Komposisi dan pelepasan ledakan gas pada
Lusi mud volcano (Java Timur, Indonesia)
Composition and flux of explosive gas release at LUSI mudvolcano (East Java, Indonesia)
Loyd Vanderkluysen, Michael R. Burton, Amanda B. Clarke, Hilairy E. Hartnett and Jean-Francois Smekens
Geochemistry, Geophysics, Geosystems 10.1002/2014GC005275
VANDERKLUYSEN ET AL. VC 2014. American Geophysical Union
Pokok-pokok bahasan dan Kata Kunci
Kesimpulan
· Kegiatan Lusi mud volcano didominasi oleh pecahnya gelembung, memicu air lumpur mancur diselingi masa diam 3 menit:
· Komposisi gas telah dilepaskan selama ledakan terdiri dari 98 % mol uap air, 1,5% mol karbon dioksida, dan 0,5 % mol metana:
· Total gas yang dilepaskan pertahun: 2.300 CH4, 30.00 CO2, dan 800.000 H20 Ton/tahun
· Batas atas aliran “slug” lumpur-air 100.000m3/h:
· Pengendali mekanisme aktivitas pemecahan gelembung bersiklus adalah pendidihan decompressional air
· Perubahan paparan gas dapat digunakan untuk batasan terbesar dari masukan fluida:
Abstrak
· Awal Semburan Lusi mud volcano dan dampaknya
· Perilaku semburan dan penurunan intensitas kecepatan ekstrusi lumpur: 180.000m3/hari (Juni 2006) 0 <20.000m3/h tahun 2012
· Teknologi yang digunakan pengambilan data tahun 2001: high-resolution time-lapse photography, open-path FTIR, and thermal infrared imagery
· Selama periode melemah (1-3m) tidak terjadi rembesan gas
· Total gas yang dilepaskan pertahun 800,000 t/tahun uap air, 30,000 t/tahun CO2, 2300 to/tahun gas metan
· Kedalaman inti gas bubble >4000m untuk metan dan 600m CO2. Pengendali utama dari aktivitas peledakan bualan adalah dekompresi dari air mendidih
· Batas atas estimasi masukan masa lumpur-air sebesar 100.000m3.
Aspek Penting dan Postur dari Kesimpulan
· Seperti apa kegiatan di Geyser Lusi?.
· Seperti apa Postur dan Perilaku Semburan saat pecahnya gelembung secara periodik?
· Apa Komposisi gas?
· Apakah ada gas disemburkan pada masa diam?
· Berapa total gas yang dilepaskan ke atmosfer pertahun?
· Berapa ambang batas lumpur-air dari aliran slug?
· Bagaimana mekanisme pengendali pemecahan gelembung gas?
Pendahuluan: Lusi mud volcano
· Istilah LUSI yang dianut?
· Lusi salah satu dari keluarga besar mud volcano di Jawa Timur
· Awal kejadian Lusi
· Tidak ada dokumentasi yang pernah merekam terjadinya mud volkanisme sebelumnya.
· Didekat Lusi telah didokumentasikan mud volcano yang aktif atau purba
· Keunikan LUSI pada beberapa aspek, sulit dicarikan tandingannya!
· Kecepatan aliran puncak memegang rekor tertinggi dari sejarah mud volcano
· Memberikan implikasi pada kerusakan fisik dan sendi-sendi kehidupan warga terdampak
· Daerah yang terkena dampak dan dilindungai oleh tanggul lingkar luar, salah satu terbesar di Bumi ini
· LUSI sebagai sedimen induk sistem hidrotermal (LUSI a sediment-hosted hydrothermal system)
· Intensitas Geyser Lusi aalnya 40.000 menjadi 120000-180.00me/hari
· Munculnya perilaku geyser dengan kecepatan aliran tertinggi 180.000m3/h
· Sistem semburan bersiklus sebagai perilaku hidrotermal
· Penurunan Intensitas semburan yang signifikan tahun 2011
· Perubahan komposisi volatil gas dari Pusat Semburan
· Dominasi volatil CO2
· Gas lainnya dalam jumlah lebih sedikit
· Peningkatan rasio CO2/CH4
· Kontras untuk rembesan atau pusat semburan satelit (Bualan)
· Keseimbangan pusat semburan didominasi CO2 dan Semburan satelit didominasi gas metan
· Konstrain masa/volume gas dan konsentrasi uap air dari studi
· Tujuan dari studi
Pendahuluan: Mud volkanisme
· Pemahaman umum mud volkanisme
· Kejadian mud volcano: Struktur pembubungan berakar pada sedimen overpressure berkedudukan dalam
· Asal usul cairan yang kompek diusur komposisi kima dan isotop
· Kombinasi sumber cairan:
· Kontribusi pelepasan fluida yang signifikan dari litosfer ke hidrosfer dan “atmospheric budget”
· Pelepasan cairan dengan berulang terjadi di beberapa tempat
· Asal mula ledakan bersiklus terus dipelajari
· Tipe semburan mud volcano
Kesimpulan
Kegiatan Lusi mud volcano didominasi oleh pecahnya gelembung, memicu air lumpur mancur diselingi masa diam 3 menit:
Kegiatan gunung lumpur LUSI (Lusi mud volcano) yang telah diamati pada tahun 2011, didominasi oleh pecahnya gelembung diameter sekitar 3 m secara periodik (periodic bursting of bubbles).
Dimana telah memicu air mancur lumpur (trigger mud fountains) dengan tinggi 10 m, dan memiliki panjang periode diam reguler (regular quiescent periods) sekitar 1-3 menit.
Komposisi gas telah dilepaskan selama ledakan terdiri dari 98 % mol uap air, 1,5% mol karbon dioksida, dan 0,5 % mol metana:
Spektrometri serapan inframerah (Infrared absorption spectrometry) mengungkapkan bahwa gas yang telah dilepaskan selama fase ledakan, terdiri dari 98 % mol uap air, 1,5% mol karbon dioksida, dan 0,5 % mol metana (98 mol % water vapor, 1.5 mol % carbon dioxide, and 0.5 mol % methane).
