Περιεχόμενο
- Ζυγαριές μέτρησης για φυσικά γεγονότα
- Μέτρηση εκρηκτικών εκρήξεων
- Βήματα της κλίμακας VEI
- Τι έκρηξη έχει το υψηλότερο VEI;
- Η συχνότητα των μεγάλων ρήξεων
- Εκτίμηση όγκων εξαγωγής
- Γιατί η στάση της κλίμακας στο VEI 8;
Δείκτης ηφαιστειακής εκρηκτικότητας: Οι σφαίρες στην παραπάνω εικόνα αντιπροσωπεύουν τον όγκο των εκρηκτικών τεφρών για μερικές από τις πιο γνωστές εκρηκτικές ηφαιστειακές εκρήξεις. Αν και οι περισσότεροι πιστεύουν ότι ο Βεζούβιος (79 μ.Χ. - έκρηξη Πομπηίας), ο Όρος Αγία Ελένη (1980) και ο Όρος Pinatubo (1991) ήταν τεράστιοι, είναι πολύ μικρόι σε σύγκριση με τις αρχαίες εκρήξεις όπως οι Wah Wah Springs, ή την Καλντέρα της Long Valley.
Δείκτης ηφαιστειακής εκρηκτικότητας: Ο δείκτης ηφαιστειακής εκρηκτικότητας βασίζεται στον όγκο του tephra που παράγεται κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης. Οι σφαίρες αυτού του διαγράμματος δίνουν μια σχετική σύγκριση μεγέθους για κάθε βήμα του δείκτη.
Ζυγαριές μέτρησης για φυσικά γεγονότα
Η μέτρηση του μεγέθους ή της δύναμης των φυσικών εκδηλώσεων ήταν πάντα μια πρόκληση για τους φυσικούς επιστήμονες. Ανέπτυξαν την κλίμακα Richter Magnitude για να υπολογίσουν την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από σεισμό, την κλίμακα Saffir-Simpson για την εκτίμηση ενός δυναμικού τυφώνων και την κλίμακα Fujita για την εκτίμηση της έντασης των τυφώνων. Αυτές οι κλίμακες είναι πολύτιμες για τη σύγκριση διαφορετικών γεγονότων και για την κατανόηση του μεγέθους των ζημιών που μπορεί να προκαλέσουν γεγονότα διαφορετικού μεγέθους.
Η μέτρηση της αντοχής μιας ηφαιστειακής έκρηξης είναι πιο δύσκολη από τη συλλογή δεδομένων ταχύτητας ανέμου ή τη μέτρηση της κίνησης εδάφους με ένα όργανο. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις παράγουν διαφορετικούς τύπους προϊόντων, έχουν διαφορετικές διάρκειες και αναπτύσσονται με διαφορετικούς τρόπους. Υπάρχει επίσης ένα πρόβλημα ότι μερικές εκρήξεις είναι εκρηκτικές (υλικά βράχου εκτοξεύονται από τον εξαερισμό), ενώ άλλες εκρήξεις είναι εκφυλιστικές (ροή λειωμένου βράχου από τον εξαερισμό).
Επαναφορά έκρηξης: Εκρηκτικός σύννεφο από το ηφαίστειο Redoubt όπως φαίνεται από τη χερσόνησο Kenai. Αυτή η έκρηξη διήρκεσε από τις 14 Δεκεμβρίου 1989 έως τις 20 Ιουνίου 1990. Ήταν μόνο ένα VEI 3. Η Toba ήταν περίπου 10.000 φορές πιο εκρηκτική. Φωτογραφία του R. Clucas, 21 Απριλίου 1990. Εικόνα USGS. Μεγέθυνση. Περισσότερες πληροφορίες.
Μέτρηση εκρηκτικών εκρήξεων
Ο Chris Newhall της Γεωλογικής Επισκόπησης των Ηνωμένων Πολιτειών και ο Stephen Self του Πανεπιστημίου της Χαβάης ανέπτυξαν το δείκτη ηφαιστειακών εκρηκτικών (VEI) το 1982. Πρόκειται για μια σχετική κλίμακα που επιτρέπει τη σύγκριση εκρηκτικών ηφαιστειακών εκρήξεων μεταξύ τους. Είναι πολύτιμη επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για τις πρόσφατες εκρήξεις που έχουν δει οι επιστήμονες όσο και για τις ιστορικές εκρήξεις που συνέβησαν χιλιάδες έως εκατομμύρια χρόνια πριν.
