S a r i

Awal Kejadian Lusi

Tanggal 29 Mei 2006 telah terjadi semburan uap, air dan lumpur di Jawa Timur, pada lokasi yang sebelumnya fenomena tersebut tidak pernah didokumentasikan.

Pionir kejadian semburan lumpur dipicu oleh kegiatan pemboran eksplorasi

Fenomena semburan lumpur merupakan perintis (pioneer) (merupakan yang pertama terjadi pada lokasi ini). Kejadiannya diperkirakan dipicu oleh kegiatan pemboran, dengan sasaran batugamping bertekanan tinggi (overpressure) yang berpori-pori (porous) dan mudah dialiri (permeable), pada kedalaman sekitar 2830 m di bawah permukaan bumi.

Lubang sumur berperan sebagai penghubung antara lapisan batugamping pembawa air bertekanan tinggi di bawahnya dengan satuan lempung di atasnya

Lubang sumur menyediakan suatu hubungan tekanan (pressure connection) antara lapisan batugamping pembawa air (aquifer) yang bertekanan tinggi, dengan satuan-satuan lumpur di atasnya.

Tekanan menginduksi rekahan hidrolik dan berpropagasi ke permukaan

Karena pipa bor tidak dilindungi dengan selubung logam (steel casing), tekanan telah menginduksi terjadinya rekahan hidrolik (hydraulic fracturing). Selanjutnya rekahan berpropagasi ke permukaan, diikuti cairan, selanjutnya sedimen mulai meyembur ke permukaan.

Volume lapisan pembawa air sangat besar jumlahnya

Setelah 1 tahun berlangsung semburan (saat makalah ditulis), besarnya aliran Lumpur tetap tinggi, rata-rata berkisar antara 7000-150.000 m3 per hari. Hal ini mengindikasikan bahwa volume lapisan pembawa air diperkirakan besarnya sangat signifikan.

Semburan aliran fluida menyebabkan erosi dan masuknya Lumpur bertekanan tinggi

Berlanjutnya semburan dari aliran (jet) fluida, dikendalikan oleh tekanan dari akuifer (aquifer pressure), sehingga menyebabkan erosi dan masuknya lumpur bertekanan tinggi (overpressured mud).

Proses pembentukan kaldera di mulut corong dan penurunan seperti amblesan (sag-like subsidence) pada daerah ditutupi aliran Lumpur di sekelilingnya

Sebagai hasil membentuk kaldera di sekitar corong dan terjadinya penurungan tipe amblesan (sag-like subsidence) pada daerah di sekelilingnya, yang ditutupi oleh aliran Lumpur.

Sumber fluida dan Lumpur tidak perlu bersamaan

Fenomena semburan memperlihatkan bahwa gunung lumpur (mud volcano) dapat diinisiasi oleh propagasi rekahan dari lapisan penutup dengan ketebalan yang singifikan, dan memperlihatkan bahwa lumpur dan cairan tidak harus berada bersama sebelumnya (coexsisting). Namun dapat tercampur ‘mixed’ dalam strata yang belum terlitifikasi.

Lusi diinisiasikan adanya akses akuifer bertekanan tinggi pada kedalaman 2,5 - 2,8 km selanjutnya membentuk rekahan

Tampaknya Lusi diinisiasikan sebagai hasil dari akses aquifer bertekanan tinggi (high-pressure aquifer) pada kedalaman 2,5 - 2,8 km melalui suatu penampang lubang terbuka dari sumur Banjar Panji-1, pada kedalaman dimana rekahan dapat diinisiasikan.

Propagasi rekahan dipicu oleh aliran fluida dari bagian yang lebih dalam dan batuan lempung penutup di atasnya

Terbentuknya Lusi mengindikasikan adanya rekahan yang berpropagasi dari kedalaman beberapa kilometer, hal ini dipicu oleh aliran fluida. Pada skenario ini air telah diangkut dari suatu lapisan sedimen yang berada pada posisi yang lebih dalam.

Prediksi Lusi akan berlangsung lama

Untuk melakukan prediksi pada tahap perkembangan berikutnya akan dihadapkan pada beberapa kesulitan.

Namun tidak diperdebatkan lagi bahwa dengan berlangsungya semburan yang sangat aktif, hal tersebut mencirikan bahwa akuifer yang telah ditembus, mempunyai dimensi yang sangat besar.

Sehingga dipercaya bahwa beberapa aktivitas semburan (kemungkinan dengan tingkat yang lebih rendah) akan berlanjut selama beberapa bulan ke depan, atau bahkan tahunan mendatang.

Kemungkinan terjadinya penurunan pada bulan-bulan mendatang (model seperti runtuhan) di sekeliling kawah utama

Pada beberapa bulan mendatang daerah dengan luas beberapa kilometer akan mengalami penurunan seperti runtuh atau ambles (sag-like subsidence), dengan terjadinya suatu runtuhan yang dramatis di sekeliling kawah utama.

Pemodelan dan pengukuran dari penurunan tanah akan membantu dalam memperkirakan dampak ke depan Lusi terhadap masyarakat

Pemodelan dan pengukuran langsung dari amblasan tanah (inevitable land subsidence) diharapkan dapat menolong untuk memprediksi dampak apa dari gunung lumpur Lusi (selanjutnya digunakan mud volcano Lusi atau hanya Lusi) yang akan terjadi ke depan terhadap penduduk setempat.

PENDAHULUAN

Dalam sistem geologi batuan sedimen, siklus waktu (cycle time) akan sangat signifikan.

Penimbunan sedimen (dan rongga fluida) pada kedalaman lebih dari 5 km, dan pergerakannya selanjutnya mengangkutnya kembali ke permukaan bumi, dapat berlangsung dari kurun waktu sejuta tahun sampai puluhan juta tahun (e.g., Kopf et al., 2003).

Salah satu persyaratan dari proses daur ulang berjangka panjang (long-term recycling process) adalah perkembangan dari meningkatnya tekanan cairan di rongga pori (overpressure).

