Sopky

Index vulkanické výbušnosti (VEI)



Některé sopečné erupce jsou tisíce nebo dokonce milionkrát výbušnější než jiné.

Index vulkanické výbušnosti: Koule na výše uvedeném obrázku představují objem propuknuté tephra pro některé z nejznámějších výbušných vulkanických erupcí. Ačkoli většina lidí věří, že Vesuv (79 nl - erupce Pompejí), Mount St. Helens (1980) a Mount Pinatubo (1991) byly obrovské, ve srovnání se starými erupcemi, jako jsou Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, byly velmi malé, nebo Long Valley Caldera.

Index vulkanické výbušnosti: Index vulkanické výbušnosti je založen na objemu tephra vytvořené během erupce. Sféry v tomto diagramu poskytují relativní porovnání velikosti pro každý krok indexu.

Měřicí stupnice pro přírodní události

Měření velikosti nebo síly přírodních událostí bylo pro přírodní vědce vždy výzvou. Vyvinuli stupnici Richter Magnitude pro odhad množství energie uvolněné při zemětřesení, Saffir-Simpsonovu stupnici pro odhad potenciálu hurikánu a Fujita stupnici pro hodnocení intenzity hurikánů. Tyto stupnice jsou užitečné pro porovnání různých událostí a pro pochopení rozsahu poškození, které mohou události různé velikosti způsobit.

Měření síly sopečné erupce je náročnější než shromažďování údajů o rychlosti větru nebo měření pohybu země pomocí nástroje. Sopečné erupce produkují různé typy produktů, mají různé doby trvání a vyvíjejí se různými způsoby. Je zde také problém, že některé erupce jsou výbušné (horninové materiály jsou odpáleny z ventilace), zatímco jiné erupce jsou efuzivní (roztavené horniny proudí z ventilace).

Pochybnosti: Erupční oblak od sopky Redoubt při pohledu z poloostrova Kenai. Tato erupce trvala od 14. prosince 1989 do 20. června 1990. Byla to pouze VEI 3. Toba byl asi 10 000krát výbušnější. Fotografie R. Clucas, 21. dubna 1990. Obrázek USGS. Zvětšit. Více informací.

Měření výbušných erupcí

Chris Newhall z Geologického průzkumu Spojených států a Stephen Self z Havajské univerzity vyvinuli index vulkanické explozivity (VEI) v roce 1982. Jedná se o relativní měřítko, které umožňuje srovnání výbušných sopečných erupcí. Je to velmi cenné, protože může být použito jak pro nedávné erupce, které vědci zažili, tak pro historické erupce, ke kterým došlo před tisíci až miliony let.

Primární erupční charakteristika použitá pro stanovení indexu sopečné výbušnosti je objem pyroklastického materiálu vypuzovaného sopkou. Pyoklastický materiál zahrnuje vulkanický popel, tephra, pyroklastické toky a další typy ejekcí. Výška sloupce erupce a doba erupce se také berou v úvahu při přiřazování úrovně VEI k erupci.

Související: Sopečná nebezpečí

Wah Wah Springs: Eric Christiansen a Myron Best of Brigham Young University vysvětlují důkazy, které podporují erupci Wah Wah Springs, jako jednu z největších, ne-li největších známých výbušných vulkanických erupcí.

Rybí kaňon Tuff: Další erupce VEI 8, k níž se soupeři Wah Wah Springs dostali asi před 28 miliony let v dnešním jihozápadním Coloradu. Erupce v La Garita Caldera vyprodukovala dacitický Ignimbrite z Fish Canyon Tuff, s původním odhadovaným objemem asi 5 000 kubických kilometrů! Obrázek od USGS. Zvětšit / zdroj obrázku.

Kroky stupnice VEI

Měřítko VEI začíná na 0 pro erupce, které produkují méně než 0,0001 krychlového kilometru ejekce. Většina z těchto erupcí je velmi malá. Některé z nich jsou však spíše „efuzivní“ než „výbušné“. Efektivní erupce jsou charakterizovány lávou, která proudí z ventilace místo toho, aby byla vypuzena z ventilace.

