19Gunung Api

Pada tanggal 17 Mei 1980, seorang ahli geologi berdiri di sebuah punggung bukit sepuluh kilometer dari Gunung St. Helens, di barat laut Amerika Serikat, dan mengambil foto di sebelah kiri bawah ini: kerucut yang mulus dan bersalju, salah satu gunung paling anggun di negeri itu. Selama dua bulan gunung itu terus bergetar, dan lereng utaranya menggembung ke luar seperti balon. Keesokan paginya, pukul 08.32, sebuah gempa bumi kecil mengguncangnya. Seluruh lereng yang menggembung itu longsor, dan gunung api itu meletus ke samping. Ketika punggung bukit yang sama dapat difoto lagi, pada bulan September, gunung itu tampak seperti foto di sebelah kanan.

Dalam bab ini kita membuka sebuah gunung api, untuk melihat apa yang mendorong letusan; kita mencari tahu mengapa sebagian gunung api mengalirkan sungai lava yang tenang, sedangkan yang lain meledakkan dirinya sendiri; dan kita melihat lagi peta dunia, untuk mengetahui di mana letak gunung-gunung api dan mengapa.

Yang sudah kamu ketahui

Yang disebut gunung api adalah tempat batuan cair dari dalam Bumi keluar ke permukaan, dan juga bukit atau gunung yang dibangunnya di sana. Ketika letusan, gunung api memuntahkan lava, abu, dan gas (Bab 8). Di bawah kerak, mantel terdiri atas batuan panas yang padat, walaupun batuan itu dapat merayap dengan sangat lambat (Bab 16). Basal dan granit adalah batuan beku: batuan ini terbentuk ketika batuan cair mendingin dan mengeras (Bab 15). Cangkang luar Bumi terpecah menjadi lempeng-lempeng yang bergerak beberapa sentimeter setahun; tepinya adalah batas lempeng (Bab 18).

19.1 Di dalam gunung api

Mantel itu padat. Namun di beberapa tempat, jauh di bawah permukaan, sebagian kecil batuannya meleleh. Batuan cair itu lebih ringan daripada batuan padat di sekelilingnya, sehingga batuan cair itu naik perlahan, menyusup melalui retakan-retakan, seperti setetes minyak yang naik di dalam air.

Definisi 19.1 (Magma)

Yang disebut magma adalah batuan cair di bawah tanah. Magma adalah cairan panas yang dapat juga membawa kristal dan, terlarut di dalamnya, gas-gas seperti uap air dan karbon dioksida. Magma yang keluar ke permukaan disebut lava; ketika keluar, lava kehilangan sebagian besar gasnya.

Magma yang naik sering berhenti di tengah jalan, beberapa kilometer di bawah permukaan, dan berkumpul di sebuah kantong besar. Di sana magma itu menunggu, kadang-kadang berabad-abad, sebelum sebuah letusan mengosongkan sebagiannya.

Definisi 19.2 (Dapur magma)

Yang disebut dapur magma adalah ruang besar di dalam batuan di bawah gunung api, beberapa kilometer di bawah permukaan, tempat magma berkumpul sebelum letusan.

Definisi 19.3 (Lubang letusan dan kawah)

Yang disebut lubang letusan adalah bukaan di permukaan tempat magma, gas, dan abu keluar. Yang disebut kawah adalah cekungan berbentuk mangkuk di sekeliling lubang letusan, biasanya di puncak gunung api.

Jadi batuan cair yang sama mempunyai dua nama. Di bawah tanah namanya magma; begitu keluar dari lubang letusan, namanya lava. Perbedaannya bukan hanya soal kata: magma masih menyimpan gasnya, sedangkan lava sudah melepaskan sebagian besar gasnya ke udara. Kita akan melihat bahwa gas inilah yang menentukan jenis letusan sebuah gunung api.

Seberapa panaskah lava itu? Para ilmuwan Hawaiian Volcano Observatory mengukur lava yang keluar dari lubang-lubang letusan Kilauea, salah satu gunung api di Hawaii: kira-kira $1170{}^{\circ}\mathrm{C}$. Batuan panas berpijar, dan warna pijarnya bergantung pada suhunya: kamera khusus dapat membaca suhu sebuah aliran dari jauh dengan mengukur warna pijarnya. Mata pun dapat memperkirakannya secara kasar, seperti yang ditunjukkan tabel ini.

Catatan 19.4 (Kulit yang mendingin dalam sedetik)

Ketika lava pertama kali bertemu udara, permukaannya mendingin ratusan derajat setiap detik: seketika terbentuk kulit gelap pada batuan yang berpijar itu. Di bawah kulit itu, lava tetap panas untuk waktu yang lama. Di Hawaii, lava pernah mengalir di dalam terowongan di bawah atapnya sendiri yang sudah mengeras sejauh $10\,\mathrm{km}$, dari lubang letusan sampai ke laut, dan masih mencapai pantai pada suhu kira-kira $1140{}^{\circ}\mathrm{C}$: hanya kira-kira 30 derajat lebih dingin daripada di lubang letusan.

