Gunungapi strato berbentuk runcing dan banyak terdapat di Kepulauan Indonesia. Bentuk gunungapi ini terjadi akibat adanya tumpukan berlapis bahan–bahan piroklastika yang dikeluarkan ketika erupsi magma.
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.
Gunung api strato selain berciri bentuknya seperti kerucut juga memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
Berbentuk akibat erupsi yang berganti-ganti antara efusif dan eksplosif, sehingga memperlihatkan batuan beku yang berlapis-lapis pada dinding kawahnya
Mengalami letusan yang berkali-kali, dengan dapur magma yang dalam dan viskositas serta kekentalan magma tinggi
Contohnya Gunung Merapi, Gunung Tangkuban Perahu atau secara umum sebagian besar gunung api di Indonesia memiliki bentuk strato atau kerucut.
Strato artinya lapisan, oleh karena badan gunung api ini terdiri dari lapisan lapisan lava yang bercampur dengan hasil-hasil vulkanis lainnya seperti debu, pasir, kerikil, dan bom. Campuran yang dikandungnya memungkinkan endapan pada lereng gunung berlapis-lapis sehingga gunung api semakin tinggi menjulang keatas. Sebagian besar gunung api di Indonesia tergolong bentuk gunung api strato.
Gambar : Gunung Api Strato
2. KALDERA ( CALDERA )
Kaldera merupakan suatu kawasan berbentuk bulat yang membentang rendah di tanah. Kawasan ini terbentuk pada saat tanah amblas akibat letusan eksplosif. Bentuk morfologinya seperti kawah tetapi garis tengahnya lebih dari 2 km. Kaldera terdiri atas :
kaldera letusan, terjadi akibat letusan besar yang melontarkan sebagian besar tubuhnya;
kaldera runtuhan, terjadi karena runtuhnya sebagian tubuh gunungapi akibat pengeluaran material yang sangat banyak dari dapur magma;
kaldera resurgent, terjadi akibat runtuhnya sebagian tubuh gunungapi diikuti dengan runtuhnya blok bagian tengah;
kaldera erosi, terjadi akibat erosi terus menerus pada dinding kawah sehingga melebar menjadi kaldera;
Gambar : Gunung Api Kaldera
3. MAR ( MAAR )
Gunungapi ini terbentuk dari adanya ledakan atau letusan yang bersifat eksplosif dan biasanya cenderung terjadi sekali dengan kekuatan yang cukup hebat.
Bentuk gunung api ini memiliki ciri-ciri:
Gunung api ini terbentuk karena ada letusan besar yang membentuk lubang besar atau eksplosif pada puncak yang disebut kawah.
Bentuk gunung api ini, sekali meletus dengan eksplosif, maka menjadi gunung api yang mati
Memiliki dapur magma yang dangkal dengan tekanan yang tinggi
Gunung api ini memiliki corong. Contohnya Gunung Lamongan Jawa Timur dengan kawahnya Klakah
Kata maar berasal dan bahasa Jerman yang berarti “kawah”. Maar terjadi karena letusan gunung berapi hanya terjadi satu kali. Setelah itu aktivitas vulkanik berhenti sama sekali. Akibat letusan tersebut, sebuah lubang berbentuk corong besar, yang dikelilingi tebing berombak jika terjadi erupsi. Jika dasar dan dinding maar tidak bisa ditembus oleh air, maká membentuk danau yang disebut danau maar. Namun, ada juga maar kering karena jenis tanah pada dasarnya tidak bisa menahan air.
Contoh maar gunung berapi termasuk maar di Gunung Lamongan (Jawa Timur), maar di Pegunungan Eifel (Jerman), maar di Dataran Tinggi Auvergne (Prancis).
Gambar : Gunung Api Maar
4. KUBAH ( DOME )
Kadang juga disebut sebagai “kubah-sumbat (plug-dome )“, terbuat dari lava kental mengandung asam yang keluar saat terjadi letusan. Lava ini mengisi lubang kawah di bagian puncak gunung. Lava yang mengeras pada kawah ini dapat menurup lubang pada dinding gunung, dan ini dapat mengakibatkan terjadinya ledakan. Lava ini mengisi lubang kawah di bagian puncak gunung. Gunung-api Kubah umumnya memiliki sisi yang curam dan bentuk cembung. Ciri : Akumulasi vikositas tinggi, contoh Puncak Lassen di Sierra Nevada dan gunung Pelee di Martinique
Gambar : Gunung Api Kubah ( Dome )
5.PERISAI ( SHIELD )
Gunungapi tipe perisai bukan terbentuk dari adanya letusan, melainkan lebih karena adanya aliran lava basal bersifat tipis dan basah. Tersusun dari batuan aliran lava yang pada saat diendapkan masih cair, sehingga tidak sempat membentuk suatu kerucut yang tingggi ( curam ), bentuknya akan berlereng landai, dan susunannya terdiri dari batuan yang bersifat basaltik.
Gunung api perisasi atau sering diekanl dengan gunung api tameng, memiliki ciri-ciri:
Gunung api ini terjadi karena magma cair keluar dengan tekanan rendah hampir tanpa letusan atau letusan efusif.
Dapur magma dangkal dengan magma yang sangat cair
Lereng yang terbentuk menjadi sangat landai.
Contoh bentuk gunung berapi ini terdapat di kepulauan Hawai, Mauna Loa dan Mauna Kea.
