Tugas 1.docx

TEKTONIK, MAGMATISME, DAN VULKANISME Bumi terbentuk dinamis, dengan proses-proses internal maupun eksternal yang sangat kompleks. Proses-proses internal bertanggung jawab atas bergeraknya lempenglempeng besar litosfera. Interaksi antar lempeng-lempeng ini membangkitkan tekanan internal yang dapat mengakibatkan deformasi batuan, menghasilkan gempa, aktivitas gunung api, dan gerakan-gerakan tektonik lainnya. Proses-proses ini memicu berbagai kejadian eksternal seperti tanah longsor, aliran lumpur, tsunami, dan lain sebagainya. Gambar Hasil dari proses-proses internal lempeng.

Gambar Hasil dari proses-proses eksternal.

1. Teori Tektonik Lempeng Terdapat banyak indicator geologi dan geofisika tentang pergerakan lempeng aktif maupun yang sudah tidak aktif atau purba. Berdasarkan analisis dari berbagai faktor yang telah dilakukan oleh Closs (1993) menyebutkan bahwa pergerakan lempenglempeng utama ditentukan dengan baik setelah 100 juta tahun. Tektonik adalah salah satu cabang kebumian yang mempelajari hubungan timbal balik dan sejarah evolusi berskala besar deformasi roman muka bagian paling luar Bumi, sedangkan tektonik lempeng merupakan yang dikembangkan oleh para ahli kebumian sekitar pertengahan tahun 1960-an, hal ini menjadi penting karena secara komprehensif teori ini dapat

1

menerangkan asal mula gempa Bumi, gunung api, palung laut dalam dan jalur-jalur pegunungan. Teori ini menyebutkan bahwa bagian paling luar Bumi tersusun oleh litosfer, secara relative bersifat kaku yang kemudian pecah menjadi 10 bagian besar dan kemungkinan menjadi 20 bagian yang lebih kecil. Bagian-bagian pecahan tersebut dikenal sebagai lempeng (plates) yang mempunyai ketebalan sekitar 100 kilometer. Aktivitas tektonik terpusat pada tiga jenis batas-batas lempeng yaitu : 1. Batas lempeng divergen, dimana lempeng-lempeng saling menjauh. 2. Batas lempeng konvergen, dimana lempeng-lempeng saling mendekat. 3. Batas lempeng transform, dimana lempeng-lempeng saling berpapasan. Gambar 1.1 Aktivitas tektonik lempeng.

2

Sementara itu dibagian bawah dari litosfer yang kokoh ini adalah astenosfer yang bersifat cukup panas, encer dan lebih lentur. Lempeng yang bersifat kaku dan mengapung di atas astenosfer itu dapat bergeser satu terhadap lainnya dengan kecepatan berkisar antara 1 sampai 10 centimeter per tahun. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebagian besar kekuatan energy sebagai sumber gejala tektonik terdapat pada batas antara lempeng-lempeng yang saling bersentuhan atau saling bertemu. Sementara itu batasan antara lempeng-lempeng litosfer tersebut dapat berwujud sebagai palung laut (oceanic trench), punggungan samudera (oceanic ridge), dan sesar transform.

Gambar 1.2 Bagian terluar kulit bumi dibentuk oleh lempeng kaku yang luas dan bergeraknya terus menerus. Bagian astenosferik panas muncul di punggungan samudera dan pembentukan kerak samudera baru. Terjadinya busur gunung api dan gempa Bumi serta kemunculan hot spot dari mantel dalam ke bagian dasar litosfer.

3

Gambar 1.3 Litosfer Bumi berupa kerak dan mantel bagian paling atas, dari sekitar 10 lempeng-lempeng utama.

Kecepatan pergerakan lempeng diukur relative terhadap lempeng pasangannya dan terdapat bukti bahwa kecepatan pergerkan lempeng pernah mencapai 20 sentimeter per tahun di masa lalu. Keseluruhan pola pergerakan lempeng seperti Samudera Atlantik yang mempunyai sistem punggungan samudera di sepanjang pusatnya ( Punggungan Tengah-Atlantik ) tumbuh menjadi lebar semetara Samudera Pasifik luas melingkar di dekat palung menjadi kecil. Dikarenakan banyaknya gunung api dan gempa Bumi dibatas Samudera Pasifik sehingga disebut "ring of fire” atau “andesite line”.

