Hochstein 2010

Pemantauan Mud Volcano Lusi:

Sistem Tekanan-Bumi, di Jawa, Indonesia

Monitoring of LUSI Mud-Volcano: a Geo-Pressured System, Java, Indonesia

Manfred P Hochstein, Sayogi SudarmanSGGES and IESE, University of Auckland, Priv, Bag 92019, Auckland, New Zealand Trisakti University, Jakarta, Indonesia

Keywords: Surface discharge, boiling fluids, geo-pressured system, low-T system, heat and mass discharge rates.

BLOG WORDPRESS.COM:

Hochstein 2010, Pemantauan Mud Volcano Lusi: Sistem Tekanan-Bumi, di Jawa, Indonesia »

https://hardiprasetyolusi.wordpress.com/2015/11/08/hochstein-2010-pemantauan-mud-volcano-lusi-sistem-tekanan-bumi-di-jawa-indonesia/

Preview Full Document: View

Preview Figures modified by Hardi: View

SARI

Lusi sebagai sistem panas bumi bertemperatur rendah, manifestasi Geo-pressure

Gunung Lumpur (mud volcano) LUSI merupakan manifestasi permukaan yang dominan dari sistem tekanan bumi (Geo-pressure), sistem panas bumi bersuhu rendah (low temperature geothermal system) di pulau Jawa.

Lusi berlokasi dekat sumur eksplorasi dan kejadiannya 2 hasi seteleh gempabumi besar

Gunung lumpur Lusi dengan semburan cairan panas dan lumpur (hot fluids and mud) pada akhir Mei 2006.

Berlokasi didekat sumur eksplorasi dalam (deep oil exploration well) 2,8 km yang belum selesai dibor, dua hari setelah gempa bumi besar (major earthquake).

Imbuhan lumpur dari kawah tersembunyi dengan kecepatan luapan 1 - 1,5m3/detik

Imbuhan lumpur (mud discharges) yang berasal dari sebuah kawah tersembunyi (concealed crater) secara tidak teratur, dengan kesimpulan tingkat kecepatan volume (volume rate) jangka panjang antara 1 sampai 1,5 m3/detik dan terus berlanjut sejak saat itu.

Dampak daerah tergenang 6 km2 dan menyebabkan pengungsi 40.000 orang

Daerah tergenang (flooded area) telah meningkat dari awalnya 1 km2 pada bulan Juni 2006 menjadi 6 km2 Mei 2007; telah menyebabkan 40.000 orang mengungsi. Daerah ini telah tertutup dan tersekat-sekat dengan suatu jaringan bendungan yang besar (network of huge dams).

Sumber lumpur cair panas 1,7 km, tekanan 30Mpa, temperatur 100oC gradien 40oC/km

Imbuhan dari lumpur cair panas (discharged hot liquid mud) pada awalnya berasal dari kedalaman sekitar 1,7 km dimana membentuk tekanan sebesar 30 MPa dan temperatur 100 derajat C (dengan gradien sebesar 40 derajat C/km).

Pasca 1 th. penurunan tekanan pori lapisan atas menyebabkan ablesan area seluas 7km2

Setelah waktu satu tahun penurunan tekanan pori (Pore pressure) di lapisan sedimen lebih atas (upper sediments) telah menyebabkan terjadinya awal amblesan (initial subsidence) pada suatu area seluas 7 km2.

Pada daerah tercakup luapan lumpur membentuk amblesan berbentuk baskom

Sebagai hasil amblesan berbentuk mangkok (subsidence bowl) telah diakomodasikan hanya pada bagian dari lumpur yang ekstrusikan (extruded mud), dimana luapannya dilindungi oleh bendungan besar yang dibangun.

