BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gunung Merapi adalah salah satu gunung api yang sangat aktif di Indonesia yang terletak di daerah berpenduduk padat di Propinsi Jawa Tengah dan Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta (Gambar 1.1). Erupsi gunung api ini bersifat menerus, dengan rata-rata setiap empat atau lima tahun dan menimbulkan bahaya yang serius. Selama abad kedua puluh erupsi secara dominan ditandai oleh munculnya kubah lava (Voight dkk., 2000). Kubah lava yang tumbuh terus karena adanya suplai magma dari dalam mengakibatkan kubah tidak stabil dan longsor menghasilkan awan panas (Bemmelen, 1949; Padang, 1951). Erupsi seperti ini merupakan erupsi secara umum yang terjadi di Gunung Merapi, sedangkan erupsi eksplosif dengan lontaran material ke atas terjadi dalam selang waktu puluhan bahkan ratusan tahun. Pada tahun 2010 erupsi Gunung Merapi bersifat eksplosif dengan tinggi lontaran 17 km (Surono dkk., 2012) dan volume material yang dilontarkan sebanyak ~ 130 x 10 6 m 3 dengan indeks erupsi (Volcano Explosifity Index, VEI) sebesar 4 (empat). Erupsi tersebut tidak didahului dengan pembentukan kubah lava (laporan PVMBG). Gunung Kelud dengan puncak tertinggi 1731 m dpl merupakan salah satu gunung api aktif tipe A yang paling berbahaya di Indonesia (Kusumadinata, 1997) karena dampak dari erupsinya seringkali menimbulkan korban jiwa yang tidak sedikit. Sejak tercatatnya erupsi hingga saat ini tidak kurang dari 15.000 jiwa menjadi korban akibat erupsi gunung api tersebut. Gunung api ini merupakan gunung api strato yang terletak di Kabupaten Kediri, Jawa Timur, (Gambar 1.1). Sebelum erupsi November 2007, Gunung Kelud merupakan gunung api yang berdanau kawah dengan kapasitas air 40 juta m 3. Kawah tersebut merupakan kawah terakhir dari rangkaian kawah yang terbentuk beberapa ratus ribu tahun yang lalu dan merupakan pusat aktivitas erupsi sampai saat ini. 1

Gambar 1.1. Gunung Merapi dan Gunung Kelud merupakan gunung api yang terletak di deretan gunung api di Pulau Jawa. Antara tahun 1000 dan tahun 1990 erupsi Gunung Kelud terjadi sebanyak 31 kejadian dengan waktu istirahat antara 1 sampai 311 tahun, dengan rerata waktu istirahat adalah 24,21 tahun (Brotopuspito dan Wahyudi, 2007). Erupsi Gunung Kelud secara umum mempunyai sifat eksplosif. Erupsi terjadi dengan tanda yang minim, tidak terjadi erupsi dari kecil kemudian membesar, tetapi terjadi erupsi sangat singkat dan langsung membesar. Sifat erupsi tersebut disebabkan oleh besarnya kandungan gas dan kentalnya magma. Akan tetapi sifat erupsi yang terakhir berbeda yaitu yang biasanya bersifat eksplosif, pada aktivitas bulan November 2007 bersifat efusif dengan membentuk kubah lava yang memenuhi hampir semua danau kawah. Dua aspek utama yang digunakan untuk melakukan kajian sifat erupsi suatu gunung api adalah aspek geokimia dan geofisika. Berdasarkan aspek geokimia, faktor yang mengontrol sifat erupsi gunung api adalah komposisi magma, temperatur magma dan kandungan gas yang terdapat dalam magma. Faktor-faktor tersebut sangat mempengaruhi mobilitas (viskositas) dari magma dan densitas magma. Komposisi kimia magma tersebut berada dalam jumlah sebagai unsur mayor, unsur minor, unsur runut (trace), maupun unsur jarang (rare earth element, REE) 2