4

2.

Magmatisme

Menurut Condie (1982), kebanyakan kemunculan magma dihasilkan di batas lempeng kecuali pada sesar transform yang bilamanapun ada dihasilkan magma dalam jumlah sedikit. Lingkungan dimana magma dihasilkan dapat dikelompokkan ke dalam lingkungan tepi lempeng (plate margin) dan bagian tengah lempeng (intraplate) yang di dalamnya dapat dibagi lagi menjadi tujuh tatanan tektonik lempeng. Gambar 2.1 Tatanan teknonik lempeng (Kenneth A. Bevis, 2014).

Tabel 2.1 Klasifikasi magma yang berhubungan dengan lingkungan tektonik lempeng menurut Condie (1982).

5

Menurut Wilson (1989), lingkungan tatanan tektonik pembentukan magma meliputi tepi lempeng konstruktif, tepi lempeng destruktif, tataan bagian tengah lempeng samudera dan tataan bagian tengah tengah lempeng benua. Tabel 2.2 Ciri-ciri seri magma yang berasosiasi dengan tataan tektonik khusus menurut Wilson (1989).

Selain itu McBiney (1984) memberikan perkiraan angka kecepatan pembentukan magma (km3 per tahun ) di dalam lingkungan-lingkungan tektonik yang berbeda. Tabel 2.3 Kecepatan global magmatisme pada Masa Kenozoikum (McBiney 1984).

6

Tampak bahwa kecepatan pembentukan magma pada batuan plutonik jauh lebih cepat (29,5 km3/tahun) disbanding batuan gunung api (4,1 km3/tahun) untuk masing-masing lokasi tataan tektoniknya.

Pada dasarnya distribusi magma tampak berhubungan dengan tegasan tektonik di dalam kerak maupun di dalam mantel bagian atas seperti yang di gambarkan Ringwood (1969). Gambar 2.2 Penampang yang memperlihatkan hubungn pembentukan magma dengan tektonik lempeng (Ringwood, 1969).

Pembentukan magma berlangsung pada batas lempeng litosfer seperti yang dijumpai di punggungan tengah samudera, busur kepulauan dan bagian tepi benua aktif yang merupakan batas-batas persentuhan lempeng. Namun demikian, pembentukan magma juga berlangsung secara terpisah-pisah menempati bagian tengah lempeng yaitu pusat-pusat magmatisme yang bersumber dari hot spot. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5 bahwa lokasi hot spot terletak dekat punggungan samudera, bagian tengah lempeng samudera dan berada pada lempeng-lempeng benua. Berdasarkan hal itu maka diperkirakan magma yang membentuk kerak samudera di punggungan tengah samudera berasal dari peleburan bagian paling atas astenosfer, sedangkan yang membangun pulau-pulau samudera (Hawai) berasal dari peleburan bahan di bagian dalam mantel Bumi. Secara sederhana magma di definisikan sebagai material induk pembentuk batuan beku atau disebut sebagai zat batuan yang mencair. Magma dicirikan oleh komposisi didominasi silica (SiO2), bersuhu tinggi dan mempunyai kemampuan untuk

