מדד פיצוץ וולקני: מדידת גודל התפרצות

תוֹכֶן

• מאזני מדידה לאירועים טבעיים
• מדידת התפרצויות נפץ
• שלבי סולם VEI
• באיזה התפרצות יש VEI הגבוה ביותר?
• תדירות התפרצויות גדולות
• הערכת כרכים של אדקטה
• מדוע הסולם נפסק ב- VEI 8?

מדד נפץ וולקני: הכדוריות באיור שלעיל מייצגות את נפח הגומחה שהתפרצה בכמה מההתפרצויות הגעשיות הנפוצות ביותר. למרות שרוב האנשים מאמינים שווסוביוס (79 לספירה - התפרצות פומפיי), הר סנט הלנס (1980) והר פינאטובו (1991) היו אדירים, הם קטנים מאוד בהשוואה להתפרצויות קדומות כמו מעיינות וואה וואה, טובא, ילוסטון, או קלדרה של עמק לונג.

מדד פיצוץ וולקני: מדד הנפץ הוולקני מבוסס על נפח הזברה שנוצר במהלך התפרצות. התחומים בתרשים זה נותנים השוואה בין גודל יחסית לכל שלב במדד.

מאזני מדידה לאירועים טבעיים

מדידת גודל או חוזק של אירועי טבע תמיד הייתה אתגר עבור מדעני הטבע. הם פיתחו את סולם העוצמה של ריכטר כדי להעריך את כמות האנרגיה המשתחררת מרעידת אדמה, את סולם ספיר-סימפסון כדי להעריך פוטנציאל הוריקנים, ואת סולם פוג'יטה לדירוג עוצמת הוריקנים. מאזניים אלה חשובים להשוואה בין אירועים שונים ולהבנת כמות הנזק שאירועים בגודל שונה יכולים לגרום.

מדידת חוזק התפרצות געשית מאתגרת יותר מאשר איסוף נתוני מהירות רוח או מדידת תנועת קרקע באמצעות מכשיר. התפרצויות וולקניות מייצרות סוגים שונים של מוצרים, יש משך זמן שונה ומתפתחות בדרכים שונות. ישנה גם בעיה כי התפרצויות הן נפיצות (חומרי סלע פוצצים מהאוורור) ואילו התפרצויות אחרות פולטות (סלע מותך זורם מהאוורור).

התפרצות Redoubt: ענן התפרצות מהר הגעש Redoubt כפי שנצפה מחצי האי קנאי. התפרצות זו נמשכה מ- 14 בדצמבר 1989 עד 20 ביוני 1990. זו הייתה רק VEI 3. טובה היה נפץ פי 10,000 יותר. תצלום מאת ר 'קלוקס, 21 באפריל 1990. תמונה של USGS. הגדלה. עוד מידע.

מדידת התפרצויות נפץ

כריס ניוהול, מהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית וסטיבן עצמי מאוניברסיטת הוואי, פיתחו את מדד הוולקני וולקני בשנת 1982. זהו סולם יחסי המאפשר להשוות בין התפרצויות וולקניות נפיצות זו לזו. זה בעל ערך רב מכיוון שהוא יכול לשמש הן להתפרצויות האחרונות שהמדענים היו עדים להן והן להתפרצויות היסטוריות שהתרחשו לפני אלפי מיליוני שנים.

מאפיין ההתפרצות העיקרי המשמש לקביעת מדד הנפץ הוולקני הוא נפח החומר הפירוקסטי שנפלט על ידי הר הגעש. חומר פירוקאלי כולל אפר וולקני, טפרה, זרימת פירוקסטית וסוגים אחרים של פליטה. גובה עמוד ההתפרצות ומשך ההתפרצות נחשבים גם בהקצאת רמת VEI להתפרצות.

קשורים: סכנות וולקניות

ווה ווה ספרינגס: אריק כריסטיאנסן ומירון בסט מאוניברסיטת בריגהם יאנג מסבירים את העדויות התומכות בהתפרצות וואה וואה ספרינגס כאחת ההתפרצויות הגעשיות הגדולות, אם לא הגדולות והנפיצות, הידועות.

טף קניון הדגים: התפרצות נוספת של VEI 8 המתחרה את ווה וואה ספרינגס התרחשה לפני כ 28 מיליון שנה במה שנמצא כיום בדרום מערב קולורדו. ההתפרצות בלה גריטה קלדרה יצרה את טוף קניון הדגים, אינגימבריט דמתי, עם נפח מקורי המוערך של כ -5,000 ק"מ מעוקב! תמונה על ידי USGS. הגדלה / מקור תמונה.

