Volcans

Indice d'explosivité volcanique (VEI)



Certaines éruptions volcaniques sont des milliers, voire un million de fois plus explosives que d'autres.

Indice d'explosivité volcanique: Les sphères de 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 par rapport aux éruptions anciennes telles que Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, ou Long Valley 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 les événements naturels

Mesurer la taille ou la force des événements naturels a toujours été un défi pour les spécialistes des sciences naturelles. Ils ont développé l'échelle de Richter Magnitude pour estimer la quantité d'énergie libérée par un tremblement de terre, l'échelle Saffir-Simpson pour estimer le potentiel d'un ouragan et l'échelle Fujita pour évaluer l'intensité des ouragans. Ces échelles sont utiles pour comparer différents événements et pour comprendre la quantité de dommages que des événements de différentes tailles peuvent causer.

Mesurer la force d'une éruption volcanique est plus difficile que de collecter des données sur la vitesse du vent ou de mesurer le mouvement du sol avec un instrument. Les éruptions volcaniques produisent différents types de produits, ont des durées différentes et se développent de différentes manières. Il y a aussi un problème que certaines éruptions sont explosives (les matériaux rocheux sont projetés par l'évent), tandis que d'autres éruptions sont effusives (la roche fondue s'écoule de l'évent).

Éruption de redoute: Nuage d'éruption du volcan Redoubt 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 d'Hawaï ont développé l'indice d'explosivité volcanique (VEI) en 1982. C'est une échelle relative qui permet de comparer les éruptions volcaniques explosives. Il est très précieux car il peut être utilisé à la fois pour des éruptions récentes dont les scientifiques ont été témoins et des éruptions historiques qui se sont produites il y a des milliers ou 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. Le matériau pyroclastique comprend les cendres volcaniques, le téphra, les écoulements pyroclastiques et d'autres types d'éjectas. 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.

Connexes: dangers volcaniques

Ressorts Wah Wah: 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 grandes, sinon la plus grande, des éruptions volcaniques explosives connues.

Tuf de Fish Canyon: Une autre éruption de VEI 8 qui rivalise avec Wah Wah Springs s'est produite il y a environ 28 millions d'années dans ce qui est maintenant le sud-ouest du Colorado. L'éruption à La Garita Caldera a produit le Fish Canyon Tuff, une ignimbrite dacitique, avec un volume initial estimé à environ 5000 kilomètres cubes! Image de l'USGS. Agrandir / source d'image.

Étapes de l'échelle VEI

L'échelle VEI commence à 0 pour les éruptions qui produisent 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 de la lave s'écoulant de l'évent au lieu d'éjectas projetés par l'évent.

Les éruptions évaluées à 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 matière éjectée. 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 indiquée dans le diagramme de cette page.

Chaque étape de l'échelle représentant une augmentation d'explosivité de 10X, un VEI 5 ​​est environ dix fois plus explosif qu'un VEI 4. Deux étapes de l'échelle correspondent à 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 cela est basé sur le volume éjecté.

Parce que chaque étape de l'échelle est une augmentation de 10 fois le matériel éjecté, il y a une énorme différence dans la taille d'une éruption à l'extrémité inférieure d'une étape et d'une éruption à l'extrémité supérieure d'une étape. Pour cette raison, un "+" est souvent ajouté aux éruptions qui sont connues pour être sur l'extrémité supérieure de leur étape. Par exemple, l'éruption de Katla dans le sud de l'Islande le 12 octobre 1918 a été évaluée à VEI 4+ parce que l'éruption était un VEI 4 très fort.

Ressorts Wah Wah: 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 grandes, 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" a éclaté sur l'île de Sumatra, en Indonésie. Ce fut l'une des plus grandes éruptions volcaniques qui puisse être documentée avec les preuves actuelles. On pense que l'explosion a déboisé des régions de l'Inde - à environ 3000 miles de distance - et éjecté environ 2600 kilomètres cubes de débris volcaniques. Aujourd'hui, le cratère est le plus grand lac volcanique du monde - environ 100 kilomètres de long et 35 kilomètres de large. Image composée à l'aide de données Landsat Geocover 2000 de la NASA.

Quelle éruption a le VEI le plus élevé?

Une cinquantaine d'éruptions ont été notées VEI 8 parce qu'elles auraient produit un incroyable 1 000 kilomètres cubes ou plus d'éjecta. Ce serait une masse d'éjectas non compactés de dix kilomètres de long, de dix kilomètres de large et de dix kilomètres de profondeur. Les éruptions à Toba (il y a 74 000 ans), à Yellowstone (il y a 640 000 ans) et au lac Taupo (il y a 26 500 ans) sont trois des 47 sites VEI 8 qui ont été identifiés.

L'éruption VEI 8 avec le plus grand volume d'éjecta connu est l'éruption de Wah Wah Springs qui s'est produite dans ce qui est maintenant l'état de l'Utah, il y a environ 30 millions d'années. On estime qu'elle a produit plus de 5500 kilomètres cubes d'éjecta en une semaine environ.

Les éruptions dans la province ignée des pièges de Paraná et d'Etendeka ont eu 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 basaltique fluide plutôt que des éruptions explosives produisant des éjectas. Les éruptions du Paraná et d'Etendeka se sont produites il y a environ 128 à 138 millions d'années. Leurs coulées de lave s'étendent de l'est du Brésil sur les parties occidentales de la Namibie et de l'Angola. Ils se sont produits lorsque l'Afrique et l'Amérique du Sud étaient connectées.

