Vulkani

Indeks vulkanske eksplozivnosti (VEI)



Nekatere vulkanske izbruhe so na tisoče ali celo milijon krat bolj eksplozivne kot druge.

Indeks vulkanske eksplozivnosti: Krogle na zgornji sliki predstavljajo količino izbruhane tefre za nekatere najbolj znane eksplozivne vulkanske izbruhe. Čeprav večina ljudi verjame, da so bili Vesuvius (79 AD - izbruh Pompejev), Mount St. Helens (1980) in Mount Pinatubo (1991) ogromno, so v primerjavi s starodavnimi izbruhi, kot so Spring Wah Wah, Toba, Yellowstone, ali Long Valley Caldera.

Indeks vulkanske eksplozivnosti: Indeks vulkanske eksplozivnosti temelji na količini tefre, ki nastane med izbruhom. Sfere v tem diagramu dajo relativno velikost primerjave za vsak korak indeksa.

Merilne lestvice za naravne dogodke

Merjenje velikosti ali jakosti naravnih dogodkov je bilo za naravoslovce vedno izziv. Razvili so lestvico Richterjeve magnitude za oceno količine energije, ki jo sprosti potres, lestvico Saffir-Simpson za oceno potenciala orkana in Fujitovo lestvico za oceno intenzivnosti orkanov. Te lestvice so koristne za primerjavo različnih dogodkov in za razumevanje količine škode, ki jo lahko povzročijo dogodki različnih velikosti.

Merjenje jakosti vulkanskega izbruha je bolj zahtevno kot zbiranje podatkov o hitrosti vetra ali merjenje gibanja zemlje z instrumentom. Vulkanski izbruhi proizvajajo različne vrste izdelkov, imajo različno trajanje in se razvijajo na različne načine. Obstaja tudi težava, da so nekatere izbruhe eksplozivne (kamniti materiali se odpihnejo iz odzračevalnika), medtem ko so drugi izbruhi eksplozivni (staljena kamnina teče iz odprtine).

Redoubt izbruh: Erupcijski oblak iz vulkana Redoubt, gledano s polotoka Kenai. Ta izbruh je trajal od 14. decembra 1989 do 20. junija 1990. Šlo je le za VEI 3. Toba je bil približno 10.000-krat bolj eksploziven. Fotografija R. Clucasa, 21. aprila 1990. Slika USGS. Povečaj Več informacij.

Merjenje eksplozivnih izbruhov

Chris Newhall z ameriškega geološkega raziskovanja in Stephen Self z univerze na Havajih sta leta 1982 razvila indeks vulkanske eksplozivnosti (VEI). Gre za relativno lestvico, ki omogoča primerjavo eksplozivnih vulkanskih izbruhov med seboj. Je zelo dragocen, saj ga je mogoče uporabiti tako za nedavne izbruhe, ki so jim bili znanstveniki, kot za zgodovinske izbruhe, ki so se zgodili pred tisoč do milijoni let.

Primarna značilnost izbruha, ki se uporablja za določanje indeksa vulkanske eksplozivnosti, je prostornina piroklastičnega materiala, ki ga vulkan izloči. Piroklastični material vključuje vulkanski pepel, tefro, piroklastične tokove in druge vrste izliva. Tudi višina stolpca za izbruh in trajanje izbruha se upoštevata pri dodeljevanju ravni VEI izbruhu.

Sorodno: vulkanske nevarnosti

Izviri Wah Wah: Eric Christiansen in Myron Best z univerze Brigham Young pojasnjujeta dokaze, ki podpirajo izbruh Wah Wah Springs kot enega največjih, če ne celo največjih eksplozivnih vulkanskih izbruhov.

Tuf v ribjem kanjonu: Še en izbruh VEI 8, ki je tekmal Wah Wah Springs, se je zgodil pred približno 28 milijoni let v današnjem jugozahodnem Koloradu. Izbruh v La Garita Caldera je prinesel dacitni ignimbrit Fish Canyon Tuff, katerega prvotna ocenjena prostornina znaša približno 5000 kubičnih kilometrov! Slika USGS. Povečaj / vir slike.

Koraki lestvice VEI

Lestvica VEI se začne pri 0 za izbruhe, ki povzročajo manj kot 0,0001 kubični kilometer izliva. Večina teh izbruhov je zelo majhnih. Vendar pa so nekateri med njimi "eksplozivni" in ne "eksplozivni". Za eruptivne izbruhe je značilno, da lava, ki teče iz odzračevalnika, namesto da se izpušča iz odzračevalnika.