Citra satelit sangat berperan untuk memetakan kejadian bencana alam di seluruh dunia, misalnya bencana letusan gunung berapi. Citra satelit bisa digunakan untuk memonitoring dampak letusan gunung berapi, memetakan jalur evakuisi, rekonstruksi pasca bencana, dan lainnya.
Dalam galeri foto di bawah ini kita akan melihat gambar letusan gunung berapi bumi yang dilihat dari satelit ruang angkasa (citra satelit). Gambar-gambar yang menakjubkan ditangkap dari berbagai satelit serta awak kapal Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Pemandangan dari ruang angkasa menawarkan perspektif yang unik dari saah satu peristiwa alam paling mengagumkan dan menakutkan.
Gunungapi mempunyai dua sisi ibarat uang logam. Bila sisi gelap muncul maka yang terjadi adalah bencana akibat erupsi namun di sisi lain sisi terang gunungapi memberi manfaat yang luarbiasa bagi kehidupan manusia yaitu tanah yang subur, material hasil erupsi, sumber energi, bentang alam yang menarik dan lain lain. Dengan semakin berkembangnya populasi manusia di dunia ini maka semakin tumbuh habitat ke arah gunungapi yang meningkatkan risiko ancaman bahaya. Dalam usaha melindungi kehidupan masyarakat pemukim di sekitar daerah vulkanis diperlukan tindakan mitigasi yang salah satu dari aksinya adalah pemantauan aktivitas vulkanik dengan harapan mampu mendeteksi tanda-tanda peningkatan bahaya sehingga peringatan dini penyelamatan dapat diberikan.
Tujuan pemantauan adalah prediksi erupsi artinya bagaimana mengetahui kapan erupsi terjadi, berapa lama erupsi berlangsung, dimana pusat erupsi dan bagaimana karakteristik erupsi. Vulkanolog membuat ramalan berdasarkan sejarah geologi gunungapi bersangkutan serta tanda-tanda dari hari ke hari yang diperoleh dari hasil pengamatan visual dan instrumental. Dengan instrumen yang teliti dan analisis data yang baik pergerakan magma bawah permukaan dapat diikuti dengan mengamati proses yang menyertainya diantaranya kegempaan dan perubahan bentuk tubuh gunung dalam orde yang sangat kecil yang biasa disebut dengan deformasi. Sebelum erupsi biasanya terdapat “Prekursor erupsi” yaitu suatu gejala awal berupa perubahan-perubahan parameter fisika dan kimia yang terlihat secara visual maupun yang terukur secara intrumental sebagai tanda aktivitas vulkanik sebelum erupsi. Untuk menyimpulkan bahwa suatu perubahan fisika atau kimia sebagai prekursor erupsi terlebih dahulu harus diketahui basis data pada masa gunungapi tidak aktif.
Proses erupsi dan berbagai “tanda” yang muncul menjelang erupsi begitu berbeda antara satu gunungapi dengan lainnya bahkan pada gunungapi yang sama sekalipun. Pemantauan aktivitas gunungapi apalagi pada saat aktivitas gunungapi meningkat harus melibatkan berbagai disiplin ilmu dengan berbagai macam peralatan. Pemantauan gunungapi secara instrumentasi memerlukan tahap-tahap pekerjaan mulai pemasangan, pemeliharaan dan penggantian peralatan yang biayanya tidaklah murah. Secara sederhana pemantauan dapat dikategorikan atas pemantauan dengan indera manusia langsung atau dengan peralatan instrumentasi. Apabila magma naik menuju ke permukaan maka 4 tanda utama biasanya muncul sebagai indikasi menjelang erupsi, yaitu : (1) Meningkatnya gempa-gempa vulkanik (2) deformasi di permukaan akibat desakan magma (3) kenaikan flux gas-gas vulkanik dan (4) adanya peningkatan suhu kawah
Merapi menarik ilmuwan dunia untuk riset karena tingkat aktivitasnya yang tinggi dan relatif kontinyu. Periode erupsinya yang pendek pada era modern ini kira-kira antara 2 sampai 8 tahun memungkinkan para ilmuwan menguji metoda dan peralatan dengan melihat data yang mereka peroleh sebelum dan sesudah erupsi berlangsung. Merapi menjadi menarik karena banyak data ilmiah yang dapat diperoleh di sini mulai dari komposisi gas gunungapi karena terdapat beberapa lapangan solfatara di puncak, berbagai tipe dan jenis gempa, deformasi tubuh gunungapi, kemagnetan bumi, perubahan medan gravitasi, perubahan potensial diri batuan dan lain-lain.
Instrumen kontinyu pertama di Merapi adalah seismograf mekanik Wiechert yang dipasang tahun 1924 di lereng barat 9 km dari puncak. Kemudian pada tahun 60-an bekerjasama dengan Jepang dipasang seismograf Hosaka dengan telemetri kabel untuk melengkapi seismograf yang sudah ada. Pada tahun 1982 dibangun jaringan seismograf short-period dengan menggunakan sistem telemetri radio yang diterima di Kantor Seksi Penyelidikan Gunung Merapi di Yogyakarta. Pada dekade 90-an merupakan era modern sistem monitoring Merapi dengan diperkenalkannya akuisisi data secara digital yang meningkatkan ketelitian dan akurasi data secara signifikan.
