科學發展 2009年5月，437期

火山Feature Report專題報導

當大家在享受陽明山國家公園特殊的火

山地質景觀和溫泉時，可曾想過這個大屯

火山群是否會再度噴發？事實上，火山學

家比大家更關心這個可能性，因為若是它

再度活動，台北盆地可能如龐貝城般被熾

熱的火山灰覆蓋，造成嚴重的危害。

大屯火山群位於環太平洋的地震帶，現

今仍可觀察到十分活躍的地熱活動。已知

的定年資料顯示，大屯火山最後一次噴發

在距今約 10萬年前，依傳統定義可歸類為

休眠火山。但學者由近年台北盆地的鑽

井，陸續發現了

許多可能源自大

屯火山群更晚期

噴發的火山灰，

值得人口稠密的

大台北都會區，

對未來可能發生

噴發事件保持高

度的警戒。

火山噴氣與

溫泉水成分的變

火山Feature Report專題報導

■楊燦堯

在火山大規模噴發前，

逸出的氣體成分會有明顯的變化，

因此常用來做為

監測火山活動的方法之一。

診斷火山的氣息—

火山噴氣

大油坑有豐沛的火山噴氣，曾

經是大屯火山區硫的主要產

地。圖中可見滿地廢棄的腐蝕

管線。

地熱谷煙霧繚繞情形

科學發展 2009年5月，437期

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化和火山活動有重大關聯。國外許多研究都

指出在火山大規模噴發前，逸出的氣體成分

會有明顯的變化，因此常用來做為監測火山

活動最有效的方法之一。各地火山活動的噴

氣，有不同的成分和特性，因此了解一個地

區噴氣的來源和成分變化，是長期監測火

山活動的重要工作。

某地區發生火山噴發有兩大前提：一是

地下有岩漿庫；二是地表有適當的通道讓

岩漿上升至地表。目前大屯山地區主要的

地熱活動都是沿著金山

斷層分布，雖然我們對

於金山斷層的認識還不

夠透澈，但是可以肯定

的是地下若有岩漿庫，

金山斷層沿線會是一個

岩漿上升至地表的主要

通道。因此要進一步探

討大屯火山群再噴發的

可能性，須看看大屯火

山群之下是否仍有岩漿

庫。

如何偵測岩漿庫

偵測地下是否有岩

○1地熱谷

○2硫磺谷

○3龍鳳谷

○4冷水坑

○5小油坑

○6馬槽

0 2 4 Km

噴氣孔和溫泉

熱液地帶

斷層

○7大油坑

○8四磺坪

○9八煙

○10大埔　

○11 火更子坪

○12中山樓

1

23

4

12

56 7

9

10

811

觀音山

淡水河

淡水

大屯山

竹仔山

金山斷層 金山

北投

磺嘴山

丁火朽山

崁腳斷層

沖繩海槽

琉球島弧

琉球海溝

呂宋島弧

菲律賓海板塊

馬尼拉海溝

大屯火山區的地熱活動，主要沿著金山斷層沿線分布。

漿庫，一直是科學家努力的課

題之一。我們可以從岩漿的

一些特性，來探討大屯

火山底下是否仍有岩漿

庫：（1）岩漿在上升

過程中，常會對周圍

地層造成擠壓而發生

地震；（2）岩漿上升

至噴出地表之前，須有

足夠的地下空間容納，因

此地表常會膨脹變形；（3）岩

漿是一種高溫的液體，比周圍

岩層的溫度高出許多。因此有

岩漿庫的地方，它的上方地表的溫度也較

外圍高，常有噴氣或較高溫的溫泉。

國內學者對大屯山地區的火山活動已經

進行多年的地震和地表變形監測，所得結

科學發展 2009年5月，437期

火山Feature Report專題報導

果表明這幾年大屯山地區並無

明顯的地表變形和強震。

但是大屯火山群深部卻

有持續密集的微震，

尤其集中在七星山底

下，這現象已經引起

學者們的密切注意。

大屯火山群的溫

泉和噴氣口密布，大多

的噴氣和溫泉水已接近沸

騰溫度，顯示大屯火山群的

熱流量確實相當高。這些噴氣

和溫泉水是否有明顯來自岩漿

的成分呢？

一般來說，溫泉水和火山噴氣主要源於

當地的地下水，因此噴氣的成分以水蒸氣

