火山爆炸指数:测量火山爆发的大小

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作者: Laura McKinney
创建日期: 7 四月 2021
更新日期: 14 可能 2024
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汤加火山是如何形成的?超级火山喷发如何改变人类命运?
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内容


火山爆炸指数: 上图中的球形代表了一些最广为人知的爆炸性火山喷发的特非拉火山喷发量。尽管大多数人认为维苏威火山(公元79年-庞贝火山爆发),圣海伦斯山(1980)和皮纳图博火山(1991)数量巨大,但与诸如Wah Wah Springs,Toba,Yellowstone,或长谷破火山口。

火山爆炸指数: 火山爆发力指数是基于喷发过程中产生的提夫拉火山的体积。此图中的球体为索引的每个步骤提供了相对大小的比较。

自然事件的量表

测量自然事件的大小或强度一直是自然科学家的挑战。他们开发了Richter Magnitude量表来估计地震释放的能量,Saffir-Simpson量表来估计飓风的潜力,以及Fujita量表来评估飓风的强度。这些量表对于比较不同的事件以及理解不同大小的事件可能造成的破坏程度非常有用。

与收集风速数据或使用仪器测量地面运动相比,测量火山喷发的强度更具挑战性。火山喷发产生不同类型的产品,持续时间不同,发展方式也不同。还有一个问题是,有些喷发是爆炸性的(岩石材料从通风孔喷出),而其他喷发是喷出的(熔融的岩石从通风孔流出)。

重生喷发: 从基奈半岛(Kenai Peninsula)看,来自重生火山的喷发云。这次喷发从1989年12月14日持续到1990年6月20日。它只是VEI3。鸟羽的爆炸性大约是10,000倍。 R. Clucas,1990年4月21日摄。USGS图像。放大。更多信息。




测量爆炸爆发

美国地质调查局的克里斯·纽霍尔和夏威夷大学的斯蒂芬·塞尔夫于1982年制定了火山爆发指数(VEI)。这是一个相对尺度,可以相互比较爆炸性火山爆发。它非常有价值,因为它既可以用于科学家目睹的最近喷发,也可以用于数千到数百万年前发生的历史性喷发。


用于确定火山爆发性指数的主要喷发特征是火山喷出的火山碎屑物质的体积。火山碎屑物质包括火山灰,特非拉,火山碎屑流和其他类型的喷射。在为喷发分配VEI级别时,还应考虑喷发栏的高度和喷发的持续时间。

有关: 火山危害

华华温泉: 杨百翰大学的埃里克·克里斯蒂安森(Eric Christiansen)和迈伦·贝斯特(Myron Best)解释了证据,这些证据支持华氏温泉爆发是已知的最大,甚至不是最大的爆炸性火山爆发之一。

鱼峡谷凝灰岩: 可以与Wah Wah Springs匹敌的另一个VEI 8喷发发生在大约2千8百万年前,发生在现在的西南科罗拉多州。 La Garita火山口的喷发产生了达菲岩性火成岩的鱼峡谷凝灰岩,其原始估计体积约为5,000立方公里!图片来自USGS。放大/图像来源。

VEI量表的步骤

对于喷出量小于0.0001立方公里的喷发,VEI刻度从0开始。这些喷发大多很小。但是,其中一些是“令人发泄”而不是“爆炸性”。爆发性喷发的特征是熔岩从喷口流出,而不是喷出的喷出物从喷口喷出。

等级为VEI 1的喷发产生了0.0001至0.001立方千米的喷出量。在VEI 1以上,刻度变成对数,这意味着刻度中的每个步骤代表所喷射物料的数量增加了10倍。 VEI 2喷发产生0.001至0.01立方公里的喷射量。 VEI 3喷发产生0.01至0.1立方公里的喷射量。刻度从VEI 0到VEI 8的进度显示在此页面的图表中。


比例尺的每一步表示爆炸性增加10倍,那么VEI 5的爆炸性大约是VEI 4的十倍。比例尺的两个步阶是爆炸性增加100倍。例如,VEI 6的爆炸性大约是VEI 4的100倍。VEI8的爆炸性是VEI 2的一百万倍。所有这些都是基于喷射量。

由于刻度的每一步都增加了10倍的喷射物质,因此在台阶的下端喷发和在台阶的高端喷发的大小存在巨大差异。因此,通常将“ +”添加到已知位于其步骤上限的爆发中。例如,1918年10月12日在冰岛南部的Katla火山喷发被评定为VEI 4+,因为该火山喷发是非常强的VEI 4。

