Pemantauan Geokimia Gas Gunung Merapi


Magma merupakan suatu bagian penting dalam sistem gunung api. Magma terdiri dari batuan cair (berupa kristal dari berbagai jenis mineral) dan gas yang terlarutkan di dalam magma. Gas-gas ini bersifat volatil atau sangat mudah berubah menjadi uap. Berdasarkan tingkat konsentrasinya, komposisi gas dalam magma terdiri dari HO2, CO2,SO2, HCl, H2, H2S, HF, CO, N2, CO2, dan CH4. 

Secara garis besar, magma yang kaya akan senyawa volatil menuju ke permukaan membentuk gelembung lalu melepas gas, namun sebagian ada yang kembali ke bawah mengganti magma yang lebih kaya senyawa volatil lalu kembali lagi ke permukaan sehingga menjadi suatu siklus yang terjadi secara terus menerus. Proses ini menjelaskan bagaimana gas dari magma terlepas ke permukaan. Proses pelepasan gas ini tergantung dari kekentalan atau seberapa mudah magma dapat mengalir (viskositas) dan komposisi gas yang dikeluarkannya. 

“Peranan gas dalam gunung api merupakan suatu parameter penting untuk penentu tipe erupsi dan bahayanya, gas dalam jumlah yang banyak dengan viskositas tinggi (lengket) akan membentuk letusan  eksplosif, sedangkan sebaliknya, gas dalam jumlah yang kecil serta viskositas magma rendah (encer) akan membentuk erupsi yang efusif.” terang Kepala BPPTKG, Hanik Humaida dalam Siaran Informasi BPPTKG pada hari Sabtu, 12 Desember 2020. 

Menurut Hanik, ada beberapa cara untuk memperoleh data-data gas dari gunung api, seperti pengambilan sampel secara langsung dari sumbernya kemudian dilakukan analisis di laboratorium untuk diketahui hasilnya. Pengambilan sampel gas menggunakan tabung Giggenbach dalam kondisi vakum yang diisi dengan larutan alkali sebagai penyerap, selanjutnya akan terbentuk dua fase gas yaitu gas terlarut dan tidak terlarut, untuk gas tidak terlarut dianalisis dengan instrumen Gas Chromatography, sedangkan gas terlarut dianalisis dengan metode volumetri dan spektrofotometri. Kelebihan dari cara ini adalah dapat memperoleh komposisi gas fumarol secara lengkap, namun memiliki resiko cukup tinggi dan sering kali menempuh medan yang sulit untuk sampai ke sumber gas. 

Pengambilan sampel gas di Gunung Merapi dilakukan secara reguler selama 3 dekade sebelum tahun 2010. Lokasi pengambilan sampel adalah Kawah Woro dan Kawah Gendol yang memiliki temperatur tinggi (500-900?). Data yang diperoleh dibuat rasio antar komponen gas-gas vulkanik sehingga kita dapat melihat pola erupsi yang terjadi dari komposisi gasnya. Seperti saat terjadi erupsi besar di Gunung Merapi tahun 2010, komposisi gas utamanya adalah CO2 dan H2O. Konsentrasi gas CO2 naik dengan tajam, berbanding terbalik dengan gas H2O yang turun dengan tajam. 

Pada saat terjadi erupsi efusif di Gunung Merapi yang ditandai dengan munculnya kubah lava, terdapat korelasi antara kecepatan laju pertumbuhan kubah lava dengan rasio komposisi gas CO2/H2O. Hanik menyatakan untuk saat ini tidak dapat dilakukan pengambilan sampel gas di kawah Woro dan Gendol karena kedua kawah tersebut hilang akibat erupsi eksplosif tahun 2010.

“Seperti pada kondisi saat ini, kita sudah tidak bisa lagi mengambil sampel gas yang representatif secara langsung”. ungkap Hanik.

