Vulcani

Indice di esplosività vulcanica (VEI)



Alcune eruzioni vulcaniche sono migliaia o addirittura un milione di volte più esplosive di altre.

Indice di esplosività vulcanica: Le sfere nella figura sopra rappresentano il volume della tephra scoppiata per alcune delle eruzioni vulcaniche esplosive più conosciute. Sebbene la maggior parte delle persone creda che il Vesuvio (79 d.C. - l'eruzione di Pompei), il Monte Sant'Elena (1980) e il Monte Pinatubo (1991) fossero enormi, sono molto piccoli rispetto alle antiche eruzioni come Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, o Long Valley Caldera.

Indice di esplosività vulcanica: L'indice di esplosività vulcanica si basa sul volume di tephra prodotto durante un'eruzione. Le sfere in questo diagramma forniscono un confronto delle dimensioni relative per ogni passaggio dell'indice.

Bilance di misurazione per eventi naturali

Misurare le dimensioni o la forza degli eventi naturali è sempre stata una sfida per gli scienziati naturali. Hanno sviluppato la scala Richter Magnitude per stimare la quantità di energia rilasciata da un terremoto, la scala Saffir-Simpson per stimare il potenziale di un uragano e la scala Fujita per valutare l'intensità degli uragani. Queste scale sono utili per confrontare eventi diversi e per comprendere la quantità di danno che possono causare eventi di dimensioni diverse.

Misurare la forza di un'eruzione vulcanica è più difficile che raccogliere dati sulla velocità del vento o misurare il movimento del suolo con uno strumento. Le eruzioni vulcaniche producono diversi tipi di prodotti, hanno durate diverse e si sviluppano in modi diversi. Esiste anche il problema che alcune eruzioni sono esplosive (i materiali rocciosi vengono fatti esplodere dallo sfiato), mentre altre eruzioni sono effusive (i flussi di roccia fusa dallo sfiato).

Ridotta eruzione: Nube di eruzione dal vulcano Redoubt vista dalla penisola di Kenai. Questa eruzione è durata dal 14 dicembre 1989 al 20 giugno 1990. Era solo un VEI 3. Toba era circa 10.000 volte più esplosiva. Fotografia di R. Clucas, 21 aprile 1990. Immagine USGS. Ingrandire. Maggiori informazioni.

Misurazione di eruzioni esplosive

Chris Newhall della Geological Survey degli Stati Uniti e Stephen Self dell'Università delle Hawaii hanno sviluppato il Volcanic Explosivity Index (VEI) nel 1982. È una scala relativa che consente di confrontare le eruzioni vulcaniche esplosive. È molto prezioso perché può essere utilizzato sia per recenti eruzioni a cui gli scienziati hanno assistito sia per eruzioni storiche verificatesi da migliaia a milioni di anni fa.

La caratteristica principale dell'eruzione utilizzata per determinare l'indice di esplosività vulcanica è il volume del materiale piroclastico espulso dal vulcano. Il materiale piroclastico include cenere vulcanica, tephra, flussi piroclastici e altri tipi di ejecta. L'altezza della colonna di eruzione e la durata dell'eruzione sono anche considerate nell'assegnare un livello VEI a un'eruzione.

Correlati: rischi vulcanici

Wah Wah Springs: Eric Christiansen e Myron Best della Brigham Young University spiegano le prove a sostegno dell'eruzione di Wah Wah Springs come una delle più grandi, se non la più grande, esplosione vulcanica conosciuta.

Fish Canyon Tuff: Un'altra eruzione del VEI 8 che rivaleggia con Wah Wah Springs è avvenuta circa 28 milioni di anni fa in quello che ora è il sud-ovest del Colorado. L'eruzione a La Garita Caldera ha prodotto il Fish Canyon Tuff, un ignimbrite dacitico, con un volume originale stimato di circa 5.000 chilometri cubi! Immagine di USGS. Ingrandisci / sorgente immagine.

Passaggi della scala VEI

La scala VEI inizia da 0 per le eruzioni che producono meno di 0,0001 chilometri cubi di ejecta. La maggior parte di queste eruzioni sono di dimensioni molto ridotte. Tuttavia, alcuni di essi sono "effusivi" anziché essere "esplosivi". Le eruzioni effusive sono caratterizzate dal fatto che la lava fluisce dallo sfiato invece che l'ejecta viene espulsa dallo sfiato.

