Vulkāni

Vulkāniskās sprādzienbīstamības indekss (VEI)

Vulkāniskās sprādzienbīstamības indekss (VEI)



Daži vulkāna izvirdumi ir tūkstošiem vai pat miljons reizes eksplozīvāki nekā citi.

Vulkāniskās sprādzienbīstamības indekss: Augšējā attēlā redzamās sfēras attēlo izvirduma tefras tilpumu dažiem no visplašāk zināmajiem sprādzienbīstamajiem vulkānu izvirdumiem. Lai arī lielākā daļa cilvēku uzskata, ka Vezuva (79. gadsimtā pēc Pompejas izvirduma), Sv. Helēnas kalna (1980. gads) un Pinatubo kalna (1991. gads) bija milzīgi, tie ir ļoti mazi, salīdzinot ar seniem izvirdumiem, piemēram, Vahas Vehas avoti, Toba, Jeloustona, vai Long Valley Caldera.

Vulkāniskās sprādzienbīstamības indekss: Vulkāniskās sprādzienbīstamības indekss ir pamatots ar izvirduma laikā radušās tefras daudzumu. Šīs diagrammas sfēras sniedz relatīvu izmēru salīdzinājumu katram indeksa posmam.

Dabisko notikumu mērīšanas svari

Dabas notikumu lieluma vai stipruma mērīšana vienmēr ir bijusi izaicinājums dabaszinātniekiem. Viņi izstrādāja Rihtera magnitūdas skalu, lai novērtētu zemestrīcē atbrīvoto enerģijas daudzumu, Safīra-Simpsona skalu, lai novērtētu viesuļvētras potenciālu, un Fujita skalu, lai novērtētu viesuļvētras intensitāti. Šīs skalas ir vērtīgas, lai salīdzinātu dažādus notikumus un izprastu kaitējuma apmēru, ko var izraisīt dažāda lieluma notikumi.

Mērīt vulkāna izvirduma stiprumu ir daudz grūtāk, nekā savākt datus par vēja ātrumu vai izmērīt zemes kustību ar instrumentu. Vulkānu izvirdumi rada dažāda veida produktus, tiem ir atšķirīgs ilgums un tie attīstās dažādos veidos. Pastāv arī problēma, ka daži izvirdumi ir eksplozīvi (iežu materiāli tiek izpūsti no ventilācijas atveres), bet citi izvirdumi ir izplūduši (izkausēti ieži plūst no ventilācijas atveres).

Redoubt izvirdums: Izvirduma mākonis no Redoubt vulkāna, skatoties no Kenai pussalas. Šis izvirdums ilga no 1989. gada 14. decembra līdz 1990. gada 20. jūnijam. Tas bija tikai VEI 3. Toba bija aptuveni 10 000 reizes eksplozīvāks. R. Clucas fotogrāfija, 1990. gada 21. aprīlis. USGS attēls. Palielināt. Vairāk informācijas.

Sprādzienbīstamu izvirdumu mērīšana

Kriss Ņuhals no Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģijas dienesta un Stefans Selfs no Havaju Universitātes 1982. gadā izstrādāja vulkānu eksplozivitātes indeksu (VEI). Tā ir relatīva skala, kas ļauj salīdzināt sprādzienbīstamus vulkānu izvirdumus savā starpā. Tas ir ļoti vērtīgs, jo to var izmantot gan neseniem izvirdumiem, ko pieredzējuši zinātnieki, gan vēsturiskajiem izvirdumiem, kas notika pirms tūkstošiem līdz miljoniem gadu.

Primārais izvirduma raksturlielums, ko izmanto, lai noteiktu vulkāna sprādzienbīstamības indeksu, ir vulkāna izmestā piroklastiskā materiāla tilpums. Piroklastiskajā materiālā ietilpst vulkāniskie pelni, tefra, pirolastiskās plūsmas un citi ejektas veidi. Piešķirot VEI līmeni izvirdumam, ņem vērā arī izvirduma kolonnas augstumu un izvirduma ilgumu.

