ดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟ: การวัดขนาดของการระเบิด

เนื้อหา

• เครื่องชั่งวัดสำหรับเหตุการณ์ธรรมชาติ
• การวัดการปะทุของระเบิด
• ขั้นตอนของ VEI Scale
• VEI สูงสุดมีการปะทุอะไรบ้าง
• ความถี่ของการระเบิดขนาดใหญ่
• การประมาณปริมาณการคายประจุ
• ทำไมเครื่องชั่งหยุดทำงานที่ VEI 8

ดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟ: ทรงกลมในภาพประกอบด้านบนแสดงถึงปริมาณของ tephra ที่ปะทุสำหรับการระเบิดของภูเขาไฟที่รู้จักกันอย่างกว้างขวาง แม้ว่าคนส่วนใหญ่เชื่อว่า Vesuvius (79 AD - การระเบิดของ Pompeii), Mount St. Helens (1980) และ Mount Pinatubo (1991) มีขนาดใหญ่มากพวกเขามีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับการปะทุโบราณเช่น Wah Wah, Toba, Yellowstone, หรือ Long Valley Caldera

ดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟ: ดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟขึ้นอยู่กับปริมาณของ tephra ที่เกิดขึ้นในระหว่างการปะทุ ทรงกลมในแผนภาพนี้ให้การเปรียบเทียบขนาดสัมพัทธ์สำหรับแต่ละขั้นตอนของดัชนี

เครื่องชั่งวัดสำหรับเหตุการณ์ธรรมชาติ

การวัดขนาดหรือความแข็งแกร่งของเหตุการณ์ทางธรรมชาติเป็นความท้าทายสำหรับนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมาโดยตลอด พวกเขาพัฒนามาตราส่วนริกเตอร์ริกเตอร์เพื่อประเมินปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแผ่นดินไหวมาตราส่วน Saffir-Simpson เพื่อประเมินศักยภาพของพายุเฮอริเคนและมาตราส่วนฟูจิตะสำหรับประเมินความรุนแรงของพายุเฮอริเคน เครื่องชั่งเหล่านี้มีค่าสำหรับการเปรียบเทียบเหตุการณ์ที่แตกต่างกันและเพื่อทำความเข้าใจกับจำนวนความเสียหายที่เหตุการณ์ที่มีขนาดแตกต่างกันอาจทำให้เกิด

การวัดความแข็งแรงของการปะทุของภูเขาไฟนั้นท้าทายกว่าการรวบรวมข้อมูลความเร็วลมหรือการวัดการเคลื่อนที่ของพื้นด้วยเครื่องมือ การปะทุของภูเขาไฟก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ประเภทต่าง ๆ มีระยะเวลาต่างกันและพัฒนาในรูปแบบที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีปัญหาว่าการปะทุบางอย่างเกิดการระเบิด (วัสดุหินถูกระเบิดจากช่องระบายอากาศ) ในขณะที่การปะทุอื่น ๆ นั้นจะพรั่งพรูออกมา

การระเบิดที่น่าสงสัย: เมฆปะทุจาก Redoubt Volcano เมื่อมองจากคาบสมุทร Kenai การปะทุครั้งนี้ดำเนินไปตั้งแต่วันที่ 14 ธันวาคม 2532 จนถึงวันที่ 20 มิถุนายน 2533 มันเป็นเพียง VEI 3 Toba มีระเบิดประมาณ 10,000 ครั้ง ภาพถ่ายโดย R. Clucas, 21 เมษายน 1990 รูปภาพ USGS ขยาย ข้อมูลมากกว่านี้.

การวัดการปะทุของระเบิด

Chris Newhall จากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาและ Stephen Self ของมหาวิทยาลัยฮาวายได้พัฒนาดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟ (VEI) ในปี 1982 มันเป็นมาตราส่วนสัมพัทธ์ที่ช่วยให้การปะทุของภูเขาไฟระเบิดเมื่อเปรียบเทียบกับอีกแบบหนึ่ง มันมีค่ามากเพราะสามารถนำมาใช้สำหรับการปะทุล่าสุดที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นและการปะทุครั้งประวัติศาสตร์ที่เกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน

ลักษณะการระเบิดหลักที่ใช้ในการกำหนดดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟคือปริมาตรของวัสดุ pyroclastic ที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟ วัสดุ Pyroclastic รวมถึงเถ้าภูเขาไฟ, tephra, การไหลของ pyroclastic และการตกกระทบประเภทอื่น ความสูงของคอลัมน์การปะทุและระยะเวลาของการปะทุจะถูกพิจารณาในการกำหนดระดับ VEI ให้กับการปะทุ