19.2 Dua cara meletus

Gunung St. Helens meledakkan dirinya sendiri. Sebaliknya, gunung-gunung api di Hawaii biasanya mengalirkan lava yang meluncur turun di lerengnya. Para ahli geologi membagi letusan menjadi dua jenis.

Definisi 19.5 (Erupsi efusif dan erupsi eksplosif)

Pada erupsi efusif, magma keluar dengan tenang sebagai lava, yang mengalir menjauhi lubang letusan, kadang-kadang sampai berkilometer-kilometer, atau menyembur ke atas sebagai air mancur tetes-tetes yang berpijar. Pada erupsi eksplosif, magma dihancurkan berkeping-keping oleh gasnya sendiri: tiang abu, gas, dan bongkah batuan dilemparkan tinggi ke langit.

Apa yang membuat perbedaan itu? Dua hal: seberapa encer magmanya, dan seberapa banyak gas yang dikandungnya.

Encer atau kental. Sebagian magma encer, hampir seperti madu hangat: begitulah magma yang mendingin menjadi basal gelap, seperti di Hawaii. Magma lain kental dan lengket, seperti madu dingin atau pasta gigi. Di dalam magma yang encer, gelembung-gelembung gas naik dengan mudah dan lepas di permukaan, sedikit demi sedikit. Di dalam magma yang kental, gelembung-gelembung itu terperangkap.

Sedikit atau banyak gas. Sebotol air soda menyimpan banyak gas yang terlarut di dalam airnya, yang tertahan di sana oleh tekanan di dalam botol yang tertutup; kamu tidak dapat melihatnya. Bukalah botol itu, maka tekanannya turun: gelembung-gelembung muncul di mana-mana, dan jika botol itu sudah dikocok, buihnya menyembur keluar. Magma yang jauh di bawah tanah juga menyimpan gas yang terlarut di bawah tekanan tinggi. Ketika magma itu naik, tekanannya turun dan gas itu keluar dari larutan sebagai gelembung.

Gabungkan keduanya. Magma encer yang sedikit gasnya melepaskan gelembung-gelembungnya dan keluar sebagai lava yang mengalir: letusannya efusif. Magma kental yang penuh gas menahan gelembung-gelembungnya sampai gelembung itu begitu membesar sehingga mengoyak magma menjadi cabikan-cabikan: letusannya eksplosif. Cabikan magma yang berbuih itu membeku di udara menjadi abu dan menjadi batu apung, batuan yang begitu penuh gelembung sehingga dapat terapung.

Contoh 19.6 (Pinatubo, 1991: soda yang hambar dan soda yang dikocok)

Pada bulan Juni 1991, magma yang pertama mencapai permukaan Gunung Pinatubo, di Filipina. Dalam perjalanannya ke atas, magma itu sudah kehilangan sebagian besar gasnya, “seperti sebotol minuman soda yang sudah hambar”, menurut kata-kata para ilmuwan yang mengamatinya. Magma itu merembes keluar perlahan-lahan dan menumpuk menjadi gundukan di atas lubang letusan: tidak ada ledakan. Kemudian, pada tanggal 12 Juni, magma yang masih penuh gas mencapai permukaan dan meledak — itulah tiang letusan pada foto di atas. Pada tanggal 15 Juni, datang magma yang lebih kaya gas lagi, dan gunung api itu mengalami salah satu letusan terbesar abad kedua puluh: gunung itu memuntahkan lebih dari lima kilometer kubik batuan dan abu, awan abunya naik setinggi $35\,\mathrm{km}$, dan puncak gunung itu runtuh menjadi cekungan yang lebarnya $2.5\,\mathrm{km}$. Gunung api yang sama, pada minggu yang sama: gaslah yang membuat perbedaan.

Bentuk sebuah gunung api menyimpan ingatan tentang letusan-letusannya. Lava yang encer mengalir jauh sebelum mengeras, sehingga lapis demi lapis lava itu membangun gunung yang lebar dengan lereng yang landai, berbentuk seperti perisai prajurit yang tergeletak di tanah: gunung api perisai. Mauna Loa, di Hawaii, adalah salah satunya. Lava yang kental dan abu menumpuk di dekat lubang letusan, menjadi kerucut yang curam yang tersusun atas lapisan-lapisan lava dan abu: gunung api strato (strata berarti lapisan-lapisan). Gunung St. Helens dan Pinatubo adalah dua di antaranya.

Metode 19.7 (Efusif atau eksplosif? Empat petunjuk)

Untuk mengetahui dari sebuah uraian atau foto jenis letusan sebuah gunung api, carilah petunjuk-petunjuk berikut.

