Letusan Samalas 1257

Geologi umum

Gunung Samalas (juga dikenal sebagai Rinjani Tua) kini menjadi bagian dari kompleks gunung berapi Rinjani di Lombok, Indonesia. Sisa gunung berapi ini membentuk kaldera Segara Anak, dengan Gunung Rinjani di ujung timurnya. Sejak keruntuhan Samalas, dua puncak berapi baru, Rombongan dan Barujari, telah terbentuk di dalam kalderanya. Gunung Rinjani juga aktif secara vulkanis melalui kawah Segara Muncar. Gunung berapi lain di wilayah ini termasuk Gunung Agung, Batur, dan Bratan di Pulau Bali, sebelah barat Lombok.
Pulau Lombok adalah bagian dari Kepulauan Sunda Kecil yang terletak di Busur Sunda di Indonesia, sebuah zona subduksi tempat penunjaman Lempeng Australia ke bawah Lempeng Eurasia dengan kecepatan 7 sentimeter per tahun (2,8 in/tahun). Magma yang mengaliri Gunung Samalas dan Gunung Rinjani kemungkinan berasal dari lelehan batu peridotit dari mantle wedge (bagian mantel yang diapit oleh dua lempeng di zona subduksi) di bawah tanah Lombok. Sebelum letusan 1257, tinggi Gunung Samalas diperkirakan mencapai setidaknya 4200 ± 100 meter (13780 ± 330 ft), berdasarkan rekonstruksi yang mengekstrapolasi kemiringan lereng gunung yang tersisa ke atas. Bagian Samalas yang tersisa kini lebih rendah daripada puncak Gunung Rinjani, yang mencapai 3726 meter (12224 ft).
Unit geologis tertua di Lombok terbentuk pada kala Oligosen-Miosen, seperti bisa dilihat dari formasi bebatuan vulkanis tua di bagian selatan pulau tersebut. Samalas sendiri terbentuk melalui aktivitas vulkanis sekitar 12.000 tahun yang lalu. Sementara Rinjani terbentuk dalam rentang waktu antara 11.940 ± 40 hingga 2.550 ± 50 tahun yang lalu. Sebuah letusan Rinjani yang diperkirakan terjadi antara 5.990 ± 50 hingga 2.550 ± 50 tahun yang lalu menghasilkan lapisan batu apung Propok yang memiliki ekuivalensi batuan padat sebesar 0,1 kilometer kubik (0,024 cu mi). Lapisan batu apung Rinjani, yang memiliki volume setara 0,3 kilometer kubik (0,072 cu mi) batuan padat, kemungkinan dimuntahkan melalui letusan Rinjani atau Samalas; lapisan ini diperkirakan berasal dari sekitar 2.550 ± 50 tahun yang lalu, pada masa-masa akhir pembentukan Gunung Rinjani. Muntahan material dari letusan ini terekam hingga sejauh 28 kilometer (17 mi) dengan ketebalan mencapai 6 sentimeter (2,4 in). Letusan-letusan lain yang dihasilkan oleh Rinjani atau Samalas diperkirakan terjadi pada 11.980 ± 40, 11.940 ± 40, dan 6.250 ± 40 tahun yang lalu. Aktivitas letusan berlanjut hingga kira-kira 500 tahun sebelum 1257. Kini sebagian besar aktivitas vulkanis kompleks Rinjani-Samalas berpusat di Puncak Barujari yang meletus pada 1884, 1904, 1906, 1909, 1915, 1966, 1994, 2004, dan 2009, serta Rombongan yang pernah aktif pada 1944. Aktivitas vulkanis ini kebanyan berbentuk erupsi eksplosif dan aliran abu.
Sebagian besar bebatuan Samalas adalah dasit, dengan kandungan SiO₂ sebesar 62–63 persen. Bebatuan vulkanik di Busur Banda termasuk kelompok kalk-alkali mulai dari basalt, andesit hingga dasit. Lempeng bumi di bawah gunung berapi ini memiliki ketebalan sekitar 20 kilometer (12 mi) dengan lapisan terdalam zona Wadati–Benioff sekitar 164 kilometer (102 mi) di bawah permukaan.

