Innehåll
- Mätskala för naturhändelser
- Mätning av explosiva utbrott
- Steg för VEI-skalan
- Vilken utbrott har den högsta VEI?
- Frekvensen av stora utbrott
- Uppskattning av Ejecta-volymer
- Varför slutar skalan vid VEI 8?
Vulkaniskt explosivitetsindex: Sfärerna i illustrationen ovan representerar volymen av utbruten tephra för några av de mest kända explosiva vulkanutbrotten. Även om de flesta tror att Vesuv (79 e.Kr. - Pompeji-utbrottet), Mount St. Helens (1980) och Mount Pinatubo (1991) var enorma, är de mycket små jämfört med forntida utbrott som Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, eller Long Valley Caldera.
Volcanic Explosivity Index: Det vulkaniska explosionsindexet är baserat på volymen tephra som produceras under ett utbrott. Sfärerna i detta diagram ger en jämförelse av relativ storlek för varje steg i indexet.
Mätskala för naturhändelser
Att mäta storleken eller styrkan på naturhändelser har alltid varit en utmaning för naturforskare. De utvecklade Richter Magnitude-skalan för att uppskatta mängden energi som frigörs av en jordbävning, Saffir-Simpson-skalan för att uppskatta en orkanpotential och Fujita-skalan för att bedöma orkanernas intensitet. Dessa skalor är värdefulla för att jämföra olika händelser och för att förstå mängden skador som händelser av olika storlek kan orsaka.
Att mäta styrkan i ett vulkanutbrott är mer utmanande än att samla vindhastighetsdata eller mäta markrörelse med ett instrument. Vulkanutbrott producerar olika typer av produkter, har olika varaktigheter och utvecklas på olika sätt. Det finns också ett problem att vissa utbrott är explosiva (bergmaterial sprängs från ventilen), medan andra utbrott är effusiva (smält berg rinner från ventilen).
Redoubt-utbrott: Uruptionsmoln från Redoubt Volcano sett från Kenai-halvön. Detta utbrott varade från 14 december 1989 till 20 juni 1990. Det var bara en VEI 3. Toba var cirka 10 000 gånger mer explosiv. Fotografi av R. Clucas, 21 april 1990. USGS-bild. Förstora. Mer information.
Mätning av explosiva utbrott
Chris Newhall från Förenta staternas geologiska undersökning och Stephen Self från University of Hawaii utvecklade Volcanic Explosivity Index (VEI) 1982. Det är en relativ skala som gör det möjligt att jämföra explosiva vulkanutbrott med varandra. Det är mycket värdefullt eftersom det kan användas för både utbrott som forskarna har bevittnat och historiska utbrott som hände tusentals till miljoner år sedan.
Den primära utbrottskarakteristiken som används för att bestämma det vulkaniska explosionsindexet är volymen pyroklastiskt material som matas ut av vulkanen. Pyroklastiskt material inkluderar vulkanaska, tephra, pyroklastiska flöden och andra typer av ejecta. Utbrottskolonnens höjd och utbrottets varaktighet beaktas också när en VEI-nivå tilldelas ett utbrott.
Relaterad: Vulkaniska faror
Wah Wah Springs: Eric Christiansen och Myron Best från Brigham Young University förklarar bevisen som stöder Wah Wah Springs-utbrottet som ett av de största, om inte de största, explosiva vulkanutbrotten som är kända.
Fish Canyon Tuff: Ytterligare ett VEI 8-utbrott som konkurrerar med Wah Wah Springs inträffade för cirka 28 miljoner år sedan i det som nu är sydvästliga Colorado. Utbrottet vid La Garita Caldera producerade Fish Canyon Tuff, en dacitisk ignimbrite, med en ursprunglig uppskattad volym på cirka 5 000 kubik kilometer! Bild av USGS. Förstora / bildkälla.
