SISTIM VULKANIS
Ada beberapa factor yang mempengaruhi karakteristik atau perilaku erupsi diantaranya : (1) sifat magma termasuk komposisi kimia, kekentalan, kandungan gas dan air, (2) struktur dan dimensi pipa saluran magma dan (3) posisi serta volume kantong magma yang menentukan besarnya pasokan. Besarnya suplai magma dari zona yang lebih dalam adalah motor utama dari aktivitas vulkanis dan yang membuat sistim vulkanis berjalan. Suplai magma Merapi dari kedalaman terkait dengan sistim tektonik yaitu subduksi oleh tumbukan antara lempeng samudera Indo-australia dan lempeng benua Asia. Dalam zona subduksi, pada kedalaman antara 60-150 km, terjadi pelelehan karena tekanan dan suhu tinggi. Pelelehan tersebut memproduksi magma asal, disebut juga magma primitif. Kedalaman zona pelelehan, tingginya tekanan dan suhu mempengaruhi jenis atau komposisi kimia magma primitif. Tiga parameter ini menyebabkan gunungapi-gunungapi di Indonesia mempunyai magma yang komposisinya berbeda satu sama lain. Magma primitif akan bermigrasi menuju permukaan yang digerakan oleh energi permukaan dari cairan hasil lelehan, faktor gravitasi dan efek tektonik. Dalam proses migrasi magma sistim tektonik termasuk evolusinya merupakan faktor penting. Aktivitas tektonik menghasilkan zona lemah yang memberi kemudahan bagi magma untuk menerobos mencapai permukaan menjamin kontinuitas suplai magma. Konstelasi tektonik ini juga yang memungkinkan, dua gunung yang berdekatan bisa berbeda keadaannya, misalnya yang satu "mati", yang lain sangat aktif.
Erupsi Merapi terjadi relatif sering hal ini ditengarai karena faktor geometri internal system vulkanis. Dari data kegempaan Merapi, tahun 1991 yang kaya gempa vulkanik dari berbagai jenis terlihat bahwa distribusi gempa Merapi lateral tidak jauh dari garis vertikal puncak Merapi ke bawah dan tidak tersebar luas. Pada kedalaman 1.5 - 2 km di bawah puncak tidak dijumpai adanya hiposenter gempa, demikian pula pada kedalaman >5 km. Gempa volkano-tektonik (VT) memerlukan medium yang solid dan bisa patah (brittle) sehingga zona-zona tidak terdapat hiposenter dianggap zona yang lembek (duktil) karena pengaruh suhu tinggi magma.
Dalam proses perjalanan menuju ke permukaan magma memasuki zona tampungan magma, dapat disebut sebagai kantong magma atau dapur magma bila ukurannya lebih besar. Di Merapi terdapat dua zona tampungan magma yang menentukan sifat khas Merapi. Karena letaknya relatif tidak jauh maka kenaikan tekanan di dapur magma akan menyebabkan aliran magma menuju kantong magma di atasnya menyebabkan naiknya tekanan di sana. Dalam hal ini kantong magma berfungsi sebagai katup bagi magma yang naik ke permukaan. Waktu tenang antar erupsi di Merapi merupakan fase dimana terjadi proses peningkatan tekanan magma di dalam kantong magma. Apabila tekanan melebihi batas ambang tertentu magma akan keluar dalam bentuk erupsi explosive atau efusif berupa pembentukan kubah lava. Volume produk yang dikeluarkan kira-kira sebesar 0.1% dari volume kantong/dapur magma. Produk erupsi Merapi rata-rata 10 juta m3 dalam suatu erupsi, bahkan sering di bawah 4 juta m3 yang artinya volume kantong magma relative kecil. Sangat kecil bila dibandingkan dengan Kilauea dan Reunion yang dalam sekali fase erupsi mengeluarkan masing–masing >40 juta m3 dan 100 juta m3 lava. Kantong magma dangkal di Merapi menyebabkan hanya dengan peningkatan tekanan yang tidak terlalu besar sudah dapat mengalirkan magma cukup lancar sampai permukaan tanpa perlu waktu panjang.
Gambar di atas menunjukkan penampang skematik dari struktur geometri internal Merapi. Dimensi kantong magma (atas) dan dapur magma (bawah) adalah perkiraan.
