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2019-09-01火山之歌—聽聽他們的鳴唱與心跳 597 期

Author 作者 林正洪/中央研究院地球科學研究所。

再噴發的可能性──火山的死活

過去歷史上曾經發生過許多火山災害,如2000多年前義大利古城龐貝(Pompeii),因維蘇威火山(Vesuvio)毫無預警的噴發,瞬間完全被毀滅。近期2010年冰島火山噴發,大量火山灰散布在歐洲上空,迫使許多機場關閉,觀光及商務旅客大量滯留機場外,航空貨運也大受影響。根據歐洲航空安全組織表示,短短幾天內,歐洲航空公司停飛的規模就已超過911恐怖攻擊,為第二次世界大戰以來最大規模航空業停飛事件,估計經濟損失達數十億歐元。
 
雖然地球上依舊存在許多火山,但是並非每個火山都有可能再度噴發。為評估每一個火山再度噴發的可能性,科學家利用多種不同的標準來界定火山種類,主要包括活火山、休火山與死火山:所謂活火山,就是未來具有再度噴發的可能性;反之,死火山代表未來完全不可能再噴發了;而休火山則是介於兩者之間,即目前沒有足夠的科學證據來說明它是死火山還是活火山。

從防災的角度來看,如何認定「活火山」是人類最關心的目標。首先,科學家可以依據經驗法則去分辨火山種類:若一個火山在過去1萬年內曾經有噴發紀錄,建議考慮它是個活火山。除此之外,也可以依據現象法則來判斷:如果在火山的下方可以找到岩漿庫,也應該考慮它是個活火山。
 

臺灣也有活跳跳的火山?

根據上述的經驗法則與現象法則來做判斷,臺灣北部的大屯火山群與宜蘭平原外海的龜山島,應該都符合一般科學上活火山的定義。

首先來探討一下龜山島上的火成岩,該岩石的熱螢光定年(thermoluminescence dating)結果證實,7000年前曾經有火山噴發紀錄。而大屯山地區火山灰定年研究也發現到,最後一次噴發可能為5000~6000年前。如此,龜山島與大屯火山群就已經符合國際火山學會,一般認定活火山的經驗法則,即1萬年來曾有火山活動,通常便可歸納為活火山。

為進一步確定這兩個火山的活動性,最近筆者的研究團隊利用地震S波無法通過液態物質的原理,分別證明大屯火山群與龜山島都有岩漿庫存在,因此這兩個火山也都符合國際火山學會認定活火山的現象法則標準。
 

監測一座火山,看的是什麼?

雖然臺灣在人類歷史上沒有火山噴發紀錄,但未來因火山活動所造成的複合式災害也不能完全排除。這些火山是否有機會再次活動,不僅是值得研究的科學議題,更關係北臺灣居民的生命財產安全。

為增進我國對於火山觀測的能力及了解現有火山活動的現況,政府已經於2011年在陽明山國家公園內的菁山保育中心設置大屯火山觀測站,而主要的火山監測方法包括有火山地震活動監測、火山氣體與溫泉水的化學成份分析調查、地殼變形的量測、地溫監測與噴氣即時影像監測等。
 
圖一:大屯火山觀測站之各項監測示意圖。

 
目前主要即時監測方法的基本觀念如圖一所示。首先,當岩漿往上湧升或熱水系統壓力增加時,地殼常會膨脹隆起,地表產生明顯變形,這些外型變化可分別利用水準測量、GPS及傾斜儀等精密大地測量技術來量測。此外,只要有火山底下岩漿活動,大量的火山氣體就會釋放到地表上,故火山氣體及溫泉水的化學成份分析調查,也是大屯火山觀測站重要監測工作。......【更多內容請閱讀科學月刊第597期】