為什麼日本人爬活火山,火山爆炸真的不能預測嗎?

by:維多魚
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27號的時候,日本的火山御嶽山(Mount Ontake)突然爆發,大量的火山灰讓御嶽山瞬間變成灰白色,造成31人死亡,27人心肺功能衰竭。
 
這次的事件造成很多傷亡,有人就不免會有疑問,御嶽山明明是活火山,為什麼日本政府事前沒有預測到火山爆發,還放了250多個人去爬山?應用地質技師黃鐘就根據他的專業知識,帶我們了解情況。



 

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------本文經授權轉載自應用地質技師 黃鐘------

日本的這個火山我其實沒有很熟,不過我會就知道的火山災害觀測知識說一下。
 
人禍造成
我認為這次的事情算是人禍,不過不是禍在有人偷懶或是官員瀆職,是禍在人類的知識不足,簡單來說就是官員不夠聰明,沒想這麼多。這是因為平常我們的知道的火山災害知識都是建立在「岩漿爆發型」火山上面,跟日本這次的「蒸氣爆發」不一樣。

我會先講岩漿爆發型的火山是怎麼樣的情況,然後再講蒸氣爆發型的。
 
青春痘型爆發
首先,岩漿爆發型的火山跟青春痘爆痘是類似的。要先有夠多的岩漿(痘汁),然後要有適當的時機,例如附近有大地震晃動到地底下的岩漿庫,天時地利都有之後火山就會爆發。這有點像是我們手賤去摳臉,或是輕輕擠一下痘子自以為不會爆,結果就真的爆了。

岩漿型火山爆發很好監測。因為岩漿的體積很大,所以當岩漿生產過多的時候(沒錯,地球會自己生產岩漿),火山感覺到的時候就會爆了!這就跟我們平常眼睜睜看著臉上的痘痘越長越大顆是一樣的道理。
 
火山會長高
火山學家會在火山上面放很多監測儀器,像是GPS或是傾斜測量儀,用來觀察火山長大的狀態,要爆之前的火山成長速度會快到每天長高幾公分這樣。
 
小地震變多
此外,岩漿在往地表移動的時候會跟旁邊的地層磨擦,所以會有很多密集的小地震發生,可是這種密集的小地震往往會突然發生在一些沒有火山的地方,所以這種地震的成因現在還沒辦法百分之百跟火山岩漿活動聯繫在一起,只能當做一個輔助判斷的工具。
 
溫度飆高要注意
另外因為岩漿很熱,所以火山學家也會挖深井然後把溫度計放在火山附近,如果溫度突然飆高的話也是一個徵兆。
 
快拉肚子前的屁比較臭
最後一個觀測岩漿型火山的噴發前兆是看火山氣體。
 
如果有去過陽明山的小油坑,應該會對地上的噴氣孔很有印象,這些氣體都是地下水受熱之後蒸發的水蒸氣。因為地下水離岩漿比較近,所以有時候岩漿本身的氣體也會順著水蒸氣一起噴到地表,有點像拉肚子之前的屁會比較臭是一樣的道理(對不起,今天舉的例子都有點噁心,不過我已經想不到更好的例子了)。
 
所以如果我們收集到的火山氣體裡面有比較多岩漿的元素(氦3)的話,就代表岩漿蠢蠢欲動要噴出來了。
 
有效預防死傷
岩漿型火山觀測在這30多年來防止了不少人命損失,例如1980年的美國聖海倫火山爆發,或是1991年的菲律賓皮納圖波火山爆發,在爆發之前都有撤離民眾,然後火山也真的在民眾撤離之後爆發,可惜的是還是有些民眾不願意撤離,另外有一些人被爆發之後的火山灰土石流淹死。




 

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岩漿爆發型的火山跟青春痘爆痘是類似的。要先有夠多的岩漿(痘汁),然後要有適當的時機,例如附近有大地震晃動到地底下的岩漿庫,天時地利都有之後火山就會爆發。Photo credit: Michael Fivis


 

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這是美國聖海倫火山在1980年7月22日當時爆發的情況。




 