KESIMPULAN

Lusi merupakan manifestasi permukaan dari tekanan bumi, sistem panas bumi temperatur rendah:

Lusi mud volcano yang menyembur di dekat Surabaya (Jawa) pada akhir Mei 2006 merupakan manifestasi permukaan yang dominan dari tekanan bumi (is the dominant surface manifestation of a geo-pressured), sistem panas bumi temperatur rendah (low temperature geothermal system).

Lusi mengeluarkan lumpur cair panas mendekati titik didih

Lusi mud volcano telah mengeluarkan lumpur cair panas mendekati temperatur titik didih (discharged hot liquid mud close to boiling point temperature), sudah berlangsung lebih dari 3 tahun dan pada Maret 2009 telah membanjiri suatu daerah lebih dari 10 km2.

Disertai imbuhan papran gas CO2 dan CH4

Kenampakan lainnya termasuk imbuhan paparan gas yang luas terutama CO2 dan CH4 (wide-spread gas discharges mainly CO2 and CH4).

Lumpur panas naik keatas dari kedalaman > 1,7 Km

Lumpur panas naik ke atas dari kedalaman >1,7 km (The hot mud rises from >1.7 km depth.).

Anomali karakteristik Lusi, mempunyai viskositas lumpur cair panas dengan kandungan gas yang tinggi

Sebagai perbandingan terhadap mud volcano lainnya yang telah dibahas di literatur (Kopf, 2002), Lusi dengan kenampakan yang berbeda (anomali) karena mempunyai viskositas yang lebih rendah (low viskosity) dari keluaran lumpur cair panas dengan komponen gas yang tinggi (of the discharged hot liquid mud with its high gas component).

Membentuk dataran lumpur atau danau lumpur yang luas

Menghasilkan suatu dataran banjir lumpur atau dalau lumpur yang luas (that has produced an extensive ‘mud flood-plain’ (‘mud-lake’).

Tidak dapat sepenuhnya diklasifikasikan sebagai mud vulcano yang umum

Sehingga secara tegas tidak dapat diklasifikasikan sebagai suatu mud volcano (strictly cannot be classified as a ‘mud volcano).

Penggungaan istilah Lusi mud volcano sudah menjadi pemahaman Umum

Namun, istilah mud volcano (However, the term ‘mud volcano’) yang telah digunakan untuk LUSI pada publikasi awal dan selanjutnya juga akan digunakan disini (is used here as well).

Pusat semburan lumpur aktif memperlihatkan suatu struktur bawah permukaan

Pusat semburan lumpur aktif memperlihatkan suatu struktur kawah bawah permukaan (sub-surface crater structure) dan terjadi dekat dengan sumur eksplorasi minyak dan gas bumi yang belum selesai pada kedalaman 2,8 km (occurs close to the 2.8 km deep uncompleted oil and gas exploration well (BJP-01).

Dua hipotesis pemicu semburan: gempabumi Yogyakarta dan masalah pada operasi pemboran sumur BJP-1

Dua hipotesis yang berbeda telah ditempatkan ke depan (Two different hypotheses have been put forward) untuk menjelaskan pemicu dari even semburan (to explain the triggering of the eruptive event).

Hipotesis pertama mengusulkan bahwa gempabumi yang besar (M6,2) di Jawa Tengah (One hypothesis suggests that a large earthquake (M 6.2) in Central Java), dimana terjadi dua hari sebelum semburan pertama terjadi tanggal 29 Mei 2006 (which occurred two days prior to the first mud eruptions on 29 May 2006).

Menyebabkan rekahan didalam zona rekahan yang sebelumnya telah ada dipicu oleh even tersebut (caused fracturing within an already existing fracture zone thus triggering the event).

Hipotesis lainnya beranggapan bahwa suatu ledakan liar (The other hypothesis implies that a blowout), sebagai hasil dari masalah pemboran pada bagian 1,7 km panjangnya yang tidak terlindung dari sumur BJO-1, (as a result of drilling problems in the unprotected c. 1.7 km long bottom section of the BJP-01 well), telah memicu even tersebut was the triggering event.