Berlebihnya fluida membutuhkan energi untuk dapat memecah penutup dan mengangkut campuran fluida-sedimen kembali ke permukaan, diendapkan kembali seperti sedimen (a.l. Stewart and Davies, 2006; Deville et al., 2006).

Sistem gunung lumpur (mud volcano) di dunia

Sistem gunung lumpur (mud volcano) merupakan salah satu dari beberapa ekspresi dan telah banyak di petakan secara global (Kopf, 2002; Milkov, 2000).

Analogi dengan gunung api proses magmatik

Bangunan-bangunan semburan yang sangat signifikan dapat berkembang, terkadang mempunyai kesamaan bentuk dengan dipelajari secara lebih intensif dari patnernya yaitu fenomena batuan beku (Stewart and Davies, 2006), walaupun secara dimensi jauh lebih kecil.

Proses kejadian gunung lumpur sendiri masih menjadi suatu misteri

Namun, kebanyakan dari proses-proses mendasar termasuk daur ulang fluida yang terkubur dan sedimen melalui sistem gunung lumpur sangat tidak banyak diketahui sebelumnya, Karena itu studi-studi yang dilakukan masih tetap menjadi hal yang kurang menarik.

Pertanyaan mendasar antara lain:

1. Asal usul cairan: apakah cairan dan lumpur berasal dari satu lapisan yang sama, atau cairan diangkut dari level yang lebih dalam ke sumber lapisan-lapisan dimana lumpur dikeruk atau dierosi?

2. Mekanisme pengaliran air ke permukaan: bagaimana menguji sistem yang mendorong lumpur dan cairan ke permukaan pada awal, kejadian dan terus berlanjut (initiated and sustained)?

3. Sistem pengumpan: Bagaimana arsitektur tiga dimensi dari sistem pengumpan (feeder system) dan bagaimana ia terlibat sepanjang waktu.

Awal kejadian semburan Lumpur Sidoarajo dan dampaknya

Tanggal 29 Mei 2006, suatu semburan lumpur telah terjadi di Kecamatan Porong, di Kabupaten Sidoarjo, Provinsi Jatim.

Sampai bulan Juni 2007, Lumpur yang disemburkan dengan indikator sebagai berikut:

(a) volume 0,012 km³?

(b) mencakup wilayah seluas 3,6 km2 dan ketebalan lebih dari 10 m

(c) telah mengubur 4 desa dan 25 pabrik, dan

(d) memindahkan 11.000 orang.

Korban Jiwa (17 orang)

Terdapat 13 kecelakaan yang membawa kematian sebagai akibat pecahnya pipa gas yang terkubur di bawah tanggul buatan untuk membendung lumpur.

Semburan luapan ini telah diberi nama sebagai lusi (lumpur ‘mud’ Sidoarjo) dan nama ini selanjutnya digunakan.

Lusi kaitannya dengan pemboran eksplorasi Banjar Panji-1, faktor-faktor tekanan, kedalaman, dan stratigrafi yang secara umum tidak dimasukkan kedalam gunung lumpur

Lusi terjadi selama kegiatan pemboran dari lobang bor eksplorasi (exploration well hole) Banjar Panji-1, dalam kasus ini terdapat beberapa faktor (a.l. tekanan, kedalaman, stratigrafi), yang secara normal tidak dimasukkan pada sistem gunung lumpur.

Pertanyaan mendasar adalah bagaimana proses inisiasi dan berlanjutnya ‘man made’ Lusi

Walaupun diusulkan bahwa Lusi merupakan buatan manusia (Lusi is man-made), namun ia menyediakan suatu kesempatan untuk memahami mekanisme-mekanisme yang telah mengawali kejadiannya dan memelihara (initiation and maintenance) suatu mud volcano.

Makalah ini menggambarkan fakta di lapangan dan menelusuri mekanisme pembentukannya

Tujuan dari makalah ini adalah untuk menentukan mengapa semburan terjadi, membandingkan dengan contoh-contoh alami lainnya, dan mengevaluasi bagaimana kita dapat memperlajari sistem gunung lumpur tersebut bekerja.

SISTEM GUNUNG LUMPUR

Keberadaan gunung lumpur

Gunung Lumpur (mud volcano) keberadaannya di bumi ini sangat umum (Milkov, 2000), namun umumnya terjadi pada suatu jalur tektonik kompresif (compresional tectonic belts) seperti di Azerbaijan.

Di Jatim disamping Lusi juga Sangiran Dome

Gambar 1:

Memperlihatkan lokasi dari semburan di Kecamatan Porong dan Purwodadi dan Sangiran Dome, dimana gunung lumpur lainnya sebelumnya telah didokumentasikan (Plunke et al., 2003: di Indonesia Ware ad Ichram, 1997), pada beberapa delta besar seperti Mississippi (Neurauter and Bryant, 1990), lereng bawah laut (submarine slope) terjadi dikendalikan oleh efek gravitasi mengendalikan pengkeratan (gravitationally driven detachment) (seperti Delta Niger: Graue, 2000).

Gunung lumpur ciri rangkaian kerucut lumpur

Gunung lumpur merupakan suatu ciri yang hidup lama dari suatu rangkaian ‘kerucut’ lumpur dimana mengindikasikan sebagai suatu pulsa sejarah semburan (a pulsed eruptive history) (Evans et al., 2007), yang dapat terjadi dengan tenggang waktu antara 104-106 tahun.

Istilah gunung Lumpur

Istilah sistem gunung lumpur “mud volcano system” telah di usulkan oleh Steward dan Davies (2006) untuk menguraikan suatu himpunan dari struktur yang berasosiasi dengan suatu konstruksi bangunan (gunung Lumpur) dan komplek pengumpan yang menghubungkan gunung dengan sumber dari satuan stratigrafi tertentu (Lihat Gambar 2A).