TIPE ERUPSI
Erupsi adalah peristiwa keluarnya magma di permukaan bumi bisa dalam bentuk yang berbeda-beda untuk setiap gunungapi. Erupsi bisa efusif yaitu lava keluar secara perlahan dan mengalir tanpa diikuti dengan suatu ledakan atau eksplosif yaitu magma keluar dari gunungapi dalam bentuk ledakan. Dalam erupsi yang eksplosif, terbentuk endapan piroklastik, sedang dalam erupsi efusif terbentuk aliran lava. Secara garis besar ada tiga tipe/jenis erupsi yaitu: Hawaiian, Strombolian dan Vulkanian. Istilah tipe hawaiian diambil dari kata Hawaii, pulau vulkanik di tengah samudera Pasifik yang mempunyai gunung dengan tipe erupsi khas hawaiian. Dinamika erupsi tipe hawaiian dicirikan dengan adanya erupsi lava cair berasal dari kawah dalam waktu cukup lama. Lava yang membentuk erupsi tipe hawaiian ini berjenis basalt. Dari bentuk fisiknya, gunung yang bertipe erupsi hawaiian mempunyai bentuk perisai, dalam arti bahwa diam tubuh gunung jauh lebih besar dari tinggi gunung.
Istilah tipe strombolian diambil dari kata Stromboli, nama gunungapi di pulau Stromboli Italia yang terletak di Laut Thyrene, Mediterania. Erupsi jenis strombolian dicirikan dengan erupsi-erupsi kecil dari gas dan fragmen-fragmen atau serpihan magma. Material yang diletuskan jatuh kembali ke dalam kawah atau di sekitar bibir kawah. Pada saat terjadi erupsi yang lebih besar, lava mengalir ke lereng di sekitarnya. Secara umum suatu gunungapi disebut bertipe strombolian apabila dalam suatu erupsi material padat yang terhamburkan kurang lebih setara dengan material yang mengalir sebagai aliran lava. Gunungapi tipe strombolian mempunyai kawah, biasanya berbentuk lingkaran. Tubuh dan lereng gunung tersusun dari batuan skoria hasil lontaran saat erupsi.
Istilah tipe vulkanian berasal dari nama gunung Vulcano yang terletak di kepulauan Lipar Italia. Erupsi bersifat eksplosif dengan tingkat eksplosivitas dari lemah ke katastropik. Magma yang membentuk erupsi tipe vulkanian bersifat antara basa dan asam (dari andesit ke dasit). Erupsi vulkanian terjad karena lobang kepundan tertutup oleh sumbat lava atau magma yang membeku di pipa magma setelah kejadian erupsi. Diperlukan suatu akumulasi tekanan yang relatif besar untuk membuka lobang kepundan atau menghancurkan sumbat lava. Erupsi melontarkan material hancuran dari puncak gunungap tapi juga material baru dari magma yang keluar. Salah satu ciri dari erupsi vulkanian yaitu adanya asap erupsi yang membumbung tinggi ke atas dan kemudian asap tersebut melebar menyerupai cendawan. Asap erupsi membawa abu dan pasir yang kemudian akan turun sebagai hujan abu dan pasir. Tidak seperti tipe hawaiian dan strombolian, aliran lava tidak terjadi pada tipe erupsi vulkanian. Gunung Merapi merupakan gunungapi yang dapat dimasukkan dalam tipe vulkanian lemah dengan ciri khas adanya peranan kubah lava dalam tiap-tiap erupsinya.
KUBAH LAVA
Magma yang sudah sampai di permukaan dapat mengalir turun ke lereng atau langsung membeku di puncak. Untuk lava yang bersifat sangat cair proses pembekuan di permukaan berjalan lambat dan endapannya dikenal sebagai "lava flow" atau "coulee" umumnya lava basalt mempunyai perilaku itu. Volume dan kekentalan menentukan jarak jangkau aliran lava yang bervariasi dari antara 3 sampai 25 km dan dapat mencapai lebih dari 100 km. Lava kental (trakitik atau riolitik), jarak jangkau alirannya tidak lebih dari 2-3 km dengan ketebalan 100-an m.
Pada gunungapi dengan magma yang cukup kental, lava membentuk apa yang disebut "lava block", bongkahan lava dengan permukaan tidak teratur. Dalam posisi tertentu, apabila kecepatan keluarnya lava cukup lambat, lava dapat langsung tertumpuk di permukaan kemudian membeku membentuk kubah lava atau "dome". Dapat dililiat bahwa antara kekentalan lava dan sifat alirannya ada hubungannya yaitu aliran yang sangat encer dengan jarak jangkau yang panjang dengan ketebalan kecil, sampai aliran sangat kental dengan jarak jangkau pendek, bahkan hanya berupa kubah dengan ketebalan yang besar. Lava yang sangat kental dapat membeku begitu sampai permukaan membentuk "sumbat lava".
