` KAPETA DEFORMASI LUSI 8 TAHUN
Contents lists available at ScienceDirect
Journal of Volcanology and Geothermal Research
journal homepage: www.elsevier.com/locate/jvolgeores
Article history:
Received 17 July 2013
Accepted 14 April 2014
Available online 25 April 2014
Deformasi tanah yang terkait dengan semburan gunung lumpur, di Jawa Timur, Indonesia
Ground deformation associated with the eruption mud volcano, east Java, Indonesia
Yosuke Aoki, Teguh Purnama Sidiq 1
Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 1-1 Yayoi 1, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japan
Keywords:
Mud volcano, Ground deformation, Synthetic aperture radar, Time-series analysis
Kata Kunci:
Gunung lumpur (Mud volcano), Deformasi tangah (Ground deformation), Synthetic aperture radar, Analisis berselang waktu (Time-series analysis)
Pokok-pokok Bahasan dan Kata Kunci
· Penyelidikan deformasi tanah 2006-2011 dengan citra SAR:
· Terjadi amblesan di kawah dan daerah sebelah barat:
· Terjadi Peluruhan dari LOS pada pertengahan tahun 2008 selama 1,5-2,5 tahun:
· Isyarat semburan tidak akan berlangsung lama lagi:
· Amblesan di barat berhubungan dengan semburan sejak pertengahan 2008:
· Peluruhan di barat terjadi kemudian daripada di Kawah, amblesan di barat berhubungan dengan semburan:
· Hasil pemodelan, saluran penghubung memerlukan media sempit pada kedalamam:
Abstrak
Penyelidikan deformasi tanah 2006-2011 dengan citra SAR:
Deformasi Tanah (Ground deformation) yang berkaitan dengan semburan mud volcano Lumpur Sidoarjo (Lusi) antara tahun 2006 dan 2011, telah diteliti dengan menggunakan citra Synthetic Aperture Radar (SAR images).
Terjadi amblesan di kawah dan daerah sebelah barat:
Telah diindikasikan bahwa amblesan (subsidence) dapat diamati terjadi di sekitar Pusat Semburan dan di daerah sebelah baratnya.
Terjadi Peluruhan dari LOS pada pertengahan tahun 2008 selama 1,5-2,5 tahun:
Terjadi perubahan terhadap garis pandangan (Line-of-sight LOS) di kedua daerah.
Dimana mengalami peluruhan/pengurangan (decayed) yang terjadi sejak pertengahan tahun 2008, dengan waktu konstan selama 1,5-2,5 tahun,
Isyarat semburan tidak akan berlangsung lama lagi:
Hal ini mengisyaratkan bahwa semburan tidak akan berlangsung lama lagi (implying that the ongoing eruption won't last long).
Amblesan di barat berhubungan dengan semburan sejak pertengahan 2008:
Waktu peluruhan yang terjadi secara seragam ini (uniform decay time) menunjukkan bahwa daerah amblesan di sebelah barat telah terhubung ke pusat semburan sejak pertengahan tahun 2008.
Sehingga membentuk sebuah sistem dengan geometri stasioner (system with stationary geometry).
Peluruhan di barat terjadi kemudian daripada di Kawah, amblesan di barat berhubungan dengan semburan:
Hasil pengamatan bahwa peluruhan amblesan yang even terjadinya bergeser ke arah barat, dari yang berada di sekitar semburan.
Hal ini menunjukkan bahwa amblesan di sebelah barat telah dipicu oleh semburan lumpur (subsidence to the west has been triggered by the mud eruption).
Hasil pemodelan, saluran penghubung memerlukan media sempit pada kedalamam:
Suatu pemodelan yang sederhana menunjukkan bahwa Saluran (conduit) memerlukan suatu yang sempit pada kedalaman, daripada di permukaan,
Kekakuan efektif lumpur (the effective rigidity of the mud) harus lebih rendah daripada yang diperkirakan dari contoh pemboran, atau keduanya untuk menjelaskan adanya peluruhan konstan yang diamati dari deformasi (the observed decay constant of the deformation).
Abstract
Ground deformation associated with the eruption of Lumpur Sidoarjo mud volcano between 2006 and 2011 has been investigated from Synthetic Aperture Radar images.
Marked subsidence has been observed to the west of, as well as around, the vent. Line-of-sight changes in the both areas decayed since the middle of 2008 with a time constant of 1.5–2.5 years, implying that the ongoing eruption won't last long.
This uniform decay time indicates that the western part is connected to the eruption center since the middle of 2008 to form a system with stationary geometry.
Our observation that the decay started later to the west than around the vent suggests that the subsidence to the west has been triggered by the mud eruption.
A simple modeling suggests that 1) the conduit needs to be narrower at depth than at the surface, 2) the effective rigidity of the mud needs to be lower than that estimated from the drilled sample, or both to explain the observed decay constant of the deformation.
