NộI Dung
- Thang đo cho các sự kiện tự nhiên
- Đo lường vụ nổ
- Các bước của thang đo VEI
- Vụ phun trào nào có VEI cao nhất?
- Tần suất của các vụ phun trào lớn
- Ước tính Khối lượng Ejecta
- Tại sao quy mô dừng lại ở VEI 8?
Chỉ số nổ núi lửa: Các quả cầu trong hình minh họa ở trên đại diện cho khối lượng của tephra phun trào cho một số vụ phun trào núi lửa bùng nổ được biết đến rộng rãi nhất. Mặc dù hầu hết mọi người tin rằng Vesuvius (79 sau Công nguyên - vụ phun trào ở Pompeii), Núi St. Helens (1980) và Núi Pinatubo (1991) là rất lớn, nhưng chúng rất nhỏ so với các vụ phun trào cổ đại như Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, hoặc Thung lũng Long Caldera.
Chỉ số nổ núi lửa: Chỉ số nổ của núi lửa dựa trên khối lượng tephra được tạo ra trong một vụ phun trào. Các hình cầu trong sơ đồ này đưa ra so sánh kích thước tương đối cho từng bước của chỉ mục.
Thang đo cho các sự kiện tự nhiên
Đo kích thước hoặc sức mạnh của các sự kiện tự nhiên luôn là một thách thức đối với các nhà khoa học tự nhiên. Họ đã phát triển thang Richter Magnitude để ước tính lượng năng lượng được giải phóng bởi trận động đất, thang Saffir-Simpson để ước tính tiềm năng bão và thang Fujita để đánh giá cường độ của bão. Các thang đo này có giá trị để so sánh các sự kiện khác nhau và để hiểu mức độ thiệt hại mà các sự kiện có kích thước khác nhau có thể gây ra.
Đo cường độ của một vụ phun trào núi lửa khó khăn hơn so với việc thu thập dữ liệu tốc độ gió hoặc đo chuyển động mặt đất bằng một thiết bị. Các vụ phun trào núi lửa tạo ra các loại sản phẩm khác nhau, có thời lượng khác nhau và phát triển theo những cách khác nhau. Ngoài ra còn có một vấn đề là một số vụ phun trào là chất nổ (vật liệu đá được thổi từ lỗ thông hơi), trong khi các vụ phun trào khác là tràn đầy (đá nóng chảy từ lỗ thông hơi).
Phun trào mạnh mẽ: Đám mây phun trào từ núi lửa Redoubt khi nhìn từ bán đảo Kenai. Vụ phun trào này kéo dài từ ngày 14 tháng 12 năm 1989 cho đến ngày 20 tháng 6 năm 1990. Nó chỉ là một VEI 3. Toba bùng nổ hơn khoảng 10.000 lần. Ảnh của R. Clucas, ngày 21 tháng 4 năm 1990. Hình ảnh USGS. Phóng to. Thêm thông tin.
Đo lường vụ nổ
Chris Newhall thuộc Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ và Stephen Self thuộc Đại học Hawaii đã phát triển Chỉ số bùng nổ núi lửa (VEI) năm 1982. Đây là một thang đo tương đối cho phép các vụ phun trào núi lửa bùng nổ được so sánh với nhau. Nó rất có giá trị vì nó có thể được sử dụng cho cả những vụ phun trào gần đây mà các nhà khoa học đã chứng kiến và những vụ phun trào lịch sử đã xảy ra hàng ngàn đến hàng triệu năm trước.
Đặc tính phun trào chính được sử dụng để xác định chỉ số nổ của núi lửa là khối lượng vật liệu pyroclastic được phun ra bởi núi lửa. Vật liệu pyroclastic bao gồm tro núi lửa, tephra, dòng chảy pyroclastic và các loại ejecta khác. Chiều cao của cột phun trào và thời gian phun trào cũng được xem xét trong việc gán mức VEI cho một vụ phun trào.
Liên quan: Nguy cơ núi lửa
Suối Wah Wah: Eric Christiansen và Myron Best của Đại học Brigham Young giải thích bằng chứng ủng hộ vụ phun trào Wah Wah Springs là một trong những vụ phun trào núi lửa lớn nhất, nếu không nói là lớn nhất.
Cá hẻm Tuff: Một vụ phun trào VEI 8 khác mà đối thủ của Wah Wah Springs đã xảy ra khoảng 28 triệu năm trước ở vùng tây nam Colorado. Vụ phun trào tại La Garita Caldera đã tạo ra Fish Canyon Tuff, một loại irimbrite dacitic, với khối lượng ước tính ban đầu khoảng 5.000 km khối! Hình ảnh bởi USGS. Phóng to / nguồn hình ảnh.