שלבי סולם VEI

סולם VEI מתחיל ב- 0 להתפרצויות המפיקות פחות מ- 0.0001 ק"מ מעוקב. מרבית ההתפרצויות הללו קטנות מאוד. עם זאת, חלקם "מפיצים" במקום שהם "נפיצים". התפרצויות אפקטיביות מאופיינות על ידי לבה שזורמת מהאוורור במקום שנפלטים מהאוורור.

התפרצויות המדורגות ב- VEI 1 מייצרות בין 0.0001 ל- 0.001 ק"מ מעוקב. מעל VEI 1, הסקאלה הופכת לוגריתמית, כלומר כל שלב בסולם מייצג עלייה של 10X בכמות החומר שנפלט. התפרצויות VEI 2 מייצרות בין 0.001 ל- 0.01 ק"מ מעוקב. התפרצויות VEI 3 מייצרות בין 0.01 ל 0.1 ק"מ מעוקב. התקדמות הסולם מ- VEI 0 ל- VEI 8 מוצגת בתרשים בדף זה.

כאשר כל שלב בסולם מייצג עליית נפץ של 10X, VEI 5 ​​הוא בערך פי עשרה נפץ יותר מאשר VEI 4. שני צעדים בסולם הוא עלייה של 100X בפיצוץ. לדוגמא, VEI 6 הוא בערך פי 100 יותר נפץ מאשר VEI 4. VEI 8 הוא פי מיליון יותר נפץ מאשר VEI 2. כל זה מבוסס על נפח ejecta.

מכיוון שכל שלב בסולם הוא גידול של פי 10 בחומר שנפלט, יש הבדל עצום בגודל ההתפרצות בקצה הנמוך של המדרגה והתפרצות בקצה הגבוה של המדרגה. מסיבה זו, לרוב מתווסף "+" להתפרצויות שידועות כי הם נמצאים בקצה העליון של מדרגתם. לדוגמא, התפרצות קטלה בדרום איסלנד ב- 12 באוקטובר 1918 דורגה ב- VEI 4+ מכיוון שההתפרצות הייתה VEI 4 חזק מאוד.

ווה ווה ספרינגס: אריק כריסטיאנסן ומירון בסט מאוניברסיטת בריגהם יאנג מסבירים את העדויות התומכות בהתפרצות וואה וואה ספרינגס כאחת ההתפרצויות הגעשיות הגדולות, אם לא הגדולות והנפיצות, הידועות.

אתר התפרצות Toba: לפני כ- 73,000 שנה התפרץ הר געש המכונה "טובא" באי סומטרה שבאינדונזיה. זו הייתה אחת ההתפרצויות הגעשיות הגדולות ביותר שאפשר לתעד עם עדויות עדכניות. על פי ההערכה, הפיצוץ ביצע כריתת חלקים מהודו - במרחק של כ- 3000 מיילים משם - ופלט כ- 2600 קילומטרים מעוקבים של פסולת געשית. כיום המכתש הוא האגם הוולקני הגדול ביותר בעולם - אורכו כמאה ק"מ ורוחבו 35 ק"מ. תמונה שחולקה באמצעות נתוני Landsat Geocover 2000 של נאס"א.

באיזה התפרצות יש VEI הגבוה ביותר?

כחמישים התפרצויות דורגו ל- VEI 8 מכיוון שלדעתם הם ייצרו 1,000 קוב קוב מדהימים או יותר. זו תהיה מסה של שקע לא דחוס בעשרה ק"מ באורך, עשרה ק"מ רוחב ועומק עשרה ק"מ. התפרצויות טובה (לפני 74,000 שנה), ילוסטון (לפני 640,000 שנה) ואגם טאופו (לפני 26,500 שנה) הם שלושה מתוך 47 האתרים VEI 8 שזוהו.

התפרצות VEI 8 עם הנפח הגדול ביותר של שפיכה ידועה היא התפרצות ווה ווה ספרינגס שהתרחשה במדינה של יוטה לפני כ- 30 מיליון שנה. על פי ההערכות, ייצרו למעלה משבוע של 5500 קמ"ש של שפיכה.

נפץ התפרצויות במחלפי פארנה ואטנדקה היה בעל נפח התפרצות של מעל 2.6 מיליון קוב. עם זאת, אלה נחשבים להתפרצויות מפוצצות המייצרות לבה בזלת נוזלית ולא התפרצויות מתפרצות המייצרות אבקה. התפרצות פאראנה ואטנדקה התרחשה לפני כ-128 עד 138 מיליון שנה. זרימת הלבה שלהם נמתחת ממזרח ברזיל אל החלקים המערביים של נמיביה ואנגולה. הם התרחשו כאשר אפריקה ודרום אמריקה היו קשורים זה בזה.

