Sisältö
- Luonnollisten tapahtumien mitta-asteikot
- Räjähtävien purkausten mittaaminen
- VEI-asteikon vaiheet
- Mikä purkaus on korkein VEI?
- Suurten purkausten tiheys
- Ejecta-volyymien arviointi
- Miksi asteikko pysähtyy VEI 8: een?
Tulivuoren räjähtävyysindeksi: Yllä olevan kuvan pallot edustavat purkautuneen tefran määrää joillekin tunnetuimmista räjähtävistä tulivuorenpurkauksista. Vaikka useimmat ihmiset uskovat, että Vesuvius (79 jKr. - Pompeiin purkaus), St. Helensin vuori (1980) ja Pinatubon vuori (1991) olivat valtavia, ne ovat hyvin pieniä verrattuna muinaisiin purkauksiin, kuten Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, tai Long Valley Caldera.
Tulivuoren räjähtävyysindeksi: Tulivuoren räjähtävyysindeksi perustuu purkauksen aikana syntyneen tefran määrään. Tämän kaavion pallot antavat suhteellisen kokovertailun indeksin jokaiselle vaiheelle.
Luonnollisten tapahtumien mitta-asteikot
Luonnollisten tapahtumien koon tai voimakkuuden mittaaminen on aina ollut haaste luonnontieteilijöille. He kehittivät Richter Magnitude -asteikon arvioimaan maanjäristyksen vapauttaman energian määrän, Saffir-Simpson-asteikon hurrikaanipotentiaalin arvioimiseksi ja Fujita-asteikon hurrikaanien voimakkuuden arvioimiseksi. Nämä asteikot ovat arvokkaita vertailemaan erilaisia tapahtumia ja ymmärtämään vahingon määrää, jonka erikokoiset tapahtumat voivat aiheuttaa.
Tulivuorenpurkauksen lujuuden mittaaminen on haastavampaa kuin tuulen nopeustietojen kerääminen tai maan liikkeen mittaus instrumentilla. Tulivuorenpurkaukset tuottavat erityyppisiä tuotteita, niiden kestoaika on erilainen ja ne kehittyvät eri tavoin. On myös ongelma, että jotkut purkaukset ovat räjähtäviä (kivimateriaalia puhalletaan tuuletusaukosta), kun taas toiset purkaukset ovat tuhoisat (sula kivi virtaa tuuletusaukosta).
Uudelleenvian purkaus: Purkauspilvi Redoubt Volcanosta Kenai niemimaalta katsottuna. Tämä purkaus kesti 14. joulukuuta 1989 - 20. kesäkuuta 1990. Se oli vain VEI 3. Toba oli noin 10 000 kertaa räjähtävämpi. Valokuva: R. Clucas, 21. huhtikuuta 1990. USGS-kuva. Suurentaa. Lisää tietoa.
Räjähtävien purkausten mittaaminen
Chris Newhall, Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskus, ja Stephen Self, Havaijin yliopisto, kehittivät tulivuoren räjähtävyysindeksin (VEI) vuonna 1982. Se on suhteellinen asteikko, joka mahdollistaa räjähtävien tulivuorenpurkausten vertaamisen toisiinsa. Se on erittäin arvokas, koska sitä voidaan käyttää sekä tutkijoiden viimeaikaisissa purkauksissa että historiallisissa purkauksissa, jotka tapahtuivat tuhansia miljoonia vuosia sitten.
Ensisijainen purkausominaisuus, jota käytetään vulkaanisen räjähdysindeksin määrittämiseen, on tulivuoren purkaman pyroclastisen materiaalin tilavuus. Pyrroslastinen materiaali sisältää vulkaanista tuhkaa, tefraa, pyroclastisia virtauksia ja muun tyyppisiä ejekta-aineita. Purskeen sarakkeen korkeus ja purkauksen kesto otetaan huomioon myös määrittäessä VEI-taso purkaukselle.
Related: Tulivuoren vaarat
Wah Wah Springs: Eric Christiansen ja Myron Best of Brigham Youngin yliopistosta selittävät todisteet, jotka tukevat Wah Wah Springs -purkausta yhtenä suurimmista, ellei suurimmista tunnetuista räjähtävistä tulivuorenpurkauksista.
Fish Canyon Tuff: Toinen VEI 8 -purkaus, jonka kilpailijat Wah Wah Springs esiintyivät noin 28 miljoonaa vuotta sitten, nykyisessä Lounais-Coloradossa. La Garita Calderan purkauksen seurauksena syntyi dacitic ignimbrite Fish Canyon Tuff, jonka alkuperäinen tilavuus oli noin 5000 kuutiometriä! Kuva USGS. Suurenna / kuvan lähde.