Các bước của thang đo VEI
Thang đo VEI bắt đầu từ 0 đối với các vụ phun trào tạo ra ít hơn 0,0001 km khối ejecta. Hầu hết các vụ phun trào này có kích thước rất nhỏ. Tuy nhiên, một số trong số họ là "tràn đầy" chứ không phải là "chất nổ". Phun trào mạnh mẽ được đặc trưng bởi dung nham chảy từ lỗ thông hơi thay vì ejecta được thổi từ lỗ thông hơi.
Các vụ phun trào được đánh giá ở VEI 1 tạo ra từ 0,0001 đến 0,001 km khối ejecta. Trên VEI 1, thang đo trở thành logarit, nghĩa là mỗi bước trong thang đo biểu thị mức tăng gấp 10 lần lượng vật liệu bị đẩy ra. Các vụ phun trào VEI 2 tạo ra từ 0,001 đến 0,01 km khối ejecta. Các vụ phun trào VEI 3 tạo ra từ 0,01 đến 0,1 km khối ejecta. Sự tiến triển của thang đo từ VEI 0 đến VEI 8 được hiển thị trong sơ đồ trên trang này.
Với mỗi bước trong thang đo đại diện cho mức tăng nổ 10 lần, VEI 5 mạnh hơn khoảng 10 lần so với VEI 4. Hai bước của thang đo là tăng 100 lần về độ nổ. Ví dụ, VEI 6 mạnh hơn khoảng 100 lần so với VEI 4. VEI 8 mạnh hơn một triệu lần so với VEI 2. Tất cả điều này dựa trên khối lượng ejecta.
Bởi vì mỗi bước của thang đo tăng gấp 10 lần vật liệu bị đẩy ra, có một sự khác biệt rất lớn về kích thước của một vụ phun trào ở đầu thấp của một bước và phun trào ở đầu cao của một bước. Vì lý do này, "+" thường được thêm vào các lần phun trào được biết là nằm ở đầu trên của bước của chúng. Ví dụ, vụ phun trào Katla ở Nam Iceland vào ngày 12 tháng 10 năm 1918 được đánh giá ở mức VEI 4+ vì vụ phun trào là VEI 4 rất mạnh.
Suối Wah Wah: Eric Christiansen và Myron Best của Đại học Brigham Young giải thích bằng chứng ủng hộ vụ phun trào Wah Wah Springs là một trong những vụ phun trào núi lửa lớn nhất, nếu không nói là lớn nhất.
Trang web phun trào Toba: Khoảng 73.000 năm trước, một ngọn núi lửa được gọi là "Toba" đã phun trào trên đảo Sumatra, Indonesia. Đó là một trong những vụ phun trào núi lửa lớn nhất có thể được ghi nhận bằng chứng hiện tại. Vụ nổ được cho là đã chặt phá các bộ phận của Ấn Độ - khoảng 3000 dặm - và đẩy ra khoảng 2600 kilomet khối mảnh vụn núi lửa. Ngày nay, miệng núi lửa là hồ núi lửa lớn nhất thế giới - dài khoảng 100 km và rộng 35 km. Hình ảnh được sáng tác bằng dữ liệu Landsat Geocover 2000 từ NASA.
Vụ phun trào nào có VEI cao nhất?
Khoảng năm mươi vụ phun trào đã được xếp hạng VEI 8 vì chúng được cho là đã tạo ra một ejecta 1.000 km trở lên. Đây sẽ là một khối ejecta chưa hoàn thành dài mười km, rộng mười km và sâu mười km. Các vụ phun trào tại Toba (74.000 năm trước), Yellowstone (640.000 năm trước) và Hồ Taupo (26.500 năm trước) là ba trong số 47 địa điểm VEI 8 đã được xác định.
Vụ phun trào VEI 8 với khối lượng ejecta lớn nhất được biết đến là vụ phun trào Wah Wah Springs xảy ra ở bang Utah ngày nay, khoảng 30 triệu năm trước. Ước tính đã sản xuất hơn 5500 km khối ejecta trong khoảng một tuần.
(Các) vụ phun trào tại Paraná và Etendeka bẫy tỉnh lỵ có khối lượng phun trào hơn 2,6 triệu km2. Tuy nhiên, đây được cho là những vụ phun trào mạnh mẽ tạo ra dung nham bazan lỏng hơn là những vụ phun trào nổ tạo ra ejecta. Vụ phun trào Paraná và Etendeka xảy ra khoảng 128 đến 138 triệu năm trước. Dòng dung nham của chúng kéo dài từ phía đông Brazil đến các phần phía tây của Namibia và Angola. Chúng xảy ra khi Châu Phi và Nam Mỹ được kết nối.
