Mengidentifikasi sistem hidrogeologi di kawasan gunung api

Cite as:

Wiavianto, S., Mubandi, A.S.S., and Irawan, D.E. (2016). Geologi Endapan Gunungapi Wilayah Bandung Timur, Jawa Barat, Indonesia (v1), Undergrad Thesis, Dept of Geology, Institut Teknologi Bandung [Data set]. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.221105.

Berikut ini adalah skripsi an mahasiswa bimbingan kami “Satrio Wiavianto” yang telah kami reformat menjadi blogpost, sebelum nantinya akan kami publikasikan sebagai makalah secara formal.

0. Kata pengantar

Post ini merupakan sebuah catatan membimbing tugas akhir di bidang geologi. Hal-hal yang kami uraikan adalah rangkuman dari beberapa pengalaman kami memetakan sistem hidrogeologi di kawasan gunung api. Pengalaman terakhir akan banyak berkaitan dengan skripsi mahasiswa S1 kami yang bernama Satriyo Wiavianto dari Program Studi Teknik Geologi ITB angkatan 2010. Blog post ini juga diharapkan menjadi contoh bagi para mahasiswa dan pembimbingnya bahwa skripsi mahasiswa juga dapat dikemas dalam bentuk yang lebih ringan untuk pembelajaran bersama. Blog post ini akan terus kami sempurnakan sejalan dalam proses pematangan materi penelitian tugas akhir ini.

1. Pendahuluan

1.1 Gunung Manglayang: Bagian dari Cekungan Bandung

Saudara Satrio memetakan kondisi geologi di sekitar Gunung Manglayang (GMG) yang berada di sisi timur Cekungan Bandung. Daerah ini merupakan bagian dari rantai gunung api Sunda yang melingkari Dataran Bandung. Gunung ini terletak di antara wilayah Kab. Bandung dan Kab. Sumedang Jawa Barat. Bila anda mengemudi di ke arah Sumedang, maka gunung ini berada di kiri jalan, sebelum gerbang tol Cileunyi. Dengan tinggi 1818 mdpl (meter di atas permukaan laut) memang tidak seberapa dibandingkan G. Ciremai, tapi gunung ini juga menyimpan panorama yang tidak kalah indah.

Menurut Wiafianto, mahasiswa kami, penyelidikan geologi tugas akhir di kawasan GMG  sangat penting khususnya bila dikaitkan dengan rencana pengembangan wilayah Bandung Timur. Salah satu kebutuhan sumberdaya alam yang dibutuhkan adalah air tanah. Oleh karenanya skripsi ini mencoba berkontribusi dalam hal pemetaan geologi dan hidrogeologi untuk memetakan potensi air tanah.

Untuk memberikan gambaran suasana Gunung Manglayang secara lebih dekat, kami pinjam rekaman video pendakian oleh Arif Setiawan dalam akun Youtube-nya berikut ini.

Screen Shot 2016-04-28 at 4.29.34 AM

 

Screen Shot 2016-04-28 at 4.43.22 AM
Gambar 1 Lokasi riset berada di kawasan Bandung Timur

 

Bila anda sedang di Bandung, Terminal Cicaheum adalah salah satu starting point. Bergerak ke arah timur menuju Cibiru. Kemudian belok kiri ke jalan kecil Sindangreret (demikian penduduk lokal menyebutnya) hingga menuju ke Bumi Perkemahan Batu Kuda.

1.2 Ciri khas endapan gunung api

Karena tertutup seluruhnya oleh endapan gunung api, pemetaan hidrogeologi menjadi sangat menantang. Ini karena endapan gunung api sangatlah kompleks. Endapan yang bersifat permeabel (lolos air) dan impermeabel (tidak lolos air) dapat berubah-ubah secara cepat dalam jarak yang pendek. Begitu pula bila dihubungkan dengan elevasi (ketinggian). Di satu lokasi dapat ditemukan batuan lava yang keras dan impermeabel, di lokasi lain yang hanya berjarak beberapa meter ditemukan endapan breksi volkanik yang porous dan mengalirkan air tanah. Ketebalannya pun dapat berubah-ubah, sesekali menipis dan sebaliknya menebal tanpa pola yang jelas. Satu-satunya kerangka pikir yang dapat digunakan adalah bahwa penyebaran endapan gunung api akan mengikuti elevasi, membentuk pola seperti jari yang menyebar dari titik pusat erupsinya.

