Volkanisme

Ø Magma

• Magma adalah lelehan batuan dibawah permukaan Bumi.

• Oleh karena magma cair tidak sepejal (dense) batuan disekitarnya yang padat (solid), dan kenyataannya lebih mudah bergerak, begitu terbentuk, naik ke permukaan.

• Magma yang mencapai permukaan melalui pipa kepundan kita namakan gunung-api (volcano).

Ø Volcano

• Kata volcano berasal dari nama dewa- api bangsa Romawi, vulcan.

Ada berbagai tipe gunung-api yang berbeda. Erupsi bervariasi dari yang mengalir dengan tenang (Hawaii dan Iceland) sampai letusan dahsyat (Merapi).

Ø Viscositas Magma dan Lava

Magma makin kental (viscous) makin sukar mengalir. Viskositas magma tergantung pada suhu dan komposisi (khususnya kandungan silika dan gas terlarut).Tekanannya sebanding dengan kedalamannya (ketebalan batuan diatasnya)

- Saat magma naik keatas, tekanan dalamnya menurun.

Ø Erupsi Magma ke permukaan

Tekanan mengkontrol banyaknya gas terlarut, makin besar tekanan makin banyak gas terlarut, dan sebaliknya. Gas terlarut dalam magma yang naik, keluar dari larutan dan membentuk gelembung-gelembung.

Ø Nonexplosive atau Explosive?

• Erupsi explosif atau nonexplosif tergantung terutama pada viscositas magma dan kandungan gas terlarut.

• Viscositas magma dan kandungan gas terlarut rendah menghasilkan erupsi nonexplosif.

Ø Erupsi Nonexplosif

Erupsi nonexplosif pada tahap awal dapat sangat dahsyat. Sebab gelembung-gelembung gas dalam magma basaltik viskositas rendah akan cepat naik keatas, seperti botol/kaleng Cocacola. Jika magma basaltik naik dengan cepat,, terjadilah pancuran lava yang spektakuler.

Ø Erupsi Explosif

v Pada magma andesitik atau rhyolitik yang viskous, gelembung-gelembung gas dapat naik, tetapi sangat lambat. Jika tekanan turun sangat cepat, gas dalam magma mengembang menjadi seperti buih dari gelembung-gelembung gelas menjadi pumice.

v Seringkali tidak terjadi pumice, gelembung-gelembung kecil dan magma yang kental menyemburkan magma menjadi fragmen yang halus, debu volkanik. Debu volkanik merupakan produk yang melimpah pada erupsi explosif.

Ø Erupsi Kolom

Erupsi yang terbesar dan terdahsyat adalah yang berkaitan dengan magma yang kaya akan silika dan kandungan gas terlarut. Campuran yang panas, turbulen dengan cepat naik ke udara yang lebih dingin diatas kepundan membentuk kolom keatas setinggi 45 km di atmosfir.

Ø Tephra

Erupsi dahsyat yang satu ini disebut Erupsi Plinian (nama seorang Romawi, Pliny).Partikel-partikel debris jatuh kebawah seperti hujan, jatuhan tephra, dan terakumulasi diatas tanah sebagai

endapan tefra. Kadang-kadang piroklastik dalam tefra begitu panas sehingga fragmen-fragmennya membentuk welded tuff , ignimbrit.

Ø Aliran Piroklastik

• Campuran gas panas dan piroklastik yang densitasnya lebih besar dari atmosfir,campuran turbulen ini cenderung mengalir kebawah dari pada membentuk kolom keatas.

• Pada saat erupsi besar, aliran tefra yang panas dan mudah mengalir meluncur dengan cepat di lereng gunung-api, disebut aliran piroklastik. (bentuk erupsi yang menghancurkan dan mematikan).

Ø Nuée ardenteWedus gembel

Aliran piroklastik dikenal juga sebagai nuée ardente (awan pijar, wedus gembel di Merapi). Beberapa pengamatan menunjukkan bahwa kecepatan aliran piroklastik dapat mencapai lebih dari 700 km/jam.

Ø Erupsi kesamping

Erupsi G. Merapi di Jateng sebelum yang terakhir, tahun 2006, lebih dahsyat. Saat magma naik dibawah kubahnya, lereng kubah bagian Selatan mulai tertekan keatas dan kesamping. Letusan awalnya lebih banyak kesamping (ke arah Kaliboyo?) daripada yang keatas. Menyapu dan menghanguskan semua di lereng Selatan.

Ø Volcano (Skinner, 1992)

• Dua kelompok besar volkano :

• Terbentuk oleh erupsi dari lubang kepundan, erupsi sentral (central vent).

• Dan yang melalui rekahan panjang, erupsi fisur.

• Erupsi sentral membentuk kerucut gunung api

• Erupsi rekahan (fissure) membentuk plateau.

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

Aktivitas gunung merupakan pencerminan dari aktivitas magma yang terdapat di dalam bumi.

Aktivitas Volkanik

Aktivitas volkanik pada umumnya digambarkan sebagai proses yang menghasilkan gambaran yang menakjubkan, atau kadang menakutkan dari suatu bentuk struktur kerucut yang secara periodik melakukan erupsinya. Erupsi dari gunung api ini kadang –kadang merupakan letusan yang sangat gebat (eksplosif), tetapi kadang-kadang berlangsung dengan tenang. Faktor utama yang mengontrol macam erupsi gunung api adalah komposisi magma, temperatur magma dan kandungan gas yang terdapat dalam magma. Faktor-faktor tersebut sangat mempengaruhi mobilitas dari magma , atau sering disebut viskositas (kekentalan) magma. Semakin kental magma, semakin sulit magma untuk mengalir.

