Resume Presentasi Mengenai Pengertian Magma, Tipe Magma, Proses Migrasi Magma, Dapur Magma, dan Tipe Gunung Api PENGERTIAN MAGMA Magma adalah cairan atau larutan silika pijar yang terbentuk secara alamiah dan bersifat mobile, bersuhu antara 900 ° - 1200 °C atau lebih dan berasal dari kerak bumi bagian bawah ( F.F. Grouts, 1947; Tumer dan verhogen 1960, H. Williams, 1962 ). Unsur kimia dalam magma adalah sebagai berikut. a) Senyawa-senyawa yang bersifat non-volatil , terdiri dari senyawa SiO2, Al2O2, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, dan MgO. b) Senyawa volatil , terdiri dari senyawa CH4 , CO2 , HCl, H2S, dan SO2. c) Trace element, terdiri dari Rb, Ba, Sr, Ni, Li, Cr, S dan Pb.
TIPE MAGMA Tipe magma di tentukan oleh kandungan kimia dari magma. Dally 1933, Winkler 1957, Vide W. T. Huang 1962 menyatakan bahwa pada dasarnya sifat magma adalah basa. Magma kemudian memiliki sifat asam dan intermediet karena melalui beberapa proses differensiasi. Secara umum, tipe magma dibagi menjadi 3, yaitu : a) Basaltic magma (Magma basa) Kandungan silikat : SiO2 45-55 Kandungan Fe, Mg, Ca tinggi Kandungan K, Na rendah b) Andesitic magma (magma intermediet) Kandungan silikat 55-56 % Kandungan Fe, Mg, Ca, Na dan K sedang c) Rhyolitic Magma ( Magma Asam) Kandungan silikat 65- 75 % Kandungan Fe, Mg, Ca rendah Kandungan K, Na tinggi Tipe magma memberikan implikasi terhadap sifat magma, yaitu : a) Keliatan Bergantung pada kandungan silika Kandungan silika yang tinggi, viskositas juga tinggi b) Suhu Suhu yang rendah, viskositas tinggi Suhu yang tinggi, viskositas rendah c) Kandungan Gas Viskositas tinggi, kandungan gas banyak Viskositas rendah, kandungan gas sedikit Perlu diketahui bahwa kandungan silika dapat mempengaruhi viskositas magma. Hal ini dapat terjadi karena dari berbagai unsur yang terkandung dalam magma, O adalah satu satunya anion. Sedangkan Si adalah kation yang melimpah. Si berikatan dengan O membentuk “floating radicals” (silikon oksigen tetrahedra) dalam magma. Sesama tetrahedra silikat, saling berikatan melalui ikatan kovalen. Menghasilkan apa yang disebut “polimerisasi”. Polimerisasi memperbesar gaya gesek antar molekul dalam magma. Semakin banyak tetrahedra silikat yang beikatan ketika membeku(temperatur turun), maka semakin tinggi derajat polimerisasi, semakin besar gaya geseknya,dan semakin besar viskositasnya.
Berikut adalah tabel yang menjelaskan mengenai tipe magma, contoh batuan beku dengan variasi komposisi kimia,temperatur, viskositas, dan kandungan gasnya. Tabel 1. Tipe Magma
Berikut adalah tabel yang menjelaskan mengenai tipe erupsi, tipe gunung api, dan produk hasil erupsi berdasarkan tipe magmanya. Tabel 2 Tipe Erupsi, tipe gunung api dan produk erupsi berdasarkan tipe magma
Selain tipe magma yang dijelaskan di atas, terdapat tipe magma lain yaitu magma karbonat. Pada kasus khusus, terdapat tipe magma yang sangat berbeda, yaitu Carbonatite Magma (magma karbonat). Magma ini mengandung >50% mineral karbonat (CaCO3), dengan sedikit kandungan silikat. Banyak mengandung mineral industrial : tembaga, vemikulit, magnetit, memiliki viskositas
2|Page
dan temperatur yang rendah. Magma ini tidak berpijar, bahkan di malam hari. Secara khas, magma karbonat biasanya terbentuk pada zona rifting. Seperti pada East African Rift (Oldoinyo Lengai), Oslo Graben, Rhine Graben, Saint Lawrence rift.Genesis dari tipe magma ini masih diperdebatkan.