Sebagai catatan penting bahwa selama fase diam (quiescent intervals) tidak ada fluks gas yang dideteksi (there is no detectable gas flux).
Total gas yang dilepaskan pertahun: 2.300 CH4, 30.00 CO2, dan 800.000 H20 Ton/tahun
LUSI melepaskan sekitar 2.300 ton/tahun metana, 30.000 ton/tahun CO2, dan 800.000 ton/tahun uap air (LUSI releases approximately 2300 t yr of methane, 30,000 t yr of CO2, and 800,000 t yr of water vapor).
Batas atas aliran “slug” lumpur-air 100.000m3/h:
Aliran dapat digambarkan sebagai suatu aliran slug (slug flow) dan pengukuran yang dilakukan terhadap gas-fluks.
Menempatkan batas atas fluks lumpur-air pada 100.000M3/h (gas-flux measurements place an upper-bound on orresponding mud-water flux at 10 5 m3d.).
Pengendali mekanisme aktivitas pemecahan gelembung bersiklus adalah pendidihan decompressional air.
Meskipun gelembung karbon dioksida dan metana berada pada sistem dalam yang berkisar ratusan hingga ribuan meter (Although carbon dioxide and methane bubbles ucleate deep in the system (hundreds to thousands of meters deep).
Namun mekanisme pengendali utama untuk aktivitas pemecahan gelembung bersiklus yang diamati (the primary driving mechanism for the observed cyclic bubble-bursting activity), adalah pendidihan decompressional air dalam sistem (is decompressional boiling of the water in the system).
Dimana berawal pada puluhan meter di bawah permukaan (initiates tens of meters below the surface).
Perubahan paparan gas dapat digunakan untuk batasan terbesar dari masukan fluida
Mengingat rezim peta dari sistem yang disajikan di sini, adanya perubahan dari fluks gas (changes in gas flux) ketika masih menunjukkan kondisi aliran slug.
Sehingga dapat digunakan untuk membatasi jumlah fluks cairan maksimum (can be used to constrain maximum liquid flux).
Batas atas estimasi masukan masa lumpur-air sebesar 100.000m3.
Hasil pengukuran terhadap gas yang dikeluarkan dan model konsepsi (measured gas flux and conceptual mode) cenderung memberikan batas atas estimasi masukan masa lumpur-air (lead to a corresponding upper-bound estimate for the mud-water mass flux) sebesar 100.000m3.
Abstrak
Awal Semburan Lusi mud volcano dan dampaknya
LUSI mud volcano telah menyembur sejak Mei 2006 pada wilayah berpenduduk padat, di Kabupaten Sidoarjo (Jawa Timur, Indonesia), menyebabkan dievakuasinya 40.000 warga dan merusak industri, lahan pertanian dan lebih dari 10.000 rumah.
Perilaku semburan dan penurunan intensitas kecepatan ekstrusi lumpur: 180.000m3/hari (Juni 2006) 0 <20.000m3/h tahun 2012
Kecepatan ekstrusi lumpur (Mud extrusion rates) sebesar 180.000m3/hari telah diukur pada bulan pertama dari semburan, selanjutnya menurun menjadi <20.000 m 2012. Pada beberapa tahun terakhir aktivitas telah dicirikan dengan semburan ledakan dengan prioda kehidupan yang pendek (by periodic short-lived eruptive bursts).
Teknologi yang digunakan pengambilan data tahun 2001: high-resolution time-lapse photography, open-path FTIR, and thermal infrared imagery
Pada Mei dan Oktobber 2011, telah didokumentasikan aktivitas pengukuran menggunakan teknologi high-resolution time-lapse photography, open-path FTIR, and thermal infrared imagery.
Selama periode melemah (1-3m) tidak terjadi rembesan gas
Selama perioda tenang selama 1-3 menit, tidak terjadi rembesen gas.
Total gas yang dilepaskan pertahun 800,000 t/tahun uap air, 30,000 t/tahun CO2, 2300 to/tahun gas metan
Diperkirakan bahwa LUSI melepaskan sekitar 800,000 t/tahun uap air (water vapor), 30,000 t/tahun CO2, dan 2300 t/tahun gas metan (methane gas).
Kedalaman inti gas bubble >4000m untuk metan dan 600m CO2. Pengendali utama dari aktivitas peledakan bualan adalah dekompresi dari air mendidih
Kedalaman inti gas bualan > 4000m untuk metan dan sekitar 600m untuk karbon dioksida (Gas bubble nucleation depths are>4000 m for methane and approximately 600 m for carbon dioxide).
Pengendali utama dari aktivitas peledakan bualan adalah dekompresi dari air mendidih (the primary driver of the cyclic bubble-bursting activity is decompressional boiling of water), dimana berawal beberapa puluh meter di bawah permukaan, mengangkat ke atas aliran slug di atas saluran (which initiates a few tens of meters below the surface, setting up slug flow in the upper conduit.).
Batas atas estimasi masukan masa lumpur-air sebesar 100.000m3.
Hasil pengukuran terhadap gas yang dikeluarkan dan model konsepsi (measured gas flux and conceptual mode) cenderung memberikan batas atas estimasi masukan masa lumpur-air (lead to a corresponding upper-bound estimate for the mud-water mass flux) sebesar 100.000m3.
Aspek Penting dan Postur dari Kesimpulan
· Seperti apa kegiatan di Geyser Lusi?.
Kegiatan Geyser Lusi yang umum, diawali dengan terjadinya mud kick atau mud bubble, baik yang dapat dilihat dengan mata atau tidak? Selanjutnya terjadi pecahnya gelembung secara periodik dengan diameter 3m.
· Seperti apa Postur dan Perilaku Semburan saat pecahnya gelembung secara periodik?