Letusan

Rekonstruksi letusan tahun 1257 telah dilakukan berdasarkan analisis geologis terhadap deposit material yang ditinggalkan. Letusan ini kemungkinan berlangsung dalam rentang dua atau tiga bulan dari September tahun yang sama, mengingat waktu yang dibutuhkan bagi muntahan material letusan untuk mencapai lapisan es kutub serta meninggalkan jejak geologis di sana. Letusan ini diawali dengan erupsi freatik (letusan akibat tekanan uap) yang memuntahkan abu setebal 3 sentimeter (1,2 in) yang menjangkau kawasan seluas 400 kilometer persegi (150 sq mi) di barat laut Pulau Lombok. Tahapan berikutnya adalah erupsi magmatik, yang membawa serpihan litik batu apung dengan ketebalan mencapai 8 sentimeter (3,1 in) melawan arah angin, menghujani Lombok Timur serta Bali. Ini diikuti dengan muntahan abu dan batu lapili, serta aliran piroklastik yang sebagiannya hanya menjangkau lembah-lembah di lereng sebelah barat Samalas. Sebagian timbunan abu tergerus akibat aliran piroklastik hingga menciptakan struktur bergalur pada deposit abu tersebut. Aliran piroklastik menyeberangi Laut Bali sejauh 10 kilometer (6,2 mi) hingga menggapai Kepulauan Gili di sebelah barat Samalas. Jika dilihat dari deposit sisa letusan yang menandakan adanya interaksi antara lava dan air, letusan ini kemungkinan bersifat freatomagmatik. Letusan ini diikuti dengan tiga episode hujan batu apung yang menimpa wilayah lebih luas daripada fase erupsi lainnya. Material batu apung terbawa sejauh 61 kilometer (38 mi) ke timur, melawan arah angin, hingga mencapai Sumbawa dan membentuk deposit setebal 7 sentimeter (2,8 in).
Semburan batu apung ini diikuti dengan aliran piroklastik lainnya yang kemungkinan disebabkan oleh lunturnya kolom erupsi. Pada saat ini, erupsi tidak lagi menghasilkan kolom, tetapi semburan serupa air mancur, dan kaldera pun mulai terbentuk. Aliran piroklastik ini dikendalikan persebarannya oleh keadaan topografis Lombok, memenuhi lembah-lembah serta memutari halangan seperti gunung-gunung berapi tua selagi aliran tersebut meluas dan menghanguskan vegetasi di sekujur pulau. Aliran ini berinteraksi dengan udara dan memicu pembentukan awan-awan erupsi tambahan serta aliran piroklastik sekunder. Ketika aliran ini memasuki lautan di utara dan timur Lombok, ledakan uapnya menciptakan timbunan batu apung di pesisir pantai serta aliran piroklastik sekunder berikutnya. Terumbu karang terkubur oleh aliran piroklastik ini; sebagian aliran bahkan menyeberangi Selat Alas antara Sumbawa dan Lombok serta membentuk deposit di Sumbawa. Volume aliran piroklastik di Lombok mencapai 29 kilometer kubik (7,0 cu mi), dengan material setebal 35 meter (115 ft) melingkupi wilayah sejauh 25 kilometer (16 mi) dari Samalas. Keseluruhan tahapan erupsi ini juga dikenal dengan P1 (fase freatik dan magmatik), P2 (fase freatomagmatik dengan aliran piroklastik), P3 (fase Plinian) dan P4 (aliran piroklastik). Durasi masing-masing fase P1 and P3 tidak diketahui tepatnya, tetapi bila keduanya digabungkan (tidak termasuk P2) lamanya kira-kira antara 12 hingga 15 jam. Aliran piroklastik yang dihasilkan mengubah geografi wilayah timur Lombok, mengubur lembah-lembah sungai serta memanjangkan garis pantai; sebuah jaringan sungai baru terbentuk di atas deposit vulkanik pasca erupsi. Kolom erupsi yang menyembur mencapai ketinggian 39–40 kilometer (24–25 mi) selama tahap pertama (P1), dan 38–43 kilometer (24–27 mi) selama tahap ketiga (P3); ketinggian yang cukup untuk memungkinkan fotolisis memengaruhi rasio isotop sulfur dari SO₂ yang dikandungnya.
Batuan vulkanik yang dimuntahkan oleh letusan ini menghujani Bali dan Lombok, serta sebagian Sumbawa. Tefra dalam bentuk lapisan abu hasil erupsi ini bahkan juga mencapai Jawa, menjadi bagian dari Tefra Muntilan, yang dapat ditemukan di beberapa lereng gunung berapi di Jawa, tetapi tidak dapat dihubungkan dengan erupsi dari gunung-gunung ini. Lapisan tefra tersebut kini dianggap sebagai produk letusan Samalas 1257 dan diganti namanya menjadi Tefra Samalas. Ketebalan lapisan tefra ini mencapai 2–3 sentimeter (0,79–1,18 in) di Gunung Merapi, 15 sentimeter (5,9 in) di Gunung Bromo, 22 sentimeter (8,7 in) di Kawah Ijen dan 12–17 sentimeter (4,7–6,7 in) di Gunung Agung. Di Danau Logung, Jawa Timur, 340 kilometer (210 mi) dari Samalas ketebalannya mencapai 3 sentimeter (1,2 in). Sebagian besar tefra jatuh di arah barat dan barat daya dari Samalas. Berdasarkan ketebalan Tefra Samalas yang ditemukan di Gunung Merapi, diperkirakan bahwa total volume tefra yang dimuntahkan mencapai 32–39 kilometer kubik (7,7–9,4 cu mi). Indeks dispersal (luas wilayah permukaan yang terselimuti hujan abu atau tefra) letusan ini mencapai 7500 kilometer persegi (2900 sq mi) selama tahap pertama dan 110500 kilometer persegi (42700 sq mi) selama tahap ketiga, menandakan bahwa masing-masing tahapan merupakan erupsi Plinian dan Ultraplinian.
