Indhold
- Måleskalaer for naturlige begivenheder
- Måling af eksplosive udbrud
- Trin i VEI-skalaen
- Hvilken udbrud har den højeste VEI?
- Hyppigheden af store udbrud
- Estimering af Ejecta-mængder
- Hvorfor stopper skalaen ved VEI 8?
Vulkanisk eksplosivitetsindeks: Kuglerne på illustrationen ovenfor repræsenterer mængden af udbrudte tephra for nogle af de mest kendte eksplosive vulkanudbrud. Selvom de fleste mennesker tror, at Vesuv (79 e.Kr. - Pompeji-udbruddet), Mount St. Helens (1980) og Mount Pinatubo (1991) var enorme, er de meget små sammenlignet med gamle udbrud som Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, eller Long Valley Caldera.
Volcanic Explosivity Index: Det vulkanske eksplosivitetsindeks er baseret på mængden af tephra produceret under et udbrud. Kuglerne i dette diagram giver en relativt stor sammenligning for hvert trin i indekset.
Måleskalaer for naturlige begivenheder
At måle størrelsen eller styrken af naturlige begivenheder har altid været en udfordring for naturforskere. De udviklede Richter Magnitude-skalaen for at estimere mængden af energi frigivet af et jordskælv, Saffir-Simpson-skalaen for at estimere et orkanerpotentiale og Fujita-skalaen til vurdering af orkanernes intensitet. Disse skalaer er værdifulde til sammenligning af forskellige begivenheder og for at forstå, hvor store skader begivenheder af forskellig størrelse kan forårsage.
Det er mere udfordrende at måle styrken ved et vulkanudbrud end at indsamle vindhastighedsdata eller måle jordbevægelse med et instrument. Vulkanudbrud producerer forskellige typer produkter, har forskellige varigheder og udvikler sig på forskellige måder. Der er også et problem, at nogle udbrud er eksplosive (stenmaterialer sprænges fra udluftningen), mens andre udbrud er effusive (smeltet sten strømmer fra udluftningen).
Redoubt udbrud: Uruptionssky fra Redoubt Volcano set fra Kenai-halvøen. Dette udbrud varede fra den 14. december 1989 indtil den 20. juni 1990. Det var kun en VEI 3. Toba var ca. 10.000 gange mere eksplosiv. Fotografi af R. Clucas, 21. april 1990. USGS-billede. Forstørre. Mere information.
Måling af eksplosive udbrud
Chris Newhall fra USAs geologiske undersøgelse og Stephen Self fra University of Hawaii udviklede Volcanic Explosivity Index (VEI) i 1982. Det er en relativ skala, der gør det muligt at sammenligne eksplosive vulkanudbrud med hinanden. Det er meget værdifuldt, fordi det kan bruges til både nylige udbrud, som forskerne har været vidne til, og historiske udbrud, der skete for tusinder til millioner af år siden.
Den primære udbrudskarakteristik, der bruges til at bestemme det vulkanske eksplosivitetsindeks, er volumenet af pyroklastisk materiale, der sprøjtes ud af vulkanen. Pyroklastisk materiale inkluderer vulkansk aske, tephra, pyroklastisk strømme og andre typer ejecta. Højden på udbrudssøjlen og udbrudets varighed overvejes også ved tildeling af et VEI-niveau til et udbrud.
Relaterede: Vulkaniske farer
Wah Wah Springs: Eric Christiansen og Myron Best fra Brigham Young University forklarer de beviser, der understøtter Wah Wah Springs-udbruddet som et af de største, hvis ikke de største, eksplosive vulkanudbrud, der er kendt.
Fish Canyon Tuff: Et andet VEI 8-udbrud, der konkurrerer med Wah Wah Springs, opstod for omkring 28 millioner år siden i det, der nu er sydvest for Colorado. Udbruddet ved La Garita Caldera producerede Fish Canyon Tuff, en dacitisk ignimbrite, med et oprindeligt estimeret volumen på ca. 5.000 kubik kilometer! Billede af USGS. Forstørr / billedkilde.
