Suatu skenario baru hidrotermal untuk semburan Lusi 2006, Indonesia. Dilihat dari geokimia gas
LINK FIGURE CAPTION IN PICASA WEB:
Mazzini > MAZZINI 2012 PREVIEWED SCIENTIFIC PAPER BY PRASETYO, FEBRUARY 2012
2012_Preview
Earth and Planetary Science Letters 317–318 (2012) 305–318
Earth and journal homepage:www.elsevier. com/locate/epsl
A new hydrothermal scenario for the 2006 Lusi eruption, Indonesia. Insights from gas geochemistry
Adriano Mazzini a, Giuseppe Etiope b, Henrik Svensen a
Kata Kunci:
Semburan Lusi (Lusi eruption),
Tuanrumah-Sedimen sistem panas bumi (sediment-hosted hydrothermal system),
Gunung lumpur (mud volcanoes),
Sumber gas (gas origin),
CO2 and CH4,
Selubung bumi (The Earth mantle)
SARI MAKALAH
Semburan gas dan lumpur terjadi sepanjang Patahan Watukosek
Pada 29 Mei 2006 tiba-tiba muncul semburan gas dan lumpur sepanjang patahan Watukosek (Watukosek fault) di timurlaut Jawa, Indonesia.
Dalam waktu beberapa minggu selanjutnya, banyak desa-desa yang telah ditenggelamkan oleh lumpur mendidih (submerged by boiling mud). Selanjutnya lokasi semburan utama disebut sebagai Lusi.
Sampai November 2011 (saat makalah ditulis) Lusi masih tetap aktif dan suatu daerah seluas sekitar 7 km2 atau 7 hektar telah ditutupi oleh breksi lumpur (mud breccia).
Misteri Lusi mud volcano: mekanisme dan pemicu semburan, sumber air, asal usul gas
Mekanisme yang bertanggung jawab terhadap semburan yang merusak ini(devastating eruption) masih belum jelas.
Sedangkan telah menjadi kesepakatan dikalangan ahli kebumian, adalah tentang asal usul dari lumpur yang disemburkan (origin of the erupted mud).
Sementara itu sumber air tidak jelas, asal usul gas tidak diketahui, dan pemicu semburan tetap diperdebatkan.
Penyelidikan baru isotop molekul komposisi gas untuk mengungkap misteri Lusi
Untuk pencerahan terhadap konstrain tersebut, pada perioda tahun 2006-2011. Penulis (Mazzini dkk.) telah melaksanakan suatu penyelidikan baru.
Dengan melakukan analisis berbagai contoh, untuk mengetahui komposisi gas.
Dengan metoda molekul dan isotop (molecular and isotopic composition of gas sampled).
Contoh diambil dari beberapa lokasi yaitu:
Kepundan Lusi (Lusi vents),
Di sekitar mud volcano,
Dekat lapangan gas Wunut (natural gas field), dan
Pada kawah hidrotermal (hydrothermal vents) di dekat komplek volkanik (volcanic complex).
Zona kawah didominasi gas CO2, dan lokasi semburan di sekitar zona kawah didominasi CH4 yang dingin
Fluida mendidih (boiling fluids) yang disemburkan (the boiling fluids erupted) pada zona kawah (crater zone), tampaknya di dominasi CO2.
Sedangkan dominasi CH4 yang lebih dingin (colder CH4-dominated) dan C2-C3 yang dikandung fluida, telah diidentifikasikan terdapat pada beberapa lokasi semburan di sekitar zona kawah (crater zone).
Kandungan hidrokarbon adalah termogenik berasal dari batuan sumber dalam (> 4.400m) antara lain Formasi Ngimbang
Hasil analisis diagram genetik gas (Gas genetic diagrams), plot kematangan (maturity plots) dan pemodelan pembentukan gas (gas generation modelling) telah menunjukkan bahwa hidrokarbon adalah jenis termogegik (the hydrocarbons are thermogenic) (δ13C1 > − 35‰; δ13C2 > − 20‰).
