Vulkanologi

AKTIVITAS MAGMA

Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah gunung apinya yang terbesar di dunia. Kira-kira 179 gunung api yang terdapat di negeri ini dan 129 diantaranya masih aktif sampai sekarang. Karena hal inilah maka hampir setiap tahun paling sedikit satu gunung api melakukan erupsinya.
Aktivitas gunung merupakan pencerminan dari aktivitas magma yang terdapat di dalam bumi.

Aktivitas Volkanik
Aktivitas volkanik pada umumnya digambarkan sebagai proses yang menghasilkan gambaran yang menakjubkan, atau kadang menakutkan dari suatu bentuk struktur kerucut yang secara periodik melakukan erupsinya. Erupsi dari gunung api ini kadang –kadang merupakan letusan yang sangat gebat (eksplosif), tetapi kadang-kadang berlangsung dengan tenang. Faktor utama yang mengontrol macam erupsi gunung api adalah komposisi magma, temperatur magma dan kandungan gas yang terdapat dalam magma. Faktor-faktor tersebut sangat mempengaruhi mobilitas dari magma , atau sering disebut viskositas (kekentalan) magma. Semakin kental magma, semakin sulit magma untuk mengalir.
Komposisi kimia magma telah diuraikan pada bab sebelumnya dengan klasifikasi batuan beku. Satu faktor utama yang membedakan antara bermacam-macam batuan beku dan juga antara macam magma asala ialah kandungan unsur silika (SiO2). Magma pembentuk batuan beku basaltik mengandung kira-kira 50% silika. Batuan beku granitik mengandung sekitar 70% silika, sedang batuan beku menengah mengandung sekitar 60% silika. Jadi dapat dikatakan bahwa viskositas magma sangat berhubungan dengan kandungan silikanya. Semakin tinggi kandungan silikanya, maka magma semakin viskos dan aliran magma akan semakin lambat. Hal ini disebabkan karena molekul-molekul silika terangkai dalam bnetuk rantai yang panjang, walaupun belum mengalami kristalisasi. Akibatnya, karena lava basaltik mengandung silika yang rendah, maka lava basaltik cenderung bersifat encer dan mudah mengalir, sedangkan lava granitik relatif sangat kental dan sulit mengalir walaupun pada temperatur tinggi.

Tabel. Bermacam-macam sifat magma karena perbedaan komposisi.

Sifat Magma Basaltik Andesitik Granitik
Kandungan silika Kecil (+50%) Menengah (+60%) Tinggi (+70%)
Viskositas Rendah Menengah Tinggi
Kecenderungan Membentuk Lava Tinggi Menengah Rendah
Kecenderungan Membentuk Piroklastik Rendah Menengah Tinggi
Titik Lebur Tinggi Menengah Rendah

Kandungan gas dalam magma juga akan berpengaruh terhadap mobilitas dari magma. Keluarnya gas dari magma menyebabkan magma menjadi semakin kental. Keluarnya gas ini dapat pula menyebabkan tekanan yang cukup kuat untuk keluarnya magma melalui lubang kepundan. Pada waktu magma bergerak naik ke atas mendekati permukaan pada gunung api, tekanan pada bagian magma yang paling atas akan berkurang. Berkurangnya tekanan akan mengakibatkan lepasnya gas dari magma dengan cepat. Pada temperatur tinggi dan tekanan yang rendah, memungkinkan gas untuk mengembangkan volumenya sampai beberapa kali dari volumenya mula-mula. Magma basaltik yang kandungan gasnya cukup besar, memungkinkan gas tersebut untuk keluar melalui lubang kepundan gunung api dengan relatif mudah. Keluarnya gas tersebut dapat membawa lava yang disemburkan sampai bermeter-meter tingginya. Sedangkan pada magma yang kental, keluarnya gas tidak mudah, tetapi gas tersebut akan berkumpul pada kantong-kantong dalam magma yang menyebabkan tekanan meningkat besar sekali. Tekanan yang besar ini akan dikeluarkan dengan letusan yang hebat dengan membawa material yang setengah padat dan padat melalui lobang kawah gunung api. Jadi besarnya gas yang keluar dari magma akan sangat mempengaruhi sifat erupsi gunung api.

