Indicele explozivității vulcanice: Măsurarea dimensiunii unei erupții

Conţinut

• Scări de măsurare pentru evenimente naturale
• Măsurarea erupțiilor explozive
• Pașii Scalei VEI
• Ce erupție are cea mai mare VEI?
• Frecvența erupțiilor mari
• Estimarea volumelor Ejecta
• De ce se oprește scala la VEI 8?

Indicele de explozie vulcanică: Sferele din ilustrația de mai sus reprezintă volumul tephra erupt pentru unele dintre cele mai cunoscute erupții vulcanice explozive. Deși majoritatea oamenilor consideră că Vesuviu (79 d.Hr. - erupția Pompei), Muntele Sf. Helens (1980) și Muntele Pinatubo (1991) au fost enorme, acestea sunt foarte mici în comparație cu erupțiile antice, cum ar fi Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, sau Caldera Long Valley.

Indicele de explozivitate vulcanică: Indicele de explozie vulcanică se bazează pe volumul tephra produs în timpul unei erupții. Sferele din această diagramă oferă o comparație de dimensiuni relative pentru fiecare etapă a indexului.

Scări de măsurare pentru evenimente naturale

Măsurarea dimensiunii sau a forței evenimentelor naturale a fost întotdeauna o provocare pentru oamenii de știință naturali. Au dezvoltat scara Richter Magnitude pentru a estima cantitatea de energie eliberată de un cutremur, scara Saffir-Simpson pentru a estima potențialul uraganelor și scara Fujita pentru a evalua intensitatea uraganelor. Aceste scale sunt utile pentru compararea diferitelor evenimente și pentru înțelegerea cantității de daune pe care le pot provoca evenimente de dimensiuni diferite.

Măsurarea forței unei erupții vulcanice este mai dificilă decât colectarea datelor despre viteza vântului sau măsurarea mișcării la sol cu ​​un instrument. Erupțiile vulcanice produc diferite tipuri de produse, au durate diferite și se dezvoltă în moduri diferite. Există, de asemenea, o problemă că unele erupții sunt explozive (materialele de rocă sunt evazate din aerisire), în timp ce alte erupții sunt efuzive (roci topite curg din aerisire).

Reduceți erupția: Nori de erupție din Vulcanul Reductt, privit din Peninsula Kenai. Această erupție a durat de la 14 decembrie 1989 până la 20 iunie 1990. Era doar un VEI 3. Toba era de aproximativ 10.000 de ori mai explozivă. Fotografie de R. Clucas, 21 aprilie 1990. Imagine USGS. Mări. Mai multe informatii.

Măsurarea erupțiilor explozive

Chris Newhall, din Studiul Geologic al Statelor Unite și Stephen Self, de la Universitatea din Hawaii, au dezvoltat Volcanic Explosivity Index (VEI) în 1982. Este o scară relativă care permite compararea erupțiilor vulcanice explozive între ele. Este foarte valoros, deoarece poate fi folosit atât pentru erupții recente, la care au asistat oamenii de știință, cât și pentru erupții istorice care s-au întâmplat cu mii în milioane de ani în urmă.

Caracteristica de erupție primară folosită pentru a determina indicele de explozie vulcanică este volumul de material piroclastic ejectat de vulcan. Materialul piroclastic include cenușa vulcanică, tephra, fluxurile piroclastice și alte tipuri de ejecte. Înălțimea coloanei de erupție și durata erupției sunt, de asemenea, luate în considerare la alocarea unui nivel VEI unei erupții.

Legate de: Pericole vulcanice

Wah Wah Springs: Eric Christiansen și Myron Best din Brigham Young University explică dovezile care susțin erupția Wah Wah Springs ca fiind una dintre cele mai mari, dacă nu chiar cele mai mari, erupții vulcanice explozive cunoscute.

Pește Canyon Tuff: O altă erupție VEI 8 care rivalizează cu Wah Wah Springs a avut loc acum aproximativ 28 de milioane de ani în ceea ce este acum sud-vestul Colorado. Erupția de la La Garita Caldera a produs Fish Canyon Tuff, un ignimbrit dacitic, cu un volum inițial estimat de aproximativ 5.000 de kilometri cubi! Imagine de USGS. Măriți / sursa de imagine.