Pecahnya gelembung telah memicu air mancur lumpur (trigger mud fountains) dengan tinggi 10 m, dan memiliki panjang periode diam reguler (regular quiescent periods) sekitar 1-3 menit.
· Apa Komposisi gas?
Komposisi gas yang telah dilepaskan ke atmosfer selama ledakan gelembung lumpur, terdiri dari 98 % uap air (98 mol % water vapor), 1,5% karbon dioksida (1.5 mol % carbon dioxide), dan 0,5 % mol metana (0.5 mol % methane).
· Apakah ada gas disemburkan pada masa diam?
Selama fase diam (quiescent intervals) tidak ada fluks gas yang dideteksi (there is no detectable gas flux).
· Berapa total gas yang dilepaskan ke atmosfer pertahun?
LUSI melepaskan gas ke atmosfer sekitar 800.000 ton/tahun uap air (water vapor), 30.000 ton/tahun CO2 (carbon dioxide), dan 2.300 ton/tahun metana (methane).
· Berapa ambang batas lumpur-air dari aliran slug?
Batas atas fluks lumpur-air pada 100.000M3/h (an upper-bound on orresponding mud-water flux at 10 5 m3/d.).
· Bagaimana mekanisme pengendali pemecahan gelembung gas?
Pengendali mekanisme utama untuk aktivitas pemecahan gelembung bersiklus (the primary driving mechanism for the observed cyclic bubble-bursting activity), adalah pendidihan “decompressional” air dalam sistem (is decompressional boiling of the water in the system).
Dimana berawal pada puluhan meter di bawah permukaan (initiates tens of meters below the surface).
Pendahuluan: Lusi mud volcano
Istilah LUSI yang dianut?
Nama gunung lumpur LUSI berasal dari kontraksi terminologi lumpur Sidoarjo Indonesia, yang berarti '' lumpur Sidoarjo, yakni, nama kabupaten di mana gunung berapi lumpur berada (Gambar 1).
Lusi salah satu dari keluarga besar mud volcano di Jawa Timur
Lusi adalah bagian dari sekelompok gunung lumpur aktif dan purba (Lusi is part of a cluster of active and ancient mud volcanoes).
Yang tersebar di Jawa Timur, maupun di Pulau Madura (scattered over eastern Java as well as on the island of Madura) Gambar 1).
Awal kejadian Lusi
Keluarnya Lumpur (Mud effusion) pada LUSI dimulai pada pagi hari tanggal 29 Mei 2006.
Tidak ada dokumentasi yang pernah merekam terjadinya mud volkanisme sebelumnya.
Lokasi di mana Lusi dilahirkan, diyakini tidak ada sejarah vulkanik lumpur yang terjadi sebelumnya didokumentasikan (in a location where no historical mud volcanism has been documented).
Didekat Lusi telah didokumentasikan mud volcano yang aktif atau purba
Meskipun secara sejarah, telah didokumentasikan gunung keberadaannya lumpur di dekat lokasinya, dan saat ini semburan lumpur sedang berlangsung pada jarak 25 km LUSI.
Keunikan LUSI pada beberapa aspek, sulit dicarikan tandingannya!
LUSI adalah unik dalam berbagai aspek (LUSI is unique in multiple aspects):
Kecepatan aliran puncak memegang rekor tertinggi dari sejarah mud volcano
Kecepatan aliran lumpur sebesar 180.000 M3/hari, yang diukur pada bulan September 2006, merupakan yang tertinggi.
Dari yang pernah tercatat di seluruh gunung berapi lumpur yang pernah eksis di dunia (Peak flow rates of 180,000 m3d, measured in September 2006, are the highest ever recorded at a mud volcano ) [misalnya, Mazzini et al, 2007; Davies et al, 2007, 2011]; pada 2011,
Memberikan implikasi pada kerusakan fisik dan sendi-sendi kehidupan warga terdampak
Pada tahun 2011, diperkirakan 40.000 orang telah direlokasi akibat lumpur mengalir masuk ke daerah-daerah yang dihuni, dan sekitar $ 300 juta USD (2,7 triliun rupiah Indonesia) telah dibayarkan sebagai kompensasi atas hilangnya tanah, bangunan, dan infrastruktur [Richards 2011];
Daerah yang terkena dampak dan dilindungai oleh tanggul lingkar luar, salah satu terbesar di Bumi ini
Daerah yang terkena dampak oleh aliran lumpur (the area affected by the mud flows,), sebagian besar dilindungan oleh sistem tanggul buatan. Di sisi barat mencapai 12 m, 6,2 km2 (largely bound by an artificial levee system reaching 12 m high on its western side, is 6.2 km2) (per Februari 2012; Gambar 2).
Hal ini telah menempatkan LUSI menjadi salah satu gunung lumpur yang terbesar yang diketahui di Bumi ini (making LUSI one of the largest known mud volcanoes on Earth.).
LUSI sebagai sedimen induk sistem hidrotermal (LUSI a sediment-hosted hydrothermal system)
Mazzini et al. [2012] mendalilkan bahwa fitur unik ini dihasilkan dari fakta bahwa LUSI bukan sebagai gunung lumpur lumpur yang lumrah (postulated that these unique features result from the fact that LUSI is not a mud volcano sensu stricto).
Namun beralasan, bahwa LUSI pada hakekatnya sebagai suatu sedimen yang berperan sebagai induk dari sistem hidrotermal (LUSI instead represents a sediment-hosted hydrothermal system)
Intensitas Geyser Lusi aalnya 40.000 menjadi 120000-180.00me/hari
Mazzini et al. [2007] menunjukkan bahwa masa yang dikeluarkan pada awal semburan relatif rendah lebih rendah 40.000 M3/h (that mass fluxes were relatively low early in the eruption).
