Gambar 2.25 : Proses Pembentukan Abu Vulkanik [15]
Sifat fisik maupun sifat kimia dari abu vulkanik dipengaruhi oleh tipe letusan gunung berapi. Gunung berapi menampilkan berbagai tipe letusan yang pengaruhi
oleh sifat kimia magma, isi kristal, suhu dan gas-gas terlarut dari erupsi magma dan dapat diklasifikasikan dengan menggunakan Volcanic Explosivity Index VEI.
Letusan VEI 1 memiliki produk 105 m
3
ejecta , sedangkan letusan sangat eksplosif VEI 5 + dapat mengeluarkan 109 m
3
ejecta ke atmosfer. Parameter lain yang mengendalikan jumlah abu yang dihasilkan adalah durasi letusan. Semakin lama
letusan terjadi, maka semakin banyak abu vulkanik akan diproduksi.[15]
2.7 Struktur Abu Vulkanik
Abu vulkanik tersusun dari dari bebabagai jenis material tergantung darimana abu vulkanik itu berasal karena setiap letusan gunung api memiliki komposisi yang
berbeda-beda. Secara umum, abu vulkanik berasal dari magma yang terdapat di dalam perut bumi yang kaya akan silika SiO2 dan oksigen O2. Berbagai jenis
Universitas Sumatera Utara
magma dihasilkan selama letusan gunung berapi. Pertama, letusan basal dengan energi rendah yang mengahasilkan abu basal. Letusan ini menghasilkan abu berwarna
gelap khas yang mengandung 45-55 silika dan umumnya kaya akan zat besi Fe dan magnesium Mg. Letusan yang kedua adalah letusan riolit dengan energi letusan
yang tinggi. Abu vulkanik yang dihasilkan dari letusan ini adalah abu felsic dengan kandungan silika yang lebih dari 69. Jenis abu lain yang dihasilkan dari beberapa
letusan gunung berapi adalah abu andesit atau dasit yang memiliki kandungan silika antara 55-69. Selain silika, sekitar 55 ion juga terdapat dalam abu vulkanik. Ion-
ion ini terbentuk dari reaksi asam sulfat, klorida, dan fluorida dengan abu dari letusan gunung berapi. Ion-ion ini terdiri dari kation dan anion. Kation dan anion
yang paling banyak ditemukan adalah Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+ untuk kation dan Cl-, F-, dan SO42- untuk anion sehingga dengan adanya ion-ion ini dalam beberapa
kasus letusan gunung berapi terkandung padatan garam sederhana pada abu vulkanik seperti NaCl dan CaSO4. Dalam sebuah percobaan pada abu vulkanik dari letusan
Gunung St. Helens tahun 1980, ditemukan garam klorida yang terkandung dalam abu letusan Gunung St. Helens. Namun, bukan berarti setiap gunung mempunyai jenis
kandungan dan konsentrasi yang sama. WHO World Health Organization mengatakan bahwa jenis kandungan dan konsentrasi abu vulkanik setiap gunung
berapi berbeda-beda, tergantung kondisi alam seperti suhu udara dan angin. Dengan konsentrasi yang berbeda-beda ini, abu vulkanik mempunyai dampak lingkungan di
sekitarnya dari yang sederhana seperti gatal atau iritasi pada mata sampai dampak yang mengerikan seperti ganguan pernafasan akut bronkitis, emfisema, dan
asma.[15]
2.7.1 Mikrostruktur Abu Vulkanik
Kandungan material dari debu yang dimuntahkan itu mengandung Si02 atau pasir kuarsa yang biasa digunakan untuk membuat gelas. Bentuk pasir
kuarsa itu tidak bulat layaknya debu biasa. Di bawah mikroskop, pasir kuarsa itu tampak berujung runcing. Ini tentunya bisa melukai saluran pernapasan, mata,
bahkan kulit. Saat meletus, gunung berapi memang umumnya menyemburkan
Universitas Sumatera Utara
uap air H2O, karbon dioksida CO2, sulfur dioksida SO2, asam klorida HCl, asam fluorida HF, dan abu vulkanik ke atmosfer. Debu vulkanik
mengandung silika, mineral, dan bebatuan. Unsur yang paling umum adalah sulfat, klorida, natrium, kalsium, kalium, magnesium, dan fluoride. Ada juga
unsur lain, seperti seng, kadmium, dan timah, tapi dalam konsentrasi yang lebih rendah.[15] Adapun salah satu bentuk partikel dari debu vulkanik dapat dilihat
pada gambar 2.26 dibawah ini :
2.7.2 Karakteristik Debu Vulkanik Sinabung DVS
Debu vulkanik yang dikeluarkan oleh Gunung Sinabung mengandung banyak unsur gas kimia, seperti : Hidrogen Sulfida H2S, Karbon Monoksida
CO, Nitrogen Dioksida NO2, gas Ammoniak NH3, dan Sulfur Dioksida SO2. Unsur – unsur tersebut sangat tidak bersahabat dengan tubuh manusia
pada umumnya. Selain itu debu vulkanik juga mengandung unsur gas kimia yang paling berbahaya yaitu SiO2 yang berupa mikrostruktur yang dapat
membahayakan mata dan paru – paru. Selain itu berdasarkan penelitian yang sudah pernah dilakukan yaitu
“
Studi Perbandingan Kadar Logam Berat Pada Debu Erupsi Gunung Sinabung
”
, menunjukkan bahwa debu vulkanik sinabung b
Gambar 2.26 : Foto SEM debu vulkanik, a Partikel debu vulkanik Gunung St.Helens erupsi tahun 1980 diperbesar 200 kali Helens St, 1980 b
Debu biasa yang bulat [15]
a
Universitas Sumatera Utara
Butiran Silika Si
memiliki kandungan logam berat yang paling dominan yaitu Fe 37,0625 ppm, Mn 0,2041 ppm, Zn 1,7655 ppm, Pb 0,0398 ppm, Cu 0,0502 ppm, Al 94,2051
ppm, dan logam Na 19,2158 ppm. Dengan terdapatnya kandungan logam berat pada debu vulkanik sinabung, sebagian besar debu tersebut dimanfaatkan untuk
dijadikan material pencampuran bahan khususnya di bidang teknik dan pembangunan [16]. Adapun bentuk karakteristik debu sinabung akan
diperlihatkan dari foto mikro pada gambar 2.27 dibawah ini :
Gambar 2.27 : Foto Mikro Debu Vulkanik Sinabung Pembesaran 100µm
Pada foto mikro debu sinabung yang diatas, memperlihatkan karakteristik dari debu vulkanik sinabung berbentuk butiran pasir yang merupakan kandungan silika
Si. Hasil dari foto mikro tersebut juga memperlihatkan kandungan silika yang terdapat dalam debu sangat dominan diantara kandungan seperti Fe, Zn, Al, Mn, Cu.
2.8. Tegangan Stress
