Innhold
- Måleskalaer for naturlige hendelser
- Måling av eksplosive utbrudd
- Trinn for VEI-skalaen
- Hvilken utbrudd har den høyeste VEI?
- Frekvensen av store utbrudd
- Estimering av Ejecta Volumes
- Hvorfor stopper skalaen på VEI 8?
Vulkanisk eksplosivitetsindeks: Kulene på illustrasjonen ovenfor representerer volumet av utbrudd tephra for noen av de mest kjente eksplosive vulkanutbruddene. Selv om de fleste tror at Vesuv (79 e.Kr. - Pompeii-utbruddet), Mount St. Helens (1980) og Mount Pinatubo (1991) var enorme, er de veldig små sammenlignet med gamle utbrudd som Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, eller Long Valley Caldera.
Volcanic Explosivity Index: Den vulkanske eksplosivitetsindeksen er basert på volumet av tephra produsert under et utbrudd. Kulene i dette diagrammet gir en relativt stor sammenligning for hvert trinn i indeksen.
Måleskalaer for naturlige hendelser
Å måle størrelsen eller styrken på naturhendelser har alltid vært en utfordring for naturvitere. De utviklet Richter Magnitude-skalaen for å estimere mengden energi frigjort av et jordskjelv, Saffir-Simpson-skalaen for å estimere et orkanpotensial og Fujita-skalaen for å vurdere intensiteten til orkaner. Disse skalaene er verdifulle for å sammenligne forskjellige hendelser og for å forstå mengden skade som hendelser av ulik størrelse kan forårsake.
Å måle styrken til et vulkanutbrudd er mer utfordrende enn å samle vindhastighetsdata eller måle bevegelse av bakken med et instrument. Vulkanutbrudd produserer forskjellige typer produkter, har ulik varighet og utvikler seg på forskjellige måter. Det er også et problem at noen utbrudd er eksplosive (bergmaterialer sprenges fra ventilasjonen), mens andre utbrudd er effusive (smeltet berg renner fra ventilasjonen).
Redubt utbrudd: Utbruddsky fra Redoubt Volcano sett fra Kenai-halvøya. Dette utbruddet varte fra 14. desember 1989 til 20. juni 1990. Det var bare en VEI 3. Toba var omtrent 10.000 ganger mer eksplosiv. Fotografi av R. Clucas, 21. april 1990. USGS image. Forstørr. Mer informasjon.
Måling av eksplosive utbrudd
Chris Newhall fra USAs geologiske undersøkelse og Stephen Self fra University of Hawaii utviklet Volcanic Explosivity Index (VEI) i 1982. Det er en relativ skala som gjør det mulig å sammenligne eksplosive vulkanutbrudd med hverandre. Det er veldig verdifullt fordi det kan brukes til både nyere utbrudd som forskere har vært vitne til og historiske utbrudd som skjedde for tusenvis til millioner av år siden.
Den primære utbruddskarakteristikken som brukes for å bestemme den vulkanske eksplosivitetsindeksen er volumet av pyroklastisk materiale som blir kastet ut av vulkanen. Pyroklastisk materiale inkluderer vulkansk aske, tephra, pyroklastiske strømmer og andre typer ejecta. Høyden på utbruddssøylen og utbruddets varighet blir også vurdert når du tildeler et VEI-nivå til et utbrudd.
I slekt: Vulkaniske farer
Wah Wah Springs: Eric Christiansen og Myron Best fra Brigham Young University forklarer bevisene som støtter Wah Wah Springs-utbruddet som et av de største, om ikke de største, eksplosive vulkanutbruddene som er kjent.
Fish Canyon Tuff: Et annet VEI 8-utbrudd som konkurrerer med Wah Wah Springs, skjedde for rundt 28 millioner år siden i det som nå er sørvest i Colorado. Utbruddet på La Garita Caldera produserte Fish Canyon Tuff, en dacitisk ignimbrite, med et opprinnelig estimert volum på rundt 5000 kubikk kilometer! Bilde av USGS. Forstørr / bildekilde.
