Jurnal Fisika Indonesia — Lumbanraja dan Sri BrotopuspitoVol. 19 (2015) No. 57 p.55-61

ARTIKEL RISET

Identifikasi Dinamika Magma Berdasarkan Analisis TremorVulkanik di Gunungapi Slamet Jawa TengahWanri Lumbanraja dan Kirbani Sri Brotopuspito2*

Abstrak

Selama fase aktif tahun 2014 lima seismometer yang ditempatkan di sekitar Gunungapi Slamet merekam sinyaltremor mulai pertengahan Juli. Keberadaan tremor ini kemudian diikuti dengan letusan-letusan abu dan lontaranlava pada tanggal 18 Agustus 2014, hingga terjadi letusan-letusan pada awal hingga pertengahan September2014. Analisis spektrum dilakukan pada sinyal tremor untuk mengetahui kandungan frekuensi sinyal tersebut,metode yang digunakan adalah dengan menerapkan Metode Entropi Maksimum. Selain analisis spektrum,analisis polarisasi juga diterapkan untuk mengetahui karakter gelombang seismik tremor. Rentang spektrumyang dikandung oleh sinyal relatif sempit terletak antara 1 Hz higga 4 Hz, dimana puncak daya spektrukdominan terletak pada frekuesi rata-rata 2,0 Hz dan 3,1 Hz. Terdapat hubungan antara pola daya spektrumdengan bocornya magma ke permukaan, dimana erupsi terjadi setelah diawali oleh pelemahan atau kehilangandaya frekuensi 3,1 Hz. Analisis gerakan partikel menunjukan adanya gelombang Rayleigh dengan arah propagasike utara. Selain itu, gelombang SH juga teramati dengan arah tangensial terhadap puncak Gunung Slamet.Gelombang Rayleigh ini mengonfirmasi bahwa sumber tremor relatif dangkal, relatif terhadap seismometer 3komponen. Saat mendekati fase erupsi, besar sudut azimut cenderung bergeser ke arah 0 derajat dan sudutdatang cenderung bergeser ke arah 90 derajat, fakta ini mengarah pada kesimpulan bahwa pipa tidak vertikalsempurna melainkan memiliki kemiringan, perubahan azimut dan sudut datang ini mengindikasikan adanyakenaikan magma ke puncak.

kata kunci: tremor; G. Slamet; dinamika magma; Metode Entropi MaksimumAbstract

During the active phase in 2014 five seismometers placed around Slamet volcanico begun recording tremorsignal in mid-July. The existence of this tremor were followed by eruptions of ash and lava burst in August, 18th2014, then there were the main eruptions in the early to mid-September 2014. Spectrum analysis performedon the signal to determine the frequency contents of the tremor, the method used is the Maximum EntropyMethod. In addition to spectrum analysis, polarization analysis was also applied to determine the character ofthe seismic waves tremor. The range of the spectrum contained by the signal relatively narrow lies between 1Hz to 4 Hz, where the dominant power spektrum peak lies in frekuesi average of 2.0 Hz and 3.1 Hz. There isa relations between the pattern of the power spectrum with the leaking of magma to the surface, that is theeruption occurred after initiated by the weakening or loss of power frequency of 3.1 Hz. Particle motion analysisshowed the presence of Rayleigh wave which propagate to the north direction. In addition, the SH waves werealso observed in the direction tangential to the summit of Mount Slamet. This Rayleigh wave confirm that thetremor source is relatively shallow, relative to the 3 components seismometer. When approaching eruption phase,azimuth angles tends to shift toward 0 degrees and the angles of incidence tends to shift toward 90 degrees,This fact leads to the conclusion that the pipe is not perfectly vertical but has a certain slope. The change inazimuth angles and the angles of incidence indicates the rising of magma to the summit.

keywords: Tremor; M.Slamet; Magma Dynamics; Maximum Entropy Method

*Korespondensi: kirbani@ugm.ac.id2 Department of Physics, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara PO BOX

