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比起白頭山,台北更有可能遭遇浩劫!?大屯火山到底會不會爆發?

PanSci_96
・2019/12/27 ・3154字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

近期,韓國電影《白頭山:半島浩劫 Ashfall》在聖誕節前夕上映啦!

白頭山爆發後,朝鮮半島會變成什麼樣子呢?圖/imdb

電影內容主要在闡述白頭山──一座位於中國、北韓邊界的火山,在某天無預警噴發,威力幾乎遍及整個朝鮮半島。為了阻止這場即將毀滅整個朝鮮半島的巨大災難,地震學家與南北韓特務紛紛出動,攜手開始這場與白頭山的終極對抗……

不過,你知道台灣也有一座蠢蠢欲動的火山嗎?相信各位對這個名字絕對不陌生,它就是──大屯火山。

你知道嗎?全世界沒有一個城市離火山這麼近

西元 79 年,維蘇威火山大爆發,熾熱的火山灰一夜之間毀滅了龐貝城,讓這座城市從此沉睡於地底。

你或許會覺得「龐貝城離火山太近了吧?」,嘿嘿,這有什麼,大屯火山距離台北 101 可是不到 20 公里呢!就連學者都說「全世界沒有一個城市貼得離火山這麼近」。

龐貝城的末日。(當然不是真的,這只是油畫)圖/Wikipedia

在過去,大屯火山一直被認為是休火山或死火山,但隨著科學研究的進展,大屯火山竟然一步步「死而復生」,那麼,大屯火山會爆發嗎?它會不會讓擁有 700 萬人口的大台北地區成為龐貝第二呢?

要了解這個問題,就得要先理解:怎麼樣才算是活火山?

究竟什麼是「活」火山?

學術界一般判斷活火山有兩個指標,第一個是「一萬年內曾經噴發」,第二個則是「地底下有活動的岩漿庫」。只要有其中一項符合,就可以算得上是活火山。

過去,我們一直以為大屯火山上一次噴發是 20 萬年前左右。這是因為早期研究火山的噴發歷史時,多使用「鉀-氬測定法」做岩石定年,不過,這種方式主要用來測量百萬年以上的地質現象,不夠精確。

直到 2011 年,科學家取得適當材料、用更適合測定幾萬年內樣本的「碳十四定年法」,研究火山灰跟湖泊沉積物,才發現其實大屯火山上次噴發可能落在 5000~6000 年前!

另一方面,2016 年,中研院的團隊發現了大屯火山底下的岩漿庫。當地底深處發生地震,震波在通過像岩漿這樣的液態物質時會受到干擾,會使得 P 波減漫、S 波消失,而藉由分析震波變化,科學家就能推算岩漿庫的位置和大小。

藉由分析震波變化,科學家就能推算岩漿庫的位置和大小。圖/轉載自《研之有物》網站,原文為:大屯火山群不可怕,可怕來自不懂它 — 專訪林正洪,原始資料由林正洪老師提供。

根據估計,大屯岩漿庫的位置大概在金山、萬里附近,面積約為四分之一個台北市大,厚度約是 4 到 10 公里。再來,大屯火山區還記錄到了火山的「心跳」,這是來自地下的熱氣或液體流動碰觸岩壁,產生了只有火山底下才有的地震。

延伸閱讀:研之有物 大屯火山群不可怕,可怕來自不懂它 — 專訪林正洪

在長期觀測下,科學家發現到,大屯火山有時會出現規律、周期性的震動,就像是心跳一樣。這代表火山下仍有熱量,才能不斷產生高溫、高壓的熱氣還有液體。

所以,從噴發年代、岩漿庫和地震的研究,都告訴我們,大屯火山其實是個活火山。

可是有好幾百萬人和大屯火山比鄰而居欸!難道,我們該準備開始逃離了嗎?

難道我們要準備逃命了嗎?圖/GIPHY

塊陶啊!大屯火山要噴發了?