Trinn for VEI-skalaen
VEI-skalaen begynner på 0 for utbrudd som produserer mindre enn 0,0001 kubikk kilometer ejecta. De fleste av disse utbruddene er veldig små i størrelse. Noen av dem er imidlertid "effusive" i stedet for å være "explosive." Effsive eruptions er preget av lava som strømmer fra ventilen i stedet for at sprengning sprenges fra ventilen.
Utbrudd vurdert til VEI 1 produserer mellom 0,0001 og 0,001 kubikk kilometer ejecta. Over VEI 1 blir skalaen logaritmisk, noe som betyr at hvert trinn i skalaen representerer en 10X økning i mengden materiale som kastes ut. VEI 2-utbrudd produserer mellom 0,001 og 0,01 kubikk kilometer ejecta. VEI 3-utbrudd produserer mellom 0,01 og 0,1 kubikk kilometer ejecta. Progresjonen av skalaen fra VEI 0 til VEI 8 er vist i diagrammet på denne siden.
Med hvert trinn i skalaen som representerer en eksplosiv økning på 10X, er en VEI 5 omtrent ti ganger mer eksplosiv enn en VEI 4. To trinn i skalaen er en økning på 100X eksplosivitet. For eksempel er en VEI 6 omtrent 100 ganger mer eksplosiv enn en VEI 4. En VEI 8 er en million ganger mer eksplosiv enn en VEI 2. Alt dette er basert på ejecta-volum.
Fordi hvert trinn i skalaen er en 10X økning i materiale som kastes ut, er det en enorm forskjell i størrelsen på et utbrudd på den lave enden av et trinn og et utbrudd i høye enden av et trinn. Av denne grunn blir ofte en "+" lagt til utbrudd som er kjent for å være i den øvre enden av trinnet. For eksempel ble utbruddet av Katla på Sør-Island 12. oktober 1918 vurdert til VEI 4+ fordi utbruddet var en veldig sterk VEI 4.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen og Myron Best fra Brigham Young University forklarer bevisene som støtter Wah Wah Springs-utbruddet som et av de største, om ikke de største, eksplosive vulkanutbruddene som er kjent.
Toba utbrudd nettsted: For rundt 73 000 år siden brøt det ut en vulkan kjent som "Toba" på øya Sumatra, Indonesia. Det var et av de største vulkanutbruddene som kan dokumenteres med nåværende bevis. Sprengningen antas å ha avskoget deler av India - omtrent 3000 mil unna - og kastet ut cirka 2600 kubikk kilometer vulkansk rusk. I dag er krateret verdens største vulkanske innsjø - omtrent 100 kilometer langt og 35 kilometer bredt. Bilde satt sammen med Landsat Geocover 2000-data fra NASA.
Hvilken utbrudd har den høyeste VEI?
Rundt femti utbrudd er vurdert til VEI 8 fordi de antas å ha produsert fantastiske 1000 kubikk kilometer eller mer av ejecta. Dette ville være en masse ukomprimert ejecta ti kilometer i lengde, ti kilometer i bredde og ti kilometer dyp. Utbrudd i Toba (74 000 år siden), Yellowstone (640 000 år siden) og Lake Taupo (for 26 500 år siden) er tre av de 47 VEI 8-stedene som er identifisert.
VEI 8-utbruddet med det største volumet av ejekta som er kjent er Wah Wah Springs-utbruddet som skjedde i det som nå er staten Utah, for rundt 30 millioner år siden. Det anslås å ha produsert over 5500 kubikk kilometer ejecta på omtrent en uke.
Utbrudd (er) ved Paraná- og Etendeka-fellene i den provoserende provinsen hadde et erptivt volum på over 2,6 millioner kubikk. Imidlertid antas dette å være effusive utbrudd som produserer flytende basalt-lava i stedet for eksplosive utbrudd som produserer ejecta. Paraná og Etendeka-utbruddet skjedde for omtrent 128 til 138 millioner år siden. Lavastrømmene deres spenner fra det østlige Brasil til de vestlige delene av Namibia og Angola. De skjedde da Afrika og Sør-Amerika ble koblet sammen.