Pașii Scalei VEI

Scara VEI începe la 0 pentru erupții care produc mai puțin de 0,0001 kilometri cubi de ejecție. Majoritatea acestor erupții au dimensiuni foarte mici. Cu toate acestea, unele dintre ele sunt „efuzive”, mai degrabă decât „explozive”. Erupțiile efuzive sunt caracterizate prin lavă care curge din orificiu de aerisire, în loc de ejectarea de la aerisire.

Erupțiile nominale la VEI 1 produc între 0,0001 și 0,001 kilometri cubi de ejecție. Deasupra VEI 1, scala devine logaritmică, ceea ce înseamnă că fiecare pas din scara reprezintă o creștere de 10 ori a cantității de material evacuat. Erupțiile VEI 2 produc între 0,001 și 0,01 kilometri cubi de ejecta. Erupțiile VEI 3 produc între 0,01 și 0,1 kilometri cubi de ejecta. Progresia scării de la VEI 0 la VEI 8 este prezentată în diagrama de pe această pagină.

Cu fiecare pas din scara reprezentând o creștere a exploziei de 10X, un VEI 5 ​​este de aproximativ zece ori mai exploziv decât un VEI 4. Două etape ale scării este o creștere a 100X a explozivității. De exemplu, un VEI 6 este aproximativ de 100 de ori mai exploziv decât un VEI 4. Un VEI 8 este de un milion de ori mai exploziv decât un VEI 2. Toate acestea se bazează pe volumul de ejecție.

Deoarece fiecare etapă a scării este o creștere de 10 ori a materialului evacuat, există o diferență enormă în dimensiunea unei erupții pe capătul scăzut al unui pas și o erupție la capătul înalt al unui pas. Din acest motiv, un "+" este adesea adăugat la erupții despre care se știe că se află în capătul superior al pasului lor. De exemplu, erupția Katla din Islanda de Sud la 12 octombrie 1918 a fost evaluată la VEI 4+, deoarece erupția a fost o VEI 4 foarte puternică.

Wah Wah Springs: Eric Christiansen și Myron Best din Brigham Young University explică dovezile care susțin erupția Wah Wah Springs ca fiind una dintre cele mai mari, dacă nu chiar cele mai mari, erupții vulcanice explozive cunoscute.

Site-ul Erupției Toba: În urmă cu aproximativ 73.000 de ani, un vulcan cunoscut sub numele de "Toba" a erupt pe insula Sumatra, Indonezia. A fost una dintre cele mai mari erupții vulcanice care pot fi documentate cu dovezi actuale. Se crede că explozia a defrișat părți din India - la aproximativ 3000 de mile distanță - și a evacuat aproximativ 2600 de kilometri cubi de resturi vulcanice. Astăzi craterul este cel mai mare lac vulcanic din lume - aproximativ 100 de kilometri lungime și 35 de kilometri lățime. Imagine compusă folosind datele Landsat Geocover 2000 de la NASA.

Ce erupție are cea mai mare VEI?

Aproximativ cincizeci de erupții au fost evaluate VEI 8, deoarece se crede că au produs un uimitor 1.000 de kilometri cubi sau mai mult de ejecta. Aceasta ar fi o masă de ejectă necompactată cu o lungime de zece kilometri, o lățime de zece kilometri și o adâncime de zece kilometri. Erupțiile la Toba (acum 74.000 de ani), Yellowstone (acum 640.000 de ani) și Lacul Taupo (acum 26.500 de ani) sunt trei dintre cele 47 de site-uri VEI 8 care au fost identificate.

Erupția VEI 8 cu cel mai mare volum de ejecta cunoscută este erupția Wah Wah Springs care a avut loc în ceea ce este acum starea Utah, acum aproximativ 30 de milioane de ani. Se estimează că a produs peste 5500 de kilometri cubi de ejecta în aproximativ o săptămână.

Erupția (e) în capcanele ignee Paraná și Etendeka au avut un volum eruptiv de peste 2,6 milioane de kilometri cubi. Cu toate acestea, se consideră că sunt erupții efuzive care produc lavă bazaltică fluidă, mai degrabă decât erupții explozive care produc ejecta. Erupția (eurile) Paraná și Etendeka au avut loc în urmă cu aproximativ 128 - 138 milioane de ani. Fluxurile lor de lavă se întind din estul Braziliei în porțiunile de vest din Namibia și Angola. Au avut loc atunci când Africa și America de Sud au fost conectate.