Izpuščaji, označeni z VEI 1, povzročajo med 0,0001 in 0,001 kubičnimi kilometri izliva. Nad VEI 1 lestvica postane logaritmična, kar pomeni, da vsak korak na lestvici predstavlja 10-kratno povečanje količine izpuščenega materiala. Izbruhi VEI 2 povzročajo izpuščaje med 0,001 in 0,01 kubičnih kilometrov. Izbruhi VEI 3 povzročajo izpuščaje med 0,01 in 0,1 kubičnih kilometrov. Napredek lestvice od VEI 0 do VEI 8 je prikazan v diagramu na tej strani.

Z vsakim korakom lestvice, ki predstavlja povečanje eksplozivnosti za 10X, je VEI 5 ​​približno desetkrat bolj eksploziven kot VEI 4. Dva koraka lestvice pomeni 100-krat večjo eksplozivnost. Na primer, VEI 6 je približno 100-krat bolj eksploziven kot VEI 4. VEI 8 je milijon-krat bolj eksploziven kot VEI 2. Vse to temelji na količini izmetov.

Ker je vsak korak lestvice 10-krat povečan izmet materiala, je ogromna razlika v velikosti izbruha na spodnjem koncu koraka in erupciji na visokem koncu koraka. Zaradi tega se izbruhom pogosto doda "+", za katere je znano, da so na zgornjem koncu koraka. Na primer, izbruh Katle na južni Islandiji 12. oktobra 1918 je bil ocenjen z VEI 4+, ker je bil izbruh zelo močan VEI 4.

Izviri Wah Wah: Eric Christiansen in Myron Best z univerze Brigham Young pojasnjujeta dokaze, ki podpirajo izbruh Wah Wah Springs kot enega največjih, če ne celo največjih eksplozivnih vulkanskih izbruhov.

Mesto za izbruh Tobe: Pred približno 73.000 leti je na otoku Sumatra v Indoneziji izbruhnil vulkan, znan kot "Toba". Šlo je za eno največjih vulkanskih izbruhov, ki jo je mogoče dokumentirati s trenutnimi dokazi. Verjamejo, da je eksplozija podrla dele Indije - približno 3000 milj - in vrgla približno 2600 kubičnih kilometrov vulkanskih naplavin. Danes je krater največje vulkansko jezero na svetu - dolgo približno 100 kilometrov in široko 35 kilometrov. Slika sestavljena na podlagi podatkov Landsat Geocover 2000 iz Nasine.

Kateri izbruh ima najvišji VEI?

Približno petdeset izbruhov je dobilo oceno VEI 8, ker naj bi ustvarili neverjetnih 1.000 kubičnih kilometrov ali več izmetov. To bi bila množica nezapletenih izmetov v dolžini deset kilometrov, v širino desetih kilometrov in v globino deset kilometrov. Izbruhi v Tobi (pred 74.000 leti), Yellowstoneu (pred 640.000 leti) in jezeru Taupo (pred 26.500 leti) so tri od 47 identificiranih mest VEI 8.

Izbruh VEI 8 z največjim znakom izliva je izbruh Wah Wah Springs, ki se je zgodil v sedanji državi Utah pred približno 30 milijoni let. Ocenjujejo, da bi v približno enem tednu ustvarili več kot 5500 kubičnih kilometrov izliva.

Erupcija (-e) v pasti Paraná in Etendeka je imela eruptivno količino več kot 2,6 milijona kubičnih kilometrov. Vendar velja, da gre za eksplozivne izbruhe, ki proizvajajo tekočo bazaltno lavo, ne pa eksplozivne erupcije, ki povzročajo izmet. Izbruhi (e) Parane in Etendeke so se zgodili pred približno 128 do 138 milijoni let. Njihova lava sega od vzhodne Brazilije do zahodnih delov Namibije in Angole. Pojavile so se, ko sta bili povezani Afrika in Južna Amerika.

Povezani: Vrste vulkanskih izbruhov

Izbruh Mount St. Helens: Večina ljudi je izbruh 18. maja 1980 na gori St. Helens štela za izbruh. Eksplozija je odstranila zgornjih 400 metrov gore, povzročila je plaz naplavin, ki je zajel 62 kvadratnih kilometrov, in podrl drevesa na površini približno 600 kvadratnih kilometrov. Ta izbruh je bil VEI 4. Toba je bil pri VEI 8 približno 10.000-krat eksploziven. Slika USGS.

Pogostost velikih izbruhov


Pogostnost izbruha VEI
VEIFrekvenca
0pogost
1pogost
2desetine na leto
3več na leto
4desetine na desetletje
5eno na desetletje
6nekaj na stoletje
7nekaj na tisočletje
8dva na 100.000 let
Podatki iz USGS.

Tako kot pri večini naravnih dogodkov so tudi majhne vulkanske izbruhe zelo pogoste, velike erupcije pa zelo redke. Podatki na levi iz ameriškega geološkega raziskovanja povzemajo relativno pogostost izbruhov različnih ocen VEI. Jasno kaže na redkost visokih izbruhov VEI - vendar dokazuje, da so to možni dogodki.