和二氧化碳為主，當然也含有可能源自於

學者於大油坑噴氣口採集火山噴氣

火山噴口的硫磺結晶

某地區發生火山噴發有兩大前提：

一是地下有岩漿庫；二是地表有適當的通道讓岩漿上升至地表。

測量結果顯

示火山噴氣主

要以水氣為主

（＞ 90％）；水

氣以外的氣體

則以二氧化碳

為主（89∼ 99

％），其次是硫

化物（H 2 S 為

主），氮氣和甲

烷又次之。和

國外活火山的

噴 氣 成 分 比

較，本地區火

山氣體組成屬

低溫的類型。

由於大氣、地殼、地函物質中的氦同位

素 3He／4He比值差異極大，且在空氣中的氦

氣濃度低、溶解度也極低，又不易和其他

物質產生化學反應，因此氦同位素比值最

能直接反應地函的岩漿在噴氣中的訊號。

國外許多地區已經利用這種分析技術探討

活火山的岩漿活動性。最近台灣大學地質

岩漿的二氧化硫、硫化氫、氫氣、甲烷及一

些微量氣體（如氦氣、氬氣等）。科學家們

便利用這些源於岩漿的氣體成分變化，來監

測火山的活動性。若是火山噴氣中這些氣體

的含量突然增加，表示地下有新的岩漿補

充，可能會有火山活動而需密切監測。

氣體成分和來源

在經濟部中央地質

調查所、陽明山國家

公園管理處和國科會

的委託下，研究人員

針對大屯火山群的火

山噴氣活動展開有系

統的連續觀測。希望

能藉由測量氣體中的

主要成分和氦同位素

比值，監測台灣北部

大屯火山群底下岩漿

庫可能的活動情形。

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科學發展 2009年5月，437期

國內學者對大屯山地區的火山活動已經進行多年的地震和地表變形監測，

所得結果表明這幾年大屯山地區並無明顯的地表變形和強震。

大屯火山群主要噴氣孔的氣體組成和世界各地活火山噴

氣成分的比較

採樣點 溫度（℃） H2O CO

2SO

2H

2S

大屯火山群

大油坑 102 953 44.6 0.32 1.77

小油坑 102 920 75.1 0.10 3.28

冷水坑 98 947 44.8 0.11 7.15

硫磺谷 102 880 109 0.03 8.77

龍鳳谷 98 861 133 0.02 7.15

八煙 97 906 68.9 0.24 0.75

世界各地的活火山

Solfatara, 義大利 97 846 153 — 0.46

Tangkuban Parahu, 印尼 94 993 4.3 0.19 2.78

White Island, 紐西蘭 111 986 10.6 0.06 2.25

Papandayan, Lower Vent, 印尼 282 965 24.9 1.49 7.01

Mt. Usu-2, 日本 690 993 3.6 0.32 0.18

Merapi, Gendol, 印尼 803 887 55.6 9.8 1.34

火山學家利用內含鹼液的特製真空採樣瓶，在火山噴氣口採集火山氣體樣品。

科學發展 2009年5月，437期

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學系利用精密的氦同位素

質譜儀分析技術，可以精

確地分辨出氦氣是否來自

地函岩漿。

大屯火山群噴氣的氦

同位素比值的分析結果顯

示，這些火山噴氣明顯有

深部地函源的氦氣成分，

其中大油坑的噴氣含有最

高的氦同位素組成，地熱

谷的噴氣則有最低比值。

根據估算，大屯火山群的

噴氣平均有大於 75％源自

於地下的岩漿，其中大油

坑的噴氣甚至有高達 98％

以上是來自於岩漿，顯示

大屯火山群底下非常可能

有岩漿庫。

由大屯火山地區噴氣

氦同位素的連續監測結

果，可以發現同一時間內

所採的樣品，大抵上都是

大油坑具有最高的氦同位

素比值。而各地點的變化