Aliran lava Merapi menempati posisi transisi antara aliran lava fluida dan pembentukan sumbat lava. Apabila lava keluar dan menempati suatu posisi yang miring, misalnya di pinggir kawah utama, lava akan membentuk "lidah lava" karena proses aliran lava sangat pelan yang kemudian cepat membeku. Apabila lava keluar pada permukaan yang datar, kubah lava Merapi akan berbentuk tempurung terbalik dengan sisi-sisi yang relatif simetris. Kubah lava mempunyai bentuk yang khas yaitu simetris dinyatakan sebagai relasi antara tinggi kubah dan jari-jari kubah. Relasi tersebut tetap dan tidak tergantung dari volume kubah yang terbentuk. Dari data foto kubah yang terbentuk pada bulan Januari 1992, kubah Merapi mempunyai relasi tinggi (H) dan jari-jari dasar (R) = 4.8. Semakin kental magma semakin besar nilai relasi H/R. Pada proses pembentukan lidah lava, ketinggian kubah bertambah secara perlahan contohnya pada 1994, saat panjang kubah berkembang dari 300 m menjadi sekitar 460 m, tinggi kubah hanya bertambah dari 32 m menjadi 47 m. Perkembangan panjang kubah lebih cepat sekitar 10 kali lipat dari perkembangan tinggi kubah.
Pembentukan kubah lava Merapi terjadi dalam laju yang bervariasi. Dalam masa krisis atau biasanya dalam beberapa bulan sesudah terjadi letusan, arus keluarnya lava cukup lancar dan pembentukan kubah lava terjadi dalam laju yang cepat. Dalam beberapa kasus, pertumbuhan kubah lava terjadi secara perlahan. Sebagai contoh pada periode Maret-April 1994, pertumbuhan terjadi secara lambat dengan laju keluar lava sebesar 6.500 m3 per hari. Pada periode Mei-Juni 1994, pertumbuhan terjadi lebih cepat dengan laju keluar lava sebesar 17.000 m3 per hari. Laju keluar lava Merapi dalam pembentukan kubah lava selama ini, sejauh pernah teramati, tidak pernah melebihi 20.000 m3 per hari.
Kubah lava Merapi, yang berbentuk lidah lava maupun kubah simetris, mempunyai bagian luar (kulit) berwarna hitam yang keras tersusun dari batuan lava beku disebut kerak dengan tebal 1 -2 m. Apabila terbuka lava terlihat masih merah membara. Bagian dalam bersifat sedikit liat dengan suhu yang tinggi menunjukan masih terjadi suplai magma baru dan akan terjadi proses deformasi kubah lava. Apabila tidak ada suplai baru, lama kelamaan kubah akan membeku seluruhnya dan proses perubahan bentuknya terhenti.
Proses deformasi kubah merupakan proses perubahan bentuk kubah karena ada tambahan lava atau proses "mengalir" dari lava di dalamnya. Pada lava Merapi proses pembentukan lidah terjadi karena bagian dalam kubah masih Liat. Magma yang masih liat cenderung bergerak sehingga menambah panjang lidah lava. Pada saat bergerak, kulit atau kerak kubah mengalami perubahan morfologi karena ada aliran di dalamnya. Kadangkadang teramati juga bahwa morfologi kubah tidak berubah banyak tetapi panjang kubah bertambah. Pada saat ekor kubah (bagian ujung bawah lidah kubah) membeku maka proses perkembangan panjang kubah berhenti. Pada saat tersebut tinggi kubah pada bagian atasnya akan bertambah karena magma yang terus keluar secara perlahan. Pada fase awal pembentukan kubah (lidah lava) perubahan bentuk kubah hanya berupa pertambahan panjangnya dan tinggi kubah tidak akan berubah. Proses dalam fase awal ini dapat berjalan beberapa bulan. Fase berikutnya yaitu panjang dan tinggi kubah bertambah. Fase ketiga yaitu tinggi kubah bertambah tapi panjangnya tetap.
Perkembangan tinggi kubah tidak akan berlangsung terus menerus dengan laju yang sama walaupun suplai magma terus bertambah. Dapat dibayangkan bahwa pada saat kubah bertambah tingginya, tekanan litostatik didasar kubah juga bertambah demikian sehingga magma juga harus melakukan usaha yang lebih besar untuk mengangkat kubah di atasnya. Itulah sebabnya, semakin lama pertambahan tinggi kubah semakin lambat. Pada fase ini tubuh kubah cenderung akan lebih gemuk karena magma/lava akan cenderung menekan ke sisi-sisi sampingnya. Pada suatu saat tercapai ketinggian tertentu, di mana pada dasar kubah bekerja tekanan lithostatik material kubah yang setara dengan tekanan magma yang berada di bawah kubah. Pada situasi tersebut pertumbuhan kubah akan berhenti. Uraian ini berarti bahwa pada saat perkembangan kubah berhenti bukan berarti suplai magma yang keluar terhenti, hanya saja ada kemungkinan tekanan magma tidak cukup lagi mampu meningkatkan besarnya kubah.