1. Apa yang keluar? Lava yang mengalir atau menyembur sebagai air mancur: efusif. Tiang abu, bongkah batuan yang dilemparkan: eksplosif.
2. Bentuk gunung apinya. Gunung yang lebar dengan lereng yang landai: sebagian besar letusannya efusif. Kerucut yang curam: sering eksplosif.
3. Magmanya. Encer, sedikit gas: efusif. Kental, banyak gas: eksplosif.
4. Batuan yang ditinggalkan. Aliran lava yang gelap dan padat: efusif. Lapisan-lapisan abu dan batu apung: eksplosif.

Contoh 19.8 (Memakai petunjuk-petunjuk itu)

Seorang pelancong menggambarkan sebuah gunung api: “gunung yang sangat besar dan membulat landai, aliran lava hitam di mana-mana di lerengnya, sebagian baru berumur beberapa tahun”. Petunjuk 2 (lereng yang landai) dan petunjuk 4 (aliran lava yang gelap) keduanya menunjuk ke erupsi efusif: itulah gunung api perisai, seperti Mauna Loa.

Di laboratorium — Gunung api dalam botol (di kelas, bersama guru)

Guru mengambil dua botol air soda yang tertutup. Botol yang satu dibiarkan berdiri; botol yang lain dikocok perlahan. Keduanya dibuka di luar ruangan, di atas sebuah baskom, dengan mulut botol diarahkan menjauhi semua orang. Botol yang diam mendesis dan melepaskan beberapa gelembung; botol yang dikocok menyemburkan buih. Botol mana yang seperti magma Hawaii, dan botol mana yang seperti magma Pinatubo? Lalu masukkan sepotong batu apung dan sebutir kerikil ke dalam semangkuk air: batu apungnya terapung. Amatilah batu apung itu dengan kaca pembesar: batu itu penuh lubang, yaitu gelembung-gelembung gas yang membeku di dalam batuan ketika magmanya meledak.

19.3 Apa yang keluar dari gunung api

Sebuah letusan memuntahkan jauh lebih banyak daripada lava: gas, abu, bongkah batuan, dan, dalam keadaan yang paling buruk, longsoran abu panas.

Gas yang paling banyak, jauh melebihi yang lain, adalah uap air. Letusan-letusan besar melepaskan gas dalam jumlah sangat besar dalam waktu singkat: dalam satu hari saja pada tahun 1991, Pinatubo diperkirakan telah mengirimkan lebih dari 250 juta ton gas ke atmosfer atas.

Definisi 19.9 (Aliran piroklastik)

Yang disebut aliran piroklastik adalah longsoran cepat dari gas panas, abu, dan pecahan batuan, mulai dari butir debu sampai bongkah besar, yang meluncur deras menuruni lereng gunung api ketika erupsi eksplosif. (Piro berarti api dan klastik berarti terdiri atas pecahan-pecahan.)

Aliran piroklastik biasanya bergerak lebih cepat daripada $80\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, dan batuan serta gas di dalamnya umumnya bersuhu antara 200 dan $700{}^{\circ}\mathrm{C}$. Aliran ini umumnya mengikuti lembah, seperti air, dan merobohkan, membakar, atau mengubur hampir segala sesuatu di jalannya. Pada tanggal 18 Mei 1980, aliran piroklastik Gunung St. Helens melaju dengan kecepatan 80 sampai $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$, pada suhu paling sedikit $700{}^{\circ}\mathrm{C}$, dan mencapai jarak $8\,\mathrm{km}$ dari kawah.

Tabel berikut merangkum hasil-hasil letusan gunung api.

Metode 19.10 (Berapa lama waktunya?)

Untuk mengetahui berapa lama sesuatu yang bergerak dengan kecepatan yang diketahui menempuh suatu jarak, bagilah jarak itu dengan kecepatannya:

$$\text{waktu} = \frac{\text{jarak}}{\text{kecepatan}}.$$

Dengan jarak dalam kilometer dan kecepatan dalam kilometer per jam, waktu yang didapat dalam jam; kalikan dengan 60 untuk mendapatkan menit.

Contoh 19.11 (Berlomba dengan aliran piroklastik)

Sebuah aliran piroklastik yang bergerak dengan kecepatan $120\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ menuju sebuah desa yang terletak $6\,\mathrm{km}$ di hilir lembah. Aliran itu memerlukan $6 \div 120 = 0.05$ jam, yaitu $0.05 \times 60 = 3$ menit. Tiga menit: tidak ada orang yang dapat berlari, atau bahkan mengemudi, keluar dari lembah itu tepat waktu. Orang hanya selamat jika mereka sudah pergi sebelum letusan.