情形相當一致，即某處的

氦同位素比值增加時，其

他各點的比值也增加，表

示它們有共同的岩漿噴氣

來源，而有一致性的氦同

位素比值增加情形。各監

測點的氦同位素值似乎沒

有隨著時間而有顯著的變

化，表示這幾年來大屯火

山地區的噴氣系統相當穩

定。火山學者常利用火山

火山—熱液氣體

大屯火山群氣體

火山—岩漿氣體

CO2／10

大屯火山群噴氣的成分圖。火山學家常利用特殊氣體成分判斷火山氣體的來源，

以及利用幾個指標成分來判斷火山氣體特性。由CO2－ S

total－HCl圖，可以看出

大屯火山群大部分的氣體屬於火山—熱液氣體成分，少部分落於火山—岩漿

氣體成分。而由He－N2－Ar圖，則可以看出大屯火山氣體是由板塊聚合帶的

岩漿氣體，以及地殼淺處的空氣或地下水成分混合而成。

Ar

100 20 10 5 1

CO

2／

S tota

l

Merapi

Mt. Usu

Stotal

100

Whtie island

Solfatara

Stotal／HCl

10*HCl

20

10

5

1

N2／100

1.0 0.4 0.2 0.1 0.05 0.025 0.0110*He

N2／He

10000

2000

1000

N2／Ar

板塊聚合帶

岩漿氣體

板塊分離帶

岩漿氣體

500

100

空氣或地下水來源成分增加

空氣或地下水來源成分增加

400

200

50

25

He／Ar

TVG gases

Whtie island

1000

100

10

Solfatara

Merapi

大屯火山群氣體

空氣

地下水

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科學發展 2009年5月，437期

附近的大油坑噴氣成

分具有最高的岩漿比

率，且逐漸往西南角

的地熱谷和東北方的

大埔溫泉減低。

假設大屯火山群

底下只有一個共同的

岩漿庫，它釋放的氣

體會循著最有可能的

裂隙（主要是金山斷

層）噴發至地表。以

目前的資料看來，該

岩漿庫最可能的位置

應當是在大油坑附近

的地下。

以前一般「相信」

大屯火山群已休眠了

近 10萬年，應該不會

再「甦醒」噴發。但

是綜合最近許多新的

資料來看，大屯火山

群可能有更年輕的噴

發活動，地下很可能

仍有岩漿庫。當然，

透過長期持續且嚴密

的監測後，才能對它

的活動性有明確的結

論，大家不必因此造

成恐慌。對大屯火山

群的活動性進一步深

入研究和保持密切注意，提供正確的大眾

教育和適當的因應之道，應是努力的方

向。 □

楊燦堯

台灣大學地質學系

火山學者常利用火山氣體中的氦同位素比值判斷可能岩漿源的位置，

距離火山口越近，它的氦同位素比值越高，距離越遠則越低。

大屯火山群主要噴氣的氦同素長期分析結果

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

【（

3H

e／

4H

e）／

Ra】

C

5.79RA

4.87RA

5.12RA

8

7

6

5

4

3

2

1

【（

3H

e／

4H

e）／

Ra】

C【（

3H

e／

4H

e）／

Ra】

C【（

3H

e／

4H

e）／

Ra】

C

8

7

6

5

4

3

2

1

8

7

6

5

4

3

2

1

8

7

6

5

4

3

2

1大油坑

硫磺谷

小油坑

地熱谷

6.69RA

氣體中的氦同位素比值判斷可能岩漿源的

位置，距離火山口越近，它的氦同位素比

值越高，距離越遠則越低。由現有分析結

果發現，大屯火山群主要火山噴氣的氦同

位素成分呈現有系統的變化，位於七星山