MIGRASI MAGMA Proses migrasi magma dikontrol oleh parameter berikut. Densitas Proses migrasi magma akan tejadi apabila densitas magma lebih kecil dibandingkan densitas batuan disekitarnya. b) Suhu Semakin tinggi suhu, semakin besar magma yang terbentuk. Magma yang meleleh akan menjadi cair, densitas menjadi kecil dan dapat bergerak menuju ke atas dan akan menerobos batuan lain yang memiliki densitas lebih besar lewat rekahan atau disebut diaper. Kecepatan kenaikkan diapir sendiri dapat dihitung melalui persamaan (1) berikut. a)
...............(1) Dimana, U adalah kecepatan diapir, R adalah jarijari diapir yang diasumsikan sebagai lingkaran, g adalah gravitasi, ρ adalah densitas batuan, dan 𝜇 adalah viskositas batuan.
Gambar 1. Cross Section dari Gunung Api
Perubahan deformasi batuan dari plastic menjadi brittle mengakibatkan rekahan batuan terjadi. Rekahan dapat terbentuk pada kerak yang berada diatas zona yang memuat adanya magma, maka magma akan cenderung mengalir ke rekahan tersebut. Kecepatan aliran magma tergantung dari lebar rekahan dan viskositas magma. Semakin besar rekahan dan semakin kecil viskositas magma,maka magma akan mudah untuk mengalir ke atas, dan sebaliknya. Dike merupakan magmayang menerobos ke dalam rekahan batuan secara lateral. Sifat batuan yang berperan dalam penyebaran dike adalah kekuatan rekahan. Kekuatan rekahan ini akan mengukur intensitas maksimum tekanan yang menahan butiran mineral pada ujung dike sebelum dike menerobos batuan. Tidak seluruh dike dapat mencapai permukaan, terdapat beerapa dike yang dapat terperangkap di dalam batuan. Hal ini terjadi karena adanya faktor berikut.
3|Page
a)
b)
Tekanan Tekanan pada ujung dike akan semakin berkurang seiring dengan naiknya magma dike. Dike akan berhenti naik ke atas apabila tekanan pada ujung dike lebih kecil dibandingkan tekanan dari rekahannya. Densitas Semakin kecil densitas magma, maka semakin mudah magma tersebut untuk menerobos rekahan batuan yang memiliki densitas lebih besar. Tabel 3. Pengaruh densitas magma terhadap kedalaman yang dicapai magma menuju permukaan
Tabel 4. Rata rata lebar dike yang mengandung magma dengan densitas berbeda
4|Page
Gambar 2. Macam macam skenario dari proses migrasi magma
PENYIMPANAN MAGMA (MAGMA STORAGE) Meskipun beberapa magma dapat naik langsung ke permukaan, sebagian magma mengalami periode penyimpanan selama proses naik tersebut. Penyimpanan ini dapat permanen, contohnya adalah magma yang mendingin dan membeku membentuk badan intrusif, atau dapat pula sementara. Penyimpanan magma ini memiliki dampak pada sifat magmatik dan aktivitas gunung berapi. Antara lain hal itu mempengaruhi komposisi magma, sifat fisis magma seperti viskositasnya, dan ukuran serta frekuensi letusan gunung berapi. Bukti penyimpanan magma di kerak bumi, antara lain : 1. Kaldera Bukti paling nyata untuk Magma Storage dari kerak bumi adalah bentuk morfologi gunung api. Observasi erupsi modern dan studi geologi gunung api menyatakan bahwa kaldera sering terbentuk selama erupsi dengan volume besar. Secara umum, semakin besar volume erupsi, kaldera yang terbentuk akan semakin besar. Tabel 5. Ukuran kaldera yang tebentuk selama erupsi gunung api
2. Bukti Petrologi Dapat dibedakan batuan yang berasal dari magma langsung dari mantel dan batuan yang berasal dari magma yang telah tersimpan di kerak. Perbedaannya terletak pada komposisi dan temperatur. Magma yang terbentuk langsung dari mantel memiliki suhu yang lebih tinggi seiring bertambahnya kedalaman dan tekanan. Magma yang telah tersimpan terlebih dahulu memiliki kesempatan untuk mendingin dan mulai mengkristal. Pendinginan dan kristalisasi pada saat tekanan rendah merubah komposisi dan temperatur magma.
5|Page
Grafik 1. Variasi tekanan dan suhu pada dua mineral yang meleleh.