Komposisi kimia magma telah diuraikan pada bab sebelumnya dengan klasifikasi batuan beku. Satu faktor utama yang membedakan antara bermacam-macam batuan beku dan juga antara macam magma asala ialah kandungan unsur silika (SiO2). Magma pembentuk batuan beku basaltik mengandung kira-kira 50% silika. Batuan beku granitik mengandung sekitar 70% silika, sedang batuan beku menengah mengandung sekitar 60% silika. Jadi dapat dikatakan bahwa viskositas magma sangat berhubungan dengan kandungan silikanya. Semakin tinggi kandungan silikanya,

maka magma semakin viskos dan aliran magma akan semakin lambat. Hal ini disebabkan karena molekul-molekul silika terangkai dalam bentuk rantai yang panjang, walaupun belum mengalami kristalisasi. Akibatnya, karena lava basaltik mengandung silika yang rendah, maka lava basaltik cenderung bersifat encer dan mudah mengalir, sedangkan lava granitik relatif sangat kental dan sulit mengalir walaupun pada temperatur tinggi.

Tabel. Bermacam-macam sifat magma karena perbedaan komposisi.Sifat Magma Basaltik Andesitik GranitikKandungan silika Kecil (+50%) Menengah (+60%) Tinggi (+70%)Viskositas Rendah Menengah TinggiKecenderungan Membentuk Lava Tinggi Menengah Rendah

Kecenderungan Membentuk Piroklastik Rendah Menengah Tinggi

Titik Lebur Tinggi Menengah Rendah 

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

Material Erupsi Gunung Api

material yang dikeluarkan oleh gunung api pada waktu erupsi bisa berupa lava, gas ataupun material piroklastik. Tiap gunung api mempunyai karakteristik tersendiri mengenai material yang dikeluarkan selama erupsinya.

Aliran Lava

Pada umumnya aliran lava terjadi pada lava bsaltik yang bersifat cair karena kandungan silikanya relatif kecil. Lava basaltik akan mengalir dengan mudah pada daerah yang luas atau kadang-kadang menyerupai bentuk lidah. Adakalanya aliran lava basaltik bisa mencapai puluhan kilimeter dengan kecepatan aliran antara 10 sampai 300 meter per jam. Sebaliknya aliran lava yang kaya silika sangat lambat sekali.

Aliran lava basaltik, kadang-kadang menghasilkan permukaan yang halus, tetapi juga kadang-kadang menghasilkan permukaan yang berkerut seperti bentuk tali. Bentuk lava yang demikian disebut dengan pahoehoe lava atau ropy lava. Bentuk lain yang juga umum terjadi adalah permukaan yang kasar, berbentuk blok-blok dengan tepi yang tajam, disebut dengan blok lava atau aa lava. Aliran dari aa  lava biasanya tebal dan dingin, dengan kecepatan aliran sekitar 5 sampai 50 meter per jam. Blok lava ini terjadikarena bagian luar lava yang relatif cepat membeku, tetapi di

bagian dalamnya relatif masih cair dan terus mengalir. Akibat aliran lava di bagian dalam ini akan menyebabkan bagian luar yang sudah membeku terpengaruh oleh aliran ini sehingga mengalami retakan dan membentuk blok-blok. Selain pada permukaannya juga terbentuk lubang-lubang bekas keluarnya gas.

Gas

Magma mengandung bermacam gas yang jumlahnya kira-kira 1 sampai 5% dari berat total, dan sebagian besar merupakan uap air.meskipun persentasenya kecil, tetapi jumlah gas yang dikeluarkan bisa mencapai ribuan ton per hari. Komposisi gas yang dikeluarkan dalam aktivitas gunung api mengandung 70% uap air, 15% karbon diosida, 5% nitrogen, 5% sulfur dan sisanya terdiri dari klorida, hidrogen dan argon.

Material Piroklastik

Material padat dan setengah padat yang dikeluarkan oleh gunung api pada waktu erupsinya disebut material piroklastik. Material fragmental ini mempunyai ukuran dari sangat halus sampai diameter beberapa meter. Sebagian besar material yang dikeluarkan ini diendapkan disekitar kawah, sehingga membentuk struktur kerucut gunung api.

Karena material piroklastik mempunyai ukuran fragmen yang sangat bervariasi, maka material piroklastik dapat dikelompokkan berdasarkan ukurannya. Partikel-partikel yang berukuran sangat halus disebut debu vulkanik (volcanic ash). Material ini terbentuk bila lava banyak mengandung banyak gas di dalamnya. Bila gas yang panas ini dieksplosifkan keluar, maka lava akan terurai menjadi partikel-partikel yang halus. Hal semacam ini bila dikeluarkan dalam ukuran yang relatif besar akan membentuk pumis. Bila debu volkanik yang panas ini jatuh di permukaan bumi, akan membentuk welded tuff, yang dicirikan adanya glass shard.

Partikel yang berukuran seperti kacang disebut lapilli, sedang partikel atau material piroklastik yang berukuran lebih besar dari lapilli disebut block bila dikeluarkan dari gunung api dalam keadaan padat, sehingga bentuknya meruncing. Sedang bila dikeluarkan dalam keadaan setengah padat sehingga bentuknya relatif membundar disebut bomb.