Vrstni graf na tej strani povzema pogostost izbruhov z različnimi ocenami VEI z uporabo podatkov iz programa Global Volcanism Smithsonian Institution za izbruhe, ki so se zgodili med približno 10.000 leti in 1994. Zabeleženi so bili le štirje izbruhi VEI 7, vendar več zgodilo se je tri tisoč dogodkov VEI 2. Na srečo so zelo velike izbruhi zelo redki dogodki.

VEI v primerjavi s pogostostjo izbruha: Ta grafikon prikazuje, kako majhne, ​​manj eksplozivne izbruhe so veliko pogostejše od velikih izbruhov. Podatki, ki se uporabljajo za pripravo grafikona, so iz podatkovne baze Global Volcanism Program Smithsonian Institution. Ta baza vključuje zabeležene in zgodovinske izbruhe, ki so se zgodili pred približno 10.000 leti in 1994.

Ocenjevanje količine izmetov


Debelina pepela na 16 km
VEIDebelina
0nič
1prašenje
2nekaj centimetrov
3nekaj centimetrov
4nekaj deset centimetrov
5približno 1/2 metra
6približno tri metre
7vsaj nekaj metrov
Podatki iz USGS.

Ko pride do eksplozivnega izbruha, se izmet izstreli s silo eksplozije in vetrom. Običajno je najdebelejši v bližini izvira in z razdaljo zmanjšuje debelino.

Z današnjimi izbruhi lahko opazovalci sestavljajo poročila o debelini pepela z različnih lokacij in ustvarijo konturno karto debeline pepela. Ti podatki se lahko uporabijo za oceno prostornine izliva.

Natančne ocene postanejo težje, kadar pride do izbruha na oddaljenem območju in zelo težko, ko se erupcija zgodi na otoku, ki je oddaljen od drugih otokov ali kopenskih množic. V teh okoliščinah se lahko velikost oblaka izbruha in trajanje izbruha združita s podatki o nahajanju pepela, da se dodeli ocena VEI.

Podobne težave pri ocenjevanju se pojavljajo pri izračunu količine izmetov za starodavne izbruhe. Ejecta se zlahka erodira in je pogosto prekrita z mlajšimi materiali. V teh situacijah je treba izdelati "najboljše ocene". Ko je dodeljevanje številke VEI težko, se številki pogosto doda vprašanje, ki označuje negotovost. Na primer, projekt Global Volcanism navaja VEI izbruha italijanskega Vesuviusa 24. oktobra 79 AD kot "5?" ker je na voljo premalo podatkov, da bi lahko bili prepričani o številki.

Informacije o vulkanske eksplozivnosti
Izbruh Supervolcano - v Sumatri - krčenje Indije pred 73.000 leti: Sporočilo za javnost, ki ga je spletna univerza Illinois objavila v Urbani-Champaign, novembra 2009
Vprašanja o supervolkanih: Observatorije vulkanskih kamnov Yellowstone, Geološki inštitut Združenih držav Amerike, zadnji dostop do avgusta 2016.
Telo magme Fish Canyon, vulkansko polje San Juan, Kolorado: Pomlajevanje in erupcija batalita zgornjega križa: O. Bachmann, M. A. Dungan in P.W. Lipman, Journal of Petrology, letnik 43, strani 1469-1503, 2002.
Globalni program vulkanizma: tabela podatkov o vulkanskem izbruhu, ki vključuje ocene VEI in eruptivne količine za tisoče vulkanov po vsem svetu. Institucija Smithsonian, Nacionalni naravoslovni muzej, zadnjič dostopna avgusta 2016.
Supervolkani, ki so jih v Utahu odkrili geologi BYU: Cara Caldwell, sporočilo za javnost z univerze Brigham Young, 8. decembra 2013.

Zakaj se tehtnica ustavi pri VEI 8?

Največje eksplozivne izbruhe, ki so bili doslej dokumentirani, so bili ocenjeni na VEI 8. Ali lahko pride do izbruhov, večjih od dogodkov v Tobi, Yellowstoneu in drugih VEI 8? Ali lahko Zemlja ustvari eksplozijo, ki lahko sproži 10.000 kubičnih kilometrov izliva, potrebnega za hitrost izbruha VEI 9?

Možno je, da obstajajo dokazi za izbruh VEI 9 in so zakopani v geološkem zapisu. Izbruhi, ki bi bili veliki, bi bili zelo redki dogodki, vendar je nemogoče reči, da velikih izbruhov nikoli ni bilo. Če bi se v prihodnosti zgodil tako velik izbruh, bi to predstavljalo veliko grožnjo življenju na Zemlji.

Avtor: Hobart M. King, dr.

Poglej si posnetek: Krakatoa - The Full Documentary (Avgust 2020).