TIPE MAGMA MIGRASI MAGMA DAPUR MAGMA TIPE GUNUNGAPI
MATA KULIAH
FISIKA GUNUNG API UNIVERSITAS GADJAH MADA
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 Senyawa-senyawa yang bersifat non-volatil SiO 2 , Al2 O2 , Fe2O3 , FeO, MnO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MgO. Senyawa volatil CH4 , CO2 , HCl, H2S, SO2 Trace element 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 diferensiasi. Secara umum, tipe magma dibagi menjadi 3, Basa Intermediet Asam
TIPE MAGMA
1. Basaltic magma (Magma basa)
2. Andesitic magma (magma intermediet)
Kandungan silikat : SiO2 45-55 Kandungan Fe, Mg, Ca tinggi Kandungan K, Na rendah
Kandungan silikat 55-56 % Kandungan Fe, Mg, Ca, Na dan K sedang
3. Rhyolitic Magma ( Magma Asam)
Kandungan silikat 65- 75 % Kandungan Fe, Mg, Ca rendah Kandungan K, Na tinggi
Implikasi tipe magma terhadap sifat magma
Keliatan Bergantung pada kansungan silika Kandungan silika yang tinggi, viskositas juga tinggi
Suhu Suhu yang rendah, viskositas tinggi Suhu yang tinggi, viskositas rendah
Kandungan Gas Viskositas tinggi, kandungan gas banyak Viskositas rendah, kandungan gas sedikit
Mengapa kandungan silika bisa mempengaruhi viskositas ?
Dari berbagai unsur yang terkandung dalam magma, O adalah satu satunya anion. Sedangkan Si adalah anion 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) >> semakin tinggi derajat polimerisasi>> semakin besar gaya geseknya >> semakin viskos.
TIPE MAGMA Tipe Magma Batuan Beku Komposisi Kimia
Temperatur
Viskositas
Kandungan gas
Basaltik
Basalt
SiO2 4555%, tinggi Mg,Fe, Ca, rendah K, NA
1000-1200 C
rendah
rendah
Andesitik
Andesit
SiO2 55800-1000 C Sedang 65%, Mg,Fe, Ca, K, NA sedang
sedang
Riolitik
Riolit
SiO2 6575%, rendah Mg,Fe, Ca, tinggi K, NA
tinggi
650-800 C
tinggi
TIPE MAGMA Basaltik
Andesitik
Riolitik
Tipe erupsi dominan aliran
Aliran dan eksplosif sedang
Sangat eksplosif
Tipe gunung api dominan
Perisai
strato
Kaldera
Produk erupsi dominan
Aliran lava tipis, membentuk perisai, skoria
aliran lava tebal, scorian, pumis, ash fall
Pumis dan ash fall, ignimbrite,
Gunug api di kepulauan Hawaii
Merapi, Saint Hellens
Yellowstine, Long Valley Caldera
Adakah tipe magma yang lain ?
Pada kasus khusus, terdapat tipe magma yang sangat berbeda, yaitu Carbonatite magma (magma karbonat) Mengandung >50% mineral karbonat (CaCO3). Sedikit kandungan silikat Banyak mengandung mineral industrial : tembaga, vemikulit, magnetit. Viskositas dan temperatur rendah Tidak berpijar, bahkan di malam hari
Bagaimana itu terbentuk dan dimana?
Secara khas, 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 Migrasi magma dikontrol oleh : 1. Densitas 2. Temperature
MIGRASI MAGMA 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 diapir
MIGRASI MAGMA
MIGRASI MAGMA PENYEBARAN DIKE
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.
MIGRASI MAGMA PENYEBARAN DIKE
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.
MIGRASI MAGMA TERPERANGKAPNYA DIKE
a) 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. b) Densitas Densitas mempengaruhi pergerakan magma dike.
MIGRASI MAGMA
MIGRASI MAGMA
MIGRASI MAGMA Amerika Utara, Amerika Selatan dan Afrika sebagai Atlantik membuka. Giant Dike Swarm terlihat dari adanya Hot spot, posisi yang ditandai dengan bintang. Meskipun benua ini terpisah, tetapi dike tersebut memiliki komposisi dan usia yang identik. Hal ini menandakan bahwa ketiga benua berasal mula dari benua yang sama sebelum Atlantik terbentuk.
MIGRASI MAGMA
MAGMA STORAGES Meskipun beberapa magma dapat naik langsung ke permukaan, sebagian magma mengalami periode penyimpanan selama proses naik tersebut. Penyimpanan Magma ini memiliki dampak yang dapat mempengaruhi komposisi magma, sifat fisis magma seperti viskositasnya, dan ukuran serta frekuensi letusan gunung berapi. Bukti penyimpanan magma di kerak bumi 1. Kaldera 2. Bukti Petrologi 3. Observasi Geofisika 4. Bukti Geologi
Kaldera 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.
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.
Variasi temperatur dan tekanan dari dua material yang meleleh. Suhu meningkat seiring bertambahnya tekanan dan kedalaman.
Observasi Geofisika METODE SEISMIK 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.
Observasi Geofisika 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.
Observasi Geofisika 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
Observasi Geofisika
Bukti Geologi 1.
Singkapan Whin Sill di Inggris bagian utara Berada di bawah Bamburgh Castle, Northumbria dengan ketebalan 2-3 m dengan panjang lebih dari 60 m.
Bukti Geologi 2.
Intrusi berlapis Skaergaard di Greenland Intrusi berlapis Skaergaard di Greenland yang telah diterobos sill sepanjang ketidakselarasan dan kemudian meningkat menjadi bentuk yang lebih laccolithic.
Bukti Geologi 3.
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.
Bukti Geologi 4.
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.
Bukti Geologi 5.
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 terusmenerus sehingga mempengaruhi karakter sistem vulkanik secara signifikan. Proses pertumbuhan dan perkembangan dapur magma : - Dapur magma diinjeksi oleh fresh magma secara terus menerus. - Tubuh intrusi dalam kerak mengalami pendinginan, dike tipis menerobos ke dalam kerak dangkal akan dingin dan mengeras dalam hitungan jam atau hari. - 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. - Intrusi awal dapat berkembang menjadi dapur magma jika magma di dalamnya mengalami pemadatan. Injeksi panas secara berulang ke ruang proto dalam bentuk fresh magma. - Setiap injeksi magma yang baru memanaskan dinding kedua feeder dike dan sill dan mengurangi kontras suhu antara magma batuan, sehingga memperlambat laju pendinginan.
DAPUR MAGMA Dapur magma dan dampaknya pada sistem vulkanik 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 : - kedalaman dapur magma - frekuensi magma
DAPUR MAGMA Frekuensi letusan dan besarnya letusan
DAPUR MAGMA Volatile and chamber failure 1. 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. 2. Dalam magma dengan viskositas yang tinggi, pergerakan gelembung gas dihambat dan sulit untuk bergerak.
TIPE GUNUNGAPI 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.
TIPE GUNUNGAPI 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.
TIPE GUNUNGAPI 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 Hawai.
TIPE GUNUNGAPI 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.
TIPE GUNUNGAPI 5. Caldera
Adalah gunung api yang 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.
REFERENSI
Fundamentals of Physical Volcanology, Elisabeth A.Parfitt and Lionel Wilson www.tulana.edu/~sanelson/Natural_D isaster/volcano&magma.html www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes _work/Controls.html http://puspacintablogs.blogspot.com/ 2012/05/tipe-letusan-gunungapi.html