3. Observasi Geofisika - Metode Seismik Metode ini dapat digunakan untuk mendeteksi keberadan dan mengestimasi ukuran magma chambers. Metode ini melihat seismic gap dibawah permukaan gunung api. Gempa terjadi kontinu bila sistem volkanik aktif. Gempa ini terlalu kecil untuk dapat dirasakan namun dapat terekam seismometer, dan daerah fokusnya dapat diketahui. Bila magma chamber mendapat suplai fresh magma, gempa dapat terjadi di sekitar pinggiran dapur magma, karena masuknya magma menyebabkan tekanan di dinding. Demikian pula ketika magma keluar dari dapur magma selama proses erupsi atau intrusi, tekanan dan perubahan letak dike memicu gempa lebih banyak terjadi. Namun tidak ada gempa yang dihasilkan magma itu sendiri sehingga ketika di plot, daerah seismic gap yang nampak adalah lokasi magma tersebut tersimpan. Waktu yang dibutuhkan untuk penjalaran gelombang seismik di dalam tanah ke detektor bergantung dari kecepatan gelombang seismik dari material. Gelombang kompresi (P wave) akan melewati magma tetapi kecepatan di magma sangat lebih rendah disbanding di batuan solid. Waktu tunda penjalaran gelombang dapat digunakan untuk mendeteksi zona kecepatan seismik rendah yang merupakan area penyimpanan magma. Tremor adalah prekursor yang sangat umum untuk erupsi dan pergerakan magma dalam sistem volcanic plumbing. Sehingga monitoring tremor vulkanik dapat mendeteksi pergerakan magma sebelum erupsi terjadi.
Gambar 3. Perbandingan sinyal seismik dari gempa vulkanik (trace A) dan periode tremor vulkanik (trace B)
6|Page
Pencarian lokasi sumber tremor vulkanik dapat dilakukan dengan melihat rekaman seismometer. Gempa bumi vulkanik direkam sebagai event diskrit oleh seismometer. Kontras dengan tremor vulkanik yang merupakan sinyal seismic kontinu yang dapat berlangsung dalam kisaran menit, hari bahkan lebih.
Gambar 4. Pengukuran tremor seismik dan ground uplift rate selama 25 hari pada April 2000, erupsi di gunung Usu di Jepang
Gambar 5. Ukuran dan lokasi yang terukur dari dapur magma
Tremor vulkanik sebelum erupsi terjadi berawal pada kedalaman 5-6 meter, bertepatan dengan lokasi seismic gap dan daerah kecepatan seismic rendah. Sehingga dapat diketahui bahwa dapur magma terletak pada kedalaman 5-6 m. tremornya sendiri terjadi akibat pergerakan keatas magma pada kedalaman ini.
- Teknik Deformasi Aktivitas vulkanik sering diasosiasikan dengan deformasi gunung api. Terdapat metode geofisika yang dapat digunakan untuk memonitor deformasi ini, seperti leveling, pengukuran tilt, GPS, EDM (Electronic Distance Measurement) Model Teoritis Mogi
.............(2) 7|Page
Model ini digunakan untuk meneliti perubahan volume dari benda terkubur,dimana d adalah jarak, ∆b adalah beda elevasi dari permukaan, b adalah perubahan volume dari benda terkubur. Contohnya: uplift pattern di Gunung Kraftla dan uplift di gunung Kilauea . Tabel 6. Kedalaman dan ukuran dapur magma berdasarkan observasi geofisika
4. Bukti Geologi a) Singkapan Whin Sill di Inggris bagian utara Berada di bawah Bamburgh Castle, Northumbria dengan ketebalan 2-3 m dengan panjang lebih dari 60 m. b) Intrusi berlapis Skaergaard di Greenland Intrusi berlapis Skaergaard di Greenland yang telah diterobos sill sepanjang ketidakselarasan dan kemudian meningkat menjadi bentuk yang lebih lakholit. c) Intrusi kompleks Gunung Cadillac di Maine Bagian atas intrusi ini telah terkikis karena erosi dan bagian bawah memiliki bentuk cekungan dan bentuknya seperti ruang magma modern pada studi geofisika. d) Pola lateral dike dari intrusi Tersier di Skotlandia barat Intrusi kompleks ditunjukkan oleh area solid hitam. Pusat dari Skotlandia bagian barat ini memiliki ruang basaltik magma kecil seperti yang kini yang hadir di bawah gunung api Kilauea, Mauna Loa dan Krafla. e) Intrusi Tersier kompleks Mull dan Ardnamurchan Tersier di pantai barat Skotlandia Pusat intrusi tersier kompleks ini merupakan intrusi kompleks awal dan dapat dijadikan sampel yang baik sebagai pusat vulkanik aktif yang terlihat setelah pemadatan akhir dan erosi. Pada gambar ditunjukkan pusat vulkanik Mull dengan lava kontemporer.