Le eruzioni classificate a VEI 1 producono tra 0,0001 e 0,001 chilometri cubi di ejecta. Sopra VEI 1, la scala diventa logaritmica, il che significa che ogni gradino della scala rappresenta un aumento di 10 volte la quantità di materiale espulso. Le eruzioni di VEI 2 producono tra 0,001 e 0,01 chilometri cubi di ejecta. Le eruzioni di VEI 3 producono tra 0,01 e 0,1 chilometri cubi di ejecta. La progressione della scala da VEI 0 a VEI 8 è mostrata nel diagramma in questa pagina.

Con ogni gradino della scala che rappresenta un aumento di esplosività di 10X, un VEI 5 ​​è circa dieci volte più esplosivo di un VEI 4. Due gradini della scala è un aumento di 100X di esplosività. Ad esempio, un VEI 6 è circa 100 volte più esplosivo di un VEI 4. Un VEI 8 è un milione di volte più esplosivo di un VEI 2. Tutto ciò si basa sul volume di ejecta.

Poiché ogni gradino della scala è un aumento di 10 volte del materiale espulso, c'è un'enorme differenza nella dimensione di un'eruzione nella parte bassa di un gradino e un'eruzione nella parte alta di un gradino. Per questo motivo, un "+" viene spesso aggiunto alle eruzioni che sono note per essere all'estremità superiore del loro passaggio. Ad esempio, l'eruzione di Katla nel sud dell'Islanda il 12 ottobre 1918 fu classificata come VEI 4+ perché l'eruzione fu un VEI 4 molto forte.

Wah Wah Springs: Eric Christiansen e Myron Best della Brigham Young University spiegano le prove a sostegno dell'eruzione di Wah Wah Springs come una delle più grandi, se non la più grande, esplosione vulcanica conosciuta.

Sito di eruzione di Toba: Circa 73.000 anni fa, un vulcano noto come "Toba" esplose sull'isola di Sumatra, in Indonesia. È stata una delle più grandi eruzioni vulcaniche che può essere documentata con prove attuali. Si ritiene che l'esplosione abbia disboscato parti dell'India - a circa 3000 miglia di distanza - ed espulso circa 2600 chilometri cubi di detriti vulcanici. Oggi il cratere è il lago vulcanico più grande del mondo - lungo circa 100 chilometri e largo 35 chilometri. Immagine composta utilizzando i dati Landsat Geocover 2000 della NASA.

Quale eruzione ha il VEI più elevato?

Una cinquantina di eruzioni sono state classificate come VEI 8 perché si ritiene che abbiano prodotto incredibili 1.000 chilometri cubi o più di ejecta. Questa sarebbe una massa di ejecta non compattati di dieci chilometri di lunghezza, dieci chilometri di larghezza e dieci chilometri di profondità. Le eruzioni a Toba (74.000 anni fa), Yellowstone (640.000 anni fa) e il Lago Taupo (26.500 anni fa) sono tre dei 47 siti VEI 8 identificati.

L'eruzione di VEI 8 con il maggior volume di ejecta conosciuto è l'eruzione di Wah Wah Springs che si è verificata nell'attuale stato dello Utah, circa 30 milioni di anni fa. Si stima che abbia prodotto oltre 5500 chilometri cubi di ejecta in circa una settimana.

Le eruzioni nelle trappole della provincia ignara di Paraná ed Etendeka hanno avuto un volume eruttivo di oltre 2,6 milioni di chilometri cubi. Tuttavia, si ritiene che queste siano eruzioni effusive che producono lava fluida basaltica piuttosto che eruzioni esplosive che producono ejecta. Le eruzioni di Paraná ed Etendeka si sono verificate circa 128-138 milioni di anni fa. I loro flussi di lava si estendono dal Brasile orientale verso le porzioni occidentali della Namibia e dell'Angola. Si sono verificati quando l'Africa e il Sud America erano collegati.

Correlati: tipi di eruzioni vulcaniche

Eruzione del Monte Sant'Elena: L'eruzione del 18 maggio 1980 a Mount St. Helens fu considerata dalla maggior parte delle persone un'eruzione enorme. L'esplosione ha rimosso i 400 metri più alti della montagna, ha prodotto una valanga di detriti che ha coperto 62 chilometri quadrati e ha abbattuto alberi su un'area di circa 600 chilometri quadrati. Questa eruzione fu un VEI 4. Toba, a un VEI 8, fu circa 10.000 volte più esplosivo. Immagine di USGS.

La frequenza di grandi eruzioni


Frequenza di eruzione VEI
VEIFrequenza
0frequente
1frequente
2decine all'anno
3diversi all'anno
4decine per decennio
5uno per decennio
6diversi per secolo
7diversi per millennio
8due per 100.000 anni
Dati da USGS.

