Sopky

Index sopečnej výbušnosti (VEI)



Niektoré sopečné výbuchy sú tisícky alebo dokonca miliónkrát výbušnejšie ako iné.

Index sopečnej výbušnosti: Oblasti na vyššie uvedenom obrázku predstavujú objem prepuknutej tephra pre niektoré z najznámejších výbušných sopečných erupcií. Hoci väčšina ľudí verí, že Vesuv (79 nl - erózia Pompejí), Mount St. Helens (1980) a Mount Pinatubo (1991) boli obrovské, v porovnaní so starými erupciami ako sú Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, sú veľmi malé, alebo Long Valley Caldera.

Index sopečnej výbušnosti: Index sopečnej výbušnosti je založený na objeme tephra vzniknutej počas erupcie. Sféry v tomto diagrame poskytujú relatívne porovnanie veľkosti pre každý krok indexu.

Mierka mierky pre prírodné udalosti

Meranie veľkosti alebo sily prírodných udalostí bolo pre prírodných vedcov vždy výzvou. Vyvinuli stupnicu Richter Magnitude na odhad množstva energie uvoľnenej zemetrasením, Saffir-Simpsonovu stupnicu na odhad potenciálu hurikánu a Fujitovu stupnicu na hodnotenie intenzity hurikánov. Tieto stupnice sú užitočné na porovnávanie rôznych udalostí a na porozumenie rozsahu škôd, ktoré môžu udalosti rôznej veľkosti spôsobiť.

Meranie sily sopečnej erupcie je náročnejšie ako zhromažďovanie údajov o rýchlosti vetra alebo meranie pohybu zeme pomocou nástroja. Sopečné výbuchy produkujú rôzne typy výrobkov, majú rôzne trvanie a vyvíjajú sa rôznymi spôsobmi. Problémom je aj to, že niektoré erupcie sú výbušné (horninové materiály sú otryskané z prieduchu), zatiaľ čo iné erupcie sú efuzívne (tok roztavenej horniny z prieduchu).

Erupcia pochybností: Erupčný oblak od sopky Redoubt pri pohľade z polostrova Kenai. Táto erupcia trvala od 14. decembra 1989 do 20. júna 1990. Bola to iba VEI 3. Toba bol asi 10 000-krát výbušnejší. Fotografia R. Clucas, 21. apríla 1990. Obrázok USGS. Zväčšiť. Viac informácií.

Meranie výbušných erupcií

Chris Newhall z Geologického prieskumu Spojených štátov a Stephen Self z Havajskej univerzity vyvinuli index vulkanickej výbušnosti (VEI) v roku 1982. Je to relatívna škála, ktorá umožňuje vzájomné porovnanie výbušných sopečných erupcií. Je to veľmi cenné, pretože sa dá použiť na nedávne erupcie, ktoré boli vedci svedkami, a historické erupcie, ku ktorým došlo pred tisíckami až miliónmi rokov.

Primárnou charakteristikou erupcie použitou na stanovenie indexu sopečnej výbušnosti je objem pyroklastického materiálu vyvrhnutý sopkou. Pyoklastický materiál zahŕňa vulkanický popol, tephra, pyroklastické toky a ďalšie typy ejektov. Výška stĺpca erupcie a trvanie erupcie sa tiež berú do úvahy pri priradení úrovne VEI k erupcii.

Súvisiace: Sopečné riziká

Wah Wah Springs: Eric Christiansen a Myron Best of Brigham Young University vysvetľujú dôkazy, ktoré podporujú erupciu Wah Wah Springs, ako jednu z najväčších, ak nie najväčších známych výbušných sopečných erupcií.

Fish Canyon Tuff: Ďalšia erupcia VEI 8, ku ktorej sa súperi Wah Wah Springs dostali asi pred 28 miliónmi rokov v dnešnom juhozápadnom Colorade. Erupcia v La Garita Caldera spôsobila dakitický Ignimbrite Fish Canyon Tuff s pôvodným odhadovaným objemom asi 5 000 kubických kilometrov! Obrázok podľa USGS. Zväčšenie / zdroj obrázka.

Kroky stupnice VEI

Stupnica VEI začína na 0 pre erupcie, ktoré produkujú menej ako 0,0001 kubického kilometra ejekcie. Väčšina z týchto erupcií je veľmi malá. Niektoré z nich sú však skôr „výbušné“ než „výbušné“. Efektívne erupcie sa vyznačujú lávou prúdiacou z vetracieho otvoru namiesto toho, aby sa z neho vháňali vzduch.

Erupcie s hodnotením VEI 1 spôsobujú ejekciu medzi 0,0001 a 0,001 kubických kilometrov. Nad VEI 1 sa stupnica stáva logaritmickou, čo znamená, že každý krok v mierke predstavuje 10-násobné zvýšenie množstva vypusteného materiálu. Erupcie VEI 2 produkujú medzi 0,001 a 0,01 kubických kilometrov ejektov. Erupcie VEI 3 spôsobujú ejekciu medzi 0,01 a 0,1 kubických kilometrov. Postup stupnice od VEI 0 do VEI 8 je znázornený v diagrame na tejto stránke.