Steg för VEI-skalan
VEI-skalan börjar vid 0 för utbrott som producerar mindre än 0,0001 kubik kilometer ejecta. De flesta av dessa utbrott är mycket små i storlek. Vissa av dem är emellertid "effusiva" snarare än att vara "explosiva". Effektiva utbrott kännetecknas av lava som flödar från ventilen istället för att sprängas från ventilen.
Utbrott klassade vid VEI 1 producerar mellan 0,0001 och 0,001 kubik kilometer ejecta. Ovan VEI 1 blir skalan logaritmisk, vilket betyder att varje steg i skalan representerar en 10X ökning i mängden material som matas ut. VEI 2-utbrott producerar mellan 0,001 och 0,01 kubik kilometer ejecta. VEI 3-utbrott producerar mellan 0,01 och 0,1 kubik kilometer ejecta. Progressionen av skalan från VEI 0 till VEI 8 visas i diagrammet på denna sida.
Med varje steg i skalan som representerar en explosionsökning på 10X är en VEI 5 ungefär tio gånger mer explosiv än en VEI 4. Två steg i skalan är en ökning med 100X i explosivitet. Till exempel är en VEI 6 ungefär 100 gånger mer explosiv än en VEI 4. En VEI 8 är en miljon gånger mer explosiv än en VEI 2. Allt detta är baserat på ejecta-volym.
Eftersom varje steg i skalan är en 10X ökning av materialet som matas ut, finns det en enorm skillnad i storleken på ett utbrott på den låga änden av ett steg och ett utbrott på den höga änden av ett steg. Av denna anledning läggs ofta en "+" till utbrott som är kända för att vara på den övre änden av deras steg. Exempelvis utvärderades utbrottet av Katla på södra Island den 12 oktober 1918 till VEI 4+ eftersom utbrottet var ett mycket starkt VEI 4.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen och Myron Best från Brigham Young University förklarar bevisen som stöder Wah Wah Springs-utbrottet som ett av de största, om inte de största, explosiva vulkanutbrotten som är kända.
Toba Eruption Site: För cirka 73 000 år sedan bröt en vulkan som kallas "Toba" ut på ön Sumatra, Indonesien. Det var ett av de största vulkanutbrott som kan dokumenteras med aktuella bevis. Sprängningen tros ha avskogat delar av Indien - cirka 3000 mil bort - och kastat ut cirka 2600 kubik kilometer vulkaniskt skräp. I dag är kratern världens största vulkaniska sjö - cirka 100 kilometer lång och 35 kilometer bred. Bild komponerad med Landsat Geocover 2000-data från NASA.
Vilken utbrott har den högsta VEI?
Cirka femtio utbrott har fått betyg VEI 8 eftersom de tros ha producerat fantastiska 1 000 kubik kilometer eller mer av ejecta. Detta skulle vara en massa av okomprimerad ejecta som är tio kilometer lång, tio kilometer bred och tio kilometer djup. Utbrott i Toba (74 000 år sedan), Yellowstone (640 000 år sedan) och Lake Taupo (26 500 år sedan) är tre av de 47 VEI 8-platserna som har identifierats.
VEI 8-utbrottet med den största volymen av ejekta som är känt är Wah Wah Springs-utbrottet som inträffade i det som nu är delstaten Utah, för cirka 30 miljoner år sedan. Det beräknas ha producerat över 5500 kubik kilometer ejecta på ungefär en vecka.
Utbrott (er) vid Paraná- och Etendeka-fällorna i den stötande provinsen hade en utbrottsvolym på över 2,6 miljoner kubik kilometer. Dessa tros emellertid vara effusiva utbrott som producerar flytande basalt-lava snarare än explosiva utbrott som producerar ejecta. Paraná- och Etendeka-utbrottet inträffade för cirka 128 till 138 miljoner år sedan. Deras lavaflöden sträcker sig från östra Brasilien till de västra delarna av Namibia och Angola. De inträffade när Afrika och Sydamerika kopplades samman.