Trin i VEI-skalaen
VEI-skalaen begynder ved 0 for udbrud, der producerer mindre end 0,0001 kubik kilometer ejecta. De fleste af disse udbrud er meget små i størrelse. Nogle af dem er imidlertid "effusive" snarere end at være "explosive." Effsive udbrud er kendetegnet ved lava, der strømmer fra udluftningen i stedet for at sprænges fra udluftningen.
Udbrud vurderet til VEI 1 producerer mellem 0,0001 og 0,001 kubik kilometer ejecta. Over VEI 1 bliver skalaen logaritmisk, hvilket betyder, at hvert trin i skalaen repræsenterer en 10X stigning i mængden af materiale, der udsættes. VEI 2-udbrud producerer mellem 0,001 og 0,01 kubik kilometer ejecta. VEI 3-udbrud producerer mellem 0,01 og 0,1 kubik kilometer ejecta. Forløbet af skalaen fra VEI 0 til VEI 8 er vist i diagrammet på denne side.
Med hvert trin i skalaen, der repræsenterer en eksplosiv forøgelse på 10X, er en VEI 5 omtrent ti gange mere eksplosiv end en VEI 4. To trin i skalaen er en stigning på 100X i eksplosivitet. For eksempel er en VEI 6 omtrent 100 gange mere eksplosiv end en VEI 4. En VEI 8 er en million gange mere eksplosiv end en VEI 2. Alt dette er baseret på ejecta-volumen.
Fordi hvert trin i skalaen er en 10X stigning i materiale, der udsættes, er der en enorm forskel i størrelsen på et udbrud på den lave ende af et trin og et udbrud i den høje ende af et trin. Af denne grund føjes en "+" ofte til udbrud, der vides at være på den øverste ende af deres trin. F.eks. Blev udbruddet af Katla i det sydlige Island den 12. oktober 1918 bedømt til VEI 4+, fordi udbruddet var en meget stærk VEI 4.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen og Myron Best fra Brigham Young University forklarer de beviser, der understøtter Wah Wah Springs-udbruddet som et af de største, hvis ikke de største, eksplosive vulkanudbrud, der er kendt.
Toba Eruption Site: For ca. 73.000 år siden brød en vulkan, der kaldes "Toba", ud på øen Sumatra, Indonesien. Det var et af de største vulkanudbrud, der kan dokumenteres med aktuelt bevis. Det antages, at sprængningen har afskovet dele af Indien - ca. 3000 miles væk - og kastet omkring 2600 kubik kilometer vulkansk affald ud. I dag er krateret verdens største vulkanske sø - ca. 100 kilometer lang og 35 kilometer bred. Billede sammensat af Landsat Geocover 2000-data fra NASA.
Hvilken udbrud har den højeste VEI?
Omkring 50 udbrud er blevet vurderet til VEI 8, fordi de menes at have produceret fantastiske 1000 kubik kilometer eller mere af ejecta. Dette ville være en masse ukomprimeret ejecta ti kilometer i længden, ti kilometer i bredden og ti kilometer dyb. Udbrud i Toba (74.000 år siden), Yellowstone (640.000 år siden) og Lake Taupo (for 26.500 år siden) er tre af de 47 VEI 8-steder, der er identificeret.
VEI 8-udbruddet med den største mængde ejekta, der er kendt, er Wah Wah Springs-udbruddet, der opstod i det, der nu er staten Utah, for ca. 30 millioner år siden. Det anslås at have produceret over 5500 kubik kilometer ejecta på cirka en uge.
Udbrud (er) ved Paraná- og Etendeka-fælderne, den stødende provins, havde et udbrud på ca. 2,6 millioner kubik kilometer. Imidlertid menes det at være effusive udbrud, der producerer flydende basalt-lava snarere end eksplosive udbrud, der producerer ejecta. Paraná- og Etendeka-udbruddet forekom for ca. 128 til 138 millioner år siden. Deres lavastrømme spænder fra det østlige Brasilien til de vestlige dele af Namibia og Angola. De forekom, da Afrika og Sydamerika blev forbundet.
