大屯火山群是活火山？噴發會有大災難？讓中研院研究員為 ...

我是用自己發明的「陰影法」，標定大屯火山群岩漿庫的位置和面積。

原理如下：在透明的盒子裡吊起一顆金球，假設盒子上方是北台灣地表，盒子裡的金球 ... 深度旅遊 小鎮 山野 海洋 公路 環島 雙鐵 攻略 住宿 台灣味 誠食 好物 百工 建築 藝文 觀點 活動 農耕 特輯精選 負責任的旅行 療癒公路 遠方任意門 和山一起呼吸 廟宇覺旅 山林本事 縣市尋訪 不分區 基隆市 台北市 新北市 桃園市 新竹市 新竹縣 苗栗縣 台中市 彰化縣 南投縣 雲林縣 嘉義市 嘉義縣 台南市 高雄市 屏東縣 台東縣 花蓮縣 宜蘭縣 澎湖縣 金門縣 連江縣 地方創生 創意教案 Podcast 深度旅遊 小鎮 山野 海洋 公路 環島 雙鐵 攻略 住宿 台灣味 誠食 好物 百工 建築 藝文 觀點 活動 農耕 特輯精選 負責任的旅行 療癒公路 遠方任意門 和山一起呼吸 廟宇覺旅 山林本事 縣市尋訪 不分區 基隆市 台北市 新北市 桃園市 新竹市 新竹縣 苗栗縣 台中市 彰化縣 南投縣 雲林縣 嘉義市 嘉義縣 台南市 高雄市 屏東縣 台東縣 花蓮縣 宜蘭縣 澎湖縣 金門縣 連江縣 地方創生 創意教案 Podcast 會員專屬 廣告刊登 關於微笑 我要投稿 訂閱雜誌 電子報 首頁 台灣味 觀點 大屯火山群是活火山？噴發會有大災難？讓中研院研究員為你解惑 大屯火山群不可怕，可怕來自不懂它。

馬上來看看中研院地科所研究員林正洪怎麼說。

研之有物 林洵安 2019-07-12 33369 台北市 2019年5月27日，在大屯火山群觀測研究成果記者會上，中研院地科所研究員林正洪與研究團隊經過長期監測，認定大屯火山群及龜山島為活火山。

消息一出，因大屯火山群緊鄰大台北地區，噴發是否會影響民眾安全引發熱議。

但科學上如何證明大屯火山群是活火山？火山噴發會造成哪些災害？應該如何監測和預防？本文專訪林正洪研究員，一一來破解。

大屯火山群七星山上的小油坑。

（圖片來源：林正洪） 先來瞧瞧大屯火山群的範圍有多大！大屯火山群包含20多個火山體，如大屯山、七星山、紗帽山、竹子山和大尖山等。

這些火山體緊鄰台北地區，其中天母、北投、士林皆位於山腳，即使台北市中心的101大樓距七星山也不過15公里。

早期學者認為大屯火山群最近一次噴發已超過10萬年，而且不再活動，應是休火山或死火山。

「但近年研究顯示：大屯火山群噴發紀錄應為6千年前，而且地底有岩漿庫，這些都可以證實大屯火山群是活火山！」林正洪表示。

如何判斷火山「是死是活」？ 死火山，顧名思義它不再活動，即使曾經活動，也是發生在一、兩百萬年以前，甚至更久。

（延伸閱讀：玄武岩的密碼，了解澎湖從地底講起） 廣告 而活火山，如夏威夷的火山、日本阿蘇火山和櫻島火山，幾乎隨時在噴煙，甚至偶爾還有岩漿跑上來，就是現生的活火山。