Peran dari tekanan sumber fluida dan jaringan pengumpan

Sistem dikendalikan oleh tekanan dan sumber fluida, yang mungkin atau tidak pada posisi bersamaan dengan sumber dari lapisan-lapisan lumpur (lihat Deville et al., 2003). Di atas sumber fluida adalah suatu jalur pangumpan a feeder conduit (gambar 2 B),

Sistem terdiri dari komplek rekahan dan ’jalur tegak’ diisi lumpur, sebagai media campuran sedimen fluida ke permukaan bumi

Adapun struktur rinci umumnya tidak diketahui. Sistem itu terdiri dari komplek rekahan dan dike diisi Lumpur (2 C) dimana mengumpan suatu campuran fluida-sedimen tercampur ke permukaan Bumi (seperti Morley, 2003).

Semburan campuran cairan sediman disemburan membentuk ’mud volcano’ (suatu bangunan)

Cairan sedimen tercampur selanjutnya disemburkan membentuk ‘mud volcano’ – suatu istilah yang digunakan untuk menguraikan bangunan tersebut (Gam. 2D).

Sistem pengaliran gunung lumpur sangatlah kurang diketahui: (1) Model fluida dan lumpur bersama-sama seperti magma atau (2) dari satuan stratigrafi yang berbeda

Sebagai contoh, lumpur dan fluida dapat bercampur pada suatu waktu saat ia diinisiasikan, yang dapat dianalogikan dengan magma (seperti Davies dan Steward, 2005).

Sebagai alternatif lainnya fluida dapat diangkut dari suatu sumber yang lebih dalam, selanjutnya menggerakkan lumpur yang berada pada level stratigrafi yang lebih dangkal (Deville et al., 2003; Kopt et tal., 2003; You et al., 2004).

Sumber kantong-kantong lumpur atau masa lumpur yang besar berbentuk bulbous

Beberapa sistem gunung Lumpur diperkirakan terdiri dari beberapa kantong-kantong (multiple mud chambers) pada level yang berbeda (Deville et al., 2003; Planke et al., 2003).

Dimana model-model yang lainnya dari sistem gunung lumpur terdiri dari masa lumpur yang signifikan, dalam bentuk diapir ’bulbous’ (Brown, 1990; Milkov, 2000).

Davies dan Steward (2005) pertama kali menguraikan gunung lumpur Lusi

Suatu pendahulu dari gunung lumpur (Gamb. 2A) merupakan istilah digunakan oleh Davies dan Stewart (2005) untuk menguraikan gunung lumpur pertama yang disemburankan di lokasi Lusi, yang sebelumnya tidak ada sistem gunung lumpur.

Pengendali mekanisme penurunan penutup, oleh pembebanan (loading), hilangnya volume pada kedalaman adanya aliran, pembentuktukan sesar baru

Telah diperkirakan bahwa pada perkembangan gunung lumpur, suatu umpan balik akan berkembang yaitu terjadinya penenggelaman dari penutup disebabkan oleh pembebanan.

Aliran (conduit) mengerosi batuan dinding, dan hilangnya volume pada kedalaman menyebabkan pembentukan dari rekahan dan sesar baru pada stratigrafi batuan penutup.

Struktur pada mulut menyediakan suatu jalan keluar dari campuran fluida dan lumpur (fluid-mud mix).

KEDUDUKAN GEOLOGI

Cekungan Jawa Timur

Cekungan Jawa Timur (East Java Basin) merupakan suatu cekungan ekstensi yang terinversi (inverted extensional basin) (Matthews and Brandsden, 1995).

Struktur half graben

Cekungan tersebut terdiri dari rangkaian struktur setengah terban (half graben) berarah timur-barat dimana ekstensi aktif selama Paleogen, selanjutnya pada Miosen Awal sampai sekarang direaktifkan kembali pada rezim kompresif.

Pengisian cekungan dengan sedimen bertekanan berlebih (overpressured)

Cekungan Oligosin-Miosen sampai sekarang telah diisi dengan karbonat marin dan lumpur marin, beberapa diantaranya dikenal mempunyai tekanan berlebih ‘overpressured’ (lihat Osborne dan Swarbrick, 1997).

Implikasi tektonik kompresif (compressive tectonic)

Sebagai hasil dari inversi kompresif tersebut, lapisan ini akan terlipat lemah. Selanjutnya sesar-sesar normal dan naik akan memotong puncak lipatan antiklin terbalik (see Matthews and Bransden, 1995).

Potongan kecil dari antiklin kecil berarah timur-barat merupakan sasaran dari kegiatan eksplorasi sumur Banjar Panji-1.

Penemuan gunung lumpur sebelumnya

Gunung lumpur telah didokumentasi sebelumnya di Jawa Timur. Sebagai contoh, ia diketemukan pada puncak ‘Sangiran Dome’ (bagian salah satu dari lipatan-lipatan Neogen berarah timur-barat; Watanabe dan Kadar, 1985) dan mendekati Purwodadi, yang berada 200 km dari Lusi (Gamb. 1).

A) Ilustrasi skematik dari komponen utama dari sistem gunung lumpur.

Sistem gunung lumpur dapat dibagi menjadi domain struktur intrusi dan ekstrusi. Cairan bisa kemungkinan bersama dengan sumber lumpur atau masuk dari sumber yang lebih dalam menyebabkan mobilisasi dari lumpur dangkal dan litologi penutup lainnya.

Percampuran lumpur-fluida diangkut melalui rekahan dan sesar-sesar ke permukaan, dimana kubah tertahan (stacked cones) terbentuk karena episode semburan dan periode tenang.

(B) Gambaran dari kubus seismik (lihat Bahorich and Frarmer, 1995) sepanjang ‘Gunashli mud volcano’ (Selatan Laut Caspia, dari Davies dan Steward, 2005).

Memperlihatkan sistem pengumpan aliran (feeder conduits), struktur internal secara rinci tidak diketahui.

© Lumpur yang mengisi dyke dari antiklin Jerudong di Brunai (lihat Morley, 2003).

Tipe-tipe lempung mengisi rekahan berpotensi bisa mengangkut percampuran lumpur-fluida ke permukaan;

(D) Foto gunung lumpur dari Azerbaijan.

Terdiri dari beberapa gryphons dari aliran lumpur kecil.

