地質讀書會的心寶老師前陣子推薦了火山專家--宋聖榮教授的「追火山—台灣火山群連結起的地球與宇宙紀事」新作。宋教授是實證研究型的學者,以具體的研究數據來解讀大地構造,又長年造訪世界各地著名火山、研究單位,這本書一定是重磅巨著了!
之後心寶老師又推薦了野人文化舉辦的「追火山!登七星!」活動,邀請宋教授小油坑實境呈現書中精要,真的太棒了!縱使寒流過境、淒風苦雨、雨霧亂舞都阻擋不了參與這場盛宴的動力。以下為當天活動筆記。
一、大屯火山群立體地圖解讀
1. 大屯火山群五個亞群;從地形上劃分,可區分為七星山、竹子山、大屯山、磺嘴山、丁火朽山亞群。
2. 七星山二條裂隙;裂隙從小油坑到七星山東側,經過金露天宮,有一個凹陷,岩芯打到30m才到底岩,有二個可能:一爆裂口、二是隕石坑。二條裂隙交會在紗帽山附近。一系列的爆裂口,是火山最年輕的一個區域。宋教授目前有一個專案在研究這二條裂縫。
A. 東側的一條:裂隙從冷水坑上來,經過夢幻湖、教育電台、七星東峰,下來是中山樓。中山樓牆壁一直在裂,地板一直在翹,哪天會爆掉沒人知道?
B. 西側的一條:裂隙從鴨池(七星池)的上池、中池、下池向南延伸,與從小油坑的裂隙會合,直到金露天宮。
3. 龍鳳谷、硫磺谷噴氣口:另外一個年輕的地區。此區沒有火山岩,都是石英和黏土,後者形成一個不透氣的蓋層。氣體上來不斷累積,壓力超過上部岩石所能承受的應力,就爆掉了!五指山層、木山層都是以石英為主,滲透力大,蒸氣應該會跑掉,但有黏土層,所以會累積。
4. 紗帽山最新的定年:紗帽山的地形相當清楚,有一位跑到紐西蘭的研究者,以鈾釷鐳定年,為1370年前噴發。若研究屬實,我們要很小心。附近最老的大概在1萬多年前噴發。
5. 蒸氣噴發的火山災害:2014年日本御岳火山蒸氣噴發之後,此類型的火山災害受到大家注意。特徵是:規模不大、無預警的噴發。1986年,大屯火山規模5.2地震,把花鐘震垮了、馬槽橋震垮了,有人看到石頭亂飛,這是蒸氣噴發的例子。之後,平等國小也有人聽到爆炸聲,這也是氣爆。七星山二條裂縫陸續有噴氣出來,是由此地震震出裂隙通道。
6. 大屯火山岩漿庫:大屯山、竹子山比較老,沒什麼故事。磺嘴山也比較年輕,地形保持的較好。磺嘴山的硫氣孔相當的多,活躍程度不輸七星山。研究者林正洪的報告提到,岩漿庫像牛奶罐,在地底20km深處;之後葉研究員的報告指出岩漿庫深度為8-16km,這就很可怕了,隨時可能噴發。但其岩漿比例只有19%,應該算是正在冷卻的侵入岩體,岩漿庫還在20km處。磺嘴山目前硫氣相當旺盛,定年都是幾萬年內。
7. 山腳斷層與火山的關係:火山噴發前的地形面為何?鑽孔岩芯400m處出露沉積岩。大磺嘴一帶五指山層大約200m高度,柏園山莊有柱狀安山岩露頭,地下也是沉積岩,大約200m高度。整體來說,沉積岩大約在200-300m深的地方。
A. 正斷層:台灣北部都是張裂的正斷層,金山斷層是逆斷層,現在統稱為山腳斷層。金山平原600m鑽到基盤,大屯火山也是,代表山腳斷層陷落600m。
B. 若大屯火山開始作用,山腳斷層也會劇烈活動。
C. 台北湖:一是康熙台北湖,郁永河來台灣時看到的,規模小,只在北投、士林一帶,是正斷層(山腳斷層)造成的;二是古台北湖,20萬年前形成的,規模大,捷運鑽到紋泥層。
a. 紋泥層:很平靜的水底都會出現,要在無氧的深度內,通常深於10m以下,一黑一白代表一年。
b. 說法:一是夏天植物多,形成黑色;冬天植物少,形成白色。二是冬天擾動大、氧氣多、生物生長旺盛,所以是黑色的;反之,夏天是白色的。
8. 大屯火山群陷落火山口:大屯火山群從磺嘴山,連結到七星山,再連結小觀音山,最後接續到竹子山,形成一個類似つ字型的構造。
A. 大凹盆:以前叫做火山臼,這個名稱不大好,地質命名希望能說到成因,現在稱為陷落火山口。
B. 成因:一是岩漿上升前,產生張力,周圍裂開,使得地層下陷所產生的地塹,是在火山噴發前陷落的;二是岩漿噴發後,無力支撐而陷落,是在火山噴發後陷落的。
C. 判斷:能產生陷落火山口都是大的火山噴發造成的,外面應該會有很多噴發物質,但是大凹盆外圍都是火山泥流,且噴發物都在裡面,宋教授判斷為成因一的火山沉陷口。
D. 小觀音山是不是火山口?目前還是一個爭議,也可能是崩塌形成,且形成年代較早;不見得是火山口,可能是河流向源侵蝕造成的。
E. 如何證明北海岸是火山泥流?溪谷的剖面。
9. 北部火山區的二種類型:
A. 火山島弧的岩漿:沖繩火山島弧西延,再來是基隆火山群,大屯火山群是最後的一部分。大屯火山群成因是火山島弧,當隱沒到100km處,垂直距離大約90km,地溫梯度要夠才有岩漿產生。其地球化學特徵也是島弧特徵。