Saistītie: Vulkānu bīstamība

Wah Wah Springs: Ēriks Kristiansens un Mirons Labākais no Brigham Youngas universitātes izskaidro pierādījumus, kas atbalsta Wah Wah Springs izvirdumu kā vienu no lielākajiem, ja ne lielākajiem sprādzienbīstamiem vulkānu izvirdumiem.

Zivju kanjona tufs: Vēl viens VEI 8 izvirdums, kuru sāncenši Wah Wah Springs piedzīvoja apmēram pirms 28 miljoniem gadu tajā vietā, kas tagad atrodas Kolorado dienvidrietumos. Izvirdums La Garita Caldera radīja dacītisko ignimbrītu Fish Canyon Tuff, kura sākotnējais aptuvenais tilpums bija aptuveni 5000 kubikkilometru! USGS attēls. Palielināt / attēla avotu.

VEI mēroga soļi

VEI skala sākas ar 0 izvirdumu gadījumā, kas rada mazāk nekā 0,0001 kubikkilometru ejektas. Lielākā daļa šo izvirdumu ir ļoti maza izmēra. Tomēr daži no tiem ir "izkliedzoši", nevis "eksplozīvi". Efuzīvajiem izvirdumiem ir raksturīga lava, kas plūst no ventilācijas atveres, nevis izplūst no ventilācijas atveres.

Izvirdumi, kuru spriegums ir VEI 1, rada no 0,0001 līdz 0,001 kubikkilometru izmetes. Virs VEI 1 skala kļūst logaritmiska, kas nozīmē, ka katrs skalas solis apzīmē izstumtā materiāla daudzuma palielinājumu 10X. VEI 2 izvirdumi rada no 0,001 līdz 0,01 kubikkilometriem izstumšanas. VEI 3 izvirdumi rada no 0,01 līdz 0,1 kubikkilometriem izgrūduma. Skalas progresēšana no VEI 0 uz VEI 8 ir parādīta šīs lapas diagrammā.

Ar katru skalas soli, kas atspoguļo sprādzienbīstamības palielinājumu 10X, VEI 5 ​​ir aptuveni desmit reizes eksplozīvāks nekā VEI 4. Divas skalas pakāpes ir sprādzienbīstamības palielinājums par 100X. Piemēram, VEI 6 ir aptuveni 100 reizes sprādzienbīstams nekā VEI 4. VEI 8 ir miljons reizes sprādzienbīstamāks nekā VEI 2. Tas viss ir pamatots uz izmetes tilpumu.

Tā kā katrs skalas solis ir izmestā materiāla palielinājums desmitkārtīgi, ir milzīgas atšķirības izvirduma lielumā pakāpiena zemākajā galā un izvirduma pakāpē pakāpiena augstākajā galā. Šī iemesla dēļ izvirdumiem, kas, kā zināms, atrodas to pakāpiena augšdaļā, bieži pievieno "+". Piemēram, Katlas izvirdums Islandes dienvidu daļā 1918. gada 12. oktobrī tika vērtēts ar VEI 4+, jo izvirdums bija ļoti spēcīgs VEI 4.

Wah Wah Springs: Ēriks Kristiansens un Mirons Labākais no Brigham Youngas universitātes izskaidro pierādījumus, kas atbalsta Wah Wah Springs izvirdumu kā vienu no lielākajiem, ja ne lielākajiem sprādzienbīstamiem vulkānu izvirdumiem.

Toba izvirduma vieta: Apmēram pirms 73 000 gadiem Indonēzijas Sumatras salā izcēlās vulkāns, kas pazīstams kā "Toba". Tas bija viens no lielākajiem vulkānu izvirdumiem, ko var dokumentēt ar pašreizējiem pierādījumiem. Tiek uzskatīts, ka sprādziens ir atmetis Indijas daļas - apmēram 3000 jūdžu attālumā - un izmetis apmēram 2600 kubikkilometru vulkānisko atlūzu. Mūsdienās krāteris ir pasaulē lielākais vulkāniskais ezers - apmēram 100 kilometru garš un 35 kilometrus plats. Attēls ir izveidots, izmantojot Landsat Geocover 2000 datus no NASA.

Kāds izvirdums ir visaugstākais VEI?

