Содержание
- Шкалы измерений для природных явлений
- Измерение взрывных извержений
- Шаги шкалы ВЭИ
- Какое извержение имеет самый высокий VEI?
- Частота крупных извержений
- Оценка объема выброса
- Почему весы останавливаются на VEI 8?
Индекс вулканической взрывоопасности: Сферы на иллюстрации выше представляют объем изверженной тефры для некоторых из наиболее широко известных взрывных извержений вулканов. Хотя большинство людей считают, что Везувий (79 г. н.э. - извержение Помпеи), гора Св. Елены (1980 г.) и гора Пинатубо (1991 г.) были огромными, они очень малы по сравнению с древними извержениями, такими как Ва-Ва-Спрингс, Тоба, Йеллоустоун, или кальдера Лонг Вэлли.
Индекс вулканической эксплозивности: Индекс взрывоопасности вулкана основан на объеме тефры, произведенной во время извержения. Сферы на этой диаграмме дают сравнение относительного размера для каждого шага индекса.
Шкалы измерений для природных явлений
Измерение размера или силы природных явлений всегда было проблемой для естествоиспытателей. Они разработали шкалу Рихтера для оценки количества энергии, выделяемой в результате землетрясения, шкалу Саффира-Симпсона для оценки потенциала ураганов и шкалу Фудзиты для оценки интенсивности ураганов. Эти шкалы ценны для сравнения различных событий и для понимания количества ущерба, который могут нанести события различного размера.
Измерение силы извержения вулкана является более сложной задачей, чем сбор данных о скорости ветра или измерение движения грунта с помощью инструмента. Извержения вулканов производят различные типы продуктов, имеют разную продолжительность и развиваются по-разному. Существует также проблема, заключающаяся в том, что некоторые извержения являются взрывоопасными (горные породы выдуваются из вентиляционного отверстия), в то время как другие извержения являются эффузивными (расплавленная порода вытекает из вентиляционного отверстия).
Редут извержения: Облако извержения вулкана Редут, если смотреть с полуострова Кенай. Это извержение длилось с 14 декабря 1989 года до 20 июня 1990 года. Это был всего лишь VEI 3. Тоба был примерно в 10000 раз более взрывоопасным. Фото Р. Клукаса, 21 апреля 1990 года. Изображение USGS. Увеличить. Больше информации.
Измерение взрывных извержений
Крис Ньюхолл из Геологической службы США и Стивен Селф из Гавайского университета разработали Индекс вулканической эксплозивности (VEI) в 1982 году. Это относительная шкала, позволяющая сравнивать взрывные извержения вулканов друг с другом. Это очень ценно, потому что его можно использовать как для недавних извержений, свидетелями которых стали ученые, так и для исторических извержений, которые произошли тысячи и миллионы лет назад.
Основной характеристикой извержения, используемой для определения индекса вулканической взрываемости, является объем пирокластического материала, выбрасываемого вулканом. Пирокластический материал включает вулканический пепел, тефру, пирокластические потоки и другие виды выбросов. Высота столбца извержения и продолжительность извержения также учитываются при назначении уровня VEI для извержения.
Связанный: Вулканическая опасность
Вау Вау Спрингс: Эрик Кристиансен и Мирон Бест из Университета Бригама Янга объясняют факты, подтверждающие извержение Ва-Ва-Спрингса как одно из самых крупных, если не самых крупных, взрывных извержений вулканов.
Фиш Каньон Туф: Другое извержение VEI 8, которое соперничает с Wah Wah Springs, произошло около 28 миллионов лет назад на юго-западе Колорадо. Извержение в кальдере Ла Гарита породило туф Fish Canyon, дацитовый игнимбрит, с первоначальным предполагаемым объемом около 5000 кубических километров! Изображение USGS. Увеличить / источник изображения.
Шаги шкалы ВЭИ
Шкала VEI начинается с 0 для извержений, которые производят менее 0,0001 кубического километра выброса. Большинство этих извержений очень малы по размеру. Однако некоторые из них являются «эффузивными», а не «взрывными». Для эффузивных извержений характерна лава, вытекающая из жерла, а не извержение, выбрасываемое из жерла.
Извержения, оцененные в VEI 1, производят от 0,0001 до 0,001 кубических километров выброса. Выше VEI 1 шкала становится логарифмической, что означает, что каждый шаг в шкале представляет 10-кратное увеличение количества выброшенного материала. Извержения VEI 2 производят от 0,001 до 0,01 кубического километра выброса. Извержения VEI 3 производят от 0,01 до 0,1 кубических километров выброса. Прогрессирование шкалы от VEI 0 до VEI 8 показано на диаграмме на этой странице.
С каждым шагом в шкале, представляющим увеличение взрываемости в 10 раз, VEI 5 примерно в десять раз более взрывоопасен, чем VEI 4. Два шага шкалы - это увеличение взрываемости в 100 раз. Например, VEI 6 примерно в 100 раз более взрывоопасен, чем VEI 4. VEI 8 в миллион раз более взрывоопасен, чем VEI 2. Все это основано на объеме выброса.
Поскольку каждый шаг шкалы представляет собой увеличение выброса материала в 10 раз, существует огромная разница в размере извержения на нижнем конце шага и извержении на верхнем конце шага. По этой причине знак «+» часто добавляется к извержениям, которые, как известно, находятся на верхнем конце своего шага. Например, извержение Катла в Южной Исландии 12 октября 1918 г. было оценено как VEI 4+, потому что извержение было очень сильным VEI 4.