Telah diuraikan dari kerogen marin, dengan nilai kematangan sekurang-kurangnya 1,5%Ro.
Selanjutnya ditafsirkan antara lain berasal dari batuan sumber dalam (> 4400m) Formasi Ngimbang (deep Ngimbang source rocks).
Pada tiga lokasi diluar kawah utama diketemukan tanda-tanda sumber inorganik berasosiasi dengan selubung Helium
Gas CO2 yang dilepaskan dari kawah dan rembesan di sekitar Kawah Utama juga termasuk tipe termogenik (δ13C from − 15 to − 24‰).
Dimana terkait dengan kerogen dekarboksilasi (kerogen decarboxylation) atau oksidasi panas CH4 (thermal CH4 oxidation). Yang berlangsung pada batuan dalam (deep rocks)
Sedangkan tiga kawah yang di luar kawah utama menunjukkan tanda-tanda sumber inorganik (inorganic signature − 7.5‰ b δ13C= − 0.5‰) berasosiasi dengan Helium selubung dengan rasio R/Ra > 6,5 (to mantle helium R/Ra > 6.5).
Tingginya temperatur keseimbangan CO2-CO4 sebesar 200–400 °C bersumber lebih dalam dari lumpur Kalibeng
Tingginya temperatur keseimbangan (equilibrium temperatures) CO2-CO4 sebesar 200–400 °C, merupakan suatu ciri dari hidrokarbon yang terubah atau material organik (of thermally altered hydrocarbons or organic matter).
Evaluasi data menunjukkan bahwa sumber utama organik terubah (thermally altered organic sources) untuk gas yang disemburkan (erupted gases), bersumber lebih dalam (deeper sourced).
Bila dibandingkan dengan lumpur dan air yang berasal dari serpih Kalibeng Atas (Upper Kalibeng shales).
Skenario sistem berasal dari intrusi magmatik dan aliran fluida panasbumi dari kedudukan dalam >400Om
Hasil tersebut konsisten dengan suatu skenario sumber dari kedudukan dalam (scenario of deep seated >4000m), terkait instrusi magmatik (magmatic intrusions).
Sedangkan fluida hidrotermal (hydrothermal fluids) yang bertanggungjawab untuk meningkatkan panas.
Selanjutnya merubah batuan sumber dan/atau reservoir gas (altered source rocks and/or gas reservoirs).
Genesis dan evolusi dipengaruhi oleh komplek magmatik Arjuno dan tingginya aktivitas kegempaan
Komplek magmatik Arjuno (magmatic Arjuno complex) yang berlokasi dekat Lusi memberikan implikasi terhadap:
sistem tekanan-fluidanya (fluid–pressure system)
dikombinasi dengan tingginya aktivitas kegempaan (high seismic activity)
telah memainkan peran kunci terhadap genesis dan evolusi Lusi (Lusi genesis and evolution).
Paradigma baru Lusi sebagai sistem tempat sedimen panas bumi daripada sistem mud volcano yang konvensional
Dalam kerangka model yang baru ini, Lusi lebih baik dipahami sebagai suatu sedimen induk dari sistem hidrotermal (sediment-hosted hydrothermal system), daripada wujud suatu mud volcano yang umum (type mud volcano).
KESIMPULAN
• Sistem Lusi lebih dalam dari asumsi sebelumnya dan fluida adalah termogenik dihasilkan dari batuan-batuan sumber dengan kedalaman lebih dari 4 km (antara lain Formasi Ngimbang).
Komposisi molekul dan isotop (molecular and isotopic composition) dari:
alkali hidrokarbon (hydrocarbon alkanes),
karbon dioksida dan helium,
dikombinasikan dengan plot kematangan (maturity plot) dan
pemodelan pembentukan gas termogenik (thermogenic gas formation modelling),
mengindikasikan bahwa sistem Lusi (Lusi's system) lebih dalam daripada yang diasumsikan sebelumnya.