Fase kritis dalam hubungannya dengan bahaya gugurnya kubah terjadi pada saat perkembangan kubah melambat dan tinggi kubah tidak bertambah lagi. Pada fase ini tekanan dari bawah akan terkumulasi. Apabila proses akumulasi cepat, maka pada saat tertentu tekanan litostatik tidak dapat lagi menahan tekanan dari bawah yang dapat mengakibatkan gugurnya kubah. Begitu kubah gugur maka tekanan magma yang semula terimbangi oleh tekanan litostatik tubuh kubah secara mendadak kehilangan tekanan penahannya sehingga terjadi letusan. Apabila fase kritis tersebut terlewati, maka kubah akan membeku dan kubah menjadi cukup kuat untuk menahan laju keluarnya magma baru. Maka proses berikutnya adalah bahwa magma akan mencari jalan keluar baru yang biasanya disamping kubah yang telah terbentuk.
Kubah yang sudah membeku dapat gugur, sebagaimana yang terjadi pada kubah lava yang terbentuk tahun 1957 telah gugur karena terdesak oleh magma yang keluar pada menjelang letusan tahun 1998. Desakan magma dari bawah merupakan faktor yang penting untuk menggugurkan sebuah kubah lava yang telah beku (= tidak aktif lagi). Proses yang teramati di Merapi yaitu bahwa magma dapat terpaksa menerobos keluar dengan mendesak kubah lava yang di atasnya apabila kawah memang sudah penuh oleh material lava. Dalam mencari jalan keluar, kubah lava lama dapat menjadi titik-titik lemah bagi keluarnya magma baru ke permukaan.
Pengaruh hujan besar artinya bagi kestabilan kubah lava. Hal ini berlaku hanya pada kubah lava aktif. Sedangkan untuk kubah lama, intensitas curah hujan yang tinggi hanya akan mengkikis permukaannya atau kalaupun sampai merontokkan kubah, proses runtuhnya kubah akan berlangsung mulai dari permukaan. Lain halnya untuk kubah lava aktif, air hujan yang meresap masuk ke dalam kubah lava akan menemui suhu kubah yang tinggi dan segera berubah menjadi uap dengan tekanan yang tinggi. Tekanan uap air tersebut mengurangi daya ikat antara material di dalam kubah yang dapat mempermudah terjadinya longsoran. Berbeda dengan pengaruh hujan pada kubah lava lama, pada kubah aktif hujan menyebabkan longsoran yang prosesnya berlangsung dari dalam kubah. Kejadian longsoran kubah aktif semacam ini tidak perlu didahului oleh munculnya gempa-gempa karena semua proses terjadi di bagian permukaan dan dapat berlangsung secara cepat.
Faktor lain yang mempengaruhi kestabilan kubah adalah gravitasi. Hampir seluruh kubah lava di puncak Merapi berbentuk kubah lava. Tubuh kubah terutama 2/3 bagian ke bawah menempel pada lereng dengan kemiringan sekitar 380. Kubah tidak meluncur ke bawah karena tubuhnya terikat oleh yang 1/3 bagian atas, yang biasanya tidak pada posisi miring, dan oleh gaya gesek antara kubah dan lereng. Gaya yang mendorong kubah untuk longsor adalah komponen gaya dari beratnya sendiri yang sejajar dengan lereng. Apabila kubah masih berkembang komponen gaya berat tersebut akan dapat menjadi besar dan dapat melebihi gaya gesek lereng sehingga longsoran dapat terjadi. Untuk kubah yang tidak berkembang lagi, atau sudah diam beberapa bulan lamanya, apabila tidak terjadi hujan dan tidak ada dorongan dari magma dari dalam maka tidak terjadi longsoran kubah. Hal ini berarti bahwa faktor gravitasi secara sendirian tidak berpengaruh banyak dalam longsoran kubah.
Sketsa karakteristik pembentukan kubah dan proses terjadinya awanpanas. Perbandingan antara kejadian tahun 1992 dan tahun 1994 (Ratdomopurbo,2000).