BLS 21, 55281 Yogyakarta, Indonesia

Informasi lengkap tentang penulis dapat dilihat pada akhir artikel

1. Pendahuluan

Gunung Slamet merupakan salah satu gunungapi

yang aktif di Jawa Tengah. Jika dilihat dari sejarah

letusannya yang tercatat mulai tahun 1772 hingga

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 56

2014, gunung ini merupakan gunungapi yang aktifsecara terus menerus, artinya tidak ada jeda waktunon-aktif yang lama. Tercatat sejak tahun 1825 hingga2014 periode keaktifannya bervariasi hanya dalamsatu tahunan hingga sepuluh tahun dan kemungkinanmasih akan terus berlanjut. Biarpun demikianpenelitian menyangkut seismik, baik Volcano Tektonik(VT) maupun tremor belum banyak dilakukan digunungapi ini. Aktivitas gunungapi Slamet padatahun 2014 diamati meningkat hingga terjadi letusanbesar pada tanggal 17 September 2014. Selamaperiode peningkatan aktivitas itu, seismometermerekam sinyal seismik berupa tremor. Sebaranseismometer di gunungapi Slamet diperlihatkan padaGambar 1.

Posisi kedalaman dapur magma gunungapi Slamettelah diidentifikasi dengan metode gravitasi, beradapada kedalaman 3,5 -16 km di bawah permukaanlaut[1] Berdasarkan posisi dapur magma ini, pipamagma berarti memanjang dari puncak hinggakedalaman tersebut, dimana magma yang berada padapipa berasal dari injeksi dari dapur magma.

Beberapa peneliti telah melakukan berbagaipendekatan empiris dan pendekatan analisis fisisdan matematis untuk menjelaskan bagaimanamekanisme ter-bangkitkan-nya sinyal seismik tremorhingga terekam oleh seismometer. Pendekatan yangdilakukan mencakup geometri ruang, sifat fisika-kimiamagma, hingga sifat fisika batuan di sekitar magma.[2]dan [3] mengusulkan model mekanisme sumber yangberhubungan dengan dimensi konduit serta impedansialiran fluida di dalam konduit dan lobang (orifice)yang dilalui oleh fluida tersebut. Perbandinganimpedansi aliran fluida antara konduit dengan lobangakan menentukan apakan sistem perpipaan termasukpipa organa terbuka atau pipa organa tertutup.Konsep ini digunakan untuk menjelaskan keberadaanpuncak frekuensi tremor baik yang inharmonikmaupun harmonik. [4] mengusulkan model mekanismesumber yang memungkinkan untuk membangkitkantremor dengan menganalisis aliran Poiseuilla dangelombang Krauklis. [4] menyimpulkan bahwakondisi yang memungkinkan untuk membangkitkansinyal seismik tremor adalah solusi antisimetri darigelombang Krauklis. Julian (1994) mengatakan bahwatremor bisa berasal dari eksitasi aliran fluida yangtidak stabil, dimana frekuensi tremor yang dihasilkandipengaruhi oleh massa jenis magma, tekanan dansifat elastik dari batuan di sekitar magma.

Identifikasi dinamika sumber tremor yang dianalisisberdasarkan pola perubahan spektrum juga telahdilakukan oleh beberapa peneliti. Jika terdapatperubahan frekuensi terhadap waktu atau pelayanganfrekuensi (frekuensi gliding), penyebabnya bukan

karena perubahan frekuensi dari sumber melainkankarena perubahan jarak sumber relatif terhadappenerima [5]. Kasus demikian dianalogikan denganEfek Dopler yang terjadi pada bunyi. Pelayanganjuga bisa disebabkan oleh naiknya gelembung gaspada pipa dan akibat aliran slug [6]. Interpretasiini memungkinkan kita untuk mengetahui efek darigerakan magma di dalam pipa ketika magma itu mulaibergerak atau mengalir pada pipa yang memanjang,misalnya naiknya magma menuju puncak gunungapiyang bersangkutan.

Adapun penelitian ini fokus untuk mengidentifikasiperubahan pola amplitudo di domain waktudan pola daya spektrum pada masing-masingpuncak frekuensi secara temporal, selanjutnyamengidentifikasi hubungannya signifikan denganerupsi yang akan terjadi setelah tremor-tremortersebut. Hasil penelitian ini mencoba meningkatkanakurasi prediksi erupsi berdasarkan pola spektrumdan pola amplitudo sinyal tremor.

