火山喷发的级别是怎样规定的呢?
地震的级别有几种:李氏震级是用与震中一定距离的地面震幅来计算的,矩震级是由断层错动的地震矩来计算的.台风的级别是由风速大小来衡量的。而火山喷发的级别是用喷发物的体积来计算的,通常称为火山爆发指数(VEI),从0-8级,喷发出1立方公里火山碎屑物,作为VEI=5,也就是5级喷发。
http://s9/middle/7e67b28btad4630728bc8&690火山级别(VEI)与火山喷发物质及喷发柱高度的关系图
火山活动能量包括由熔岩、火山灰等喷出物携带的热能,火山喷出物的速度、质量换算的运动能,岩浆及其围岩上升产生的重力势能,火山内部状态变化产生的应变能等,以及火山活动产生的地震波、空气波动的振动能。其中热能是力学能的100-1000倍,所以火山喷发释放的能量主要部分是热能。热能E的计算是根据其所喷发的火山位置的体积V、比重d、温度T,以及一个包含岩浆比热和热功当量的参数K.
传统的看法认为火山喷发释放的能量中热能大于力学能,而实际上不同的火山喷发有不同的能量分配方式。有些火山喷发中力学能比热能要大得多,比如阿苏火山1958年的蒸汽岩浆喷发的力学动能相当于热能的10倍(Shimozuru,1968)。圣玛利亚火山1902年喷发动能和热能的比大约5
%(Rose,
1972)。埃特纳火山1978-1982年地震和颤动的能量至少比岩浆上升2km的热能和势能要少一个量级以上(Cristofolini
et al, 1987)。近来人们开始考虑岩浆喷发过程中的碎裂化的势能(Kueppers et al,2006)。
对火山喷发能量的估计有很大分歧,可以差一个数量级。圣海伦斯1980年喷发(VEI=5)的能量1~13×1017焦耳,1883年喀拉喀托火山喷发(VEI=6)的能量8.4~20×1018焦耳。
火山级别,喷发体积能量,喷发柱高度,实例等见下表:
|
级别
(VEI)
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描述
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喷发体积
km3
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能量
10^15焦耳
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实例
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0
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0.105
|
夏威夷
基拉韦厄
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1
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轻微喷发
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10-5-10-3
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0.63
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意大利
斯特朗博利
|
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2
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小喷发
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0.001-0.01
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3.8
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哥伦比亚
加列拉斯
|
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3
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中等喷发
|
0.01-0.1
|
23
|
哥伦比亚
鲁伊兹
|
|
4
|
强烈喷发
|
0.1-1
|
140
|
印尼
默拉皮
|
|
5
|
大喷发
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1.0-10.0
|
830
|
美国
圣海伦斯
|
|
6
|
巨大喷发
|
10-100
|
5000
|
印尼
喀拉喀托
|
|
7
|
特大喷发
|
100-1000
|
30000
|
印尼
坦博拉
|
|
8
|
超级喷发
|
>1000
|
180000
|
美国
黄石
|
广岛原子弹相当于5.29×10^13焦耳的能量,培雷火山的一次史前喷发,能量相当于广岛原子弹的2万倍。可见大自然的威力有多大。
还有不少火山活动不是单纯爆炸性的,除了喷发火山碎屑外,还平静地溢出熔岩。圣海伦斯火山1980年喷发了1.2km3的火山碎屑,相当于VEI=5,同时还喷出了0.07
km3的熔岩。
富士山火山1707年喷发了2.1 km3的火山碎屑,相当于VEI=5,而公元864年喷发了1.3
km3的熔岩,VEI却只等于3,两次喷发的体积相当,VEI却差两级。
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