AWANPANAS
Istilah awanpanas dipakai untuk menyebut aliran suspensi dari batu, kerikil, abu, pasir dalam suatu masa gas vulkanik panas yang keluar dari gunungapi dan mengalir turun mengikuti lerengnya dengan kecepatan bisa lebih dari 100 km per jam sejauh puluhan km. Aliran turbulen tersebut dari jauh tampak seperti awan bergulung-gulung menuruni lereng gunungapi dan bila terjadi malam hari terlihat membara. Awanpanas biasanya tidak segemuruh longsoran biasa karena tingginya tekanan gas pada material menyebabkan benturan antar batu-batu atau material di dalam awanpanas tidak terjadi dengan kata lain benturan teredam oleh gas. Penduduk sekitar Merapi menyebut awanpanas sebagai wedhus gembel dalam bahasa Jawa berarti domba karena secara visual kenampakan awanpanas seperti domba-domba menyusuri lereng. Istilah ini diperkirakan telah dipakai sejak berabad-abad oleh penduduk setempat (lebih tua dari pada istilah nuee-ardente).
Awanpanas Merapi dibedakan atas awanpanas letusan dan awanpanas guguran. Awan panas letusan terjadi karena hancuran magma oleh suatu letusan. Partikel-partikel terlempar secara vertical dan horizontal. Kekuatan penghancuran material magma saat letusan ditentukan oleh kandungan gas vulkanik dalam magma. Awanpanas guguran terjadi akibat runtuhnya kubah lava bersuhu sekitar 500-600°C oleh tekanan magma dan pengaruh gravitasi. Proses awal yang memicu longsornya kubah dapat di timbulkan oleh tiga sebab :
1. Longsor biasa yang sebagaimana sering terjadi di daerah lereng-lereng pegunungan. Peranan hujan menjadi faktor utama yang menimbulkan ketidakstabilan. Di daerah lereng pegunungan air hujan masuk dalam struktur tanah dan memperkecil gaya gesek pada bidang gelincir sehingga tidak dapat lagi menahan berat lereng. Dalam hal kubah lava Gunung Merapi, air hujan yang masuk ke dalam kubah lava mengalami pemanasan sehingga menjadi gas yang bertekanan cukup tinggi untuk mengganggu kestabilan kubah. Kohesi material penyusun tubuh kubah lava mengecil sehingga mudah muncul longsoran kecil maupun besar.
2. Longsoran dipicu oleh suatu letusan kecil (lokal) yang terjadi di kubah lava. Gas bertekanan tinggi dalam kubah lava dapat memicu terjadinya letusan kecil setempat yang terjadi di permukaan kubah lava. Tekanan yang dilepaskan secara mendadak dapat mengganggu kestabilan kubah secara keseluruhan sehingga kubah dapat mengalami longsoran besar.
3. Longsornya kubah dapat pula karena adanya dorongan dari bawah yaitu dari pipa magma gunungapi sehingga kubah lava bergeser dan akhirnya longsor. Karena adanya faktor gravitasi, tekanan dari bawah yang tidak terlalu besar sudah cukup untuk mengganggu kestabilan kubah.
Karena awanpanas jenis ini terbentuk terutama karena pembongkaran kubah lava yang sudah ada sebelumnya oleh proses gravitasi, fragmen penyusun awan panasnya relatif besar. Demikian pula kekuatan luncurnya terutama hanya oleh beratnya sendiri sehingga jangkauan atau jarak luncurnya tidak begitu besar. Kecenderungan arah luncuran masa awanpanas ditentukan oleh arah aliran-aliran hulu sungai di lereng gunungapi yang berada di bawah posisi kubah lava yang terluncurkan. Material beratnya akan meluncur di dalam alur sungai, sedangkan awan yang kelihatan bergulung-gulung akan menyelimuti aliran masa awan panas dan melebar ke tepian alur hulu sungai di kiri kanan dari alur tersebut. Jarak jangkau awanpanas ditentukan oleh kecepatan alirnya yang tergantung pada morfologi dan kelerengan/ gradien alur lembah sungai.
Kekuatan awanpanas dalam membawa material berukuran besar dan bongkahan bongkahan merupakan ciri utama dari alirannya. Endapan awanpanas tersusun dari dua bagian, yaitu bagian bawah, beberapa meter atau puluhan meter tebalnya, biasanya di dasar lembah sungai terdiri dari material berbutir kasar. Bagian atas terdiri dari endapan material abu. Menurut Fisher & Schmincke (1984), endapan awanpanas bervariasi dan mencerminkan berbagai tipe letusan dan pengendapan. Kejadian letusan awanpanas itu sendiri dapat menghasilkan asosiasi endapan awanpanas dan piroklastik surge atau hanya awanpanas atau piroklastik surge saja. Perbedaan dari dua jenis endapan ini terlihat dari pemilahan dan struktur endapannya. Endapan awanpanas terpilah buruk dan masif sedangkan piroklastik surge mempunyai pemilahan butir yang lebih baik, berukuran lebih halus dan memiliki struktur lapisan. Proses pengendapan awanpanas terjadi pada dasar lembah dan menjauh dari sumber endapannya akan menebal.