Munculnya perilaku geyser dengan kecepatan aliran tertinggi 180.000m3/h
Dari 29 Mei - 1 Agustus 2006 diikuti oleh perilaku ''seperti geyser '' yang kuat pada paruh kedua tahun 2006 (followed by strong ‘‘geyser-like’’ behavior in the second half of 2006).
Dengan kecepatan aliran puncak mencapai 120.000-18 0.000m3/h (in the second half of 2006 and peak flow rates of 120.000–180.000m3/h).
Sistem semburan bersiklus sebagai perilaku hidrotermal
Para penulis tersebut juga melaporkan perilaku bersiklus (pulsatory behavior) pada bulan Agustus dan September 2006.
Dengan periode waktu berhenti selama 30 menit, dan sekali lagi berlangsung pada bulan Februari 2007, dengan jangka waktu 1,5 jam.
Sehingga sistem semburan ditafsirkan sebagai ''perilaku quasi-hydrothermal”.
Penurunan Intensitas semburan yang signifikan tahun 2011
Pada Juni 2007, volume laju aliran masih sekitar 110.000 M3/H (In June 2007, volume flow rates were still approximately 110,000 m3d).
Selanjutnya dipahami secara umum bahwa hingga Oktober 2011 intensitas semburan telah mengalami penurunan <20.000 M3/H (in a general sense, been decreasing to<20,000 m3d as of October 2011) [Mazziniet al, 2007, 2012.; Penelitian ini].
Perubahan komposisi volatil gas dari Pusat Semburan
Percontohan langsung gas yang dipancarkan oleh LUSI by Mazzini et al. [2007, 2012] mengungkapkan, bahwa komposisi volatil yang dilepaskan dari kawah utama mungkin telah berubah sedikit dari kondisi awal (that the composition of volatiles released from the main vent may have changed slightly since its inception).
Pada masa awal semburan, telah diukur adanya konsentrasi hidrogen sulfida (H2S) yang sangat tinggi (Early in the eruption, very high concentrations of hydrogen sulfide (H2S) were measured).
Hingga mencapai 500 ppm hari sebelum terjadinya semburan di dekat anjungan pemboran (yang memaksa dilakukan evakuasi sementara) (up to 500 ppm the day before the eruption at a nearby drill rig (which forced its temporary evacuation).
Kemudian menjadi hanya sebesar 35 ppm pada hari inisiasi letusan (35 ppm on the day of eruption initiation) [Mazzini et al., 2007; Sawolo et al., 2009].
Pada tahun 2007, konsentrasi H2S telah turun di bawah tingkat deteksi (0,5 ppm) (By 2007, H2S concentrations had fallen below detection levels (0.5 ppm)..
Dominasi volatil CO2
Karbon dioksida, CO2, adalah spesies karbon volatil yang dominan (Carbon dioxide, CO2, is the dominant volatile carbon species).
Gas lainnya dalam jumlah lebih sedikit
Bersama gas lainnya dengan jumlah yang lebih kecil dari metana, CH4, dan LUSI hidrokarbon yang lebih tinggi (along with smaller amounts of methane, CH4, and higher LUSI hydrocarbons).
Peningkatan rasio CO2/CH4
Rasio volume CO2/CH4 dilaporkan pada tahun 2006 dan 2007 adalah 2-4 ((The CO2/CH4volume ratios reported for 2006 and 2007 were 2–4).
Rasio meningkat menjadi 7-11 pada tahun 2008 dan 2010 (and the ratio increased to 7–11 in 2008 and 2010) [Mazzini et al., 2007, 2012].
Kontras untuk rembesan atau pusat semburan sekunder (Bualan)
Namun sangat kontras dimana dari tahun 2006-2011, rembesan gas dari titik semburan satelit Lusi didominasi oleh gas metan (By contrast, from2006 to 2011, gas seeps from LUSI’s satellite vents were methane-dominated) [Mazzini et al., 2007, 2012].
Keseimbangan pusat semburan didominasi CO2 dan Semburan satelit didominasi gas metan
Dengan demikian dari keseimbangan hasil pekerjaan terdahulu, ditentukan bahwa pada kawah utama telah didominasi oleh karbon dioksida (the main vent has generally been carbon dioxide-dominated) [Mazzini et al., 2007, 2012].
Sedangkan kawah satelit didominasi oleh metan (whereas satellite vents have been methane-domin).
Konstrain masa/volume gas dan konsentrasi uap air dari studi
Masa gas atau volume keluaran (Gas mass or volume
fluxes) tidak dihasilkan dari analisis titik contoh (cannot be derived from these point-sample analyses), dan konsentrasi uap air di semburan gas Lusi tidak diukur dari studi ini.
Tujuan dari studi
Tujuan dari studi ini terdiri dari dua bagian:
(1) menentukan, dengan temporal resolusi tinggi (determine, at high temporal resolution), komposisi dan keluaran harian dari gas-gas dihasilkan oleh Lusi mud volcano, di Jawa, Indonesia (the composition and daily flux of gases emitted by the LUSI mud volcano (East Java, Indonesia). Baik selama dan diantara periode ledakan semburan (both during and between periodic eruptive bursts);
Dan (2) menggunakan hasil pengukuran dari gas yang dilepaskan ke permukaan (use these measurements of gas release at the surface) untuk menguraikan suatu model konsepsi dari mekanisme pengendali semburan pada ledakan berperiodik (to
derive a conceptual model of the eruption mechanisms controlling periodic bursts).
Didasarkan pada properti-properti termodinamika dari pengukuranspesies fluida dan perilaku yang diketaui dari tipe sistem multiphase ini (based on the thermodynamic properties of the measured fluid species and known behavior of multiphase systems of this type).
Pengukuran di Lapangan
Untuk tujuan tersebut, dari tanggal 15-18 Oktober 2011, pada LUSI telah digunakan suatu Fourier transform infrared spectrometer (FTIR).
Pada mode open-path mode menggunakan suatu sumber inframerah yang porotabel (using a portable infrared source).