別急別急!在這之前,我們要先讓大家稍微了解一下,其實比起「會不會噴發」,更重要的是火山「會如何噴發」。

火山噴發的型態,可以分為寧靜式跟爆烈式噴發。

比較容易流動、黏滯性低的岩漿,內部的氣體容易散失、壓力較低,岩漿會用溢流的方式流動,這就是寧靜式的噴發。

雖然岩漿很燙,但流速不快,只要能掌握它的流向,我們就能避開災害。夏威夷的火山就是寧靜式噴發的一種,如果管理得當,甚至可以成為當地觀光的熱門景點呢!

反之,如果岩漿很黏稠,氣體不易散失,內部壓力就會加劇,使岩漿以爆發的形式噴發。與寧靜式噴發相比,爆烈式噴發所湧出的岩漿較少,但是會像爆炸一樣,噴出大量的火山氣體和碎屑物,造成極大的災害。

文章開頭提到的維蘇威火山,就屬於爆烈式的噴發。而我們的大屯火山,也同樣是屬於這種噴發方式。

維蘇威火山的爆發場景(當然這也是油畫)。圖/Wikipedia

咦等等,所以大屯火山會像維蘇威火山那樣……欸不是,先別這麼快下結論啊!

雖然大屯火山屬於爆烈式噴發,但就跟人一樣有高矮胖瘦、年紀大小的差別,所以,就算是會爆烈式噴發的火山,也有不同體質上的差別。那麼,大屯火山和其它大型的火山之間到底有什麼差別呢?

接下來,我們就要跟大家談談,大屯火山噴發的時候會怎麼樣。

如果有一天大屯火山真的爆發了,會發生什麼事?

一般來說,火山噴發的災害大致可分為幾種:

  1. 熔岩流:電視上常看到的火紅色的岩漿,它的溫度極高,流速比較緩慢。
  2. 火山灰:細小的碎屑在爆發的時候,噴散到大氣中,可以被風吹到很遠的地方,會造成污染,或因堆積而毀壞建物。
  3. 火山碎屑流:熾熱的岩石、灰塵和有毒氣體快速順著山坡滾落,它的速度可達每小時數百公里,溫度可達上千度,相當致命。

此外,如果火山碎屑流碰到水,就會形成火山泥流。簡單來說,火山泥流就是夾雜了火山物質的土石流,會對流經之地造成嚴重破壞。

臺北市消防局曾根據專家建議,繪製大屯火山群災害潛勢圖。這張圖上的紅色代表熔岩流可能造成災害的區域,黃色和深褐色則分別代表火山泥流和火山碎屑流區域。

大屯火山群災害潛勢圖。圖/臺北市災害防救深耕計畫資訊網

不過呢,現在科學的研究也指出,大屯火山的岩漿庫可能深達 20 公里,比起其他的活躍的火山岩漿庫還要深上許多,要衝出地表需要的時間較長,而且啊,若它真要衝出地表,還需先衝破好幾公里的岩層。

其他預兆,比如說,地表會隆起、地震會變得頻繁、溫泉的溫度會升高、化學的成分也會改變,都是可以提前發現的異常現象。

如果我剛好在災區,該怎麼辦?

首先,火山出現爆發預兆的時候,可能會在幾日內噴發,也可能會在幾個月後才噴發。但不管怎麼樣,我們一定要照指示避難,絕不可因為不方便或想家就擅自回到危險區域。

許多在火山爆發中罹難的人,都是因為忽視安全指示而喪生的。

火山噴發時,最好穿上雨衣、戴口罩或沾溼的布條,盡量把自己包緊緊,如果好巧不巧背包裡剛好有防毒面具(?)的話,就可以拿出來戴了。還要尋找遮蔽物,待在室內關緊門窗,以隔離火山灰和有毒物質。

此外,盡可能避免待在下風處,像是河流下游、山谷或低漥地區,因為熔岩流、火山碎屑流和火山泥流都會往地勢較低的地方流動。更不可以為了欣賞火山、拍照打卡而滯留在災害區。

移動時也要保護好頭部,因為火山噴發的碎屑石塊,有可能從天而降,來個迎頭痛擊。在緊急避難背包中,至少要準備 3 天份的水,火山物質可能會污染水源,導致飲用水缺乏。

不可以為了欣賞火山、拍照打卡而滯留在災害區。圖/olliechiu@Pixabay

其實,就和大多數自然災害一樣,平時做好準備,了解避難知識,災害來臨時才不會手足無措。最後,雖然大屯山有爆發的風險存在,但只要持續監測,其實並不需要太過擔心喔!