Sedangkan fluida Lusi adalah jenis termogenik yang telah dihasilkan dari batuan-batuan sumber (fluids are thermogenically produced in source rocks), dengan kedalaman lebih dari 4 km yaitu Formasi Ngimbang. (e.g. Ngimbang Fm.).
• Terjadinya alterasi panas (thermal alteration) dari hidrokarbon atau material organik
Kondisi dari keseimbingan isotop CO2 (b−14‰) dan CH4-CO2 pada temparatur di atas 200oC, telah memberikan kepercayaan bahwa telah terjadi suatu alterasi panas berada diatas suhu 200oC.
Sehingga ditentukan bahwa terjadinya alterasi panas (thermal alteration) tersebut, berasal dari hidrokarbon atau material organik (hydrocarbons or organic matter).
Isotopik CO2 dan keseimbangan CH4-CO2 pada temperatur diatas 200oC, mendukung pendapat bahwa telah berlangsung suatu alterasi panas dari hidrokarbon atau material organik.
· Tanda-tanda magmatik helium, mendukung intrusi berkedudukan dalam berasal dari komplek magmatik Arjuno-Welirang
Adanya tanda-tanda yang kuat dari magmatik helium (helium magmatic signature R/Ra: 5.3), lebih jauh lagi mendukung hipotesa bahwa intrusi berkedudukan dalam (a deeper sited intrusions) yang paling mungkin.
Berasal dari komplek magmatik Arjuno-Welirang yang lokasinya berdekatan dengan sistem Lusi mud volcano.
Selanjutnya telah mempengaruhi batuan-batuan sumber dan reservoir (source and reservoir rocks).
• Gradien panasbumi yang tinggi mendukung pertumbuhan struktur pembubungan
Skenario ini bisa menjelaskan dengan adanya gradien panas bumi lokal yang tinggi (local high geothermal gradient).
Sehingga hal tersebut akan berada pada kesepakatan dengan adanya pertumbuhan struktur pembubungan (growing piercement structure) sebagaimana yang dapat diamati pada penampang seismik dari tahun 80an (Mazzini et al., 2009).
• Sistem hidrotermal Lusi ditandai anomali panas dalam pengendali utama pembangkitan CO2 dari serpih marin
Pada sistem hidrotermal Lusi (Lusi hydrothermal system) suatu anomali panas dalam (a deep heat anomaly) tampaknya sebagai pengendali utama:
Pembangkitan CO2 dari material organik (serpih marin),
membentuk tekanan berlebih dalam (deep overpressure), dan
alterasi reservoir dalam (altering deep hydrocarbon reservoirs).
· Pendapat terhadap kurang tepatnya Lusi sebagai mud volcano yang tradisional, daripada suatu sedimen-tempat sistem panas bumi yang besar
Pada aspek ini, penerapan istilah ‘mud volcano” untuk Lusi bisa menyesatkan (misleading).
Dalam kaitan ini Lusi tidak dapat merepresentasikan suatu contoh dari lahirnya mud volcano yang tradisional (Lusi cannot be a representative example of the birth of a traditional mud volcano).
Namun lebih tepatnya Lusi merupakan bagian dari suatu sedimen-tempat sistem hidrotermal yang besar (a larger sediment-hosted hydrothermal system). Dimana berhubungan dengan komplek gunungapi yang berada didekatnya, yaitu pada bagian barat lautnya.
• Fluida dalam bermigrasi ke atas dan memobilisasi serpih dangkal yang telah berada pada kondisi overpressure
Fluida dalam (deep fluids) selanjutnya telah bermigrasi ke atas (migrated upward) dan dalam perjalanannya tersebut, telah memobilisasi serpih yang berada pada kedudukan yang lebih dangkal (mobilised the shallower shales).