Catatan 19.12 (Aliran lumpur: bahaya yang datang kemudian)

Sebuah letusan meninggalkan lereng yang tertutup abu yang lepas. Ketika hujan turun di atasnya, atau ketika panasnya mencairkan salju dan es di puncak, abu itu berubah menjadi aliran lumpur yang meluncur deras menuruni lembah. Pada tanggal 18 Mei 1980, aliran lumpur Gunung St. Helens merusak 27 jembatan dan hampir 200 rumah. Di sekitar Pinatubo, hujan lebat pada tahun-tahun berikutnya mengubah abu itu menjadi aliran lumpur raksasa yang mengubur seluruh desa: kerusakannya lebih besar daripada kerusakan akibat letusan itu sendiri.

19.4 Di mana letak gunung-gunung api?

Smithsonian Institution, di Washington, menyimpan daftar semua gunung api yang diketahui telah meletus dalam 12 000 tahun terakhir: 1 214 gunung api, di darat maupun di bawah laut. Untuk setiap gunung api, daftar itu menyebutkan letaknya terhadap lempeng-lempeng. Peta di bawah ini mewarnainya dengan cara itu.

Proposisi 19.13 (Sebagian besar gunung api terletak di batas lempeng)

Dari 1 214 gunung api yang aktif dalam 12 000 tahun terakhir, 838 (69 %) terletak di tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain dan 221 (18 %) di tempat lempeng-lempeng saling menjauh; 149 (12 %) terletak di dalam lempeng, jauh dari tepinya. Untuk 6 sisanya (0.5 %), tatanannya tidak diketahui.

Tempat lempeng-lempeng saling menjauh. Di sepanjang punggung samudra, dan di rekahan seperti rekahan yang sedang membelah Afrika Timur, lempeng-lempeng saling menarik menjauh. Magma naik dari mantel ke dalam retakan-retakan yang makin lebar dan mengisinya: kerak baru terbentuk. Sebagian besar punggung samudra terletak di bawah laut, tetapi Islandia berdiri tepat di atas Punggung Tengah Atlantik: di sana gunung-gunung api ini dapat dilihat di darat. Magmanya sebagian besar basal yang encer, dan letusannya sebagian besar efusif.

Tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain. Lebih dari dua dari setiap tiga gunung api terletak di sini, di sepanjang garis-garis yang mengikuti tepi Samudra Pasifik — “Cincin Api” — dan di beberapa tempat lain. Jauh di bawah, di sepanjang lempeng yang menunjam, sebagian batuan meleleh sebagian; para ilmuwan masih memperdebatkan batuan mana persisnya yang meleleh, lempeng yang menunjam atau lempeng di atasnya, atau keduanya. Magma yang naik di sana sering kental dan penuh gas: inilah gunung-gunung api yang eksplosif, seperti Gunung St. Helens dan Pinatubo. Data menunjukkannya: dari 660 kerucut curam (gunung api strato) dalam daftar itu, 564 — yaitu 85 % — terletak di tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain.

Di dalam lempeng. Beberapa gunung api terletak jauh dari batas mana pun. Yang paling terkenal adalah gunung-gunung api di Hawaii, di tengah-tengah Samudra Pasifik, lebih dari $3200\,\mathrm{km}$ dari tepi lempeng yang terdekat.

Definisi 19.14 (Titik panas)

Yang disebut titik panas adalah suatu tempat, jauh di dalam mantel, yang tetap panas selama jutaan tahun dan terus memasok magma ke gunung-gunung api di permukaan, bahkan jauh dari tepi lempeng.

Titik panas itu tetap di tempatnya, sedangkan lempeng di atasnya bergerak. Sebuah gunung api tumbuh di atas titik panas; lalu lempeng yang bergerak membawanya pergi, dan gunung api itu mati, sementara gunung api baru tumbuh di atas titik panas di belakangnya. Lama-kelamaan, lempeng itu membawa sederet gunung api, yang paling tua paling jauh dari titik panas. Itulah tepatnya yang kita lihat di Hawaii: batuan tertua di Pulau Kauai, di ujung barat laut pulau-pulau yang berpenghuni, berumur kira-kira 5.5 juta tahun, dan sudah sangat terkikis oleh hujan dan ombak; di Pulau Besar (pulau Hawaii yang terbesar), di ujung tenggara, batuan tertua di permukaan berumur kurang dari 0.7 juta tahun, dan lava baru masih keluar.

Sejarah — Seorang ahli geofisika dan sederet pulau

Mengapa serangkaian pulau gunung api muncul di tengah-tengah lempeng terbesar di Bumi? Pada tahun 1963, ahli geofisika Kanada J. Tuzo Wilson mengajukan sebuah jawaban. Menurutnya, pulau-pulau Hawaii berderet karena lempeng Pasifik bergerak di atas sumber panas yang dalam dan tetap di dalam mantel, yang melelehkan sebagian lempeng di atasnya. Jika ia benar, pulau-pulau itu seharusnya makin tua dan makin terkikis makin jauh letaknya dari gunung-gunung api yang aktif di Pulau Besar. Umur batuannya menunjukkan tepat hal itu. Satu gagasan saja menjelaskan baik deretnya maupun urutan umurnya. (Wilson juga ilmuwan yang menemukan batas transform, tempat lempeng-lempeng saling bergeser berpapasan.)

