如何得知地底下岩浆库的大小.PDF

如何得知地底下岩漿庫的大小？ By 台大地質系 地球物理實驗室 強哥 在醫學上有一種所謂「斷層掃瞄」 （tomography）的技術，可以將人體內部的構 造加以解析。而利用類似的原理，我們也同樣可以解析地球內部的構造。 我們先以一個二維的構造做為例子，下圖（圖一）中的三角形代表地震測站，星 星的符號代表一個地震發生的位置，線條則代表地震波行經的路線。利用已知 的： （1）地震發生的位置及時間、及（2）地底下每個深度地震波傳遞的速度*， 進而計算出地震波到達測站「理論上」所需的時間（理論走時），假設就像我寫 在圖一中測站旁邊的藍色數字。如果觀測地震波到達測站「實際上」所需的時間 （走時）與理論上的不同，假設就像我寫在圖一中測站旁邊的紅色數字，那我們 可以簡單推論，在地震波到達中間測站的路徑上，必定有一個造成地震波速減慢 的構造，使得地震波花了較多的時間才到達中間測站。 10 sec 8 sec 6 sec 10 sec 10 sec 6 sec 地震測站 震源位置 圖一 震源位置、地震測站、地震波路徑與地震波走時關係 如果要更精確得知造成地震波速度減慢的構造，是在地底下的那個位置、及大小 規模，我們可以將地底下分成許多小格子（如圖二），計算若是某一格的地震波 傳遞速度增加或是減少多少，可以吻合觀測到的地震波走時。因此從圖中所舉的 例子可以看出來，我們只要在地震與中間測站間，把地震波經過格子的速度減 慢，就會造成地震波要花較多的時間才能到達中間測站，當然如果我們的觀測資 料只有像圖上所畫的少數幾個，還是無法確定那個格子有速度異常，以及異常的 規模大小為何，因此類似這樣的觀測，我們必須要有大量的地震資料，許多交錯 的地震路徑，才能準確推估地底下地震波速度異常構造的大小及規模。類似醫學 上斷層掃瞄的原理，在地震學的研究上，我們把這種方法稱為「地震層析影像」 （seismic tomography）。 如何得知地底下岩漿庫的大小？ By 台大地質系 地球物理實驗室 強哥 10 sec 8 sec 6 sec 10 sec 10 sec 6 sec 圖二 將地底下的區域分成一個一個的小格子 若是有岩漿庫存在於地底下，相較於周圍堅硬的岩石，地震波在穿過有岩漿存在 的區域就會被減慢速度，因此只要分析各種不同位置地震與測站，所形成不同的 地震波路徑與地震波走時，我們就可以推測地底下岩漿庫存在的位置及大小。例 如「超級火山」一片中，研究人員如何得知黃石公園下方岩漿庫的大小，就是利 用了過去數十年所有地震資料而得知的，但是如果想 「即時」知道岩漿庫的現況， 除非同時在各個不同方向發生許多地震，才能提供足夠的數據計算，否則是無法 辦到的。 如果還有不清楚的地方，歡迎洽詢台大地質科學系—地球物理實驗室（237）。 強哥 2006.06.10 *地震發生的位置及時間、及地底下每個深度地震波傳遞的速度同樣需要大量的 觀測及計算方能得到。