B. 弧後張裂的岩漿:彭佳嶼等三島是弧後張裂的岩漿,與大屯火山群不同。
10. 大屯火山群噴發階段:由鑽井岩芯發現大屯火山的構造。
A. 早期:爆裂型,產生很多泥流堆積,並向四周流溢。
B. 晚期:熔岩流,產生很多熔岩流。
11. 核電廠安全評估:福島事件後,歐洲核電專家前來評估格電廠風險,第一名在孟加拉,第二、三、四名都在台灣,也要參考人口密度。福島事件後,美軍下令遠離80km,可作為核災的參考距離。火山、地震、海嘯對核電廠的壓力測試,其中金山有很多的浮石層,這是海嘯的證據。
12. 大屯火山群地熱資源:
A. 地形保存的很好,代表很年輕,地下地熱豐富。
B. 地熱的累積是自然現象,何時累積夠了會噴發沒人知道。
C. 站在減災的角度來看,可以插一根吸管讓它洩氣,降低達到飽和的時間,以預防蒸氣爆炸。
D. 人為的干預也可以稱作「妨害風化」,例如鋪了水泥就沒有風化作用了。
13. 學員提問:
A. 觀音山應是大屯火山的一個延伸,底下沒岩漿庫,也沒有熱液換質。
B. 正斷層上盤,應力與破碎都在這裡。
C. 大屯火山群有金礦嗎?萬里的礦區有採金的記錄,大屯火山群的金礦位置可能比較深。
D. 半地塹,台北盆地的陷落不平均,西側蘆洲一帶最深,東側盆底較高,是一處傾斜的半地塹盆地。
E. 鵝尾山是盾狀火山嗎?火山體坡度小於7度的才稱為盾狀火山,我們沒有,夏威夷的才是。大屯火山群的是成層火山(又稱複式火山),小規模的岩漿噴發稱為錐狀火山,例如紗帽山。
二、火山新知與防災進階簡報。1028。
1. 活火山的定義:經驗法則是看1萬年內是否有噴發歷史,現象法則是看底下是否有岩漿庫。紗帽山東南側的堰塞湖,物質定年1370年。
2. 大屯火山群的噴發物與分期
A. 早期:爆發性產物,形成再積性堆積物,根據大屯自然公園鑽井岩芯資料,噴發沒多久就流下去了。時間在200萬年前。
B. 中期:熔岩流┼熔岩穹窿。時間在200萬-20萬年之間。
C. 後期:蒸氣噴發。時間在20萬年之內。硫磺谷的黃金小丘是石英┼黏土,沒有火山物質,是一處蒸氣噴發形成的火山碎屑岩。硫磺谷是一處火山蒸氣噴發所形成的爆裂口。
3. 七星山東西張裂帶:2014年日本御岳火山蒸氣噴發,形成直線形裂縫。
A. 東翼爆裂口:由鑽井資料得知夢幻湖5600年形成。
B. 西翼爆裂口:年代大於3200年。金露天宮鑽井岩芯包括了有機物質、落石和火山質砂泥層,形成年代為4900年。
4. 火山噴發類型:日本學者將火山噴發分成二類。
A. 岩漿噴發。
B. 蒸氣噴發:二個大型岩漿噴發期之間的數個小的蒸氣噴發。
5. 了解火山災害種類,去減輕火山危險性。
A. 龜山島:火山灰、海嘯的問題。
B. 菲律賓火山爆發期間,一群人躲在洞穴內,其中三個人用蝙蝠糞便蓋住自己而倖存,因為磷酸鹽是好的防火材料;其他40-50位躲在洞穴中的人都死亡了。
C. 火山災害中最需注意的是蒸氣噴發和火山泥流所造成的災害。
6. 小油坑是爆料裂口嗎?小油坑馬蹄形的部分是爆裂口。目前崩塌的範圍擴大,正在接近步道。
7. 台灣最近的爆裂口都發生在七星山,未來可能爆發的是磺嘴山。因為目前熱源侵入的地點在磺嘴山。磺嘴山目前在抽蒸氣發電,在國家公園範圍之外,才可以抽。
8. 陳文山說台北盆地內的鑽井沒看到火山灰,推論大屯火山只是溢流,沒有大規模的火山式的噴發。
9. 關渡階地是火山泥流,火山泥流是火山碎屑再被搬運所形成。熔岩階地不是原始形成的,是形成之後的前沿崩塌形成的。柏園山莊從教養院有一條小路下去。華岡台地是七星山熔岩流。
三、小油坑蒸氣噴發實景體驗:戶外風狂雨驟、低溫雨霧,以下的內容以崑瑞大哥錄影影片記錄。
1. 火山監測:火山氣體當中,水蒸氣大約92-93%、硫化氫┼二氧化硫大約2%,還有氦氣、二氧化碳等氣體。比較敏感的是二氧化硫的濃度,在岩漿噴發之前會大量增加;另一個數據是看硫化氫與二氧化硫的相對關係。若硫化氫高於二氧化硫時,是低溫的熱液氣體;若二氧化硫高於硫化氫時,則代表是來自岩漿的氣體。目前鑽井比較深的採樣,都是二氧化硫比較多。
2. 溫泉都是沸騰的,溫度大約95度;有的時候沸騰不見得是高溫,而是噴氣。此二者要辨明清楚。
3. 小油坑內溫泉測量出來是97-98度,有時氣體會超過100度。
4. 小油坑是天然溫泉,北投的白磺是人工溫泉,青磺是含有放性射物質鐳的溫泉。早期,白磺是不合乎溫泉法的,溫泉法規定,溫度要30度以上,氯離子、硫酸根離子等濃度也有規定,當時白磺的硫含量不足,為了納入白磺而降低標準。