Keywords:
Mud volcano, Ground deformation, Synthetic aperture radar, Time-series analysis
Kesimpulan
Evolusi deformasi tanah 2006-2011 dengan Citra SAR:
Tahun 2006 dan 2011 dilakukan studi terhadap evolusi temporal dari deformasi tanah (temporal evolution of ground deformation) yang terkait dengan semburan LUSI mud volcano.
Dengan melakukan analisis time series dari citra SAR, yang berasal dari satelit ALOS.
Indikasi amblesan terjadi di kawah dan sebelah barat:
Hasil evaluasi menunjukkan indikasi amblesan telah terjadi baik di sekitar kawah. Maupun di sebelah barat dari pusat semburan.
Sedangkan perubahan total LOS yang diamati lebih dari 200 mm.
Peluruhan eksponensial terjadi pertengahan 2008:
Juga disimpulkan bahwa perubahan LOS dari peluruhan secara eksponensial (exponential decay) terjadi setelah pertengahan 2008, dengan konstanta waktu di kedua daerah 1,5-2,5 tahun
Perkiraan semburan tidak berlangsung lama:
Waktu peluruhan yang pendek tersebut menunjukkan bahwa semburan tidak akan berlangsung lama lagi.
Hubungan Kawah dan daerah barat pada pertengahan 2008:
Pengamatan ini juga menunjukkan bahwa daerah dekat pusat semburan dan di bagian barat telah terhubung sejak pertengahan tahun 2008, dengan geometri yang stasioner.
Semburan lumpur dikendalikan oleh gradien tekanan reservoir-permukaan
Penciptaan sistem ini membuat ekstrusi lumpur dikendalikan oleh gradien tekanan (the mud extrusion controlled by a pressure gradient) antara reservoir lumpur dan permukaan.
Waktu kejadian peluruhan eksponensial di semburan lebih awal 6 bulan dari di barat:
Evaluasi berselang waktu (The time series yang) diperoleh juga mengungkapkan terjadinya peluruhan eksponensial di sekeliling kawah sekitar, setengah tahun lebih awal daripada yang tejadi di bagian barat.
Juga diamati bahwa amblesan di bagian barat mengalami percepatan sampai tahun 2007, ketika amblesan di sekitar kawah telah berhenti percepatannya.
Kesimpulan amblesan di barat Lusi dipicu oleh semburan lumpur dengan waktu tunda:
Pengamatan ini menunjukkan bahwa amblesan di sebelah barat telah dipicu oleh semburan lumpur dengan waktu tunda (the subsidence to the west has been triggered by the mud eruption with time delay).
Conclusion
We derived the temporal evolution of ground deformation associated with the eruption of LUSI mud volcano between 2006 and 2011 from a time series analysis of SAR images from the ALOS satellite.
Our results show that the marked subsidence is observed to the west of the eruption center as well as around the vent. The observed total LOS changes are up to 200 m mor more.
We also inferred that the LOS changes decays exponentially after the middle of 2008 with a time constant of 1.5–2.5 years in the both areas.
This short decay time indicates that the eruption won't last long. This observation also shows that the near-vent area and western part have been connected since the middle of 2008 with a stationary geometry. The creation of this system makes the mud extrusion controlled by a pressure gradient between the mud reservoir and surface.
The time series we obtained also revealed that the onset of the exponential decay around the vent is earlier than the western part by about a half year.
We also observed that the subsidence in the western part has been accelerated until 2007 when the subsidence around the vent had stopped accelerating.
These observations suggest that the subsidence to the west has been triggered by the mud eruption with time delay.
Diskusi.
Wawasan dari pengamatan
Terjadi perlambatan tekanan pada kedalaman:
Selama ini diasumsikan bahwa media bersifat elastis, sehingga waktu relaksasi sekitar 2 tahun (the relaxation time of around 2 years).
Hal ini menunjukkan bahwa penurunan tekanan pada kedalaman juga melambat dengan konstanta waktu sekitar 2 tahun (the depressurization at depth is also decelerating with a time constant of around 2 years).
Relevansi penurunan tekanan dengan semburan sehingga semburan lumpur akan berhenti:
Karena evolusi penurunan tekanan (depressurization) dipandang sebagai proxy yang baik untuk ekstrusi lumpur (the evolution of depressurization is viewed as a good proxy for that of mud extrusion).
Hasil analisis telah menunjukkan bahwa semburan lumpur akan berhenti secepatnya (our result indicates that the mud eruption will cease soon).
Bertentangan semburan akan berlangsung lama:
Bahwa semburan lumpur akan berhenti dengan secepatnya tersebut, bertentangan dengan studi sebelumnya (Istadi et al, 2009;. Davies et al, 2011;. Rudolph et al., 2011) yang memperkirakan bahwa semburan kemungkinan akan berlangsung selama beberapa dekade (forecasted that the eruption will likely last for decades).