Material Erupsi Gunung Api
Material yang dikeluarkan oleh gunung api pada waktu erupsi bisa berupa lava, gas ataupun material piroklastik. Tiap gunung api mempunyai karakteristik tersendiri mengenai material yang dikeluarkan selama erupsinya.
Aliran Lava
Pada umumnya aliran lava terjadi pada lava bsaltik yang bersifat cair karena kandungan silikanya relatif kecil. Lava basaltik akan mengalir dengan mudah pada daerah yang luas atau kadang-kadang menyerupai bentuk lidah. Adakalanya aliran lava basaltik bisa mencapai puluhan kilimeter dengan kecepatan aliran antara 10 sampai 300 meter per jam. Sebaliknya aliran lava yang kaya silika sangat lambat sekali.
Aliran lava basaltik, kadang-kadang menghasilkan permukaan yang halus, tetapi juga kadang-kadang menghasilkan permukaan yang berkerut seperti bentuk tali. Bentuk lava yang demikian disebut dengan pahoehoe lava atau ropy lava. Bentuk lain yang juga umum terjadi adalah permukaan yang kasar, berbentuk blok-blok dengan tepi yang tajam, disebut dengan blok lava atau aa lava. Aliran dari aa lava biasanya tebal dan dingin, dengan kecepatan aliran sekitar 5 sampai 50 meter per jam. Blok lava ini terjadikarena bagian luar lava yang relatif cepat membeku, tetapi di bagian dalamnya relatif masih cair dan terus mengalir. Akibat aliran lava di bagian dalam ini akan menyebabkan bagian luar yang sudah membeku terpengaruh oleh aliran ini sehingga mengalami retakan dan membentuk blok-blok. Selain pada permukaannya juga terbentuk lubang-lubang bekas keluarnya gas.
Gas
Magma mengandung bermacam gas yang jumlahnya kira-kira 1 sampai 5% dari berat total, dan sebagian besar merupakan uap air.meskipun persentasenya kecil, tetapi jumlah gas yang dikeluarkan bisa mencapai ribuan ton per hari. Komposisi gas yang dikeluarkan dalam aktivitas gunung api mengandung 70% uap air, 15% karbon diosida, 5% nitrogen, 5% sulfur dan sisanya terdiri dari klorida, hidrogen dan argon.
Material Piroklastik
Material padat dan setengah padat yang dikeluarkan oleh gunung api pada waktu erupsinya disebut material piroklastik. Material fragmental ini mempunyai ukuran dari sangat halus sampai diameter beberapa meter. Sebagian besar material yang dikeluarkan ini diendapkan disekitar kawah, sehingga membentuk struktur kerucut gunung api.
Karena material piroklastik mempunyai ukuran fragmen yang sangat bervariasi, maka material piroklastik dapat dikelompokkan berdasarkan ukurannya. Partikel-partikel yang berukuran sangat halus disebut debu vulkanik (volcanic ash). Material ini terbentuk bila lava banyak mengandung banyak gas di dalamnya. Bila gas yang panas ini dieksplosifkan keluar, maka lava akan terurai menjadi partikel-partikel yang halus. Hal semacam ini bila dikeluarkan dalam ukuran yang relatif besar akan membentuk pumis. Bila debu volkanik yang panas ini jatuh di permukaan bumi, akan membentuk welded tuff, yang dicirikan adanya glass shard.
Partikel yang berukuran seperti kacang disebut lapilli, sedang partikel atau material piroklastik yang berukuran lebih besar dari lapilli disebut block bila dikeluarkan dari gunung api dalam keadaan padat, sehingga bentuknya meruncing. Sedang bila dikeluarkan dalam keadaan setengah padat sehingga bentuknya relatif membundar disebut bomb.

Gunung Api dan Erupsi Gunung Api
Erupsi gunung api yang berkelanjutan, akan menghasilkan material-material yang terkumpul di sekitar pusat erupsinya dan membentuk gunung api (volkano). Pusat erupsi gunung api yang biasanya terletak pada puncaknya disebut crater (kawaH0, berhubungan dengan dapur magma melalui semacam pipa. Beberapa gunung api mempunyai kawah yang sangat besar sampai beberapa kilometer diameternya yang disebut kaldera. Tidak semua gunung api mengeluarkan hasil erupsinya melalui lubang yang terpusat, tetapi kadang-kadang melalui suatu celah yang memanjang pada lerang gunung api tersebut. Aktivitas magma pada lereng gunung api membentik parasitik cone.
Setiap gunung api mempunyai sifat dan tipe erupsi yang berbeda-beda, sehingga masing-masing mempunyai bentuk yang berbeda pula. Berdasarkan sifat dan tipenya, maka gunung api dapat dibedakan menjadi tiga yaitu gunung api shield, cinder cone dan composit cone.
Kaldera diperkirakan terbentuk pada waktu terjadi erupsi yang sangat besar, sehingga dapur magma kosong. Kemudian karena kosongnya dapur magma, puncak gunung api tersebut runtuh ke dalam dapur magma sehingga membentuk lubang kawah yang sangat besar.
Erupsi celah (Fissure Erupsions)
Aktivitas erupsi gunung api melalui celah yang memanjang disebut fissure. Erupsi yang demikian akan menyebabkan penyebaran material volkanik sangat luas. Apabila material yang dikeluarkan merupakan lava basalt yang encer, akan membentuk flood basalt, yang dapat mengalir sampai berkilometer jauhnya.
Apabila lava yang dikeluarkan banyak mengandung silika, maka akan menghasilkan aliran piroklastik (pyroclastic flows) yang terdiri dari debu volkanik dan pumis.

