大屯火山群會不會再噴發 - 市立北一女中

火山灰落堆積是火山灰噴至空中後，再掉落至地表堆積。

有些火山的爆炸威力相當大，其噴發柱可達五十公里的高空，所以火山灰的分布範圍相當廣，影響範圍也大 ... 一九九八◆十二月冬季 《第八期》 　　 　　　　　[回精選專文首頁] 大屯火山群會不會再噴發 宋聖榮／台灣大學地質科學系   《圖一》日本雲仙火山(Mt. Unzen)1991年噴發實景。

　　大屯火山群的火山會不會再噴發，一直是鄰近台北盆地的居民所關切的問題。

一九九一年五月日本九州的雲仙火山噴發（圖一），造成兩位有名的法國火山學家、多位日本記者，以及約三十名民眾的死亡；同年八月菲律賓呂宋島中部的皮納吐坡火山噴發，雖沒有人員傷亡，但破壞鄰近的建築物，造成大量財產損失。

台灣民眾擔心，同樣位於環太平洋火山圈的這兩座火山是否會造成連鎖反應，引發台灣火山的噴發。

  什麼條件下會產生火山活動？ 　　地球上不論是建設性板塊邊緣、破壞性板塊邊緣或是板塊內部環境，都必須具備下列條件才會產生火山活動： 　　a.適當的地體構造環境。

　　b.地面深處有岩漿的形成。

　　c.地殼處有岩漿庫的存在。

　　d.岩漿能上升至地表噴發。

　　大屯火山群的形成模式，有因菲律賓海板塊隱沒入歐亞大陸板塊之下所形成的火山，或因北呂宋火山島弧和歐亞大陸板塊邊緣碰撞後，地殼崩解張裂作用所形成的火山，兩者模式都具有適當的地體構造環境和岩漿的形成。

而大屯火山群以前也曾經噴發過，現在大地構造的作用是屬於張力的環境，岩漿易上升至地表，唯一較不確定的是大屯火山群底下是否有岩漿庫的存在。

  如何偵測地底下是否有岩漿庫的存在？ 　　如何偵測地底下是否有岩漿庫的存在，一直是火山學家努力和關切的問題。

要瞭解此一問題，就要從岩漿的性質與組成著手，圖二是岩漿庫在地底深處可能具有的現象。

《圖二》火山噴發前岩漿活動可能的前兆。

　　岩漿在上升過程中，會對周圍地層造成擠壓而破裂，因此會在火山的周圍發生地震。

岩漿上升未噴出地表前，必須有空間容納它們的入侵，所以地表因此會產生膨脹變形。

　　岩漿是一種高溫的液體，比周圍岩層的溫度高出許多，且會持續放出熱量，因此地底下有岩漿庫的地方，其周遭地表的溫度會升高，常在地表形成噴氣孔或溫泉。

　　一般的岩漿常含有H2O、H2S、SO2、SO3、CO2及稀有氣體（如He、Ne）等火山氣體，在地底深處壓力較高時，這些氣體溶於岩漿中，等到岩漿上升到較淺處，壓力變小時，氣體會從岩漿中釋放出來而逸出地表。

　　因此當地底下有岩漿庫時就會有地震、地表變形、較高熱流以及火山氣體逸出等現象。

  大屯火山群底下是否有岩漿庫存在的現象？ a.地震 　　台灣北部地區的微震觀測網觀測結果顯示，大屯火山群附近，地底下有相當豐富的微震發生（圖三），尤其集中在馬槽地區底下，其地震規模常小於3.0。

但一九八六年，在陽明山竹子湖地區曾經發生規模超過5.0以上的地震，不僅將陽明山原有的花鐘震垮，地震過後不久，馬槽地區更發生大規模的山崩，形成火山泥流，將舊馬槽橋衝垮，有可能與當時的地震有關。

