Reviewed by Hardi Prasetyo for Lusi Library
3-Introduction
Studi Kasus semburan Lupsi di Jawa tahun 2006
Umum
Saat pertama kalinya Lupsi muncul di bumi Sidoarjo
Pada pagi hari tanggal 29 Mei 2006, beberapa rembesan yang tersebar (numerous scattered seepages) terdiri dari uap, air dan lumpur (steam, water and mud) tiba-tiba muncul, di suatu daerah kota pantai Sidoarjo, berlokasi di timurlaut Pulau Jawa (Gambar. 7).
Dalam hitungan jam intensitas meningkat
Dalam hitungan jam, yang awalnya merupakan rembesan yang lemah, telah berubah menjadi semburan lumpur yang sangat besar volumenya (voluminous), pekat (viscous), bersamaan dengan semburan uap dengan ketinggian kurang lebih 50 m.
Terbentuklah atau lahirlah suatu mud volcano Lupsi
Selanjutnya telah dibentuk suatu Mud volcano disebut LUSI (singkatan dari bahasa Indonesia kata lumpur Sidoarjo word for hot (Panas) mud (lumpur) and Sidoarjo).
Hari-hari berikutnya intensitas semburan meningkat dahsyat
Pada hari-hari berikutnya, materail yang disemburkan yang dihitung berkisar dari puluhan sampai ribuan meter kubik/hari.
Puncak aliran sebesar 180,000 m3 per hari dicapai dalam beberapa bulan (Mazzini et al. 2007).
Dampak yang ditimbulkan setelah satu setengah tahun
Satu setengah tahun kemudian, ribuan hektar lahan telah ditutupi oleh suatu lautan hitam air lumpur dan dengan tanda-tanda bualan gas (thick black sea of watery mud pockmarked with bubbles of gas)
Lebih dari 20,000 orang terpaksa dipindahkan karena rumah dan ladang atau sawah telah tergenang.
Semburan menurun menjadi sekitar 100.000 m3/hari
Walaupun semburan telah menurun dan upaya untuk mengurangi aliran nampaknya sukses, diperkirakan seratus ribu meter kubik lumpur tetap dikeluarkan setiap harinya dari pusat semburan, dan uap membubung beberapa puluh meter di atas permukaan tanah.
Semburan yang berlanjut dalam waktu yang lama
Beberapa ahli menyatakan bahwa semburan akan berlanjut selama beberapa tahun. (Davies et al. 2007).
Hubungan antara mud volcanism dan a) global cooling, b) global warming. Diadobsi dari Judd et al. (2002).
Gambar 7. Lokasi dan pandangan dari udara. Rowan (2007).
Pulau Jawa sebagai hasil interaksi konvergensi lempeng litosfera
Pulau Jawa merupakan suatu hasil dari subduksi yang masih berlangsung dari lempeng samudera di dalam komplek akrasi dan tumbukan Indonesia-Australia (oceanic-plate subduction within the Indonesia-Australia accretion and collision complexes (Mazzini et al. 2007, Williams et al. 1984).
Jawa Timur merupakan cekungan busur belakang (backarc basin)
Bagian timurlaut dari pulau Jawa, dimana Lupsi berlokasi, merupakan bagian dari cekungan busur belakang yang mengalami inversi (inverted extensional backarc basin) yang menutupi komplek batuan dasar malihan berumur Kapur (resting on a metamorphic basement complex of Cretaceous age (Matthews and Bransden 1995).
Fase tektonik ekstensi Paleogen
Di sini, suatu struktur yang sebelumnya merupakan patahan normal berasosiasi dengan penenggelaman pada Eosen awal menghasilkan suatu seri dari struktur setengah terban pada Paleogen yang intensif (a prolonged pulse of normal faulting associated with the main subsidising event of the Early Eocene resulted in an extensive series of east-west striking half-grabens).
