Penelitian baru telah memperdalam pemahaman kita tentang letusan gunung berapi dengan menghubungkan ukuran dan frekuensi letusan dengan kecepatan pembentukan magma di reservoir bawah tanah. Temuan ini menjanjikan untuk meningkatkan prediksi dan melindungi masyarakat. (Konsep artis.) Kredit: SciTechDaily.com
Penelitian baru terhadap batuan cair 20 km di bawah permukaan bumi dapat membantu menyelamatkan nyawa dengan meningkatkan prediksi aktivitas gunung berapi.
Letusan gunung berapi menimbulkan bahaya besar, dengan dampak buruk terhadap masyarakat sekitar dan lingkungan.
Perkiraan tersebut saat ini didasarkan pada aktivitas gunung berapi itu sendiri dan beberapa kilometer bagian atas kerak di bawahnya, yang mengandung batuan cair yang berpotensi siap meletus.
Namun, penelitian baru menyoroti pentingnya mencari petunjuk jauh lebih dalam pada kerak bumi, tempat batuan terlebih dahulu melebur menjadi magma sebelum naik ke ruang yang lebih dekat ke permukaan.
Untuk memahami cara kerja fenomena paling eksplosif di planet kita, para peneliti di Perguruan Tinggi Kekaisaran London dan itu Universitas Bristol menggali lebih dalam untuk menjelaskan frekuensi, komposisi, dan ukuran letusan gunung berapi di seluruh dunia.
Temuan mereka menunjukkan bahwa ukuran dan frekuensi letusan terkait erat dengan waktu yang dibutuhkan oleh batuan cair yang sangat panas yang dikenal sebagai magma untuk terbentuk di reservoir dalam di bawah kerak bumi – pada kedalaman hingga 20 kilometer – serta untuk ukuran waduk ini.
Para peneliti meyakini temuan tersebut dipublikasikan hari ini (10 Mei) di jurnal tersebut Kemajuan Ilmu Pengetahuanakan memungkinkan mereka memprediksi letusan gunung berapi dengan lebih akurat, yang pada akhirnya melindungi masyarakat dan membantu memitigasi risiko terhadap lingkungan.
Mempelajari Gunung Berapi di Seluruh Dunia
Studi yang dipimpin oleh para peneliti di Departemen Ilmu dan Teknik Bumi di Imperial, meninjau data dari 60 letusan gunung berapi paling eksplosif, yang terjadi di sembilan negara: Amerika Serikat, Selandia Baru, Jepang, Rusia, Argentina, Chili, Nikaragua, El Salvador, dan Indonesia.
Penulis studi Dr. Catherine Booth, Research Associate di Departemen Ilmu dan Teknik Bumi di Imperial College London, mengatakan: “Kami mengamati gunung berapi di seluruh dunia dan menggali lebih dalam dari penelitian sebelumnya yang berfokus pada ruang bawah tanah dangkal tempat penyimpanan magma sebelum letusan. . Kami fokus untuk memahami reservoir sumber magma jauh di bawah kaki kami, tempat panas ekstrem melelehkan batuan padat menjadi magma pada kedalaman sekitar 10 hingga 20 kilometer.”
Tim ini menggabungkan data dunia nyata dengan model komputer canggih. Mereka mengamati komposisi, struktur, dan sejarah batuan jauh di bawah kerak bumi, serta informasi yang dikumpulkan dari gunung berapi aktif, untuk memahami bagaimana magma terbentuk dan berperilaku jauh di bawah tanah, dan akhirnya naik melalui kerak bumi ke gunung berapi.
Dengan menggunakan informasi ini, para peneliti membuat simulasi komputer yang meniru proses kompleks aliran dan penyimpanan magma jauh di dalam bumi. Melalui simulasi tersebut, tim memperoleh wawasan baru tentang faktor apa saja yang mendorong terjadinya letusan gunung berapi.
Mengidentifikasi Pengendalian Utama Letusan
“Bertentangan dengan keyakinan sebelumnya, penelitian kami menunjukkan bahwa daya apung magma, bukan proporsi batuan padat dan cair, yang mendorong terjadinya letusan,” kata Dr. Booth.
“Daya apung magma dikendalikan oleh suhu dan komposisi kimianya dibandingkan dengan batuan di sekitarnya – seiring dengan akumulasi magma, komposisinya berubah menjadi kurang padat, menjadikannya lebih ‘apung’ dan memungkinkannya naik.
“Setelah magma menjadi cukup apung untuk mengapung, ia naik dan menciptakan retakan pada batuan padat di atasnya – dan kemudian mengalir melalui retakan tersebut dengan sangat cepat, menyebabkan letusan.”
Selain mengidentifikasi daya apung magma sebagai faktor penting yang mendorong letusan, para peneliti juga mengamati bagaimana perilaku magma setelah mencapai ruang bawah tanah yang lebih dangkal tepat sebelum meletus. Mereka menemukan bahwa berapa lama magma disimpan di ruang yang lebih dangkal ini juga dapat berdampak pada letusan gunung berapi – dengan periode penyimpanan yang lebih lama menyebabkan letusan yang lebih kecil.
Meskipun reservoir yang lebih besar diperkirakan akan memicu letusan yang lebih besar dan eksplosif, temuan ini juga mengungkapkan bahwa reservoir yang sangat besar menyebarkan panas, sehingga memperlambat proses peleburan batuan padat menjadi magma. Hal ini membuat para peneliti menyimpulkan bahwa ukuran waduk merupakan faktor kunci lain dalam memprediksi ukuran letusan secara akurat – dan ada ukuran optimal untuk letusan paling eksplosif.
Temuan ini juga menyoroti bahwa letusan jarang terjadi secara terisolasi dan justru merupakan bagian dari siklus yang berulang. Selain itu, magma yang dikeluarkan oleh gunung berapi yang mereka pelajari mengandung silika yang tinggi, senyawa alami yang diketahui berperan dalam menentukan viskositas dan daya ledak magma – dengan magma dengan silika tinggi cenderung lebih kental dan mengakibatkan letusan yang lebih eksplosif.
Langkah selanjutnya
Rekan penulis Profesor Matt Jackson, Ketua Dinamika Fluida Geologi di Departemen Ilmu dan Teknik Bumi di Imperial College London, mengatakan: “Dengan meningkatkan pemahaman kita tentang proses di balik aktivitas gunung berapi dan menyediakan model yang menjelaskan faktor-faktor yang mengendalikan letusan, penelitian kami merupakan langkah penting menuju pemantauan dan perkiraan yang lebih baik terhadap peristiwa geologis yang dahsyat ini.
“Studi kami memiliki beberapa keterbatasan: model kami berfokus pada bagaimana magma mengalir ke atas, dan sumber reservoir dalam model kami hanya berisi batuan cair dan kristal. Namun, terdapat bukti bahwa cairan lain seperti air dan karbon dioksida juga ditemukan di reservoir sumber ini, dan magma dapat berputar dan mengalir ke samping.”
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah menyempurnakan model mereka, menggabungkan aliran tiga dimensi dan memperhitungkan komposisi fluida yang berbeda. Dengan cara ini, mereka berharap dapat terus memahami proses-proses yang terjadi di bumi yang menyebabkan terjadinya letusan gunung berapi – membantu kita mempersiapkan diri dengan lebih baik dalam menghadapi bencana alam di masa depan.
Referensi: “Sumber reservoir mengontrol ukuran, frekuensi dan komposisi letusan gunung berapi skala besar” 10 Mei 2024, Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.add1595