ที่เกี่ยวข้อง: อันตรายจากภูเขาไฟ

วาวาสปริงส์: Eric Christiansen และ Myron Best of Brigham Young University อธิบายหลักฐานที่สนับสนุนการปะทุวาวาวาว่าเป็นหนึ่งในภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดหากไม่ใช่ภูเขาไฟระเบิดที่ใหญ่ที่สุดและเป็นที่รู้จัก

Fish Canyon Tuff: การระเบิดของ VEI 8 อีกครั้งที่คู่แข่งวาวาวาเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 28 ล้านปีก่อนในตอนนี้ทางตะวันตกเฉียงใต้ของโคโลราโด การปะทุที่ La Garita Caldera ได้สร้าง Fish Canyon Tuff ซึ่งเป็นวัตถุระเบิดโดยมีปริมาตรประมาณ 5,000 ลูกบาศก์กิโลเมตร! ภาพโดย USGS ขยายภาพ / แหล่งที่มา

ขั้นตอนของ VEI Scale

ระดับ VEI เริ่มต้นที่ 0 สำหรับการปะทุที่ผลิตน้อยกว่า 0.0001 ลูกบาศก์กิโลเมตรของการตกกระทบ การปะทุเหล่านี้ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กมาก อย่างไรก็ตามบางคนก็ "พรั่งพรูออกมา" แทนที่จะเป็น "ระเบิด" ลาวาที่ไหลออกมาจากปล่องระบายอย่างง่าย ๆ แทนที่จะเป็นอีเจ็คเตอร์ถูกระเบิดออกมาจากช่องระบายอากาศ

การระเบิดจัดอันดับที่ VEI 1 ผลิตระหว่าง 0.0001 ถึง 0.001 ลูกบาศก์กิโลเมตรของการตกกระทบ เหนือ VEI 1 เครื่องชั่งจะกลายเป็นลอการิทึมซึ่งหมายความว่าแต่ละขั้นตอนในเครื่องชั่งแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาณวัสดุที่ถูกปล่อยออกมา 10X การปะทุของ VEI 2 ผลิตออกมาได้ระหว่าง 0.001 ถึง 0.01 ลูกบาศก์กิโลเมตร การปะทุของ VEI 3 ผลิตออกได้ดีถึงประมาณ 0.01 ถึง 0.1 ลูกบาศก์กิโลเมตร ความก้าวหน้าของสเกลจาก VEI 0 ถึง VEI 8 แสดงในแผนภาพในหน้านี้

ในแต่ละขั้นตอนของเครื่องชั่งซึ่งแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของการระเบิด 10 เท่า VEI 5 ​​นั้นจะระเบิดได้มากกว่า VEI 4 โดยประมาณสิบเท่าสองขั้นตอนของเครื่องชั่งนั้นเพิ่มขึ้น 100 เท่าในการระเบิด ตัวอย่างเช่น VEI 6 นั้นมีความสามารถในการระเบิดได้มากกว่า VEI 4 ประมาณ 100 เท่า VEI 8 นั้นจะมีความสามารถในการระเบิดที่ดีกว่า VEI 2 เพียงหนึ่งล้านเท่า

เนื่องจากแต่ละขั้นตอนของเครื่องชั่งนั้นเพิ่มขึ้น 10 เท่าของวัสดุที่ถูกขับออกมาจึงมีความแตกต่างอย่างมากในขนาดของการระเบิดที่ปลายต่ำสุดของขั้นตอนหนึ่งและการระเบิดที่ปลายสูงของขั้นตอนหนึ่ง ด้วยเหตุนี้จึงมีการเพิ่ม "+" ลงในการปะทุที่เป็นที่ทราบกันว่าอยู่ท้ายสุดของขั้นตอน ตัวอย่างเช่นการปะทุของ Katla ในภาคใต้ของไอซ์แลนด์เมื่อวันที่ 12 ตุลาคม 1918 ได้รับการจัดอันดับที่ VEI 4+ เนื่องจากการปะทุเป็น VEI ที่แข็งแกร่งมาก 4

วาวาสปริงส์: Eric Christiansen และ Myron Best of Brigham Young University อธิบายหลักฐานที่สนับสนุนการปะทุวาวาวาว่าเป็นหนึ่งในภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดหากไม่ใช่ภูเขาไฟระเบิดที่ใหญ่ที่สุดและเป็นที่รู้จัก