2. Bagaimana cara kami melakukannya?

Untuk membagi sistem erupsi yang ukurannya kecil di daerah ini kami melakukan tiga langkah, yaitu:

  1. Morfologi adalah panduan utama. Mengapa? karena gunungapi yang ditelaah relatif berumur muda sehingga morfologi yang saat ini terlihat tidak berbeda terlalu jauh dengan bentang alam dulu saat masih aktif.
  2. Ekstraksi elemen morfologi. Dari morfologi kami coba ekstraksi, baik dari olah citra satelit (dalam hal ini kami menggunakan SRTM, maupun observasi langsung di lapangan):
    • daerah aliran sungai yang secara langsung akan berkaitan dengan: komponen titik-titik tinggian dengan asumsi awal bahwa titik tertinggi memiliki potensi lebih besar sebagai pusat erupsi dan komponen lembah.
    • tebing-tebing atau gawir dalam bahasa geologi, yang umumnya disebabkan adanya sesar normal.
    • Dari analisis tersebut dihasilkan kerangka awal pusat erupsi dan batasannya: titik tertinggi sebagai pusat erupsi dan aliran sungai yang berada di antara dua tinggian sebagai batas aliran endapan gunungapi.
  3. Prediksi aliran endapan gunungapi. Penarikan prediksi arah aliran endapan gunungapi berdasarkan bentuk punggungan. Di sini kami menggunakan asumsi awal bahwa aliran endapan gunungapi akan berbentuk menjari dengan titik tertinggi sebagai pusat erupsinya. Selain itu kami juga memetakan rembesan air tanah atau mata air yang merupakan bukti terjadinya aliran di bawah permukaan.

Secara lebih lengkap, anda dapat mempelajari diagram alir berikut ini. Beberapa rujukan mengenai pemetaan endapan gunungapi menurut SNI dan Sandi Stratigrafi Indonesia juga akan sedikit dibahas di sini.

screen-shot-2016-12-25-at-2-14-43-pm
Gambar 2 Diagram alir tahapan penelitian

Diagram alir di atas dikemas dalam rangkaian penelitian skripsi geologi. Blog post ini hanya menjelaskan sebagian kecil saja dari skripsi ini.

 

3. Lebih jauh tentang geologinya

Secara ringkas situasi Gunung Manglayang secara geologis dapat dikisahkan sebagai berikut. Gunung ini terbentuk dari endapan volkanik yang berumur Kuarter (Silitonga, 1973). Secara genesa gunung ini terbentuk, khususnya rangkaian pegunungan kawasan Bandung Utara, dipengaruhi oleh aktivitas Gunung Sunda Purba dan Gunung Tangkubanparahu. Hasil erupsi besar Gunung Sunda Purba pada Zaman Kuarter Awal, menghasilkan suatu kaldera besar yang merupakan titik awal lahirnya Gunung Tangkubanparahu (Dam, 1994). Erupsi Gunung Sunda Purba maupun Gunung Tangkubanparahu menghasilkan endapan volkanik yang melampar ke daerah sekitarnya.

Beberapa catatan dari paper ini akan ditambahkan. Sebuah kajian “The Morphometric Analysis on the Neotectonic Activities in Bandung Highland, West Java” oleh Emi Sukiyah, Adjat Sudradjat, dan Nana Sulaksana yang dipublikasikan pada tahun 2012 di Majalah Geologi Indonesia. Makalah ini dengan cukup rinci telah menjelaskan analisis kuantitatif komponen morfologi, khususnya morfologi daerah aliran sungai (DAS). Olah numerik tersebut bertujuan untuk memisahkan DAS dengan kendali litologi dominan dari DAS yang lainnya dengan kendali tektonik lebih dominan.

Hasil sementara kajian kami tentang sejarah geologi adalah sebagai berikut. Aktivitas magmatisme pada daerah penelitian diperkirakan dimulai pada Kala Holosen. Hasil dari aktivitas tersebut adalah terobosan (intrusi) endapan gunungapi tua yang berada di antara Bandung-Sumedang. Hal ini menyebabkan adanya batuan gunungapi yang terendapkan pada daerah penelitian. Batuan ini kemudian dinamakan Satuan Andesit Enstatite-Breksi Piroklastik. Setelah Satuan Andesit Enstatite-Breksi Piroklastik terbentuk, terjadi aktifitas magmatisme lain yang menyebabkan adanya batuan yang terendapkan di atas Satuan Andesit Enstatite-Breksi Piroklastik, yaitu Satuan Andesit Augit-Hornblende-Breksi Piroklastik.