2. Metode Analisisa. Instrumen dan Data

Data direkam dengan menggunakan seismometermerek Mark Product L-4C dan Mark Produk L-22.Stasiun CLK menggunakan Mark Product L22velocity seismometer 3 komponen yang memilikifrekuensi natural 2 Hz dengan dua zero pada posisi noldan dua pole pada posisi (-8,886 +8,886i) dan (-8.886,-8,886i). Empat stasiun lain yaitu satasiun BBG,JRM, GOA dan GUCI menggunakan seismometerL-4C dengan frekuensi natural 1 Hz dengan dua zeropada posisi nol dan dua pole pada posisi (-4.443,4.443i) dan (-4.443, -4.443i).

Data tremor pada penelitian ini dipartisi sepanjang10 menitan dalam satu folder, sehingga terdapatpuluhan ribu folder selama empat bulan data.Dalam satu folder terdiri atas file data rekamansetiap komponen dari kelima seimometer yangterpasang. File data memiliki format .SAC. Adapununtuk keperluan analisis lain, sampel data diambilsecara random dengan hanya mempertimbangkankeberurutan data dari awal hingga mendekati fase-faseerupsi. Bentuk sinyal tremor yang terekam digunungapi Slamet memiliki dua pola yang berbedaantara lain sinyal yang diawali pada tanggal 24 Juli2014 dibandingkan sinyal tremor yang diawali padatanggal 26 Agustus 2014. Data pada tanggal 26terlihat lebih stasioner dari pola sinyal pada tanggal24 Juli 2014. Hal ini menunjukan adanya perubahanpola sinyal menjelang erupsi, perlu diketahui erupsilava mulai terlihat tanggal 18 agustus 2014, kemudianterulang lagi mulai 01 September 2014.

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 57

Gambar 1 Lokasi stasiun seismometer yang ada di sekitar Puncak gunungapi Slamet (tanda segitiga). GOA, BBG, JRM, BBG danCLK (tanda berlian) adalah kode untuk masing-masing nama stasiun seismometer

Gambar 2: Bentuk sinyal di stasiun BBG pada tanggal 26 Agustus 2014

b. Analisis spektral

Model awal dalam penelitian ini mengikuti modelparuh gunungapi yang disarankan oleh [7] digunungapi Etna, Italia. Pembuatan model didasarkanpada pola radiasi daya seismik yang direkam olehseismometer, dimana radiasi seismik berasal darialiran monopol, dipol dan kuadrupol fluida[8]. [9]mengatakan bahwa total daya radiasi dari suatusumber merupakan kombinasi dari monopol, dipoldan kuadrupol, kekuatannya ditentukan oleh besarmagnitudo injeksi, gaya yang diberikan oleh fluida,dan momentum gerakan fluida. Dalam kasus seismiktremor, daya spektrum yang terkandung pada dataseismiknya dideskripsikan sebagai hasil jumlahan dariresonansi osilator harmonik dari masing-masing dykeatau ruang yang diisi oleh magma dinamis [7]. Untuk

mengidentifikasi pola spektrum dari masing-masingsumber, estimasi daya spektrum dilakukan pada sinyaltremor yang didugaberasal dari dyke yang berisimagma tersebut.

Kita mengetahui bahwa resolusi puncak spektrumdalam TF sangat bergantung dengan panjangdata yang ditransformasi [10]. Selain itu, resolusitersebut juga dipengaruhi oleh pola pancunganterhadap data, semakin dekat pancungan data denganperulangan periodisasi data maka spektrumnyasemakin tajam, begitu pula sebaliknya. Untukmengakomodasi kelemahan tersebut, dalam penelitianini estimasi spektrum dilakukan dengan prinsipmaximum entropi. Prinsip ini berasal dari idebahwa, untuk mendapatkan model yang paling cocokdengan kenyataan apabila kita tidak memiliki data

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 58

yang cukup banyak adalah dengan menambahkannoise [11]. Artinya, sistem model dianggap memilikiketidakteraturan yang paling maksimal (maximumentropy).