Gambar. Kolom stratigrafi diadobsi dari Mazzini et al. (2007). Lusi, sifat-sifat, penafsiran dan pemodelan (properties, interpretations and process modeling)
Paleogen Atas dicirikan oleh sedimen pada siklus transgresif laut, karbonat dan endapan sungai
Pada akhir Paleogen telah diisi dengan sedimen yang kompak dari lingkungan laut sampai sungai yaitu, sedimen karbonat dan lumpur. Kesemuanya merekam kondisi transgresif (filled with highly compacted marine to alluvial carbonates and muds recording an overall transgressive regime (Matthews and Bransden 1995, Davies et al. 2007, Mazzini et al.2007).
Fase tektonik transpresi
Kontraksi regional dan inversi menghasilkan suatu lipatan dan patahan yang telah berlanjut sampai dengan Awal Miosen (Matthews and Bransden 1995).
Sedimen Neogen dan Kuarter didominasi Batugamping dan batupasir
Sedimen-sedimen berumur Neogen dan Kuarter didominasi oleh karbonat dan batupasir (dominated by carbonates and sandstones recording), merekam terjadinya perubahan permukaan laut yang cepat, pengerosian memotong, pembentukan saluran dan nendatan “rapid relative sealevel changes..., erosional truncation, channelling and slumping” (Matthews and Bransden 1995).
Diidentifikasi kegiatan gunungapi makmatik di sekitar daerah
Aktivitas gunungapi magma (Volcanic activity, magmatic) demikian juga sedimen (mud volcanism), banyak didapatkan di daerah ini.
Lupsi berkembang pada daerah lipatan dalam suatu sistem patahan regional
Penampang seismik refleksi (Seismic reflection profiling) dan penginderaan jauh (remote sensing) mencirikan bahwa Lusi terdapat pada lipatan antiklin berarah timur-barat (east-west trending anticlinal fold) di dalam suatu patahan regional berarah baratdaya-timurlaut (Davies et al. 2007, Mazzini et al. 2007).
Stratigrafi berdasarkan lubang bor
Stratigrafi Lusi diketahui secara baik dari beberapa data lubang bor disediakan oleh Lapindo Brantas. Dari bawah keatas terdiri:
Formasi Kujung (The Kujung formation) – berumur Miosen, bertekanan berlebih (Miocene overpressurised), batugamping terumbu (coralline limestone) (?-2850 m),
Pasir volcanoklastik berumur Pleistosen (Pleistocene volcaniclastic sand) diselingi oleh lapisan-lapisan lempung (interbedded clay-layers) (2850-1850 m),
Lempung tidak terkompaksi dan bertekanan berlebih dengan selingan lapisan pasir berumur Pleistosen (Pleistocene undercompacted and overpressurised clays with some interbedded sand-layers) pada kedalaman (1850-900 m),
Selang-seling pasir dan serpih berumur Pleistosen (Pleistocene alternating sands and shales)pada kedalaman (900-300 m),
Aluvial selingan pasir dan serpih berumur Resen pada kedalaman 0-300m (recent alluvial alternating sands and shales (300-0 m) (Davies et al. 2007, Mazzini et al. 2007).
Gambar. Dampak dari Lupsi. Kiri adalah gambaran citra satelit sebelum erupsi (6 Oktober 2006) sebelah kanan pandangan yang sama satu tahun kemudian (22 September 2007). Izin dari University of Singapore's Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing.
Lusi mempunyai perbedaan dari mud volcano lainnya dari volume, durasi dan luas spasialnya
Bila membandingkan terhadap beberapa mud volcano di dunia yang menonjol dan aktif, maka Lupsi memunculkan beberapa sifat yang berbeda baik dari volume, durasi dan luas spasialnya (volume, duration and spatial extent (table 2).