19.5 Hidup berdampingan dengan gunung api

Banyak orang tinggal di dekat gunung api: kira-kira 3 juta orang tinggal di wilayah sekitar Pinatubo pada tahun 1991. Untunglah, letusan besar sering memberikan tanda-tanda peringatan. Magma yang naik mendorong batuan ke samping: tanah retak dan berguncang oleh gempa-gempa bumi kecil, lerengnya menggembung, gas keluar. Di Gunung St. Helens, gempa bumi kecil yang pertama terjadi pada tanggal 16 Maret 1980; sampai tanggal 17 Mei, sudah terjadi lebih dari 10 000 gempa, dan lereng utaranya sudah menggembung ke luar paling sedikit $137\,\mathrm{m}$. Para ilmuwan mengukur semua ini dan kawasan itu ditutup; walaupun begitu, 57 orang tewas pada tanggal 18 Mei.

Di Pinatubo, pada tahun 1991, para ilmuwan yang mengamati gempa-gempa bumi, gas, dan penggembungan gunung api itu memberikan peringatan tepat waktu: orang-orang yang tinggal di dekat gunung api itu mengungsi, dan paling sedikit 5 000 jiwa terselamatkan.

Catatan 19.15 (Jangan pernah mendekati gunung api yang sedang meletus)

Menyaksikan letusan hanya boleh dilakukan di tempat-tempat yang sudah dibuka untuk umum oleh pihak berwenang. Gas, batu yang berjatuhan, kerak lava baru yang pecah di bawah kakimu, dan aliran piroklastik dapat membunuh, sering tanpa peringatan. Pos-pos pengamatan gunung api mengumumkan tempat-tempat yang aman untuk dikunjungi: selalu ikutilah petunjuknya.

19.6 Latihan

Latihan 19.1 ★

Pasangkan setiap kata dengan artinya: magma; lava; dapur magma; lubang letusan; kawah. (a) Cekungan berbentuk mangkuk di puncak gunung api. (b) Batuan cair di bawah tanah. (c) Bukaan tempat magma keluar. (d) Batuan cair yang sudah keluar ke permukaan. (e) Kantong magma yang besar beberapa kilometer di bawah gunung api.

Solusi

Solusi Latihan 19.1.

(a) kawah; (b) magma; (c) lubang letusan; (d) lava; (e) dapur magma.

Latihan 19.2 ★

Efusif atau eksplosif? (a) Sungai-sungai lava berpijar mengalir menuruni lereng yang landai. (b) Tiang abu naik setinggi $35\,\mathrm{km}$ ke langit. (c) Air mancur tetes-tetes berpijar menyembur dari sebuah retakan. (d) Longsoran abu panas dan gas meluncur deras menuruni lembah.

Solusi

Solusi Latihan 19.2.

(a) Efusif. (b) Eksplosif. (c) Efusif: air mancur lava melemparkan tetes-tetes berpijar yang jatuh kembali lalu mengalir; magmanya tidak dihancurkan menjadi abu. (d) Eksplosif: itulah aliran piroklastik.

Latihan 19.3 ★

Benar atau salah? Perbaikilah pernyataan yang salah. (a) Magma dan lava adalah dua nama untuk batuan cair yang sama, di bawah tanah dan di permukaan. (b) Gas gunung api yang paling banyak adalah karbon dioksida. (c) Aliran piroklastik adalah sungai lava cair. (d) Gunung-gunung api Hawaii terletak di batas lempeng.

Solusi

Solusi Latihan 19.3.

(a) Benar. (b) Salah: gas gunung api yang paling banyak adalah uap air; karbon dioksida menyusul sesudahnya. (c) Salah: aliran piroklastik adalah longsoran gas panas, abu, dan pecahan batuan. (d) Salah: gunung-gunung api itu terletak di dalam lempeng Pasifik, lebih dari 3200 km dari batas yang terdekat, di atas sebuah titik panas.

Latihan 19.4 ★

Gunakan tabel warna pijar. (a) Lava berpijar kuning: sebutkan suhunya. (b) Aliran yang sedang mengeras berpijar merah tua: sebutkan suhunya. (c) Sebuah foto menunjukkan lava oranye di bagian depan aliran dan lava kuning di dekat lubang letusan. Di mana yang lebih panas? Mengapa?

Solusi

Solusi Latihan 19.4.

