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 nell’illustrazione sopra rappresentano il volume di tefra eruttata 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 St. Helens (1980) e il Monte Pinatubo (1991) siano state enormi, sono molto piccole 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 tefra prodotto durante un’eruzione. Le sfere in questo diagramma forniscono un confronto dimensionale relativo per ogni passo dell’indice.
Scale di Misurazione per Eventi Naturali
Misurare la dimensione o la forza degli eventi naturali è sempre stata una sfida per gli scienziati naturali. Hanno sviluppato la scala di magnitudo Richter 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 i danni causati da un tornado. Queste scale sono preziose per confrontare diversi eventi e per comprendere la quantità di danni che eventi di diversa dimensione possono causare.
Misurare la forza di un’eruzione vulcanica è più impegnativo 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. C’è anche il problema che alcune eruzioni sono esplosive (materiali rocciosi vengono espulsi dal cratere), mentre altre eruzioni sono effusive (roccia fusa fluisce dal cratere).
Eruzione del Redoubt: Nube eruttiva del 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.
Misurare le Eruzioni Esplosive
Chris Newhall del United States Geological Survey e Stephen Self dell’Università delle Hawaii hanno sviluppato l’Indice di Esplosività Vulcanica (VEI) nel 1982. È una scala relativa che consente di confrontare tra loro le eruzioni vulcaniche esplosive. È molto preziosa perché può essere utilizzata sia per le eruzioni recenti che gli scienziati hanno osservato sia per le eruzioni storiche avvenute migliaia o milioni di anni fa.
La caratteristica principale dell’eruzione utilizzata per determinare l’indice di esplosività vulcanica è il volume di materiale piroclastico espulso dal vulcano. Il materiale piroclastico include cenere vulcanica, tefra, flussi piroclastici e altri tipi di ejecta. Anche l’altezza della colonna eruttiva e la durata dell’eruzione sono considerate nell’assegnazione di un livello VEI a un’eruzione.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen e Myron Best della Brigham Young University spiegano le prove che supportano l’eruzione di Wah Wah Springs come una delle più grandi, se non la più grande, eruzioni vulcaniche esplosive conosciute.
Fish Canyon Tuff: Un’altra eruzione VEI 8 che rivaleggia con Wah Wah Springs si è verificata circa 28 milioni di anni fa in quella che ora è la parte sud-occidentale del Colorado. L’eruzione alla caldera di La Garita ha prodotto il Fish Canyon Tuff, un ignimbrite dacitico, con un volume stimato originale di circa 5.000 chilometri cubici! Immagine di USGS.
Passi della Scala VEI
La scala VEI inizia da 0 per le eruzioni che producono meno di 0,0001 chilometri cubici di ejecta. La maggior parte di queste eruzioni sono molto piccole. Tuttavia, alcune di esse sono “effusive” piuttosto che “esplosive”. Le eruzioni effusive sono caratterizzate dal flusso di lava dal cratere invece che dall’espulsione di ejecta.
Le eruzioni classificate come VEI 1 producono tra 0,0001 e 0,001 chilometri cubici di ejecta. Sopra il VEI 1, la scala diventa logaritmica, il che significa che ogni passo della scala rappresenta un aumento di 10 volte nella quantità di materiale espulso. Le eruzioni VEI 2 producono tra 0,001 e 0,01 chilometri cubici di ejecta. Le eruzioni VEI 3 producono tra 0,01 e 0,1 chilometri cubici di ejecta. La progressione della scala da VEI 0 a VEI 8 è mostrata nel diagramma in questa pagina.
Con ogni passo della scala che rappresenta un aumento di esplosività di 10 volte, un VEI 5 è circa dieci volte più esplosivo di un VEI 4. Due passi della scala rappresentano un aumento di 100 volte nell’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 questo si basa sul volume di ejecta.