Karakteristik fisik Lusi
Lebih daripada itu, apa yang dikeluarkan Lusi yaitu CO2, CH4 dan lumpur dengan temperatur berkisar 70-100°C, mengandung air sebesar 70%– dari spekturm viscositas mud volcano adalah benar-benar encer dan berair “the dilute, watery end of the mud volcanic viscosity spectrum.” (Cyranoski 2007)
Proses pengumpan memerlukan suatu sumber yang sangat besar
Proses-proses pengumpan dari Lupsi membutuhkan suatu sumber baik air dan lumpur dalam jumlah yang sangat besar (The processes feeding LUSI evidently requires vast sources of both water and mud). Material dimaksud sangat umum berada di bawah daerah Sidoarjo.
Informasi yang dapat diambil dari lumpur
Analisis geokimia dan biostratigrafi dari material yang dikeluarkan memberikan informasi (Geochemical and biostratigraphical analyses of extruded materials suggest):
a) sumber utama lumpur berasal dari lapisan selang-seling lempung dan pasir yang tidak kompak dan bertekanan berlebih, berumur Pleistosen (a main source for the mud within the Pleistocene undercompacted and overpressurised interbedded clays and sands), pada kedalaman antara at 1220 dan1850m,
b) sumber air baik dangkal dan dalam (both shallow and deep sources of water),
c) percampuran sumber gas yang biogenik dan termogenik (mixed biogenic and thermogenic origin of gases (Cyranoski 2007, Mazzini et al. 2007).
Alternatif pemicu Lupsi
Dua model inisiasi even pemicu dari aktivitas mud volcanik telah dipresentasikan.
Alternatif terkait sumur pemboran BJP-1
Pertama dan disebutkan lebih banyak dianut dari keduanya, bahwa salah satu dari sumur eksplorasi exploratory wells Lapindo Brantas (BJP-1 Gambar. 10), dalam rangka mencari sumber daya gas, saat mencapai Formasi Batugamping Kujung yang bertekanan berlebih (overpressurised Kujung limestone formation) memungkinkan tekan air dan gas bertekanan tinggi merekah (allowed high-pressure water and gas to fracture), melepaskan ke sedimen dengan cairan yang lebih dangkal seperti lempung dan pasir (escape into and liquefy shallower sediments (clays and sands).
Sehingga menginduksi proses mud volkanik dan semburan yang nyata (mud volcanic processes and the actual eruption (Davies et al. 2007).
Peningkatan dari debit aliran (Increases in flow rates) dijelaskan oleh tumbuhnya dan berpropagasinya rekahan (by growing and propagating fractures).
Fakta menunjukkan bahwa awal semburan bermula dari beberapa rembesaran yang kecil (eruption started as several smaller seeps), semua terjadi beberapa ratus meter jauhnya dari sumur eksplorasi, dilihat sebagai bukti tidak mampunya selubung pemboran, memfasilitasi propagasi dari rekahan hidrolik (all some hundred metres away from the actual drilling well, is seen as evidence for insufficient casing, facilitating the propagation of hydraulic fracturing (Cyranoski 2007, Davies et al. 2007).
Lebih jauh lagi, Lapindo Brantas telah menyatakan suatu fakta bahwa satu hari sebelum erupsi, pemboran telah mengalami tendangan ‘kick’ (cairan pemboran bocor ke luar sumur bor, dan ia masuk dari rekahan ke dalam sedimen sepanjang sumur bor (instead of drilling fluids leaking out of the borehole, they rush into cracks within the sediments along the borehole) yang terjadi pada kedalaman 1239m.
Even tersebut tidak disangkal lagi merupakan kasus yang melemahkan lubang bor dan menembus sedimen dan menyediakan fasilitas untuk semburan (Such an event undoubtedly weakens badly cased boreholes and penetrated sediments and would serve to facilitate an eruption).
Alternatif yang bukan dikaitkan dengan sumur BJP-1
Mazzini et al. (2007) beralasan bahwa hipotesis suatu erupsi keseluruhannya disebabkan oleh pemboran adalah tidak dapat disimpulkan (the hypothesis of an eruption entirely attributed to drilling.is inconclusive” dan sebaliknya mengusulkan bahwa semburan Lupsi dipicu (triggered) suatu gempabumi berukuran 6,3 M (Skala Richer) yang terjadi sekitar 280 km jaraknya ke arah baratdaya dari Sidoarjo, pada 27 Mei 2006.
