مؤشر الإنفجار البركاني: قياس حجم الثوران

المحتوى

• موازين القياس للأحداث الطبيعية
• قياس الانفجارات المتفجرة
• خطوات مقياس VEI
• ما الثوران لديه أعلى VEI؟
• تواتر الانفجارات الكبيرة
• تقدير حجم المخرجات
• لماذا يتوقف المقياس عند VEI 8؟

مؤشر الانفجار البركاني: تمثل المجالات في الرسم التوضيحي أعلاه حجم التيفرا البركاني لبعض الانفجارات البركانية المتفجرة المعروفة على نطاق واسع. على الرغم من أن معظم الناس يعتقدون أن فيزوف (79 م - ثوران بومبي) ، وجبل سانت هيلينز (1980) ، وجبل بيناتوبو (1991) كانت هائلة ، فهي صغيرة جدًا مقارنة بالانفجارات القديمة مثل واه سبرينغز ، وتوبا ، يلوستون ، أو لونغ فالي كالديرا.

مؤشر الإنفجار البركاني: يعتمد مؤشر الإنفجار البركاني على حجم التيفرا الناتج أثناء ثوران البركان. تعطي المجالات في هذا المخطط مقارنة نسبية للحجم لكل خطوة من الفهرس.

موازين القياس للأحداث الطبيعية

لطالما كان قياس حجم الأحداث الطبيعية وقوتها تحديًا أمام العلماء الطبيعيين. قاموا بتطوير مقياس ريختر ماغنيتيون لتقدير كمية الطاقة المنبعثة من الزلزال ، ومقياس سافير سيمبسون لتقدير إمكانات الأعاصير ، ومقياس فوجيتا لتقييم شدة الأعاصير. تعد هذه المقاييس قيمة لمقارنة الأحداث المختلفة وفهم مقدار الضرر الذي يمكن أن تحدثه الأحداث ذات الأحجام المختلفة.

يعد قياس قوة الانفجار البركاني أكثر صعوبة من جمع بيانات سرعة الرياح أو قياس حركة الأرض باستخدام أداة. الانفجارات البركانية تنتج أنواعًا مختلفة من المنتجات ، ولها فترات مختلفة وتتطور بطرق مختلفة. هناك أيضًا مشكلة في أن تكون بعض الانفجارات متفجرة (يتم تفجير المواد الصخرية من الفتحة) ، في حين أن الانفجارات الأخرى تكون فعالة (تدفقات الصخور المنصهرة من الفتحة).

معاكس ثوران: سحابة ثورانية من بركان Redoubt كما تُرى من شبه جزيرة كيناي. استمر هذا الثوران من 14 ديسمبر 1989 حتى 20 يونيو 1990. كان فقط VEI 3. كان توبا أكثر بعشرة آلاف مرة من المتفجرات. الصورة من جانب ر. كلوكاس ، 21 أبريل 1990. صورة USGS. تكبير. معلومات اكثر.

قياس الانفجارات المتفجرة

قام كريس نيوهول من هيئة المسح الجيولوجي بالولايات المتحدة وستيفن سيلف من جامعة هاواي بتطوير مؤشر الإنفجار البركاني (VEI) في عام 1982. وهو مقياس نسبي يتيح مقارنة الانفجارات البركانية مع بعضها البعض. إنها قيمة للغاية لأنه يمكن استخدامها في كل من الانفجارات الأخيرة التي شهدها العلماء والانفجارات التاريخية التي حدثت منذ آلاف إلى ملايين السنين.

إن خاصية الاندفاع الأولي المستخدمة لتحديد مؤشر الإنفجار البركاني هي حجم مادة الحمم البركانية التي أخرجها البركان. تشمل مادة البيرلاستيك الرماد البركاني ، والتفرا ، وتدفقات البيروكلاستيك ، وأنواع أخرى من القاذورات. يتم أيضًا اعتبار ارتفاع عمود الثوران ومدة الثوران في تعيين مستوى VEI إلى ثوران.

ذات صلة: المخاطر البركانية

واه واه سبرينغز: يوضح إريك كريستيانسن ومايرن بست من جامعة بريغهام يونغ الدليل الذي يدعم ثوران واه سبرينغز كواحد من أكبر الانفجارات البركانية المتفجرة ، إن لم يكن أكبرها.

سمك الوادي حدث ثوران آخر من نوع VEI 8 كان منافسيه Wah Wah Springs منذ حوالي 28 مليون عام في ما يعرف الآن بجنوب غرب كولورادو. أنتج ثوران لا غاريتا كالديرا فيش كانيون تاف ، وهو كلب مشاغب ، يبلغ حجمه الأصلي حوالي 5000 كيلومتر مكعب! صورة من هيئة المسح الجيولوجي الامريكية. تكبير / مصدر الصورة.