Analogi batulempung Miosen bertekanan berlebih

Tekanan berlebih dari lempung berumur Miosen kemungkinan identik dengan Formasi Tuban atau Tawun (sama umur dengan Kujung Limestone – lihat Matthews dan Bransden, Gamb. 2).

Anatomi sitem gunung lumpur dari data seismik refleksi tiga dimensi

Komponen dari sistem gunung lumpur diketahui dari data seismik tiga dimensi dan singkapan.

Formasi Kalibeng Atas diperkirakan sebagai sumber dari lumpur (Watanabe dan Kadar, 1985).

OBSERVASI

Volume, Kecepatan, dan Dimensi

Tipe volume semburan, tenggang waktu (duration), kecepatan (rate), keberadaan spasial (spatial extend) dan rasio aspek (aspect ratio) dipilih secara alami dari beberapa gunung lumpur yang telah ada dapat dibandingkan dengan Lusi (Tabel 1 dan 2)

Dari perbandingan kasus di atas, memperlihatkan bahwa semburan Lusi mempunyai suatu volume yang signifikan, dan lingkup spasial yang panjang.

Rata-rata kecepatan semburan tidak terlalu tinggi. Dalam kaitan ini Lusi mempunyai aspek rasio yang cukup tinggi (Table 2).

Hal itu juga dapat dikatakan bahwa gunung lumpur yang berumur panjang terdiri dari beberapa kubah yang terbentuk sebagai tahap perkembangan berganda semburan dan non-semburan (Evans et al., 2007)

Luapan Lusi (Lusi Edifice) mempunyai volume melebihi dari 22,5 km3 – yang masih aktif dan sangat menonjol (Stewart and Davies, 2006).

Even Kunci dan Data Bawah Permukaan

Status sumur Banjar Panji-1:

Banjar Panji-1 merupakan sumur eksplorasi dengan target gas alam (natural gas) dalam batuan karbonat Formasi Kujung (carbonate rock of Kujung Formation) di Cekungan Jawa Timur. Sumur tersebut mencapai kedalaman 2834 m.

Detik-detik lahirnya Lusi:

Selanjutnya pada jam 05.00 WIB tanggal 29 Mei 2006, 200 m baratdaya dari sumur terjadi semburan uap, air, dan sejumlah gas yang kecil.

Dua semburan laiinya berdurasi pendek

Tanggal 2 dan 3 Juni 2006, dua semburan lainnya bermula pada jarak 800 – 1000 m ke arah timurlaut dari sumur, namun keduanya berhenti 5 Juni.

Karakter umum fisik Lusi saat itu: uap, padaatan, fluida, temperatur

Dilaporkan oleh penduduk setempat temperatur puncak dari percampuran lumpur dan air mencapai 70-100 ^oC.

Berlanjutnya semburan uap terlihat pada awal dari foto semburan, mendukung adanya temperatur yang tinggi.

Gempabumi Yogyakarta 27 Mei 2006

Pada tanggal 27 Mei 2006 terjadi suatu gempabumi berkekuatan 6,3, dengan pusat gempa 280 km kearah barat-baratlaut dari semburan Lusi, dekat Yogyakarta (USGS, 2006).

Genangan campuran air-lumpur menutupi daerah ~3,6 km2

Semburan dari campuran air-lumpur telah terus berlangsung pada lokasi sama dengan saat terjadi semburan awal, dan lumpur telah menutupi daerah sekitar 3,6 km².

Resume pemboran pada lapaisan di bawah permukaan

Data tidak dipublikasikan (litologi log, deskripsi biostratigrafi, gamma ray, sonic, density log) mengindikasikan bahwa sumur dibor sebagai berikut:

(a) Formasi Pucangan dan Kabuh berumur Pleistosen,

(b) Selanjutnya sekitar 1000m terdiri dari lumpur bertekanan tinggi (overpressure) dengan selingan pasir (Formasi Kalibeng, Umur Pliosen)

(c) 1300 m tebal selang-seling dari pasir dan lumpur, dan akhirnya

(d) Sumur menembus batugamping (diperkirakan Formasi Kujung), dimana telah berada pada tekanan berlebih.

Bagian lapisan sedimen yang ditempus pemboran tanpa casing

Tidak ada selubung (casing) antara dasar dari lubang (Formasi Kujung) dan ~1743 m dari penutup, termasuk 1000 m dari lumpur Formasi Kalibeng Atas dengan tekanan berlebih dan keseluruhan 1300 m dari selingan lumpur dan pasir.

Kondisi lapisan paling bawah

Diketahui bahwa: (a) pada Banjar Panji-1, tekanan pori (pore pressure) pada ke dalam 2130 m (700 m di atas batugamping Kujung) sebesar 38 Mpa (5500 psi) dan (b) bahwa sumur berada 5 km jauhnya dari sumur Porong-1.

Tekanan batugamping pada akuifer batugamping Kujung sebesar 48 MPa (6970) pada kedalaman 2597m .

INISIASI GUNUNG

Model

Tekanan Pori

Ditentukan bahwa tekanan pori (pore pressure) sebesar 38 MPa (5500) pada kedalaman 2130 m di sumur Banjar Panji-1 (pada tekanan 2300 psi).

Data Sumur Porong-1 sebagai analogi/korelasi

Pada sumur Porong-1, digunakan tekanan 48 MPa (6970 psi) pada kedalaman 2597, muntuk menghitung suatu tekanan berlebih ke 31 MPa dalam batugamping Kujung.

Asumsi Formasi Kujung sebagai akuifer regional

Pada asumsi bahwa batugamping Kujung merupakan akuifer regional (regional aquifer), dimana tampaknya telah memberikan tekanan kecepatan tinggi berlanjut pada Lusi.

Perkiraan overpresure pada dasar sumur BJP-1

Diperkirakan tekanan berlebih ~ 21 MPa pada dasar dari Banjar Panji-1 pada kedalaman 2830 m.

Penafsiran terjadinya ’kick’ pada batugampai ‘overpressure’

Diusulkan bahwa peboran pada batugamping bertekanan lebih menyebabkan masukan fluida rongga kedalam sumur bor (diketahui sebagai suatu ‘kick’).