baik yang bersifat volatil maupun nonvolatil. Namun demikian, komponen volatil mempunyai peranan yang sangat penting dalam sifat erupsi suatu gunung api (Wallace dan Anderson, 2000). Pada saat magma naik ke permukaan maka tekanan turun. Penurunan tekanan ini menyebabkan penurunan kelarutan komponen yang ada dalam magma terutama komponen volatil. Dengan demikian komponen volatil tersebut keluar dari kelarutan atau membentuk fase yang berpisah dan membentuk gelembung gas. Komponen volatil dalam jumlah besar akan menghasilkan gas yang terhembuskan lebih banyak dan erupsi yang terjadi akan bersifat eksplosif dan sebaliknya apabila gas yang terhembuskan sedikit berarti komponen volatilnya sedikit maka erupsi akan bersifat efusif. Komponen volatil di Gunung Merapi dan Gunung Kelud memberikan gejala awal yang jelas pada saat aktivitas meningkat. Komponen-komponen volatil tersebut antara lain uap air (H 2 O), karbon dioksida (CO 2 ), sulfur dioksida (SO 2 ), hidrogen sulfida (H 2 S), hidrogen klorida (HCl), serta komponen kimia lainnya. Selain perbedaan karakter geokimia, yang berpengaruh terhadap perbedaan sifat erupsi adalah karakter geofisika, oleh karena itu perlu suatu kajian untuk mengungkap karakter erupsi yang ada di Gunung Merapi dan Gunung Kelud ditinjau dari sudut geokimia khususnya komponen volatil dan geofisika sebagai kajian pendukung. 1.2 Keaslian Penelitian Penelitian Gunung Merapi pertama kali dilakukan oleh Junghuhn pada tahun 1854 tentang geologi di Jawa Tengah dan penelitian ini dilengkapi oleh Ferbeek dan Fennema pada tahun 1896. Geological Survey of the Netherland banyak melakukan penelitian di lapangan di Pulau Jawa pada tahun 1928 sampai tahun 1941. Penelitian tersebut di rangkum oleh Bemmelen (1949) dalam bukunya Geologi Indonesia. Diskripsi batuan tertua Gunung Merapi ditulis oleh Padang (1933) yang juga menghasilkan peta geologi Gunung Merapi yang pertama kali berdasarkan umur batuannya. Kajian stratigrafi terhadap Merapi dilakukan oleh Berthommier (1990), Newhall dkk. (2000) dan Andreastuti dkk. 3

(2000). Penelitian petrogenetik telah dilakukan oleh Pratomo (1983) dan Bahar (1984). Beberapa kajian gas telah dilakukan oleh Allard (1979), Le Guern dkk. (1982), Symonds (1985, 1987). Penelitian Petrologi dan geokimia Gunung Merapi telah dilakukan Gertisser dkk., (2003). Penelitian tersebut mempelajari pengelompokan terhadap batuan Gunung Merapi dari komposisi dan mineralogi berdasar umur batuannya. Kajian terhadap proses magmatik Gunung Merapi telah dilakukan oleh Hamer dkk. (2000) dan Camus dkk. (2000). Pembagian lava Gunung Kelud telah dilakukan oleh Pardyanto pada tahun 1968 berdasarkan komposisi kimia batuan. Kemudian penelitian tentang pembagian geologi Gunung Kelud berdasarkan hasil produksi erupsi yang dilontarkan dilakukan oleh Alzwar (1985) dan Zaennudin (1987). Kajian petrologi terhadap batuan dilakukan oleh Kemmerling (1921) dan Whitford (1975) dan kajian erupsi tahun 1990 dilakukan oleh Bourdier dkk. (1997). Wirakusumah (1991) melakukan penelitian kegunung apian, petrologi dan struktur Gunung Kelud. Bernard (2000), Bernard dan Mazot (2008) melakukan penelitian aktivitas Gunung Kelud berdasarkan komposisi geokimia air danau kawahnya. Beberapa penelitian yang telah dilakukan di Gunung Merapi dan Gunung Kelud seperti yang telah disebutkan di atas secara umum banyak dilakukan terhadap kajian geologi, sejarah erupsi, serta geokimia batuan, air dan gas. Kajian geokimia dilakukan untuk mengklasifikasi jenis batuan, umur batuan, proses terjadinya gunung api, proses magmatisme, dan diskripsi suatu erupsi. Namun demikian kajian geokimia erupsi gunung api terhadap batuan, air, dan gas belum secara intensif dilakukan. Selain itu, kajian di dua gunung api yang sangat aktif tersebut dilakukan secara terpisah. Berdasar hal tersebut, maka masalah kajian geokimia di dua gunung api, yaitu Gunung Merapi dan Gunung Kelud yang ada antara lain adalah: Belum adanya kajian secara bersama-sama di dua gunung api tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat erupsi baik yang eksplosif dan efusif berdasarkan unsur mayor dan unsur trace batuan belum dipelajari secara intensif, demikian pula dengan kajian petrografi dan mineralnya. 4

