Contenu
- Échelles de mesure pour événements naturels
- Mesurer les éruptions explosives
- Les étapes de l'échelle VEI
- Quelle éruption a le plus haut VEI?
- La fréquence des grandes éruptions
- Estimation des volumes d'éjecta
- Pourquoi la balance s'arrête-t-elle à VEI 8?
Indice d'explosivité volcanique: Les sphères dans l'illustration ci-dessus représentent le volume de téphra en éruption pour certaines des éruptions volcaniques explosives les plus connues. Bien que la plupart des gens croient que le Vésuve (79 après JC - l'éruption de Pompéi), le mont Saint-Hélène (1980) et le Mont Pinatubo (1991) étaient énormes, ils sont très petits comparés aux éruptions anciennes telles que Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, etc. ou la longue vallée Caldera.
Indice d'explosivité volcanique: L'indice d'explosivité volcanique est basé sur le volume de téphra produit lors d'une éruption. Les sphères de ce diagramme donnent une comparaison de taille relative pour chaque étape de l'index.
Échelles de mesure pour événements naturels
Mesurer la taille ou la force d'événements naturels a toujours été un défi pour les scientifiques naturels. Ils ont mis au point l’échelle de Richter pour estimer la quantité d’énergie libérée par un séisme, l’échelle de Saffir-Simpson pour estimer le potentiel des ouragans et l’échelle de Fujita pour évaluer l’intensité des ouragans. Ces échelles sont précieuses pour comparer différents événements et pour comprendre l'ampleur des dommages que peuvent causer des événements de tailles différentes.
Mesurer la force d'une éruption volcanique est plus difficile que de recueillir des données sur la vitesse du vent ou de mesurer les mouvements du sol avec un instrument. Les éruptions volcaniques produisent différents types de produits, ont des durées différentes et se développent de différentes manières. Il existe également un problème selon lequel certaines éruptions sont explosives (les roches sont soufflées par l'évent), tandis que d'autres éruptions sont effusives (les roches en fusion s'échappent de l'évent).
Éruption de la redoute: Nuage d'éruption du volcan Redoute vu de la péninsule de Kenai. Cette éruption a duré du 14 décembre 1989 au 20 juin 1990. Ce n'était qu'un VEI 3. Le Toba était environ 10 000 fois plus explosif. Photographie de R. Clucas, 21 avril 1990. Image USGS. Agrandir. Plus d'information.
Mesurer les éruptions explosives
Chris Newhall de la United States Geological Survey et Stephen Self de l'Université de Hawaii ont mis au point l'indice de l'explosivité volcanique (VEI) en 1982. Il s'agit d'une échelle relative qui permet de comparer des éruptions volcaniques explosives. Il est très utile car il peut être utilisé à la fois pour les éruptions récentes dont les scientifiques ont été témoins et pour les éruptions historiques survenues il y a des milliers, voire des millions d'années.
La principale caractéristique d'éruption utilisée pour déterminer l'indice d'explosivité volcanique est le volume de matériau pyroclastique éjecté par le volcan. Les matériaux pyroclastiques comprennent les cendres volcaniques, le téphra, les écoulements pyroclastiques et d'autres types d'éjecta. La hauteur de la colonne d'éruption et la durée de l'éruption sont également prises en compte lors de l'attribution d'un niveau VEI à une éruption.
En relation: Risques volcaniques
Wah Wah Springs: Eric Christiansen et Myron Best de l'Université Brigham Young expliquent les preuves qui soutiennent l'éruption de Wah Wah Springs comme l'une des plus importantes, sinon la plus grande, des éruptions volcaniques explosives connues.
Fish Tuff Canyon: Une autre éruption VEI 8 qui rivalise avec Wah Wah Springs s'est produite il y a environ 28 millions d'années dans l'actuel sud-ouest du Colorado. L'éruption à La Garita Caldera a produit le Fish Canyon Tuff, un ignimbrite dacitique, avec un volume original estimé à environ 5 000 kilomètres cubes! Image par USGS. Agrandir / source de l'image.