Erupce hodnocené ve VEI 1 produkují mezi 0,0001 a 0,001 krychlových kilometrů ejekce. Nad VEI 1 se stupnice stává logaritmickou, což znamená, že každý krok v měřítku představuje 10x zvýšení množství vypuzeného materiálu. Erupce VEI 2 produkují mezi 0,001 a 0,01 kubických kilometrů ejekce. Erupce VEI 3 produkují mezi 0,01 a 0,1 kubických kilometrů ejekce. Postup stupnice od VEI 0 do VEI 8 je znázorněn na obrázku na této stránce.

S každým krokem v měřítku představujícím 10% nárůst výbušnosti je VEI 5 ​​zhruba desetkrát výbušnější než VEI 4. Dva kroky stupnice jsou 100krát vyšší výbušnosti. Například VEI 6 je zhruba 100krát výbušnější než VEI 4. VEI 8 je miliónkrát výbušnější než VEI 2. To vše je založeno na objemu ejecta.

Protože každý krok stupnice je 10násobné zvýšení vypuzeného materiálu, existuje obrovský rozdíl ve velikosti erupce na spodním konci kroku a erupce na horním konci kroku. Z tohoto důvodu se k erupcím, o kterých je známo, že jsou na horním konci jejich kroku, často přidává znak „+“. Například, erupce Katly na jižním Islandu 12. října 1918 byla hodnocena ve VEI 4+, protože erupce byla velmi silná VEI 4.

Wah Wah Springs: Eric Christiansen a Myron Best of Brigham Young University vysvětlují důkazy, které podporují erupci Wah Wah Springs, jako jednu z největších, ne-li největších známých výbušných vulkanických erupcí.

Erupční stránka Toba: Asi před 73 000 lety vybuchla na ostrově Sumatra v Indonésii sopka známá jako „Toba“. Jednalo se o jednu z největších sopečných erupcí, které lze doložit současnými důkazy. Výbuch je věřil k odlesněným částem Indie - asi 3000 mil daleko - a vypustil asi 2600 kubických kilometrů sopečného odpadu. Dnes je kráter největším sopečným jezerem na světě - asi 100 kilometrů dlouhý a 35 kilometrů široký. Obrázek složený pomocí dat Landsat Geocover 2000 z NASA.

Jaká erupce má nejvyšší VEI?

Okolo padesát erupcí bylo ohodnoceno VEI 8, protože se předpokládá, že vyprodukovaly úžasných 1 000 kubických kilometrů nebo více ejecta. To by byla masa nekompaktní ejekce deset kilometrů dlouhé, deset kilometrů široké a deset kilometrů hluboké. Erupce v Toba (před 74 000 lety), Yellowstone (před 640 000 roky) a Lake Taupo (před 26 500 lety) jsou tři ze 47 lokalit VEI 8, které byly identifikovány.

Erupce VEI 8 s největším známým množstvím ejekcí je erupce Wah Wah Springs, ke které došlo v současném stavu Utahu, asi před 30 miliony let. Odhaduje se, že za asi týden vyrobilo více než 5500 krychlových kilometrů ejekce.

Erupce v pastech provincie Paraná a Etendeka měla eruptivní objem přes 2,6 milionu kubických kilometrů. Předpokládá se však, že jde o efuzivní erupce produkující tekutou čedičovou lávu spíše než výbušné erupce produkující ejekci. Erupce Paraná a Etendeka nastala asi před 128 až 138 miliony let. Jejich lávové toky sahají od východní Brazílie do západních částí Namibie a Angoly. Došlo k nim, když byly propojeny Afrika a Jižní Amerika.

Související: Typy sopečných erupcí

Erupce Mount St. Helens: Erupce z 18. května 1980 na hoře St. Helens byla většinou lidí považována za obrovskou erupci. Výbuch odstranil vrchol 400 metrů hory, vytvořil lavinu trosky, která pokrývala 62 km2, a porazil stromy na ploše asi 600 km2. Tato erupce byla VEI 4. Toba ve VEI 8 byl přibližně 10 000krát výbušný. Obrázek od USGS.

Frekvence velkých erupcí


Frekvence erupce VEI
VEIFrekvence
0časté
1časté
2desítky ročně
3několik za rok
4desítky za desetiletí
5jeden za deset let
6několik za století
7několik za tisíciletí
8dva na 100 000 let
Data z USGS.

Stejně jako u většiny přírodních událostí jsou malé sopečné erupce velmi časté a velké erupce jsou velmi vzácné. Údaje vlevo od amerického geologického průzkumu shrnují relativní četnost erupcí různých hodnocení VEI. Jasně ukazuje vzácnost vysokých erupcí VEI - ale ukazuje, že jsou to možné události.