S každým krokom v mierke, ktorý predstavuje 10-násobné zvýšenie výbušnosti, je VEI 5 ​​zhruba desaťkrát výbušnejšia ako VEI 4. Dva kroky stupnice sú 100-násobne zvýšené výbušnosti. Napríklad VEI 6 je zhruba 100-krát výbušnejší ako VEI 4. VEI 8 je miliónkrát výbušnejší ako VEI 2. Toto všetko je založené na objeme ejektov.

Pretože každý krok stupnice predstavuje 10-násobné zvýšenie vytlačeného materiálu, existuje obrovský rozdiel vo veľkosti erupcie na dolnom konci kroku a erupcie na hornom konci kroku. Z tohto dôvodu sa k erupciám, o ktorých je známe, že sú na hornom konci ich kroku, často pridáva znak „+“. Napríklad, erupcia Katly na južnom Islande 12. októbra 1918 bola hodnotená vo VEI 4+, pretože táto erupcia bola veľmi silná VEI 4.

Wah Wah Springs: Eric Christiansen a Myron Best of Brigham Young University vysvetľujú dôkazy, ktoré podporujú erupciu Wah Wah Springs, ako jednu z najväčších, ak nie najväčších známych výbušných sopečných erupcií.

Erupčná stránka Toba: Asi pred 73 000 rokmi vybuchla na ostrov Sumatra v Indonézii sopka známa ako „Toba“. To bolo jedno z najväčších sopečných výbuchov, ktoré možno dokumentovať súčasnými dôkazmi. Predpokladá sa, že výbuch má odlesnené časti Indie - asi 3000 míľ ďaleko - a vyvrhlo asi 2600 kubických kilometrov sopečného odpadu. Dnes je kráter najväčším sopečným jazerom na svete - asi 100 kilometrov dlhé a 35 kilometrov široké. Obrázok zložený z údajov aplikácie Landsat Geocover 2000 z NASA.

Aká erupcia má najvyššie VEI?

Približne päťdesiat erupcií bolo hodnotených ako VEI 8, pretože sa predpokladá, že vyprodukovali úžasných 1 000 kubických kilometrov alebo viac ejektov. To by bolo množstvo nekompaktných ejektov dlhých desať kilometrov, šírky desať kilometrov a hĺbky desiatich kilometrov. Erupcie v Tobe (pred 74 000 rokmi), Yellowstone (pred 640 000 rokmi) a Lake Taupo (pred 26 500 rokmi) sú tri zo 47 identifikovaných miest VEI 8.

Erupcia VEI 8 s najväčším známym objemom vyhadzovania je erózia Wah Wah Springs, ktorá sa vyskytla v súčasnom štáte Utah, asi pred 30 miliónmi rokov. Odhaduje sa, že za približne týždeň vyprodukovalo vyše 5500 kubických kilometrov.

Erupcia (erupcie) v pastvinách provincie Paraná a Etendeka mala erupčný objem vyše 2,6 milióna kubických kilometrov. Predpokladá sa však, že sú to efuzívne erupcie, ktoré produkujú tekutú bazaltovú lávu, skôr ako výbušné erupcie, ktoré produkujú ejekciu. Erupcia Paraná a Etendeka sa vyskytla asi pred 128 až 138 miliónmi rokov. Ich lávové prúdy sa tiahnu od východnej Brazílie do západných častí Namíbie a Angoly. Stali sa, keď boli prepojené Afrika a Južná Amerika.

Súvisiace články: Typy sopečných erupcií

Erupcia Mount St. Helens: Erupcia z 18. mája 1980 na Mount St. Helens bola väčšinou ľudí považovaná za obrovskú erupciu. Výbuch odstránil horných 400 metrov hory, vytvoril lavínu trosiek, ktorá pokryla 62 kilometrov štvorcových, a porazil stromy na ploche asi 600 štvorcových kilometrov. Táto erupcia bola VEI 4. Toba v VEI 8 bol približne 10 000-krát výbušný. Obrázok podľa USGS.

Frekvencia veľkých erupcií


Frekvencia výbuchu VEI
Veikmitočet
0častý
1častý
2desiatky ročne
3niekoľko za rok
4desiatky za desať rokov
5jeden za desať rokov
6niekoľko za storočie
7niekoľko za milénium
8dva na 100 000 rokov
Údaje z USGS.

Ako pri väčšine prírodných udalostí, aj malé sopečné erupcie sú veľmi časté a veľké erupcie sú veľmi zriedkavé. Údaje vľavo od amerického geologického prieskumu sumarizujú relatívnu frekvenciu erupcií rôznych VEI ratingov. Jasne ukazuje vzácnosť vysokých erózií VEI - ale ukazuje, že sú to možné udalosti.