VEI-asteikon vaiheet
VEI-asteikko alkaa nollasta purkauksille, jotka tuottavat alle 0,0001 kuutiometriä ejektaa. Suurin osa näistä purkauksista on hyvin pienikokoisia. Jotkut heistä ovat kuitenkin pikemminkin "räjähtäviä" kuin "räjähtäviä". Efusioiville purkauksille on tunnusomaista, että laava virtaa tuuletusaukosta sen sijaan, että ejecta räjäytetään tuuletusaukosta.
VEI 1: lla mitatut purkaukset tuottavat välillä 0,0001–0,001 kuutiometriä kilometraa. VEI 1: n yläpuolella asteikosta tulee logaritminen, mikä tarkoittaa, että asteikon jokainen askel edustaa 10X: n lisäystä työnnetyn materiaalin määrään. VEI 2 -purkaukset tuottavat 0,001–0,01 kuutiometriä kilometriä ejektaa. VEI 3 -purkaukset tuottavat 0,01–0,1 kuutiometriä kilometraa. Asteikon eteneminen VEI 0: sta VEI 8: een on esitetty tämän sivun kaaviossa.
Jokaisen asteikon askeleen ollessa 10X räjähtävyyden lisäys, VEI 5 on suunnilleen kymmenen kertaa räjähtävämpi kuin VEI 4. Kaksi asteikon asteikkoa on räjähdyksen lisääntyminen 100X. Esimerkiksi VEI 6 on noin 100 kertaa räjähtävämpi kuin VEI 4. VEI 8 on miljoona kertaa räjähtävämpi kuin VEI 2. Kaikki tämä perustuu ejecta-tilavuuteen.
Koska jokainen asteikon askel on 10-kertainen lisäys materiaalista, joka purkautuu, erotuksen koosta on suuri ero askeleen alaosassa ja purkauksen asteen yläpäässä. Tästä syystä "+" lisätään usein purkauksiin, joiden tiedetään olevan askelman yläpäässä. Esimerkiksi Katlan purkaus Etelä-Islannissa 12. lokakuuta 1918 arvioitiin VEI 4+: lla, koska purkaus oli erittäin vahva VEI 4.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen ja Myron Best of Brigham Youngin yliopistosta selittävät todisteet, jotka tukevat Wah Wah Springs -purkausta yhtenä suurimmista, ellei suurimmista tunnetuista räjähtävistä tulivuorenpurkauksista.
Toban purkaussivusto: Noin 73 000 vuotta sitten, Toba -niminen tulivuori purkautui Indonesian Sumatran saarella. Se oli yksi suurimmista tulivuorenpurkauksista, joka voidaan dokumentoida nykyisen näytön perusteella. Räjähdyksen uskotaan metsänneet metsänosia Intiasta - noin 3000 mailin päässä - ja räjäyttäneen noin 2600 kuutiometriä kilometriä vulkaanista jätettä. Nykyään kraatteri on maailman suurin vulkaaninen järvi - noin 100 km pitkä ja 35 km leveä. Kuva on muodostettu käyttämällä NASA: n Landsat Geocover 2000 -tietoja.
Mikä purkaus on korkein VEI?
Noin viisikymmentä purkausta on luokiteltu VEI 8: ksi, koska niiden uskotaan tuottavan hämmästyttävän 1000 kuutiometriä tai enemmän ejektaa. Tämä olisi kymmenen kilometrin pituinen, kymmenen kilometriä leveä ja kymmenen kilometrin syvä pakkaamattoman ejektan massa. Purkaukset Tobassa (74 000 vuotta sitten), Yellowstonessa (640 000 vuotta sitten) ja Taupo-järvessä (26 500 vuotta sitten) ovat kolme 47: stä VEI 8 -alueesta, jotka on tunnistettu.
VEI 8: n purkaus, jolla on suurin tunnetuin määrän ejecta, on Wah Wah Springs -purkaus, joka tapahtui nykyisessä Utahin osavaltiossa, noin 30 miljoonaa vuotta sitten. Arvioidaan, että se on tuottanut yli 5500 kuutiometriä ejektaa noin viikossa.
Purkauksen (purkausten) Paraná- ja Etendeka-pyyntivälineissä purkautuvalla alueella oli yli 2,6 miljoonaa kuutiometriä. Näiden uskotaan kuitenkin olevan nestemäisiä basalttilaavaa tuottavia purkautuvia purkauksia kuin räjähtäviä purkauksia, jotka tuottavat ejektaa. Paraná- ja Etendeka-purkaukset tapahtuivat noin 128–138 miljoonaa vuotta sitten. Heidän laavavirtaus ulottuu Itä-Brasiliasta Namibian ja Angolan länsiosiin. Ne tapahtuivat, kun Afrikka ja Etelä-Amerikka olivat yhteydessä toisiinsa.