Το χαρακτηριστικό της πρωτογενούς έκρηξης που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του δείκτη ηφαιστειακής εκρηκτικότητας είναι ο όγκος πυροκλαστικού υλικού που εκτοξεύεται από το ηφαίστειο. Το πυροκλαστικό υλικό περιλαμβάνει ηφαιστειακή τέφρα, tephra, πυροκλαστικές ροές και άλλους τύπους έκχυσης. Το ύψος της στήλης έκρηξης και η διάρκεια της έκρηξης λαμβάνονται επίσης υπόψη στην εκχώρηση ενός επιπέδου VEI σε μια έκρηξη.
Σχετιζομαι με: Οι ηφαιστειακοί κίνδυνοι
Wah Springs Springs: Ο Eric Christiansen και ο Myron Best του Πανεπιστημίου Brigham Young εξηγούν τα στοιχεία που υποστηρίζουν την έκρηξη Wah Wah Springs ως μία από τις μεγαλύτερες, αν όχι τις μεγαλύτερες, εκρηκτικές ηφαιστειακές εκρήξεις που είναι γνωστές.
Fish Canyon Tuff: Μια άλλη έκρηξη VEI 8 που έρχεται αντιμέτωπη με το Wah Wah Springs εμφανίστηκε πριν από 28 εκατομμύρια χρόνια σε αυτό που είναι τώρα νοτιοδυτικό Κολοράντο. Η έκρηξη στην La Garita Caldera παρήγαγε το Fish Canyon Tuff, ένα dacitic ignimbrite, με αρχικό εκτιμώμενο όγκο περίπου 5.000 κυβικών χιλιομέτρων! Εικόνα από το USGS. Μεγέθυνση / πηγή εικόνας.
Βήματα της κλίμακας VEI
Η κλίμακα VEI αρχίζει στο 0 για εκρήξεις που παράγουν λιγότερο από 0,0001 κυβικά χιλιόμετρα εκβολής. Οι περισσότερες από αυτές τις εκρήξεις είναι πολύ μικρού μεγέθους. Ωστόσο, μερικοί από αυτούς είναι "εκρηκτικοί" και όχι "εκρηκτικοί". Οι δραστικές εκρήξεις χαρακτηρίζονται από λάβα που ρέει από την οπή εξαερισμού αντί να εκτοξεύεται από τον εξαερισμό.
Οι διακοπές που έχουν βαθμολογηθεί σε VEI 1 παράγουν μεταξύ 0.0001 και 0.001 κυβικά χιλιόμετρα εκβολής. Πάνω από το VEI 1, η κλίμακα γίνεται λογαριθμική, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε βήμα της κλίμακας αντιπροσωπεύει μια αύξηση 10X στην ποσότητα του υλικού που απορρίφθηκε. Οι εκρήξεις VEI 2 παράγουν μεταξύ 0.001 και 0.01 κυβικά χιλιόμετρα εκβολής. Οι εκρήξεις VEI 3 παράγουν μεταξύ 0,01 και 0,1 κυβικά χιλιόμετρα εκβολής. Η εξέλιξη της κλίμακας από VEI 0 σε VEI 8 φαίνεται στο διάγραμμα σε αυτή τη σελίδα.
Με κάθε βήμα στην κλίμακα που αντιπροσωπεύει αύξηση εκρηκτικότητας 10X, ένα VEI 5 είναι περίπου δέκα φορές πιο εκρηκτικό από ένα VEI 4. Δύο βήματα της κλίμακας είναι μια αύξηση 100Χ σε εκρηκτικότητα. Για παράδειγμα, ένα VEI 6 είναι περίπου 100 φορές πιο εκρηκτικό από ένα VEI 4. Ένα VEI 8 είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο εκρηκτικό από ένα VEI 2. Όλα αυτά βασίζονται στον όγκο των εξατμίδων.
Επειδή κάθε βήμα της κλίμακας είναι μια αύξηση 10X στο υλικό που απορρίπτεται, υπάρχει μια τεράστια διαφορά στο μέγεθος μιας έκρηξης στο χαμηλό τέλος ενός σταδίου και μια έκρηξη στο υψηλό τέλος ενός βήματος. Για το λόγο αυτό, προστίθεται συχνά ένα "+" σε εκρήξεις που είναι γνωστό ότι βρίσκονται στο πάνω άκρο του βήματος τους. Για παράδειγμα, η έκρηξη του Katla στη Νότια Ισλανδία στις 12 Οκτωβρίου 1918 βαθμολογήθηκε στο VEI 4+ επειδή η έκρηξη ήταν ένα πολύ ισχυρό VEI 4.
Wah Springs Springs: Ο Eric Christiansen και ο Myron Best του Πανεπιστημίου Brigham Young εξηγούν τα στοιχεία που υποστηρίζουν την έκρηξη Wah Wah Springs ως μία από τις μεγαλύτερες, αν όχι τις μεγαλύτερες, εκρηκτικές ηφαιστειακές εκρήξεις που είναι γνωστές.