Kedua hipotesis tersebut tidak didukung hasil pemantauan yang komprehensif

Semua hipotesis yang dikemukakan tersebut tidak sepenuhnya didukung oleh hasil pemantauan (Each hypothesis on its own is not fully supported by monitoring results).

Pemantauan 10 bulan pertama banyak gangguan dari kompaksi tanah, pada bendungan dan tanggul-tanggul:

Beberapa studi pemantauan yang rinci telah dilakukan selama sepuluh bulan pertama setelah terjadinya semburan lumpur (Several detailed monitoring studies were made during the first ten months after the first mud eruptions).

Monitoring utama termasuk pengkajian volume dan kecepatan aliran masa, deformasi, geokimia, gayaberat dan kegempaan mikro

Termasuk diantaranya survei-survei pengkajian volume dan kecepatan aliran masa, amblesan dan pergerakan permukaan(assessments of volume and mass flow-rates, subsidence and surface movement), geokimia, gayaberat mikro, kegempaan mikro(geochemistry, micro-gravity, and microearthquake (MEQ) surveys).

Banyak hasil telah dipengaruhi dan ganggu oleh kompaksi tanah pada lokasi penyelidikan (Many results were affected and disturbed by soil compaction at sites located) pada bendungan dan tanggul-tanggul penahan lumpur on dams and in protected enclaves.

Survei GPS dan InSAR menyediakan kecepatan amblesan jangka panjang

Hanya suatu survei GPS berjangka panjang dan perubahan ketinggian jangka panjang (Only a few long-term GPS surveys and long-term level changes) dari beberapa lokasi keteknikan (of a few engineering sites) menyediakan kecepatan amblesan jangka panjang (provide some representative long-term subsidence rates) yang representative.

Dimana mempunyai orde yang sama dari besarnya kecepatan dihasilkan dari analisis INSAR dari data radar satelit which are of the same order of magnitude as rates obtained from an INSAR analysis dan pesawat udara pada tahun 2006/2007 (of satellite-borne radar data observed in 2006/7).

Pemodelan amblesan disebabkan kompaksi dri sedimen yang mengalami pengurangan tekanan pada kedalaman 0,6-0,7 km

Pemodelan pola titik-titik amblesan (Modelling of subsidence patterns points) disebabkan oleh kompaksi dari sedimen-sedimen yang mengalami pengurangan tekanan (subsidence caused by compaction of de-pressured sediments), awalnya pada kedalamaman 0,6-0,7 km (initially at c. 0.6 to 0.7 km depth). Suatu analisis menggunakan pendekatan setengah panjang gelombang juga mendapatkan hasil yang sama (An analysis using a half-wavelength approach produces a similar result).

Survei gayaberat tahun 2008 memperlihatkan bahwa even seismik dangkal terutama terjadi di bawah sektor selatan

Survei gayaberat mikro dengan 'time-lapse anomalies' (The time-lapse anomalies of micro-gravity surveys) dilaksanakan tahun 2006 tidak dapat ditafsirkan karena perubahan ketinggian dari lokasi tidak dapat direkam (can not be interpreted because changes in station height were not recorded).

Survei gayaberat selanjutnya dengan penerapan metoda yang sama telah dilaksanakan tahun 2008 (The same applies to repeat gravity surveys undertaken in 2008). Penelitian MEQ tahun 2006 dan 2008 (MEQ studies in 2006 and 2008) memperlihatkan bahwa even seismik dangkal terutama terjadi di bawah sektor selatan showed that shallow seismic events mainly occur beneath the southern sector) dan tepian selatan dari daerah amblesan yang ditentukan telah memicu dampak pembebanan permukaan (and the southern margin of the subsidence area pointing to a triggering surface loading effect).