Hubungan tekanan antara Fm Kujung dan Kalibeng Atas

Sumur bor itu sendiri menyediakan hubungan tekanan dari batugamping pada akuifer lebih dangkal juga lumpur bertekanan lebih pada Formasi Kalibeng Atas.

Awal terjadinya semburan

Semburan bermula dengan uap dan air, dan ini tidak keluar melalui lubang sumur, tapi terjadi pada tempat sejauh 200-1000 m menjauhi.

Jalur pengangkutan pada batuan penutup

Karena itu rute pengangkutan untuk uap dan lumpur tidak melalui lubang bor tapi melalui sekitar batuan penutup.

Terjadinya rekahan hidrolik dipicu tekanan pori yang tinggi

Tekanan pori yang tinggi telah menyebabkan rekahan hidrolik (hydrolic fracture) mulai dari penutup sedimen, (lihat Engelder, 1993) ketika tekanan rongga melebihi kekuatan rekahan (fracture strength).

Kondisi ini untuk menciptakan rekahan-rekahan hidrolik (hydraulic fractures) yang umumnya terbentuk pada strata terdangkal yang tidak dilindungi casing.

Penafsiran pembentukan rekahan dari kedalaman 1-2 Km (F. Kalibeng Atas)

Diusulkan bahwa rekahan-rekahan terbentuk pada Formasi Kalibeng Atas dan berpropagasi dari kedalaman 1-2 km ke permukaan pada suatu perioda jam-an.

Bukti temperatur dan asumsi gradien panas bumi

Kedalaman tersebut didukung oleh temperatur dari semburan campuran lumpur-air, yang mencapai 70-100oC.

Diindikasikan sebagai pengangkutan sedimen yang cepat dari kedalaman 1,5 ke 3 km, yang diasumsikan dengan suatu gradien panas bumi (geothermal gradient) sebesar 25o/km dan temperatur permukaan sebesar 28^oC.

Rekahan diinduksi pemboran dan aliran fluida

Rekahan yang telah diinduksi oleh pemboran dan proses aliran fluida, dimana sumur bor pada gambar 4 (Skematik tiga dimensi dari Lusi).

Empat tahapan perkembangan mud volcano Lusi

Gunung lumpur Lusi memperlihatkan empat tahapan pengembangan.

Satu dari tiga diagram menggambarkan evolusi antara bulan Mei-Desember 2006 (A-C), dan diagram keempat diagram (D) memperlihatkan perkiraan fase evolusi yang berikutnya,

(A) Maret sampai Mei 2006:

Sumur Banjar Panji-1 dibor kearah Formasi Kujung, melalui lumpur bertekanan lebih (Formasi Kalibeng) dan selingan pasir dengan lumpur;

(B) Mei 2006:

Batuan karbonat dari Formasi Kujung ditembus, selanjutnya menyebabkan kick (masuknya fluida ke dalam lubang bor).

(C) Pasca 2007:

Kawah terbentuk sekitar cerobong (vent), dan terjadi amblesan halus menyerupai keruntuhan (gentle sag-like subsidence) dari kawasan dimana aliran lumpur panas berlangsung.

Puncak lumpur kecil (smaller mud cones) kemungkinan disemburkan sebagai hasil pengembangan dari seburan (conduit). Karena foundering dari stratigrafi penutup.

Gambar 3.

Skematik diagram tahapan tumbuh dan perkembangan Lusi

Sumber air dari Formasi Kujung

Pada Lusi, masuknya air pori ke dalam lubang bor kemungkinan berasal dari batugamping Kujung, tapi suatu lumpur berat pemboran telah dipindahkan kedalam rekahan.

Sehingga fluida mulai mengalir dari Formasi yang lebih berporositas dan dapat dialiri air pada batuan penutup (overvorden).

Proses penggerusan sedimen oleh aliran fluide bertekanan tinggi

Mengalirnya fluida pada lumpur bertekanan tinggi (dan karena undercompacted), lumpur akan menggerus sedimen yang tidak terlitifikasikan (unlithified sediment), dimana juga akan mengkontribusikan ronga air untuk tercampur.

Lumpur akan kohesif, dan pada suatu jalan yang sama untuk entrainent lumpur pada kedudukan sedimen, shear stress oleh pergerakan air telah menyebabkan sediment’s cohesive yield strength (e.g. Dade et al., 1992; Kanenburg ad Witerwerp, 1997) untuk ia menjadi entrained.

Proses entrainent telah diusulkan untuk mud volcano di UK, contohnya, dimana air dari akuifer di bawahnya melewati penutup yang kaya lumpur, menyebabkan terbentuknya suatu sistem subterranean cavern (Briswot et al., 2000).

Alternatif percampuran fluida dan lumpur

Proses umum yang sama juga telah diusulkan oleh Deville et al. (2003) untuk gunung Lumpur di Trinidad. Diperkirakan bahwa runtuhnya lapisan Kalibeng Atas akan mengkontribusikan pada proses-proses percampuran.

Juga dipercaya bahwa air panas pada dimensi yang luas akan memungkinkan berkembangnya sel konveksi (convection cells), dimana akan memberikan proses percampuran (a.l., Deville et al., 2003).

Hasil dari percampuran air-lumpur adalah bergeraknya ke atas rekahan-rekahan saat sedimen mengalir dengan lumpur berada pada kondisi suspensi (suspention).

Percampuran berawal untuk menyemburkan pada permukan, dikendalikan oleh tekanan dari fluida pori (pore fluids) dalam batugamping Kujung.

Percampuran mekanisme untuk gunung lumpur kemungkinan telah menyebabkan sangat dilute, komposisi dari percampuran air-lumpur dan aspek rasio dari aliran.

Proses erosi dinding saluran dan keruntuhan

Erosi dari dinding pada rekahan-rekahan juga tampaknya (itu terjadi pada gunung Lumpur lainnya), dan karena itu semburan utama akan tumbuh ke atas dan lateral, secara periodik akan runtuh ke dalam.