 

Gunung Api dan Erupsi Gunung Api

Erupsi gunung api yang berkelanjutan, akan menghasilkan material-material yang terkumpul di sekitar pusat erupsinya dan membentuk gunung api (volkano). Pusat erupsi gunung api yang biasanya terletak pada puncaknya disebut crater (kawaH0, berhubungan dengan dapur magma melalui semacam pipa. Beberapa gunung api mempunyai kawah yang sangat besar sampai beberapa kilometer diameternya yang disebut kaldera. Tidak semua gunung api mengeluarkan hasil erupsinya melalui lubang yang terpusat, tetapi kadang-kadang melalui suatu celah yang memanjang pada lerang gunung api tersebut. Aktivitas magma pada lereng gunung api membentik parasitik cone.

Setiap gunung api mempunyai sifat dan tipe erupsi yang berbeda-beda, sehingga masing-masing mempunyai bentuk yang berbeda pula. Berdasarkan sifat dan tipenya, maka gunung api dapat dibedakan menjadi tiga yaitu gunung api shield, cinder cone dan composit cone.

Kaldera diperkirakan terbentuk pada waktu terjadi erupsi yang sangat besar, sehingga dapur magma kosong. Kemudian karena kosongnya dapur magma, puncak gunung api tersebut runtuh ke dalam dapur magma sehingga membentuk lubang kawah yang sangat besar.

Erupsi celah (Fissure Erupsions)

Aktivitas erupsi gunung api melalui celah yang memanjang disebut fissure. Erupsi yang demikian akan menyebabkan penyebaran material volkanik sangat luas. Apabila material yang dikeluarkan merupakan lava basalt yang encer, akan membentuk flood basalt, yang dapat mengalir sampai berkilometer jauhnya.

Apabila lava yang dikeluarkan banyak mengandung silika, maka akan menghasilkan aliran piroklastik (pyroclastic flows) yang terdiri dari debu volkanik dan pumis.

 

Aktivitas Magma Dalam Bumi

Seperti telah diketahui dan dipercaya oleh sebagian besar orang, bahwa sebagian besar magma berada pada tempat yang sangat dalam. Mempelajari aktivitas magma di dalam bumi merupakan hal yang penting bagi ahli geologi seperti mempelajari aktivitas gunung api. Ada beberapa tipe dari bentuk tubuh batuan beku instrusif yang terbentuk pada waktu magma mengkristal di dalam bumi. Bentuk-bentuk tubuh tersebut ada yang tabular, dan ada pula yang masif. Selain itu sebagian tubuh batuan beku tersebut ada yang memotong perlapisan batuan sedimen dan ada pula yang menerobos diantara perlapisan batuan sedimen. Mengacu pada perbedaan-perbedaan tersebut, maka tubuh batuan beku dalam dapat digolongkan berdasarkan bentuknya apakah tabular atau masif, dan orientasinya terhadap batuan disekitarnya. Batuan beku dalam yang memotong batuan sedimen disebut diskordan, sedang yang sejajar dengan perlapisan batuan sedimen disebut konkordan.

Batuan beku intrusif mempunyai variasi ukuran dan bentuk yang sangat besar. Dike adalah batuan beku diskordan yang dibentuk oleh magma yang menerobos melalui retakan yang memotong perlapisan batuan sedimen. Tubuh batuan yang berbentuk tabular ini mempunyai ketebalan dari beberapa sentimeter sampai lebih dari satu kilometer, dengan panjanh dapat sampai beberapa kilometer. Umumnya dike lebih resisten terhadap proses pelapukan daripada batuan disekitarnya.

Sill adalah batuan beku yang tabular yang berbentuk ketika magma menerobos melalui bidang perlapisan batuan sedimen. Pada umumnya batuan beku sill mendatar, tetapi sebenarnya kedudukan sill sangat tergantung pada kedudukan perlapisan batuan sedimen disekitarnya. Dari ketebalannya yang seragam dan penyebarannya yang luas, maka sill dipercaya bahwa terbentuk dari magma yang sangat encer. Jadi pada umumnya sill disusun oleh magma basaltik. Selain itu sill pada umumnya terbentuk pada tempat yang relatif dangkal dimana tekanan yang dibentuk oleh batuan sedimen yang diterobosnya relatif kecil.

Lakolit merupakan batuan beku konkordan seperti  sill yang terbentuk pada lingkungan dekat permukaan. Tetapi magma yang membentuk lakolit lebih kental. Tubuh lakolit terbentuk seperti lensa cembung ke atas. Lakolit pada umunya merupakan inti dari struktur kubah yang akan tersingkap apabila batuan sedimen yang menutupi diatasnya tererosi.

Batolit merupakan tubuh batuan beku diskordan yang sangat besar, dengan diameter lebih dari 40.000 km2. Batuan yang menyusun batolit biasanya mempunyai komposisi mineral yang mendekati tipe granitik. Batolit yang besar merupakan hasil dari kejadian yang berlangsung sangat lama lebih dari jutaan tahun, tetapi tubuh batolit yang relatif kecil umumnya disusun oleh satu tipe batuan beku. Batolit biasanya merupakan inti dari suatu sistem pegunungan. Atap batolit bentuknya tidak teratur. Bagian atap batolit yang cekung dinamakan roofpendant.

Pengertian

Magma adalah cairan panas yang liat yang berasal dari dalam Bumi. Magma yang muncul di permukaan Bumi berasal dari Mantel. Di permukaan Bumi, magma membeku dan membentuk batuan yang disebut sebagai batuan beku atau igneous rock. Oleh karena itu, magma secara sederhana sering didefinisikan sebagai batuan cair atau molten rock.

Tempat munculnya magma dan ekspresinya

Di permukaan Bumi, magma muncul di tiga lokasi yaitu di daerah pemekaran lempeng, di jalur vokanik yang berasosiasi dengan zona penunjaman lempeng, dan di daerah hot spot yang muncul di lantai samudera.