但科學不能只用描述，所以還有兩個方式來判定：其一是「憑經驗」，研究火山1萬年內是否曾經噴發，其二是「看現象」，看看底下是否有岩漿庫。

所謂憑經驗，就像發生竊案，警察會先找這兩、三年犯過竊盜罪的人，而不是30年之前有前科的人。

以火山來說，噴發的歷史紀錄就是火山的「前科」，可以作為評定標準；至於為什麼是1萬年，是沒辦法中的辦法，因為非得訂個標準。

而在地質學研究中最年輕之地層為全新世（Holocene），是大約1萬年前開始沉積之地層。

再以現象來看，如果找到岩漿庫，也就是火山的「彈藥庫」，那麼不管過去有沒有噴發，就要把它歸為活火山。

科學界多用以上兩個標準，如果都符合，就更沒有質疑的空間。

過去認為大屯火山群是死火山，近年研究卻說它是活火山，這是怎麼回事呢？ 判斷大屯火山群在10萬年前噴發，大概是1980年代的研究，那時多用鉀氬做岩石定年。

這種定年方式，用來測量百萬年或億萬年尺度的現象，10萬年是它的「最小刻度」。

廣告 換句話說，使用這種方法來做大屯火山群的定年，就像拿一把刻度很粗的尺測量，發現最小刻度內有東西，但已到極限無法再細看，只能說是10萬年。

直到2011年，中研院地科所同事陳中華和俄羅斯學者，將大屯火山群的火山灰拿去做碳十四定年。

這種方式的「刻度」比較細，可以到千年、萬年。

結果發現：大屯火山群最近一次噴發應該在大約5千到6千年前，符合1萬年內有噴發紀錄的活火山標準。

除了噴發紀錄，還有證據說明大屯火山群是活火山嗎？ 火山地震波也能說明大屯火山群在活動。

資料來源：林正洪。

圖片重製：林洵安。

大屯火山群的地震波，跟宜蘭、花蓮、嘉義的地震波很不一樣。

宜蘭、花蓮地震是斷層錯動，就是岩層被扯斷造成的地震振動。

這種振動就好像一把吉他的弦同時扯斷，高頻、低頻、中頻各種頻率都有。

但在大屯火山偵測到的火山地震，是單一頻率的水滴狀地震波，以及多個頻率共鳴的螺絲釘狀地震波。

而不論是單頻或多頻火山地震，統統都是活火山才有的現象。

為什麼？因為活火山有熱量，可以產生高壓氣體或液體，當它們從地底沿著岩縫往上竄，因為岩壁長寬固定，就會產生特定頻率的振動，好像火山在「吹直笛」！因為這個原理就像吹直笛時按住特定的孔，形成固定長寬的空氣柱，就會吹出單一頻率的聲音。

廣告 反過來說，死火山沒有熱能，不能產生這些高壓氣體和液體。

就像煮開水，瓦斯還在底下燒，蒸氣不斷往上冒，鍋蓋就會動、然後呼呼作響；如果把瓦斯關掉，沒有了熱源，水會慢慢冷掉，鍋子也就不再發出聲音。

除了火山地震，火山氣體氦同位素比例以及地殼變化，也都間接支持大屯火山群是有能量的火山，不是死火山，但最直接證據還是確認它底下真的有岩漿庫。

如何確認大屯火山群底下有岩漿庫？您是像電影一樣開潛艦鑽入地底嗎？ 現在的科學技術不可能帶人鑽進熾熱的地底，親眼證實岩漿庫的存在。

我是用自己發明的「陰影法」，標定大屯火山群岩漿庫的位置和面積。

原理如下：在透明的盒子裡吊起一顆金球，假設盒子上方是北台灣地表，盒子裡的金球是岩漿庫。

然後關上燈一片漆黑，看不見盒子裡的情況（就像在地底一樣），盒子上方的人要怎麼知道金球的位置和大小呢？ 這時可以在盒子底下放手機，讓手機的光向上照，光被盒內金球擋住，盒子上方就會出現金球的陰影。

如此一來，不但知道盒子裡有金球，還能從陰影推知金球的位置和面積。

廣告 當然，地底下不會有光源，但有和光波很像的地震波，可以形成另類的地震波「陰影」。

地震波怎麼取代光波呢？地底下一、兩百公里發生地震，就會發出地震波傳到地面。

不過地震波中的S波，無法在液態物質中傳遞，所以當S波遇到液態的岩漿庫會被擋下來。

如下圖左邊的示意圖，地表的六個測站，發生地震時，黃色的地震觀測站因為位於岩漿庫正上方，接收不到S波，岩漿庫範圍以外的綠色測站才收得到S波。

地震波的S波無法在液態物質中傳遞，P波則是在液態跑比較慢。

當它們穿過岩漿庫會造成S波陰影和P波緩達的現象，可用來推知岩漿庫的面積與大小。

（資料來源：林正洪。

圖片重製：林洵安） 於是，我就可以從哪些測站收到S波、哪些收不到，收不到的「陰影範圍」有多大，來估算岩漿庫的位置與面積了。

地震波的S波無法在液態物質中傳遞，P波則是在液態跑比較慢。

當它們穿過岩漿庫會造成S波陰影和P波緩達的現象，可用來推知岩漿庫的面積與大小。

不過S波陰影只能算面積，無法估計厚度，因為無論岩漿庫厚度多少，S波統統會被擋掉，這時就需要P波了。

廣告 地震波中的P波在固體中跑得快，液體中跑得慢。

所以就如上圖右邊示意圖，同樣地表有六個測站，岩漿庫外的綠色測站會先收到P波訊號，岩漿庫正上方的黃色測站會晚一點收到。

而且岩漿庫越厚，P波受阻礙的距離越長，黃色測站就越晚收到P波。

因此從P波的延遲時間反推，就能估算出岩漿厚度。

根據估計，大屯火山群岩漿庫所在位置，大概在金山、萬里附近，面積約四分之一台北市行政區的大小，厚度約4至10公里。

如果大屯火山群噴發，會有哪些危害？ 先來了解活火山噴發會有哪些危害。

全世界標準的火山災害中，「熔岩流」算是大家最熟悉的，像電影中常看到岩漿從山上流下來。

其實，熔岩流對人的生命威脅很小，因為它是慢慢滾過來，看得到也跑得掉。

但有一種跟它很像的「碎屑流」，才是真正可怕的火山殺手。

當岩漿從火山口跑出來，碰到空氣時從液態變成固態，先在原地不斷堆疊增高，直到撐不住才轟然垮下…… 在那一瞬間，溫度高達攝氏數百度的石頭和火山灰，以時速一、兩百公里的驚人速度向下俯衝。