Pendahuluan: Mud volkanisme
Pemahaman umum mud volkanisme
Volkanisme lumpur adalah fenomena di seluruh dunia (Mud volcanism is a worldwide phenomenon).
Biasanya terjadi dalam hubungan dengan cekungan yang mengandung hidrokarbon (hidrokarbon-bearing basin), yang berada pada kedudukan tektonik kompresi (in compressional tectonic settings).
Kejadian mud volcano: Struktur pembubungan berakar pada sedimen overpressure berkedudukan dalam
Gunung lumpur secara klasik dipahami sebagai ekspresi permukaan struktur pembubungan (Mud volcanoes are classically understood as the surface expression of piercement structures).
Yang berakar pada sedimen overpressured berkedudukan dalam (rooted in deep-seated overpressured sediments) [misalnya, Bishop, 1978; Brown, 1990; Kopf, 2002].
Asal usul cairan yang kompek diusur komposisi kima dan isotop
Pada skala global, kisaran dalam komposisi kimia dan isotop diukur dalam cairan yang dikeluarkan pada gunung lumpur (the range in chemical and isotopic compositions measured in fluids released at mud volcanoes).
Dimana telah mencerminkan berbagai kompleksitas dari sumber cairannya (reflects the complex variety of their fluid sources).
Kombinasi sumber cairan:
Sumber cairan ini sering melibatkan kombinasi (These fluid sources often involve a combination):
· air permukaan dan air laut (surface waters and seawater),
· cairan sedimen pori (sediment pore fluids),
· gas termogenik dan biogenik (thermogenic and biogenic gases),
· hidrotermal dan masukan vulkanik (hydrothermal and volcanic inputs), dan
· mantel yang mendalam atau volatil kerak (deep-seated mantle or crustal volatiles)
[misalnya, Dimitrov, 2002; Kopf dan Deyhle, 2002; Kopf et al., 2003; Anda et al., 2004; Mazzini et al, 2007, 2012.; Lichtschlag et al., 2010].
Kontribusi pelepasan fluida yang signifikan dari litosfer ke hydrosfer dan “asmospheric budget”
Dalam konteks yang luas, pelepasan cairan dari lumpur vulkanik diperkirakan menjadi kontributor yang signifikan ((In a broad context, the release of fluids from mud volcanism is estimated to be a significant contributor).
Baik untuk masukan cairan dari litosfer ke hidrosfer, dan anggaran atmosfer beberapa gas rumah kaca, khususnya metana (to fluid flux from the lithosphere to the hydrosphere, and to the atmospheric budget of some greenhouse gases ) [misalnya, Henry et al., 1996; Kopf dan Behrmann, 2000; M € Orner dan Etiope, 2002; Etiope et al., 2002; Kopf, 2003; Etiope 2005].
Pelepasan cairan dengan berulang terjadi di beberapa tempat
Pelepasan cairan di gunung lumpur selama episode ledakan yang berulang (The release of fluids at mud volcanoes during repeated explosive episodes).
Telah didokumentasikan di berbagai lokasi (has been documented at numerous sites) [misalnya, Higgins dan Saunders, 1974; Guliev, 1992; Chigira dan Tanaka, 1997; Hovland et al., 1997; Mellors et al., 2007; Deville dan Guerlais, 2009; Manga et al, 2009.; Mazzini et al, 2009.; Deville et al, 2010].
Asal mula ledakan bersiklus terus dipelajari
Walaupun studi terhadap asal mula ledakan bersiklus sampai saat ini masih sedang berlangsung (though the origin of the explosive cyclicity is a matter of ongoing study ) [misalnya, Murton dan Biggs, 2003.; Zoporowski dan Miller, 2009].
Tipe semburan mud volcano
Biasanya, semburan lumpur panas berlangsung beberapa hari, sebelum kembali ke fase dormansi atau tenang (Typically, mud volcano eruptions last several days before returning to a phase of dormancy) [misalnya, Shnyukov et al., 1986; Aliyev et al., 2002; Deville dan Guerlais, 2009].
Rangkuman Hal-hal Penting:
Seperti apa kegiatan di Geyser Lusi. Dimana yang umum diawali dengan mud kick atau mud bubble, baik yang dapat dilihat dengan mata atau tidak?
Pecahnya gelembung secara periodik dengan diameter 3m
Kegiatan gunung lumpur LUSI (Lusi mud volcano) didominasi oleh pecahnya gelembung dengan diameter sekitar 3 m secara periodik (periodic bursting of bubbles).
Memicu air mancur lumpur tinggi 10m, siklus 1-3 menit:
Dimana telah memicu air mancur lumpur (trigger mud fountains) dengan tinggi 10 m, dan memiliki panjang periode diam reguler (regular quiescent periods) sekitar 1-3 menit.
Apa Komposisi gas telah dilepaskan selama ledakan gelembung lumpur?
terdiri dari 98 % uap air, 1,5% karbon dioksida, dan 0,5 % mol metana ((98 mol % water vapor, 1.5 mol % carbon dioxide, and 0.5 mol % methane)
Apakah selama masa diam ada gas yang dipaparkan?
selama fase diam (quiescent intervals) tidak ada fluks gas yang dideteksi (there is no detectable gas flux).
Berapa total gas pertahun yang dilepaskan ke atmosfer?
LUSI melepaskan gas ke atmosfer sekitar 800.000 ton/tahun uap air (water vapor), 30.000 ton/tahun CO2, dan 2.300 ton/tahun metana (methane).
Berapa batas aliran slug lumpur-air?
batas atas fluks lumpur-air pada 100.000M3/h (gas-flux measurements place an upper-bound on orresponding mud-water flux at 10 5 m3d.).
Apakah gelembung karbon dioksida dan metana berasal dari sistem dangkal atau dalam?
Gelembung karbon dioksida dan metana berada pada sistem dalam yang berkisar ratusan hingga ribuan meter (carbon dioxide and methane bubbles ucleate deep in the system (hundreds to thousands of meters deep).