Χώρος έκρηξης Toba: Περίπου 73.000 χρόνια πριν, ένα ηφαίστειο γνωστό ως "Toba" ξέσπασε στο νησί της Σουμάτρα της Ινδονησίας. Ήταν μια από τις μεγαλύτερες ηφαιστειακές εκρήξεις που μπορούν να τεκμηριωθούν με τα σημερινά στοιχεία. Η έκρηξη πιστεύεται ότι έχει αποφορτιστεί τμήματα της Ινδίας - περίπου 3000 μίλια μακριά - και έβγαλε περίπου 2600 κυβικά χιλιόμετρα ηφαιστειακών συντριμμιών. Σήμερα ο κρατήρας είναι η μεγαλύτερη ηφαιστειακή λίμνη παγκοσμίως - μήκους περίπου 100 χιλιομέτρων και πλάτους 35 χιλιομέτρων. Εικόνα που αποτελείται από δεδομένα της Landsat Geocover 2000 από τη NASA.
Τι έκρηξη έχει το υψηλότερο VEI;
Περίπου πενήντα εκρήξεις έχουν βαθμολογηθεί με VEI 8 επειδή πιστεύεται ότι έχουν παραγάγει ένα καταπληκτικό 1,000 κυβικά χιλιόμετρα ή περισσότερα από την εκτόξευση. Αυτή θα ήταν μια μάζα ασυμμετρικού εκτοξευτήρα μήκους δέκα χιλιομέτρων, πλάτους δέκα χιλιομέτρων και βάθους δέκα χιλιομέτρων. Οι καταστροφές στο Toba (74.000 χρόνια πριν), το Yellowstone (πριν από 640.000 χρόνια) και η λίμνη Taupo (πριν από 26.500 χρόνια) είναι τρεις από τις 47 τοποθεσίες VEI 8 που έχουν εντοπιστεί.
Η έκρηξη VEI 8 με τον μεγαλύτερο όγκο εξαφανίσεων γνωστή είναι η έκρηξη Wah Wah Springs που συνέβη σε αυτό που είναι τώρα η κατάσταση της Γιούτα, περίπου 30 εκατομμύρια χρόνια πριν. Εκτιμάται ότι έχει παραχθεί πάνω από 5500 κυβικά χιλιόμετρα εκβολής σε περίπου μία εβδομάδα.
Η έκρηξη στις παραλίες Paraná και Etendeka, η πυριγενή επαρχία, είχε έκρηξη άνω των 2,6 εκατομμυρίων κυβικών χιλιομέτρων. Ωστόσο, αυτές θεωρούνται εκρηκτικές εκρήξεις που παράγουν λάβα βασιλικού υγρού και όχι εκρηκτικές εκρήξεις που προκαλούν έκχυση. Η έκρηξη της Paraná και της Etendeka πραγματοποιήθηκε περίπου πριν από 128 έως 138 εκατομμύρια χρόνια. Η ροή της λάβας τους εκτείνεται από την ανατολική Βραζιλία στις δυτικές περιοχές της Ναμίμπια και της Αγκόλα. Εμφανίστηκαν όταν συνδέθηκε η Αφρική και η Νότια Αμερική.
Σχετιζομαι με: Τύποι ηφαιστειακών εκρήξεων
Έκρηξη του Mount St. Helens: Η έκρηξη της 18ης Μαΐου 1980 στο Mount St. Helens θεωρήθηκε από τους περισσότερους ανθρώπους ως μια τεράστια έκρηξη. Η έκρηξη απομάκρυνε τα κορυφαία 400 μέτρα του βουνού, παρήγαγε μια χιονοστιβάδα συντριμμιών που κάλυπτε 62 τετραγωνικά χιλιόμετρα και κατέρριψε δέντρα σε έκταση περίπου 600 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Αυτή η έκρηξη ήταν VEI 4. Η Toba, σε VEI 8, ήταν περίπου 10.000 φορές πιο εκρηκτική. Εικόνα από το USGS.
Η συχνότητα των μεγάλων ρήξεων
Όπως συμβαίνει με τα περισσότερα φυσικά φαινόμενα, οι μικρές ηφαιστειακές εκρήξεις είναι πολύ συχνές και οι μεγάλες εκρήξεις είναι πολύ σπάνιες. Τα δεδομένα στα αριστερά από την Γεωλογική Έρευνα των Ηνωμένων Πολιτειών συνοψίζουν τη σχετική συχνότητα των εκρήξεων διαφόρων αξιολογήσεων VEI. Δείχνει σαφώς τη σπανιότητα των υψηλών εκδηλώσεων VEI - αλλά αποδεικνύει ότι είναι πιθανά γεγονότα.