Perkembangan terkini sistem pemantauan adalah menggunakan wahana satelit. Sebagai contoh pemantauan deformasi saat ini semakin berkembang dan dapat dilakukan secara spasial kuasi kontinyu dibandingkan dengan pemantauan point to point yang sebelumnya banyak digunakan. Pemantauan SO2 menggunakan satelit saat ini juga umum digunakan datanya oleh para vulkanologis untuk menganalisis tingkat aktivitas suatu gunungapi. Mungkin yang paling banyak mendapat manfaat dari penginderaan jauh adalah aspek visual vulkanisme seperti bentuk morfologi gunungapi, berkembangnya kubah atau kawah, arah dan besar longsoran yang terjadi, pusat tumbuh dan keluarnya lava dan parameter lain yang teramati secara visual.
Metoda pemantauan berdasarkan cara mendapatkan datanya bisa dibagi atas dua kategori yaitu (1) metoda pemantauan secara kontinyu yang memerlukan sistem pengiriman data melalui transmisi gelombang elektromagnetik. (2) Secara episodik data diambil melalui survei lapangan pada waktu yang berlainan langsung di lokasi pengamatan.
Metoda dan teknik yang umum diterapkan untuk memantau aktivitas gunungapi. Pemantauan kegempaan adalah metoda utama dalam sistem pemantauan dengan instrumentasi. Adapun penginderaan jauh (remote sensing) saat ini berkembang pesat sebagai metoda pemantauan yang pada masa depan menjanjikan akan menjadi andalan baru dalam sistem pemantauan gunungapi.
Lokasi stasiun pengamatan lapangan di Merapi yang sedang dan pernah terpasang. Pada saat rentang tahun 1995-2000 pemantauan Merapi mempunyai peralatan terlengkap dengan berbagai macam metoda pemantauan secara telemetri berkat kerjasama dengan berbagai institusi luar negeri. Data pemantauan ditelemetrikan ke BPPTK Yogyakarta.
Pemantauan Visual
Pemantauan perubahan-perubahan yang muncul pada fenomena gunungapi dengan cara melihat langsung melalui indera manusia bisa disebut sebagai pemantauan visual. Beberapa perubahan itu misalnya adanya kepulan asap dan perubahan warnanya, perubahan morfologi tubuh gunungapi dan munculnya kubah lava. Banyak catatan sejarah telah melaporkan tanda-tanda yang muncul sebelum gunungapi meletus yang dirasakan oleh penduduk yang tinggal dekat dengan gunungapi tersebut. Tanda-tanda tersebut dapat berupa meningkatnya ketajaman bau belerang, warna asap yang berubah menjadi lebih gelap, suara-suara gemuruh, layunya tumbuhan di sekitar puncak gunungapi dan lain-lain. Pemantauan visual walaupun seringkali sangat efektif namun memiliki kelemahan pada tingkat akurasi dan subjektivitasnya yang cukup tinggi. Pengamatan dari satu orang ke orang lainnya akan berbeda sesuai dengan masing-masing persepsinya. Pemantauan visual dapat dilakukan dengan cara pengamatan langsung, membuat sketsa atau melalui rekaman menggunakan kamera atau video yang dilakukan secara menerus. Tujuannya adalah menemukan perubahan yang bisa terdeteksi secara visual. Saat ini pemantauan gunungapi memperoleh manfaat dari kemajuan teknologi luar angkasa. Gambar citra satelit ditambah dengan hasil pemotretan dari darat dan udara dianalisis untuk mencari tanda-tanda perubahan dari gunungapi yang diamati.
Beberapa contoh pengamatan dengan satelit: (1) Pemantauan suhu menggunakan satelit termal, biasanya yang digunakan adalah satelit cuaca untuk menghasilkan citra infra merah dari panas yang dihasilkan oleh gunungapi. Pemantauan ini bisa untuk memberikan peringatan dalam jangka menegah dalam orde beberapa hari atau beberapa minggu. Metoda ini cocok untuk pemantauan gunungapi yang jauh dan sulit dijangkau namun satelit bisa gagal mengirimkan gambar bila cuaca berkabut atau mendung atau saltelit melintas terlalu jauh dari lokasi gunungapi. (2) Satelit Radar Interferometry. Jenis pemantauan ini menggunakan pancaran dan pantulan gelombang radar dalam periode bulan sampai tahun untuk mendeteksi perubahan bentuk (deformasi) gunungapi akibat desakan magma dari bawah. (3) Satelit kamera optik. Pada satelit tertentu dipasang kamera optik untuk memperoleh gambaran permukaan gunungapi dalam rentang resolusi rendah sampai tinggi. Tetapi harga citra satelit pada saat ini masih sangat mahal disamping itu kelemahannya adalah gambar tidak bisa diperoleh bila gunungapi tertutup oleh awan.
Pemantauan visual morfologi dengan sketsa
Sewaktu teknologi fotografi belum berkembang secanggih dan semudah sekarang, cara lama untuk mengetahui perkembangan morfologi dari waktu ke waktu ialah menggunakan sketsa tangan. Biasanya yang disketsa adalah perkembangan morfologi permukaan gunung. Sketsa dibuat dalam kurun waktu berbeda-beda namun dari lokasi yang sama yang kemudian dapat dibandingkan satu sama lain untuk melihat perubahannya.
Sketsa Merapi tahun 1961 digambar oleh pengamat gunungapi dari arah utara-barat atau di sekitar Pos Pengamatan Babadan. Terlihat cukup jelas evolusi morfologi di sekitar puncak pada kurun waktu tersebut.
Lokasi penempatan kamera pemantauan di seluruh Pos Pengamatan Gunung Merapi dan stasiun pemantauan on-line dengan IP-cam yang ditempatkan di bukit Plawangan.