I slekt: Typer vulkanutbrudd
Mount St. Helens utbrudd: Utbruddet 18. mai 1980 ved Mount St. Helens ble av de fleste ansett for å være et enormt utbrudd. Sprengningen fjernet de øverste 400 høydemeterne av fjellet, produserte et skredskred som dekket 62 kvadratkilometer, og slo ned trær over et område på rundt 600 kvadratkilometer. Dette utbruddet var en VEI 4. Toba, ved en VEI 8, var omtrent 10.000 ganger så eksplosiv. Bilde av USGS.
Frekvensen av store utbrudd
Som med de fleste naturlige hendelser, er små vulkanutbrudd veldig vanlige, og store utbrudd er svært sjeldne. Dataene til venstre fra United States Geological Survey oppsummerer den relative hyppigheten av utbrudd av forskjellige VEI-rangeringer. Det viser tydelig sjeldenheten ved høye VEI-utbrudd - men viser at det er mulige hendelser.
Søylediagrammet på denne siden oppsummerer hyppigheten av utbrudd med forskjellige VEI-rangeringer ved å bruke data fra Global Volcanism Program of the Smithsonian Institution for utbrudd som skjedde for rundt 10.000 år siden og 1994. Bare fire utbrudd av VEI 7 er dokumentert, men over tre tusen VEI 2-hendelser har skjedd. Heldigvis er veldig store utbrudd veldig sjeldne hendelser.
VEI vs. utbruddsfrekvens: Dette diagrammet viser hvor små, mindre eksplosive utbrudd er mye hyppigere enn store utbrudd. Dataene som brukes til å utarbeide diagrammet er fra Global Volcanism Program-databasen til Smithsonian Institution. Denne databasen inkluderer registrerte og historiske utbrudd som skjedde for rundt 10.000 år siden og 1994.
Estimering av Ejecta Volumes
Når et eksplosivt utbrudd oppstår, blir ejectaen spredt av kraftens eksplosjon og av vinden. Det er vanligvis tykkest nær kilden og avtar i tykkelse med avstand.
Med dagens utbrudd kan observatører sammenrapportere asketykkelsesrapporter fra mange forskjellige steder og lage et konturkart over asketykkelsen. Disse dataene kan brukes til å estimere volumet av ejecta.
Nøyaktige estimater blir vanskeligere når utbruddet forekommer i et avsidesliggende område og veldig vanskelig når utbruddet oppstår på en øy som er i stor avstand fra andre øyer eller landmasser. I disse situasjonene kan størrelsen på utbruddskyen og varigheten av utbruddet kombineres med askeinnskuddsdata for å tilordne en VEI-vurdering.
Lignende estimeringsproblemer oppstår ved beregning av ejecta-volum for eldgamle utbrudd. Ejecta er lett erodert og ofte dekket av yngre materialer. I disse situasjonene må det gjøres "beste estimater". Når det er vanskelig å tildele et VEI-nummer, legges ofte et spørsmålstegn til tallet for å indikere usikkerhet. For eksempel lister Global Volcanism Project VEI fra 24 oktober 79 e.Kr. utbrudd av Italys Vesuv som "5?" fordi utilstrekkelige data er tilgjengelige for å være sikre på antallet.
Hvorfor stopper skalaen på VEI 8?
De største eksplosive utbruddene som er dokumentert til dags dato har blitt vurdert til VEI 8. Kan utbrudd større enn Toba, Yellowstone og andre VEI 8-hendelser oppstå? Har Jorden evnen til å produsere en eksplosjon som er i stand til å sette i gang de 10.000 kubikk kilometer ejecta som er nødvendig for å gi et VEI 9-utbrudd?
Det er mulig at det foreligger bevis for et VEI 9-utbrudd og begraves i den geologiske referansen. Så store utbrudd ville være veldig sjeldne hendelser, men det er umulig å si at store utbrudd aldri har skjedd. Hvis et stort utbrudd skulle skje i fremtiden, ville det være en betydelig trussel mot livet på jorden.
Forfatter: Hobart M. King, Ph.D.