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大屯火山是有岩漿庫的活火山,我們該擔心嗎?

小油坑為大屯火山群後期火山作用較顯著的噴氣口,主要噴出物為水蒸氣和硫氣,應為地下的餘熱和火山氣體所致,不代表岩漿庫的活動。圖/pixabay

「大屯火山是不是活火山?」

這個問題近年來經常躍上新聞版面,最主要的原因不外乎兩個:其一就是隨著科學證據發現而起舞,其二就是鄰近地區發生地震或發生某些令人容易聯想的事物(譬如類似地嗚聲響)。火山相關新聞出現時,報導經常會引用網友說:「塊陶啊!」「天龍國不適合住人啊!」但講了這麼久,到底每次研究證據代表什麼科學意義,似乎甚少人討論,甚至大家也搞糊塗火山定義,我們要怎麼看待這些事物,來看這「給非懶人的懶人包」吧!

該怎麼定義「活火山」?

活火山有「時間經驗」定義和「活躍岩漿庫跡象」的現象定義這兩種[1]。時間上的定義是該火山 1 萬年內有噴發紀錄就算是活火山;現象定義則是需要有科學證據證明有「活躍岩漿庫」存在。

活火山的時間經驗定義,看起來並不太科學,因為時間間隔和近期會不會噴發是兩回事,但要將一個火山歸類成活火山的結果卻是一翻兩瞪眼。就目前火山群中崩積的火山灰相關研究結果,認為目前最近一次噴發的紀錄約在五千至六千年前左右[2][3],起碼就這標準早就可以把大屯火山列為活火山了!

圖中11的位置即為岩漿庫。圖/Sémhur, FAL, wikimedia commons.

那如果有「現象證據」的雙重認證會更好嗎?雖然現象證據「很科學」,但其實這種地下的東西怎麼樣都只能算間接資料。火山噴發周期短則數年數十年,長則數千年,也就是說即使證明了「有岩漿庫」也不等於「這個岩漿庫快要導致噴發」。即便是量化的科學證據,也因地質作用的時間尺度漫長,而有了不確定的感覺。因此即使這座活火山具備雙重認證,只能說增加信賴度,而非「鐵證如山」。

為什麼科學家急著證明大屯火山「是活的」?

或許很多人聽過活火山、死火山、休火山等分類,就筆者所知休火山在科學上很少人用了;至於活火山、死火山的時間定義,如同前述,就是類似操作型定義,和會不會噴發是二碼子事。所以有些火山學家也有這種想法:

只要是有威脅性的火山,就該先研究它、了解它,不要因為時間定義上的分類而有所限制。

研究大屯火山的主要目的並不是在證明些什麼,而是有另一層意義:認識越透徹,就越能安心的住在它旁邊。說實在話,世界上比大屯火山群活躍的地區比比皆是,很多活躍的火山更是引起世界上的注意(如美國地質調查所 USGS 的十年火山觀測計畫),而大屯火山並非是世界上受人關注的火山。

但對我們而言,台灣本島就這麼一座活火山,而且還在最大都會區、主要行政區內,不遠處還有兩座核電廠、一座停工的核電廠,若我們不了解這座火山,造成的後果可能很可怕啊!這就好像你知道有很多人在盯著你完成一項重要的期中報告,你卻不知道繳交期限(可能明天會跟你說後天交、也可能明年才會告訴你何時交)。這時你唯一能做的,就是把報告盡善盡美的寫好,即使隨時被通知要繳交,都能交出最佳的報告

所以作業要怎麼做到最好呢?一方面我們需要持續監控,以達到「就算快要爆發也能事前知道」。這個工作在國內主要由地質學者和大屯火山觀測站的專家負責,至於做些什麼監測,請參見先前拜訪觀測站後寫的這篇文章[4]。

但是,短期的監測是相對消極地去面對火山問題,因為監測不會讓我們更了解「火山裡面長怎麼樣」,所以還需要額外花時間和心力,用不同方式探究鄰近地層與地下構造,才能達到全面防治火山災害的最終目的。

大屯火山證實有岩漿庫,新聞沒有說的研究重點

2017 年 2 月 20 日許多媒體報導中央研究院研究員林正洪團隊,首度證實大屯火山有岩漿庫,這樣的新聞引發了各界的討論。阿樹的想法是:這是一則「乍看新聞很可怕,但細看門道很重要」的研究成果。

為什麼這麼說呢?過往許多火山的地震研究,會從淺部的火山地震活動中,根據地震波特性挑出可能是岩漿活動的地震,來研究火山的岩漿庫大小或是活動性。不過這系列報導相關研究[5]卻是從「跟火山無直接關係的地震」來搜尋岩漿庫。

台灣北部是個隱沒帶的延伸,有許多隱沒作用伴隨的地震,我們稱它為班尼奧夫帶,而這個地震帶可深達數百公里。以此研究來說,它用了發生在超過 200 公里深的地震,來為大屯火山群「照超音波」。