7

mengalir. Sifat fisik magma berhubungan dengan magma sebagai bahan cair kental pijar, mengandung gas dan bersuhu tinggi, oleh sebab itu magma mudah bergerak dan arah pergerakannya mempunyai kecenderungan menuju ke permukaan Bumi membentuk gunung api. Apabila magma membeku jauh di dalam Bumi (deep seated intrusions) membentuk batuan beku dalam atau batuan plutonik, sedangkan magma membeku dekat permukaan (sub volcanic intrusions; shallow magma intrusions dan hypabyssal intrusions) atau di dalam tubuh gunung api sampai membeku di permukaan Bumi membentuk batuan beku intrusi dangkal dan batuan gunung api. Sifat mudah bergeraknya magma atau mudah mengalirnya magma berkaitan dengan viskositas atau kekentalan magma artinya magma yang mempunyai viskositas tinggi tidak mudah mengalir dan realtif cepat membeku, sedangkan magma yang mempunyai viskositas rendah akan mudah mengalir dan relative lambat membeku. Viskositas lava tergantung pada komposisi (terutama SiO2 dan kandungan gas yang terlarut di dalamnya) dan tergantung pada temperature. Magma berkomposisi basal (kurang dari 50% SiO2) adalah cepat mengalir/mudah mengalir, sedangkan magma yang mempunyai komposisi riolit ( mengandung 70% atau lebih SiO2) adalah sangat pekat (viskositas tinggi) sehingga mengalir sangat lambat dan pergerakannya sukar di deteksi. Sifat kekentalannya yang tinggi tersebut membuat gelembung gas sulit untuk keluar. Hal yang terakhir ini berkaitan dengan letusan kuat yang menghasilkanabu gunung api. Sifat magma yang mempunyai suhu tinggi hingga mencapai 1400°C (Mcdonald, 1972) berhubungan dengan komposisi magma yaitu mulai dari magma berkomposisi basal sampai magma berkomposisi riolit. Tabel 2.4 Jenis magma dan komposisi magma ( Peccerillo dan Taylor, 1976).

Keseluruhan proses yang terjadi di dalam Bumi tidak semuanya berjalan secara normal, artinya Bumi bersifat dinamis, selalu berubah. Sebagai contoh perubahan komposisi magma dari ultra basa ke arah komposisi yang lebih asam, tidak selalu mengikuti hukum diferensiasi normal, melainkan juga dipengaruhi oleh proses-proses lain yang menyertainya. Diferensiasi magma merupakan pembagian kelas-kelas maga sesuai dengan komposisi kimiawinya yang telah terjadi pada saat magma mulai membeku.

8

3. Vulkanisme Macdonald (1972) dalam bukunya yang berjudul “Volcanoes” meberikan pengertian bahwa “ volcano is both the place or opening from which molten rock or gas, and generally both, issues from the earth’s interior onto the surface, and the hill or mountain built up around the opening by accumulation of the rock material ”, yang artinya yaitu sebagai tempat atau bukaan dimana batuan kental pijar dan atau gas, biasanya kedua-duanya, keluar ke permukaan Bumi, dan bahan padat yang terakumulasi di sekeliling lubang membentuk bukit atau gunung. Tempat atau bukaan menunjuk pada kawah atau berupa cekungan, sedangkan batuan kental pijar dan gas berarti magma. Magma yang dalam perjalanannya dapat mencapai permukaan Bumi adalah gunung api. Istilah yang masih berkaitan erat dengan gunung api adalah vulkanisme. Vulkanisme adalah proses alamiah yang berhubungan dengan kegiatan gunung api, termasuk di dalamnya asal mula pembentukan magma di dalam perut Bumi hingga kemunculannya di permukaan Bumi dalam berbagai bentuk dan kegiatannya. Pengertian ini merujuk pada adanya satu kesatuan proses magmatisme, vulkanisme dan sedimentasi batuan klastika gunung api. Gambar 3.1 Proses magmatisme-vulkanisme-sedimentasi di dalam tubuh gunung api.

Pemahaman tentang satu kesatuan proses ini sangat penting dalam hubungannya dengan penyelesaian permasalahan yang muncul di daerah yang disusun oleh litologi asal gunung api. Batuan gunung api adalah batuan yang terbentuk sebagai hasil kegiatan gunung api, baik langsung maupun tidak langsung. Kegiatan gunung api di artikan sebagai proses erupsi atau keluarnya magma dari dalam Bumi ke permukaan, melalui lubang kawah/kaldera dalam berbagai bentuk dan kegiatannya. Pengertian langsung berarti hasil erupsi membeku atau mengendap insitu, sedangkan tidak langsung adalah sudah mengalami deformasi atau perombakan. Batuan gunung api

9

dikempokkan menjadi lava koheren (intrusi dangkal dan batuan beku luar) dan batuan klastika gunung api.