Aktivitas Magma Dalam Bumi
Seperti telah diketahui dan dipercaya oleh sebagian besar orang, bahwa sebagian besar magma berada pada tempat yang sangat dalam. Mempelajari aktivitas magma di dalam bumi merupakan hal yang penting bagi ahli geologi seperti mempelajari aktivitas gunung api. Ada beberapa tipe dari bentuk tubuh batuan beku instrusif yang terbentuk pada waktu magma mengkristal di dalam bumi. Bentuk-bentuk tubuh tersebut ada yang tabular, dan ada pula yang masif. Selain itu sebagian tubuh batuan beku tersebut ada yang memotong perlapisan batuan sedimen dan ada pula yang menerobos diantara perlapisan batuan sedimen. Mengacu pada perbedaan-perbedaan tersebut, maka tubuh batuan beku dalam dapat digolongkan berdasarkan bentuknya apakah tabular atau masif, dan orientasinya terhadap batuan disekitarnya. Batuan beku dalam yang memotong batuan sedimen disebut diskordan, sedang yang sejajar dengan perlapisan batuan sedimen disebut konkordan.
Batuan beku intrusif mempunyai variasi ukuran dan bentuk yang sangat besar. Dike adalah batuan beku diskordan yang dibentuk oleh magma yang menerobos melalui retakan yang memotong perlapisan batuan sedimen. Tubuh batuan yang berbentuk tabular ini mempunyai ketebalan dari beberapa sentimeter sampai lebih dari satu kilometer, dengan panjanh dapat sampai beberapa kilometer. Umumnya dike lebih resisten terhadap proses pelapukan daripada batuan disekitarnya.
Sill adalah batuan beku yang tabular yang berbentuk ketika magma menerobos melalui bidang perlapisan batuan sedimen. Pada umumnya batuan beku sill mendatar, tetapi sebenarnya kedudukan sill sangat tergantung pada kedudukan perlapisan batuan sedimen disekitarnya. Dari ketebalannya yang seragam dan penyebarannya yang luas, maka sill dipercaya bahwa terbentuk dari magma yang sangat encer. Jadi pada umumnya sill disusun oleh magma basaltik. Selain itu sill pada umumnya terbentuk pada tempat yang relatif dangkal dimana tekanan yang dibentuk oleh batuan sedimen yang diterobosnya relatif kecil.
Lakolit merupakan batuan beku konkordan seperti sill yang terbentuk pada lingkungan dekat permukaan. Tetapi magma yang membentuk lakolit lebih kental. Tubuh lakolit terbentuk seperti lensa cembung ke atas. Lakolit pada umunya merupakan inti dari struktur kubah yang akan tersingkap apabila batuan sedimen yang menutupi diatasnya tererosi.
Batolit merupakan tubuh batuan beku diskordan yang sangat besar, dengan diameter lebih dari 40.000 km2. Batuan yang menyusun batolit biasanya mempunyai komposisi mineral yang mendekati tipe granitik. Batolit yang besar merupakan hasil dari kejadian yang berlangsung sangat lama lebih dari jutaan tahun, tetapi tubuh batolit yang relatif kecil umumnya disusun oleh satu tipe batuan beku. Batolit biasanya merupakan inti dari suatu sistem pegunungan. Atap batolit bentuknya tidak teratur. Bagian atap batolit yang cekung dinamakan roofpendant.

