Identifikasi Gejala Letusan Freatik di Gunung Api Aktif Berdasarkan Data Citra Satelit, Hidrometeorologi, dan Geologi

Riset Kolaboratif FITB-PVMBG

2024

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-NC-ND

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-SA

TIM PENELITI

ERUPSI FREATIK (PHREATIC ERUPTION)�(Barberi et al., 1992)

• Latin ‘Phrear’ (sumur): akifer terdangkal yang terhubung ke permukaan.
• Letusan akibat ekspansi uap yang sangat kuat dari air tanah, tanpa keluarnya material juvenile (magma).
• Fenomena lokal
• Area terbatas (sekitar diatrema)
• Energi letusan kecil
• Prekursor signal sulit terdeteksi alat

​

HAZARD SOURCES�(Barberi et al., 1992)

• Toxic/Paralyzing gas (Dieng 1979, fataliy: 149)
• Base surge
• Lahars
• Directional blast
• Debris avalanche (sometimes)

​

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-SA

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-NC-ND

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-SA

ERUPTION TERMINOLOGY�(Barberi et al., 1992)

1. Magmatic: Kontribusi magma 100%
2. Hydromagmatic: Kontribusi magma dan air permukaan (laut, danau)
3. Phreatomagmatic: Kontribusi/interaksi magma dengan akifer tanah
4. Phreatic: Kontribusi uap/gas yang tersekat, tanpa ada kontribusi magma, hanya batuan sekitar.

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-SA

EFUSIVE (RED VOLCANOES)

EXPLOSIVE (GREY VOLCANOES)

COMMON PRECURSOR�(Barberi et al., 1992)

1. Seismicity (isolated shock, cluster, sustained tremor)
2. Geochemistry (fumarole/solfatara/spring/lake)
3. Surface deformation
4. Magnetic anomalies
5. Surface temperatures

• 72/115 historical phreatic eruptions
• Low signatures
• Hours to years prior to eruption

GEOMETRIC CONDUIT OF PHREATIC�(Christenson et al., 2010)

1. A dangerous block-ash eruption occurred without warning from Ruapehu Crater Lake (NZ) on 25 September 2007.
2. Ending a 6 month period of temperature decline in the lake.
3. The northerly-directed blast sent ballistics of up to 2 m diameter more than 2 km from the source.
4. Condensation of magmatic vapour into a highly porous medium of andesitic composition leads to rapid formation of an elemental sulphur–anhydrite–natroalunite mineral assemblage, and a drastic reduction in permeability (hydrothermal seal).

PHREATIC MECHANISM�(Mayer et al, 2015)

Erupsi freatik akibat pemuaian gas (kiri) dan semburan uap air (kanan). Sekat mineralogi (clay cap) menahan tekanan; hancurnya cap menyebabkan penurunan tekanan secara tiba-tiba. Perluasan gas atau air yang berubah menjadi uap di dalam pori dan rekahan menyebabkan fragmentasi dan pelepasan batu.

PHREATIC ERUPTION PHASE�(Kilgour et al., 2017)

PHREATIC TRIGGERING MAGMATIC ERUPTION�HYPOTHETIC

• LETUSAN TERJADI DI PERIODE MUSIM HUJAN
• VOLUME AIR AKUIFER BERTAMBAH
• HYDROTHERMAL SEAL BOCOR
• PANAS (DEGASING MAGMA/INTRUSION HEAT) KONTAK DENGAN AIR
• UAP BERTEKANAN TINGGI MENGISI PORI/REKAHAN => OVERPRESSURE
• PHREATIC ERUPTION => CRACKING HOST ROCKS=> DEPRESURIZED CAP LAYER=> MAGMA ASCEND=> MAGMATIC ERUPTION

HYDROTHERMAL

PHREATIC

MAGMATIC

• Steam

• Steam jet
• Abu

• Steam
• Ash
• Pyroclastic flow
• Lava

Akifer terpanaskan, uap release konstan

Volume air naik dan/atau panas naik (degassing magma), uap seporadis release membawa host rock, cracking growth.

Penurunan tekanan di lapisan penutup, magma bertekanan naik ke permukaan.