Stĺpcový graf na tejto stránke sumarizuje frekvenciu erupcií s rôznymi ratingmi VEI s použitím údajov z programu Global Volcanism Smithsonian Institution pre erupcie, ku ktorým došlo pred asi 10 000 rokmi do roku 1994. Dokumentovali sa iba štyri erupcie VEI 7, ale viac došlo k trom tisícom udalostí VEI 2. Našťastie veľmi veľké erupcie sú veľmi zriedkavé udalosti.

Frekvencia výbuchu VEI verzus erupcia: Tento graf ukazuje, aké malé a výbušné erupcie sú oveľa častejšie ako veľké erupcie. Údaje použité na prípravu grafu sú z databázy programu Global Volcanism programu Smithsonian Institution. Táto databáza obsahuje zaznamenané a historické erupcie, ku ktorým došlo približne pred 10 000 rokmi a do roku 1994.

Odhad objemu ejektov


Hrúbka popola pri 16 km
Veihrúbka
0nula
1oprašovanie
2niekoľko centimetrov
3niekoľko centimetrov
4niekoľko desiatok centimetrov
5asi 1/2 metra
6asi tri metre
7najmenej niekoľko metrov
Údaje z USGS.

Ak dôjde k výbuchu, výron sa šíri silou nárazu a vetrom. Spravidla je najsilnejšia pri zdroji a so vzdialenosťou zmenšuje svoju hrúbku.

Pri súčasných erupciách môžu pozorovatelia zostavovať správy o hrúbke popola z mnohých rôznych miest a vytvárať obrysovú mapu hrúbky popola. Tieto údaje sa môžu použiť na odhad objemu ejektúry.

Presné odhady sa stávajú ťažšími, keď sa erupcia vyskytuje v odľahlej oblasti a veľmi ťažká, keď sa erupcia vyskytuje na ostrove, ktorý je veľmi vzdialený od iných ostrovov alebo pozemných mas. V týchto situáciách možno veľkosť oblaku erupcie a trvanie erupcie kombinovať s údajmi o uložení popola, aby sa priradil rating VEI.

Podobné problémy s odhadom sa vyskytujú pri výpočte objemov vyhadzovania pre starodávne erupcie. Ejecta je ľahko erodovaná a často zakrytá mladšími materiálmi. V týchto situáciách je potrebné urobiť „najlepšie odhady“. Ak je priradenie čísla VEI ťažké, k číslu sa často pridá otáznik, ktorý naznačuje neistotu. Napríklad, projekt globálneho vulkanizmu uvádza VEI z 24. októbra 79 nl erupcie Vezuvu v Taliansku ako „5?“. pretože nie sú k dispozícii dostatočné údaje na to, aby ste si boli istí počtom.

Informácie o sopečnej výbušnosti
Erupcia supervolcano - v Sumatre - odlesnená India pred 73 000 rokmi: Tlačová správa zverejnená online na University of Illinois na Urbana-Champaign, november 2009.
Otázky týkajúce sa supervolkánov: Observatórium sopky Yellowstone, Geologický prieskum Spojených štátov, naposledy prístupný v auguste 2016.
Magma telo z rýb Canyon, vulkanické pole San Juan, Colorado: Omladenie a erupcia horolustrálneho kúpeľného kameňa: O. Bachmann, M. A. Dungan a P.W. Lipman, Journal of Petrology, Zväzok 43, strany 1469 - 1503, 2002.
Globálny program pre vulkanizmus: Tabuľka údajov o sopečnej erupcii, ktorá zahŕňa hodnotenie VEI a erupčné objemy pre tisíce svetových sopiek. Smithsonian Institution, Národné prírodovedné múzeum, posledný prístup k augustu 2016.
Supervolcanoes objavili v Utahu geológovia BYU: Cara Caldwell, tlačová správa z Brigham Young University, 8. decembra 2013.

Prečo sa váha zastaví na VEI 8?

Najväčšie výbušné výbuchy, ktoré boli doteraz zdokumentované, boli ohodnotené na VEI 8. Mohli by sa vyskytnúť erupcie väčšie ako Toba, Yellowstone a iné udalosti VEI 8? Má Zem schopnosť vyrobiť výbuch schopný vypustiť 10 000 metrov kubických ejektov potrebných na vyhodnotenie erupcie VEI 9?

Je možné, že existujú dôkazy o erupcii VEI 9 a sú uložené v geologickom zázname. Erupcie, ktoré sú veľké, by boli veľmi zriedkavými udalosťami, ale nie je možné povedať, že tieto erupcie sa nikdy nevyskytli. Keby sa v budúcnosti vyskytla taká veľká erupcia, znamenalo by to významné ohrozenie života na Zemi.

Autor: Hobart M. King, Ph.D.