歷史上所有火山災害中，由碎屑流造成的死傷相當可觀，因為看到了大概也跑不了。

廣告 1984年，菲律賓馬榮火山的火山碎屑流。

（圖片來源：維基百科） 此外，還有「火山泥流」。

當火山灰噴出後先堆積在山上，就像鋪上一層厚厚的灰。

遇上降雨或颱風，灰變成泥巴，像土石流一樣沖刷下來。

當泥流沖進河谷，會把谷地填滿，之後降雨沒有河道可去，就會滿溢出來。

這種災情菲律賓很多，每次颱風一來，村莊就會淹大水，持續二、三十年。

回到大屯火山群噴發可能造成的災害，主要看它噴發的量有多少。

如果是小規模的火山灰和熔岩流，會影響山區周遭居民。

但我們強烈懷疑火山群裡的七星山可能會活動，屆時熔岩流、碎屑流、火山泥流會沿著磺溪，沖到北投、天母一帶，對當地造成衝擊。

若熔岩流和碎屑流等流到關渡大橋一帶，那裡的河口比較窄，如果堵住淡水河、基隆河道，河水流不出去，也可能造成災害。

這次研究提到龜山島也是活火山，規模如何？可能造成什麼災害？ 根據火山灰定年，龜山島距今7千年內就噴發了4次，而且目前估算龜山島底下的岩漿庫，是大屯火山岩漿庫的1.5倍大，這些都符合活火山標準。

如果龜山島噴發，比較可能的災害是引發海嘯，將衝擊低淺、平坦的宜蘭平原。

（延伸閱讀：和基隆嶼不一樣！宜蘭外海的龜山島） 若大屯火山群要爆發，多久前可以知道？平時該如何監測？ 科學家和政府要預報火山即將爆發，只能根據火山的異狀。

但從火山開始不安定，要等多久才會爆發就很難說了。

有些火山一發現異常，一個禮拜後就噴發。

但峇里島曾有火山撐了兩個月，日本的雲仙火山則撐了五、六年。

不過，民眾可以安心的是，很少火山從出現異狀到噴發短於一個禮拜的。

換句話說，只要做好監測，至少有一週時間可以應變。

若要即時預警，就得仰賴平時監測，包括地表溫度、火山氣體、地殼變形和地震活動等方式。

因為預測常要知道火山噴發的時間、大小和地點，我覺得透過地震監測相當有用。

目前在大屯火山群佈了40個地震站，螢幕上面每一條線就是一個測站。

當火山要噴發前，岩漿會往上抬，或使周圍壓力增加，因此產生成千上萬的地震。

我們可以從地震的位置，判斷哪裡的地底開始有岩漿活動，再由多少觀測站偵測到地震波，估計火山噴發的可能規模。

再來，從地震所在深度，估算目前岩漿離地表的距離和移動速度，例如岩漿跑到離地表9公里時，會在9公里附近產生很多地震；隔了一個禮拜，在7公里深處偵測到地震，代表岩漿在過去一周跑了2公里。

雖然時間和岩漿跑的距離，不一定是線性關係，但這些數據仍可提供科學家參考、評估火山噴發的可能時間，必要時通知政府撤離附近居民。

但就像是照片的像素越多，影像越清晰；地震測站要夠多，偵測解析度才會夠好。

所以未來，我們將增加北台灣地震測站的數量，從原本的40個測站，擴大到140個，並在測站之間，每隔數十公尺布置一台簡易、小型的地動感測器，盡可能提高偵測的解析度。

資料來源：林正洪。

圖片重製：林洵安。

這些年研究大屯火山有沒有難忘的回憶？ 我過去不是火山學者，而是做傳統地震的，天天都在研究地震波。

十多年前接觸到火山地震，發現世界上怎麼有我一輩子投入，也不曾見過的地震波。

這就好像小孩子每天關在房間玩，一不小心打開門，發現外面的世界完全不一樣。

不過，十幾年前開始研究大屯火山群，除了我和少數學者，沒有人相信它是活火山。

但我覺得做科學，最誘人就是你的興趣，如果是喜歡的東西，你會不計成敗榮辱去研究它。

（延伸閱讀：在雄渾的大屯火山，遇見大自然的舞姬） 「地震波對我來說，勝過所有一切。

」林正洪眼睛發亮地說：「地底就像一間黑漆漆的房間，每個地震波像是房內突然一次閃光，讓屋頂上（地面）的我們有一次機會窺探房內（地球內部）的秘密。

」 火山地震就這樣一直吸引著我。

即使現在手邊有很多事，但每天動不動就盯著地震波看。

地震波對我來說，勝過所有一切。

也因為在中研院工作，讓我無後顧之憂做自己喜歡的研究，才能「十年磨一劍」得到如今的研究成果。

如果下輩子還可以再回來，我也要回中研院。

地球科學還是超吸引我，一輩子還是做不完，如果還有來生，Whynot？ *採訪編輯：古國廷，本文轉載自《研之有物》，非經同意請勿轉載。

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編輯群走訪中研院各處，親身採訪研究團隊，再寫成科普報導。

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