خطوات مقياس VEI

يبدأ مقياس VEI عند 0 بالنسبة للثورات التي تنتج أقل من 0.0001 كيلومتر مكعب من القذف. معظم هذه الانفجارات صغيرة جدا في الحجم. ومع ذلك ، فإن بعضها "مفرط" بدلاً من كونه "متفجرًا". تتميز الانفجارات المفرطة بتدفق الحمم البركانية من فتحة التهوية بدلاً من قذفها من الفتحة.

تنتج الثورات الناتجة عن VEI 1 ما بين 0.0001 و 0.001 كيلومتر مكعب من القاذورات. فوق VEI 1 ، يصبح المقياس لوغاريتميًا ، مما يعني أن كل خطوة في المقياس تمثل زيادة بمقدار 10x في كمية المادة التي يتم إخراجها. تنتج ثوران VEI 2 ما بين 0.001 و 0.01 كيلومتر مكعب من القاذورات. تنتج ثورات VEI 3 ما بين 0.01 و 0.1 كيلومتر مكعب من القاذورات. يظهر تقدم المقياس من VEI 0 إلى VEI 8 في الرسم التخطيطي في هذه الصفحة.

نظرًا لأن كل خطوة في المقياس تمثل زيادة تفجيرية بمقدار 10X ، فإن VEI 5 ​​تكون أكثر انفجارًا بعشرة أضعاف من VEI 4. خطوتين من المقياس هي زيادة بنسبة 100X في الانفجار. على سبيل المثال ، يكون VEI 6 أكثر مئة مرة من المتفجرات من VEI 4. A VEI 8 هو أكثر مليون مرة من المتفجرات من VEI 2. كل هذا يعتمد على حجم الإخراج.

نظرًا لأن كل خطوة من خطوات المقياس هي زيادة بمقدار 10x في المادة التي يتم إخراجها ، فهناك اختلاف كبير في حجم الاندفاع في النهاية المنخفضة للخطوة والثوران في الطرف الأعلى للخطوة. لهذا السبب ، غالبًا ما تتم إضافة "+" إلى الانفجارات المعروفة بأنها في الطرف العلوي من خطوتها. على سبيل المثال ، تم تصنيف ثوران Katla في جنوب أيسلندا في 12 أكتوبر 1918 عند VEI 4+ لأن الثوران كان VEI 4 قويًا جدًا.

واه واه سبرينغز: يوضح إريك كريستيانسن ومايرن بست من جامعة بريغهام يونغ الدليل الذي يدعم ثوران واه سبرينغز كواحد من أكبر الانفجارات البركانية المتفجرة ، إن لم يكن أكبرها.

طوبا ثوران الموقع: منذ حوالي 73000 عام ، ثار بركان معروف باسم "توبا" في جزيرة سومطرة بإندونيسيا. كانت واحدة من أكبر الانفجارات البركانية التي يمكن توثيقها بالأدلة الحالية. يُعتقد أن الانفجار أدى إلى إزالة الغابات من أجزاء من الهند - على بعد حوالي 3000 ميل - وطرد حوالي 2600 كيلومتر مكعب من الأنقاض البركانية. اليوم الحفرة هي أكبر بحيرة بركانية في العالم - طولها حوالي 100 كيلومتر وعرضها 35 كيلومتر. صورة تتكون باستخدام بيانات Landsat Geocover 2000 من وكالة ناسا.

ما الثوران لديه أعلى VEI؟

تم تصنيف حوالي خمسين ثورانًا من نوع VEI 8 لأنه يُعتقد أنها أنتجت 1000 كيلومتر مكعب أو أكثر من المقذوفات. ستكون هذه كتلة من القاذورات غير المضغوطة طولها عشرة كيلومترات ، وعرضها عشرة كيلومترات وعمقها عشرة كيلومترات. الثورات في توبا (74000 سنة مضت) ، يلوستون (640،000 سنة مضت) ، وبحيرة تاوبو (26500 سنة مضت) هي ثلاثة من 47 موقعًا من مواقع VEI 8 التي تم تحديدها.

ثوران VEI 8 مع أكبر حجم من القذف المعروف هو ثوران واه سبرينغز الذي حدث في ولاية يوتا الآن ، منذ حوالي 30 مليون عام. تشير التقديرات إلى أنها أنتجت أكثر من 5500 كيلومتر مكعب من القاذورات في حوالي أسبوع.

ثوران (ثوران) في مصائد بارانا وإيتينديكا وكان حجم الانفجار البركاني أكثر من 2.6 مليون كيلومتر مكعب. ومع ذلك ، يُعتقد أن هذه ثورات انفجارية تنتج حمم البازلت السائل بدلاً من الانفجارات المتفجرة التي تنتج القذف. حدث ثوران (بارانا) و (Etendeka) حوالي 128 إلى 138 مليون عام. تمتد الحمم البركانية من شرق البرازيل إلى الأجزاء الغربية من ناميبيا وأنغولا. حدثت عندما كانت أفريقيا وأمريكا الجنوبية متصلة.