Το γράφημα στη σελίδα αυτή συνοψίζει τη συχνότητα των εκρήξεων με διάφορες αξιολογήσεις VEI χρησιμοποιώντας δεδομένα από το πρόγραμμα Global Volcanism του Smithsonian Institution για τις εκρήξεις που συνέβησαν μεταξύ περίπου 10.000 ετών και 1994. Μόνο τέσσερις εκρήξεις του VEI 7 έχουν τεκμηριωθεί, έχουν πραγματοποιηθεί τρεις χιλιάδες εκδηλώσεις VEI 2. Ευτυχώς, πολύ μεγάλες εκρήξεις είναι πολύ σπάνια γεγονότα.
VEI εναντίον συχνότητας έκρηξης: Αυτό το διάγραμμα δείχνει πόσο μικρές, λιγότερο εκρηκτικές εκρήξεις είναι πολύ συχνότερες από τις μεγάλες εκρήξεις. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την προετοιμασία του διαγράμματος προέρχονται από τη βάση δεδομένων του προγράμματος Global Volcanism Program του Smithsonian Institution. Αυτή η βάση δεδομένων περιλαμβάνει καταγραφές και ιστορικές εκρήξεις που συνέβησαν μεταξύ περίπου 10.000 ετών και του 1994.
Εκτίμηση όγκων εξαγωγής
Όταν εμφανιστεί μια εκρηκτική έκρηξη, το εξατμιστή εξαπλώνεται από τη δύναμη της έκρηξης και από τον άνεμο. Συνήθως είναι παχύτερο κοντά στην πηγή και μειώνει το πάχος με την απόσταση.
Με τις σημερινές εκρήξεις, οι παρατηρητές μπορούν να καταρτίσουν αναφορές πάχους τέφρας από πολλές διαφορετικές τοποθεσίες και να δημιουργήσουν ένα χάρτη περιγράμματος πάχους τέφρας. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της ποσότητας των εκτοξεύσεων.
Οι ακριβείς εκτιμήσεις γίνονται πιο δύσκολες όταν η έκρηξη συμβαίνει σε μια απομακρυσμένη περιοχή και είναι πολύ δύσκολη όταν η έκρηξη συμβαίνει σε ένα νησί που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση από άλλα νησιά ή από τις μάζες των εδαφών. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το μέγεθος του σύννεφου έκρηξης και η διάρκεια της έκρηξης μπορούν να συνδυαστούν με δεδομένα απόθεσης τέφρας για την εκχώρηση βαθμολογίας VEI.
Παρόμοια προβλήματα εκτιμήσεως συμβαίνουν στον υπολογισμό των όγκων των εκτοξευόμενων αρχαίων εκρήξεων. Η εξαγωγή είναι εύκολα διαβρωμένη και συχνά καλύπτεται από νεότερα υλικά. Σε αυτές τις περιπτώσεις, πρέπει να γίνουν "καλύτερες εκτιμήσεις". Όταν η ανάθεση ενός αριθμού VEI είναι δύσκολη, συχνά προστίθεται ερωτηματικό στον αριθμό για να υποδεικνύει την αβεβαιότητα. Για παράδειγμα, το Παγκόσμιο Έργο Ηφαιστειίας απαριθμεί το VEI της έκρηξης της Italys Vesuvius στις 24 Οκτωβρίου, 79 μ.Χ. ως "5;" επειδή δεν υπάρχουν επαρκή στοιχεία για να είναι σίγουροι για τον αριθμό.
Γιατί η στάση της κλίμακας στο VEI 8;
Οι μεγαλύτερες εκρηκτικές εκρήξεις που έχουν τεκμηριωθεί μέχρι σήμερα έχουν βαθμολογηθεί σε VEI 8. Θα μπορούσαν να εμφανιστούν εκρήξεις μεγαλύτερες από Toba, Yellowstone και άλλα γεγονότα VEI 8; Μήπως η Γη έχει την ικανότητα να παράγει μια έκρηξη ικανή να εκτοξεύσει τα 10.000 κυβικά χιλιόμετρα των εκτοξευτήρων που χρειάζονται για να αξιολογήσουν μια έκρηξη του VEI 9;
Είναι πιθανό ότι υπάρχουν στοιχεία για έκρηξη του VEI 9 και είναι θαμμένα στο γεωλογικό αρχείο. Εκρήξεις μεγάλες θα ήταν πολύ σπάνια γεγονότα, αλλά είναι αδύνατο να πούμε ότι μεγάλες εκρήξεις δεν έχουν συμβεί ποτέ. Εάν ξέσπασε μια μεγάλη έκρηξη στο μέλλον, θα αποτελούσε σημαντική απειλή για τη ζωή στη Γη.
Συντάκτης: Hobart M. King, Ph.D.