Aptuveni piecdesmit izvirdumi ir novērtēti ar VEI 8, jo tiek uzskatīts, ka tie ir radījuši pārsteidzošu 1000 kubikkilometru vai vairāk ejektas. Tā būtu nesaspiesta izgrūduma masa desmit kilometru garumā, desmit kilometru platumā un desmit kilometru dziļumā. Izvirdumi Tobā (pirms 74 000 gadiem), Jeloustonā (pirms 640 000 gadu) un Taupo ezerā (pirms 26 500 gadiem) ir trīs no 47 VEI 8 vietām, kas ir identificētas.

VEI 8 izvirdums ar vislielāko zināmo izmešu daudzumu ir Wah Wah Springs izvirdums, kas notika tagadējā Jūtas štatā, apmēram pirms 30 miljoniem gadu. Tiek lēsts, ka aptuveni nedēļas laikā ir saražoti vairāk nekā 5500 kubikkilometri ejektas.

Izvirduma (-u) laikā Paranā un Etendeka slazdos citur nenotikušajā provincē bija izvirduma tilpums vairāk nekā 2,6 miljoni kubikkilometru. Tomēr domājams, ka tie ir izsvīduma izvirdumi, kas rada šķidru bazalta lavu, nevis sprādzienbīstami izvirdumi, kas rada izgrūšanu. Paraná un Etendeka izvirdumi notika pirms apmēram 128 līdz 138 miljoniem gadu. Viņu lava plūst no Brazīlijas austrumiem līdz Namībijas un Angolas rietumu daļām. Tie notika, kad Āfrika un Dienvidamerika bija savienotas.

Saistīts: vulkānu izvirdumu veidi

Sv. Helēnas kalna izvirdums: Lielākā daļa cilvēku 1980. gada 18. maija izvirdumu Senthelenas kalnā uzskatīja par milzīgu izvirdumu. Trieciens noņēma kalna augšējos 400 metrus, radīja gruvešu lavīnu, kas sedza 62 kvadrātkilometrus, un nogāza kokus aptuveni 600 kvadrātkilometru platībā. Šis izvirdums bija VEI 4. Toba 8. VEI bija aptuveni 10 000 reizes sprādzienbīstams. USGS attēls.

Lielu izvirdumu biežums


VEI izvirduma biežums
VEIBiežums
0bieža
1bieža
2desmitiem gadā
3vairākus gadā
4desmitiem desmit gadu laikā
5vienu desmit gadu laikā
6vairāki vienā gadsimtā
7vairāki tūkstošgadē
8divi uz 100 000 gadu
Dati no USGS.

Tāpat kā lielākajā daļā dabas notikumu, mazi vulkānu izvirdumi ir ļoti izplatīti, un lieli izvirdumi ir ļoti reti. Dati pa kreisi no Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienesta apkopo dažādu VEI novērtējumu relatīvo izvirdumu biežumu. Tas skaidri parāda augstu VEI izvirdumu retumu, bet parāda, ka tie ir iespējami notikumi.

Šīs lapas joslu diagramma apkopo izvirdumu biežumu ar dažādiem VEI vērtējumiem, izmantojot Smitsona institūta Globālās vulkānisma programmas datus par izvirdumiem, kas notikuši pirms apmēram 10 000 gadiem un līdz 1994. gadam. Ir dokumentēti tikai četri VEI 7 izvirdumi, bet vairāk nekā ir notikuši trīs tūkstoši VEI 2 notikumu. Par laimi, ļoti lieli izvirdumi ir ļoti reti notikumi.

VEI un izvirduma biežums: Šī diagramma parāda, cik mazi, mazāk sprādzienbīstami izvirdumi ir daudz biežāki nekā lieli izvirdumi. Diagrammas sagatavošanā izmantotie dati ir no Smitsona institūta Globālās vulkānisma programmas datu bāzes. Šajā datu bāzē ir reģistrēti un vēsturiski izvirdumi, kas notikuši pirms aptuveni 10 000 gadiem un līdz 1994. gadam.