Les étapes de l'échelle VEI
L'échelle VEI commence à 0 pour les éruptions produisant moins de 0,0001 kilomètre cube d'éjecta. La plupart de ces éruptions sont de très petite taille. Cependant, certains d'entre eux sont "effusifs" plutôt que "explosifs". Les éruptions effusives sont caractérisées par la lave qui coule de l'évent au lieu d'éjecta est soufflé de l'évent.
Les éruptions classées VEI 1 produisent entre 0,0001 et 0,001 kilomètre cube d'éjecta. Au-dessus de VEI 1, l'échelle devient logarithmique, ce qui signifie que chaque étape de l'échelle représente une augmentation de 10 fois la quantité de matériau éjecté. Les éruptions VEI 2 produisent entre 0,001 et 0,01 kilomètre cube d'éjecta. Les éruptions VEI 3 produisent entre 0,01 et 0,1 kilomètre cube d’éjecta. La progression de l'échelle de VEI 0 à VEI 8 est illustrée dans le diagramme sur cette page.
Chaque étape de l'échelle représentant une augmentation de l'explosivité de 10X, un VEI 5 est environ dix fois plus explosif qu'un VEI 4. Deux étapes de l'échelle indiquent une augmentation de 100X de l'explosivité. Par exemple, un VEI 6 est environ 100 fois plus explosif qu'un VEI 4. Un VEI 8 est un million de fois plus explosif qu'un VEI 2. Tout ceci est basé sur le volume de l'éjecta.
Étant donné que chaque étape de l'échelle représente une augmentation de 10 fois la quantité de matériau éjecté, il existe une différence énorme entre la taille d'une éruption au bas d'une marche et une éruption au haut d'une étape. Pour cette raison, un "+" est souvent ajouté aux éruptions connues pour se situer à l'extrémité supérieure de leur marche. Par exemple, l'éruption de Katla dans le sud de l'Islande le 12 octobre 1918 a été classée à VEI 4+ parce que l'éruption était une VEI 4 très forte.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen et Myron Best de l'Université Brigham Young expliquent les preuves qui soutiennent l'éruption de Wah Wah Springs comme l'une des plus importantes, sinon la plus grande, des éruptions volcaniques explosives connues.
Site d'éruption de Toba: Il y a environ 73 000 ans, un volcan connu sous le nom de "Toba" est entré en éruption sur l'île de Sumatra, en Indonésie. Ce fut l'une des plus grandes éruptions volcaniques qui peut être documentée avec les preuves actuelles. L’explosion aurait déforesté des régions de l’Inde - environ 3000 km plus loin - et aurait projeté environ 2600 kilomètres cubes de débris volcaniques. Aujourd'hui, le cratère est le plus grand lac volcanique au monde - environ 100 km de long et 35 km de large. Image composée à l'aide des données Landsat Geocover 2000 de la NASA.
Quelle éruption a le plus haut VEI?
Une cinquantaine d’éruptions ont été classées VEI 8 parce qu’elles produiraient un nombre incroyable d’éjectas de 1 000 kilomètres cubes. Ce serait une masse d'éjecta non compactée de dix kilomètres de long, dix kilomètres de large et dix kilomètres de profondeur. Les éruptions de Toba (il y a 74 000 ans), de Yellowstone (640 000 ans) et du lac Taupo (il y a 26 500 ans) sont trois des 47 sites VEI 8 recensés.
L’éruption VEI 8 avec le plus grand volume d’éjecta connu est l’éruption de Wah Wah Springs qui a eu lieu dans ce qui est maintenant l’état de l’Utah, il ya environ 30 millions d’années. On estime avoir produit plus de 5 500 kilomètres cubes d'éjecta en environ une semaine.
Les éruptions aux pièges de la province ignée du Paraná et d'Etendeka avaient un volume éruptif de plus de 2,6 millions de kilomètres cubes. Cependant, on pense que ce sont des éruptions effusives produisant de la lave liquide basaltique plutôt que des éruptions explosives produisant des éjectas. Les éruptions de Paraná et Etendeka ont eu lieu il y a environ 128 à 138 millions d'années. Leurs coulées de lave s'étendent de l'est du Brésil jusqu'à l'ouest de la Namibie et de l'Angola. Ils se sont produits lorsque l’Afrique et l’Amérique du Sud étaient connectées.