5. 熱液換質:安山岩變成白土、蛋白石的過程。換質的類型有中性的換質或酸性的換質,鋁礬土是酸性的換質,綠泥石、蒙脫石是鹼性或中性的換質。鑽探時怕碰到酸性的環境,管子會被腐蝕,地熱也要克服酸腐蝕的問題;鹼性、中性環境則要克服碳酸鈣結構的問題。這些都可以解決,都是成本的問題。
6. 小油坑爆裂口可觀察熔岩流、火山碎屑的互層。噴氣與硫氣對岩石腐蝕,減低安山岩強度,爆裂口會一直後退、一直崩塌,若崩塌靠近步道基樁時,步道需挪動到安全位置。噴氣口附近有硫磺,昇華的相反是甚麼?凝華。礦物快速的結晶,針狀,代表溫度不會太高。礦物的不同形狀,可以得知形成的溫度不同,六面體結晶溫度比較高,每種礦物在地表上形成,都與溫度有關,也跟酸性、中性、鹼性等環境條件有關。
7. 熱液換質是變質作用嗎?這是一個模糊的地帶,學理上變質作用是指溫度200度以上,壓力有3個K帕以上。熱液的溫度範圍很大,地下5、600度,地上100多度,一般會叫它是熱液換質,不會叫它是變質作用。
活動時程:0734到北投國小搭129公車(230公車北投國小站來程與去程站牌都在同一側令人混淆),0751陽明山總站,0810轉搭108,108區間車只到二子坪,下班車要到0830,結果0810就來了。0834小油坑,淒風苦雨,氣溫8.4度,1142活動結束。崑瑞大哥好心載我們到北投,感謝感謝。
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追火山—台灣火山群連結起的地球與宇宙紀事書影 |
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小油坑清晨8.4度的愁雲慘霧。 |
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七星山二條蒸汽爆裂線 |
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宋教授在小油坑進行研習開場 |
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即時監控的資訊 |
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教授說明大屯火山五大亞群的位置,地形地貌、噴發年代與危險潛勢具有正相關。 |
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由西向東眺望大屯火山群,可見烘爐山。 |
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烘爐山在百拉卡公路轉折的西側。 |
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東側的鵝尾山、太平尾(平等里)、小草山,前二者分界的黃色線是國家公園界線,後兩者分界線為內雙溪。 |
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由東向西眺望大屯火山群五大名山。 |
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簡報教學 |
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大屯火山群陷落火山的過程。 |
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大屯火山群噴發分期年代與噴發物的種類。 |
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減低蒸氣噴發的可能方法 |
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火山災害的種類 |
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簡報結論 |
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進行小油坑實地火山觀察 |
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小油坑的噴氣孔 |
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