Distribusi data runtun waktu yang memilikientropi maksimum (sinyal random dengan noise)dapat dinyatakan dalam bentuk model autoregresi.Spektrum untuk model autoregresi dari suatu prosesrandom dapat dihitung dari domain z prosesautoregresi itu, yakni,

X(z)−X(z)(α1z + α2z2 + ...+ αMz

M ) = w(z)(1)

dengan w(z) merupakan sinyal random atau whitenoise. Dengan mensubstitusikan z = exp(−i2πf),kita peroleh setengah dari total spektrum power.Mengingat bahwa variansi dari suatu data randomdengan nilai rata-rata nol adalah sebanding denganw(z), maka total power dari –M hingga +M adalah,

S(f) =2σ2

1−∑M

k−1 αkexp(−2πfk)2(2)

dengan sigma tou adalah variansi dari sinyal randomdan αk adalah parameter proses autoregresi [12].John Parker Burg menciptakan Algoritma untukmenghitung αk berdasarkan prosedur rekursi Levinson(Burg, 1975).

c. Polarisasi

Analisis polarisasi dilakukan untuk mengetahui polagelombang di dalam medium perambatan. Prosesuntuk menganalisis polarisasi dilakukan dalam domainwaktu pada sinyal tiga komponen yang dipisah dalamjendela waktu [13]. Jika data terkoreksi menjaditerdistribusi normal, artinyaa setiap data pada ketigakomponen X digeser ke pusat distribusi, misalnyadengan melakukan koreksi baseline (substract meanvalue) maka nilai rata-rata akan menjadi nol. Sehinggamatriks kovarian S dapat dievaluasi sebagai

Sjk =XXT

N=

⌊1

NXijXik

⌋, (3)

T merupakan tanda transpos. Matriks kovarian adalah3 × 3, real dan simetri. Secara explisit, S merupakanauto- dan kros-varian dari gerakan 3 komponen, yaitu

S =

Szz Szn Sze

Szn Snn Sne

Sze Sne See

(4)

Sumbu utama ditentukan dengan menyelesaikanaljabar nilai eigen dan vektor eigen untuk S. nilai eigendan vektor eigen harus merupakan solusi yang tidaktrivial untuk persamaan(

S − λ2I)u = 0, (5)

dengan I merupakan matriks identitas 3x3 dan 0merupakan matriks kolom yang bernilai nol. Ketigasumbu utama dari ellipsoid diberikan oleh λjUj ,j =1,2 dan 3 dimana vektor eigen tersebut merupakansumbu orientasi yang panjangnya adalah λj dalamsatuan amplitudo.

Setelah sumbu-sumbu utama ditentukan untuksatu window, maka azimuth arah rambat gelombangP dapat diestimasi dari gerakan horizontal yangdiberikan oleh vektor eigen u1, yang berkorespondesidengan nilai eigen paling besar, yaitu,

Azimut P = tan−1 (123)U21sign (U11)

U31sign (U11)(6)

dengan uj1, j =1,2,3 merupakan ketiga kosinus arahuntuk vektor eigen u1. Sudut datang gelombangdiperoleh dari cosinus arah vertikal dari u1, yaitu,

lnc P = cos−1 |U11| (7)

Jika medium perambatan gelombang seismikdiasumsikan homogen dan isotropik, kedalamansumber dapat dihitung dengan menerapkan rumusPythagoras berdasarkan arah datang dominangelombang seismik [14], yaitu

h = d tan(90− i), (8)

dengan h adalah kedalaman sumber gelombangseismik, d merupakan jarak episenter dan i adalahsudut datang dominan gelombang (Incident angle).

3. Hasil dan Pembahasana. Hasil

Pada penelitian ini seismometer L-4C dijadikansebagai acuan restitusi. Sehingga, khusus untuk datapada stasiun CLK dengan seismometer L-22 yangmemiliki frekuensi natural (fn) 2 Hz dilakukanrestitusi atau koreksi respon instrumen untukmenyamakan respon frekuensi dengan seismometerL-4C (fN) 1 Hz. Hasil analisis frekuensi menunjukanbahwa frekuensi dominan tremor yang terekamdi Gunungapi Slamet selama periode rekamanJuli-Oktober adalah rata-rata 2,0 Hz dan 3,1 Hz.Sebelum tanggal 28 Agustus 2014 tremor memilikifrekuensi 2,0 Hz dan 3,1 Hz. Kedua puncak frekuensi

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 59

Gambar 3 Perubahan pola daya spektrum pada tanggal yangberbeda untuk Stasiun CLK.

ini memiliki daya dengan dominasi yang jauh lebihtinggi dari frekuensi lain. Namun, pada tanggal itudan setelahnya, daya untuk frekuensi 3,1 Hz berkurangdanbahkan tidak ada untuk sebagian data.