做好最壞的打算、最好的準備,才是與火山共存的不二法門。

本文改寫自可能性調查署 2 影片腳本,特別感謝潘昌志老師在腳本撰寫時所提供的協助

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推開地獄之門?冰島開挖全球首座「火山岩漿井」,開啟地球科學新篇章!

安比西林_96
・2021/10/20 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

水井、石油井和天然氣井大家都知道,但你有聽過「岩漿井」嗎?最近,冰島著手開挖全球第一座「火山岩漿井」。這似乎是一個瘋狂的主意,滾燙的岩漿可高達攝氏上千度,還可能伴隨著可怕的火山災害。不過這個前所未有的大膽計劃,不僅具備新興可再生能源的巨大潛能,更有望開啓地球科學的新篇章!

冰與火之地——冰島,100% 依靠可再生能源的國家

落在北極圈邊緣的冰島(Iceland),擁有壯闊冰川與絢麗極光,同時也是地球上火山活動最頻繁的地區之一,可謂名副其實的「冰與火的國度」。這座大約 1500 萬年前才因火山活動形成的年輕島嶼,因位在大西洋中洋脊[註1]之上,受到歐亞大陸板塊與北美洲板塊往各自方向的拉扯,而有著 32 個活躍的火山系統,且平均每 4 年就會發生噴發。

圖/wikimedia

除了令人屏息的天然極地美景,冰島更是全球綠能國家中的模範生。得天獨厚的地理條件,讓冰島超過 99% 的電力都是依靠可再生能源,其中 73% 的電力源自水力發電,另 26.8% 則來自地熱能。在可再生能源,尤其是地熱能的開發應用技術上領先世界的冰島,在地發電厰不單是觀光旅游的賣點之一,更吸引了不少國外的投資入駐,以降低企業的碳足跡。

延伸閲讀:利用地球的熱情發電吧:深層地熱發電

通往「地獄」之門,也是推開科學新研究的大門

地熱能開發技術純熟的冰島,在 2009 年的一次鑽探中,卻遇到了意想不到的變故:原本想開挖深達 4500 公尺下的熱水,沒想到卻在 2100 公尺處挖到了一個岩漿庫[註2]!這此的開挖位於冰島北部的 Krafla 火山口附近,一個較小火山口 Víti (冰島語中正是「地獄」之意)邊上。

大量的蒸汽與玻璃從鑽孔中噴湧而出,在鑽探套管報廢之前,還觀測到破紀錄的 900°C 高溫。原先的計劃被迫喊停,但科學家卻從中看到進行地科研究的大好機會。

2009 年時,原先要鑽探地熱井的冰島團隊,卻意外挖到了一口岩漿井。圖/science.org

這起事故,促成了克拉夫拉岩漿試驗臺( Krafla Magma Testbed,簡稱 KMT)研究計劃的誕生。時隔多年籌備,這個備受矚目與期待的計劃,在國際大陸科學鑽探計劃(International Continental Scientific Drilling Program)與多個科研機構的支持資助下,終於於今年展開。這一次,科學家們帶著更堅實的鑽探工具,與明確的鑽研目標,要來敲開通往「地獄」的大門。

「我們曾去過火星,也到過金星,但我們從未觀測過地表下的岩漿。」意大利國家地理物理與火山學的研究主任 Paolo Papale 如是説道。

過去火山學家一直缺乏直接觀測地底岩漿的機會,只能仰賴地震儀、GPS 感測系統和雷達衛星,來推測岩漿的運動。儘管他們可以調查噴發到地表的熔岩,但這些已固化的樣本,早已失去大部分原本所含有的氣體。這些氣體是驅動火山噴發,影響岩漿原始溫度、壓力與成分的關鍵。