Relaterede: Typer af vulkanudbrud
Mount St. Helens udbrud: Udbruddet 18. maj 1980 ved Mount St. Helens blev af de fleste mennesker betragtet som et enormt udbrud. Sprængningen fjernede de øverste 400 meter af bjerget, frembragte en affaldsskred, der dækkede 62 kvadratkilometer, og bankede træer ned over et område på omkring 600 kvadratkilometer. Dette udbrud var en VEI 4. Toba ved en VEI 8 var ca. 10.000 gange så eksplosiv. Billede af USGS.
Hyppigheden af store udbrud
Som med de fleste naturlige begivenheder er små vulkanudbrud meget almindelige, og store udbrud er meget sjældne. Dataene til venstre fra De Forenede Staters geologiske undersøgelse opsummerer den relative hyppighed af udbrud af forskellige VEI-klassificeringer. Det viser tydeligt sjældenheden ved høje VEI-udbrud - men viser, at det er mulige begivenheder.
Søjlediagrammet på denne side opsummerer hyppigheden af udbrud med forskellige VEI-klassificeringer ved hjælp af data fra det globale vulkanismeprogram fra Smithsonian Institution for udbrud, der opstod mellem ca. 10.000 år siden og 1994. Kun fire udbrud af VEI 7 er dokumenteret, men over tre tusind VEI 2-begivenheder har fundet sted. Heldigvis er meget store udbrud meget sjældne begivenheder.
VEI vs. udbrudsfrekvens: Dette diagram viser, hvor små, mindre eksplosive udbrud er meget hyppigere end store udbrud. De data, der bruges til at udarbejde kortet, er fra Global Volcanism Program-databasen for Smithsonian Institution. Denne database indeholder registrerede og historiske udbrud, der opstod mellem ca. 10.000 år siden og 1994.
Estimering af Ejecta-mængder
Når der opstår et eksplosivt udbrud, spreder ejectaen ved kraft af sprængningen og af vinden. Det er typisk tykest nær kilden og aftager i tykkelse med afstand.
Med nutidige udbrud kan observatører udarbejde rapporter om asketykkelse fra mange forskellige steder og oprette et konturkort over asketykkelse. Disse data kan bruges til at estimere volumenet af ejecta.
Nøjagtige skøn bliver sværere, når udbruddet forekommer i et fjerntliggende område og meget vanskeligt, når udbruddet finder sted på en ø, der er en stor afstand fra andre øer eller landmasser. I disse situationer kan størrelsen på udbrudskyen og udbrudets varighed kombineres med askeindskudsdata for at tildele en VEI-vurdering.
Lignende estimeringsproblemer opstår ved beregning af ejecta-volumener for gamle udbrud. Ejecta er let eroderet og dækkes ofte af yngre materialer. I disse situationer skal der "bedømmes bedst". Når det er vanskeligt at tildele et VEI-nummer, tilføjes ofte et spørgsmålstegn til tallet for at indikere usikkerhed. F.eks. Opregner Global Volcanism Project VEI fra udbruddet den 24. oktober 79 e.Kr. af Italys Vesuv som "5?" fordi der ikke er tilstrækkelige data til rådighed for at være sikker på antallet.
Hvorfor stopper skalaen ved VEI 8?
De største eksplosive udbrud, der er blevet dokumenteret indtil videre, er blevet vurderet til VEI 8. Kan der forekomme udbrud større end Toba, Yellowstone og andre VEI 8-begivenheder? Har Jorden evnen til at producere en eksplosion, der er i stand til at udsætte de 10.000 kubik kilometer ejecta, der er nødvendig for at bedømme et VEI 9-udbrud?
Det er muligt, at der findes bevis for et VEI 9-udbrud og begraves i den geologiske registrering. Sådanne store udbrud ville være meget sjældne begivenheder, men det er umuligt at sige, at store udbrud aldrig har fundet sted. Hvis et stort udbrud skulle ske i fremtiden, ville det være en betydelig trussel mod livet på Jorden.
Forfatter: Hobart M. King, Ph.D.