Super Volcano Eruptions – Geopark Kaldera Toba

Kaldera Toba (2,88o N-98,5o 2 E dan 2,35o N-99,1o E) merupakan kaldera terbesar di dunia yang terbentuk pada Zaman Kuarter. Bentang alam yang dihasilkan oleh letusan “supervolcano” yang terjadi 74.000 tahun yang lalu ini terjadi melalui proses “volcano-tectonic explosive.” Peletusan ini mengikuti pola rekahan melingkar (ring-fracture) yang bersambungan. Letusan memuntahkan 2.800 km3 material vulkanik, berupa batuapung dalam jumlah yang sangat besar. Peristiwa ini menyebabkan terjadi kekosongan pada dapur magma, yang kemudian disusul dengan amblasnya tubuh gunung api (flare-up). Erupsi “supervolcano” adalah sebuah erupsi ekplosif berkekuatan 8 VEI (Volcanic Explosivity Index) yang memuntahkan material magmatik lebih dari 1.000 km3 (BBC, Science & Nature, 2000; de Silva, 2008; Chesner, 2012).

Ilustrasi tentang perbandingan kaldera komposit (A) dan kaldera ‘super volcano’ (B), memperlihatkan karakteristik mula-jadi, besaran erupsi dan contohnya, Kaldera Crater Lake (Oregon, USA) dan Kaldera Toba (Sumatra, Indonesia), menurut De Silva (2008).

Kaldera Toba dikenal sebagai ikon dunia untuk erupsi “supervolcano.” Letusan ini mampu membongkar dan memunculkan batuan dasar yang berumur Permo-Karbon (+ 300 juta tahun), yang pada saat ini dijumpai di sepanjang pinggiran Danau Toba.

Ilustrasi model letusan gunungapi yang memperlihatkan hembusan vertical dari material dan gas vulkanik yang menembus atmosphere (stratosphere) dan dampak terhadap lingkungan disekitarnya (kanan), dan rekaman temperature global dari 2500 BC sampai tahun 2007, memperlihatkan terjadinya anomaly dalam siklus periodik akibat erupsi ‘super volcano’ Toba 74.000 tahun yang lalu (kiri)

Tabel Perbandingan Supervolcano Toba Dengan Letusan Gunungapi Lainnya

Dinding kaldera tersusun oleh formasi batuan tua yang terdiri dari satuan batuan meta- sedimen berumur lebih dari 300 juta tahun (Permo-Karbon), yang merupakan batuan dasar (mintakat) pembentuk pulau Sumatera yang berasal dari bongkah-bongkah (fragment) dari benua Gondwana yang terbentuk di lingkungan Kutub Selatan. Di tengah Danau Toba terdapat Pulau Samosir dengan ketinggian berkisar antara 900 hingga 1600 m di atas permukaan laut, yang terbentuk akibat pengangkatan dasar danau pasca erupsi kaldera ‘supervolcano’ dalam proses pencapaian kesetimbangan baru pasca-erupsi kaldera (resurgent doming). Mula jadi dari kaldera Toba ini berbeda dengan kaldera-kaldera lainya di Indonesia, yang umumnya berasal dari gunungapi strato (‘steady state’).

Kegiatan Vulkanik Pasca Erupsi “Supervolcano”

Kegiatan vulkanik ini berlanjut dengan pembentukan beberapa kerucut gunungapi di sepanjang tepi barat dari kaldera ini (G. Sibandang-Pardepur, G. Pusuk Buhit dan G. Sipisopiso), disertai oleh pengangkatan dasar kaldera (resurgent doming), sebagai proses pencapaian kesetimbangan baru pasca erupsi ‘supervolcano’, yang membentuk Pulau Samosir di bagian tengah kaldera ini. Beberapa gejala kenampakan panasbumi juga dijumpai di sekitar kawasan ini, berupa mata air panas (Palipi-Simbolon dan Aek Rangat). Erupsi Kaldera ‘supervolcano’ ini menyisakan jejak bentang alam yang khas, berupa sebuah danau vulkanik terbesar sepanjang sejarah Kuarter.

“Resurgent” Pulau Samosir

Pembubungan dasar kaldera (resurgent) pasca-erupsi ‘supervolcano’ Kaldera Toba adalah yang termuda di muka bumi ini, proses ini ditandai oleh terbentuknya Pulau Samosir di tengah Danau Toba yang merupakan danau vulkanik terbesar di dunia. Pulau Samosir mulai muncul di atas permukaan air Danau Toba (+ 900 m) setidaknya sejak 33.000 tahun yang lalu. Dinamika proses pengangkatan pulau Samosir menghasilkan pola patahan en-echelon di bagian timur pulau ini, undak danau, akumulasi endapan danau yang tebal (Aldiss & Gazali, 1984). Hingga saat ini pulau ini telah terangkat dan terungkit + 700 m dari posisi semula dengan posisi cenderung miring ke arah barat.

Pada bagian timur pulau Samosir terdapat beberapa kelompok kubah lava, dinataranya yang dikenal sebagai Kubah Lava Tuktuk yang bersusunan dasitan. Sedangkan pada sisi bagian barat dari Kaldera Toba terbentuk beberapa kerucut kubah gunungapi seperti Sibandang- Pardepur, G. Pusuk Buhit (termasuk gunung api aktif tipe B) dan G. Sipisopiso di utara, serta lapangan panasbumi Aek Rangat (Pangururan) dan Pintu Batu (Simbolon-Palipi).

Ilustrasi model penampang tektonik yang memperlihatkan hubungan karakteristik zona subduksi, Patahan Besar Sumatra (SF) dan Kaldera Toba menurut Koulakov (2006) (kiri) dan penampang model karakteristik ‘resurgent caldera’ Long Valley, untuk menjelaskan mekanisme pembentukan Pulau Samosir (tengah). Citra Google yang memperlihatkan geometri pembubungan dari pulau Samosir (kanan).

Peta Ilustrasi dan Penampang pulau Samosir yang memperlihatkan lokasi dan umur sedimen danau yang mencerminkan dinamika pengangkatan pulau Samosir (atas). Citra sismik pantul yang menggambarkan profil endapan sedimen Danau Toba (Chesner drr., 2013) dan grafik laju pengangkatan Pulau samosir dalam ruang dan waktu (de Silva, 2015)

Diagram Sejarah Geologi Geopark kaldera Toba