Pengendali Tekanan

Asumsi tekanan pada dasar lubang sumur BJP-1

Bila suatu kolom ‘sedimen lumpur’ berada pada kedalaman 2830 m, selanjutnya semburan lumpur-air tercampur, dan mempunyai densitas 1,3 gsm-3, berdasarkan asumsi rasio air:Lumpur 80:20, kolom lumpur akan mencapai tekanan 36 MPa (5225 psi) pada dasar dari lubang eksplorasi Banjar Panji-1.

Pengendali mekanisme aliran fluida-lumpur oleh perbedaan tekanan

Tekanan ini sebesar 12 MPa kurang dari perkiraan dari tekanan di dalam batugamping (48 MPa), karena itu tampaknya bahwa aliran yang diamati dikendalikan oleh perbedaan tekanan.

Tidak berpengaruhnya faktor ekspansi gas

Ekspansi gas (Brown, 1990) tidak dianggap penting sebagai mekanisme pengangkat saat ini.

TAHAP PENGEMBANGAN BERIKUTNYA

Faktor-Faktor yang mempengaruhi pada tahap perkembangan

Tekanan, aliran, dan erosi di bawah permukaan pada dinding semburan

Bila terdapat jalur berlanjut ke permukaan karena penyebab erosi di bawah permukaan dari dinding semburan, masuknya fluida pori dan semburan akan berlanjut sampai tekanan akuifer sama dengan tekanan disebabkan oleh kolom vertikal dari semburan campuran Lumpur-air (a.l. 12 MPa).

Faktor besarnya perbedaan tekanan terhadap intensitas aliran

Sebagai alternatifnya, bila lumpur mendapatkan akses ke permukaan melalui rekahan-rekahan yang akan tetap terbuka terhadap tekanan yang minimum. Sehingga aliran akan berkurang secara bermakna, bila tekanan penutup rekahan dicapai, tekanan ini akan tergantung pada kedalaman tertentu dari rekahan-rekahan terjadi.

Sekali tekanan dikendalikan, kompaksi dari lempung yang diekstrusikan dan intrusikan dapat menyebabkan dari semburan lumpur-air pada tingkat rendah, untuk tahunan atau abad mendatang.

Hal ini sebagaimana dicatat pada mud volcano lainnya seperti di Piparo di Trinidad dan banyak gunung Lumpur di Azerbaijan antara pase-pase eruptif aktif.

Pembentukan cavern (growongan) dan keruntuhan

Bila model masuknya lumpur dalam Formasi Kalibeng adalah benar, maka sekurang-kurangnya tekanan pori menurun.

Memungkinkan aliran berhenti, subterranean caverns akan runtuh (Gamb. 4 D).

Pembentukan kaldera dan amlesan (sag-like subsidence)

Diperkirakan bahwa daerah sekitar saluran (vent) akan membentuk suatu kaldera dan daerah dari aliran lumpur akan mengalami amblesan seperti jatuh (sag-like subsidence).

Pola amblesan ini konsisten dengan gunung Lumpur lainnya (Stewart and Davies, 2006).

Amblesan disebabkan oleh rekahan dari pada pipa gas terkubur oleh gunung lumpur dan sistem tanggul, telah menunjukkan bahwa runtuhan telah mulai berinisiasi.

DISKUSI

Dipengaruhi oleh pemboran atau gempabumi?

Lusi dinisiasi oleh hubungan langsung dengan fluida bertekanan tinggi dan pembentukan rekahan

Diusulkan bahwa Lusi merupakan hasil dari adanya hubungan langsung dengan suatu fluida bertekanan tinggi pada suatu kedalaman tertentu, dengan sedimen-sedimen yang lebih dangkal pada suatu kedalaman dimana rekahan dapat diinisiasikan.

Sekali ia diinisiasikan, selanjutnya rekahan-rekahan akan dipropagasikan pada permukaan, yang dikendalikan oleh tekanan dalam(deep pressure).

Hubungan fluida bertekanan tinggi disebabkan oleh pemboran dan bukan oleh gempabumi

Kegiatan pemboran memungkinkan hubungan ini, dan model yang dikembangkan bahwa gempabumi yang terjadi dua hari sebelumnya adalah bersamaan (coindidental) menjadi tidak diterima.

Alasan utama untuk tidak memperhatikan dipicu oleh gempa bumi, dikontribusikan oleh faktor-faktor:

(a) Tidak ada semburan gunung lumpur dilaporkan di Jawa pada saat bersamaan;

(b) Gempa bumi memproses semburan lumpur selama dua hari;

(c) Likuifaksi seisogenik (seisogenic liquefaction) selalu terjadi selama gempa bumi menggoyang sedimen (seperti Ambraseys, 1988);

(d) Tidak dilaporkan adanya ‘kick’ selama gempa bumi atau sesaat setelahnya;

(e) Pasir, daripada lumpur, akan lebih kohesif pada likuifaksi dikarenakan goyangan gempa bumi karena ia non kohesif, sendimen berbutir;

Konstrain dari tidak digunakannya selubung pada sumur bor

Suatu gempabumi dapat membentuk rekahan baru dan meperlemah bagian lemah dari sumur eksplorasi, yang tidak dilindungi selubung.

Tidak dapat menerima rekahan yang dipicu oleh gempabumi dengan pusat berjarak 200 km jauhnya

Tapi itu sulit diterima untuk dapat membentuk rekahan yang dipengaruhi gempabumi yang berjarak 200 km jauhnya dari sumur ini, untuk seterusnya menyediakan keseluruhan jaringan rekahan yang dibutuhkan untuk suatu semburan pada permukaan bumi.

Masalah belum terjawab adalah inisiasi percampuran subterranean

Inisiasi dan percampuran subterranean merupakan suatu pertanyaan mendasar di dalam studi sistem gunung lumpur, adalah bagaimana ia diinisiasikan.