เว็บไซต์ Toba Eruption: ประมาณ 73,000 ปีก่อนภูเขาไฟที่ชื่อว่า "โทบะ" ปะทุขึ้นบนเกาะสุมาตราประเทศอินโดนีเซีย มันเป็นหนึ่งในการปะทุของภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดที่สามารถบันทึกด้วยหลักฐานในปัจจุบัน การระเบิดครั้งนี้เชื่อกันว่ามีส่วนที่ถูกทำลายของอินเดียซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 3,000 ไมล์และถูกปล่อยออกมาจากเศษภูเขาไฟประมาณ 2,600 ลูกบาศก์กิโลเมตร ทุกวันนี้ปากปล่องภูเขาไฟเป็นทะเลสาบภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในโลกยาวประมาณ 100 กิโลเมตรและกว้าง 35 กิโลเมตร รูปภาพประกอบด้วยข้อมูล Landsat Geocover 2000 จาก NASA

VEI สูงสุดมีการปะทุอะไรบ้าง

ประมาณห้าสิบคนได้รับการจัดอันดับ VEI 8 เพราะพวกเขาคิดว่าน่าจะผลิต 1,000 ลูกบาศก์กิโลเมตรหรือมากกว่าของอีเจ็คชันที่น่าตื่นตาตื่นใจ นี่คือมวลของอีเจ็คก้าที่ไม่ถูกกระทบความยาวสิบกิโลเมตร, ความกว้างสิบกิโลเมตรและลึกสิบกิโลเมตร การปะทุที่โทบะ (74,000 ปีก่อน), เยลโลว์สโตน (640,000 ปีก่อน) และทะเลสาบเทาโป (26,500 ปีก่อน) เป็นสามใน 47 VEI 8 ไซต์ที่ได้รับการระบุ

การปะทุ VEI 8 ที่มีปริมาตรมากที่สุดที่รู้จักคือการระเบิดของวาวาวาวาที่เกิดขึ้นในตอนนี้คือสถานะของยูทาห์ประมาณ 30 ล้านปีก่อน คาดว่าจะมีการผลิตอีไดน่ามากกว่า 5500 ลูกบาศก์กิโลเมตรในเวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์

(s) การระเบิดที่Paranáและ Etendeka กับดักในจังหวัดนั้นมีการปะทุของปริมาตรมากกว่า 2.6 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ถือว่าเป็นการปะทุที่ปะทุออกมาซึ่งทำให้ลาวาของหินบะซอลต์เหลว การปะทุของParanáและ Etendeka เกิดขึ้นประมาณ 128 ถึง 138 ล้านปีก่อน ลาวาไหลออกมาจากทางตะวันออกของบราซิลไปทางตะวันตกของนามิเบียและแองโกลา เกิดขึ้นเมื่อแอฟริกาและอเมริกาใต้เชื่อมต่อกัน

ที่เกี่ยวข้อง: ประเภทของการปะทุของภูเขาไฟ

ภูเขาไฟระเบิดเซนต์เฮเลนส์: การปะทุครั้งใหญ่เมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม 2523 ที่ Mount St. Helens นั้นคนส่วนใหญ่คิดว่าเป็นการปะทุครั้งใหญ่ การระเบิดครั้งนี้ทำให้ยอดเขาสูง 400 เมตรก่อให้เกิดหิมะถล่มซึ่งครอบคลุมพื้นที่ 62 ตารางกิโลเมตรและล้มต้นไม้ลงบนพื้นที่ประมาณ 600 ตารางกิโลเมตร การปะทุครั้งนี้เป็น VEI 4 Toba ที่ VEI 8 นั้นประมาณ 10,000 เท่าเมื่อเกิดการระเบิด ภาพโดย USGS

ความถี่ของการระเบิดขนาดใหญ่

เช่นเดียวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่การปะทุของภูเขาไฟเป็นเรื่องธรรมดามากและการปะทุครั้งใหญ่นั้นหายากมาก ข้อมูลที่เหลือจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาสรุปความถี่สัมพัทธ์ของการระเบิดของการจัดอันดับ VEI ต่างๆ มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความหายากของการปะทุของ VEI สูง แต่แสดงให้เห็นว่าพวกเขาเป็นเหตุการณ์ที่เป็นไปได้