Sloupcový graf na této stránce shrnuje frekvenci erupcí s různými ratingy VEI pomocí dat z programu Global Volcanism Smithsonian Institution pro erupce, ke kterým došlo před asi 10 000 lety do roku 1994. Byly dokumentovány pouze čtyři erupce VEI 7, ale více došlo k třem tisíci událostem VEI 2. Naštěstí velmi velké erupce jsou velmi vzácné události.

VEI vs. erupční frekvence: Tento graf ukazuje, jak malé, výbušné erupce jsou mnohem častější než velké erupce. Data použitá k přípravě grafu pocházejí z databáze programu Global Volcanism programu Smithsonian Institution. Tato databáze obsahuje zaznamenané a historické erupce, ke kterým došlo před asi 10 000 lety do roku 1994.

Odhaduje se objem Ejecta


Tloušťka popela ve vzdálenosti 16 km
VEITloušťka
0nula
1utírat prach
2pár centimetrů
3několik centimetrů
4několik desítek centimetrů
5asi 1/2 metru
6asi tři metry
7nejméně několik metrů
Data z USGS.

Když dojde k výbuchu, výbuch se šíří silou výbuchu a větrem. Obvykle je nejsilnější u zdroje a zmenšuje se tloušťkou se vzdáleností.

Při současných erupcích mohou pozorovatelé sestavovat zprávy o tloušťce popela z mnoha různých míst a vytvářet obrysovou mapu tloušťky popela. Tato data mohou být použita k odhadu objemu ejekce.

Přesné odhady jsou obtížnější, když se erupce vyskytuje ve vzdálené oblasti a velmi obtížná, když se erupce vyskytuje na ostrově, který je ve velké vzdálenosti od jiných ostrovů nebo pozemních mas. V těchto situacích lze velikost oblaku erupce a trvání erupce kombinovat s daty o uložení popela pro přiřazení hodnocení VEI.

Podobné problémy s odhadem se vyskytují při výpočtu objemů ejekcí pro staré erupce. Ejecta je snadno erodovaná a často pokryta mladšími materiály. V těchto situacích musí být provedeny „nejlepší odhady“. Když je přiřazení čísla VEI obtížné, k číslu se často přidá otazník, který označuje nejistotu. Například projekt Globální vulkanismus uvádí VEI z 24. října 79 nl erupci Vesuvu v Itálii jako „5?“. protože není k dispozici dostatek dat, abychom si byli jisti číslem.

Informace o vulkanické výbušnosti
Erupce supervolcano - v Sumatře - odlesněná Indie před 73 000 lety: Tisková zpráva zveřejněná online University of Illinois na Urbana-Champaign, listopad 2009.
Dotazy k supervolkánům: Observatoř sopky Yellowstone, Geologický průzkum Spojených států, naposledy otevřeno v srpnu 2016.
Magma tělo rybího kaňonu, vulkanické pole San Juan, Colorado: Omlazení a erupce horního kůrku: O. Bachmann, M.A. Dungan a P.W. Lipman, Journal of Petrology, Svazek 43, strany 1469-1503, 2002.
Globální program pro vulkanismus: Tabulka údajů o sopečné erupci, která zahrnuje hodnocení VEI a eruptivní objemy pro tisíce světových sopek. Smithsonian Institution, Národní muzeum přírodní historie, naposledy zpřístupněno v srpnu 2016.
Supervolcanoes objevil v Utahu geology BYU: Cara Caldwell, tisková zpráva z Brigham Young University, 8. prosince 2013.

Proč se měřítko zastaví na VEI 8?

Největší výbušné erupce, které byly doposud zdokumentovány, byly hodnoceny na VEI 8. Mohly by se vyskytnout erupce větší než Toba, Yellowstone a další události VEI 8? Má Země schopnost vyrobit výbuch schopný vypustit 10 000 kubických kilometrů ejekce potřebné k ohodnocení erupce VEI 9?

Je možné, že existují důkazy o erupci VEI 9 a jsou pohřbeny v geologickém záznamu. Erupce, které jsou velké, by byly velmi vzácné, ale nelze říci, že by tyto erupce nikdy nenastaly. Pokud by v budoucnu došlo k tak velké erupci, znamenalo by to významnou hrozbu pro život na Zemi.

Autor: Hobart M. King, Ph.D.