《圖三》大屯火山群及鄰近地區的微震分布圖。

圖中數字代表規模。

b.較高溫的熱流 　　大屯火山群地區的溫泉遍布，已命名的溫泉最少有十六處（圖四），也有一些未命名的溫泉，而有些溫泉在地表的溫度可達攝氏一百度左右。

在六○年代，中油為了探勘地熱資源，在大磺嘴、馬槽等地，鑽了不少的深井。

其中，在馬槽（編號E208井）鑽至地底下約一千七百多公尺處的溫度可達293℃。

雖然未有原地熱流量的測量，但由地底下溫度的測量及遍布高溫的溫泉，顯示大屯火山群的熱流量應該相當高。

《圖四》大屯火山群的溫泉及熱水換質地區分布圖。

圖中紅線表示斷層線，深紫色區域即為熱水換質區。

C.火山氣體逸出 　　大屯火山群噴氣口的火山氣體（圖五），He氣體僅占微量，其主要的氣體成分，以小油坑為例93.10%為水蒸氣，其餘為CO（3.26%）、H2S（3.14%）、SO2（O.02%）等。

與平均火山氣體成分相比較（H2O：70.75%、CO2：14.07%、N2：5.45%、SO2：6.40%、SO3：3.14%、H2S：0.33%、S2：0.10%、Ar：0.18%、Cl：0.O5%），H2O和H2S偏高，而CO2、N2、SO2、SO3等偏低，可能是外界有大量的水和氣體進入的影響。

《圖五》（左）小油坑氣體成份圖表（右）火山氣體平均成份圖表 　　最近本系楊燦堯副教授對大屯火山群的噴氣口進行He同位素的分析研究（圖六），發現大屯火山群噴氣口中的He同位素，有的60%－70%是來自於岩漿的氣體，30%－40%是來自於大氣中的He氣體，此結果顯示大屯火山群底下可能還有岩漿庫存在（He同位素應用於探討岩漿庫的原理，如圖七所示），至於是慢慢死亡的岩漿庫，或是仍活躍的岩漿庫，則須更進一步的研究來驗證。

《圖六》利用氦同位素組成，以探討岩漿來源的示意圖。

《圖七》大屯火山群氦同位素分析結果顯示，噴氣口中的氣體可能是由岩漿逸出和空氣混合而成。

　　綜合前述的微震分布、He同位素、噴氣口的火山氣體、地下溫度的測量及遍布高溫的溫泉，大屯火山群地底下應還有岩漿庫的存在，此一論點可能支持了大屯火山群還是一個活火山。

  火山災害 　　火山學家研究火山的目的，除了要瞭解火山形成的機制和噴發的行為外；另一主要的目的，是希望藉由對火山的瞭解，能預測火山的噴發及降低其所造成的災害。

國際火山學會在幾年前配合聯合國推動二十世紀末（一九九○至一九九九）國際自然災害防災十年計畫（International DecadeforNaturalDisaster Reduction），選定全世界十六處，在未來十年內最有可能再噴發、具破壞性的火山為十年火山（Decade Volcanoes），進行有系統的研究與監測。

　　從火山噴發產物和作用，可推知火山噴發可能引發的災害包括有：火山熔岩流、火山碎屑流堆積、火山灰落堆積、火山氣體、火山泥流堆積、山崩和海嘯等。

a.火山熔岩流 　　火山熔岩流為一高溫的熔融液體，溫度可能超過900℃以上，流經之處的所有物體將全被破壞殆盡。

b.火山碎屑流堆積 　　火山碎屑流為一密度和溫度都很高的碎屑流，其和沈積作用所產生的碎屑流之最大不同，在於其溫度高且流速快。

火山碎屑流不是因火山噴發所形成的噴發柱崩塌，就是熔岩窿丘崩塌所形成的，所以溫度相當高，目前所知的最高溫度超過攝氏六百度，一般也不低於攝氏一百度，且因其顆粒之間的介質為高溫的氣體，故流速快，所造成的破壞力也大。

　　例如日本九州的雲仙火山在一九九一年的噴發，其噴發威力不大，但熔岩窿丘崩塌所引發的火山碎屑流速每小時超過一百公里，使得在另一火山斜坡觀測拍照的火山學家、記者和民眾數十人來不及逃生，而被埋葬於火山碎屑流中。

c.火山灰落堆積 　　火山灰落堆積是火山灰噴至空中後，再掉落至地表堆積。

有些火山的爆炸威力相當大，其噴發柱可達五十公里的高空，所以火山灰的分布範圍相當廣，影響範圍也大。

例如美國西部聖海倫斯火山在一九八○年的噴發，噴發柱高度約為二十公里，其火山灰往東分布至一千八百公里遠，厚數公分。

d.火山氣體 　　火山氣體的逸出，如SO2、SO3、H2S、S2、Cl2和Fl2等，除可能對人體直接造成傷害外，硫等之化合物噴入高空，形成非常小的顆粒和硫酸液滴，反射太陽光，讓太陽光無法穿過大氣層到達地表，而影響全球的氣候（圖八）；若硫酸液滴與水蒸氣結合形成酸雨落下，也會影響地球環境。