Gempa tersebut menyebabkan rekahan dan reaktivasi dari patahan-patahan dan struktur pembubungan yang telah ada sebelumnya (causing fracturing and reactivation of already existing faults and piercement structures) di dalam satuan-satuan klastik lempungan yang bertekanan berlebih yang berada langsung di bawah Lusi (within overpressurised argillaceous units directly underneath LUSI).
Arah even tersebut menurut penulis, menyediakan penyebab pencairan dan penurunan tekanan seketika (Such a course of events would, according to the authors, serve to cause fluidisation and sudden pressure drops) yang memungkinkan untuk mengeluarkan gas (sufficient to exsolve gases), karenanya menginisiasi semburan mud volcanik (thereby initiating a mud volcanic eruption).
Sanggahan terhadap pemicu gempa bumi
Namun, teori ini ditentang oleh studi yang lebih baru lagi baru-baru ini (Manga & Brodsky 2006) yang percaya bahwa besaran dan jarak dari penyebab gempa yang diusulkan sebagai pemicu (sangat jauh dan sangat kecil), sehingga tidak cukup kuat untuk memicu terjadinya semburan mud volcanic seperti Lusi (suggesting that the magnitude of and the distance to the concerned earthquake collectively would be insufficient to trigger a mud volcanic eruption like LUSI (fig. 11).
Juga bila Lusi benar-benar dipicu oleh even gempabumi yang terjadi 27 Mei 2006, suatu respon yang cepat akan diharapkan terjadi sedimen terlikuifaksi oleh seismogenik (seismogenic liquefaction of sediments) yang umumnya terjadi seketika (Davies et al. 2007).
Tabel 2. Volume, durasi, cakupan dari udara, dan kecepatan semburan untuk empat mud volcano di dunia. Adopted from Davies et al. (2007). LUSI update from Montlake (2007).
Kesepakatan yang universal Lupsi bersifat merusak dan dapat terjadi beberapa tahun ke depan
Apapun yang nyata sebagai even pemicu (masih terdapat perbedaan pendapat), namun semuanya tampaknya telah sepakat bahwa Lusi, begitu diinisiasikan, akan tetap dengan sifat merusak untuk beberapa bulan bahkan beberapa tahun mendatang (Whatever the exact, actual triggering-event, most seem to agree that LUSI, once initiated, will remain a hazardous feature for many months or even years to come).
Faktor kritis hubungan tekanan dengan material yang disemburkan
Faktor kritis untuk menjaga aliran dengan hubungan tekanan antara sumber lapisan dan kolom vertikal dari matarial yang dierupsikan (the critical factor for maintenance of flow being the pressure relationship between the source bed and the vertical column of the erupting material (Davies et al. 2007).
Perkembangan Ke Depan (Future development)
Kecenderungan penurunan intensitas
Terdapat indikasi bahwa Lusi, mulai berubah menurun intensitasnya, dengan interval naik turun yang lebih meningkat (fluktuatif), kandungan air dari erupsi lumpur menurun, semakin meningkat viskositas, dan berkurang kecepatan semburan dari material yang disemburkan dari 180.000 menjadi sekitar 100.000 m3/hari. There are indications that LUSI is switching down – intensity-pulsation intervals has gone up and the water- content of the erupted mud has gone down, increasing the viscosity and decreasing the flow-rates of erupted materials.
Gambar. 11. Hubungan antara intensitas gempabumi dan jarak dimana likuifaksi terjadi, perubahan signifikan pada aliran, dan mud volcano yang telah dilaporkan sebelumnya. (Relationship between earthquake magnitude and distance over which liquefaction (solid green triangles), significant changes in streamflow (open blue circles) and mud volcanoes (solid purple circles) have been reported. Garis abu-abu memperlihatkan batas atas sebagaimana dicirakan dari pengamatan. The grey line demonstrates an upper limit as indicated by these observations. Lusi pada garis kuning tegas (solid yellow circle) terletak diatas dari batas tersebut. Adopted from Manga & Brodsky (2006).