Serpih ini sudah berada pada titik kritis, dimana kondisi tekanan berlebih (overpressured conditions).
Kondisi ini merupakan sangat umum di daerah ini, sebagaimana diperlihatkan oleh banyaknya fenomena volkanisme lumpur (mud volcanism).
• Prediksi durasi kehidupan Lusi harus memperhatikan penumpukan tekanan fluida di komplek magmatik, aktivitas kegempaan, dan reaktivasi Patahan Watukosek
Durasi kehidupan Lusi (Lusi's longevity) mungkin juga berkaitan dengan evolusi dan penumpukan tekanan fluida (evolution and fluid pressure build-up) di komplek magmatik Arjuno-Welirang
KESIMPULAN (CONCLUSIONS)
• Sistem Lusi lebih dalam dari asumsi sebelumnya dan fluida adalah termogenik dihasilkan dari batuan-batuan sumberpada kedalaman lebih dari 4 km (antara lain Formasi Ngimbang).
Hasil temuan terhadap:
komposisi molekul dan isotop (molecular and isotopic composition) dari alkali hidrokarbon (hydrocarbon alkanes),
karbon dioksida dan helium,
dikombinasikan dengan plot kematangan (maturity plot) dan
pemodelan pembentukan gas termogenik (thermogenic gas formation modelling),
telah mengindikasikan bahwa sistem Lusi (Lusi's system) ternyata berada lebih dalam daripada yang diasumsikan sebelumnya.
Sedangkan fluida adalah termogenik dihasilkan dari batuan-batuan sumber (fluids are thermogenically produced in source rocks) dengan kedalaman lebih dari 4 km, yaitu Formasi Ngimbang. (e.g. Ngimbang Fm.).
• Terjadinya alterasi panas (thermal alteration) dari hidrokarbon atau material organik
Keseimbingan isotop CO2 (b−14‰) dan CH4-CO2 pada temparatur di atas 200oC memberikan kepercayaan bahwa alterasi panas diatas 200oC.
Sehingga ditentukan bahwa terjadinya alterasi panas (thermal alteration) berasal dari hidrokarbon atau material organik (hydrocarbons or organic matter).
Isotopik CO2 dan keseimbangan CH4-CO2 pada temperatur diatas 200oC memberikan pendapat bahwa telah berlangsung alterasi panas dari hidrokarbon atau material organik.
· Tanda-tanda magmatik helium, mendukung intrusi berkedudukan dalam berasal dari komplek magmatik Arjuno-Welirang
Adanya tanda-tanda yang kuat dari magmatik helium (helium magmatic signature R/Ra: 5.3), sehingga lebih jauh lagi mendukung hipotesa bahwa intrusi berkedudukan dalam (a deeper sited intrusions). Berasal dari komplek magmatik Arjuno-Welirang yang lokasinya berdekatan.
Selanjutnya telah mempengaruhi batuan-batuan sumber dan reservoir (source and reservoir rocks).
• Gradien panasbumi yang tinggi mendukung pertumbuhan struktur pembubungan
Skenario ini bisa menjelaskan, bahwa terdapat gradien panas bumi lokal yang tinggi (local high geothermal gradient) itu akan berada pada suatu kesepakatan umum.
Dimana selanjutnya menentukan terbentuknya suatu pertumbuhan struktur pembubungan (growing piercement structure), sebagaimana yang dapat diamati pada penampang seismik dari 80an(Mazzini et al., 2009).
• Sistem panasbumi Lusi ditandai anomali panas dalam pengendali utama pembangkitan CO2 dari serpih marin
Pada sistem hidrotermal Lusi (Lusi hydrothermal system) suatu anomali panas dalam (a deep heat anomaly) tampaknya sebagai pengendali utama.
Pembangkitan CO2 dari material organik (serpih marin), membentuk:
tekanan berlebih dalam (deep over-pressure), dan
alterasi reservoir dalam (altering deep hydrocarbon reservoirs).