ذات صلة: أنواع الثورات البركانية

ثوران جبل سانت هيلينز: اعتبر ثورة 18 مايو 1980 في جبل سانت هيلينز من قبل معظم الناس ثوران هائل. أزال الانفجار أعلى 400 متر من الجبل ، وأدى إلى انهيار جليدي على مساحة 62 كيلومترًا مربعًا ، وتسبب في تدمير الأشجار على مساحة حوالي 600 كيلومتر مربع. كان هذا الاندفاع VEI 4. وكان Toba ، في VEI 8 ، حوالي 10،000 مرة متفجرة. صورة من هيئة المسح الجيولوجي الامريكية.

تواتر الانفجارات الكبيرة

كما هو الحال مع معظم الأحداث الطبيعية ، فإن الانفجارات البركانية الصغيرة شائعة جدًا ، والثورات الكبيرة نادرة جدًا. تلخص البيانات الموجودة على اليسار من هيئة المسح الجيولوجي بالولايات المتحدة التواتر النسبي لثورات البركان المختلفة. إنه يوضح بوضوح ندرة ثوران VEI - لكنه يوضح أنها أحداث محتملة.

يلخص الرسم البياني الشريطي في هذه الصفحة تواتر الانفجارات مع تصنيفات VEI المختلفة باستخدام بيانات من البرنامج العالمي للبراكين التابع لمعهد سميثسونيان للثورات التي حدثت منذ حوالي 10،000 عام و 1994. تم توثيق أربعة انفجارات فقط من VEI 7 ، ولكن تم توثيقها فقط حدثت ثلاثة آلاف حدث VEI 2. لحسن الحظ ، الانفجارات الكبيرة جدًا هي أحداث نادرة جدًا.

VEI مقابل تردد الاندفاع: يوضح هذا الرسم البياني مدى ثورة الانفجارات الصغيرة والأقل تفجراً من الثورات الكبيرة. البيانات المستخدمة لإعداد المخطط هي من قاعدة بيانات البرنامج العالمي للبراكين بمعهد سميثسونيان. تتضمن قاعدة البيانات هذه ثوران بركاني مسجّل وتاريخي وقع بين حوالي 10،000 عام و 1994.

تقدير حجم المخرجات

عند حدوث انفجار متفجر ، تنتشر القذف بواسطة قوة الانفجار والرياح. عادة ما يكون أكثر سمكًا بالقرب من المصدر ويتناقص سمكه مع المسافة.

مع الانفجارات الحالية ، يمكن للمراقبين تجميع تقارير سماكة الرماد من العديد من المواقع المختلفة وإنشاء خريطة محيطية لسمك الرماد. يمكن استخدام هذه البيانات لتقدير حجم الإخراج.

تصبح التقديرات الدقيقة أكثر صعوبة عندما يحدث الانفجار في منطقة نائية ويصعب للغاية عندما يحدث الانفجار في جزيرة تبعد مسافة كبيرة عن الجزر أو الكتل الأرضية الأخرى. في هذه الحالات ، يمكن دمج حجم سحابة الاندفاع ومدة الاندفاع مع بيانات إيداع الرماد لتعيين تصنيف VEI.

تحدث مشاكل تقدير مماثلة في حساب أحجام الإخراج للثورات القديمة. يتم تآكل Ejecta بسهولة وغالبًا ما يتم تغطيته بمواد شابة. في هذه الحالات ، يجب عمل "أفضل التقديرات". عندما يكون تعيين رقم VEI أمرًا صعبًا ، تتم إضافة علامة استفهام غالبًا إلى الرقم للإشارة إلى عدم اليقين. على سبيل المثال ، يسرد مشروع البركان العالمي مؤشر VEI لثوران Italys Vesuvius في 24 أكتوبر 79 م على أنه "5؟" بسبب عدم كفاية البيانات المتاحة للتأكد من الرقم.

لماذا يتوقف المقياس عند VEI 8؟

تم تصنيف أكبر الانفجارات المتفجرة التي تم توثيقها حتى الآن في VEI 8. هل يمكن أن تحدث الانفجارات أكبر من أحداث Toba و Yellowstone و VEI 8 الأخرى؟ هل لدى Earth القدرة على إنتاج انفجار قادر على إطلاق 10000 كيلومتر مكعب من القاذفات اللازمة لتقييم ثوران VEI 9؟

من الممكن وجود دليل على ثوران VEI 9 ودفن في السجل الجيولوجي. الانفجارات بهذا الحجم ستكون أحداثًا نادرة جدًا ، لكن من المستحيل القول إن الانفجارات الكبيرة لم تحدث أبدًا. إذا حدث ثوران كبير في المستقبل ، فسيكون ذلك تهديدًا كبيرًا للحياة على الأرض.

المؤلف: هوبارت م. كينغ ، دكتوراه