קשורים: סוגים של התפרצויות וולקניות

התפרצות הר סנט הלנס: התפרצות 18 במאי 1980 בהר סנט הלנס נחשבה בעיני רוב האנשים להתפרצות עצומה. הפיצוץ הסיר את 400 מטרים הראשונים של ההר, ייצר מפולת פסולת שכיסתה 62 קמ"ר, והפיל עצים בשטח של כ- 600 קמ"ר. התפרצות זו הייתה VEI 4. טובא, ב- VEI 8, היה פי 10,000 כ נפץ. תמונה על ידי USGS.

תדירות התפרצויות גדולות

כמו ברוב האירועים הטבעיים, התפרצויות געש קטנות נפוצות מאוד, והתפרצויות גדולות נדירות מאוד. הנתונים משמאל מהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מסכמים את התדירות היחסית של התפרצויות של דירוג VEI שונים. זה מראה בבירור את הנדירות של התפרצויות VEI גבוהות - אך מדגים שהם אירועים אפשריים.

תרשים העמודות בעמוד זה מסכם את תדירות ההתפרצויות בדירוג VEI שונים תוך שימוש בנתונים מהתכנית העולמית של וולקניזם של מכון סמיתסוניאן להתפרצויות שהתרחשו לפני כ 10,000 שנה ועד 1994. רק תועדו ארבע התפרצויות של VEI 7, אך מעל שלושת אלפים VEI 2 אירועים התרחשו. למרבה המזל התפרצויות גדולות מאוד הן אירועים נדירים ביותר.

VEI לעומת תדירות ההתפרצות: תרשים זה מראה כמה התפרצויות קטנות ופוצצות פחות תכופות בהרבה מהתפרצויות גדולות. הנתונים המשמשים להכנת התרשים הם ממסד הנתונים של התוכנית העולמית לוולקניזם של מכון סמיתסוניאן. מאגר נתונים זה כולל התפרצויות היסטוריות שהתרחשו לפני כ- 10,000 שנה ל- 1994.

הערכת כרכים של אדקטה

כאשר מתרחשת התפרצות נפוצה, מתפשטת האשקטה על ידי כוח הפיצוץ ועל ידי הרוח. זה בדרך כלל הכי עבה ליד המקור ויורד בעובי עם המרחק.

עם התפרצויות של ימינו, הצופים יכולים לערוך דוחות בעובי אפר ממקומות רבים ושונים וליצור מפת קווי מתאר של עובי האפר. ניתן להשתמש בנתונים אלה כדי להעריך את נפח האשקטה.

הערכות מדויקות הופכות לקשות יותר כאשר ההתפרצות מתרחשת באזור מרוחק וקשה מאוד כאשר ההתפרצות מתרחשת על אי שנמצא מרחק גדול מאיים אחרים או המוני יבשה אחרים. במצבים אלה ניתן לשלב את גודל ענן ההתפרצות ומשך ההתפרצות עם נתוני הפקדת אפר כדי להקצות דירוג VEI.

בעיות הערכה דומות מתרחשות בחישוב נפחי האבטה להתפרצויות קדומות. Ejecta נשחק בקלות ומכוסה לעתים קרובות על ידי חומרים צעירים יותר. במצבים אלה, יש לערוך "מיטב הערכות". כאשר קשה להקצות מספר VEI, לעתים קרובות מתווסף סימן שאלה למספר כדי להצביע על אי וודאות. לדוגמה, פרויקט הוולקניזם העולמי מציג את ה- VEI של התפרצות ה- 24 באוקטובר 79 לספירה של איטליה Vesuvius כ- "5?" מכיוון שאין מספיק נתונים בכדי להיות בטוחים לגבי המספר.

מדוע הסולם נפסק ב- VEI 8?

התפרצויות הנפץ הגדולות ביותר שתועדו עד כה דורגו ב- VEI 8. האם יתכן כי התפרצויות גדולות יותר מטובה, ילוסטון ואירועים אחרים של VEI 8? האם לכדור הארץ יש יכולת לייצר פיצוץ המסוגל לשגר את 10,000 הקוביות של הנפטה הדרושות כדי לדרג התפרצות VEI 9?

יתכן שקיימות עדויות להתפרצות VEI 9 ונקברות ברשומה הגיאולוגית. התפרצויות כה גדולות היו אירועים נדירים ביותר, אך אי אפשר לומר כי התפרצויות גדולות מעולם לא התרחשו. אם התפרצות גדולה כל כך תתרחש בעתיד, זה יהיה איום משמעותי על החיים על כדור הארץ.

מחבר: הוברט מ. קינג, Ph.D.