Pengamatan visual pertumbuhan kubahlava dan data pengamatan dengan teodolite
Pemantauan visual morfologi dengan kamera foto
Salah satu metodologi pemantauan visual Merapi untuk menganalisis perubahan morfologi adalah menggunakan kamera sebagai alat bantu. Metoda analisis foto dilakukan dengan mengidentifikasi perubahan morfologi puncak atau kubah lava dari foto-foto yang diambil secara rutin dari titik yang sama di beberapa sektor Merapi. Perubahan morfologi yang diamati terutama pada perubahan ketinggian kubah lava relatif terhadap lava-lava lama. Faktor skala yang digunakan untuk menghitung nilai sebenarnya bisa diperoleh dari citra satelit atau menggunakan referensi peta yang sudah ada. Referensi jarak ditentukan berdasarkan dua titik yang dapat terlihat dalam foto. Dengan ketentuan apabila titik-titik tersebut dihubungkan dengan titik pengamatan, maka garis hubungnya dapat membentuk segitiga sama kaki. Dengan demikian, setiap posisi pengambilan foto mempunyai referensi jarak berbeda satu dengan yang lain.
Posisi kamera tersebar di pos pengamatan untuk pemantauan secara visual. Dengan kemajuan teknologi digital dan makin murahnya harga kamera pada saat ini maka semakin sangat mudah untuk memperoleh gambar foto Merapi baik untuk keperluan ilmiah atau hanya sekedar hobi dan rekreasi. Dibandingkan dengan kamera dengan sensor film analog model lama maka kamera digital.
Seismik adalah metode pemantauan instrumentasi tertua yang diterapkan di Merapi sejak 1924 dan telah berkembang pesat sejak awal tahun 1990. Peningkatan aktivitas kegempaan umumnya akan meningkat seiring dengan peningkatan aktivitas vulkanik. Perubahan frekuensi, manitude, tipe dan jumlah gempa biasa digunakan untuk menentukan tingkat bahaya dan meramalkan letusan.
Guncangan tanah yang terjadi karena gempa direkam oleh seismometer kemudian dikonversi ke dalam sinyal radio yang ditranmisikan ke stasiun penerima di Pos Pengamatan Gunungapi Merapi dan BPPTK Yogyakarta 24 jam sehari terus menerus. Data akan direkam pada kertas seismograf yang berguna untuk memberikan kenampakan secara langsung seismisitas yang terjadi. Data lain dalam bentuk digital yang kemudian diklasifikasikan secara otomatis oleh komputer.
A Seismic is the oldest instrumental monitoring method at Merapi volcano since 1924 even though it has been developed since the early 1990s. Increasing magmatic activities beneath the voclano is normally correlated to increasing volcanic activity. Changing frequency, magnitude, type and number of volcanic earthquake may be indicated for predicting volcanic eruptions. Ground shaking due to earthquake is recorded by seismometer and converted into radio signal that continuously transmitted 24 hours to receiver stations at volcano observatory around Merapi and BPPTK Headquarter in Yogyakarta. An analog and a digital data will be converted into seismograph paper and computer, respectively, indicating the seismicity condition.
GELOMBANG SEISMIK, APAKAH ITU ?
Badan dan Permukaan Gelombang
Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti: pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktivitas gunung api (vulkanik), dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Gelombang badan atau body wave adalah gelombang yang merambat melalui bagian dalam bumi. Gelombang badan merupakan gelombang yang tiba sebelum gelombang permukaan yang dipancarkan oleh gempa bumi. Gelombang ini memiliki frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang permukaan. Gelombang badan dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang primer (P-wave) dan gelombang sekunder (S-wave). Gelombang primer merupakan gelombang longitudinal, di mana arah pergerakan partikel akan searah dengan arah rambat gelombang. Sedangkan gelombang S merupakan gelombang transversal, di mana arah pergerakan pertikel akan tegak lurus dengan arah rambat gelombang.
GELOMBANG PERMUKAAN
Gelombang permukaan merupakan gelombang yang merambat hanya melalui kerak bumi. Gelombang ini memiliki frekuensi yang lebih rendah dibandingkan dengan gelombang badan. Gelombang permukaan dibedakan menjadi dua, yaitu: gelombang Love dan gelombang Reyleigh. Gelombang Love adalah gelombang geser (S wave) yang terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan vertikal. Gelombang Love terbentuk karena interferensi konstruktif dari pantulan-pantulan gelombang seismik pada permukaan bebas. Sedangkan Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang lintasan gerak partikelnya menyerupai elips. Dihasilkan oleh gelombang datang P dan gelombang S yang berinteraksi pada permukaan bebas dan merambat sejajar dengan permukaan tersebut. Gelombang Love lebih cepat daripada gelombang Rayleigh dan lebih dahulu sampai pada seismograf.
Pemantauan seismik G. Merapi dimulai pada tahun 1924 dengan adanya seismograf mekanik Wiechert yang dipasang di lereng Barat sekitar 9 km dari puncak untuk mengetahui peningkatan aktivitas menjelang erupsi Nopember 1930 (Van Padang, 1930). Seismograf elektromagnetik mulai digunakan pada tahun 1969 yaitu menggunakan seismograf Hosaka yang menggunakan kabel agar dapat diletakkan di tempat-tempat yang lebih representatif.