Belum dilakukannya kajian terhadap sifat fisika yaitu densitas dan viskositas magma yang merupakan salah satu faktor penentu sifat erupsi gunung api berdasarkan hasil kajian petrografi dan kimia batuan. Kajian komposisi dan mekanisme volatil magma dengan mempelajari mineral, pembentukan serta evolusi melt inclusion (MI) belum dilakukan. Senyawa volatil dari gas yang diemisikan pada aktivitas menjelang dan saat erupsi perlu dilakukan. Kajian tersebut perlu dilakukan berdasarkan senyawa dalam batuan, senyawa volatil dalam melt inclusion, dan gas yang teremisikan. Belum adanya model erupsi yang bersifat eksplosif dan efusif dari Gunung Merapi dan Gunung Kelud. 1.3 Tujuan Penelitian Disertasi tentang Kajian Geokimia Erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud mempunyai tujuan utama mengungkap karakteristik erupsi eksplosif dan efusif Gunung Merapi dan Gunung Kelud dari sudut pandang geokimia dengan tujuan khusus adalah: Mengkaji geokimia batuan baik petrologi (komposisi dan srtuktur mineral) maupun komposisi kimia batuan yang berpengaruh pada viskositas dan densitas magma, termasuk unsur kelumit (trace element) dan tanah jarang (rare earth element, REE). Mengkaji karakter erupsi berdasar komposisi kimia lelehan magma yang terinklusi di dalam batuan hasil erupsi (magma melt inclusion, MI) termasuk unsur mayor dan senyawa volatil H 2 O dan CO 2. Mempelajari dinamika gas vulkanik yang teremisikan (H 2 O, CO 2, SO 2, H 2 S, dan HCl) pada erupsi dan korelasinya dengan parameter geofisika: temperatur, kegempaan, dan pertumbuhan kubah lava. Membuat model erupsi efusif dan eksplosif berdasarkan data geokimia batuan, MI, dan dinamika gas vulkanik yang diperoleh. 5

1.4 Manfaat Penelitian Dengan mengetahui karakteristik erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud maka akan lebih diketahui sifat-sifat erupsinya sehingga kajian ini dapat digunakan sebagai dasar prediksi erupsi gunung api tersebut di masa yang akan datang secara lebih pasti dan program mitigasi dapat dilakukan dengan lebih baik. 1.5 Lingkup Disertasi Krisis Gunung Merapi dan Gunung Kelud yang terjadi akhir-akhir ini mempunyai fenomena yang berbeda dengan erupsi sebelumnya. Perbedaan tipe erupsi Gunung Merapi yang biasanya bersifat efusif, pada erupsi tahun 2010 bersifat eksplosif dan Gunung Kelud yang bersifat eksplosif pada erupsi sebelum tahun 2007, pada tahun 2007 bersifat efusif mempunyai beberapa gejala awal (prekursor) secara umum yang sama baik secara geokimia maupun geofisika. Prekursor yang terjadi di Gunung Kelud antara lain adanya perubahan warna danau kawah, perubahan keasaman (ph), perubahan komposisi air danau kawah, kenaikan temperatur baik di dasar maupun di dalam danau kawah, serta perubahan seismisitas (jumlah kegempaan) dan deformasi. Prekursor yang terjadi di Gunung Merapi antara lain adanya perubahan komposisi dari gas yang teremisikan, seismisitas, dan deformasi. Namun demikian apabila ditinjau lebih jauh persamaan prekursor tersebut mempunyai perbedaan penyebab yang mendasar, yaitu komposisi geokimia magma, oleh karena itu dalam penelitian ini dikaji lebih mendalam tentang: Sejauh mana pengaruh komposisi dan mineralogi kimia batuan dalam penentuan besarnya viskositas dan densitas magma yang mempengaruhi karakter erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud. Bagaimana komponen volatil seperti H 2 O dan CO 2 serta unsur-unsur mayor yang ada di dalam melt inclusion (MI) dapat mempengaruhi sifat eksplosivitas erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud. 6