Komposisi gas vulkanik lain yang sangat berperan dalam aktivitas gunung api adalah gas SO2. Saat flux SO2 meningkat secara gradual dalam periode yang panjang, dimungkinkan ada pengisian magma baru, sedangkan jika flux SO2 menurun secara gradual dapat diinterpretasikan tanda awal penurunan aktivitas vulkanik, bisa juga karena penyumbatan di konduit atas karena magma mengkristal sehingga bisa memicu aktivitas tipe vulkanian dan strombolian. Namun, pada kondisi tertentu, flux SO2 kurang berarti apabila terjadi pelarutan gas dalam sistem hidrotermal sehingga interpretasi data menjadi lebih rumit. 

Pengukuran flux SO2 dapat dilakukan di permukaan dengan cara pengambilan sampel langsung, atau menggunakan multi gas parameter. Pengukuran juga dapat dilakukan secara jarak jauh dengan metode penginderaan jauh. Pada tahun 1980-an, di Gunung Merapi telah dilakukan monitoring dengan COSPEC (Correlation Spectroscopy). Prinsipnya mendeteksi sejumlah radiasi UV yang diserap oleh SO2 yang besarnya akan sama dengan konsentrasi emisi SO2. Namun, karena alatnya cukup berat sehingga pengukuran relatif sulit dilakukan di medan-medan gunung api yang sulit dijangkau. 

Seiring berjalannya waktu dan perkembangan teknologi, pada tahun 2000-an mulai dikembangkan metode DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy). Pengukuran dengan DOAS lebih mudah karena alat yang lebih kecil dan mudah untuk dibawa. Saat ini, pengukuran dengan DOAS di Gunung Merapi dilakukan di Pos Babadan dengan metode scanning. Sama halnya dengan COSPEC, alat ini juga dapat digunakan untuk pengukuran bergerak, misalnya dengan berjalan atau menggunakan kendaraan. 

Berdasarkan data hasil pengamatan, nilai flux gas SO2 berkorelasi dengan seismisitas. Pada tahun 1991-1998, tren emisi gas SO2 di Gunung Merapi cenderung mendatar, sedangkan dari tahun 1999-2010 mengalami peningkatan yang menjadi indikasi adanya suplai magma dalam sampai akhirnya terjadi erupsi eksplosif pada tahun 2010.

Saat terjadi erupsi eksplosif, maka pengukuran gas SO2 dapat dilakukan dengan menggunakan satelit. Pengukuran ini dapat digunakan jika medan sudah tidak mendukung, seperti saat erupsi Gunung Merapi tahun 2010 dimana semua tempat tertutup abu letusan. Ada beberapa satelit yang digunakan, diantaranya OMI/Aura-Ozone Monitoring Instrument dan GOME-2/MetOp-A (UV-Ultra Violet), AIRS- Atmospheric Infrared SOunder (IR-Infrared), IASI-MetOP-A (spectral ranges), dan multispectral satellite instruments operating (Modis/Terra-Aqua-Thermal infrared), ULB-Belgium. 

Pengukuran gas SO2 ini dapat digunakan untuk estimasi volume magma, sehingga dapat diketahui skala VEI erupsi tersebut. Pada tanggal 5 November 2010, data fluks SO2 dari satelit AIRS sebesar 270 kilo ton dengan estimasi flux 330.000 ton/hari, sehingga diperoleh volume magma sebesar 0,131 km3 atau 130 juta m3. Maka klasifikasi erupsi pada November 2010 adalah VEI 4 dengan tinggi plum 18 km berdasarkan laporan VAAC Darwin. Namun, pengukuran dari satelit ini memiliki keterbatasan, yaitu hanya bisa mengukur konsentrasi gas di atas 500 ton/hari.

Hanik menegaskan, untuk saat ini tidak memungkinkan mengambil sampel secara langsung ke puncak Gunung Merapi karena berbagai kondisi. Pemantauan gas vulkanik dilakukan secara jarak jauh dengan pemasangan alat VOGAMOS (Volcano Gas Monitoring System) di Lava 1953 untuk gas CO2, dan stasiun DOAS di Pos Babadan untuk mengukur flux gas SO2. (TA)