Lokasi keberadaan gunung api yang terkait dengan tataan tektonik global. Secara umum kemunculan gunung api dikontrol oleh gerak-gerak tektonik kerak Bumi. Gambar 3.2 Berbagai tipe kemunculan gunung apu yang dikontrol oleh gerak-gerak tektonik kerak Bumi.

10

Berdasarkan konsep tektonik lempeng ( Plate Tectonic Theory ) kemunculan gunung api dapat dibagi menjadi lima kelompok yaitu : -

Gunung api yang muncul di pemekaran kerak tengah samudera ( Mid Oceanic Ridge Basalt = MORB/ Oceanic floor basalt = OFB ). Contoh : Gunung api di Iceland dan The Reunion.

Gambar 3.3 Gunung api di Iceland -

Gunung api yang muncul di pemekaran kerak benua ( Mid continental volcanic ridge ). Contoh : Gunung api di Ethiopian rift dan Graben Rhine.

Gambar 3.4 Foto satelit Graben Rhine

11

-

-

Pulau gunung api lautan (Ocean island volcano). Contoh : Gunung api Hawaii.

Gambar 3.5 Gunung api di Hawaii. Gunung api di tepi benua (Continental margin volcanic arcs). Contoh : Gunung api di Indonesia, Jepang, Filipina, Selandia Baru, dan Amerika Serikat.

Gambar 3.6 Gunung api Krakatau, Indonesia. -

Gunung api di batas kerak samudera (Ocean plates boundary). Contoh : Gunung api di Kepulauan Mariana.

Gambar 3.7 Gunung api di Kepulauan Mariana. 12

Erupsi gunung api adalah proses keluarnya magma dari dalam Bumi ke permukaan Bumi. Pernyataan proses keluarnya magma merujuk pada pergerakan magma yang dapat berhenti di dekat permukaan Bumi (shallow intrusions atau subvolcanic intrusions) dan magma yang dapat mencapai permukaan Bumi (extrusive). Magma yang berhenti dan membeku di dekat permukaan Bumi membentuk batuan beku terobosan berupa retas, sill, cryptodomes dan leher gunung api, sedangkan magma yang benar-benar keluar di permukaan Bumi membentuk batuan beku luar (aliran lava, kubah lava), breksi dan tuff. Kegiatan gunung api ekstrusi dapat berupa letusan maupun tipe leleh. Gambar 3.8 Bagan yang menggambarkan pembentukan batuan gunung api sebagai akibat proses keluarnya magma ke permukaan Bumi.

Mekanisme erupsi secara meletus disebabkan oleh tingginya tekanan gas yang terkandung di dalam magma. Magma yang berkomposisi basal mempunyai kandungan gas sedikit maka tekanan gasnya juga rendah. Oleh sebab itu erupsi yang terjadi akan bersifat meleleh. Sebaliknya magma berkomposisi asam mempunyai kandungan gas banyak maka tekanan gasnya juga tinggi, sehingga erupsi yang terjadi akan bersifat meletus. Newhall dan Self (1982) mengusulkan cara penilaian besarnya letusan gunung api dengan istilah Indeks Letusan Gunung Api (Volcanic Explosivity Index = VEI) yang diberi nilai dari 0 sampai 8. VEI bernilai 0 artinya erupsi meleleh (effusive eruption), VEI bernilai 1 artinya tingkat letusan lemah. Tingkat letusan semakin kuat jika nilai VEI semakin besar pula.

13

Tabel 3.1 Kriteria Indeks Letusan Gunung Api (Newhall dan Self, 1982).

Jenis erupsi gunung api, komposisi magma, viskositas magma, dan berbagai produk batuan gunung api berhubungan erat dengan periode pembangunan (constructive period) dan periode perusakan (destructive period) tubuh gunung api. Kedua periode ini membentuk bentang alam gunung api dari bentuk tinggian sampai dengan bentuk cekungan, dari ukuran sangat kecil hingga ukuran yang sangat besar. Menurut Simkin et al. (1981), bahwa bentuk bentang alam gunung api dipengaruhi oleh tipe erupsinya, sedangkan tipe erupsi tergantung pada faktor komposisi, viskositas, dan kandungan gas magma. Gambar 3.9 Bentuk gunung api (Simkin, et al. 1981).