Gambar 3 memperlihatkan pola daya spektrumuntuk tanggal yang berbeda. Terdapat empat poladasar yang teramati, pertama daya frekuensi 2,0Hz mendominasi dan diikuti oleh frekuensi 3,1 Hz.Kedua, daya frekuensi 3,1 Hz mendominasi, kemudiandaya frekuensi 2,0 Hz. Ketiga, daya frekuensi 2 Hzkembali mendominasi, kemudian daya frekuensi 3 Hz.Terakhir, kondisi keempat adalah daya frekuensi 2 Hzsangat mendominasi, sementara daya frekuensi 3 Hztidak teramati.

Kondisi pertama, yaitu kondisi dimana dayafrekuensi 2,0 Hz dominan, terdapat pada data sebelumtanggal 15 Agustus 2014. Sementara kondisi kedua,dimana daya frekuensi 3,1 Hz mendominasi, terdapatpada data mulai tanggal 15 Agustus 2014 hinggatanggal 16 Agustus 2014. Kondisi ketiga terjadi mulaitanggal 17 hingga 27 Agustus 2014. Adapun kondisikeempat terjadi mulai tanggal 28 Agustus 2014.

Hasil pengolahan data dengan metode polarisasimemperlihatkan rentang variasi azimut, sudut datang,gerakan partikel (particle motion) dan hiposenter.Gambar 6 memperlihatkan bahwa sudut azimutbervariasi dari 0 derajat hingga sekitar 30 derajat,dimana dominannya berada pada azimut 20 derajathingga 30 derajat. Menjelang adanya erupsi, yaituerupsi lava pada tanggal 01 September 2014, datajuga disertai sedikit derau atau noise yang berasaldari arah 180 derajat, noise mulai teramati mulaitanggal 29 Agustus 2014 dan semakin banyak padahari-hari setelahnya. Adapun sudut datang gelombangyang direkampada seismometer, nilai dominannyabervariasi mulai dari 75 hingga 85 derajat, dimanadominannya berada pada sudut 80 derajat hingga 85derajat.

Gambar 4 menunjukan gerakan partikel padaseismometer stasiun CLK 3-komponen. Gerakanpartikel memperlihatkan adanya gelombang Rayleighpada NE-V dan EW-V, dimana arah perambatangelombangnya lebih jelas terlihat pada komponenNS-V yang menjalar ke utara. Gerakan partikel

Gambar 4 Gerakan partikel yang direkam oleh seismometer3-komponen tanggal 28 Agustus 2014

relatif konstan sepanjang perekaman. Terlihat bahwagerakan partikel dominan berupa elips. Selainmembentuk sudut terhadap sumbu mayor yaitu sudutdatang, gerakan-gerakan partikel juga membentuksudut a, yaitu sudut yang dibentuk oleh sumbuvertikal dengan sumbu minor elips

b. PembahasanAnalisis yang lebih rinci pada spektrum dayamemberikan pola yang menarik, khususnya padadaya frekunsi 3,1 Hz. Pada awal-awal, daya frekuensi2,0 Hz lebih dominan dibanding daya frekuensi 3,1Hz, bentuk sinyal tremor pada fase ini terlihatdidominasi oleh bentuk spasmodik. Pola keduaadalah, pola dimana frekuensi 3,1 Hz mendominasi,pada fase ini bentuk sinyal juga didominasi bentukspasmodik. Pada pola ketiga, frekuensi 2,0 Hz kembalimendominasi, pada fase ketiga ini, bentuk sinyaldidominasi oleh bentuk kuasi-stasioner dan ataustasioner. Pola keempat adalah sinyal kehilangan dayafrekuensi 3,1 Hz. Urutan dan pola daya frekuensi inilebih jelasnya diperlihatkan pada Gambar 3.

