地震觀測是研究火山活動常見且非常有效的一種方法。目前在大屯火山群地區利用高密度的地震觀測網,長期監測地震活動,了解火山地震在時間與空間的分布狀況,並由記錄的地震波形,辨識地震震源的種類,有助討論大屯火山群地震的成因與火山活動的可能性。
火山地區的地震活動通常在噴發前增加,因為岩漿由較深的岩漿庫往地表移動的過程當中,會沿著地層中的通道或裂隙移動,進而撐開裂隙或造成周圍的岩層破裂,引發許多大大小小的地震。
而隨著岩漿向地表前進,地震發生的深度也隨著變淺。因此依據地震發生深度改變來估算,我們就可以得知火山可能噴發的時間,提早通知專家學者與相關單位喔。
大量的火山地震有助於推估地下岩漿的位置,也可作為火山是否噴發的判別依據。而當火山地震的數量異常增加時,科學家們會再檢視其他監測方法得到的數據來判斷火山活動是否異常,是否有噴發的風險喔。影 IRIS地震學聯合研究機構。
根據多種火山地區特有的地震訊號,如高頻、單頻、多頻等多種不同特性的地震訊號,顯示該地區的淺部地殼中存在著明顯的地熱來源。
圖中說明岩漿庫附近可能產生的高頻、單頻、多頻、低頻及超長周期的火山地震訊號。
在大屯火山群偶而會發現一些只有在活火山地區才能記錄到的特殊地震波形,包含地震波形可以分類為單頻水滴狀、多頻螺絲釘狀及超長周期的火山地震。
科學家們認為,造成這些火山地震的原因,可能主要是與火山底下的岩漿庫和岩漿通道,或是地熱區內液體或氣體的壓力增減造成岩層錯動或破裂有關(註1)。
大多數岩漿庫位於上部地殼,當其壓力夠大時,岩漿穿過逐漸往上湧升,地表會有明顯變形,同時伴隨發生許多微小的地震,而火山氣體與熱液系統也會發生變化。這些現象會由觀測站各種不同監測方法所測得,可用以預估火山是否真的噴發,以及可能的時間及位置。
圖 城創國際協助拍攝
地震觀測網至少需包含3個以上的觀測站,才能有效計算出地震震源位置。每一個地震觀測站包含地震儀、電力設備及網路系統,使觀測到的珍貴資料能即時傳送回火山觀測站。最後進行火山地震波特性分析,包括P和S地震波的到達時間、P波初動方向、振幅大小、頻率組成等特性,計算出火山地震的來源位置、規模、震源的機制等(註2)。
由於為了避免人為活動造成的雜訊,干擾地震活動的監測,因此地震站常常設立在偏僻無人煙的地區,以提高監測時所收到的資料品質,有利於微小地震訊號的判別。
所以仍有許多地震站因地處偏遠,而無法提供固定電源及網路,而改以太陽能板提供電力,職人也就必須每個月須經過人煙稀少的山徑抵達測站下載資料,同時進行測站維護。
在整個大屯火山群地區,共設置有40個寬頻地震站,針對大屯火山群的地震進行長期性的監測。地震監測的結果顯示,大屯火山群的地震活動集中發生在七星山、大油坑及八煙三個區域,其中又以發生在大油坑的地震數量最多,地震位置最集中,顯示這個區域的活動性最高。
另外,也會設置臨時性的可攜式短周期地震觀測網,將儀器密集放置在目標區域,讓微小的地震訊號也無所遁形。
註1
林正洪等,2014,《來自火山的訊息-與大屯火山群面對面》。
註2
林正洪,2015,幫火山把脈的地震監測,科學發展,第515期,第06-11頁。
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