Connexes: Types d'éruptions volcaniques

Éruption du mont St. Helens: L'éruption du 18 mai 1980 au mont St. Helens était considérée par la plupart des gens comme une énorme éruption. L'explosion a enlevé les 400 premiers mètres de la montagne, a produit une avalanche de débris qui a couvert 62 kilomètres carrés et a abattu des arbres sur une superficie d'environ 600 kilomètres carrés. Cette éruption était un VEI 4. Toba, à un VEI 8, était environ 10 000 fois plus explosif. Image de l'USGS.

La fréquence des éruptions importantes


Fréquence d'éruption VEI
VEILa fréquence
0fréquent
1fréquent
2des dizaines par an
3plusieurs par an
4des dizaines par décennie
5un par décennie
6plusieurs par siècle
7plusieurs par millénaire
8deux pour 100 000 ans
Données de l'USGS.

Comme pour la plupart des événements naturels, les petites éruptions volcaniques sont très courantes et les grandes éruptions sont très rares. Les données à gauche de la United States Geological Survey résument la fréquence relative des éruptions de divers indices VEI. Il montre clairement la rareté des éruptions VEI élevées - mais démontre qu'il s'agit d'événements possibles.

Le graphique à barres sur cette page résume la fréquence des éruptions avec différentes notations VEI en utilisant les données du Global Volcanism Program 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 sur trois mille événements VEI 2 se sont produits. Heureusement, les très grandes éruptions sont des événements très rares.

VEI vs fréquence d'éruption: Ce graphique montre à quel point les petites éruptions explosives sont beaucoup plus fréquentes que les grandes éruptions. Les données utilisées pour préparer le graphique proviennent de la base de données du Global Volcanism Program 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


Épaisseur des cendres à 16 km
VEIÉpaisseur
0néant
1saupoudrage
2quelques centimètres
3plusieurs centimètres
4quelques dizaines de centimètres
5environ 1/2 mètre
6environ trois mètres
7au moins plusieurs mètres
Données de l'USGS.

Lorsqu'une éruption explosive se produit, l'éjecta se propage par la force de l'explosion et par le vent. Elle est généralement la plus épaisse près de la source et diminue en épaisseur avec la distance.

Avec les éruptions actuelles, les observateurs peuvent compiler des rapports sur l'épaisseur des cendres à partir de nombreux endroits différents et créer une carte de contour de l'épaisseur des cendres. Ces données peuvent être utilisées pour estimer le volume d'éjecta.

Des 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 qui est très éloignée d'autres îles ou masses terrestres. Dans ces situations, la taille du nuage d'éruption et la durée de l'éruption peuvent être combinées avec des données de dépôt de cendres pour attribuer une note VEI.

Des problèmes d'estimation similaires se produisent dans le calcul des volumes d'éjecta pour les éruptions anciennes. Ejecta est facilement érodé et souvent recouvert de matériaux plus jeunes. Dans ces situations, des «meilleures estimations» doivent être faites. Lorsque l'attribution d'un numéro VEI est difficile, un point d'interrogation est souvent ajouté au numéro pour indiquer l'incertitude. Par exemple, le Global Volcanism Project répertorie le VEI du 24 octobre 79 de l'éruption du Vésuve en Italie comme "5?" car les données sont insuffisantes pour être certain du nombre.

Informations sur l'explosivité volcanique
Éruption du supervolcan - à Sumatra - déboisé en Inde il y a 73 000 ans: communiqué de presse publié en ligne par l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, novembre 2009.
Questions sur les supervolcans: Observatoire des volcans de Yellowstone, United States Geological Survey, consulté pour la dernière fois en août 2016.
Le corps magmatique de Fish Canyon, champ volcanique de San Juan, Colorado: rajeunissement et éruption d'un batholite de la croûte supérieure: O. Bachmann, M.A. Dungan et P.W. Lipman, Journal of Petrology, Volume 43, pages 1469-1503, 2002.
Global Volcanism Program: Une tabulation des données sur l'éruption volcanique qui inclut les évaluations VEI et les volumes éruptifs pour des milliers de volcans dans le monde. Smithsonian Institution, National Museum of Natural History, consulté pour la dernière fois en août 2016.
Supervolcans découverts dans l'Utah par des géologues de BYU: Cara Caldwell, communiqué de presse de l'Université Brigham Young, 8 décembre 2013.

Pourquoi la balance s'arrête-t-elle à VEI 8?

Les éruptions explosives les plus importantes qui ont été documentées à ce jour ont été évaluées à VEI 8. Des éruptions plus importantes que Toba, Yellowstone et d'autres événements VEI 8 pourraient-elles se produire? La Terre a-t-elle la capacité de produire une explosion capable de lancer les 10 000 kilomètres cubes d'éjecta nécessaires pour évaluer une éruption VEI 9?

Il est possible que des preuves d'une éruption VEI 9 existent et soient enterrées dans le dossier géologique. Des éruptions aussi importantes seraient des événements très rares, mais il est impossible de dire que des éruptions aussi importantes ne se sont jamais produites. Si une éruption aussi importante devait se produire à l'avenir, ce serait une menace importante pour la vie sur Terre.

Auteur: Hobart M. King, Ph.D.