Aso Volcano 1996

(Ohba et al., 2021)

TUJUAN

1. Mendeteksi zonasi permeabilitas rekahan di sekitar Gn. Tangkuban Parahu
2. Menganalisis kejadian curah hujan terhadap waktu letusan
3. Mengukur kecepatan infiltrasi air meteorik di sekitar puncak gunung api
4. Menganalisis pola deformasi sebelum, saat, dan sesudah letusan
5. Menganalisis gejala prekursor letusan freatik di Gn. Tangkuban Parahu

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-NC-ND

3.5 km

METODOLOGI

DATA SAR

DATA GPM

DATA DEMNAS

DATA OBSERVASI CURAH HUJAN

PEMROSESAN INSAR

PEMROSESAN MSTA

PEMROSESAN MORFOMETRI

DEFORMASI

PERMEABILITAS PERMUKAAN

ZONASI TANGKAPAN AIR

UJI INFILTRASI

ANALISIS WAKTU INFILTRASI TERHADAP LETUSAN

DATA LETUSAN

PEMROSESAN DAN VERIFIKASI

ANALISIS ANTECEDENT

GEJALA PREKURSOR LETUSAN FREATIK

DATA GPS GEODETIC

TARGET KEDALAMAN

• SUMBER PANAS DALAM 5.000 M
• SUMBER PANAS DANGKAL 1.000 M

Elastic deformation model based on InSAR (Sabrian dkk., 2024)

Conceptual model based on geochemical data (Kobare dkk., 2023)

TIMELINE

PROGRES

1. IDENTIFIKASI REKAHAN PERMUKAAN

AOI = 2,5 km

Parameter

Sentinel-1 Ascending

Sentinel-1 Descending

DETEKSI KELURUSAN MSTA

EKSTRAKSI

GROUPING

DETEKSI KELURUSAN MSTA

EKSTRAKSI

GROUPING

DENSITAS KELURUSAN MSTA

2. KARAKTERISASI POLA CURAH HUJAN

POLA CURAH HUJAN STASIUN vs SATELIT

​

​

POLA CURAH HUJAN

​

DATA AKTIVITAS LETUSAN

• Terdapat 92 data unik dari Kondisi Asap di sekitar Kawah
• Data dikelompokkan berdasarkan warna asap dan intensitas asap
• Berdasarkan poin 2, terdapat 8 Kategori kondisi asap di sekitar kawah

POLA AKTIVITAS LETUSAN (semua tipe asap)

POLA AKTIVITAS LETUSAN

Tipis

Tipis-Sedang

Tipis-Tebal

Sedang-Tebal

Kelabu-Hitam

Sedang

3. KARAKTERISASI DEFORMASI

meter

Relative perpendicular baseline

SBAS InSAR

2017 -2024

GPS Point

Time series Hasil InSAR

± 7 km

CORS GPS CLBG

Sumber: BIG

KYWI

POSP

DOMS

Hasil Pengukuran GPS Titik UPAS

Respect to GPS CORS CLBG (Maribaya) Using LGO Software

Hasil Pengukuran GPS Titik KYWI

Hasil Pengukuran GPS Titik POSP

Hasil Pengukuran GPS Titik SUCI

Hasil Pengukuran GPS Titik DOMS

4. PENGUKURAN INFILTRASI LAPANGAN

TARGET

Sabrian dkk. (2024)

Uji Infiltrasi – Phreatic Eruption

Oleh: Teknik Air Tanah

1. Permukaan

a. Double Ring

b. Minidics Infiltrometer

Uji Infiltrasi – Phreatic Eruption

Bawah Permukaan

200 cm

150 cm

100 cm

50 cm

50 cm

100 cm

2

3

150 cm

4

200 cm

5

2. Undisturbed Soil Sampling (UDS) (Optional)

​

2m

2m

1. Trenching

Kebutuhan: Validasi Data

1

Permukaan

Metode Lainnya

Hasil yang diharapkan:

Waktu

Kedalaman

Surface

- 50 cm

- 100 cm

- 150 cm

- 200 cm

Hydraulic Conductivity (mm/s)

TERIMA KASIH