Model rekahanhidro sebagai alteranatif media penghubung sebagai rintisan gunung lumpur

Model yang disusulkan oleh Brown (1990), Van Rensbergen et al. (1999), Davies dan Stewart (2005), dam Stewart and Davies (2006) merupakan rekahanhidro (hydrofractures) yang dapat menebus beberapa kilometer dari kerak dan membawa campuran cairan-sedimen yang menyembur sebagai bentuk suatu rintisan gunung (pioneer volcano).

Karena dalam kasus ini kita mengetahui bahwa percampuran air dan lumpur telah ditranspor sejauh ~2 km melalui penutup, sepanjang rekahan-rekahan baru atau reaktivasi (new fractures or reactivation).

Semburan Lusi mendukung usulan model dari penulis-penulis tersebut.

Alternatif sumber air dan lumpur pada lapisan yang bersamaan

Semburan Lusi juga diperkuat konsep daripada sumber air dan sumber lumpur bersama-sama pada unit stratigrafi yang sama (batu lumpur pada kedalaman 2.000 m mempunyai strength dan tidak dengan porositas sebesar 70-80% dibutuhkan oleh komposisi sedimen Lusi).

Alternatif sumber air lebih dalam daripada lapisan penutup lumpur

Cairan mempunyai suatu kedalaman yang lebih dalam, dan lumpur dihasilkan di dalam penutup (e. g.Bristow et al., 2000 ; Deville et al., 2003 ; Kopf et al., 2003 ; You et al., 2004).

Penulis lebih memilih model percampuran subterranean berbeda

Model percampuran subterranean berbeda dari konsep kebersamaan keberadaan antara lumpur dan fluida (Davies dan Stewart, 2005; Stewart dan Davies, 2006), dan berbeda dengan model-model untuk mobilisasi bawah permukaan dari pasir dimana kebersamaan dari pasir dan fluida merupakan suatu asumsi yang umum.

Lumpur khususnya susceptible to entrainent karena tekanan lebih, dimana tidak memungkinkan terjadinya kompaksi (Osborne dan Swarbrick, 1977). Akuifer tekanan menyediakan suatu kendali tekanan.

Fenomena Umum?

Semburan liar bawah bukannya tidak umum (al. Tingay et al.,2005) dan dapat melibatkan pengerusan sedimen (entrainent), tapi skala dari mobilisasi sedimen, dipicu oleh aktivitas pemboran, tidak didokumentasikan sebelumnya.

Suatu kombinasi dari faktor-faktor yang diperhitungnya menjadi jarang:

1. Penetrasi lumpur bertekanan lebih yang memungkinkan mengerosi;

2. Diikuti oleh Penetrasi dari suatu akuifer yang melepaskan sejumlah volume yang besar dari rongga air; dan

3. Tekanan buatan manusia terkait menyediakan 1,7 penampang lubang terbuka.

KESIMPULAN

Inisiasi Lusi melalui penampang terbuka Sumur Banjar Panji-1:

Tampaknya Lusi diinisiasikan sebagai hasil dari akses pada suatu akuifer bertekanan tinggi (high-pressure aquifer) pada kedalaman 2,5-2,8 km.

Melalui suatu penampang lubang terbuka dari sumur Banjar Panji-1 pada suatu kedalaman dimana rekahan dapat diinisiasikan.

Propagasi rekahan sebagai media pengangkutan:

Lusi mengindikasikan adanya rekahan yang berpropagasi dari kedalaman beberapa kilometer di bawah permukaan.

Dipicu oleh aliran fluida dan terjadinya suatu sistem percampuran subterranean, dimana air diangkut dari suatu satuan sedimen yang lebih dalam.

Prediksi semburan akan berlangsung tahunan ke depan:

Memprediksi tahap perkembangan berikutnya, dihadapkan dengan beberapa kesulitan.

Namun tidak diperdebatkan lagi bahwa sekitar 173 hari semburan sangat aktif, hal ini mencirikan suatu akuifer yang sangat besar telah ditembus.

Penulis percaya bahwa beberapa aktivitas semburan (kemungkinan dengan tingkat yang lebih rendah) akan berlanjut selama beberapa bulan, atau bahkan tahunan mendatang.

Prediksi terjadinya amblesan di sekeliling kawah utama:

Pada beberapa bulan mendatang. suatu daerah dengan radius beberapa kilometer akan mengalami amblesan seperti runtuh (sag-like subsidence), dengan terjadinya runtuhan yang drastik di sekeliling kawah utama.

Perlunya pengukuran amblesan tanah untuk prediksi dampak bencana geologi ke depan:

Pemodelan dan pengukuran langsung dari amblesan tanah inevitable land subsidence akan menolong untuk memprediksi dampak yang berpotensi ke depan dari gunung lumpur Lusi terhadap penduduk setempat.

REFERENSI YANG DITEMPATKAN

Ambraseys, N.N., 1988, Engineering seismology: Earthquake Engineering and Structural Dynamics, v. 17, p. 1–105.

Bahorich, M., and Farmer, S., 1995, 3-D seismic discontinuity for faults and stratigraphic features: The coherence cube: The Leading Edge, v. 14, p. 1053–1058, doi: 10.1190/1.1437077.

Bristow, C.R., Gale, I.N., Fellman, E., and Cox, B.M., with Wilkinson, I.P. and Riding, J.B., 2000, The lithostratigraphy, biostratigraphy and hydrogeological significance of the mud springs at Templars Firs, Wootton Bassett, Wiltshire: Proceedings of the Geologist’s Association, v. 111, p. 231–245.

Brown, K.M., 1990, The nature and hydrogeological significance of mud diapirs and diatremes for accretionary prisms: Journal of Geophysical Research, v. 95, p. 8969–8982.

Dade, W.B., Nowell, R.M., and Jumars, P.A., 1992, Predicting erosion resistance of muds: Marine Geology, v. 105, p. 285–297, doi: 10.1016/0025- 3227(92)90194-M.

Davies, R.J., and Stewart, S.A., 2005, Emplacement of giant mud volcanoes in the South Caspian Basin: 3D seismic reflection imaging of their root zones: Journal of the Geological Society [London], v. 162, p. 1–4, doi: 10.1144/0016- 764904-082.