Aktivitas magmatisme itu kemudian berlanjut hingga terbentuk Satuan Andesit Augit yang menjadi kerucut utama pada Gunung Pangparang. Setelah itu, aktifitas magmatisme yang terus berlanjut membentuk Satuan Andesit Augit Enstatite yang menjadi daerah aliran lahar Gunung Pangparang. Satuan berikutnya terbentuk sebagai akibat proses magmatisme yang terus berjalan adalah Satuan Andesit Enstatite yang menjadi kerucut dari manglayang. Proses magmatisme terus berlanjut hingga membentuk Satuan Augit Enstatite – Breksi Piroklastik yang pada akhirnya merupakan bagian dari kaldera Gunung Manglayang yang diakibatkan adanya proses longsoran volkanik (volcanic landslide).

 

4. Mengenali pusat erupsi

Pusat erupsi untuk gunungapi berumur muda punya ciri khas puncaknya yang masih nampak. Kalau dilihat di peta, pola aliran sungainya pun berhulu di satu titik untuk kemudian menyebar ke segala arah. Dengan demikian penarikan batas Daerah Aliran Sungai (DAS) akan sangat penting dalam hal ini. Untuk kawasan gunung api yang sekaligus juga mengalami pensesaran seperti di kawasan riset kami, maka pola sungainya bisa saja bercampur antara radial dan dendritik.

Untuk mengenali berbagai pola sungai atau drainage pattern beberapa rujukan berikut ini kami nilai baik untuk dibaca:

  • Wikipedia: Drainage system (geomorphology)
  • Artikel berjudul “Volcanic geomorphology” oleh J.-C. Thouret dalam Earth-Science Reviews 47 1999, yang secara khusus membahas mengenai bentang alam gunung api.
  • Analisis sistem fluvial sungai secara umum dan sistem sungai meander secara rinci oleh Bart Makaske dalam Earth-Science Reviews 53 2001, berjudul “Anastomosing rivers: a review of their classification, origin and sedimentary products”.
  • Ulasan mengenai geomorfologi dan tektonik kawasan gunung api Aeolian Italia Selatan oleh Favalli et al. di tahun 2005 berdasarkan data Digital Elevation Model (DEM). Artikelnya berjudul “Volcanic geomorphology and tectonics of the Aeolian archipelago (Southern Italy) based on integrated DEM data” dimuat di Bulletin of Volcanology, 68(2), 157-170.
  • Karakterisasi geomorfologi dan geologi dilihat dari parameter topografi oleh Prima dan Yoshida tahun 2010 dalam makalah berjudul “Characterization of volcanic geomorphology and geology by slope and topographic openness” yang dimuat dalam Geomorphology, 118(1), 22-32.
  • Analisis geomorfologi gunung api di kawasan Fiji oleh Ollier dan Terry (1999) berjudul “Volcanic geomorphology of northern Viti Levu, Fiji” yang dimuat di Australian Journal of Earth Sciences, 46(4), 515-522.

Menurut rujukan-rujukan di atas, beberapa pola sungai yang paling mungkin terjadi di kawasan gunung api adalah sebagai berikut (gambar-gambar dipinjam dari Wikipedia):

  1. Radial: seperti telah disampaikan sebelumnya, pola ini akan terbentuk bila ada titik sentral tinggian di bagian tengah. Tinggian ini salah satunya dapat berupa gunung api.
radial
Gambar 
3a Pola aliran sungai radial
  1. Dendritik: pola dendritik akan terjadi bila sungai mengalir di atas lereng dengan kemiringan moderat. Tidak terlalu terjal, sehingga dapat membuat banyak percabangan, tetapi juga tidak terlalu landai hingga membuat bentuk meander.
dendritik
Gambar 3b Pola aliran sungai dendritik
  1. Paralel: bila lereng memiliki kemiringan lebih terjal lagi, maka akan terbentuk pola paralel. Lihat bedanya dengan pola dendritik. Pada jenis ini aliran sungai membentuk garis lurus, karena lereng yang cukup terjal.
paralel
Gambar 3c Pola aliran sungai paralel

Setelah ditarik batas DAS yang juga adalah garis tinggian pemisah air, maka terlihat ada lima buah DAS. Analisis ini akan diperdalam dengan mempertimbangkan berbagai kendali struktur geologi yang ternyata muncul di lapangan tetapi tidak teramati pada peta, begitu pula sebaliknya.  Di atas peta, kawasan riset akan nampak seperti pada gambar berikut ini. Setidaknya terlihat adanya pola:

  1. pola ke-1: radial di area no 1 dan 3,
  2. pola ke-2: dendritik di area no 4 dan 5 (bagian barat),
  3. pola ke-3: paralel di area no 5 (bagian timur).