Lapisan tefra dengan butiran halus berwarna krem dari letusan Samalas telah digunakan sebagai penanda tefrokronologis di Bali. Material tefra dari letusan ini bahkan ditemukan di dalam inti es sejauh 13500 kilometer (8400 mi) dari Samalas. Lapisan tefra di Pulau Dongdao, Laut Cina Selatan, juga dihubungkan dengan letusan Samalas. Abu dan aerosol hasil letusan diperkirakan memberikan dampak bagi manusia serta koral yang jaraknya jauh dari lokasi letusan. 
Ada beberapa perkiraan mengenai volume material yang dimuntahkan selama tahap-tahap letusan Samalas. Tahap pertama letusan memuntahkan sekitar 12,6–13,4 kilometer kubik (3,0–3,2 cu mi). Sementara volume material yang dikeluarkan pada fase fraetomagmatik diperkirakan mencapai 0,9–3,5 kilometer kubik (0,22–0,84 cu mi). Total volume ekuivalen batuan padat dari letusan ini secara keseluruhan mencapai setidaknya 40 kilometer kubik (9,6 cu mi). Magma hasil letusan merupakan jenis trasidasitik dan mengandung amfibol, apatit, klinopiroksen, besi sulfida, ortopiroksen, plagioklase, serta titanomagnetit. Lava yang disemburkan tersusun dari magma basaltik melalui kristalisasi sebagian dan memiliki temperatur kira-kira 1000 °C (1830 °F). Semburan lava ini kemungkinan dipicu oleh masuknya magma baru ke dalam kantung magma atau efek dari gaya apung gelembung gas.
Letusan ini mencapai skala 7 dalam Volcanic Explosivity Index, menjadikannya salah satu letusan terbesar pada kala Holosen. Letusan-letusan yang kekuatannya sebanding dengan ini adalah letusan Danau Kurile (di Kamchatka, Russia) pada milenium ke-7 SM, letusan Gunung Mazama (yang menghasilkan Danau Crater, Oregon, Amerika Serikat) pada milenium ke-6 SM, letusan Minoa (di Santorini, Yunani) antara 1627 hingga 1600 SM, serta letusan Tierra Blanca Joven yang menyisakan Danau Ilopango (El Salvador) pada abad ke-6 Masehi. Letusan-letusan sebesar ini dapat menyebabkan dampak bencana yang besar bagi manusia serta menghilangkan kehidupan baik di sekitar lokasi letusan maupun pada jarak yang lebih jauh.
Letusan ini meninggalkan kawah selebar sekiranya 6–7 kilometer (3,7–4,3 mi) di tempat Gunung Samalas tadinya berdiri; di dalam dinding kawah setinggi sekitar 700–2800 meter (2300–9200 ft) itu, sebuah danau kawah sedalam 200 meter (660 ft) yang disebut Segara Anak. Puncak Barujari menjulang setinggi 320 meter (1050 ft) di tepi danau tersebut, dan telah meletus sebanyak 15 kali sejak 1847. Ada kemungkinan bahwa Samalas sudah memiliki danau kawah sebelum letusan 1257, yang menyumbang sekitar 0,1–0,3 kilometer kubik (0,024–0,072 cu mi) air pada fase letusan fraetomagmatik. Kemungkinan lainnya, air tersebut berasal dari akuifer. Sebagian lereng Rinjani yang menghadap kaldera Samalas ikut runtuh.
Letusan yang menghasilkan kaldera ini pertama kali dikenali pada tahun 2003. Pada tahun 2004, sebuah penelitian menaksir bahwa volume letusan ini mencapai 10 kilometer kubik (2,4 cu mi). Riset mula-mula memperkirakan bahwa letusan pembentuk kaldera ini terjadi antara tahun 1210 dan 1300. Pada tahun 2013, Lavigne mengusulkan bahwa letusan ini terjadi antara bulan Mei dan Oktober 1257, dan menyebabkan perubahan iklim pada tahun 1258. Beberapa desa di Lombok dibangung di atas timbunan aliran piroklastik sisa kejadian tahun 1257.