(a) Kira-kira 1000 sampai 1200 derajat. (b) Kira-kira 600 sampai 800 derajat. (c) Di dekat lubang letusan, tempat lavanya kuning (1000 sampai 1200 derajat), bukan oranye (800 sampai 1000 derajat): lava mendingin selagi mengalir menjauhi lubang letusan.

Latihan 19.5 ★★

Gunakan diagram batang 1 214 gunung api itu. (a) Berapa banyak gunung api yang terletak di batas lempeng (tempat lempeng-lempeng saling menjauh, atau tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain)? (b) Berapa persen dari seluruh gunung api itu? (c) Periksalah bahwa keempat persentase dalam proposisi itu berjumlah kira-kira 100 %.

Solusi

Solusi Latihan 19.5.

(a) $838 + 221 = 1059$ gunung api. (b) $1059 \div 1214 \approx 0.872$: kira-kira 87 %. (c) $69 + 18 + 12 + 0.5 = 99.5$, kira-kira 100 %: selisih kecil itu berasal dari pembulatan setiap persentase.

Latihan 19.6 ★★

Dari 660 kerucut curam (gunung api strato) dalam daftar itu, 564 terletak di tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain, 62 di tempat lempeng-lempeng saling menjauh, dan 33 di dalam lempeng. (a) Hitunglah persentase kerucut curam yang terletak di tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain. (b) Berapa banyak kerucut curam yang tersisa untuk tatanan “tidak diketahui”? (c) Gunakan keempat petunjuk itu: jenis letusan apa yang dapat kita harapkan di sepanjang Cincin Api?

Solusi

Solusi Latihan 19.6.

(a) $564 \div 660 \approx 0.855$: kira-kira 85 %. (b) $660 - 564 - 62 - 33 = 1$: satu kerucut curam. (c) Kerucut curam dibangun oleh lava yang kental dan abu, ciri erupsi eksplosif: di sepanjang Cincin Api, tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain, kita dapat mengharapkan banyak erupsi eksplosif, seperti letusan Gunung St. Helens dan Pinatubo.

Latihan 19.7 ★★

Di Kilauea, lava meninggalkan lubang letusan pada suhu kira-kira $1170{}^{\circ}\mathrm{C}$. Di dalam sebuah terowongan lava, lava itu mencapai laut, $10\,\mathrm{km}$ jauhnya, pada suhu kira-kira $1140{}^{\circ}\mathrm{C}$. (a) Berapa derajat lava itu mendingin? (b) Berapa derajat per kilometer? (c) Lava di udara terbuka mendingin ratusan derajat per detik di permukaannya. Jelaskan mengapa lava di dalam terowongan itu tetap begitu panas.

Solusi

Solusi Latihan 19.7.

(a) $1170 - 1140 = 30$ derajat. (b) $30 \div 10 = 3$ derajat per kilometer. (c) Di dalam terowongan, lava tidak bersentuhan dengan udara: atap yang sudah mengeras di atasnya menahan panasnya, seperti tutup panci. Di udara terbuka, permukaannya langsung kehilangan panas ke udara.

Latihan 19.8 ★★

Batuan tertua di Kauai berumur kira-kira 5.5 juta tahun; batuan tertua di Pulau Besar, kurang dari 0.7 juta tahun. (a) Pulau mana yang lebih tua? Paling sedikit berapa juta tahun lebih tua? (b) Pulau mana yang lebih terkikis? Mengapa? (c) Pulau mana yang kini berada di atas titik panas? (d) Kauai terletak di sebelah barat laut Pulau Besar. Ke arah mana lempeng Pasifik membawa pulau-pulau itu?

Solusi

Solusi Latihan 19.8.

(a) Kauai, paling sedikit $5.5 - 0.7 = 4.8$ juta tahun lebih tua. (b) Kauai: hujan dan ombak sudah mengikisnya jauh lebih lama. (c) Pulau Besar, tempat lava baru masih keluar. (d) Ke arah barat laut: Kauai, yang lebih dahulu dibawa menjauhi titik panas, kini berada di sebelah barat lautnya.

Latihan 19.9 ★★

Pulau-pulau Hawaii terletak lebih dari $3200\,\mathrm{km}$ dari batas lempeng yang terdekat. (a) Mengapa hal itu mengherankan untuk gunung api? (b) Jelaskan dalam tiga atau empat kalimat dari mana magmanya berasal. (c) Pada peta gunung api, apa warnanya?

Solusi

Solusi Latihan 19.9.

(a) Hampir semua gunung api terletak di batas lempeng (87 % dalam daftar itu): gunung api yang begitu jauh dari batas mana pun adalah pengecualian. (b) Jauh di dalam mantel di bawah Hawaii, sebuah titik panas tetap panas selama jutaan tahun. Titik panas itu melelehkan sebagian batuan di atasnya. Magmanya, yang lebih ringan daripada batuan padat di sekelilingnya, naik menembus lempeng dan meletus. Selagi lempeng bergerak, gunung-gunung api baru tumbuh di atas titik panas dan gunung-gunung api yang lama terbawa pergi. (c) Titik-titik oranye (“di dalam lempeng”).