Awanpanas yang terjadi di Gunung Merapi umumnya termasuk dalam awan panas guguran. Gaya berat kubah lava atau bagian dari kubah lava yang runtuh menentukan laju dari awan panas. Semakin besar volume yang runtuh akan semakin cepat laju awanpanas dan semakin jauh jarak jangkaunya. Pada umumnya kubah lava yang terbentuk di puncak berbentuk memanjang menjulur ke arah lerengnya. Orientasi dari kubah lava ini yang menentukan arah awanpanas yang akan terjadi. Namun demikian kubah lava di puncak Merapi tidak tunggal dalam arti ada banyak kubah lava yang tidak runtuh dan kemudian menjadi bagian dari morfologi puncak gunung Merapi. Ada kecenderungan bahwa kubah lava yang lebih baru lebih tidak stabil dibanding kubah lava yang lebih dulu terbentuk. Kestabilan kubah lava juga sangat tergantung dari keadaan dasar kawah di mana suatu kubah terbentuk.
Suhu awan panas dipelajari dengan menganalisa arang kayu dari pepohonan yang terlanda awanpanas dan kemudian terbenam dalam endapan awanpanas. Pengambilan contoh arang dilakukan dari endapan awanpanas yang ada, terutama pada endapan tua. Suhu awanpanas Gunung Merapi, dibandingkan dengan awanpanas dari gunung lain dengan letusan yang lebih besar, tidak begitu tinggi. Dari analisa diperoleh data bahwa suhu awanpanas Merapi hanya sekitar 250°C. Walaupun data ini baru dari contoh yang terbatas, hasil ini menunjukkan bahwa suhu awanpanas Merapi minimal 250°C.
EVOLUSI ERUPSI
Kronologi Hartman
Bagaimana kronologi suatu aktivitas letusan Merapi telah disimpulkan oleh Hartman (1935). Tiap letusan dibagi menjadi 3 fase yaitu fase awal atau keadaan sebelum meletus, fase utama yaitu aktivitas utama dan fase akhir yaitu kegiatan yang terjadi sesudah letusan berakhir. Ketiga fase tersebut merupakan atau dianggap sebagai satu siklus aktivitas letusan Merapi. Berdasarkan apa yang terjadi pada fase awal, utama dan akhir, Hartman membedakan kronologi letusan menjadi empat sebagai berikut :
Kronologi A : Siklus diawali dengan satu letusan kecil yang mengawali ekstrusi lava. Fase utama berupa pembentukan kubah lava sampai kubah mencapai volume besar dan kemudian perkumbuhan kubah berhenti. Siklus diakhiri dengan proses guguran lava pijar yang berasal dari kubah. Kejadian guguran lava pijar, kadang dengan awanpanas kecil, dapat berlangsung lama (bulanan).
Kronologi B: Dalam kronologi B ini, pada awalnya telah ada kubah lava di puncak Merapi. Fase utama berupa letusan vulkanian bersumber di kubah lava dan menghancurkan kubah lava yang ada. Letusan menghasilkan asap letusan vulkanian (contoh: asap cendawan letusan 1997). Material kubah yang hancur sebagian menjadi awanpanas yang menyertai letusan vulkanian tersebut. Fase akhir diisi dengan pertumbuhan lava baru pada bagian kubah yang hancur atau disamping kubah.
Kronologi C: mirip dengan kronologi B, hanya saja pada awalnya tidak terdapat kubah lava tetapi sumbat lava yang menutup kawah Merapi. Oleh adanya sumbat lava tersebut, fase utama berupa letusan vulkanian dengan awanpanas lebih besar (type St. Vincent ?). Fase akhir dari kronologi letusan yaitu berupa pembentukan kubah lava baru.
Kronologi D:Fase awal berupa letusan vertikal kecil. Fase utama berupa pembentukan sumbat lava yang kemudian diikuti dengan fase akhir berupa letusan vertikal yang cukup signifikan. Pada letusan "D" ini, karena sumbat lava cukup besar, letusan cukup dahsyat, relatif untuk Merapi, yang menghasilkan awanpanas besar dan asap letusan tinggi.