Poiché ogni passo della scala rappresenta un aumento di 10 volte nel materiale espulso, c’è una differenza enorme nella dimensione di un’eruzione all’estremità bassa di un passo e un’eruzione all’estremità alta di un passo. Per questo motivo, spesso viene aggiunto un “+” alle eruzioni che si sa essere all’estremità superiore del loro passo. Ad esempio, l’eruzione di Katla nel sud dell’Islanda il 12 ottobre 1918 è stata classificata come VEI 4+ perché l’eruzione è stata un VEI 4 molto forte.
Sito dell’eruzione di Toba: Circa 73.000 anni fa, un vulcano noto come “Toba” eruttò sull’isola di Sumatra, in Indonesia. Fu una delle più grandi eruzioni vulcaniche che possono essere documentate con le prove attuali. Si ritiene che l’esplosione abbia deforestato parti dell’India – a circa 3000 miglia di distanza – e abbia espulso circa 2600 chilometri cubici di detriti vulcanici. Oggi il cratere è il più grande lago vulcanico del mondo – circa 100 chilometri di lunghezza e 35 chilometri di larghezza. Immagine composta utilizzando dati Landsat Geocover 2000 della NASA.
Quale Eruzione Ha il VEI Più Alto?
Circa cinquanta eruzioni sono state classificate come VEI 8 perché si pensa che abbiano prodotto un incredibile volume di 1.000 chilometri cubici o più di ejecta. Questo sarebbe una massa di ejecta non compattata lunga dieci chilometri, larga dieci chilometri e profonda dieci chilometri. Le eruzioni a Toba (74.000 anni fa), Yellowstone (640.000 anni fa) e Lago Taupo (26.500 anni fa) sono tre dei 47 siti VEI 8 che sono stati identificati.
L’eruzione VEI 8 con il maggior volume di ejecta conosciuto è l’eruzione di Wah Wah Springs che si è verificata in quella che ora è lo stato dello Utah, circa 30 milioni di anni fa. Si stima che abbia prodotto oltre 5500 chilometri cubici di ejecta in circa una settimana.
L’eruzione(i) alla provincia ignea dei trappi del Paraná e dell’Etendeka ha avuto un volume eruttivo di oltre 2,6 milioni di chilometri cubici. Tuttavia, si pensa che queste siano eruzioni effusive che producono lava basaltica fluida piuttosto che eruzioni esplosive che producono ejecta. L’eruzione(i) del Paraná e dell’Etendeka si è verificata circa 128-138 milioni di anni fa. I loro flussi di lava si estendono dall’est del Brasile alle porzioni occidentali della Namibia e dell’Angola. Si sono verificate quando l’Africa e il Sud America erano collegati.
Eruzione del Monte St. Helens: L’eruzione del 18 maggio 1980 al Monte St. Helens è stata considerata dalla maggior parte delle persone un’enorme eruzione. L’esplosione ha rimosso i primi 400 metri 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 è stata un VEI 4. Toba, con un VEI 8, è stata circa 10.000 volte più esplosiva. Immagine di USGS.
La Frequenza delle Grandi Eruzioni
Frequenza delle Eruzioni VEI
| VEI | Frequenza |
|---|---|
| 0 | frequente |
| 1 | frequente |
| 2 | decine all’anno |
| 3 | diverse all’anno |
| 4 | decine per decennio |
| 5 | una per decennio |
| 6 | diverse per secolo |
| 7 | diverse per millennio |
| 8 | due per 100.000 anni |
Come per la maggior parte degli eventi naturali, le piccole eruzioni vulcaniche sono molto comuni, e le grandi eruzioni sono molto rare. I dati a sinistra del United States Geological Survey riassumono la frequenza relativa delle eruzioni di vari livelli VEI. Mostra chiaramente la rarità delle eruzioni ad alto VEI – ma dimostra che sono eventi possibili.
Il grafico a barre in questa pagina riassume la frequenza delle eruzioni con vari livelli VEI utilizzando dati del Global Volcanism Program dello Smithsonian Institution per le eruzioni avvenute tra circa 10.000 anni fa e il 1994. Solo quattro eruzioni di VEI 7 sono state documentate, ma oltre tremila eventi VEI 2 si sono verificati. Fortunatamente, le eruzioni molto grandi sono eventi molto rari.
