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大屯火山觀測站-台灣北部岩漿庫與火山監測

自然科學及永續研究發展司 聯絡人:廖宏儒副研究員 電話:(02)2737-7234 

E-mail:hrliao@most.gov.tw
自然科學及永續研究發展司 聯絡人:陳慧真博士 電話:(02)2737-7445 

E-mail:huichen@most.gov.tw

 

在科技部計畫支持下,以及內政部的協助,中央研究院林正洪研究員及其研究團隊於2011年於陽明山國家公園管理處菁山自然中心設置了大屯火山觀測站(TVO: Taiwan Volcano Observatory at Tatun),建立各項即時火山監測系統,對大屯火山、龜山島與北台灣附近的海底火山進行長期性嚴密的火山活動監測。雖然台灣在人類歷史上沒有火山噴發之紀錄,但是於台灣北部卻存在一些火山特徵的地區,包括大屯火山群、龜山島與附近的海底火山等等。而大台北都會區近郊之大屯火山群,最高峰七星山距離台北101大樓更是小於15公里,其地表的地熱活動相當明顯。而其是否有再度活動的可能性,不僅為值得研究的科學議題,更關係著大台北都會地區的安全。


經由長期監測,林正洪研究員及其研究團隊認定大屯火山應為活火山,並為全球首次同時利用S波陰影與P波緩達兩個現象,證實其下岩漿庫的存在。大屯火山觀測站之監測主要包括地震監測、地球化學分析、地殼變形與地溫量測等,以期達到火山監測與研究之目標。除將建立大臺北都會地區之地下地質研究調查資料庫,為台北都會地區地震防災提供重要依據外,同時也將所有大屯火山分析研究之成果於展示區呈現,提供一般民眾與學生參觀,以達成更廣泛地科普教育之功能。

 

根據早期的岩石定年結果,推論大屯火山群最晚期的噴發大約在十萬年前,因此過去大多數人認為大屯火山群應該不會再活動。然而近十幾年的研究成果,卻認為大屯火山群很可能是活火山,主要的證據包括地球化學、地震活動、地殼變形與火山灰定年等等。林正洪研究員及其研究團隊,利用大屯火山地區密集的地震觀測網,於最近三年內更發現多項非常有趣之火山活動特殊現象。首先,在大油坑地區觀測到週期性地震活動,平均大約每18分鐘發生一次地震的重複性地震活動,可以持續數十個小時。這項觀測也是全球首次於休眠中之火山偵測到類似動物「心跳」之現象(Lin, 2017a)。同時研究團隊也證實大屯火山群許多地鳴與火山噴氣活動有關,例如小油坑爆裂帶就有多次爆炸式的噴氣紀錄(Lin, 2017b),甚至有類似「火山對話」之有趣現象(Lin et al., 2018a)。其他如超長周期之火山地震(Lin and Pu, 2016),也是典型活火山之一種特徵。上述這些新的地震觀測結果,也直接證明大屯火山群還有巨大熱能存在,更加認定它應該是一個活火山。


雖然如此,但是過去卻一直無法證明大屯火山群底下是否有岩漿庫的存在。岩漿庫顧名思義是一個液態為主的岩漿體,因此理論上地震所產生之S波是沒辦法穿過岩漿庫。此外,液態的岩漿庫也會明顯地造成P波的緩達現象。經過仔細地分析大屯火山地震觀測網所有資料,終於同時發現S波陰影與P波緩達這兩項重要的證據,充分地證實台灣北部地殼內部存在一個岩漿庫,其範圍大約有1/4個台北市的面積。這是全球首次同時利用S波陰影與P波緩達兩個現象,證實岩漿庫的存在(Lin, 2016)。


相同地依據地震S波無法穿透液態岩漿庫的特性,除了可以觀測到S波陰影外,同時也可以發現強烈的S波反射現象。利用這些原理,我們仔細檢查宜蘭外海的龜山島附近地區的地震資料,同時也發現S波陰影與強烈反射兩種現象,經過交叉比對檢驗岩漿庫可能的位置,結果也清楚地發現有一個岩漿庫存在龜山島的中部地殼 (Lin et al., 2018b),充分證明龜山島是台灣另外一個活火山。雖然這個活火山不在台灣本島上,但是火山活動可能造成的複合式災害也不容忽視。例如火山噴發造成龜山島土石崩塌,有可能產生小規模的海嘯衝擊極為平坦的宜蘭平原。


常言道:「恐懼常來自無知」。雖然許多觀測證實大屯火山群與龜山島均為活火山,但是社會各界也不用過於惶恐緊張。事實上,火山噴發不像地震尚無法預測,火山噴發前可以透過儀器觀測來預估發生時間、大小與地點。預估的原理很簡單,因為火山噴發是高溫岩漿從地殼內部之岩漿庫竄升至地表,當岩漿開始往上竄升時,通常會產生許多地震,同時地震深度也隨岩漿上升時逐漸變淺。此外,地殼會隆起變形、火山氣體成分可能遽增或改變、地表溫度升高等等現象。整合這些觀測結果可以用來預估火山噴發之發生時間、大小與地點。因此建構有效火山監測機制,可以降低火山活動前之恐慌與未來可能之威脅。藉由科技部已成立之大屯火山觀測站,建立各項即時觀測系統,包括地球化學、地震網、地殼變形、地溫與火山噴氣孔即時影像等,專職負責火山監測之工作,相信可達火山預警之功能。


參考文獻:
Lin, C.H. (2016), Evidence for a magma reservoir beneath the Taipei metropolis of Taiwan from both S-wave shadows and P-wave delays, Scientific Reports, Vol. 6, 39500.
Lin, C.H. and H.C. Pu (2016), Very-long-period seismic signals at the Tatun Volcano group, northern Taiwan, J. Volcanology Geothermal Research, Vol. 328, 230-236.
Lin, C.H. (2017a), Dynamic triggering of drumbeat seismicity at Tatun volcano group in Taiwan, Geophysical Journal International, Vol. 210, 354-359.
Lin, C.H. (2017b), Probable dynamic triggering of phreatic eruption at the Tatun volcano group of Taiwan, Journal of Asian Earth Sciences, Vol. 149, 78-85.
Lin, C.H., Y.C. Lai, M.H. Shih, C.J. Lin, J.S. Ku and H.C. Pu (2018a), Extremely similar volcano sounds from two separated fumaroles at the Tatun volcano group in Taiwan, Seismological Research Letters, Vol. 89, No. 6, 2347-2353.
Lin, C.H., Y.C. Lai, M.H. Shih and H.C. Pu (2018b), Seismic anatomy of molten sill reservoirs by both S-wave shadows and reflections, Scientific Reports, Vol. 8, 16401.

 

 

林正洪研究員於大屯火山觀測站內解說

林正洪研究員於大屯火山觀測站內解說

 

 

林正洪研究員與小油坑的地球物理監測儀器,由左至右為井下傾斜儀、地震儀及GPS接收器(圓頂),全方面監控火山活動

林正洪研究員與小油坑的地球物理監測儀器,由左至右為井下傾斜儀、地震儀及GPS接收器(圓頂),全方面監控火山活動

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Magma Reservoirs and Volcanic Monitoring in Northern Taiwan
更新日期 : 2019/05/30