Come nella maggior parte degli eventi naturali, le piccole eruzioni vulcaniche sono molto comuni e le grandi eruzioni sono molto rare. I dati a sinistra del Geological Survey degli Stati Uniti riassumono la frequenza relativa delle eruzioni di vari rating VEI. Mostra chiaramente la rarità delle eruzioni di VEI elevate, ma dimostra che sono possibili eventi.

Il grafico a barre in questa pagina riassume la frequenza delle eruzioni con varie classificazioni VEI utilizzando i dati del Global Volcanism Program della Smithsonian Institution per le eruzioni verificatesi tra circa 10.000 anni fa e il 1994. Solo quattro eruzioni di VEI 7 sono state documentate, ma oltre si sono verificati tremila eventi VEI 2. Fortunatamente, eruzioni molto grandi sono eventi molto rari.

VEI vs. frequenza di eruzione: Questo grafico mostra come le eruzioni piccole e meno esplosive sono molto più frequenti delle eruzioni grandi. I dati utilizzati per preparare il grafico provengono dal database del Global Volcanism Program della Smithsonian Institution. Questo database include eruzioni registrate e storiche verificatesi tra circa 10.000 anni fa e il 1994.

Stima dei volumi di Ejecta


Spessore ceneri a 16 km
VEISpessore
0zero
1spolverare
2pochi centimetri
3alcuni centimetri
4qualche decina di centimetri
5circa 1/2 metro
6circa tre metri
7almeno diversi metri
Dati da USGS.

Quando si verifica un'eruzione esplosiva, l'ejecta viene diffuso dalla forza dell'esplosione e dal vento. In genere è più spesso vicino alla sorgente e diminuisce di spessore con la distanza.

Con le eruzioni odierne, gli osservatori possono compilare rapporti sullo spessore delle ceneri da molte posizioni diverse e creare una mappa di contorno dello spessore delle ceneri. Questi dati possono essere utilizzati per stimare il volume di ejecta.

Stime accurate diventano più difficili quando l'eruzione si verifica in un'area remota e molto difficile quando l'eruzione si verifica su un'isola a grande distanza da altre isole o masse terrestri. In queste situazioni, la dimensione della nuvola di eruzione e la durata dell'eruzione possono essere combinate con i dati del deposito di cenere per assegnare un rating VEI.

Problemi di stima simili si verificano nel calcolo dei volumi di ejecta per le eruzioni antiche. Ejecta è facilmente eroso e spesso coperto da materiali più giovani. In queste situazioni, devono essere fatte le "migliori stime". Quando è difficile assegnare un numero VEI, al numero viene spesso aggiunto un punto interrogativo per indicare l'incertezza. Ad esempio, il Global Volcanism Project elenca il VEI dell'eruzione del Vesuvio del 24 ottobre 79 d.C. come "5?" perché non sono disponibili dati sufficienti per essere certi del numero.

Informazioni sull'esplosività vulcanica
L'eruzione di Supervolcano - a Sumatra - disboscò l'India 73.000 anni fa: comunicato stampa pubblicato online dall'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, novembre 2009.
Domande su Supervolcanoes: Yellowstone Volcano Observatory, United States Geological Survey, ultimo accesso ad agosto 2016.
Il corpo magmatico del Fish Canyon, campo vulcanico di San Juan, Colorado: ringiovanimento ed eruzione di un batholith della crosta superiore: O. Bachmann, M.A. Dungan e P.W. Lipman, Journal of Petrology, Volume 43, pagine 1469-1503, 2002.
Programma di vulcanismo globale: una tabulazione dei dati di eruzione vulcanica che include classificazioni VEI e volumi eruttivi per migliaia di vulcani di tutto il mondo. Smithsonian Institution, Museo Nazionale di Storia Naturale, ultimo accesso ad agosto 2016.
I supervisolcanoes scoperti nello Utah dai geologi della BYU: Cara Caldwell, comunicato stampa della Brigham Young University, 8 dicembre 2013.

Perché la bilancia si ferma su VEI 8?

Le maggiori eruzioni esplosive finora documentate sono state classificate su VEI 8. Potrebbero verificarsi eruzioni più grandi di Toba, Yellowstone e altri eventi VEI 8? La Terra ha la capacità di produrre un'esplosione in grado di lanciare i 10.000 chilometri cubi di ejecta necessari per valutare un'eruzione di VEI 9?

È possibile che esistano prove di un'eruzione di VEI 9 che è sepolta nella documentazione geologica. Eruzioni così grandi sarebbero eventi molto rari, ma è impossibile dire che eruzioni così grandi non si siano mai verificate. Se in futuro dovesse verificarsi un'eruzione così grande, sarebbe una minaccia significativa per la vita sulla Terra.

Autore: Hobart M. King, Ph.D.