Pola perubahan pola perubahan daya frekuensiini dapat diinterpretasikan dengan dinamika magma,diantaranya naiknya magma, fluktuasi magma, dankebocoran magma ke permukaan. Pola sinyal yangspasmodik dapat disebabkan injeksi naiknya magmadari kedalaman tertentu menuju pipa magma, padatahap ini frekuensi 2,0 Hz dominan, dominasi inimemberikan gambaran bahwa pipa penghasil 2,0 Hzberada di bawah pipa penghasil frekuensi 3,1 Hzkarena tekanan dan fluktuasi lebih tinggi pada pipabagian bawah. Keadaan dimana daya frekuensi 3,1Hz lebih tinggi bisa dimungkinkan karena jarak pipapenghasil frekuensi ini lebih dekat ke permukaan.Selain itu, jika pipa penghasil 2,1 Hz sudah saturasivolum, magmanya akan mampat sehingga flutuasinyaberkurang. Berbeda dengan pipa di bagian atasnya,yaitu pipa penghasil frekuensi 3,1 Hz, jika kondisinyabelum saturasi volum magmanya akan lebih bebasbergerak sehingga memberikan gangguan yang lebihbesar kepada dinding batuan di sekitarnya, sehinggatotal dayanya lebih besar.

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 60

Kondisi selanjutnya adalah, kondisi dimana dayafrekuensi 2,0 Hz kembali lebih besar, pada kondisiini sinyal tremor di domain waktu cenderunglebih stasioner atau kuasi-stasioner. Keadaan inimemberikan gambaran bahwa kedua pipa penghasilfrekuensi dominan telah memiliki kondisi yangsama-sama saturasi volum dan fluktuasi gerakanmagma menjadi relatif konstan sehingga sinyal yangdihasilkan juga cenderung stasioner. Namun, karenadimensi pipa bawah, yaitu penghasil 2,0 Hz lebihbesar, maka momentum gerakannya lebih besarsehingga dayanya juga lebih besar dibanding pipapenghasil 3,1 Hz. Penyebab yang lain adalah bocornyamagma ke permukaan, sehingga total daya yangdiemisikan oleh pipa bagian atas juga menjadilebih kecil. Untuk memastikan adanya kebocorantersebut, pada tanggal 18 Agustus 2014, terlihatada semburan lava di puncak. Interpretasi ini sesuaidengan model yang diajukan oleh [7] dimana pipayang memiliki dimensi lebih kecil akan menghasilkanfrekuensi yang lebih tinggi dan terjadi sebaliknya,pipa yang berdimensi lebih besar akan menghasilkanfrekuensi yang lebih kecil. Kondisi stasioner padakedua pipa ini bisa terjadi jika tidak ada kebocoran,dan atau kebocoran magma masih sangat kecildibandingkan suply magma dari bawah, sehinggagerakan yang mungkin hanya gerakan partikuler ataukonveksi fluida akibat perbedaan tekanan karenaadanya gradien suhu. Keadaan ini bisa terjadi jikaimpedasi ujung lobang bagian atas (orifis) sangatbesar (Gambar 5 kondisi a).

Kodisi terakhir adalah ketika frekuensi 3,1 Hzkehilangan dayanya (Gambar 3). Kehilangan dayafrekuensi ini setidaknya teramati mulai tanggal 28Agustus 2014. Kondisi ini terjadi karena tekanan,momentum dan tenaga fluktuasi gerakan magmapada pipa yang bersangkutan berkurang drastis.Sehingga dayanya jauh lebih kecil relatif terhadapdaya frekuensi 2,0 Hz yang posisi sumbernyaberada di bawahnya. Saat tekanan magma sudahcukup besar, penyumbat magma akan terdorong danterbuka sehingga impedansi orifisnya perlahan-lahanmegecil (Gambar 5 kondisi a dan b). Ketikaimpedansinya kecil, magma mengalami kebocoranhingga menyebabkan tekanan pada pipa berfrekuensi3,1 Hz mengecil dan dayanya juga melemah.Saat impedansinya sangat kecil atau menuju nol,momentum magma pada pipa 3,1 Hz juga sangatkecil dibandingkan pada pipa 2,0 Hz, sehinngga dayaspektrum 3,1 Hz tersebut tidak teramati.