· Pendapat terhadap kurang tepatnya Lusi sebagai mud volcano yang tradisional, daripada suatu sedimen-tempat sistem panas bumi yang besar
Pada aspek ini, istilah ‘mud volcano” yang dikenakan untuk Lusi dikhawatirkan bisa menjadi menyesatkan (misleading).
Dimana Lusi tidak dapat merepresentasikan contoh dari lahirnya suatu mud volcano yang tradisional (Lusi cannot be a representative example of the birth of a traditional mud volcano).
Namun hakekatnya Lusi merupakan bagian dari suatu sedimen-induk dari sistem hidrotermal yang besar (a larger sediment-hosted hydrothermal system).
Berhubungan dengan komplek gunungapi yang berada di dekatnya, yaitu pada bagian barat lautnya.
• Fluida dalam bermigrasi ke atas dan memobilisasi serpih dangkal yang telah berada pada kondisi overpressure
Fluida dalam (deep fluids) selanjutnya bermigrasi ke atas (migrated upward), dan memobilisasi serpih yang berkedudukan lebih dangkal (mobilised the shallower shales).
Lapisan serpih ini sudah berada pada kondisi titik kritis, yaitu dengan tekanan berlebih (overpressured conditions).
Hal ini sangat umum di daerah ini, sebagaimana diperlihatkan oleh berkembangnya volkanisme lumpur (mud volcanism).
• Prediksi durasi kehidupan Lusi harus memperhatikan penumpukan tekanan fluida di komplek magmatik, aktivitas kegempaan, dan reaktivasi Patahan Watukosek
Dalam melakukan perkiraan terhadap durasi lama kehidupan
Lusi (Lusi's longevity) mungkin ada kaitannya dengan parametar
evolusi dan penumpukan tekanan fluida (evolution and fluid
pressure build-up) di komplek magmatik Arjuno-Welirang
SARI MAKALAH
Semburan gas dan lumpur terjadi sepanjang Patahan Watukosek
Pada 29 Mei 2006 tiba-tiba muncul semburan gas dan lumpur sepanjang patahan Watukosek (Watukosek fault) di timurlaut Jawa, Indonesia.
Dalam waktu beberapa minggu selanjutnya, banyak desa-desa yang telah ditenggelamkan oleh lumpur mendidih (submerged by boiling mud).Selanjutnya lokasi semburan utama disebut sebagai Lusi.
Sampai November 2011 (saat makalah ditulis) Lusi masih tetap aktif dan suatu daerah seluas sekitar 7 km2 atau 7 hektar telah ditutupi oleh breksi lumpur (mud breccia).
Misteri Lusi mud volcano: mekanisme dan pemicu semburan, sumber air, asal usul gas
mekanisme yang bertanggung jawab terhadap semburan yang merusak ini (devastating eruption) masih belum jelas. Sedangkan telah menjadi kesepakatan dikalangan ahli kebumian, adalah tentang asal usul dari lumpuryang disemburkan (origin of the erupted mud). Sementara itu sumber air tidak jelas, asal usul gas tidak diketahui, dan pemicu semburan tetap diperdebatkan.
Penyelidikan baru isotop molekul komposisi gas untuk mengungkap misteri Lusi
Untuk pencerahan terhadap konstrain tersebut, pada perioda tahun 2006-2011. Penulis (Mazzini dkk.) telah melaksanakan suatu penyelidikan baru.
Dengan melakukan analisis contoh terhadap komposisi gas dengan metoda molekul dan isotop (molecular and isotopic composition of gas sampled).
Contoh diambil dari beberapa kepundan Lusi (Lusi vents), di sekitar mud volcano, dekat lapangan gas Wunut (natural gas field), dan pada kawahhidrotermal (hydrothermal vents) di dekat komplek volkanik (volcanic complex).