Legate de: Tipuri de erupții vulcanice

Eruptia Muntelui Sf. Helens: Erupția din 18 mai 1980 pe Muntele Sf. Helens a fost considerată de majoritatea oamenilor drept o erupție enormă. Explozia a îndepărtat cei 400 de metri ai muntelui, a produs o avalanșă de moloz care a acoperit 62 de kilometri pătrați și a doborât copaci pe o suprafață de aproximativ 600 de kilometri pătrați. Această erupție a fost o VEI 4. Toba, la un VEI 8, a fost de aproximativ 10.000 de ori mai explozivă. Imagine de USGS.

Frecvența erupțiilor mari

La fel ca în majoritatea evenimentelor naturale, erupțiile vulcanice mici sunt foarte frecvente, iar erupțiile mari sunt foarte rare. Datele din stânga din Studiul Geologic al Statelor Unite rezumă frecvența relativă a erupțiilor diferitelor evaluări VEI. Acesta arată clar raritatea erupțiilor VEI ridicate - dar demonstrează că acestea sunt eventuale evenimente.

Graficul de bare din această pagină rezumă frecvența erupțiilor cu diverse evaluări VEI folosind date din Programul global de vulcanism al Instituției Smithsonian pentru erupții care au avut loc între aproximativ 10.000 de ani în urmă și 1994. Doar patru erupții ale VEI 7 au fost documentate, dar peste trei mii de evenimente VEI 2 au avut loc. Din fericire, erupțiile foarte mari sunt evenimente foarte rare.

VEI vs. frecvența de erupție: Acest grafic arată cât de mici erupții mai puțin explozive sunt mult mai frecvente decât erupțiile mari. Datele utilizate pentru pregătirea graficului provin din baza de date a Programului Global Volcanism al Instituției Smithsonian. Această bază de date include erupții istorice înregistrate între aproximativ 10.000 de ani în urmă și 1994.

Estimarea volumelor Ejecta

Când are loc o erupție explozivă, ejecta este răspândită prin forța exploziei și de către vânt. De obicei este mai gros în apropierea sursei și scade în grosime cu distanța.

Cu erupții actuale, observatorii pot compila rapoarte despre grosimea de cenușă din multe locații diferite și pot crea o hartă a conturului cu grosimea cenușii. Aceste date pot fi utilizate pentru a estima volumul de ejecție.

Estimările exacte devin mai dificile atunci când erupția are loc într-o zonă îndepărtată și foarte dificilă când erupția are loc pe o insulă aflată la o distanță mare față de alte insule sau masele terestre. În aceste situații, dimensiunea norului de erupție și durata erupției pot fi combinate cu datele depozitului de cenușă pentru a atribui un rating VEI.

Probleme similare de estimare apar la calcularea volumelor de ejectă pentru erupții antice. Ejecta este ușor erodată și deseori acoperită de materiale mai tinere. În aceste situații, trebuie făcute „cele mai bune estimări”. Atunci când atribuirea unui număr VEI este dificilă, adesea se adaugă un semn de întrebare pentru a indica incertitudinea. De exemplu, Proiectul global al vulcanismului listează VEI din erupția din 24 octombrie 79 d.Hr. a lui Italys Vesuvius drept „5?” deoarece există date insuficiente pentru a fi siguri cu privire la număr.

De ce se oprește scala la VEI 8?

Cele mai mari erupții explozive care au fost documentate până în prezent au fost evaluate la VEI 8. Ar putea să apară erupții mai mari decât Toba, Yellowstone și alte evenimente VEI 8? Are Pământul capacitatea de a produce o explozie capabilă să lanseze 10.000 de kilometri cubi de ejecta necesară pentru a evalua o erupție VEI 9?

Este posibil ca existența unei erupții VEI 9 să existe și să fie îngropată în registrul geologic. Erupții atât de mari ar fi evenimente foarte rare, dar este imposibil să spunem că erupții atât de mari nu au avut loc niciodată. Dacă în viitor ar avea loc o erupție atât de mare, aceasta ar fi o amenințare semnificativă pentru viața de pe Pământ.

Autor: Hobart M. King, doctorat.