　　另外，CO2為無昧、無色，比空氣重的氣體，當其由火山口大量逸出時，會取代地表的O2和N2，累積於低窪的凹谷，使生物窒息而死，若未能事先防範，就有可能造成重大傷亡。

如位於非洲中部剛果 Niragongo 附近的小村莊，在一九八○年中，全村六百多人和所有的家畜，在一夜之間全部窒息而死，就是CO2所造成的火山氣體災害。

《圖八》火山噴發與大氣之間的物理和化學作用示意圖。

　　以上四種火山災害，是火山噴發所直接造成的災害，而火山泥流堆積、山崩和海嘯等，則是因火山噴發當時或噴發過後伴隨而來的災害，也可以由其他作用所引發。

在這三種災害中，以火山泥流堆積所引發的災害最大、影響最為廣泛。

  火山泥流堆積 　　火山泥流堆積類似一般人所熟悉的土石流，是火山物質混雜大量的水所形成，其成因很多，主要可歸納為二種： 　　a. 熱的火山碎屑流、熔岩流或火山湧浪流在流動的過程中，碰到大量的地表水，如河、湖水或雪而形成，因其形成時，溫度可能還很高，故此種機制所形成的堆積物，稱為熱的火山泥流堆積（hot lahar）。

　　b. 火山噴發後堆積在斜坡上未固結、鬆散的火山灰落堆積物、火山碎屑流堆積物和火山湧浪流堆積物，受到大雨沖刷或地震引起的崩塌，流入河流或湖泊內，都會形成火山泥流，此種機制所形成的堆積物，稱為冷的火山泥流堆積（cold lahar）。

　　火山泥流堆積如土石流，不僅能淹沒廣大的區域，同時也能沖垮任何建物，如一九八五年哥倫比亞 NevadodelRuiz 火山和一九九一年菲律賓皮納吐坡火山（圖九）的噴發，前者因噴發所引起的火山泥流，把整個河谷和城鎮淹沒，造成近二千五百人死亡；後者則是火山噴發後，所堆積的未固結火山灰受到豪雨的沖刷侵蝕，引發了火山泥流堆積，雎事前有所防患，未造成人員傷亡，但仍然淹沒及沖毀廣大區域，造成重大的財產損失。

《圖九》菲律賓皮納吐坡(Mt. Pinatubo)1991年噴發實景。

  大屯火山群的火山災害 　　依目前資料所知，大屯火山群最後一次噴發，可能早於十萬年，故其火山災害，尤其是火山噴發直接所形成的災害：火山熔岩流、火山碎屑流堆積、火山灰落堆積、火山氣體等一直未有人注意和研究。

　　但由過去的火山堆積物來看，台北盆地西北邊，從北投一直到新莊地區，就曾經被火山泥流堆積所掩蓋，其中關渡附近的厚度更超過八十公尺（圖十、十一），若當年火山噴發時，台北盆地的人口和建築物分布與目前的情形相似，所造成的傷亡和財產損失將是無法想像的。

另外一九八六年馬槽地區發生山崩（圖十二），引發土石流沖垮舊馬槽橋，也是屬於一種後火山作用的火山泥流堆積。

《圖十》台北盆地簡易地質圖及火山泥流堆積物分布圖。

A:蘆洲一號井 B:五股一號井 C:新莊一號井 D:板橋二號井 E:板橋一號井 F:新公園一號井 G:關渡一號井 H:士林一號井   《圖十一》台北盆地關渡井下火山泥流堆積物的岩心。

  《圖十二》馬槽地區於1986年發生山崩，形成的土石流堆積物，主要是以換質的岩塊為主。

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