Dalam kenyataan, terutama dari pemantauan aktivitas letusan dengan lebih seksama sejak tahun 1984, batas-batas antara jenis kronologi letusan sebagaimana yang disajikan Hartman di atas sering tidak jelas. Sebagai contoh, letusan 1984 fase awal berupa kejadian awanpanas yang kemudian langsung disusul dengan letusan. Pada fase akhir terjadi guguran lava pijar. Contoh letusan 1984 ini menjadi gabungan dari kronologi A dan B. Kejadian longsoran kubah yang terjadi pada tahun 1994 sulitjuga dimasukkan dalam kronologi Hartman walaupun longsoran juga menghasilkan awanpanas dan letusan.
Kronologi erupsi menurut Hartmann (1935) dibedakan atas empat macam dari yang dianggap paling lemah D sampai kuat A. Kolom kiri menunjukkan saat awal sebelum kejadian utama. Kolom tengah adalah kejadian utama dan kolom kanan adalah kejadian yang mengkhiri siklus aktivitas erupsi.
Kronologi Hartman paling tidak memberikan gambaran pada pentingnya peranan kubah lava dalam setiap aktivitas Merapi. Dan dari penelitian geologi diperoleh hasil bahwa pada perioda Merapi Baru, terutama dalam 600 tahun terakhir, aktivitas Merapi didominasi oleh pembentukan kubah lava dan letusan-letusan kecil yang tidak lebih dari VEI 3 yang disertai awanpanas. Produk dari kejadian letusan-letusan tersebut, bila diltinjau dari pembagian kelompok endapan (Andreastuti, 1999), maka endapan yang terbentuk dapat digolongkan dalam kelompok 1, dan menghasilkan lava, awanpanas atau surge; dan kelompok 2 yang terutama terdiri dari asosiasi endapan awanpanas dan surge.
Endapan hasil letusan yang sekarang meskipun cukup tebal (mencapai 8m), namun karena merupakan endapan awanpanas yang sebarannya di lembah-lembah, maka letusanya relatif kecil. Sedangkan letusan pra-1800, karena hasilnya berupa endapan jatuhan yang ketebalannya dan merata di sekitar gunung, maka letusannya lebih besar. Letusan yang menghasilkan awanpanas tekanan internal dari magma lebih kecil daripada letusan yang menghasilkan endapan jatuhan.
Studi stratigrafi (Andreastuti,1999) yang dilakukan pada tephra Merapi telah memberikan gambaran yang lebih jelas tentang aktivitas letusan Merapi. Letusan yang tercatat dalam sejarah, pada umumnya hanya berupa letusan kecil yang terpusat di puncak. Awanpanas dari bongkaran kubah menjadi ciri utama aktivitas Merapi saat ini. Namun demikian dalam jangka yang lebih panjang analisa stratigrafi menunjukkan bahwa Merapi juga menghasilkan letusan-letusan yang besar. Andreastuti (1999) membagi kurun waktu aktivitas Merapi menjadi 3 episode yaitu Episode I (2990-1960 BP), Episode II (1960-780 BP) dan Episode III (780 BP sekarang). Letusan Merapi saat itu digolongkan dalam type plinian (sangat explosif). Dari indentifikasi ditemukan bahwa dalam kurun waktu 3000 tahun terakhir terdapat sejumlah 7 letusan skala besar (skala VEI 4, plinian dan subplinian). Sebagai ilustrasi seberapa besar letusan tersebut, misalnya pada letusan yang menghasilkan tephra di Selokopo, sekitar 500 BP, terjadi letusan dengan kolom asap letusan yang diperkirakan setinggi 15 kilometer di atas puncak dan dengan volume material yang diletuskan sebesar 0.26 km3 (260 juta m3, bandingkan dengan produk letusan 1998 yang hanya 8 juta m3). Dalam jangka panjang perubahan trend letusan Merapi dimungkinkan oleh adanya perubahan komposisi kimia magmanya. Pada Episode I, magma Merapi mempunyai komposisi medium-K (1.3-2.0%), sedangkan pada Episode Ill mempunyai komposisi high-K (2.0 - 2.5 %). Episode II merupakan episode transisi dari medium-K ke high-K. Dari kandungan Si02 nya, walaupun terdapat fluktuasi komposisi Si02 antara 51 % sampai 57 %, terdapat kecenderungan jangka panjang bahwa komposisi Si02 semakin besar. Kemungkinan letusan Merapi yang lebih besar dapat terjadi oleh adanya perubahan kandungan air (H20) dalam magma dan proses kristalisasi yang terjadi di dapur magma (del Marmol, 1989). Proses kristalisasi dan kandungan air yang tinggi menghasilkan unsur volatile yang merupakan sumber dari peningkatan tekanan dalam magma.