Magma yang muncul di zona pemekaran lempeng kerak Bumi berasal dari mantel dan membeku membentuk kerak samudera.

Demikian pula magma yang muncul sebagai hot spot, berasal dari mantel. Hot spot ini di lantai samudera membentuk gunungapi atau pulau-pulau gunungapi di tengah samudera. Karena lempeng samudera terus bergerak, maka terbentuk deretan pulau-pulau tengah samudera, seperti Rantai Pulau-pulau Hawai di Samudera Pasifik.

Sementara itu, magma yang muncul di zona penunjaman berasal dari kerak samudera yang meleleh kembali ketika dia menunjam masuk kembali ke dalam mantel. Ketika berjalan naik ke permukaan Bumi, magma ini juga melelehkan sebagian batuan yang diterobosnya. Kemunculan magma ini membentuk deretan gunungapi. Di Indonesia, sebagai contoh, deretan gunungapi seperti ini memanjang mulai dari Sumatera, Jawa, Nusatenggara sampai ke Maluku. Di sekeliling Samudera Pasifik, deretan gunungapi ini membentuk apa yang dikenal sebagai Ring of fire.

Komposisi Magma

Karena suhu magma sangat tinggi dan keberadaannya sangat jauh di dalam Bumi, maka kita tidak dapat mengambil sampel magma dan kemudian mempelajarinya untuk mengetahui komposisinya. Oleh karena itu, untuk mengetahui komposisi magma dilakukan melalui pendekatan dengan mempelajari batuan beku yang berasal dari magma yang membeku.

Pendekatan dengan menganalisa batuan beku masih kurang, karena belum dapat mengetahui komponen penyusun magma yang berupa gas. Karena gejala volkanisme adalah manifestasi dari kemunculan magma di permukaan Bumi, maka untuk mengetahui kandungan gas dalam magma dipelajari aktifitas vulkanisme.

Dari uraian di atas maka, secara sederhana dapat kita katakan bahwa seluruh unsur kimia yang ada di Bumi, kecuali buatan, terdapat di dalam magma; hanya kelimpahan dari unsur-unsur tersebut yang berbeda.

Komposisi kimia magma sangat kompleks. 99% dari magma tersusun oleh 10 unsur kimia, yaitu Silikon (Si), Titanium (Ti), Aluminium (Al), Besi (Fe), Magmesium (Mg), Kalsium (Ca), Natrium (Na), Kalium (K), Hidrogen (H), dan Oksigen (O).

Dengan konvensi, komposisi kimia magma dinyatakan dalam persen berat (% berat). Dalam bentuk senyawa kimia, unsur-unsur tersebut dinyatakan dalam bentuk SiO2, TiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O dan H2O.

Tentang kelimpahannya, secara umum,  SiO2 adalah yang paling banyak, menyusun lebih dari 50 % berat magma. Kemudian,  Al2O3, FeO, MgO, CaO menyusun 44 % berat magma, dan sisanya Na2O, K2O, TiO2 dan H2O menyusun 6 % berat magma. Pada kenyataannya, kelimpahan unsur-unsur tersebut sangat bervariasi, tergantuk pada karakter komposisi magma.

Tipe magma berdasarkan komposisi kimianya secara sederhana dapat diklasifikasikan menjadi Mangama Basaltik, Andesitik dan Riolitik. Secara lengkap silahkan ke Magma 2.

Tipe dan Sifat Magma

Magma dapat dibedakan berdasarkan kandungan SiO2. Dikenal ada tiga tipe magma, yaitu:

1. Magma Basaltik (Basaltic magma) – SiO2 45-55 %berat; kandungan Fe dan Mg tinggi; kandungan K dan Na rendah.

2. Magma Andesitik (Andesitic magma) – SiO2 55-65 %berat, kandungan Fe, Mg, Ca, Na dan K menengah (intermediate).

3. Magma Riolitik (Rhyolitic magma) – SiO2 65-75 %berat, kandungan Fe, Mg dan Ca rendah; kandungan K dan Na tinggi.

Tiap-tiap magma memiliki karakteristik yang berbeda. Rangkuman dari sifat-sifat mangma itu

seperti terlihat di dalam Tabel.

Rangkuman Sifat-sifat Magma

Tipe Magma

Batuan Beku yang dihasilkan

Komposisi Kimia Temperatur Viskositas Kandungan Gas

Basaltik Basalt

45-55 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, dan Ca tinggi, kandungan K, dan Na rendah.

1000 – 1200oC Rendah Rendah

Andesitik Andesit55-65 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, Ca, Na, dan K menengah.

800 – 1000oC Menengah Menengah

Rhyolitik Rhyolit65-75 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, dan Ca rendah, kandungan K, dan Na tinggi.

650 – 800 oC Tinggi Tinggi

Temperatur magma tidak diukur secara langsung, melainkan dilakukan di laboratorium dan dari pengamatan lapangan.

Magma mengandung gas-gas terlarut. Gas-gas yang terlarut di dalam cairan magma itu akan lepas dan membentuk fase tersendiri ketika magma naik ke permukaan bumi. Analoginya sama seperti gas yang terlarut di dalam minuman ringan berkaborasi di dalam botol dengan tekanan tinggi. Ketika, tutup botol dibuka, tekanan turun dan gas terlepas membentuk fase tersendiri yang kita lihat dalam bentuk gelembung-gelembung gas. Juga sering kita lihat ketika pemberian meali bagi para pemenang balap kenderaan. Kepada mereka diberikan minuman di dalam botol dan kemudian mereka mengkocok-kocok botol tersebut sebelum membuka tutupnya. Kemudian, ketika tutup botol yang telah dikocok itu dibuka, maka tersemburlah isi botol tersebut keluar. Demikian pula halnya dengan magma ketika keluar dari dalam bumi. Kandungan gas di dalam magma ini akan mempengaruhi sifat erupsi dari magma bila keluar ke permukaan bumi.