Pada tahun 1982 terbentuk sebuah jaringan seismograf yang mengelilingi tubuh gunung yang terdiri atas 7 stasiun sensor periode pendek. Karena pertimbangan efisiensi dan kerawanan, jaringan direduksi sehingga saat ini hanya ada 4 stasiun yaitu Pusunglondon, Klatakan, Plawangan dan Deles. Sensor yang digunakan adalah produk dari Mark tipe L4C dengan faktor redam 0.8 dan konstanta tranduksi 50 mV/mm/s. Stasiun sensor menggunakan daya batere dengan pengisian solar panel. Sinyal dikirim ke stasiun penerima di Kantor BPPTK Jogjakarta (25 km dari G. Merapi) dengan telemetri radio VHF. Di stasiun penerima sinyal ini kemudian direkam pada kertas seismogram rekorder VR-68 produk Sprengnether, dan juga disimpan dalam data digital menggunakan digitizer Guralp DM24 dengan laju cuplik 100 Hz. Seismogram kertas dianalisa secara rutin setiap harinya untuk mengetahui jumlah kegempaan, dan parameter-parameter gempanya sedangkan lokasi gempa dihitung dengan menggunakan sinyal digital untuk kemudahan pembacaan waktu.
Gambar Peta Stasiun – stasiun seismik G. Merapi. Stasiun dengan transmisi analog ditandai simbol silang, sedangkan stasiun transmisi digital dengan lingkaran. Tampak juga pos – po
Disamping 4 stasiun tersebut, juga terdapat tiga stasiun seismik dengan sistem Telemetri digital yang terletak di Juranggrawah, Pasar Bubar dan Labuhan. Di stasiun Labuhan digunakan seismometer Broadband merk Streckeisen tipe STS2, sedangkan dua lainnya digunakan seismometer periode pendek produk Mark tipe L43D. Akuisisi dan layout data seismik digital serta kuantifikasi sinyal gempa seperti RSAM dan SSAM menggunakan sistem Earthworm dan Swarm.
Klasifikasi Gempa
Klasifikasi gempa vulkanis G. Merapi pertama kali diusulkan oleh Shimozoru pada tahun 1969 berdasarkan observasi data gempa dari dua stasiun di lereng Selatan dan Utara selama tiga bulan selesai pada September 1968. Dari observasi ini diperoleh lima jenis gempa yang dibedakan berdasarkan bentuk dan frekuensi, tipe gempa berdsarkan klasifikasi Shimozuru (1969) disajikan pada tabel berikut.
Tabel Tipe-tipe gempa berdasarkan klasifikasi Shimozuru (1969)
Berdasarkan data sinyal gempa dari jaringan stasiun seismik telemetri yang dipasang pada tahun 1982 yang diikuti dengan kejadian erupsi pada Juni 1984, diusulkan klasifikasi baru yang sampai sekarang masih digunakan dalam penentuan aktivitas G. Merapi. Berikut adalah rangkuman Ratdomopurbo (1995) tentang tipe-tipe gempa vulkanis G. Merapi, dan contoh bentuk gelombangnya dalam seismogram digital.
Tabel Tipe-tipe gempa G. Merapi yang digunakan sampai saat ini.Gambar Bentuk gelombang tipe-tipe gempa G. Merapi, hasil rekaman stasiun Pusunglondon (PUS) yang berjarak hroisontal sekitar 1 km dari kubah lava (Ratdomopurbo, 1995)
Lokasi Sumber Gempa
MP dan LF merupakan gempa dangkal. LF mempunyai frekuensi dominan yang sama di semua stasiun sekitar 1,5 Hz. Amplitudo di stasiun PUS tampak jauh lebih besar dari stasiun yang lain yang terletak lebih jauh terhadap puncak. Hal ini menandakan bahwa LF bersumber sangat dangkal dari permukaan puncak. MP terkait dengan pertumbuhan kubah lava. Untuk amplitudo yang sama, gempa MP memiliki durasi yang lebih panjang sekitar dua kali terhadap gempa VT. Frekuensi dominannya antara 3 – 4 Hz dan amplitudonya sangat teratenuasi sebagai fungsi jarak stasiun terhadap puncak. Pengecilan amplitudo yang sangat cepat terhadap jarak dari puncak merupakan bukti bahwa gempa MP bersumber di sekitar puncak (Hidayat dkk, 2000). Onset yang sangat landai menjadikan gempa MP sulit untuk ditentukan waktu tiba dan dihitung hiposenternya.
Penghitungan hiposenter dilakukan pada gempa VTA dan VTB dengan pembacaan waktu tiba gelombang P dan S pada seismogram digital. Metode komputasi penghitungan dengan optimisasi simplek (Nelder dan Mead, 1965; Prugger dan Gendzwill, 1988). Diasumsikan medium bersifat homogen isotropis dengan kecepatan gelombang P 3 km/s dan rasio Vp/Vs sebesar 1,86. Seperti yang tampak pada gambar di atas, terdapat dua grup gempa VT yang terpisah terhadap kedalaman. Gempa-gempa yang muncul pada kedalaman 0-1,5 km dinamakan gempa vulkanik dangkal (VTB), sedangkan gempa-gempa yang muncul pada kedalaman 2,5-5 km merupakan gempa vulkanik dalam (VTA).