PREKURSOR
Gunungapi sebelum erupsi, biasanya menunjukkan tanda-tanda perubahan fisika dan kimiawi yang bisa dirasakan dengan panca indera manusia atau hanya dapat dideteksi dengan instrumen yang sangat peka. Secara umum beberapa tanda-tanda tersebut adalah berubahnya warna asap menjadi semakin tebal dan pekat, meningkatnya jumlah gempa-gempa yang terekam oleh seismogram, berubahnya komposisi kimia gas atau air, meningkatnya derajat suhu kawah dan terjadinya deformasi tubuh gunungapi.
Prekursor adalah gejala awal sebelum erupsi. Gejala tersebut dimulai dari kedalaman dimana sumber magma segar berasal yang akan mendorong magma yang sudah lebih dulu mengisi kantong dan pipa saluran. Bertambahnya pasokan magma ini akan meningkatkan tekanan di dalam kantong magma dan pipa saluran kepundan yang dapat menyebabkan retaknya batuan di sekelilingnya. Naiknya magma ke atas akan menurunkan tekanan internal magma sebagai akibatnya gas vulkanik yang bersifat volatil akan lepas dan menambah tekanan ke batuan di sekelilingnya.
Naiknya tekanan ini mengakibatkan retakan batuan yang akan menjalarkan energi gelombang elastik yang disebut dengan gempa vulkanik. Jenis gempa ini yang biasanya hanya dapat dideteksi oleh seismom. Gempa vulkanik di Merapi dimulai pada kedalaman antara 2 sampai 5 km yang menandai awal peningkatan aktivitas vulkanik. Selanjutnya sumber gempa akan semakin dangkal hanya kurang 2 km di bawah puncak.
Proses berjalannya magma ke permukaan sebelum terjadinya suatu erupsi menimbulkan getaran yang menyebabkan terjadinya yang biasa disebut tremor. Namun di Merapi termor tidak selalu terjadi sebelum erupsi. Seiiring peningkatan tekanan dan desakan magma dari dalam maka tubuh gunungapi menggelembung dalam orde yang sangat kecil yang sering disebut deformasi. Perubahan deformasi dapat dipantau dengan berbagai teknik geodetik atau menggunakan tiltmeter dan ekstensometer. Pada proses menuju erupsi ini terjadi pula peningkatan emisis gas vulkanik misalnya SO2 ke permukaan. Gejala-gejala tersebut di atas dapat dipantau dengan berbagai macam metoda dan instrumentasi dan disebut sebagai gejala awal atau prekursor aktivitas Gunung Merapi.
Grafik prekursor erupsi khas Merapi berdasarkan data pemantauan 2006. Grafik ini menunjukkan bagaimana pola dari variasi parameter pemantauan yang muncul sebelum erupsi. Pola yang cukup jelas terliliat sampai munculnya kubah lava pertama kali (perlu diingat bahwa definisi erupsi secara vulkanologis adalah munculnya lava di permukaan). Penjelasan dan pola prekursor Merapi lebih rinci dapat dililiat pada buku prekursor Merapi.
Contoh lain prekursor Merapi sebelum erupsi 1997 dan 1998 berdasarkan data perbandingan antara seismisitas, GPS, tilt dan volume kubah dalam periode aktivitas 1996 sampai 1999. Angka romawi menunjukkan periode dimana aktivitas Merapi mempunyai karakteristik berbeda secara kegempaan dan deformasi. Periode I menunjukkan kenaikan nilai tilt dan volume kubah yang disertai dengan banyaknya kejadian gempa vulkanik, MP dan guguran. Periode II gempa MP menghilang samasekali tetapi guguran masih cukup banyak dan nilai tilt serta kubah tumbuh lebih cepat. Periode III diawali dengan naiknya jumlah gempa MP sebelum erupsi 1997 yang diikuti penurunan jumlah gempa MP dan Guguran. Periode IV relatif tenang di permukaan yang ditunjukkan oleh jumlah gempa MP dan guguran yang sedikit tapi di dalam gejolak cukup tinggi yang ditunjukkan oleh banyaknya kejadian gempa vulkanik. Periode V seperti mengulangi periode kejadian sebelum erupsi 1997 yaitu naiknya jumlah MP sebelum erupsi yang dikuti oleh anjloknya volume kubah. Periode VI pada awal 1999 ditunjukkan oleh stabilnya volume kubah dan sedikitnya gempa namun periode ini hanya bertahan kurang dari 2 tahun sebelum erupsi kembali terjadi pada 2001. Data GPS menunjukkan titik NTR0 yang terletak di puncak mempunyai magnitude perpindahan terbesar yang mengindikasikan bahwa titik ini terletak pada zone yang lemah.
Data Pengamatan Gunungapi