Viskositas adalah kekentalan atau kecenderungan untuk tidak mengalir. Cairan dengan viskositas tinggi akan lebih rendah kecenderungannya untuk mengalir daripada cairan dengan viskositas rendah. Demikian pula halnya dengan magma.

Viskositas magma ditentukan oleh kandungan SiO2 dan temperatur magma. Makin tinggi kandungan SiO2 maka makin rendah viskositasnya atau makin kental. Sebaliknya, makin tinggi temperaturnya, makin rendah viskositasnya. Jadi, magma basaltik lebih mudah mengalir daripada magma andesitik atau riolitik. Demikian pula, magma andesitik lebih mudah mengalir drripada magma riolitik.

Perubahan Komposisi Magma

Proses pembekuan magma menjadi batuan dimulai dari pembentukan kristal-kristal mineral. Sesuai dengan komposisi kimianya, pembentukan kristal-kristal mineral itu terjadi pada temperatur yang berbeda-beda. Perlu dipahami bahwa dengan terbentuknya kristal, berarti ada unsur-unsur kimia dari larutan magma yang diambil dan diikat ke dalam kristal, sehingga kandungan unsur itu di dalam cairan atau larutan magma berkurang.

Bila kristal-kristal yang terbentuk di dalam magma memiliki densitas lebih besar daripada magma, maka kristal-kristal akan mengendap dan cairan akan terpisah dari kristal.. Sebaliknya bila kristal-kristal yang terbentuk lebih rendah densitasnya dripada magma, maka kristal-kristal akan mengapung. Bila cairan magma keluar karena tekanan, maka kristal-kristal akan tertinggal.

Keadaan tersebut akan merubah komposisi kimia cairan magma sisa. Apabila banyak komposisi kimia yang berkurang dari magma awal karena pembentukan kristal-kristal mineral, maka akan

terbentuk magma baru dengan komposisi yang berbeda dari magma awalnya. Perubahan komposisi kimia magma seperti itu disebut sebagai diferensiasi magma oleh fraksinasi kristal (magmatic differentiation by crystal fractionation). Proses inilah yang dapat menyebabkan magma basaltik di dalam suatu gunungapi dapat berubah dari basaltik menjadi andesitik dan bahkan riolitik. Perubahan komposisi magma inilah yang dapat merubah tipe erupsi suatu gunungapi.

Artikel terkait:

Magma 1, Erupsi 1, Erupsi Celah, Basalt

Aktivitas Magma dan Plate Tectonic

Asal magma merupakan topik yang sangat kontroversial dalam geologi. Pertanyaan-pertanyaan yang selalu muncul adalah bagaimana magma yang mempunyai komposisi berbeda terbentuk ? Mengapa gunung api yang berada di dasar samudera mengeluarkan lava basaltik, sedang yang berhubungan dengan palung laut menghasilkan lava andesitik ? Masih banyak lagi pertanyaan yang berkaitan dengan aktivitas magma terutama yang muncul ke permukaan. Untuk menjawab semua pertanyaan tersebut akan dibahas pertama kali asal-usul dari magma.

Asal Usul Magma

Seperti yang telah diketahui bahwa magma terbentuk apabila batuan dipanaskan hingga mencapai titik leburnya. Pada kondisi permukaan, batuan dengan komposisi granitik mulai melebur pada temperatur sekitar 750oC, sedangkan batuan basaltik mencapai temperatur 1000oC. Karena batuan mempunyai komposisi mineral yang sangat bervariasi, maka batuan akan melembur dengan sempurna dengan perbedaan temperatur sampai beberapa ratus derajat dari pertama kali batuan mulai melebur. Cairan yang pertama terbentuk pada waktu batuan mengalami pemanasan yang tinggi adalah mineral yang mempunyai titik lebur terendah. Bila pemanasan berlangsung terus, maka proses peleburan akan berlangsung terus mengikuti masing-masing titik lebur mineral yang menyusun batuan tersebut, sampai komposisi cairan mendekati komposisi batuan asalnya. Tetapi kadang-kadang proses peleburan ini tidak berlangsung sempurna. Proses peleburan yang bertahap ini disebut partial melting. Hasil yang signifikan dari proses partial melting adalah dihasilkannya cairan magma dengan kandungan silika yang lebih tinggi daripada batuan asalnya.

Darimana sumber panas yang melebur batuan ? Salah satu sumber panas yang berasal dari peluruhan mineral radioaktif yang terkonsentrasi pada mantel bumi bagian atas dan kerak bumi. Pekerja-pekerja tambang bawah tanah juga sudah lama mengetahui bahwa temperatur meningkat

dengan bertambahnya kedalaman.

Jika temperatur merupakan satu-satunya yang menentukan apakah batuan akan meleleh atau tidak, maka bumi merupakan suatu bola pijar yang dilapisi oleh lapisan padat yang tipis. Tetapi ternyata tekanan juga bertambah besar sesuai dengan kedalaman. Karena batuan mengembang pada waktu dipanaskan, maka diperlukan tambahan panad untuk melelehkan batuan yang ditutupinya untuk mengatasi efek dari tekanan disekitarnya. Titik lebur batuan akan meningkat dengan meningkatnya tekanan.