Вау Вау Спрингс: Эрик Кристиансен и Мирон Бест из Университета Бригама Янга объясняют факты, подтверждающие извержение Ва-Ва-Спрингса как одно из самых крупных, если не самых крупных, взрывных извержений вулканов.
Сайт извержения Тоба: Около 73 000 лет назад на острове Суматра в Индонезии произошел извержение вулкана, известного как «Тоба». Это было одно из крупнейших извержений вулканов, которое может быть подтверждено имеющимися данными. Считается, что в результате взрыва были уничтожены леса в Индии - на расстоянии около 3000 миль - и выброшено около 2600 кубических километров вулканического мусора. Сегодня кратер - самое большое в мире вулканическое озеро - длиной около 100 километров и шириной 35 километров. Изображение составлено с использованием данных Landsat Geocover 2000 от НАСА.
Какое извержение имеет самый высокий VEI?
Около пятидесяти извержений были оценены VEI 8, потому что считается, что они произвели удивительные 1000 кубических километров или более выбросов. Это будет масса некомпактного выброса длиной десять километров, шириной десять километров и глубиной десять километров. Извержения в Тоба (74 000 лет назад), Йеллоустоне (640 000 лет назад) и озере Таупо (26 500 лет назад) являются тремя из 47 участков VEI 8, которые были идентифицированы.
Извержение VEI 8 с наибольшим из известных объемов выброса - это извержение Ва-Ва-Спрингс, которое произошло в том, что сейчас является штатом Юта, около 30 миллионов лет назад. По оценкам, за неделю было произведено более 5500 кубических километров выброса.
Извержения в ловушках изверженной провинции Парана и Этендека имели изверженный объем более 2,6 миллиона кубических километров. Однако считается, что это извержения, вызывающие жидкую базальтовую лаву, а не взрывные извержения, вызывающие выбросы. Извержение Параны и Этэндеки произошло примерно от 128 до 138 миллионов лет назад. Их потоки лавы простираются от восточной Бразилии до западных частей Намибии и Анголы. Они произошли, когда Африка и Южная Америка были связаны.
Связанный: Типы извержений вулканов
Извержение горы Святой Елены: Извержение 18 мая 1980 года на горе Св. Елены большинством людей считалось огромным извержением. В результате взрыва были сняты верхние 400 метров горы, образовалась снежная лавина, покрывавшая 62 квадратных километра, и поваленные деревья на площади около 600 квадратных километров. Это извержение было VEI 4. Тоба, в VEI 8, был примерно в 10000 раз взрывоопасным. Изображение USGS.
Частота крупных извержений
Как и в случае большинства природных явлений, небольшие извержения вулканов очень распространены, а крупные извержения очень редки. Данные слева от Геологической службы США суммируют относительную частоту извержений различных рейтингов VEI. Это ясно показывает редкость высоких извержений VEI - но демонстрирует, что они являются возможными событиями.
Гистограмма на этой странице суммирует частоту извержений с различными оценками VEI с использованием данных из Глобальной программы вулканизма Смитсоновского института для извержений, которые произошли между 10 000 лет назад и 1994. Только четыре извержения VEI 7 были задокументированы, но более произошло три тысячи событий VEI 2. К счастью, очень большие извержения - очень редкие события.
VEI против частоты извержения: Эта диаграмма показывает, как небольшие, менее взрывные извержения гораздо чаще, чем крупные извержения. Данные, использованные для подготовки диаграммы, взяты из базы данных Глобальной программы вулканизма Смитсоновского института. Эта база данных включает зарегистрированные и исторические извержения, которые произошли между приблизительно 10 000 лет назад и 1994.
Оценка объема выброса
Когда происходит взрывное извержение, выброс распространяется с помощью силы взрыва и ветра. Он обычно самый толстый у источника и уменьшается с расстоянием.
При современных извержениях наблюдатели могут составлять отчеты о толщине золы из разных мест и создавать контурную карту толщины золы. Эти данные могут быть использованы для оценки объема выброса.
Точные оценки становятся более сложными, когда извержение происходит в отдаленном районе, и очень трудными, когда извержение происходит на острове, который находится на большом расстоянии от других островов или суши. В этих ситуациях размер облака извержения и продолжительность извержения могут быть объединены с данными о зольности, чтобы присвоить рейтинг VEI.
Аналогичные проблемы оценки возникают при расчете объемов выброса для древних извержений. Ejecta легко разрушается и часто покрывается более молодыми материалами. В этих ситуациях должны быть сделаны «лучшие оценки». Когда присвоение номера VEI затруднено, к числу часто добавляется вопросительный знак, указывающий на неопределенность. Например, Глобальный проект по вулканизму перечисляет VEI извержения Италии Везувия 24 октября 79 года как «5?» потому что недостаточно данных, чтобы быть уверенным в количестве.
Почему весы останавливаются на VEI 8?
Крупнейшие взрывные извержения, которые были документированы на сегодняшний день, были оценены по VEI 8. Могут ли происходить извержения более крупные, чем у Тоба, Йеллоустоун, и другие события VEI 8? Есть ли у Земли способность производить взрыв, способный запустить 10000 кубических километров выброса, необходимого для оценки извержения VEI 9?
Возможно, что свидетельство извержения VEI 9 существует и занесено в геологическую запись. Сильные извержения были бы очень редкими событиями, но нельзя сказать, что такие извержения никогда не происходили. Если бы такое большое извержение произошло в будущем, это было бы значительной угрозой для жизни на Земле.
Автор: Хобарт М. Кинг, к.т.н.