Intrepretasi kehilangan daya frekuensi 3,1 Hzsebagai indikasi kebocoran magma ini dapatdikonfirmasi melalui hasil pengamatan visual erupsiGunung Slamet. Beberapa hari setelah kehilangan

Gambar 5 Pipa dengan dua kondisi lobang ujung (orifis) yangberbeda. (a) Impedansi tinggi sehingga kebocoran magmasangat kecil. (b) impedansi lobang sangat kecil sehinggamagma mengalami kebocoran dengan jumlah yang besar

Gambar 6 Perubahan azimut seiring mendekati waktu erupsi

daya tersebut terindentifikasi terjadi erupsi lava pijardi puncak Gunung Slamet. Pada tanggal 28 Agustus2014 frekuensi 3,1 Hz mulai kehilangan dayanya,kemudian pada tanggal 01 September 2014 teramatierupsi lava pijar. Artinya ada empat hari jeda waktusejak kebocoran hingga magma mencapai puncak.Dengan demikian dapat dikatakan bahwa debitmagma yang naik dari dapur magma tidak terlalubesar, yang mana jika debit suply magma besar,selang waktu kebocoran dengan erupsi di puncaktidak akan lama.

Debit naiknya magma dari dapur magma yang tidakterlalu besar kemungkinan merupakan faktor penentukarakter erupsi Gunung Slamet. Diketahui bahwa,karakter intensitas erupsi Gunung Slamet tidak terlalubesar dibandingkan gunung lain. Secara kualitatif,material yang dikeluarkan juga tidak terlalu banyak

namun periode erupsinya cenderung lebih pendekdibandingkan gunung lain. Berdasarkan sejarahletusan, periode letusannya hanya satu hingga sepuluhtahunan, dan terjadi secara terus menerus.

Seiring mendekati waktu erupsi yang terjadi padatanggal 01 September 2014, artinya magma mulainaik ke arah puncak, terlihat bahwa besar azimutcenderung semakin bergeser ke arah nol derajat(Gambar 6), sementara sudut datang bergeser kearah 90 derajat (Gambar 7). Jika tremor bersumberdari gerakan magma, maka fakta ini mengarah padakesimpulan bahwa pipa magma memiliki kemiringan,artinya pipa tidak vertikal sempurna.

Analisis gerakan partikel menunjukan bahwagelombang badan SH/Transversal dan gelombang

Lumbanraja dan Sri Brotopuspito — Jurnal Fisika Indonesia 61

Gambar 7 Perubahan sudut datang seiring mendekati waktuerupsi

permukaan Rayleigh juga dominan. Komponen utaraseismometer stasiun CLK longitudinal (L) ke arahpuncak Gunung Slamet, sementara komponen EWtransversal/tangensial (T) ke arah puncak. Karenagerakan pada komponen NS merupakan manifestasidari gelombang longitudinal dengan demikian dapatdikatakan bahwa gelombang longitudinal lebihdominan dibandingkan gelombang transversal. Lebihlanjut gelombang longitudinal pada komponen NSini tidak lain merupakan proyeksi dari komponenQ atau gelombang P pada bidang horizontal.Sehingga dapat dikatakan bahwa gelombang Pjuga signifikan pada data. Gerakan partikel padakomponen NS-Vertikal menunjukan bahwa terdapatgelombang Rayleigh yang bergerak secara retrograte(Gambar 4). Gerakan retrograte ini menunjukanbahwa arah rambat gelombang adalah longitudinal keutara. Mengingat bahwa gelombang Rayleigh adalahgelombang permukaan, maka kemungkinan sumberberada pada kedalaman dangkal, relatif terhadappenenrima (Maryanto. S., dkk, 2008).

4.Kesimpulan

Dinamika naik dan bocornya magma ke permukaan secaraempirik dapat diamati melalui pola sinyal di domain waktudan domain frekuensi. Pola sinyal spasmodik dan stasioner,secara berurutan merepresentasikan naiknya magma danfluktuasi gerakan magma pada pipa magma. Sementarakebocoran magma berhubungan dengan kehilangan dayadari frekuensi tertentu pada data tremor, dalam kasus inikehilangan daya frekuensi 3,1 Hz.