Di alam, batuan yang dalam akan melebur oleh salah satu sebab dari dua faktor, yaitu pertama, batuan akan melebur karena temperatur naik melebihi titik lebur batuan tersebut. Kedua tanpa kenaikan temperatur, pengurangan tekanan disekitar batuan akan menyebabkan titik lebur batuan turun. Kedua proses tersebut merupakan faktor yang memegang peranan penting dalam proses pembentukan magma.

Penyebaran Aktivitas Magma

Sebagian besar dari lebih 600 gunung api aktif yang telah diketahui terletak disepanjang busur pertemuan lempeng konvergen. Beberapa gunung api aktif terletak disepanjang pemekaran samudera. Ada tiga jalur gunung api aktif yang berhubungan dengan aktivitas tektonik global, yaitu disepanjang pematang oceanic, palung oceanic dan pada kerak oceanicnya sendiri.

Volkanisme pada sperading center. Batuan voklanik sebagian besar terbentuk disepanjang pematang benua dan pemekaran benua sangat aktif. Karena adanya pemisahan kerak samudera, maka tekanan pada mantel bagian atas berkurang. Berkurangnya tekanan ini menyebabkan turunnya titik lebur batuan. Partial melting batuan ini menghasilkan magma basaltik yang mengalir keluar melalui rekahan tadi.

Volkanisme pada zona subduksi. Aktivitas volkanisme pada daerah ini menghasilkan batuan yang berkomposisi andesitik sampai granitik, dan terbentuk disepanjang tepi kerak samudera. Sebagian besar volkanisme yang menghasilkan magma andesitik dijumpai di daratan atau pulau-pulau dekat dengan jalur palung laut. Jalur gunung api Meriterane dan Pasifik merupakan jalur gunung api yang dihasilkan pada zona subduksi.

Volkanisme pada kerak bumi. Proses aktivitas volkanik pada kerak yang tegar biasanya sangat sulit terjadi. Aktivitas volkanisme ini dapat menghasilkan lava basaltik, maupun lava granitik. Lava basaltik dapat terbentuk baik pada kerak benua maupun oseanik. Lava basaltik kemungkinan berasal dari partial melting batuan mantel bagian atas.

Lava granitik dan debu volkanik dengan komposisi granitik umumnya terbentuk pada daratan tepi benua. Lava jenis ini kemungkinan berasal dari pelelehan kerak benua.

MAGMA

Dalam siklus batuan dicantumkan bahwa batuan beku bersumber dari proses pendinginan dan penghabluran lelehan batuan didalam Bumi yang disebut magma. Magma adalah suatu lelehan silikat bersuhu tinggi berada didalam Litosfir, yang terdiri dari ion-ion yang bergerak bebas, hablur yang mengapung didalamnya, serta mengandung sejumlah bahan berwujud gas. Lelehan tersebut diperkirakan terbentuk pada kedalaman berkisar sekitar 200 kilometer dibawah permukaan Bumi, terdiri terutama dari unsur-unsur yang kemudian membentuk mineral-mineral silikat.Magma yang mempunyai berat-jenis lebih ringan dari batuan sekelilingnya, akan berusaha untuk naik melalui rekahan-rekahan yang ada dalam litosfir hingga akhirnya mampu mencapai permukaan Bumi. Apabila magma keluar, melalui kegiatan gunung-berapi dan mengalir diatas permukaan Bumi, ia akan dinamakan lava. Magma ketika dalam perjalanannya naik menuju ke permukaan,

dapat juga mulai kehilangan mobilitasnya ketika masih berada didalam litosfir dan membentuk dapur-dapur magma sebelum mencapai permukaan. Dalam keadaan seperti itu, magma akan membeku ditempat, dimana ion-ion didalamnya akan mulai kehilangan gerak bebasnya kemudian menyusun diri, menghablur dan membentuk batuan beku. Namun dalam proses pembekuan tersebut, tidak seluruh bagian dari lelehan itu akan menghablur pada saat yang sama. Ada beberapa jenis mineral yang terbentuk lebih awal pada suhu yang tinggi dibanding dengan lainnya.Dalam gambar berikut diperlihatkan urutan penghabluran (pembentukan mineral) dalam proses pendinginan dan penghabluran lelehan silikat. Mineral-mineral yang mempunyai berat-jenis tinggi karena kandungan Fe dan Mg seperti olivine, piroksen, akan menghablur paling awal dalam keadaan suhu tinggi, dan kemudian disusul oleh amphibole dan biotite. Disebelah kanannya kelompok mineral felspar, akan diawali dengan jenis felspar calcium (Ca-Felspar) dan diikuti oleh felspar kalium (K-Felspar). Akibatnya pada suatu keadaan tertentu, kita akan mendapatkan suatu bentuk dimana hublur-hablur padat dikelilingi oleh lelehan.