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壓力鍋型爆發
OK,現在回到這次日本的蒸氣爆發事件上,蒸氣爆發型的原因是地下水被加熱到一定程度之後爆發,然後把蓋在火山上面的火山灰還有石頭噴到下面。有點像是我們今天用一個壓力鍋去煮水,然後不給壓力鍋釋放壓力,所以水滾到一個程度之後就會把廚房給炸了。
 
地下水在岩層裡面沒辦法順順地流動,加上地下水層的上下往往會有比較不透水的地層去包著它,變成像是天然的壓力鍋一樣(所以我們才可以挖口井去抽地下水,如果沒有上下地層包住這團水的話,水早就流光了)。日本的例子就像是在火山裡面放了一個超大壓力鍋,然後一直滾水,滾到後來當然會爆。



 

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蒸氣型火山爆發就像用一個壓力鍋去煮水,然後不給壓力鍋釋放壓力,水滾到一個程度之後就會把廚房給炸了。Photo credit: Yoshiki



 

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Photo credit: Viktor Hertz

至於為什麼我說這次的爆發是人禍呢?因為我們用現在岩漿爆發的方式很難監測蒸氣爆發,簡單說,地質學家還正在研究就是了。
 
看到地表有變化已經來不及
首先,地下水的密度沒有岩漿高,所以當地下水壓力鍋脹大到一個程度的時候,地表上面還沒辦法看到變化,看到的時候已經來不及了,就像是日本這次一樣。
 
维基百科》裡的資料有提到: 9月27日下午,日本氣象廳北川貞之在新聞發布會上稱,本月以來御嶽山地震頻度開始增加,僅11日一天便發生了超過80次地震。但日本氣象機構沒有觀測到山表面因為地下熔岩上升而導致的膨脹現象,「只有基於地震的次數判斷是否為噴發前兆,這難度很大」。
 
量溫度也沒辦法
第二,因為這是地下水壓力鍋的問題,所以不會有水蒸氣跑到地表給我們偵測。

最後,地熱變化的問題,這也很難應用在蒸氣爆發的火山上面,因為水再怎樣加熱也不會超過100度太多呀,所以如果今天這個火山附近的溫泉水就差不多是100度左右,我們也沒辦法說這個火山就要立刻來個壓力鍋大爆炸了。



 

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壓力鍋型爆發有辦法預測嗎?
說了這麼多,我們有沒有辦法監測蒸氣型的火山爆發呢?有,但是這種方法只是理論上可行,實際上還沒有人真正試過。
 
我們都知道水可以導電,同樣的道理,地下水也可以導電。地質學家有時候會利用大型電極去偵測地層的導電度然後去尋找地下水,有點像是插了兩條電線在地上然後看看中間損失多少電,損失越少代表這兩條電線之間的水越多,反之代表水越少。
 
如果今天我們在火山區已知的地下水層附近插電線去測量導電度,如果水沒有被蒸發成水蒸氣的話,導電度會比較高(電阻比較小),如果水都被蒸發成水蒸氣的話,導電度就比較低(電阻比較大)。
 
但是實際上電阻會被很多不同的因素影響,所以這也只是理論上可行而已,希望這次事件之後,日本政府可以投些經費去支持這種電阻監測火山的研究呀(希望)。





 

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陽光下的陽明山。 Photo credit: Piper Gu

往台灣南部躲
另外,我想大家應該會很擔心陽明山,因為其實我也很擔心。現在陽明山上面已經有大概幾十台儀器在監測火山的活動,不過都是針對岩漿爆發型的前兆做偵測(因為蒸氣爆發型的監測方法我們還沒有找出來呀...)。
 
所以我可以說,如果陽明山區今天要來個岩漿型的噴發,我們一定可以在事前幾天知道,但是如果是蒸氣爆發型的話我們也只能祈求老天憐憫台北了。不過我更擔心龜山島就是了,因為龜山島的活動性其實比大屯群山還高呀……

目前龜山島有鑽探後埋地溫觀測,現在有4顆感測器,外加宜蘭沿海也有一群感測器,都是用來監測的。

如果有朋友看得不耐煩直接按鍵盤的end鍵跳到文章最後的話也沒關係,以下是這篇文章最重要的重點:
 
如果哪天政府突然宣布說大屯山要爆發需要撤離的話,請趕快躲到南部去,真的。



編註:本文於2014/10/02取得應用地質技師黃鐘同意刊載,未經同意不得轉載。

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