Gerakan partikel memiliki pola yang konstan sepanjangdata dan menunjukan adanya gelombang Rayleigh padakomponen Longitudinal-Vertikal (NS-V) serta gelombangSH pada komponen transversal (EW). Distribusi azimutdan sudut datang gelombang juga menunjukan pola yangkonstan dan sempit. Dengan demikian dapat disimpulkanbahwa kedalaman sumber adalah dangkal relatif terhadapseismometer 3 komponen dan juga relatif terpusat.

Ucapan Terima KasihPenulis mengucapkan terimakasih kepada ketua LaboratriumGeofisika di FMIPA UGM yang telah memberi ijin untuk

menggunakan Fasilitas Lab. Penulis juga mengucapkanterimakasih kepada Pusat Vulkanologi dan Mitigasi BencanaGeologi (PVMBG) Bandung Dr. Hetty Triastuty, danKementerian ESDM melalui Bapak Dr. Hendra Gunawan ataskesediannya memberikan data, sarana dan prasarana yangtelah membantu pelaksanaan penelitian ini.Informasi penulis

1 Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Senior, Jl. Jamin GintingKM.8,5 No.13, Mangga, Medan Tuntungan, 20131 Medan,Indonesia. 2 Department of Physics, Universitas GadjahMada, Sekip Utara PO BOX BLS 21, 55281 Yogyakarta,Indonesia.

Pustaka1. Reswara, A.P., Sehah: Pendugaan lapisan reservoir

panas bumi di kawasan gunungapi slamet denganmemanfaatkan data anomali medan gravitasi citrasatelit. Berkala Fisika 17 (2014)

2. Ferrick, M.G., Qamar, A., F, S.L.W.: Source mechanismof volcanic tremor. Journal Of Geophysical Research 87,8675–8685 (1982)

3. Dahm, T.: Eigenvibrations of magma-filled dykesystems with complex geometry. In: R. Schick, .M. (ed.)Volcanic Tremor and Magma Flow, pp. 97–114 (1991).Julich, Forschungszentrum Julich GmbH

4. Sakuraba, A., Yamauchi, H.: Linear stability of planepoiseuille flow in an infinite elastic medium and volcanictremors. Earth, Planets and Space 66 (2014)

5. Eibl, E.P., I, L., Bean, C.J., Akerlie, E., Vogfjord, K.S.:Helicopter vs. volcanic tremor: Characteristic features ofseismic harmonic tremor on volcanoes. Journal ofVolcanology and Geothermal Research 304, 108–117(2015)

6. Maryanto, S., Iguchi, M., Tameguri, T.: Constraints onthe source mechanism of harmonic tremors based onseismological, ground deformation, and visualobservations at sakurajima volcano, japan. Journal ofVolcanology and Geothermal Research 170 (2008)

7. Cosentino, M., Lombardo, G., Privitera, E.: A model forinternal dynamical processes on mt etna. Geophysical97, 367–319 (1989)

8. Kirbani, S.B.: Analysis Of Volcanic Tremor At MountMerapi (Central Java, Indonesia) In Order ToUnderstand Internal Magma Flow

9. Morse, M.P., Ingard, K.U.: Theoretical Acoustics. McGraw-Hill, New York (1968)

10. Konstantinou, K.I., Schlindwein, V.: Nature, wavelfieldproperties and source mechanism of volcanic tremor.Journal Of Volcanology And Geothermal Research 119(2002)

11. Wu, N.: The Maximum Entropy Method. Springer,Berlin Heidelberg (1997)

12. Ulrych, T.J., Bishop, T.N.: Maximum entropy spectralanalysis and autoregresive decomposition. Reviews ofGeophysics and Space Physics 13 (1975)

13. Jurkevics, A.: Polarization analysis of three-componentarray data. Bulletin of the Seismological Society ofAmerica 78 (1988)

14. Setiawan, A.: Pengukuran seismik tiga komponen dananalisis polarisasi kegiatan seismik gunung merapi padasaat pembentukan kubah lava tahun 1992. PhD thesis,Yogyakarta, Universtitas Gadjah Mada (1993)