Pola ke-1 adalah pola yang normal, sedangkan pola ke-2 dan ke-3 terbentuk akibat kombinasi morfologi gunung api dan dinding sesar berarah barat-timur di antara area no 4 dan 5. Sesar ini merupakan lanjutan Sesar Lembang. Namun demikian terlihat pola yang aneh bila area no 1 dan 2 dihubungkan, sehingga aliran sungainya membentuk pola annular. Pola ini hanya akan terbentuk bila ada kubah yang telah tererosi mengikuti batas batuan kerasnya. Dalam lingkungan gunung api, yang paling mungkin membentuk pola sungai annular adalah bila terjadi letusan berulang kali membantuk kawan yang saling memotong.

 

polasungai3
Gambar 4 Peta daerah aliran sungai.

 

Delineasi batas daerah aliran sungai inilah yang mengawali analisis pusat erupsi. Masing-masing sistem DAS mencerminkan sistem erupsi gunungapi.

 

sistemerupsi
Gambar 5 Peta perkiraan sistem erupsi

 

Peta di atas adalah hasil penarikan batas DAS dan pertimbangan-pertimbangan geomorfologi lainnya.

rektangular
Gambar 6 Pola sungai anular

Pola sungai annular terbentuk oleh bentang alam kubah, atau dalam kasus ini adalah kawah gunung api yang saling memotong.

image1
Gambar 7a Penampang perubahan bentang alam akibat runtuhnya kawah
image2
Gambar 7b Perubahan pola aliran sungai

Proses runtuhnya kawah (Gambar 7a) menyebabkan perubahan pola aliran sungai (Gambar 7b)

Dari cerita di atas dapat disimpulkan bahwa pusat erupsi dapat diperkirakan dari beberapa hal. Walaupun dalam prakteknya tidak mudah, tetapi setidaknya panduan ini memudahkan analisis sebelum dan setelah kembali dari lapangan (lihat Gambar 8a dan 8b):

  • Puncak tertinggi, ini cara paling mudah. Puncak tertinggi ini perlu dikonfirmasi bahwa batuan yang menyusunnya adalah batuan gunungapi, mestinya berjenis lava atau batuan intrusif. Mengapa lava? Bukankah lava adalah produk gunungapi yang telah mengalir di lereng dan kaki gunung? Betul tetapi anda lupa bahwa ada “lava dome” yaitu aliran lava dari arah perut gunungapi keluar ke permukaan dan pada akhirnya membeku membentuk sumbat lava. Bentuk-bentuk sumbat lava sering kali juga dikenal sebagai “volcanic neck” yaitu kerangka gunungapi, saat lubang diatrema  yang awalnya tertutup tubuh gunungapi telah tersingkap karena endapan yang menutupinya telah terkikis habis oleh erosi.
  • Adanya kesan aliran dari arah titik tertinggi tersebut ke arah yang lebih rendah. Lelehan material erupsi ini mudah dikenali dari pola kontur ketinggian yang menyerupai jari-jemari kita.
  • Hasil observasi lapangan harus mengkonfirmasi dua hal di atas. Batuan gunungapi harus muncul sebagai hasil akhir pemetaan pada area tersebut. Apakah tidak mungkin ditemukan batuan sedimen? Mungkin saja, terutama bila endapan gunungapi menumpang di atas endapan sedimen (yang biasanya berumur Tersier). “Jendela” atau window singkapan batuan sedimen dapat saja ditemukan di kaki gunung.

 

srtm
Gambar 8a Citra SRTM dari daerah penelitian. Dari gambar di atas, dapatkah kiranya anda perkirakan lokasi titik pusat erupsi dan pola aliran material erupsinya.
3dmorf
Gambar 8b Citra yang sama bila dimanipulasi untuk mendapatkan kesan 3D.

 

 

petageologi
Gambar 9 Peta geologi daerah penelitian. Peta dengan resolusi lebih baik dapat dilihat di repositori Zenodo kami.