กราฟแท่งในหน้านี้สรุปความถี่ของการปะทุด้วยคะแนน VEI ต่างๆโดยใช้ข้อมูลจากโครงการภูเขาไฟระดับโลกของสถาบันสมิ ธ โซเนียนสำหรับการปะทุที่เกิดขึ้นระหว่างประมาณ 10,000 ปีที่แล้วและปี 1994 มีรายงานการปะทุของ VEI 7 เพียงสี่ครั้งเท่านั้น เหตุการณ์สามพัน VEI 2 ได้เกิดขึ้น โชคดีที่การปะทุครั้งใหญ่มากเป็นเหตุการณ์ที่หายากมาก

VEI เทียบกับความถี่การระเบิด: แผนภูมินี้แสดงให้เห็นว่าการปะทุเล็กและการระเบิดที่น้อยกว่านั้นบ่อยกว่าการปะทุครั้งใหญ่เพียงใด ข้อมูลที่ใช้ในการจัดทำแผนภูมินั้นมาจากฐานข้อมูลโครงการภูเขาไฟระดับโลกของสถาบันสมิ ธ โซเนียน ฐานข้อมูลนี้รวมถึงการปะทุที่บันทึกไว้และประวัติศาสตร์ที่เกิดขึ้นระหว่างประมาณ 10,000 ปีที่แล้วและ 1994

การประมาณปริมาณการคายประจุ

เมื่อมีการระเบิดเกิดขึ้นอีดีด้าจะกระจายออกไปตามแรงระเบิดและแรงลม โดยทั่วไปจะหนาที่สุดใกล้แหล่งกำเนิดและลดความหนาตามระยะทาง

ด้วยการปะทุของวันปัจจุบันผู้สังเกตการณ์สามารถรวบรวมรายงานความหนาของเถ้าจากสถานที่ต่าง ๆ มากมายและสร้างแผนที่ความหนาของเถ้า ข้อมูลนี้สามารถนำมาใช้ในการประมาณปริมาณการดีดตัว

การประมาณการที่แม่นยำจะยากขึ้นเมื่อการระเบิดเกิดขึ้นในพื้นที่ห่างไกลและยากมากเมื่อการปะทุเกิดขึ้นบนเกาะที่อยู่ห่างจากเกาะอื่น ๆ หรือมวลบกมาก ในสถานการณ์เหล่านี้ขนาดของเมฆที่ปะทุและระยะเวลาของการปะทุสามารถรวมกับข้อมูลการฝากของเถ้าเพื่อกำหนดระดับ VEI

ปัญหาการประมาณค่าที่คล้ายกันนั้นเกิดขึ้นในการคำนวณปริมาตรการตกกระทบสำหรับการปะทุของโบราณ Ejecta นั้นถูกกัดเซาะอย่างง่ายดายและมักถูกปกคลุมด้วยวัสดุที่อายุน้อยกว่า ในสถานการณ์เหล่านี้ "ต้องมีการประมาณการที่ดีที่สุด" เมื่อกำหนดหมายเลข VEI นั้นยากจะมีการเพิ่มเครื่องหมายคำถามในหมายเลขเพื่อบ่งบอกถึงความไม่แน่นอน ตัวอย่างเช่นโครงการ Volcanism ทั่วโลกแสดงรายการ VEI ของการปะทุของอิตาลีในวันที่ 24 ตุลาคม 79 AD ว่า "5?" เนื่องจากมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะแน่ใจเกี่ยวกับจำนวน

ทำไมเครื่องชั่งหยุดทำงานที่ VEI 8

การปะทุระเบิดที่ใหญ่ที่สุดที่ได้รับการบันทึกจนถึงปัจจุบันได้รับการจัดอันดับที่ VEI 8 การปะทุที่ใหญ่กว่า Toba, Yellowstone และเหตุการณ์ VEI 8 อื่น ๆ เกิดขึ้นได้หรือไม่ โลกมีความสามารถในการสร้างระเบิดที่สามารถยิงอีเจ็คกาออกได้ 10,000 ลูกบาศก์กิโลเมตรเพื่อประเมินอัตราการระเบิดของ VEI 9 หรือไม่?

เป็นไปได้ว่ามีหลักฐานว่ามีการระเบิดของ VEI 9 และถูกฝังอยู่ในบันทึกทางธรณีวิทยา การปะทุครั้งใหญ่นั้นจะเป็นเหตุการณ์ที่หายากมาก แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าการปะทุครั้งใหญ่นั้นไม่เคยเกิดขึ้น หากการระเบิดครั้งใหญ่ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตมันจะเป็นภัยคุกคามที่สำคัญต่อชีวิตบนโลก

ผู้แต่ง: Hobart M. King, Ph.D.