Konsisten terjadinya peluruhan deformasi dan kecepatan semburan:
Peluruhan yang cepat dari deformasi ini secara kualitatif konsisten dengan tingkat ekstrusi lumpur (rapid decay of deformation is qualitatively consistent with the mud extrusion rate).
Dimana telah meluruh sebesar 5000-10.000 m3/hari pada tahun 2011 dari semburan yang optimal pada ~ 180.000 m3/hari dan ~ 90.000 m3/hari pada bulan Agustus 2008 (Istadi et al, 2009.; Mazzini et al., 2012, Gambar. 2).
Peluruhan eksponensial 2008 di barat lebih besar:
Gambar. 4 menunjukkan bahwa berangkat dari adanya peluruhan eksponensial sebelum pertengahan 2008, adalah lebih besar di titik-titik barat daripada di timur.
Indikasi ekspansi peluruhan kearah timur:
Hal ini mencerminkan, suatu onset awal peluruhan eksponensial ke timur.
Perbedaan dengan Rudolph terkait waktu peluruhan lama ke barat:
Sementara Rudolph et al. (2013) menguraikan suatu waktu peluruhan yang lebih panjang kebarat, perkiraan mereka mungkin bias oleh terjadinya keterlambatan peluruhan eksponensial ke barat.
Kesimpulan deformasi di bagian barat disebabkan semburan:
Menggabungkan hasil tersebut dengan pengamatan bahwa deformasi ke barat adalah halus, jika tidak null, selama enam bulan pertama semburan, berbeda dengan deformasi yang signifikan di sekitar kawah (contrast with a significant deformation around the vent) (Fukushima et al., 2009)
Disimpulkan bahwa deformasi ke barat telah dipicu oleh semburan dengan beberapa penundaan, dipercepat, dan kemudian mulai meluruh daripada yang terjadi di sekitar semburan (the deformation to the west was triggered by the eruption with some delay, accelerated, and then started to decay later than that around the vent).
Evolusi amblesan barat berhubungan amblesan kawah:
Evolusi sementara ini menunjukkan, bahwa amblesan di barat dapat terhubung ke amblesan dekat kawah (temporal evolution suggests that the western subsidence could be connected to the near-vent subsidence).
Skenario amblesan di barat sebagi lapangan gas, tidak ada hubungan dengan semburan lumpur:
Bila daerah amblesan di barat selaras dengan terdapatnya lapangan gas (subsidence corresponds to a gas field), namun juga memungkinkan untuk menafsirkan bahwa penurunan di barat tidak ada hubungannya dengan semburan lumpur namun oleh ekstraksi gas (western subsidence does not have anything to do with the mud eruption but due to a gas extraction).
Untuk iu masihg diperlukan informasi lainnya untuk menentukan penyebab semburan dari data ekstraksi lapangan gas alam:
Untuk mengkonfirmasi penyebab penurunan tersebut, kita membutuhkan informasi yang independen seperti time series dari jumlah gas yang ekstraksi di sana.
Discussion
4.1. Insights from the observation
As long as an elastic medium is assumed, the relaxation time of around 2 years suggests that the depressurization at depth is also decelerating with a time constant of around 2 years.
Because the evolution of depressurization is viewed as a good proxy for that of mud extrusion, our result indicates that the mud eruption will cease soon, contrary to earlier studies (Istadi et al., 2009; Davies et al., 2011; Rudolph et al., 2011) that forecasted that the eruption will likely last for decades.
This rapid decay of deformation is qualitatively consistent with the mud extrusion rate that decayed to 5000–10,000 m3/day in 2011 from its maximum of ~180,000 m3/day and ~90,000 m3/day in August 2008 (Istadi et al., 2009; Mazzini et al., 2012, Fig. 2).
Fig. 4 shows that the departure from the exponential decay before mid-2008 is bigger in the western points than those in the
east.
This reflects an earlier onset of the exponential decay to the east. While Rudolph et al. (2013) derived a longer decay time to the west, their estimate is probably biased by the delayed onset of the exponential decay to the west.
Combining our results with an observation that the deformation to the west is subtle, if not null, during the first six months of the eruption, in contrast with a significant deformation around the vent (Fukushima et al., 2009), we conclude that the deformation to the west was triggered by the eruption with some delay, accelerated, and then started to decay later than that around the vent.
This temporal evolution suggests that the western subsidence could be connected to the near-vent subsidence.
Give that the area of western subsidence corresponds to a gas field, however, it is also possible to interpret that the western subsidence does not have anything to do with the mud eruption but due to a gas extraction.
To confirm the cause of the subsidence, we need independent information such a time series of the amount of gas extraction there.