Model Kantong Magma G. Merapi
Di antara dua zona gempa VTA dan VTB diperkirakan sebagai zona aseismik. Tidal terdapatnya gempa di lokasi ini mengarahkan kepada dugaan keberadaa material yang lebih lunak di antara zona material yang keras. Untuk material yang serupa sifat yang lebih lunak ini berimplikasi suhu yang lebih tinggi. Zona aseismik ini kemudian diinterpretasikan sebagai sebuah kantong magma (Ratdomopurbo, 1991). Hipotesa ini didukung dengan fakta bahwa temperatur di sekitar puncak yakni di plataran Woro dan Gendol bisa mencapai 830 °C yang berarti terdapat sumber panas yang cukup dangkal. Secara geologi Van Bemmelen menunjukkan adanya sesar tektonik di bawah G. Merapi yaitu sesar Kukusan. Diperkirakan kantong magma ini muncul akibat adanya sesar dasar ini dimana magma dapat terkumpul di atasnya. Diperkirakan kantong magma ini berperan sebagai sebuah katup yang memperlambat migrasi magma ke atas dari dapur magma, karenanya kekuatan letusan erupsinya menjadi berkurang (Ratdomopurbo, 2000).
Tidak terdapatnya gempa di bawah kedalaman 5 km menguatkan dugaan adanya dapur magma di sekitar kedalaman 8 km yang diusulkan oleh Beaducel (1998) berdasarkan modeling data Tiltmeter dan GPS. Gambar 3 memperlihatkan sistem suplai magma G. Merapi berdasarkan adanya zona aseismik yang tampak pada data hiposenter.
Mekanisme Gempa G. Merapi
Gempa VTA terkait dengan migrasi magma ke atas dari dapur magma ke kantong magma. Peningkatan tekanan di kantong magma dapat memicu munculnya gempa VTB sehingga gempa VTA dan VTB bisa muncul relatif dalam interval waktu yang sama. Akan tetapi, laju kejadian gempa VTB selalu lebih banyak dari pada VTA; hal ini karena fragmentasi yang lebih kuat di bagian atas tubuh gunung. Mekanisme sumber gempa VTA didominasi oleh sesar turun yang kemungkinan berasal dari regangan horizontal akibat desakan magma dari dapur magma. Gempa VTB yang lebih dalam sebagian besar mempunyai mekanisme sesar turun akibat desakan magma dari kantong magma yang menimbulkan regangan horizontal batuan di atasnya. Adapun gempa VTB yang dekat permukaan, diantaranya mempunyai mekanisme sesar turun yang akan menuju permukaan dan sebagian yang lain mempunyai mekanisme sesar naik yang diperkirakan berasal dari lepasnya tekanan akibat keluarnya magma atau gas ke permukaan (Hidayati, 2001).
Gempa MP yang terjadi dikaitkan dengan proses pertumbuhan kubah lava. Seperti catatan Hidayat, dkk (2000), hal ini serupa dengan yang ada di G. Redoubt (Power dkk, 1994) dan G. Soufriere Hill (Miller dkk, 1998). Model mekanisme sumber gempa MP belum ada secara detail. Salah satu hipotesa adalah mekanisme pergerakan magma ‘stick and slip’ secara episodik dengan anggapan adanya kekuatan geser dalam magma dengan kekentalan yang sangat tinggi. Model mekanisme sumber ini serupa dengan yang diusulkan oleh Goto (1999) pada G. Unzen.
Gempa guguran yang mempunyai ciri durasi yang sangat panjang dan berfrekuensi cukup tinggi (1-20 Hz) terkait dengan runtuhnya bebatuan atau lava akibat pengaruh gravitasi. Gempa LF diduga berasal dari sumber volumetric akibat aktivitas aliran fluida dari interaksi multifase seperti magma dengan gas atau air tanah (Brotopuspito, 1990). Gempa LF dengan durasi yang lebih panjang atau gabungan beberapa gempa LF membentuk tipe gempa tersendiri yaitu tremor.
Di samping tipe-tipe gempa yang teramati di stasiun-stasiun seismik permanen seperti tersebut di atas, dengan menggunakan sensor Broadband teridentifikasi gempa dengan frekuensi sangat rendah (Very Long Periode/VLP) sekitar 0,25 Hz mengiringi gempa MP dan LF. Gempa ini nampak pada rekaman seismometer Broadband Guralp CMG-40T yang dipasang di sekiar puncak dari tanggal 16 Januari sampai dengan 23 Februari 1998 (Hidayat dkk, 2000). Diinterpretasikan gempa ini mencerminkan kembang kempis tubuh G. Merapi akibat desakan gas atau magma.
Gambar Distribusi gempa vulkanik dilihat dari samping arah Barat – Timur. Memperlihatkan system suplai magma yang melibatkan sumber yang dalam (dapur magma) dan sumber yang dangkal yaitu kantong magma. Tampak informasi mekanisme sumber gempa dari VTA dan VTB (Hidayati, 2001).
Merapi merupakan gunungapi termuda di antara kelompok gunungapi di Jawa bagian selatan. Analisis stratigrafi batuan menunjukkan bahwa letusan Merapi dimulai sekitar 400.000 tahun yang lalu dan berlanjut hingga kira-kira 10.000 tahun yang lalu. Tipe letusan pada periode waktu tersebut adalah efusif yang menghasilkan lava basaltis. Selanjutnya terjadi perubahan tipe erupsi menjadi lebih eksplosif ( energi letusan menjadi lebih besar ) dengan magma andesitik yang membentuk kubah lava. Guguran kubah lava menghasilkan aliran piroklastika ( awan panas ). Pada skala lebih besar, letusan membentuk kolom letusan dan menghasilkan aliran piroklastika.