Relaterad: Typer av vulkanutbrott
Mount St. Helens utbrott: 18 maj 1980-utbrottet vid Mount St. Helens ansågs av de flesta för att vara ett enormt utbrott. Sprängningen tog bort de bästa 400 meter av berget, producerade ett skräpskred som täckte 62 kvadratkilometer och slog ner träd över ett område på cirka 600 kvadratkilometer. Detta utbrott var en VEI 4. Toba, vid en VEI 8, var ungefär 10 000 gånger så explosiv. Bild av USGS.
Frekvensen av stora utbrott
Som med de flesta naturliga händelser är små vulkanutbrott mycket vanliga och stora utbrott är mycket sällsynta. Uppgifterna till vänster från USA: s geologiska undersökning sammanfattar den relativa frekvensen av utbrott av olika VEI-betyg. Det visar tydligt sällsyntheten i höga VEI-utbrott - men visar att det är möjliga händelser.
Stapeldiagrammet på denna sida sammanfattar frekvensen av utbrott med olika VEI-betyg med hjälp av data från Smithsonian Institutionens globala vulkanismprogram för utbrott som inträffade mellan cirka 10 000 år sedan och 1994. Endast fyra utbrott av VEI 7 har dokumenterats, men över tre tusen VEI 2-händelser har inträffat. Lyckligtvis är mycket stora utbrott mycket sällsynta händelser.
VEI kontra utbrottfrekvens: Detta diagram visar hur små, mindre explosiva utbrott är mycket vanligare än stora utbrott. Uppgifterna som används för att förbereda diagrammet är från Global Volcanism Program-databasen från Smithsonian Institution. Denna databas innehåller registrerade och historiska utbrott som inträffade mellan cirka 10 000 år sedan och 1994.
Uppskattning av Ejecta-volymer
När ett explosivt utbrott inträffar sprids ejecta med kraftens kraft och av vinden. Det är vanligtvis tjockast nära källan och minskar i tjocklek med avstånd.
Med dagens utbrott kan observatörer sammanställa rapporter om asktjocklek från många olika platser och skapa en konturkarta över asktjocklek. Dessa data kan användas för att uppskatta volymen av ejecta.
Exakta uppskattningar blir svårare när utbrottet inträffar i ett avlägset område och mycket svårt när utbrottet inträffar på en ö som ligger långt från andra öar eller landmassor. I dessa situationer kan utbrottmolnets storlek och utbrottets varaktighet kombineras med askappsättningsdata för att tilldela ett VEI-betyg.
Liknande uppskattningsproblem uppstår vid beräkning av ejecta-volymer för forntida utbrott. Ejecta är lätt eroderad och täcks ofta av yngre material. I dessa situationer måste "bästa uppskattningar" göras. När det är svårt att tilldela ett VEI-nummer läggs ofta ett frågetecken till numret för att indikera osäkerhet. Exempelvis visar Global Volcanism Project VEI från 24 oktober 79 e.Kr. utbrott av Italys Vesuv som "5?" eftersom otillräcklig data är tillgänglig för att vara säker på antalet.
Varför slutar skalan vid VEI 8?
De största explosiva utbrott som hittills har dokumenterats har klassificerats vid VEI 8. Kunde utbrott som är större än Toba, Yellowstone och andra VEI 8-händelser inträffa? Har jorden förmågan att producera en explosion som kan starta de 10 000 kubik kilometer ejecta som krävs för att betygsätta ett VEI 9-utbrott?
Det är möjligt att bevis för ett VEI 9-utbrott finns och begravdes i den geologiska posten. Att stora utbrott skulle vara mycket sällsynta händelser, men det är omöjligt att säga att stora utbrott aldrig har inträffat. Om ett stort utbrott skulle inträffa i framtiden skulle det vara ett betydande hot mot livet på jorden.
Författare: Hobart M. King, Ph.D.