Kecepatan semburan dan kandungan air menurun meningkatkan material padat
Kecepatan semburan, sebagaimana dicatat masih tetap signifikan tinggi dan lebih daripada itu, kandungan air menurun, kandungan klastik meningkat, sebagai konsekuensi saat ini dihadapi dengan ancaman banyaknya materal padat yang disemburkan di daerah. Yet, the flow-rate is, as noted, still highly significant and moreover, as the water content has gone down, the clast content has gone up and consequently, there is now the threat of large amounts of solid material being erupted throughout the area.
Fenomena subsidence dan runtuh bawah permukaan
Juga terdapat isu untuk bawah permukaan dan penurunan permukaan tanah (Also, there is the issue of subsurface collapse and ground surface subsidence).
Prediksi bahwa daerah di sekitar kawah akan runtuh membentuk kaldera
Berdasarkan diskusi diatas dari model-model proses dan pada pengamatan dari evolusi dari mud volcano yang sama. Based on the above discussed process models and on the observations of the evolution of other, similar mud volcanoes.
Selanjutnya diperkirakan bahwa daerah di sekitar kawah utama akan runtuh membentuk struktur seperti kaldera dengan kedalaman berpotensi mencapai beberapa ratus meter. (It has been predicted that the region around the main vent eventually will collapse to form a caldera-like structure (with depths potentially reaching several hundreds of metres).
Keseluruhan daerah akan mengalami subsidence
Dan keseluruhan daerah yang terdampak oleh aliran lumpur secara bertahap akan menurun atau tenggelam (and that the overall area affected by the mud flows gradually will subside (Cyranoski 2007, Davies et al. 2007).
Besarnya penurunan
Pada beberapa hal, arah even ini telah berlangsung. Pada Juni 2007 dilaporkan bahwa rata-rata penurunan diukur mencapai 10,7 m (Mazzini et al. 2007).
Penanggulangan
Beberapa upaya untuk meminimalkan kerusakan telah berlangsung. Tanggul-tanggul dibangun untuk mengalirkan lumpur sungai terdekat (Kali Porong) dan akhirnya ka laut.
Relief well telah dilaksanakan dalam upaya untuk menghentikan semburan. Menggantikan dan melawan aliran utama dan telah memasukkan ratusan rangkaian bola-bola beton, masing-masing berat 300 kg ke dalam pusat semburan dalam upaya untuk melemahkan semburan(Cyranoski 2007, Davies et al. 2007, Mazzini et al. 2007).
Tidak ada dari upaya inti yang benar-benar sukses. None of these efforts can be considered as truly successful.
Lebih jauh, dampak dari kimia, biologi, ekologi yang disebabkan oleh jutaan meter kubik lumpur dialirkan kedalam sungai dan selanjutnya ke laut, tetap merupakan hal yang kontroversi.
Lebih jauh lagi, kebutuhan mendesak kemanusiaan lebih utama daripada perhatian terhadap aspek ilmiah murni. So far, urgent humanitarian needs have been superior to pure scientific interests.
Perlunya peningkatan penanggulangan ke depan
Dalam upaya untuk memahami Lusi, dan mampu untuk meminimalkan kerusakan ke depan, maka harus dipikirkan dan didukung peningkatan upaya-upaya penanggulangan.
Salah satunya pemahaman terhadap mud volcanism
Hal ini tidak dapat disangsikan lagi meningkatkan pemahaman terhadap mud volkanisme dan kemungkinan, even yang serupa ke depan akan meminimalkan. This would undoubtedly increase the understanding of mud volcanism and maybe, similar events or at least the effects of similar events could be minimized in the future.