Merapi Volcanic Rocks Merapi is the youngest in a group of volcanoes in southern java, Indonesia. Stratigraphic analysis reveals that eruptions in the Merapi area began about 400.000 years ago and until around 10.000 years ago, eruptions were typically effusive and out flowing lava emitted was basalt. Since eruptions have become more explosive with viscous andeite magma often generating lava domes. Dome collapse has often generated pyrolastic flows and larger explosion which have resulted in eruption coloumns and generated pyroclastic as well.
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi ( PVMBG )
Pemantauan gunungapi merupakan kegiatan pengukuran dan pengamatan untuk mendeteksi perubahan dari gunungapi sebagai gambaran peningkatan aktifitas gunungapi yang disebabkan pergerakan magma di bawah gunungapi. Sistem pemantauan, diantaranya meliputi pengukuran deformasi permukaan, kegempaan, perubahan emisi gas dan pengukuran suhu fumarola. Hasil pemantauan gunungapi digunakan sebagai informasi untuk peringatan dini bahaya letusan gunungapi.
Berdasarkan hasil pemantauan gunungapi, aktifitas gunungapi dikelompokkan menjadi 4 tingkatan, yaitu :
Normal ( level 1 )
Berdasarkan hasil pemantauan secara visual dan atau instrumental dapat teramati fluktuasi tetapi tidak memperlihatkan peningkatan kegiatan berdasarkan karakteristik masing-masing gunungapi. Ancaman bahaya berupa gas-gas beracun dapat terjadi di sekitar pusat letusan berdasarkan karakteristik masing-masing gunungapi.
Waspada ( level II )
Berdasarkan hasil pemantauan secara visual dan atau instrumental mulai teramati atau terekam gejala peningkatan kegiatan gunungapi. Pada beberapa gunungapi dapat terjadi letusan tetapi hanya menimbulkan ancaman bahaya di sekitar pusat letusan berdasarkan karakterisik masing-masing gunungapi.
Siaga ( level III )
Berdasarkan hasil pemantauan secara visual dan atau instrumental teramati peningkatan kegiatan yang semakin nyata. Kegiatan dapat berupa letusan tetapi tidak mengancam pemukiman dan atau aktivitas masyarakat di sekitar gunungapi berdasarkan karakteristik masing-masing gunungapi.
Awas ( level IV )
Berdasarkan hasil pemantauan secara visual dan atau instrumental peningkatan kegiatan dapat diikuti atau telah terjadi letusan yang berpotensi mengancam pemukiman dan atau aktivitas masyarakat di sekitar gunungapi.
Informasi peningkatan aktifitas gunungapi dimulai dari Pos Pengamatan Gunungapi ke Pusat Vulanologi dan Mitigasi Bencana Geologi dan selanjutnya disampaikan ke Pemerintah Daerah setempat ( Gubernur dan Bupati), BNPB, Pusat Keselamatan Penerbangan Internasional dan Bandar udara terdekat.
Peningkatan kewaspadaan masyarakat di kawasan rawan bencana diatur berdasarkan tingkat kegiatan gunungapinya yang terdiri dari :
Pada kondisi Normal, masyarakat dapat melakukan kegiatan sehri-harinya di Kawasa Rawan Bencana I, II dan III dengan tetap waspada dan mematuhi peraturan Pemerintah Daerah setempat sesuai saran tekhnis Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi ( PVMBG ).
Pada kondisi Waspada, masyarakat yang berada di Kawasan Rawan Bencana I, perlu meningkatkan kewaspadan terhadap kemungkinan ancaman bahaya tidak langsung dan masyarakat di Kawasan Rawan Bencana II, harus meningkatkan kewaspadaan terhadap kemungkinan ancaman bahaya langsung dan atau bahaya tidak langsung. Masyarakat yang berada di Kawasan Rawan Bencana I dan II masih dapat melakukan kegiatannya dengan meningkatkan kewaspadaannya terhadap ancaman bahaya letusan sambil menunggu perintah dari pimpinan Pemerintah Daerah setempat sesuai saran tekhnis PVMNBG. Pada Kawasan Rawan Bencana III masyarakat tidak diperbolehkan melakukan aktifitas.
Pada kondisi Siaga, masyarakat di Kawasan Bencana I harus meningkatkan kewaspadaan dan disarankan tidak melakukan aktifitas di sekitar lembah-lembah sungai yang berhulu di daerah puncak. Masyarakat di kawasan Rawan Bencana II, harus menyiapkan diri untuk mengungsi, sambil menunggu perintah dari pimpinan Pemerintah Daerah setempat sesuai saran teknis PVMBG.
Pada kondisi Awas, masyarakat di Kawasan Rawan Bencana I dan II, harus segera mengungsi sesuai perintah Pemerintah Daerah setempat berdasarakan saran teknis PVMBG.
PERINGATAN DINI TRADITIONAL
Selain menggunakan peralatan pemantauan, peningkatan aktifitas gunungapi dapat dipantau dengan membaca gejala alam yang terjadi. Perilaku binatang yang berada di kawasan gunungapi sering memperlihatkan gejala yang berbeda dari kebiasaannya. Kera, harimau, lebah, burung atau binatang lainnya yang pindah secara masal dari kawasan gunungapi merupakan suatu indikasi adanya perubahan gejala aktivitas gunungapi.
Hal ini didasarkan suatu asumsi bahwa binatang tertentu memiliki sensitivitas terhadap gejala alam. Peningkatan temperatur dan getaran bumi yang disebabkan proses naiknya magma ke permukaan dapat dirasakan oleh beberapa jenis binatang. Sebagian besar masyarakat yang berada di kawasan gunungapi mempercayai fenomena tersebut sebagai indikasi adanya peningkatan aktifitas gunungapi yang akan meletus.