大屯火山周邊那些為了監測而設置的地震站,以及以往所記錄到的數據在這時候就派上了用場了。從幾個火山深處的地震波傳到地表的資料來看,有某些地方的 P 波明顯「晚到了」,而有些 S 波則「明顯減弱甚至不見」,這些測站還都在一起。在排除震源本身的效應後,研究團隊推測這些震波極有可能是「經過了某個東西」而減速。

很早之前,學者就知道地震波中的 P 波通過軟流圈和外地核都會減速,而 S 波更是因為無法通過外地核得知外核為液態[6]。如果大屯火山下有岩漿庫的話,地震波經過完全變成岩漿的部分,S 波確實有可能會大幅減弱而消失的,作者進一步分析波速的變化與分布,並且也比對了震央與岩漿庫較遠的深層地震,進而提出岩漿庫的模型。

筆者不熟此領域,不確定這方法之前是否有其他研究者使用過,但確定的是使用這個方法研究大屯火山算是頭一遭。不過這個研究結果,也只是支持大屯火山「很可能有岩漿庫」的證據,僅此而已。

前文也強調過「有岩漿庫」並不等於「這個岩漿庫快要導致噴發」。如果想要知道「噴發時會怎麼樣?」「什麼時候會噴?」很抱歉,這個研究無法回答這問題。其實就連大屯火山下岩漿庫的確切大小,可能也因資料不足,而僅能作出範圍的推估,無法得知真實的尺寸,以及是否有增加、減少的趨勢。

我們該怎麼看待大屯火山研究?

圖/GIPHY

但話說回來,大家最在意的不外乎是「火山何時要噴發?」、「火山噴發時怎麼逃?」這樣的問題,我前面寫的那堆科學觀點似乎沒什麼幫助?不過如果上述兩個問題換個方法問,答案就會有意義了:

我們要怎麼樣掌握火山動態和噴發情況?

多數情況火山要噴發會有前兆,如果大屯火山是個有噴發可能的活火山,只要我們持續投注觀測,起碼有很大的機會預警。上述的岩漿庫研究算是初步的結果,需要更多的地震觀測站與觀測資料,來讓我們更了解岩漿庫大小、熔融狀況等等。畢竟要能更準確模擬火山噴發情況,就要先弄清楚火山裡面長什麼樣子。

此外,也因為大屯火山比起國外許多活火山來說,岩漿活動相對不明顯,所以才特別難研究,需要更細的資料才有辦法了解透徹(用白話說就是需要花更多時間經費)。阿樹的看法是,願意投入的真的是十分有心於防災,畢竟同樣技術拿去研究國外火山會更快有學術成果啊!

我們該怎麼防災?

有好的科研也要有好的應用,因此在科學上更加確定大屯火山為活火山之際,我們不禁要思考,短期、中期、長期的防災作為是什麼。很明顯過去幾次火山議題都是以「炒熱 → 澄清 → 淡忘」的循環重覆上演,因為我們沒有經歷過火山噴發的災難,對它的關注遠低於颱風、地震。

不過換個角度想,其實只要理解災害的模樣,防災策略方向是大同小異的。舉個例來說,我們在颱風來襲前,如果都懂得撤離土石流警戒區的人們,也(理論上)知道放假是用來準備災前災後應對的;那麼當我們某程度可以提前數天到數小時預警火山噴發,照理說也可以規畫出一套防災救災 SOP。

火山噴發時的災害不外乎就是火山碎屑物(火山彈、火山灰等)和火山伴隨的地震、山崩土石流等等,依不同火山碎屑尺寸或地形分布,會有不同影響範圍。而這些災害技術上都可以做得出災害潛勢圖,即使公布會有引發恐慌之虞,但若建立在「理性的認識火山防災」的基礎上,應該是未來政府和民眾該努力的目標,而非不定期的恐嚇炒熱議題後,又慢慢的讓重要的事情石沉大地。

災害來時最怕什麼都不知道,除了認識一些火山知識,也可以看看目前政府做到哪,自己又能做什麼(如以下連結),才是明哲保身之道。

相關火山知識與防災單位連結:

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參考資料

  1. 宋聖榮,2015,大屯火山群的火山活動,科學發展,515 期,2015 年 11 月
  2.  Belousov, A., M. Belousova, C. H. Chen, and G. F. Zellmer, 2010: Deposits, character and timing of recent eruptions and gravitational collapses in Tatun Volcanic Group, Northern Taiwan: Hazard-related issues. J. Volcanol. Geotherm. Res., 191, 205-221, doi: 10.1016/j.jvolgeores.2010.02.001.
  3. 陳慈忻,2013,重溫 2012 (三):火山的生命,科技大觀園
  4. 潘昌志,火山怎麼研究?
  5. C. H. Lin, 2016: Evidence for a magma reservoir beneath the Taipei metropolis of Taiwan from both S-wave shadows and P-wave delays. Scientific Reports, doi: 10.1038/srep39500
  6. 潘昌志,穿越的地震波,怎麼會轉性了?

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關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。