Apakah mekanisme pengendali pemecahan gelembung gas?
Pendidihan decompressional air dalam sistem (is decompressional boiling of the water in the system).
Berawal pada puluhan meter di bawah permukaan (initiates tens of meters below the surface).
Sebagai pengendali mekanisme utama untuk aktivitas pemecahan gelembung bersiklus (the primary driving mechanism for the observed cyclic bubble-bursting activity)
Acknowledgments
We thank Badan Penanggulangan Lumpur Sidoarjo (BPLS) for providing generous field help and access to the LUSI site, and particularly Pak Hardi Prasetyo and Pak Soffian Hadi Joyopranoto.
We are grateful to ananonymous reviewer for helpful comments. We thank S. Carn for lending us an IR source, R. Wright for use of a FLIR, G. Marliyani for help inthe field, and T. Esposti Ongaro for helpful discussions.
We also acknowledge the Exploration Postdoctoral Fellowship program at ASU and the Bakrie Initiative in Geological Hazards at ASU (funded by Minarak Labuan Co.) for financial support. We report no conflict between our scientific objectives and the interests of our funding sources.
Hewitt, G. F., and D. N. Roberts (1969), Studies of two-phase flow patterns by simultaneous X-ray and flash photography,U.K. At. EnergyRes. Estab. Tech. Rep. AERE-M 2159, 28 pp., Her Majesty’s Stn. Off., Harwell, U. K.
References
Aiuppa, A., M. R. Burton, P. Allard, T. Caltabiano, G. Giudice, S. Gurrieri, M. Liuzzo, and G. Salerno (2011), First observational evidence for the CO2 -driven origin of Stromboli’s major explosions,Solid Earth, 2, 135–142, doi:10.5194/se-2-135-2011.
Aliyev, A., I. S. Guliyev, and I. S. Belov (2002),Catalogue of Recorded Eruptions of Mud Volcanoes of Azerbaijan, 87 pp., Nafta Press, Baku.
Allard, P., M. R. Burton, and F. Mure (2005), Spectroscopic evidence for a lava fountain driven by previously accumulated magmatic gas,
Nature, 433(7024), 407–410, doi:10.1038/nature03246.
Ambrose, H. A., and A. G. Loomis (1935), Drilling well and well drilling fluid, Patent [1,999,147], U.S. Patent and Trademark Off., Washington,D. C.
Bishop, R. S. (1978), Mechanism for emplacement of piercement diapirs,AAPG Bull., 62, 1561–1583.
Blackburn, E. A., L. Wilson, and R. S. J. Sparks (1976), Mechanisms and dynamics of Strombolian activity,J. Geol. Soc. London, 132, 429–440, doi:10.1144/gsjgs.132.4.0429.
Blount, C. W., and L. C. Price (1982), Solubility of methane in water under natural conditions: A laboratory study, technical report DOE/ET/ 12145-1, Dep. of Energy, Dep. of Geol., Idaho State Univ., Pocatello.
Braun, T., and M. Ripepe (1993), Interaction of seismic and air waves recorded at Stromboli volcano,Geophys. Res. Lett., 20, 65–68, doi: 10.1029/92GL02543.
Brown, K. M. (1990), The nature and hydrogeologic significance of mud diapirs and diatremes for accretionary systems,J. Geophys. Res., 95, 8969–8982, doi:10.1029/JB095iB06p08969.
Burton, M. R. (1998), Remote sensing of the atmosphere using Fourier transform spectrometry, PhD thesis, Univ. of Cambridge, Cambridge,U. K.
Burton, M. R., C. Oppenheimer, L. A. Horrocks, and P. W. Francis (2000), Remote sensing of CO2and H2O emission rates from Masaya volcano, Nicaragua,Geology, 28(10), 915–918, doi:10.1130/0091-7613(2000)28<915:RSOCAH>2.0.CO;2.
Burton, M. R., P. Allard, F. Mure, and A. La Spina (2007), Magmatic gas composition reveals the source depth of slug-driven Strombolian explosive activity,Science, 37, 227–230, doi:10.1126/science.1141900.
Cederberg, C., U. Sonesson, M. Henriksson, V. Sund, and J. Davis (2009), Greenhouse gas emissions from Swedish production of meat, milk and eggs 1990 and 2005,SIK Rep. 793, Swed. Inst. for Food and Biotechnol., Gothenburg, Sweden.
Chigira, M., and K. Tanaka (1997), Structural features and the history of mud volcanoes in Southern Hokkaido, Northern Japan,J. Geol. Soc. Jpn., 103(8), 781–791.
Chouet, B., P. Dawson, T. Ohminato, M. Martini, G. Saccorotti, F. Giudicepietro, G. De Luca, G. Milana, and R. Scarpa (2003), Source mechanisms of explosions at Stromboli volcano, Italy, determined from moment-tensor inversions of very-long-period data,J. Geophys. Res., 108(B1), 2019, doi:10.1029/2002JB001919.
Crovetto, R. (1991), Evaluation of solubility data of the system CO2-H2O from 273 K to the critical point of water,J. Phys. Chem. Ref. Data, 20(3), 575–589.
Davies, R. J., R. E. Swarbrick, R. J. Evans, and M. Huuse (2007), Birth of a mud volcano: East Java, 29 May 2006,GSA Today, 17, 4–9.
Davies, R. J., S. A. Mathias, R. E. Swarbrick, and M. J. Tingay (2011), Probabilistic longevity estimate for the LUSI mud volcano, East Java,J. Geol. Soc. London, 168(2), 517–523, doi:10.1144/0016–76492010-129.
Deville, E., and S.-H. Guerlais (2009), Cyclic activity of mud volcanoes: Evidences from Trinidad (SE Caribbean),Mar. Pet. Geol., 26(9), 1681– 1691, doi:10.1016/j.marpetgeo.2009.03.002.