Ejecta apjomu novērtēšana


Pelnu biezums 16 km attālumā
VEIBiezums
0nulle
1putekļošana
2dažus centimetrus
3vairākus centimetrus
4daži desmiti centimetru
5apmēram 1/2 metru
6apmēram trīs metri
7vismaz vairākus metrus
Dati no USGS.

Kad notiek sprādzienbīstams izvirdums, izgrūšanu izplata ar sprādziena spēku un vēju. Parasti tas ir biezākais avota tuvumā, un biezums samazinās ar attālumu.

Ar mūsdienu izvirdumiem novērotāji var apkopot pelnu biezuma pārskatus no daudzām dažādām vietām un izveidot pelnu biezuma kontūru karti. Šos datus var izmantot, lai novērtētu izgrūšanas tilpumu.

Precīzi aprēķini kļūst grūtāki, ja izvirdums notiek attālā apgabalā, un ļoti grūti, ja izvirdums notiek uz salas, kas atrodas tālu no citām salām vai sauszemes masām. Šajās situācijās izvirduma mākoņa lielumu un izvirduma ilgumu var apvienot ar pelnu nogulšņu datiem, lai piešķirtu VEI novērtējumu.

Līdzīgas novērtēšanas problēmas rodas, aprēķinot ejektācijas tilpumus senajiem izvirdumiem. Ejecta ir viegli noārdāma, un to bieži pārklāj jaunāki materiāli. Šajās situācijās jāveic "labākās aplēses". Ja ir grūti piešķirt VEI numuru, numuram bieži pievieno jautājuma zīmi, lai norādītu uz nenoteiktību. Piemēram, Globālā vulkānisma projektā VEI, kas minēts Itālijas Vezuvija 79. gada 24. oktobra izvirdumā, tiek uzskaitīts kā "5?" jo nav pietiekami daudz datu, lai būtu drošs par numuru.

Informācija par vulkānisko sprādzienbīstamību
Supervolcano izvirdums - Sumatra - atmežotajā Indijā pirms 73 000 gadiem: Preses paziņojums, ko tiešsaistē publicēja Ilinoisas Universitāte Urbana-Champaign, 2009. gada novembris.
Jautājumi par supervulkāniem: Jeloustonas vulkāna observatorija, Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģiskais dienests, pēdējoreiz apskatīts 2016. gada augustā.
Zivju kanjona magmas korpuss, Sanhuanas vulkāniskais lauks, Kolorādo: augšējās garozas batholīta atjaunošana un izvirdums: O. Bačmans, M. A. Dungans un P. W. Lipmans, Journal of Petrology, 43. sējums, 1469–1503 lpp., 2002. gads.
Globālā vulkānisma programma: vulkānu izvirdumu datu tabula, kurā iekļauti VEI vērtējumi un tūkstošiem pasaules vulkānu izvirzošie apjomi. Smitsona institūts, Nacionālais dabas vēstures muzejs, pēdējo reizi apmeklēja 2016. gada augustu.
Supervolcanoes Jūtā atklāja BYU ģeologi: Cara Caldwell, preses paziņojums no Brigham Young universitātes, 2013. gada 8. decembris.

Kāpēc skala apstājas pie VEI 8?

Lielākie sprādzienbīstamie izvirdumi, kas līdz šim ir dokumentēti, novērtēti ar VEI 8. Vai varētu rasties izvirdumi, kas ir lielāki par Toba, Yellowstone un citiem VEI 8 gadījumiem? Vai Zemei ir spēja radīt sprādzienu, kas spēj iedarbināt 10 000 kubikkilometru izgrūduma, kas nepieciešama, lai novērtētu VEI 9 izvirdumu?

Iespējams, ka pastāv pierādījumi VEI 9 izvirdumam un tie ir apglabāti ģeoloģiskajā ierakstā. Tik lieli izvirdumi būtu ļoti reti notikumi, taču nav iespējams apgalvot, ka tik lieli izvirdumi nekad nav notikuši. Ja nākotnē varētu notikt tik liels izvirdums, tas būtu nopietns drauds dzīvībai uz Zemes.

Autors: Hobarts M. Kings, Ph.D.


Skatīties video: Kālija nitrāts + cukurs