Sejauh mana gas vulkanik yang teremisikan (H2O, CO2, SO2, HCl, H2S, CO dsb.) mempengaruhi karakter erupsi yang bersifat eksplosif dan efusif yang terjadi di Gunung Merapi dan Gunung Kelud. Bagaimana menentukan suatu model proses erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud yang bersifat eksplosif dan efusif berdasarkan parameter baik geokimia maupun geofisika. Untuk kajian tersebut di atas, maka disertasi ini dibagi dalam 8 (delapan) bab dengan sistematika sebagai berikut: Pendahuluan yang merupakan bab kesatu, di bagian pertama bab ini membahas latar belakang penelitian kelakuan voaltil Gunung Merapi dan Gunung Kelud dalam menentukan karakter erupsi. Bagian kedua membahas keaslian penelitian dan tujuan penelitian terdapat pada bagian ketiga. Bagian keempat dan kelima membahas tentang manfaat penelitian dan lingkup disertasi. Bab kedua memaparkan tinjauan pustaka yang terkait dengan penelitian. Bahasan umum pustaka penelitian disampaikan dalam pengantar yang ada di bagian pertama. Bagian kedua membahas geologi regional untuk area penelitian. Magma dan aktivitas disampaikan dalam bagian ketiga. Sifat-sifat kimia komponen volatil serta densitas dan viskositas magma yang merupakan sifat fisika magma dipaparkan di bagian keempat. Bagian kelima membahas tentang sejarah dan karakteristik erupsi Gunung Merapi dan Gunung Kelud. Landasan Teori, Hipotesis, dan rancangan penelitian dipaparkan dalam bab ketiga. Landasan teori yang digunakan dalam mengambil langkah-langkah penelitian disajikan dalam bagian pertama bab ini. Berdasarkan landasan teori maka dibuat suatu hipotesis yang dibuktikan dalam penelitian dan untuk membuktikan hipotesis dibuat rancangan penelitian yang disajikan dalam bagian setelah bagian hipotesis. Bab empat menyajikan metoda penelitian. Bab ini terdiri dari tiga bagian yang membahas tentang metoda penelitian geokimia batuan, air, dan gas. Hasil kajian dari berbagai aspek geokimia baik batuan, air dan gas disajikan dalam bab lima, enam, dan tujuh. Kajian petrologi dan komposisi kimia 7

batuan dibahas di bab lima. Untuk menghantarkan kaitan antara geokimia batuan dan karakteristik suatu erupsi gunung api, maka di bagian pertama ini disampaikan tentang tipe batuan, komposisi kimia dan mineral batuan. Dalam penelitian ini cara kerja yang digunakan adalah analisis petrografi, X-Ray Fluorescence (XRF), dan Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP- MS) yang dibahas di bagian kedua. Hasil dan pembahasan penelitian tentang petrografi dan kimia mineral, geokimia unsur mayor, trace dan REE serta densitas dan viskositas magma dibahas dalam bagian ketiga yang sekaligus merangkum bahasan secara menyeluruh. Komposisi kimia melt inclusion magma dipaparkan pada bab enam. Kandungan volatil dalam magma, solubilitas, dan kelimpahan magma di bahas secara umum di bagian pertama. Cara kerja penelitian dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) dengan menggunakan sistem Energy Dispersive Spectrometry (EDS) dan Laser Raman Spectroscopy disampaikan di bagian kedua. Bagian ketiga membahas hasil penelitian tentang melt inclusion dan termobarometri dari hasil penelitian. Pada bagian terakhir ini juga disampaikan rangkuman hasil kajian. Emisi gas vulkanik disampaikan dalam bab tujuh. Pemaparan tentang komposisi kimia dan sifat fisika kimia gas vulkanik disampaikan pada bagian pertama. Metodologi dengan menggunakan COSPEC untuk mengukur gas SO 2 dan metoda Giggenbach untuk analisis gas solfatara serta metoda analisis untuk air danau kawah disampaikan dalam bagian metoda penelitian. Bagian ketiga menyampaikan hasil dan pembahasan tentang emisi gas SO 2 dan CO 2, komposisi gas vulkanik dan sifat-sifat fisika kimia gas Gunung Kelud yang terlarut dalam air danau kawah yang dilanjutkan dengan rangkuman hasil penelitian. Model erupsi eksplosif dan efusif Gunung Merapi dan Gunung Kelud disampaikan pada bab delapan. Model dibuat berdasarkan parameter-parameter yang dihasilkan dari kajian yang disampaikan pada bab lima, enam, dan tujuh. Kesimpulan umum hasil penelitian dan saran disampaikan dalam bab terakhir, yaitu bab sembilan. 8