自 2009 年與這口岩漿井打交道以來,科學家確認它的脾氣相當溫和,並無噴發的太大風險,加上位處偏僻無人居住之地,因此非常適合進行研究。未來若從 KMT 取得新鮮熱辣的岩漿樣本,將可用來驗證過去科學家對於岩漿的認知是否屬實。

地底下的岩漿,揭開大陸形成的秘密

地球大部分海床,都是由玄武質熔岩[註3]構成,冰島也不例外 。然而組成大陸地殼的花崗岩,卻是由另一種更粘稠、富有二氧化矽的流紋質岩漿而來,而 KMT 岩漿井底下的就是流紋質岩漿。

為什麽構成海床與大陸地殼的熔岩種類有所差異?科學家相信,探究以玄武岩為主要構成的冰島上的流紋質岩漿樣本,將揭秘這個地質科學中很基本,卻未解決的問題。

要長期監測岩漿井的溫度、氣壓、化學成分等參數,實實在在地挑戰人類科技的極限,因為靠近岩漿處的溫度可是超過攝氏一千度。鑽探團隊正測試各種能耐高溫及膨脹的器械,而科學家也在研發各種可抵抗高溫高壓的新型偵測器。

這些研究成果不僅能用於地球科學,有朝一日更可能造福太空探索,如被運用在登陸太陽系中環境最惡劣的金星上。

水手 10 號拍攝的金星,由可見光與紫外光影像疊合而成,可見其表面被一層厚厚的硫酸雲遮蓋。圖/維基百科

一口岩漿井,將成為世界重要的火山學中心

KMT 引領科技的創新,也為冰島的地熱能產業帶來突破的機會。越靠近熾熱的岩漿,利用地熱能發電的效率便會增倍,這麽一來便可減少為了滿足能源需求而開挖的地熱井數量,降低對周圍環境造成的衝擊。光是在 2009 年意外挖掘的這一口岩漿井,就具備可以供應一整個小鎮電力的潛能。

開挖岩漿井時,需要注入大量的水來冷卻與潤滑鑽頭,這個對火山系統進行擾動的過程,也提供科學家一個瞭解火山運動的絕佳觀測機會。進行鑽探後,地震波速度發生的改變,也可透露岩漿流動的範圍。透過探究這些細微的火山運動變化,科學家能更好預測火山的噴發,讓我們能建立更整全的火山預警系統。

「十年後,這裏將可能成為火山學的中心。」冰島地熱研究中心科學主管 Ottó Elíasson 這麽認為。觀察地底下流動的岩漿,就像在瞭解地球的脈動,可以告訴人類更多關於這顆星球的故事,更能帶領我們走向更多科學新的可能性。

註釋

  1. 大西洋中洋脊(Mid – Atlantic Ridge,又稱中大西洋帶),是橫跨大西洋及北冰洋、大部分地區位於海底的山脈。
  2. 岩漿庫(Magma chamber,又稱岩漿房),是地球表面下一至十公里處由熔岩和火山灰氣體形成聚集之處。由於其內的岩漿密度比周圍的母岩來得低,因此會產生使岩漿往上移動的浮力。如果出現可讓岩漿通往地表的管道,便會造成火山噴發。
  3. 玄武岩(basalt),由基性岩漿噴發凝結而成,主要成分是矽鋁酸鈉或矽鋁酸鈣,是一種細粒緻密的黑色火成岩。玄武岩質熔漿被認為源自地球的上部地函。

延伸閱讀

參考資料

  1. Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
  2. VisitIceland – Geography of Iceland
  3. VisitIceland – Renewable energy
  4. Magma chamber
  5. Krafla Magma Testbed
  6. Rhyolite
  7. Basalt

安比西林_96
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本職為生態環境領域的可撥煙酒生。 不定時掉落科普文章。 大家一起嗑科科(❍ᴥ❍ʋ)
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