Aktivitas Magma dan Plate Tectonic
Asal magma merupakan topik yang sangat kontroversial dalam geologi. Pertanyaan-pertanyaan yang selalu muncul adalah bagaimana magma yang mempunyai komposisi berbeda terbentuk ? Mengapa gunung api yang berada di dasar samudera mengeluarkan lava basaltik, sedang yang berhubungan dengan palung laut menghasilkan lava andesitik ? Masih banyak lagi pertanyaan yang berkaitan dengan aktivitas magma terutama yang muncul ke permukaan. Untuk menjawab semua pertanyaan tersebut akan dibahas pertama kali asal-usul dari magma.
Asal Usul Magma
Seperti yang telah diketahui bahwa magma terbentuk apabila batuan dipanaskan hingga mencapai titik leburnya. Pada kondisi permukaan, batuan dengan komposisi granitik mulai melebur pada temperatur sekitar 750oC, sedangkan batuan basaltik mencapai temperatur 1000oC. Karena batuan mempunyai komposisi mineral yang sangat bervariasi, maka batuan akan melembur dengan sempurna dengan perbedaan temperatur sampai beberapa ratus derajat dari pertama kali batuan mulai melebur. Cairan yang pertama terbentuk pada waktu batuan mengalami pemanasan yang tinggi adalah mineral yang mempunyai titik lebur terendah. Bila pemanasan berlangsung terus, maka proses peleburan akan berlangsung terus mengikuti masing-masing titik lebur mineral yang menyusun batuan tersebut, sampai komposisi cairan mendekati komposisi batuan asalnya. Tetapi kadang-kadang proses peleburan ini tidak berlangsung sempurna. Proses peleburan yang bertahap ini disebut partial melting. Hasil yang signifikan dari proses partial melting adalah dihasilkannya cairan magma dengan kandungan silika yang lebih tinggi daripada batuan asalnya.
Darimana sumber panas yang melebur batuan ? Salah satu sumber panas yang berasal dari peluruhan mineral radioaktif yang terkonsentrasi pada mantel bumi bagian atas dan kerak bumi. Pekerja-pekerja tambang bawah tanah juga sudah lama mengetahui bahwa temperatur meningkat dengan bertambahnya kedalaman.
Jika temperatur merupakan satu-satunya yang menentukan apakah batuan akan meleleh atau tidak, maka bumi merupakan suatu bola pijar yang dilapisi oleh lapisan padat yang tipis. Tetapi ternyata tekanan juga bertambah besar sesuai dengan kedalaman. Karena batuan mengembang pada waktu dipanaskan, maka diperlukan tambahan panad untuk melelehkan batuan yang ditutupinya untuk mengatasi efek dari tekanan disekitarnya. Titik lebur batuan akan meningkat dengan meningkatnya tekanan.
Di alam, batuan yang dalam akan melebur oleh salah satu sebab dari dua faktor, yaitu pertama, batuan akan melebur karena temperatur naik melebihi titik lebur batuan tersebut. Kedua tanpa kenaikan temperatur, pengurangan tekanan disekitar batuan akan menyebabkan titik lebur batuan turun. Kedua proses tersebut merupakan faktor yang memegang peranan penting dalam proses pembentukan magma.
Penyebaran Aktivitas Magma
Sebagian besar dari lebih 600 gunung api aktif yang telah diketahui terletak disepanjang busur pertemuan lempeng konvergen. Beberapa gunung api aktif terletak disepanjang pemekaran samudera. Ada tiga jalur gunung api aktif yang berhubungan dengan aktivitas tektonik global, yaitu disepanjang pematang oceanic, palung oceanic dan pada kerak oceanicnya sendiri.
Volkanisme pada sperading center. Batuan voklanik sebagian besar terbentuk disepanjang pematang benua dan pemekaran benua sangat aktif. Karena adanya pemisahan kerak samudera, maka tekanan pada mantel bagian atas berkurang. Berkurangnya tekanan ini menyebabkan turunnya titik lebur batuan. Partial melting batuan ini menghasilkan magma basaltik yang mengalir keluar melalui rekahan tadi.
Volkanisme pada zona subduksi. Aktivitas volkanisme pada daerah ini menghasilkan batuan yang berkomposisi andesitik sampai granitik, dan terbentuk disepanjang tepi kerak samudera. Sebagian besar volkanisme yang menghasilkan magma andesitik dijumpai di daratan atau pulau-pulau dekat dengan jalur palung laut. Jalur gunung api Meriterane dan Pasifik merupakan jalur gunung api yang dihasilkan pada zona subduksi.
Volkanisme pada kerak bumi. Proses aktivitas volkanik pada kerak yang tegar biasanya sangat sulit terjadi. Aktivitas volkanisme ini dapat menghasilkan lava basaltik, maupun lava granitik. Lava basaltik dapat terbentuk baik pada kerak benua maupun oseanik. Lava basaltik kemungkinan berasal dari partial melting batuan mantel bagian atas.
Lava granitik dan debu volkanik dengan komposisi granitik umumnya terbentuk pada daratan tepi benua. Lava jenis ini kemungkinan berasal dari pelelehan kerak benua