Deville, E., S.-H. Guerlais, S. Lallemant, and F. Schneider (2010), Fluid dynamics and subsurface sediment mobilization processes: An overview from Southeast Caribbean,Basin Res., 22(4), 341–621, doi:10.1111/j.1365-2117.2010.00474.x.
Dimitrov, L. I. (2002), Mud volcanoes—The most important pathway for degassing deeply buried sediments,Earth Sci. Rev., 59, 49–76, doi: 10.1016/S0012-8252(02)00069-7.
dos Ramos, M. C., F. J. Blas, and A. Galindo (2007), Phase equilibria, excess properties, and Henry’s constants of the water1carbon dioxide binary mixture,J. Phys. Chem. C, 111, 15,927–15,934, doi:10.1021/jp073716q.
Duffell, H., C. Oppenheimer, and M. R. Burton (2001), Volcanic gas emission rates measured by solar occultation spectroscopy,Geophys. Res. Lett., 28, 3131–3134, doi:10.1029/2000GL012425.
Etiope, G. (2005), Mud volcanoes and microseepage: The forgotten geophysical components of atmospheric methane budget,Ann. Geophys., 48(1), 1–7, doi:10.4401/ag-3175.
Etiope, G., A. Caracausi, R. Favara, F. Italiano, and C. Baciu (2002), Methane emission from the mud volcanoes of Sicily (Italy),Geophys. Res. Lett., 29(8), 1215, doi:10.1029/2001GL014340.
Faghri, A., and Y. Zhang (2006),Transport Phenomena in Multiphase Systems, 1030 pp., Elsevier, Burlington, Mass.
Francis, P., M. R. Burton, and C. Oppenheimer (1998), Remote measurements of volcanic gas compositions by solar occultation spectroscopy,Nature, 396(6711), 567–570, doi:10.1038/25115.
Guliev, I. S. (1992), A review of mud volcanism,Azerbaijan Acad. Sci. Rep., 65 pp., Inst. Geol., Baku.
Henry, P., et al. (1996), Fluid flow in and around a mud volcano field seaward of the Barbados accretionary wedge: Results from the Manon cruise,J. Geophys. Res., 101, 1978–2012, doi:10.1029/96JB00953.
Hewitt, G. F. (1998),Multiphase Fluid Flow and Pressure Drop, Heat Exchanger Design Handbook 2, 600 pp., Begell House, N. Y.
Higgins, G. E., and J. B. Saunders (1974), Mud volcanoes—Their nature and origin, inContributions to the Geology and Paleobiology of theCaribbean and Adjacent Areas. Dedicated to the 80th Birthday of Hans G. Kugler, Verhandlungen Naturforschenden Gesellschaft von Basel, vol. 84, edited by P. Jung et al., pp. 1–520, Naturforsch. Ges., Basel, Switzerland.
Hovland, M., A. Hill, and D. Stokes (1997), The structure and geomorphology of the Dashgil mud volcano, Azerbaijan,Geomorphology, 21, 1–15, doi:10.1016/S0169-555X(97)00034-2.
Jarne, C., S. T. Blanco, M. Artal, E. Rauzy, S. Otın, and I. Velasco (2004), Dew points of binary carbon dioxide1water and ternary carbon dioxide1water1methanol mixtures: Measurement and modelling,Fluid Phase Equilibria, 216, 85–93, doi:10.1016/j.fluid.2003.10.001.
Kementan-BPS (2011),Rilis Hasil Akhir PSPK 2011, 14 pp., Kementerian Pertanian, Badan Pusat Statistik, Jakarta.
Kopf, A. J. (2002), Significance of mud volcanism,Rev. Geophys., 40(2), 1005, doi:10.1029/2000RG000093.
Kopf, A. J. (2003), Global methane emission through mud volcanoes and its past and present impact on the Earth’s climate,Int. J. Earth Sci.,
92, 806–816, doi:10.1007/s00531-003-0341-z.
Kopf, A. J., and J. H. Behrmann (2000), Extrusion dynamics of mud volcanoes on the Mediterranean Ridge accretionary complex, inFrom
the Arctic to the Mediterranean: Salt, Shale, and Igneous Diapirs in and Around Europe, Geol. Soc. London Spec. Publ. 174, edited by B. Vendeville et al., pp. 169–204, The Geological Society of London, U. K., doi:10.1144/GSL.SP.1999.174.01.10.
Kopf, A. J., and A. Deyhle (2002), Back to the roots: Boron geochemistry of mud volcanoes and its implications for mobilization depth and
global B cycling,Chem. Geol., 192(3–4), 195–210, doi:10.1016/S0009-2541(02)00221-8.
Kopf, A. J., A. Deyhle, V. Y. Lavrushin, B. G. Polyak, J. M. Gieskes, G. I. Buachidze, K. Wallmann, and A. Eisenhauer (2003), Isotopic evidence
(He, B, C) for deep fluid and mud mobilization from mud volcanoes in the Caucasus continental collision zone,Int. J. Earth Sci., 92(3),
407–425, doi:10.1007/s00531-003-0326-y.
Lichtschlag, A., J. Felden, F. Wenzh€ ofer, F. Schubotz, T. F. Ertefai, A. Boetius, and D. de Beer (2010), Methane and sulfide fluxes in permanent
anoxia, In situ studies at the Dvurechenskii mud volcano (Sorokin Trough, Black Sea),Geochim. Cosmochim. Acta, 74(17), 5002–5018,
doi:10.1016/j.gca.2010.05.031.
Love, S. P., F. Goff, D. Counce, C. Siebe, and H. Delgado (1998), Passive infrared spectroscopy of the eruption plume at Popocatepetl volcano, Mexico,Nature, 396(6711), 563–567, doi:10.1038/25109.
Lu, X., A. Watson, A. V. Gorin, and J. Deans (2005), Measurements in a low temperature CO2-driven geysering well, viewed in relation to natural geysers,Geothermics, 34, 389–410, doi:10.1016/j.geothermics.2005.05.001.