En relation: Types d'éruptions volcaniques
Eruption du mont St. Helens: L'éruption du 18 mai 1980 au mont Saint-Hélène a été considérée par la plupart des gens comme une énorme éruption. L'explosion a enlevé les 400 premiers mètres de la montagne, produit une avalanche de débris couvrant 62 kilomètres carrés et abattu des arbres sur une superficie d'environ 600 kilomètres carrés. Cette éruption était une VEI 4. Toba, à une VEI 8, était environ 10 000 fois plus explosif. Image par USGS.
La fréquence des grandes éruptions
Comme pour la plupart des événements naturels, les petites éruptions volcaniques sont très courantes et les grandes éruptions sont très rares. Les données de gauche du United States Geological Survey résument la fréquence relative des éruptions de différentes notations VEI. Il montre clairement la rareté des éruptions de VEI élevées - mais montre que ce sont des événements possibles.
Le graphique à barres sur cette page résume la fréquence des éruptions avec différentes notations VEI en utilisant les données du programme mondial contre le volcanisme de la Smithsonian Institution pour les éruptions survenues entre environ 10 000 ans et 1994. Seules quatre éruptions de VEI 7 ont été documentées, mais trois mille événements VEI 2 ont eu lieu. Heureusement, les très grandes éruptions sont des événements très rares.
VEI vs. fréquence d'éruption: Ce graphique montre à quel point les éruptions petites et moins explosives sont beaucoup plus fréquentes que les éruptions importantes. Les données utilisées pour préparer le graphique proviennent de la base de données du programme mondial sur le volcanisme de la Smithsonian Institution. Cette base de données comprend les éruptions enregistrées et historiques qui se sont produites entre environ 10 000 ans et 1994.
Estimation des volumes d'éjecta
Lorsqu’une éruption explosive se produit, l’éjecta est propagée par la force de l’explosion et par le vent. C'est généralement le plus épais près de la source et son épaisseur diminue avec la distance.
Avec les éruptions actuelles, les observateurs peuvent compiler des rapports d'épaisseur de cendres provenant de nombreux endroits différents et créer une carte de contour de l'épaisseur de cendres. Ces données peuvent être utilisées pour estimer le volume d'éjecta.
Les estimations précises deviennent plus difficiles lorsque l'éruption se produit dans une région éloignée et très difficiles lorsque l'éruption se produit sur une île très éloignée des autres îles ou des masses continentales. Dans ces situations, la taille du nuage d'éruption et la durée de l'éruption peuvent être combinées aux données de dépôt de cendres pour attribuer un classement VEI.
Des problèmes d'estimation similaires se produisent lors du calcul des volumes d'éjecta pour des éruptions anciennes. Ejecta est facilement érodé et souvent recouvert de matériaux plus jeunes. Dans ces situations, les "meilleures estimations" doivent être établies. Lorsque l'attribution d'un numéro VEI est difficile, un point d'interrogation est souvent ajouté au numéro pour indiquer une incertitude. Par exemple, le projet mondial sur le volcanisme répertorie le VEI de l'éruption du Vésuve d'Italie le 24 octobre 79 comme "5?" parce que des données insuffisantes sont disponibles pour être certain du nombre.
Pourquoi la balance s'arrête-t-elle à VEI 8?
Les éruptions explosives les plus importantes documentées à ce jour ont été notées VEI 8. Des éruptions plus importantes que celles de Toba, de Yellowstone et d’autres événements VEI 8 peuvent-elles se produire? La Terre a-t-elle la capacité de produire une explosion capable de déclencher les 10 000 kilomètres cubes d'éjecta nécessaires pour évaluer une éruption de VEI 9?
Il est possible que des preuves d'une éruption de VEI 9 existent et soient enfouies dans les archives géologiques. Les éruptions de cette ampleur seraient des événements très rares, mais il est impossible de dire que des éruptions de cette ampleur ne se sont jamais produites. Si une éruption aussi importante se produisait dans le futur, cela constituerait une menace importante pour la vie sur Terre.
Auteur: Hobart M. King, Ph.D.