Latihan 19.10 ★★

Pada bulan Juni 1991, magma pertama Pinatubo merembes keluar dengan tenang; tiga hari kemudian, magma lain meledak. Dengan memakai kedua botol air soda itu, jelaskan perbedaannya. Magma yang mana yang sudah kehilangan gasnya dalam perjalanan ke atas?

Solusi

Solusi Latihan 19.10.

Magma yang pertama sudah kehilangan sebagian besar gasnya dalam perjalanan ke atas, seperti sebotol air soda yang dibiarkan terbuka atau dibiarkan berdiri: ketika magma itu mencapai permukaan, tidak ada lagi yang dapat meledakkannya, sehingga magma itu merembes keluar. Magma tanggal 12 dan 15 Juni masih menyimpan gasnya, seperti botol yang dikocok: ketika tekanannya turun di dekat permukaan, gas itu serentak membentuk gelembung-gelembung, yang membesar dan mengoyak magma yang kental itu menjadi abu. Magma yang pertamalah yang sudah kehilangan gasnya.

Latihan 19.11 ★★★

Sebuah desa terletak $10\,\mathrm{km}$ di hilir sebuah lembah dari gunung api. (a) Sebuah aliran piroklastik bergerak dengan kecepatan $80\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. Berapa menit yang diperlukannya untuk mencapai desa itu? (b) Pertanyaan yang sama untuk $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. (c) Sebuah keluarga memerlukan 20 menit untuk pergi dengan mobil. Jelaskan mengapa peringatan harus datang sebelum letusan dimulai, bukan ketika alirannya terlihat.

Solusi

Solusi Latihan 19.11.

(a) $10 \div 80 = 0.125$ jam, dan $0.125 \times 60 = 7.5$ menit. (b) $10 \div 130 \approx 0.077$ jam, kira-kira $0.077 \times 60 \approx 4.6$ menit, jadi kira-kira 5 menit. (c) Keluarga itu memerlukan 20 menit, tetapi aliran itu tiba dalam 5 sampai 8 menit: begitu aliran itu terlihat, sudah terlambat. Keluarga itu hanya dapat selamat jika mereka pergi ketika para ilmuwan melihat tanda-tanda peringatan, sebelum letusan.

Latihan 19.12 ★★★

Abu Gunung St. Helens mengelilingi seluruh Bumi satu kali dalam 15 hari. Satu derajat lintang panjangnya kira-kira $111\,\mathrm{km}$, dan satu putaran penuh adalah 360 derajat. (a) Kira-kira berapa panjang satu putaran penuh mengelilingi Bumi, dalam kilometer? Bulatkan ke ribuan terdekat. (b) Berapa kilometer yang ditempuh abu itu per hari, rata-rata? (c) Berapa kilometer per jam itu? (d) Apakah abu itu dibawa angin atau bergerak dengan kecepatannya sendiri? Jelaskan.

Solusi

Solusi Latihan 19.12.

(a) $111 \times 360 = 39\,960$: kira-kira 40 000 km. (b) $40\,000 \div 15 \approx 2667$: kira-kira 2 670 km per hari. (c) $2667 \div 24 \approx 111$: kira-kira 110 km per jam. (d) Oleh angin: abu yang halus tidak mempunyai kecepatan sendiri setelah letusan melemparkannya ke atas; abu itu melayang tinggi di udara dan angin membawanya, sementara abu itu perlahan-lahan jatuh.

19.7 Soal: Hari ketika gunung kehilangan puncaknya

Soal 19.1

Soal akhir pekan — tanda-tanda peringatan Gunung St. Helens, letusan 18 Mei 1980, dan seberapa banyak bagian gunung yang hilang

Gunung St. Helens terletak di barat laut Amerika Serikat. Gunakan foto-foto di awal bab, peta gunung api, dan bilangan-bilangan di bawah ini, yang diukur oleh U.S. Geological Survey.

Bagian I — Sebelum letusan.

1. Gempa-gempa bumi kecil yang pertama datang pada tanggal 16 Maret 1980; letusan besar pada tanggal 18 Mei. Berapa hari berlalu di antara keduanya? (Maret mempunyai 31 hari, April 30.)
2. Sampai tanggal 17 Mei, lebih dari 10 000 gempa bumi sudah tercatat, dalam 62 hari sejak 16 Maret. Kira-kira berapa banyak per hari, rata-rata?
3. Lereng utara gunung itu menggembung ke luar paling sedikit $137\,\mathrm{m}$. Jelaskan mengapa penggembungan itu mengkhawatirkan para ilmuwan.
4. Pada peta gunung api, Gunung St. Helens adalah segitiga biru. Apa yang ditunjukkannya tentang tatanannya? Jenis letusan apa yang kamu perkirakan, dan bentuk gunung api yang mana?