Manga, M., M. Brumm, and M. L. Rudolph (2009), Earthquake triggering of mud volcanoes,Mar. Pet. Geol., 26(9), 1785–1798, doi:10.1016/
j.marpetgeo.2009.01.019.
Mazzini, A., H. Svensen, G. G. Akhmanov, G. Aloisi, S. Planke, A. Malthe-Srenssen, and B. Istadi (2007), Triggering and dynamic evolution of
the LUSI mud volcano, Indonesia,Earth Planet. Sci. Lett., 261(3–4), 375–388, doi:10.1016/j.epsl.2007.07.001.
Mazzini, A., H. Svensen, S. Planke, I. Guliyev, G. G. Akhmanov, T. Fallik, and D. Banks (2009), When mud volcanoes sleep: Insight from seep
geochemistry at the Dashgil mud volcano, Azerbaijan,Mar. Pet. Geol., 26(9), 1704–1715, doi:10.1016/j.marpetgeo.2008.11.003.
Mazzini, A., G. Etiope, and H. Svensen (2012), A new hydrothermal scenario for the 2006 Lusi eruption, Indonesia. Insights from gas geochemistry,Earth Planet. Sci. Lett., 317–318, 305–318, doi:10.1016/j.epsl.2011.11.016.
Mellors, R., D. Kilb, A. Aliyev, A. Gasanov, and G. Yetirmishli (2007), Correlation between earthquakes and large mud volcano eruptions,J.
Geophys. Res., 112, B04304, doi:10.1029/2006JB004489.
Mori, T., and M. R. Burton (2009), Quantification of the gas mass emitted during single explosions on Stromboli with the SO2imaging camera,J. Volcanol. Geotherm. Res., 188(4), 395–400, doi:10.1016/j.jvolgeores.2009.10.005.
M€ orner, N.-A., and G. Etiope (2002), Carbon degassing from the lithosphere,Global Planet. Change, 33(1–2), 185–203, doi:10.1016/S0921-8181(02)00070-X.
Murton, B. J., and J. Biggs (2003), Numerical modelling of mud volcanoes and their flows using constraints from the Gulf of Cadiz,Mar.
Geol., 195(1–4), 223–236, doi:10.1016/S0025-3227(02)00690-4.
Oppenheimer, C., P. Francis, M. R. Burton, A. J. H. Maciejewski, and L. Boardman (1998), Remote measurement of volcanic gases by Fourier
transform infrared spectroscopy,Appl. Phys. B, 67(4), 505–515, doi:10.1007/s003400050536.
Richards, J. R. (2011),Report into the Past, Present and Future Social Impacts of Lumpur Sidoarjo, 162 pp., Humanitus Sidoarjo Fund,
Melbourne, Australia.
Ripepe, M., S. Ciliberto, and M. Della Schiava (2001), Time constraints for modeling source dynamics of volcanic explosions at Stromboli,J.
Geophys. Res., 106, 8713–8727, doi:10.1029/2000JB900374.
Rodgers, C. (2000),Inverse Methods for Atmospheric Sounding, Theory and Practice, Ser. Atm. Ocean. Planet. Phys., vol. 2, World Sci.,Singapore.
Rothman, L. S., et al. (1998), The HITRAN molecular spectroscopic database and HAWKS (HITRAN Atmospheric Workstation), 1996 edition,J.
Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 60, 665–710.
Sawolo, N., E. Sutriono, B. P. Istadi, and A. B. Darmoyo (2009), The LUSI mud volcano triggering controversy: Was it caused by drilling?,Mar.
Pet. Geol., 26(9), 1766–1784, doi:10.1016/j.marpetgeo.2009.04.002.
Schils, R. L. M., J. E. Olesen, A. del Prado, and J. F. Soussana (2007), A review of farm level modelling approaches for mitigating greenhouse
gas emissions from ruminant livestock systems,Livestock Sci., 112(3), 240–251, doi:10.1016/j.livsci.2007.09.005.
Settle, M., and T. R. McGetchin (1980), Statistical analysis of persistent explosive activity at Stromboli, 1971: Implications for eruption prediction,J. Volcanol. Geotherm. Res., 8, 45–58, doi:10.1016/0377-0273(80)90006-2.
Shnyukov, E. F., Y. V. Sobolevskiy, G. I. Gnatenko, P. I. Naumenko, and V. A. Kutniy (1986),Mud Volcanoes of Kerch-Taman Region[in Russian],
152 pp., Nauk. Dumka, Kiev.
Spycher, N., K. Pruess, and J. Ennis-King (2003), CO2-H2O mixtures in the geological sequestration of CO2. I: Assessment and calculation of mutual solubilities from 12 to 100 C and up to 600 bar,Geochim. Cosmochim. Acta, 67, 3015–3031, doi:10.1016/S0016-7037(03)00273-4.
Sutriono, E. (2007), Pemboran Sumur Eksplorasi Banjarpanji-1, paper presented at the International Geological Workshop on Sidoarjo Mud Volcano, Indonesia Agency for the Assess. and Appl. of Technol., Jakarta, 20–21 Feb.
Taitel, Y., D. Bornea, and A. E. Dukler (1980), Modelling flow pattern transitions for steady upward gas-liquid flow in vertical tubes,AIChE J.,
26(3), 345–354, doi:10.1002/aic.690260304.
Thome, J. R. (2004),Engineering Data Book III, Wolverine Tube, Inc., Huntsville, Ala.
Tingay, M., O. Heidbach, R. Davies, and R. Swarbrick (2008), Triggering of the Lusi mud eruption: Earthquake versus drilling initiation,Geology, 36(8), 639–642, doi:10.1130/G24697A.1.
Geochemistry, Geophysics, Geosystems 10.1002/2014GC005275
VANDERKLUYSEN ET AL. VC 2014. American Geophysical Union.