Bentuk-bentuk dan ukuran dari hablur yang terjadi, sangat ditentukan oleh derajat kecepatan dari pendinginan magma. Pada proses pendinginan yang lambat, hablur yang terbentuk akan mempunyai bentuk yang sempurna dengan ukuran yang besar-besar. Sebaliknya, apabila pendinginan itu berlangsung cepat, maka ion-ion didalamnya akan dengan segera menyusun diri dan membentuk hablur-hablur yang berukuran kecil-kecil, kadang berukuran mikroskopis. Bentuk pola susunan hablur-hablur mineral yang nampak pada batuan beku tersebut dinamakan tekstur batuan.Disamping derajat kecepatan pendinginan, susunan mineralogi dari magma serta kadar gas yang dikandungnya, juga turut menentukan dalam proses penghablurannya. Mengingat magma dalam aspek-aspek tersebut diatas sangat berbeda, maka batuan beku yang terbentuk juga sangat beragam dalam susunan mineralogi dan kenampakan fisiknya. Meskipun demikian, batuan beku tetap dapat dikelompokan berdasarkan cara-cara pembentukan seta susunan mineraloginya.PROSES PEMBENTUKAN MAGMA Magma dalam kerak Bumi dapat terbentuk sebagai akibat dari perbenturan antara 2 (dua) lempeng litosfir, dimana salah satu dari lempeng yang berinteraksi itu menunjam dan menyusup kedalam astenosfir. Sebagai akibat dari gesekan yang berlangsung antara kedua lempeng litosfir tersebut, maka akan terjadi peningkatan suhu dan tekanan, ditambah dengan penambahan air berasal dari sedimen-sedimen samudra akan disusul oleh proses peleburan sebagian dari litosfir (gambar berikut)

Sumber magma yang terjadi sebagai akibat dari peleburan tersebut akan menghasilkan magma yang bersusunan asam (kandungan unsur SiO2 lebih besar dari 55%). Magma yang bersusunan basa, adalah magma yang terjadi dan bersumber dari astenosfir. Magma seperti itu didapat di daerah-daerah yang mengalami gejala regangan yang dilanjutkan dengan pemisahan litosfir.Berdasakan sifat kimiawinya, batuan beku dapat dikelompokan menjadi 4 (empat) kelompok, yaitu: (1) Kelompok batuan beku ultrabasa/ultramafic; (2) Kelompok batuan beku basa; (3) Kelompok batuan beku intermediate; dan (4) Kelompok batuan beku asam. Dengan demikian maka magma asal yang membentuk batuan batuan tersebut diatas dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu magma basa, magma intermediate, dan magma asam. Yang menjadi persoalan dari magma adalah :1) Apakah benar bahwa magma terdiri dari 3 jenis (magma basa, intermediate, asam) ?2) Apakah mungkin magma itu hanya ada satu jenis saja dan kalau mungkin bagaimana menjelaskan cara terbentuknya batuan-batuan yang komposisinya bersifat ultrabasa, basa, intermediate dan asam?Berdasarkan pengelompokan batuan beku, maka pertanyaan pertama dapat dibenarkan dan masuk akal apabila magma terdiri dari 3 jenis, sedangkan pertanyaan kedua, apakah benar bahwa magma hanya ada satu jenis saja dan bagaimana caranya sehingga dapat membentuk batuan yang bersifat ultrabasa, basa, intermediate, dan asam?. Untuk menjawab pertanyaan ini, ada 2 cara untuk menjelaskan bagaimana batuan yang bersifat basa, intermediate, dan asam itu dapat terbentuk dari satu jenis magma saja? Jawabannya adalah melalui proses Diferensiasi Magma dan proses Asimilasi Magma.

Diferensiasi Magma adalah proses penurunan temperatur magma yang terjadi secara perlahan yang diikuti dengan terbentuknya mineral-mineral seperti yang ditunjukkan dalam deret reaksi Bowen. Pada penurunan temperatur magma maka mineral yang pertama kali yang akan terbentuk adalah mineral Olivine, kemudian dilanjutkan dengan Pyroxene, Hornblende, Biotite (Deret tidak kontinu). Pada deret yang kontinu, pembentukan mineral dimulai dengan terbentuknya mineral Ca-Plagioclase dan diakhiri dengan pembentukan Na-Plagioclase. Pada penurunan temperatur selanjutnya akan terbentuk mineral K-Feldspar(Orthoclase), kemudian dilanjutkan oleh Muscovite dan diakhiri dengan terbentuknya mineral Kuarsa (Quartz). Proses pembentukan mineral akibat proses diferensiasi magma dikenal juga sebagai Mineral Pembentuk Batuan (Rock Forming Minerals).Pembentukan batuan yang berkomposisi ultrabasa, basa, intermediate, dan asam dapat terjadi melalui proses diferensiasi magma. Pada tahap awal penurunan temperatur magma, maka mineral-mineral yang akan terbentuk untuk pertama kalinya adalah Olivine, Pyroxene dan Ca-plagioklas dan sebagaimana diketahui bahwa mineral-mineral tersebut adalah merupakan mineral penyusun batuan ultra basa. Dengan terbentuknya mineral-mineral Olivine, pyroxene, dan Ca-Plagioklas maka konsentrasi larutan magma akan semakin bersifat basa hingga intermediate dan pada kondisi ini akan terbentuk mineral mineral Amphibol, Biotite dan Plagioklas yang intermediate (Labradorite – Andesine) yang merupakan mineral pembentuk batuan Gabro (basa) dan Diorite (intermediate). Dengan terbentuknya mineral-mineral tersebut diatas, maka sekarang konsentrasi magma menjadi semakin bersifat asam. Pada kondisi ini mulai terbentuk mineral-mineral K-Feldspar (Orthoclase), Na-Plagioklas (Albit), Muscovite, dan Kuarsa yang merupakan mineral-mineral penyusun batuan Granite dan Granodiorite (Proses diferensiasi magma ini dikenal dengan seri reaksi Bowen).Asimilasi Magma adalah proses meleburnya batuan samping (migling) akibat naiknya magma ke arah permukaan dan proses ini dapat menyebabkan magma yang tadinya bersifat basa berubah menjadi asam karena komposisi batuan sampingnya lebih bersifat asam. Apabila magma asalnya bersifat asam sedangkan batuan sampingnya bersifat basa, maka batuan yang terbentuk umumnya dicirikan oleh adanya Xenolite (Xenolite adalah fragment batuan yang bersifat basa yang terdapat dalam batuan asam). Pembentukan batuan yang berkomposisi ultrabasa, basa, intermediate, dan asam dapat juga terjadi apabila magma asal (magma basa) mengalami asimilasi dengan batuan sampingnya.Sebagai contoh suatu magma basa yang menerobos batuan samping yang berkomposisi asam maka akan terjadi asimilasi magma, dimana batuan samping akan melebur dengan larutan magma dan hal ini akan membuat konsentrasi magma menjadi bersifat intermediate hingga asam. Dengan demikian maka batuan-batuan yang berkomposisi mineral intermediate maupun asam dapat terbentuk dari magma basa yang mengalami asimilasi dengan batuan sampingnya. Klasifikasi batuan beku dapat dilakukan berdasarkan kandungan mineralnya, kejadian / genesanya (plutonik, hypabisal, dan volkanik), komposisi kimia batuannya, dan indek warna batuannya. Untuk berbagai keperluan klasifikasi, biasanya kandungan mineral dipakai untuk mengklasifikasi batuan dan merupakan cara yang paling mudah dalam menjelaskan batuan beku. Berdasarkan kejadiannya (genesanya), batuan beku dapat dikelompokkan sebagai berikut:1) Batuan Volcanic adalah batuan beku yang terbentuk dipermukaan atau sangat dekat permukaan bumi dan umumnya berbutir sangat halus hingga gelas.2) Batuan Hypabysal adalah batuan beku intrusive yang terbentuk dekat permukaan bumi dengan ciri umum bertekstur porphyritic.3) Batuan Plutonic adalah batuan beku intrusive yang terbentuk jauh dibawah permukaan bumi dan umumnya bertekstur sedang hingga kasar.4) Batuan Extrusive adalah batuan beku, bersifat fragmental atau sebaliknya dan terbentuk sebagai hasil erupsi ke permukaan bumi.5) Batuan Intrusive adalah batuan beku yang terbentuk dibawah permukaan bumi.PENAMAAN BATUAN