Related: Tyypit tulivuorenpurkauksia
Mount St. Helensin purkaus: Useimmat ihmiset pitivät 18. toukokuuta 1980 purkamista Mount Helensin vuorella valtavana purkauksena. Räjähdys poisti vuoren ylimmät 400 metriä, tuotti roskien lumivyöryn, joka kattoi 62 neliökilometriä, ja kaatoi puita noin 600 neliökilometrin alueella. Tämä purkaus oli VEI 4. Toba, VEI 8, oli noin 10 000 kertaa räjähtävä. Kuva USGS.
Suurten purkausten tiheys
Kuten useimmissa luonnontapauksissa, pienet tulivuorenpurkaukset ovat hyvin yleisiä, ja suuret purkaukset ovat hyvin harvinaisia. Yhdysvaltojen geologisen tutkimuksen vasemmalla puolella olevista tiedoista on yhteenveto erilaisten VEI-luokitusten purkausten suhteellisesta esiintymistiheydestä. Se osoittaa selvästi korkean VEI-purkauksen harvinaisuuden - mutta osoittaa, että ne ovat mahdollisia tapahtumia.
Tämän sivun pylväskaavio on yhteenveto purkausten esiintymistiheydestä erilaisilla VEI-luokituksilla Smithsonian instituution globaalin vulkanismin ohjelman tietojen perusteella noin 10 000 vuotta sitten ja 1994 tapahtuneiden purkausten suhteen. Vain neljä VEI 7: n purkausta on dokumentoitu, mutta yli kolme tuhatta VEI 2 -tapahtumaa on tapahtunut. Onneksi erittäin suuret purkaukset ovat hyvin harvinaisia tapahtumia.
VEI vs purkaustaajuus: Tämä kaavio osoittaa, kuinka pienet, vähemmän räjähtävät purkaukset ovat paljon useampia kuin suuret purkaukset. Kaaviota laadittaessa käytettiin Smithsonian-instituutin Global Volcanism Program -tietokantaa. Tämä tietokanta sisältää tallennetut ja historialliset purkaukset, jotka tapahtuivat noin 10 000 vuotta sitten ja 1994.
Ejecta-volyymien arviointi
Kun räjähtävä purkaus tapahtuu, ejekta leviää räjähdyksen voimalla ja tuulen vaikutuksesta. Se on tyypillisesti paksin lähteen lähellä ja sen paksuus pienenee etäisyyden myötä.
Nykyisen purkauksen avulla tarkkailijat voivat koota tuhkan paksuusraportteja monista eri paikoista ja luoda tuhkan paksuusmuotokartan. Tätä tietoa voidaan käyttää arvioimaan ejektan määrää.
Tarkasta arvioinnista tulee vaikeampaa, kun purkaus tapahtuu syrjäisellä alueella, ja erittäin vaikeaa, kun purkaus tapahtuu saarella, joka on kaukana muista saarista tai maamassista. Näissä tilanteissa purkauspilven koko ja purkauksen kesto voidaan yhdistää tuhkasatamatietoihin VEI-arvon määrittämiseksi.
Samanlaisia arviointiongelmia esiintyy muinaisten purkausten ejecta-tilavuuksien laskemisessa. Ejecta hajoaa helposti ja usein peittyy nuorempien materiaalien kanssa. Näissä tilanteissa on tehtävä "parhaat arviot". Kun VEI-numeron määrittäminen on vaikeaa, numeroon lisätään usein kysymysmerkki epävarmuuden osoittamiseksi. Esimerkiksi globaalissa vulkanismihankkeessa luetellaan Italys Vesuviuksen 24. lokakuuta 79 jKr: n purkauksen VEI arvoksi "5?" koska tietoja ei ole riittävästi ollakseen varmoja numerosta.
Miksi asteikko pysähtyy VEI 8: een?
Suurimmat tähän mennessä dokumentoidut räjähtävät purkaukset on arvioitu luokalla VEI 8. Voisiko Toba-, Yellowstone- ja muita VEI 8 -tapahtumia suurempia purkauksia esiintyä? Onko maapallolla kyky tuottaa räjähdys, joka pystyy käynnistämään 10 000 kuutiometriä ejekttaa, joka tarvitaan VEI 9 -purkauksen arvioimiseksi?
On mahdollista, että todisteita VEI 9 -purkauksesta on olemassa ja se on haudattu geologiseen tietueeseen. Suuret purkaukset olisivat hyvin harvinaisia tapahtumia, mutta on mahdotonta sanoa, että suuria purkauksia ei ole koskaan tapahtunut. Jos tulevaisuudessa tapahtuisi niin suuri purkaus, se olisi merkittävä uhka maan elämälle.
Kirjoittaja: Hobart M. King, Ph.D.