14

Bentuk tubuh gunung api komposit yang dibangun oleh perselingan berbagi jenis batuan gunung api membentuk suatu keteraturan-keteraturan sesuai jarak pengendapan dari pusat erupsinya. Gambar 3.9 Penampang variasi fasies dasar batuan gunung api yang berkaitan dengan pusat gunung api (Williams dan MacBirney,1979).

Zona Pusat (Central Zone; di dalam sekitar 0,5 hingga 2 km dari zona pusat) disusun oleh intrusi dan kubah lava, Zona Proksi (Proximal Zone; diatas 5 hingga 15km dari zona pusat) disusun oleh aliran lava dan bahan piroklastika, dan Zona Distal (Distal Zone; lebih dari 5 hingga 15km dari zona pusat) disusun oleh material hasil pengerjaan ulang batuan asal gunung api.

Batuan gunung api adalah batuan yang terbentuk sebagai hasil dari aktivitas gunung api, baik langsung maupun tidak langsung. Aktivitas gunung api meliputi erupsi yang bersifat intrusi atau ekstrusi. Erupsi ekstrusi mencakup erupsi meletus dan meleleh. Kedua aktivitas gunung api ini menghasilkan berbagai jenis batuan gunung api. Bronto (2001) menyebutkan bahwa dalam perjalanannya ke permukaan bumi magma dapat benar-benar keluar, atau sebagian keluar dan sebagian membeku di dekat permukaan atau seluruhnya membeku di dekat permukaan.Magma membeku sangat cepat sehingga sebagian atau seluruhnya membentuk gelas gunung api (volcanic glass). Pembekuan sangat cepat itu terjadi karena magma yang bertemperatur antara 9001200° C secara cepat keluar ke permukaan bumi yang mempunyai temperature di bawah 30° C. Gelas gunung api ini sebenarnya adalah mineral yang tidak berbentuk kristal (amorf), berasal dari magma dan merupakan bahan silikat. Mineral yang mengkristal pada umumnya mempunyai tekstur pendinginan sangat cepat (quenching/supercooling textures) karena pertumbuhannya sangat terganggu oleh proses pendinginan. Dibagian luar tubuh batuan gunung api biasanya terdapat lubang bekas keluarnya gas gunung api (vesicular textures). Magma yang membeku di dekat 15

permukaan (high level intrusives) atau sudah keluar ke permukaan secara meleleh (effusive eruptions) membentuk lava koheren yang pada akhirnya menjadi batuan beku yang pada umumnya massif. Sedangkan magma yang keluar ke permukaan secara meletus (explosive eruptions) menghasilkan batuan beku yang terfragmentasi yang disebut pyroclasts, berasal dari kata pyro artinya api dan clasts berarti butiran, fragmen atau kepingan. Jadi pyroclast adalah butiran batuan pijar yang dilontarkan keluar (ejected material) dari lubang kawah pada saat terjadi letusan gunung api, mempunyai ukuran mulai dari berbutir halus (abu/debu gunung api Ø ≤ 2 mm), berbutir sedang (lapilli, Ø 2 -64 mm), sampai dengan berbutir kasar (blok/bom gunung api Ø > 64mm). Batuan itu secara khusus dusebut batuan piroklastika dan secara umum mebentuk batuan gunung api bertekstur klastika (volcaniclastic rocks). Sehubungan dengan hal tersebut maka ciri-ciri khas yang harus dipunyai batuan gunung api di dalam pemerian tekstur dan komposisi adalah sebagai berikut : -

Tekstur hipokristalin porfir, vitrovir atau gelas di dalam lava koheren maupun sebagai komponen bahan klastika. Komposisi selalu mengandung gelas gunung api; krisal yang terbentuk pada umumnya menunjukkan tekstur dan struktur pendinginan sangat cepat; komponen frgamen batuan kebanyakn terdiri dari fragmen batuan beku (luar) seperti basal, andesit, dasit atau riolit. Namun tidak menutup kemungkinan terdapat fragmen batuan gunung api yang lebih tua atau batuan samping, serta batuan dasar non gunung api yang terlontar keluar sebagai bahan aksesori dan accidental materi.

16