Zona kawah didominasi gas CO2, dan lokasi semburan di sekitar zona kawah didominasi CH4 yang dingin
Fluida mendidih (boiling fluids) yang disemburkan (the boiling fluids erupted)pada zona kawah (crater zone), tampaknya di dominasi CO2.
Sedangkan dominasi CH4 lebih dingin (colder CH4-dominated) dan C2-C3 yang dikandung fluida diidentifikasikan pada beberapa lokasi semburan di sekitar zona kawah (crater zone).
Kandungan hidrokarbon adalah termogenik berasal dari batuan sumber dalam (> 4.400m) antara lain Formasi Ngimbang
Hasil analisis diagram genetik gas (Gas genetic diagrams), plot kematangan(maturity plots) dan pemodelan pembentukan gas (gas generation modelling) telah menunjukkan bahwa hidrokarbon adalah jenis termogegik(the hydrocarbons are thermogenic) (δ13C1 > − 35‰; δ13C2 > − 20‰).
Telah diuraikan dari kerogen marin dengan nilai kematangan sekurang-kurangnya 1,5%Ro.
Selanjutnya ditafsirkan antara lain dari batuan sumber dalam (> 4400m) Formasi Ngimbang (deep Ngimbang source rocks).
Pada tiga lokasi diluar kawah utama diketemukan tanda-tanda sumber inorganik berasosiasi dengan selubung Helium
CO2 yang dilepaskan dari kawah dan rembesan disekitar kawah utama juga termogenik (δ13C from − 15 to − 24‰) terkait dengan kerogen dekarboksilasi (kerogen decarboxylation) atau oksidasi panas CH4 (thermal CH4 oxidation). Berlangsung pada batuan dalam (deep rocks), sedangkan tiga kawah yang diluar kawah utama menunjukkan tanda-tanda sumber inorganik (inorganic signature − 7.5‰ b δ13C= − 0.5‰) berasosiasi dengan Helium selubung (to mantle helium R/Ra > 6.5).
Tingginya temperatur keseimbangan CO2-CO4 sebesar 200–400 °Cbersumber lebih dalam dari lumpur Kalibeng
Tingginya temperatur keseimbangan (equilibrium temperatures) CO2-CO4 sebesar 200–400 °C merupakan ciri hidrokarbon yang terubah atau material organik (of thermally altered hydrocarbons or organic matter).
Evaluasi data menunjukkan bahwa sumber utama organik terubah (thermally altered organic sources) untuk gas yang disemburkan (erupted gases),bersumber lebih dalam (deeper sourced) daripada lumpur dan air dari serpih Kalibeng Atas (Upper Kalibeng shales).
Skenario sistem berasal dari intrusi magmatik dan aliran fluida panasbumi dari kedudukan dalam >400Om
Hasil tersebut konsisten dengan suatu skenario sumber dari kedudukan dalam (scenario of deep seated >4000m) terkait instrusi magmatik(magmatic intrusions) dan fluida hidrotermal (hydrothermal fluids) yang bertanggungjawab untuk meningkatkan panas. Selanjutnya merubah batuan sumber dan/atau reservoir gas (altered source rocks and/or gas reservoirs).
Genesis dan evulusi dipengaruhi oleh komplek magmatik Arjuno dan tingginya aktivitas kegempaan
Komplek magmatik Arjuno (magmatic Arjuno complex ) yang bertetanggadan sistem tekanan-fluidanya (fluid–pressure system) dikombinasi dengan tingginya aktivitas kegempaan (high seismic activity) telah memainkan perankunci pada genesis dan evolusi Lusi (Lusi genesis and evolution).
Paradigma baru Lusi sebagai sisem tempat sedimen panas bumi daripada sistem mud volcano yang konvensional
Dalam kerangka model yang baru ini, Lusi lebih baik dipahami sebagai suatu sedimen induk sistem panas bumi (sediment-hosted hydrothermal system)daripada wujud suatu mud volcano.