5. Mengurai tata airnya

Dari sisi tata air tanah, kami berpendapat bahwa tata air tanah akan sangat dipengaruhi oleh air hujan. Beberapa rembesan (seepage) berhasil ditemukan dengan debit kurang dari 1 liter per detik. Berdasarkan debitnya, rembesan tersebut diduga berasal dari hujan yang jatuh di DAS atau sub DAS yang lingkupnya sempit. Seperti telah disampaikan sebelumnya, bahwa daerah penelitian merupakan daerah endapan gunungapi dengan banyak tinggian yang juga berfungsi sebagai pusat erupsi kecil-kecil. Karena itulah, aliran air tanah tak tertekan (atau biasa disebut air tanah dangkal) akan dibatasi oleh tinggian-tinggian tersebut, sebelum akhirnya muncul sebagai rembesan di daerah lembah.

 

6. Penutup

Kami belum dapat menarik kesimpulan yang pasti, namun demikian dapat kami sampaikan bahwa sistem akuifer endapan gunungapi memiliki karakter yang unik. Pada beberapa lokasi aliran air tanah sangat dikendalikan oleh topografi dengan batasan tinggian-tinggian pada skala kecil. Akibatnya muncul mata air (rembesan) dengan debit yang kecil, kurang dari 1 liter per detik. Di sisi lain, muncul mata air dengan debit yang sangat besar (mendekati 100 liter per detik) yang tentunya memiliki karakter bawah permukaan yang berbeda, walaupun bila dilihat di permukaan akan mirip dengan kasus yang sebelumnya. Dengan demikian pemetaan di daerah gunungapi memang perlu kombinasi antara pemetaan permukaan dan bawah permukaan (misal dengan metode geofisika).

 

Referensi (akan disempurnakan)

  1. Silitonga, 1973. Peta Geologi Regional Lembar Bandung, Jawa Barat, Skala 1:100.000. Direktorat Geologi, Departemen Pertambangan Republik Indonesia.
  2. Dam, M.A.C., Suparan. P., Nossin, J.J., Voskuil, R.P.G.A., 1996, A Chronology for Geomorphological Developments in the Greater Bandung Area, West Java, Indonesia, Journal of S.E. Asian Earth Sciences, Vol. 14, Nos 1⁄2, pp. 101 – 115, link.
  3. Delinom, R.M. and Suriadarma, A., 2010, Groundwater flow system of Bandung basin based on hydraulic head, subsurface temperature, and stable isotopes, Jurnal Riset Geologi dan Pertambangan Vol. 20 No. 1 (2010), 55-68, link.

  4. Thouret, J. C. (1999). Volcanic geomorphology—an overview. Earth-science reviews, 47(1), 95-131, url: https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fwww.geo.mtu.edu%2Frs4hazards%2Fkknutsen%2Fvolcanic_geomorphology.pdf.
  5. Favalli, M., Karátson, D., Mazzuoli, R., Pareschi, M. T., and Ventura, G. (2005). Volcanic geomorphology and tectonics of the Aeolian archipelago (Southern Italy) based on integrated DEM data. Bulletin of Volcanology, 68(2), 157-170, url: https://www.researchgate.net/profile/Ventura_Guido/publication/227177179_Volcanic_geomorphology_and_tectonics_of_the_Aeolian_Archipelago_Southern_Italy_based_on_integrated_DEM_data/links/0912f5110cdd710f4c000000.pdf.
  6. Prima, O. D. A. and Yoshida, T. (2010). Characterization of volcanic geomorphology and geology by slope and topographic openness. Geomorphology, 118(1), 22-32, url: https://www.researchgate.net/profile/Takeyoshi_Yoshida/publication/229385273_Characterization_of_volcanic_geomorphology_and_geology_by_slope_and_topographic_openness/links/54488c020cf2f14fb81428c9.pdf.
  7. Ollier, C. D. and Terry, J. P. (1999). Volcanic geomorphology of northern Viti Levu, Fiji. Australian Journal of Earth Sciences, 46(4), 515-522, url: https://www.researchgate.net/profile/James_Terry5/publication/232925505_Volcanic_geomorphology_of_northern_Viti_Levu_Fiji/links/00b4952cfaca83aec7000000.pdf.
  8. Wikipedia, “Drainage system (geomorphology),” Wikipedia, The Free Encyclopedia, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Drainage_system_(geomorphology)&oldid=717478400 (accessed May 7, 2016).
Advertisements

Published by

Erwin

Research interest: Hydrochemistry, multivariate analysis, and R programming My current focus is how to provide the hydrostratigraphy of volcanic aquifers in Bandung area. The research is based on environmental isotope measurement in groundwater and morphometry. My work consists of hydrochemical measurements. I am using multivariate statistical methods to provides more quantitative foundation for the analysis and more insight into the groundwater behaviour.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s