Liên quan: Các loại núi lửa phun trào
Núi St. Helens phun trào: Vụ phun trào ngày 18 tháng 5 năm 1980 tại Núi St. Helens được hầu hết mọi người coi là một vụ phun trào khổng lồ. Vụ nổ đã loại bỏ 400 mét trên đỉnh núi, tạo ra một trận tuyết lở bao phủ 62 km2 và đánh sập cây trên diện tích khoảng 600 km2. Vụ phun trào này là VEI 4. Toba, ở VEI 8, đã nổ khoảng 10.000 lần. Hình ảnh bởi USGS.
Tần suất của các vụ phun trào lớn
Như với hầu hết các sự kiện tự nhiên, các vụ phun trào núi lửa nhỏ là rất phổ biến, và các vụ phun trào lớn là rất hiếm. Dữ liệu bên trái từ Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ tóm tắt tần suất phun trào tương đối của các xếp hạng VEI khác nhau. Nó rõ ràng cho thấy sự hiếm hoi của các vụ phun trào VEI cao - nhưng chứng minh rằng chúng là những sự kiện có thể xảy ra.
Biểu đồ thanh trên trang này tóm tắt tần suất các vụ phun trào với các xếp hạng VEI khác nhau sử dụng dữ liệu từ Chương trình núi lửa toàn cầu của Viện Smithsonian cho các vụ phun trào xảy ra trong khoảng 10.000 năm trước và 1994. Chỉ có bốn vụ phun trào VEI 7 được ghi nhận, nhưng đã kết thúc Ba nghìn sự kiện VEI 2 đã xảy ra. May mắn thay, những vụ phun trào rất lớn là những sự kiện rất hiếm.
VEI so với tần suất phun trào: Biểu đồ này cho thấy các vụ phun trào nhỏ, ít nổ thường xuyên hơn nhiều so với các vụ phun trào lớn. Dữ liệu được sử dụng để chuẩn bị biểu đồ là từ cơ sở dữ liệu Chương trình núi lửa toàn cầu của Viện Smithsonian. Cơ sở dữ liệu này bao gồm các vụ phun trào được ghi lại và lịch sử xảy ra trong khoảng 10.000 năm trước và 1994.
Ước tính Khối lượng Ejecta
Khi một vụ nổ bùng nổ xảy ra, ejecta được lan truyền bởi lực của vụ nổ và bởi gió. Nó thường dày nhất gần nguồn và giảm độ dày theo khoảng cách.
Với các vụ phun trào ngày nay, các nhà quan sát có thể lập các báo cáo độ dày tro từ nhiều vị trí khác nhau và tạo ra một bản đồ đường viền về độ dày tro. Dữ liệu này có thể được sử dụng để ước tính khối lượng của ejecta.
Ước tính chính xác trở nên khó khăn hơn khi vụ phun trào xảy ra ở một vùng xa xôi và rất khó khăn khi vụ phun trào xảy ra trên một hòn đảo cách rất xa các đảo hoặc khối đất liền khác. Trong những tình huống này, kích thước của đám mây phun trào và thời gian của vụ phun trào có thể được kết hợp với dữ liệu tiền gửi tro để chỉ định xếp hạng VEI.
Các vấn đề ước tính tương tự xảy ra trong việc tính toán khối lượng ejecta cho các vụ phun trào cổ đại. Ejecta dễ bị xói mòn và thường được bao phủ bởi các vật liệu trẻ hơn. Trong những tình huống này, "ước tính tốt nhất" phải được thực hiện. Khi việc gán số VEI là khó khăn, một dấu hỏi thường được thêm vào số để biểu thị sự không chắc chắn. Ví dụ, Dự án Núi lửa Toàn cầu liệt kê VEI của vụ phun trào Italys Vesuvius vào ngày 24 tháng 10 năm 79 sau Công nguyên là "5?" bởi vì không đủ dữ liệu có sẵn để chắc chắn về số lượng.
Tại sao quy mô dừng lại ở VEI 8?
Các vụ phun trào lớn nhất đã được ghi nhận cho đến nay đã được đánh giá ở mức VEI 8. Các vụ phun trào lớn hơn Toba, Yellowstone và các sự kiện VEI 8 khác có thể xảy ra không? Liệu Trái đất có khả năng tạo ra vụ nổ có khả năng phóng ra 10.000 km khối ejecta cần thiết để đánh giá một vụ phun trào VEI 9?
Có thể bằng chứng cho một vụ phun trào VEI 9 tồn tại và được chôn trong hồ sơ địa chất. Những vụ phun trào lớn sẽ là những sự kiện rất hiếm, nhưng không thể nói rằng những vụ phun trào lớn chưa từng xảy ra. Nếu một vụ phun trào lớn xảy ra trong tương lai, nó sẽ là mối đe dọa đáng kể đối với sự sống trên Trái đất.
Tác giả: Hobart M. King, Tiến sĩ