesar minimum setengah berat lantai kubah + setengah berat beban pasir kubah diatasnya.
Keliling lantai kubah Gambar 6. Perbandingan keliling area titik api dan keliling lantai kubah.
Perbandingan luas area yang dibatasi oleh keliling titik api dan keliling lantai kubah dengan bahan dan
Dengan membandingkan konstruksi lantai kubah sebelum dan sesudah 18 Nopember 2013 tersebut, untuk mengangkat/mengungkit lantai kubah untuk pelepasan gas saat ini hanya memerlukan tekanan gas sekitar setengah tekanan gas 18 Nopember
2013. Artinya gas akan selalu terlepas sebelum menyamai aktivitas Nopember. Gas dengan tekanan kurang dari setengah tekanan Nopember akan segera terlepas terus menerus selama ada produksi gas dalam chamber, ditandai dengan suara blazer saat ini (mas Ma’rufin S) atau desingan sebagai jet sonic karena tekanan gas berkecepatan tinggi melewati celah sempit sobekan/retakan pada lantai kubah. Ada hal menarik untuk dicermati, dari pengamatan mas Martono”Tonden” Arbi Wibisono bahwa sebelum kejadian 22 Juli 2013, 18 Nopember 2013 dan beberapa hembusan kecil yang tidak terekspos, selalu didahului hujan intensitas sedang-tinggi dengan durasi sekitar sekitar 1 sampai 2 hari dipuncak (curah hujan belum kami ketahui). Kalau curah hujan dan rembesan air tanah dapat masuk kedalam camber lewat retakan retakan pada lorong magma dan area kubah diubah menjadi power letupan dengan memperhitungkan secara teoritis 1 liter air akan berubah menjadi 2000 liter gas uap air pada temperature 100 0C (teori peleburan), serta luas penampang lorong magma tepat dibawah lantai kubah, kita akan dapat memperkirakan jumlah air yang diperlukan agar menjadi gas uap air yang mampu membuka katup control kubah.
Lampiran pkoto:
Gambar lampiran 1 Specimen uji pasir kubah Merpi tersinter pada 1.200 0C
Gambar lampiran 2 Specimen uji pasir kubah Merapi melting point pada 1.300 0C
Kesimpulan Dengan kondisi konstruksi lantai kubah Merapi paska letupan 18 Nopember 2013 dapat disimpulkan: 1. Aktivitas Merapi kedepan tidak akan lebih besar dari aktivitas 18 Nopember 2013, kecuali ada aktivitas tektonik didekat gunung Merapi yang mampu menggerakkan magma naik dengan cepat. 2. Diperlukan data dimensi penampang lorong magma dan data curah hujan di puncak agar dapat kita cari kaitan antara letupan yang terjadi selanjutnya dengan curah hujan di puncak, pengamatan lanjutan berkenaan dengan curah hujan di puncak, dan interval waktu pelepasan gasnya perlu dilanjurkan.
Gambar lempiran 3. Photo lembar uji pasir kubah Merapi
Catatan data uji pasir kubah Merapi: Specimen uji diambil pada: 1. Permukaan kubah 2. Kedalaman 10 Cm 3. Kedalaman 15 Cm Rata hasil uji diperoleh :
1. 2. 3. 4.
Permeabilitas rata2 = 271 Compactibility = 19,3 % Kadar air = 4,83 % Kadar clay = 2,67 %
Specimen diuji pada 18 Juni 2013.