Data tidak memungkinkan untuk dilakukan penafsiran lebih rinci (The data do not allow a more detailed interpretation) karena tidakhomogennya struktur kecepatan seismik di dekat permukaan (inhomogeneous near-suface seismic velocity structure).

survei temperatur tanah dangkal anomali suhu rendah pada kedalaman 1 km dampak naiknya gas

Dua survei temperatur tanah dangkal (shallow ground temperature surveys) telah dilaksanakan pada tahun 2008 dan memperlihatkan bahwa anomali suhu rendah (anamalously low temperature) pada kedalaman 1 km, beberapa derajat C di bawah rata-rata tempertur udara minimum tahunan (a few deg C below mean annual minimum air temperature), terjadi di dekat pusat semburan gas ditentukan sebagai dampak 'a Joule-Thomson' oleh naiknya gas (occur near gas discharge centres pointing to a Joule-Thompson effect by rising gases (dominantly CO2).

Suhu cairan lumpur semburan lumpur pada kawah LUSI bervariasi antara 88 dan 110 derajat C

Survei pemantauan berjangka pendek (20 hari) dari suhu semburan lumpur pada kawah LUSI memperlihatkan (Another short-term (20 days) monitoring survey of mud discharge temperatures of the LUSI ‘crater’ showed) bahwa temperatur dari cairan lumpur bervariasi antara 88 dan 110 derajat C

Merupakan temperatur tertinggi yang terjadi setelah gempabumi yang besar (temperature of the liquid mud varied between 88 and 110 deg C with the highest temperatures occurring after a large, distant quake).

Citra satelit IKONOS untuk pemantauan jangka panjang terhadap panas masa lalu disemburkan di kawah:

Foto-foto satelit IKONOS yang dipublikasikan dengan selang sekitar bulanan (Satellite (IKONOS) photos published at roughly monthly intervals) mempunyai arti penting sebagai data pemantauan jangka panjang (constitute important long-term monitoring data) yang memungkinkan untuk pengkajian panas dan masa yang selalu ada disemburkan di kawah (that allow an assessment of heat and mass discharged at the crater) oleh selalu adanya hembusan uap dan naiknya lumpur (by the always present steam plume and the upwelling mud).

Aspek gas rumah kaca belum diketahui

Ini sebaiknya termasuk pengkajian secara kuantitatif (This should include quantitative assessment) semburan dari gas rumah kaca (green-house gas discharges) dimana belum diketahui (about which nothing is known yet).

Perhatian pada subsidence di luar Tanggul Utama:

Sebagai tambahan, analisis dari data radar yang lebih baru harus dilanjutkan (In addition, analysis of more recent radar data should be continued) juga pemantauan dari amblesan pada daerah yang tidak tergenang lumpur diluar bendungan pelindung (as well as monitoring of subsidence in non-flooded areas outside the confining dams).

Abstract

The LUSI mud-volcano is the dominant surface manifestation of a geo-pressured, low temperature geothermal system in Java.

It started with an eruption of hot fluids and mud at the end of May 2006, close to an uncompleted, 2.8 km deep oil exploration well, two days after a major earthquake.

The mud discharges from a concealed crater have been irregular with inferred long-term volume rates between 1 and 1.5 m3/s and have continued ever since.

The flooded area increased from c. 1 km2 in June 2006 to c. 6 km2 in May 2007; it displaced c. 40,000 people. The area has been enclosed and divided by a network of huge dams.

The discharged hot liquid mud came initially from depths around 1.7 km where formation pressures of c. 30 MPa and temperatures of 100 deg C (gradient of c. 40 deg C/km) prevail.

Pore pressure decrease in the upper sediments caused the initial subsidence over an area of the order of c. 7 km2 after one year.

The resulting subsidence bowl has accommodated only part of the extruded mud whose spreading is constrained by the huge dams.

Monitoring of subsidence and mud discharge began in June 2006 but ceased in April 2007 when sites were flooded. Satellite records (INSAR analysis of radar data) have been used to monitor subsidence of the not flooded region during that period.