VEI vs. frequenza delle eruzioni: Questo grafico mostra come le piccole eruzioni meno esplosive siano molto più frequenti delle grandi eruzioni. I dati utilizzati per preparare il grafico provengono dal database del Global Volcanism Program dello Smithsonian Institution. Questo database include eruzioni registrate e storiche avvenute tra circa 10.000 anni fa e il 1994.
Stima dei Volumi di Ejecta
Spessore della cenere a 16 km
| VEI | Spessore |
|---|---|
| 0 | nullo |
| 1 | spolverata |
| 2 | pochi centimetri |
| 3 | diversi centimetri |
| 4 | alcune decine di centimetri |
| 5 | circa 1/2 metro |
| 6 | circa tre metri |
| 7 | almeno diversi metri |
Quando si verifica un’eruzione esplosiva, l’ejecta viene dispersa dalla forza dell’esplosione e dal vento. Tipicamente è più spessa vicino alla fonte e diminuisce di spessore con la distanza.
Con le eruzioni attuali, gli osservatori possono compilare rapporti sullo spessore della cenere da molte località diverse e creare una mappa di contorno dello spessore della cenere. Questi dati possono essere utilizzati per stimare il volume di ejecta.
Le stime accurate diventano più difficili quando l’eruzione si verifica in un’area remota e molto difficili quando l’eruzione si verifica su un’isola che è a grande distanza da altre isole o masse terrestri. In queste situazioni, la dimensione della nube eruttiva e la durata dell’eruzione possono essere combinate con i dati sui depositi di cenere per assegnare un livello VEI.
Problemi di stima simili si verificano nel calcolare i volumi di ejecta per le eruzioni antiche. L’ejecta è facilmente erodibile e spesso coperta da materiali più giovani. In queste situazioni, devono essere fatte “migliori stime”. Quando assegnare un numero VEI è difficile, spesso viene aggiunto un punto interrogativo al numero per indicare l’incertezza. Ad esempio, il Global Volcanism Project elenca il VEI dell’eruzione del 24 ottobre 79 d.C. del Vesuvio in Italia come ”5?” perché non sono disponibili dati sufficienti per essere certi del numero.
Informazioni sull’Esplosività Vulcanica
- Eruzione del supervulcano – a Sumatra – deforestò l’India 73.000 anni fa: Comunicato stampa pubblicato online dall’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, novembre 2009.
- Domande sui supervulcani: Osservatorio del Vulcano di Yellowstone, United States Geological Survey, ultimo accesso settembre 2022.
- Il corpo magmatico del Fish Canyon, campo vulcanico di San Juan, Colorado: Ringiovanimento ed eruzione di un batolite della crosta superiore: O. Bachmann, M.A. Dungan e P.W. Lipman, Journal of Petrology, Volume 43, pagine 1469-1503, 2002.
- Global Volcanism Program: Una tabulazione dei dati sulle eruzioni vulcaniche che include valutazioni VEI e volumi eruttivi per migliaia di vulcani in tutto il mondo. Smithsonian Institution, National Museum of Natural History, ultimo accesso settembre 2022.
- Supervulcani scoperti in Utah da geologi della BYU: Cara Caldwell, comunicato stampa della Brigham Young University, 8 dicembre 2013.
Perché la Scala si Ferma a VEI 8?
Le più grandi eruzioni esplosive documentate fino ad oggi sono state classificate come VEI 8. Potrebbero verificarsi eruzioni più grandi di Toba, Yellowstone e altri eventi VEI 8? La Terra ha la capacità di produrre un’esplosione capace di lanciare i 10.000 chilometri cubici di ejecta necessari per classificare un’eruzione VEI 9?
È possibile che esistano prove di un’eruzione VEI 9 sepolte nel record geologico. Eruzioni di tale portata sarebbero eventi molto rari, ma è impossibile dire che eruzioni di tale portata non si siano mai verificate. Se un’eruzione di tale portata dovesse verificarsi in futuro, sarebbe una minaccia significativa per la vita sulla Terra.