Penamaan batuan beku ditentukan berdasarkan dari komposisi mineral-mineral utama (ditentukan

berdasarkan persentase volumenya) dan apabila dalam penentuan komposisi mineralnya sulit ditentukan secara pasti, maka analisis kimia dapat dilakukan untuk memastikan komposisinya. Yang dimaksud dengan klasifikasi batuan beku disini adalah semua batuan beku yang terbentuk seperti yang diuraikan diatas (volkanik, plutonik, extrusive, dan intrusive). Dan batuan beku ini mungkin terbentuk oleh proses magmatik, metamorfosa, atau kristalisasi metasomatism.Penamaan batuan beku didasarkan atas Tekstur Batuan dan Komposisi Mineral. Tekstur batuan beku adalah hubungan antar mineral dan derajat kristalisasinya. Tekstur batuan beku terdiri dari 3 jenis (gambar bsamping), yaitu Aphanitics (bertekstur halus), Porphyritics (bertekstur halus dan kasar), dan Phanerics (bertekstur kasar). Pada batuan beku kita mengenal derajat kristalisasi batuan: Holohyaline (seluruhnya terdiri dari mineral amorf/gelas)), holocrystalline (seluruhnya terdiri dari kristal), dan hypocrystalline (sebagian teridiri dari amorf dan sebagian kristal). Sedangkan bentuk mineral/butir dalam batuan beku dikenal dengan bentuk mineral: Anhedral, Euhedral, dan Glass/amorf.Komposisi mineral utama batuan adalah mineral penyusun batuan (Rock forming Mineral) dari Bowen series, dapat terdiri dari satu atau lebih mineral. Komposisi mineral dalam batuan beku dapat terdiri dari mineral primer (mineral yang terbentuk pada saat pembentukan batuan / bersamaan pembekuan magma) dan mineral sekunder (mineral yang terbentuk setelah pembentukan batuan).Dalam Tabel berikut diperlihatkan jenis batuan beku Intrusif dan batuan beku Ekstrusif dan batuan Ultramafik beserta komposisi mineral utama dan mineral sedikit yang menyusun pada setiap jenis batuannya.

GEOKIMIA

 

Jenis Batuan

Berdasarkan analisa kimia sample material letusan 1991 G. Lokon, diperoleh unsur-unsur

kimia sebagai berikut :

Hasil Analisa Kimia material letusan 1991 G. Lokon

Unsur Pumice (%) Abu (%) Lava (%)

SiO2 58,32 57,09 57,80

Al2O3 17,25 16,61 17,55

Fe2O3 0,59 2,57 0,84

FeO 5,74 4,74 5,64

CaO 8,09 8,66 8,17

MgO 2,67 3,69 2,81

Na2O 2,55 2,36 2,53

K2O 1,52 0,91 1,55

MnO 0,13 0,14 0,13

TiO2 0,66 0,70 0,71

P2O5 0,14 0,14 0,11

H2O- 0,53 0,80 0,69

HD (*) 1,43 1,21 1,18

Jumlah 99,62 99,71 99,62

(*) Hilang dibakar

 

Dengan menggunakan metode Whitford & Nichols (1973), diagram  temperatur magma

PL. Roeder dan RIF. Emslie (1970), rumus terapan Hutchison (1976) dan kandungan

kimianya, diinterpretasikan bahwa :

-        Jenis lavanya andesit

-        Temperatur magma berkisar antara 750 - 1012 °C

-        Kedalaman magma sekitar 144,5 km di bawah permukaan bumi