The rather short (< 2 km) wave length of subsidence during the first year points to shallow (< 0.5 km) source depths of de-compressed sediments.

Interpretation of IKONOS satellite photos allows an assessment of heat discharged by the central steam plume and the upwelling mud column.

The heat loss by steam discharge over the crater has fluctuated between c. 3 and 150 MW, losses due to hot mud discharges were always > 200 MW.

Discharge trends during 2008 pointed to an overall irregular decrease of steam and mud losses which, however, was followed by a renewal of discharge activity in February 2009.

The rate of gas discharges (mainly CO2 and CH4) from the central crater and gas discharges over the flooded area have not been measured yet.

Micro-earthquake and micro gravity surveys were started in 2006 and repeated in May 2008 together with a ground temperature survey.

REFERENCES

Abidin, H.Z. et al.: Subsidence and uplift of Sidoarjo (East Java) due to the eruption of the LUSI mud volcano (2006-present). Environmental Geology (2008): doi:10.1007.

Abidin, H.Z. et al.: GPS-based monitoring of surface displacement in the mud volcano area, Sidoarjo, East Java, pp. 595-603 in M.G.Sideris (ed): Observing our changing earth, Int. Assoc. Geodesy Symposium 133, Springer (2009).

BMG (Badan meteorology dan geofisika): Laporan Studi mikroseismik dan microgravity di daerah Lumpur Sidoarjo (LUSI). Unpublished report for Lapindo, (2008).

Bromley, C.J. et al. (2009): Recent ground subsidence at Crown Road, Tauhara and its probable causes. Geothermics 38, 181-191.

Climate(Surabaya-airport):

http://www.weatheronline.co.uk/weather/maps/city

CRISP-website: http://www.crisp.nus.edu.sg/coverages/mudflow

Davies, R.J. et al.: The East Java mud volcano (2006 to present) : An earthquake or drilling trigger ? Earth Planet. Sci. Lett., (2008): doi:10.1016.

Dimitrov,L.I.: Mud volcanoes-the most important pathway for degassing deeply buried sediments. Earth-Science Reviews 59, (2002): 49-76.

Faure, G.: Principles of Isotope Geology. Wiley, 589 pp, (1986).

Fukushima, Y. et al.: Subsidence associated with the LUSI mud eruption, East Java, investigated by SAR interferometry. Marine and Petroleum Geology, (in print).

Geertsma, J.: Land subsidence above compacting oil and gas reservoirs. Journ. Petroleum Geology 25, (1973), 734­

744.

Griggs, J.: A re-evaluation of geopressured-geothermal aquifers as an energy source. Proceedings, 30^th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, CA (2005).

Hochstein, M.P. and Bromley, C.J.: Steam cloud characteristics and heat output of fumaroles. Geothermics 30, (2001), 547-559.

Hunt, T.M.: Microgravity measurements at Wairakei geothermal field, New Zealand: a review of 30 years data (1961-1991). Proceedings WGC 1995, Florence, (1995), pp.863-868.

Istadi, B.P. et al.: Simulation on growth and potential geohazard of East Java mud volcano, Indonesia. (28 pp), ( ms. in prep.).

Kopf, A.K.: Significance of mud volcanism. Reviews of Geophysics 40, (2002), 2.2 – 2.52.

Lu, X., and Kieffer, S.W.: Thermodynamics and mass transport in multicomponent multiphase H2O systems of Planetary Interest. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 37, (2009), 447-477.

Mazzini, A. et al.: Triggering and dynamic evolution of LUSI mud volcano, Indonesia. Earth Planetary Sciences Letters 261, (2007), 375-388.

Ryan, P.J., Harleman, D.R.F., Stolzenbach, K.D.: Surface heat loss from cooling ponds. Water Resources Research 10, (1974), 930-938.

Tingay, M. et al.: Triggering of the LUSI mud eruption: earthquake versus drilling initiation. Geology 36 (8), (2008), 639-642.