华华温泉: 杨百翰大学的埃里克·克里斯蒂安森(Eric Christiansen)和迈伦·贝斯特(Myron Best)解释了证据,这些证据支持华氏温泉爆发是已知的最大,甚至不是最大的爆炸性火山爆发之一。



鸟羽爆发地点: 大约73,000年前,印度尼西亚苏门答腊岛上爆发了一座名为“ Toba”的火山。这是最大的火山喷发之一,可用当前证据来记录。据信,该爆炸案已使大约3000英里外的印度部分森林砍伐,并喷出了约2600立方公里的火山残骸。今天的火山口是世界上最大的火山湖-长约100公里,宽35公里。使用来自NASA的Landsat Geocover 2000数据组成的图像。

VEI最高的喷发量是多少?

大约有50次喷发被评为VEI 8,因为据认为它们产生了惊人的1,000立方公里或更多的喷出物。这将是一团未压缩的弹射器,其长度为十公里,宽度为十公里,深度为十公里。在已确定的47个VEI 8地点中,有3个发生在Toba(74,000年前),Yellowstone(640,000年前)和Taupo湖(26500年前)的喷发中。

已知喷出量最大的VEI 8爆发是发生在大约3000万年前的犹他州现在的Wah Wah Springs爆发。据估计,大约一周内就产生了5500立方公里以上的喷射水。

帕拉纳和埃滕德卡陷阱火成岩省的火山喷发量超过260万立方公里。但是,这些被认为是喷出的喷发,产生了玄武岩熔岩,而不是喷发的喷出。帕拉那(Paraná)和埃滕德卡(Etendeka)的喷发发生在约128至1.38亿年前。他们的熔岩流从巴西东部一直延伸到纳米比亚和安哥拉的西部。它们发生在非洲和南美连接在一起时。

有关: 火山喷发的类型

圣海伦火山喷发: 大多数人认为1980年5月18日在圣海伦斯火山喷发是一次巨大的喷发。爆炸摧毁了这座山顶的400米,造成了覆盖62平方公里的碎片雪崩,并击倒了约600平方公里的树木。这种喷发是VEI4。在VEI 8时,鸟羽的爆炸性约为10,000倍。图片来自USGS。

大爆发的频率



与大多数自然事件一样,小型火山喷发很常见,而大型火山喷发却很少。美国地质调查局左侧的数据总结了各种VEI等级的喷发相对频率。它清楚地表明了高VEI爆发的罕见性-但表明它们是可能的事件。

本页上的条形图使用史密森尼学会全球火山计划的数据(大约在10,000年前至1994年之间)总结了各种VEI等级的喷发频率。仅记录了4次VEI 7喷发。发生了三千次VEI 2事件。幸运的是,爆发非常罕见。

VEI与喷发频率: 这张图显示了较小的,爆炸性较小的爆发比大型的爆发频繁得多。用于制作图表的数据来自史密森学会的全球火山计划数据库。该数据库包括大约10,000年前至1994年发生的记录的和历史的喷发。

估计弹射量



当发生爆炸性喷发时,喷丸在爆炸力和风的作用下散开。它通常在源附近最厚,并且随着距离而减小。

在当今的火山喷发中,观察者可以从许多不同位置汇编灰分厚度报告,并创建灰分厚度等高线图。该数据可用于估计喷射量。

当喷发发生在边远地区时,准确的估算变得更加困难,而当喷发发生在与其他岛屿或陆地块相距很远的岛屿上时,准确估算将变得非常困难。在这些情况下,喷发云的大小和喷发的持续时间可以与灰烬沉积数据结合以分配VEI等级。

在计算古代火山喷出量时,也会出现类似的估计问题。弹射物容易被侵蚀,并且经常被年轻的物质覆盖。在这种情况下,必须做出“最佳估计”。当分配VEI编号很困难时,通常会在编号上添加问号以指示不确定性。例如,全球火山项目将公元79年10月24日意大利维苏威火山爆发的VEI列为“ 5?”。因为没有足够的数据可以确定该数字。


为什么电子秤在VEI 8上停止运转?

迄今为止,已记录的最大爆炸性爆炸的等级为VEI8。会发生比鸟羽,黄石和其他VEI 8大的爆炸吗?地球是否有能力产生能够发射VEI 9喷发所需的10,000立方公里喷射量的爆炸?

可能存在VEI 9喷发的证据,并将其掩埋在地质记录中。如此大的喷发是非常罕见的事件,但是无法说从未发生过如此大的喷发。如果将来发生这么大的喷发,那将是对地球生命的重大威胁。

作者:霍巴特·金(Hobart M. King)博士