DAPUR MAGMA Dapur magma adalah zona penyimpanan yang menerima banyak supply magma dan menyimpan dalam kerak dalam jangka waktu tertentu secara terus-menerus sehingga mempengaruhi karakter sistem vulkanik secara signifikan. Proses pertumbuhan dan perkembangan dapur magma : a) Dapur magma diinjeksi oleh fresh magma secara terus menerus. b) Tubuh intrusi dalam kerak mengalami pendinginan, dike tipis menerobos ke dalam kerak dangkal akan dingin dan mengeras dalam hitungan jam atau hari. c) Dike tipis atau sill akan memakan waktu lebih lama untuk dingin tapi dapat dingin dalam waktu bertahun-tahun untuk beberapa dekade ke abad tergantung pada ketebalan intrusi dan kontras suhu antara magma dan batuan. d) Intrusi awal dapat berkembang menjadi dapur magma jika magma di dalamnya mengalami pemadatan. Injeksi panas secara berulang ke ruang proto dalam bentuk fresh magma. e) Setiap injeksi magma yang baru memanaskan dinding kedua feeder dike dan sill dan mengurangi kontras suhu antara magma batuan, sehingga memperlambat laju pendinginan.
8|Page
Fraksinasi didalam dapur magma Kristalisasi fraksional adalah proses dimana magma mendingin, dimana mineral-mineralnya mengkristal dengan komposisi yang semakin bertambah. Faktor yang mempengaruhi pendinginan dan kristalisasi adalah : a) Kedalaman dapur magma b) Frekuensi magma
Grafik 2. Hubungan besar erupsi dengan volume tephra yang dihasilkan untuk setiap gunung api
Dalam magma dengan viskositas rendah, gelembung gas dapat dengan relatif mudah bergerak. Dengan demikian memiliki kemampuan yang besar untuk naik keatas melalui celah-celah batuan diatasnya. Dalam magma dengan viskositas yang tinggi, pergerakan gelembung gas dihambat dan sulit untuk bergerak.
TIPE GUNUNG API 1. Stratovolcano Gunung api ini berbentuk seperti kerucut. Puncak gunung api ini semakin lama semakin tinggi karena endapan erupsi lava dan bahan piroklastik dari kawah gunung. Pembentukan stratovolcano ini terjadi di zona subduksi. Di Indonesia gunung api strato paling banyak dijumpai. Contoh gunung api ini adalah Gunung Merapi, Gunung Tangkubanperahu, Gunung Semeru. 2. Cinder Volcano Gunung api ini memiliki karakteristik lubang kepundannya yang berbentuk seperti corong/kubah dengan kemiringan lereng yang curam. Gunung api ini memiliki letusan yang sangat besar berjenis stromboli. Contoh gunung api yang bertipe ini adalah Gunung Vesuvius di Italia. 3. Shield Volcano Gunung api ini berbentuk seperti perisai atau tameng. Bentuk gunung api ini relatif datar dan landai karena jenis lava yang dierupsikan merupakan lava cair bersifat basalt. Shield volcano banyak terbentuk pada zona hot spot di tengah samudera. Contoh gunung api ini adalah Gunung Maona Loa di Hawaii. 4. Maar Volcano Gunung api ini terbentuk dari erupsi eksplosif dan dikendalikan oleh dapur magma yang dangkal. Ketinggian gunung api ini rendah dan pasca letusan biasanya akan terbentuk danau yang dasarnya relatif kedap air. Contoh Maar Volcano adalah Eichholz Maar. 5. Caldera Gunung api ini terbentuk karena runtuhan puncak gunung api sebelumnya. Kaldera merupakan kawah gunung api yang sangat luas dan di dalam kompleks kawah tersebut sering muncul gunung api baru seperti Kaldera Bromo dan Yellowstone.
9|Page