Deville, E., Battani, A., Griboulard, R., Guerlais, S., Herbin, J.P., Houzay, J.P., Muller, C., and Prinzhofer, A., 2003, The origin and processes of mud volcanism: New insights from Trinidad, in Van Rensbergen, P., Hillis, R.R., Maltman, A.J., and Morley, C.K, eds., Subsurface Sediment Mobilization: London, Geological Society Special Publication 216, p. 475–490.

Deville, E., Guerlais, S.-H., Callec, Y., Griboulard, R., Huyghe, P., Lallemant, S., Mascle, A., Noble, M., and Schmitz, J., 2006, Liquefied vs stratified sediment mobilization processes: Insight from the South of the Barbados accretionary prism: Tectonophysics, v. 428, p. 33–47, doi: 10.1016/j.tecto.2006.08.011.

Engelder, T., 1993, Stress Regimes in the Lithosphere: Princeton, New Jersey, Princeto University Press, 457 p.

Evans, R.J., Davies, R.J., and Stewart, S.A., 2007, Internal structure and eruptive history of a kilometre-scale mud volcano system, South Caspian Sea: Basin Research (in press).

Graue, K., 2000, Mud volcanoes in deepwater Nigeria: Marine and Petroleum Geology, v. 17, p. 959–974, doi: 10.1016/S0264-8172(00)00016-7.

Kopf, A.J., 2002, Significance of mud volcanism: Reviews of Geophysics, v. 40, 52 p.

Kopf, A., Deyhle, A., Lavrushin, V.Y., Polyak, B.G., Gieskes, J.M., Buachidze, G.I., Wallmann, K., and Eisenhauer, A., 2003, Isotopic evidence (He, B, C) for deep fluid and mud mobilization from mud volcanoes in the Caucasus continental collision zone: International Journal of Earth Sciences, v. 92, p. 407–425.

Kranenburg, C., and Winterwerp, J.C., 1997, Erosion of fluid mud layers: 1: Entrainment model: Journal of Hydraulic Engineering, v. 123, p. 504–511, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9429(1997)123:6(504).

Matthews, S.J., and Bransden, P.J.E., 1995, Late Cretaceous and Cenozoic tectonostratigraphic development of the East Java Sea Basin, Indonesia: Marine and Petroleum Geology, v. 12, p. 499–510, doi: 10.1016/0264-8172(95)91505-J.

Milkov, A.V., 2000, Worldwide distribution of submarine mud volcanoes and associated gas hydrates: Marine Geology, v. 167, p. 29–42, doi: 10.1016/S0025- 3227(00)00022-0.

Morley, C.K., 2003, Outcrop examples of mudstone intrusions from the Jerudong anticline, Brunei Darussalam and inferences for hydrocarbon reservoirs, in Van Rensbergen, P., Hillis, R.R., Maltman, A.J., and Morley C.K., eds., Subsurface Sediment Mobilization: London, Geological Society Special Publication 216, p. 381–394.

Neurauter, T.W., and Bryant, W.R., 1990, Seismic expression of sedimentary volcanism on the continental slope, northern Gulf of Mexico: Geo-Marine Letters, v. 10, p. 225–231, doi: 10.1007/BF02431069.

Osborne, M.J., and Swarbrick, R.E., 1997, Mechanisms for generating overpressure in sedimentary basins: A reevaluation: AAPG Bulletin, v. 81, p. 1023–1041.

Planke, S., Svensen, H., Hovland, M., Banks, D.A., and Jamtveit, B., 2003, Mud and fluid migration in active mud volcanoes in Azerbaijan: Geo-Marine Letters, v. 23, p. 258–268, doi: 10.1007/s00367-003-0152-z.

Stewart, S.A., and Davies, R.J., 2006, Structure and emplacement of mud volcano systems in the South Caspian Basin: AAPG Bulletin, v. 90, p. 753–770.

Tingay, M.R.P., Hillis, R.R., Morley, C.K., Swarbrick, R.E., and Drake, S.J., 2005, Present-day stress orientation in Brunei: A snapshot of ‘prograding tectonics’ in the Tertiary delta: Journal of the Geological Society [London], v. 162, p. 39–49, doi: 10.1144/0016-764904-017.

United Nations Final Technical Report, 2006, United Nations Disaster Assessment and Coordination mission in June & July 2006 and follow-up mission in July 2006: Published in Switzerland by the Joint UNEP/OCHA Environment Unit, 53 p., http://rovicky.wordpress.com/files/2006/09/environment_assessment_ report_final.pdf.

U.S. Geological Survey, 2006, http://earthquake.usgs.gov/eqcenter/eqinthenews/ 2006/usneb6/.

Van Rensbergen, P., Morley, C.K., Ang, D.W., Hoan, T.Q., and Lam, N.T., 1999, Structural evolution of shale diapirs from reactive rise to mud volcanism: 3D seismic data from the Baram delta, offshore Brunei Darussalam: Journal of the Geological Society [London], v. 156, p. 633–650.

Ware, P., and Ichram, L.O., 1997, The role of mud volcanoes in petroleum systems: Examples from Timor, the south Caspian, and the Carribean, in Howes, J.V.C., and Noble, R.A., eds., Proceedings, IPA Petroleum Systems of SE Asia and Australia Conference, Jakarta, Indonesia: Independent Petroleum Association, p. 955–970.

Watanabe, N., and Kadar, D., 1985, Quaternary geology of the hominid fossil bearing formations in Java, in Watanabe, N., and Kadar, D., eds., Report of the Indonesia–Japan Joint Research Project CTA-41, 1976–1979: Bandung, Indonesia, Geological Research and Development Centre Special Bulletin 4.

You, C.-F., Gieskesb, J.M., Leec, T., Yuic, T.-F., and Chenc, H.-W., 2004, Geochemistry of mud volcano fluids in the Taiwan accretionary prism: Applied Geochemistry, v. 19, p. 695–707, doi: 10.1016/j.apgeochem.2003.10.004.

Manuscript received 1 November 2006; accepted 10 December 2006.