Bagian II — 18 Mei 1980.

5. Pukul 08.32, sebuah gempa bumi kecil membuat lereng yang menggembung itu longsor. Longsoran itu bergerak dengan kecepatan sampai $240\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$. Berapa kilometer per menit itu?
6. Longsoran itu membuka magma seperti sumbat yang ditarik dari botol yang sudah dikocok. Jelaskan mengapa gunung api itu kemudian meletus ke samping.
7. Ledakan ke samping itu bergerak paling sedikit $480\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ dan mencapai jarak $27\,\mathrm{km}$ dari gunung api. Dengan kecepatan itu, paling lama berapa menit yang diperlukannya untuk sampai ke sana?
8. Aliran-aliran piroklastik bergerak dengan kecepatan sampai $130\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ dan mencapai jarak $8\,\mathrm{km}$ dari kawah. Berapa menit yang diperlukannya dengan kecepatan itu? Bulatkan ke menit terdekat.

Bagian III — Sesudahnya.

9. Tiang abu mencapai ketinggian kira-kira $24\,\mathrm{km}$ dalam waktu kurang dari 15 menit. Berapa kali lebih tinggi daripada Gunung Everest ($8.8\,\mathrm{km}$)? Bulatkan sampai satu tempat desimal.
10. Antara tahun 1980 dan 1986, lava yang kental merembes keluar di dalam kawah dan membangun gundukan setinggi $267\,\mathrm{m}$ di atas lubang letusan. Apakah letusan-letusan ini efusif atau eksplosif? Botol air soda yang mana yang diingatkannya kepadamu?
11. Perhatikan kedua foto gunung api itu. Jelaskan dalam dua kalimat apa yang berubah.
12. Sebelum letusan, puncaknya berada $2950\,\mathrm{m}$ di atas permukaan laut; sesudahnya, titik tertingginya $2549\,\mathrm{m}$. Berapa meter ketinggian yang hilang dari gunung itu?

Solusi

Solusi Soal 19.1.

1. Dari 16 sampai 31 Maret: $31 - 16 = 15$ hari; lalu 30 hari di bulan April dan 18 hari di bulan Mei: $15 + 30 + 18 = 63$ hari.

2. $10\,000 \div 62 \approx 161$: lebih dari 160 gempa bumi kecil sehari, rata-rata.

3. Penggembungan itu menunjukkan bahwa magma sudah naik tinggi di dalam gunung dan mendorong batuan ke luar. Penggembungan itu juga membuat lereng utara curam dan tidak stabil, siap untuk longsor.

4. Segitiga biru terletak di tempat satu lempeng menunjam ke bawah lempeng lain. Kita dapat mengharapkan magma yang kental dan kaya gas, erupsi eksplosif, dan kerucut yang curam (gunung api strato) — tepat seperti yang ditunjukkan foto pertama.

5. $240 \div 60 = 4$ kilometer per menit.

6. Lereng yang menggembung itu menahan magma di dalam, di bawah tekanan, seperti tutup botol. Ketika lereng itu longsor, tekanannya seketika turun; gas yang terlarut di dalam magma serentak berubah menjadi gelembung-gelembung dan menyembur keluar melalui sisi yang terbuka — ke samping, tempat tutupnya hilang.

7. $27 \div 480 \approx 0.056$ jam, dan $0.056 \times 60 \approx 3.4$ menit. Karena ledakan itu bergerak paling sedikit secepat itu, waktunya paling lama kira-kira 3.4 menit.

8. $8 \div 130 \approx 0.062$ jam, dan $0.062 \times 60 \approx 3.7$: kira-kira 4 menit.

9. $24 \div 8.8 \approx 2.7$: tiang abu itu naik kira-kira 2.7 kali lebih tinggi daripada Gunung Everest.

10. Efusif: lava yang kental itu keluar tanpa meledak dan menumpuk di atas lubang letusan. Seperti botol yang dibiarkan berdiri, magma ini sudah kehilangan sebagian besar gasnya.

11. Sebelumnya, gunung itu adalah kerucut runcing yang mulus dan tertutup salju, di atas hutan-hutan hijau. Sesudahnya, puncak dan lereng utaranya hilang: kawah yang sangat besar, yang terbuka ke arah kita, menggantikannya, dan lereng-lereng serta lembah di depannya kelabu oleh abu dan pecahan batuan.

12. $2950 - 2549 = 401$: gunung itu kehilangan ketinggian kira-kira 401 m, kira-kira 400 meter, seperti yang diceritakan di kelas 4.