Ketika gunungapi secara visual memperlihatkan indikasi letusan, masyarakat diberikan informasi letusan gunungapi melalui pengeras suara di masjid atau membunyikan kentongan sebagai tanda bahaya yang disertai upaya penyelamatan diri.
Sirin ( a device to procedure a loud wailing souns as signal or warning )
Electronic Distance Measurements ( EDM )
Quick response team
COSPEC
Volcano Observation Post
Global Positioning System ( GPS )
Local Government ( Governor & Regency )
National Disaster Management Agency
Nearest airport
Center for Vulcanology and Geological Hazard Mitigation ( CVGHM )
Volcano monitoring is measurements and observations designed to detect changes at the volcano edifice that reflect increasing volcanic activity caused by the movement of magma beneath the volcano. The volcano monitoring system involves, measurement of surface deformation, seismicity and study of changes in gas emission rates and measurements of temperature at fumaroles.
The volcano monitoring provides warning of volcanic unrest, immediately precede most volcanic eruptions. According to volcano monitoring result, the state of volcanic activity is divided into four alert levels system, as follows :
Normal ( Level I ) : The volcano indicates a fluctuation in activity even though it does not show significant activities on the basis of visual and instrumental monitoring. A potential hazard from toxic gases may occur at the central eruption of the certain volcanoes characteristic.
Attention ( Level II ) : The volcano shows an increase in activity on the basis of visual and instrumental monitoring. The eruption may occur for the certain volcanoes with threatening hazard around the central eruption.
Standby ( Level III ) : The volcano obviously shows increasing activity according to visual and instrumental monitoring. The eruption may occur for the certain volcanoes without threatening hazard to the settlement and people activities those live around the volcano.
Evacuation ( Level IV ) : The vulcano tends to erupt and potentially threatened settlement and people activities that live around the volcano.
Distribution of information for increasing volcanic activity is propagated from volcano observatory post to Center for Volcanology and Geological Hazard Mitigation and then prosecuted to the local government ( Governor and Regency ), National Disaster Management Agency, Aviation Safety Centre and nearest airport.
Early warning sustem as an lertness system to people living in the volcanic area is provided on the basis of the level of volcanic activity :
Normal ( Level I ) : People living in the Hazard Zone I, II and III may stay in place and should be aware and follows the Local Government regulation by suggesting the Center for Volcanology and Geological Hazard Mitigation ( CVGHM )
Attention ( Level II ) : People living in the Disaster Hazard Zone I and II need to increase awareness from the possibility to be affected by a secondary and or primary volcanic hazard when volcanic eruption and or heavy rain occurs, by paying attention to the volcanic activity stated by the CVGHM. In this situation, the Disaster Hazard Zone III is a forbidden area for human being activities.
Standby ( Level III ) : People who lives in the Disaster Hazard Zone I and/or II shall wait for orders from the Local Government, whether they have to evacuate or stay in place based on suggestion from CVGHM.
Evacuation ( Level IV ) : People living in the Disaster Zone II have to evacuate based on the order of local Government as suggested by CVGHM, until safe condition is stated.
TRADITIONAL EARLY WARNING SYSTEM Besides monitoring instruments, a natural phenomena change may indicate an increase in volcanic activities. Animals that live around volcanic environment frequently show an unusual habit. Monkeys, tigers, birds, bees and others go down the volcano may be an indication of the increasing volcanic activity.
It is based on an assumption that animals have a good sensor to detect natural phenomena. Increasing temperature and ground shaking due to the movement of magma beneath the volcano may be detected by those animals. People who live around the volcano believe that those phenomena related to increasing activity of volcano which might be about to erupt.
When a volcano shows an initial eruption, people are warned the eruption by a siren, loud speaker at the mosque and kentongan ( a traditional warning sytem tool ) to anticipate the eruption.
Untuk memantau aktivitas sebuah gunung merapi yang aktif, ada dua perangkat yang umumnya digunakan, yaitu Seismometer dan Tiltmeter. Berikut adalah penjelasan singkat tentang keduanya.
Seismometer:
Seismometer adalah alat untuk mengukur gerakan tanah, termasuk gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi, letusan gunung berapi, dan sumber gempa lainnya.
Rekaman gelombang seismik memungkinkan seismolog untuk memetakan bagian dalam bumi, serta menemukan dan menentukan ukuran dari sumber gempa yang berbeda. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram.
Pada awalanya alat ini hanya bisa digunakan untuk menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi. Dengan perkembangan teknologi yang semakin berkembang, maka kemampuan seismometer pun telah ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut Seismometer Broadband.
Tiltmeter:
Tiltmeter merupakan alat pengukur deformasi gunung yang berfungsi untuk mendeteksi pengembungan atau pengempisan tubuh gunung. Perangkat Tiltmeter sendiri terdiri dari tiga komponen utama, yaitu Pelat Tiltmeter, Portable Tiltmeter, dan Readout Unit.
Struktur yang dipandang perlu untuk dilakukan pengukuran dengan metode Tiltmeter adalah struktur yang secara visual telah menunjukkan adanya perubahan posisi secara horizontal atau vertikal agar dapat diketahui intensitas gerakannya.
Untuk kasus sebuah gunung berapi, biasanya para ilmuwan akan memasang Tiltmeter di banyak titik, mulai dari kaki gunung hingga dataran-dataran tertinggi yang diperkirakan sebagai jalur aliran lava.
