地球科学类篇名如何由温泉水及火山喷气之资料探讨火山特性作者.PDF

地球科學類 篇名： 如何由溫泉水及火山噴氣之資料探討火山特性 作者： 劉子玄。麗山高中。高二08 班 陳宜璟。麗山高中。高二09 班 戴立軒。麗山高中。高二10 班 指導老師：周家祥老師 、萬義昞老師 由溫泉水及火山噴氣之資料探討火山之特性 壹●前言 火山，一直以來都是最深奧的地球科學範圍之一，一直以來都藏著許多人 類無法解決的謎團。對居住在火山周邊的我們，更應該了解自己腳下這片土地。 我們希望可以更了解大屯火山群，因為她是台灣最大片、也是目前唯一還有明 顯活動的火山群。由於火山噴氣與溫泉水可反映岩漿庫的特性及其中的成分， 所以我們希望可以了解火山氣體及溫泉水的採集方式 ，以及目前對大屯火山群 的火山氣體及溫泉水的相關研究。 貳●正文 一、為什麼要由溫泉水及火山噴氣探討火山 偵測地下是否有岩漿庫，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，來探討火山底下是否仍有岩漿庫： (一)岩漿在上升過程中，常會對周圍地層造成擠壓而發生地震。 (二)岩漿上升至噴出地表之前，須有足夠的地下空間容納，因此地表常會被 擠壓而膨脹變形。 (三)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，它上方地表的溫度也會較外圍高，常有噴氣或較高溫的溫泉。 科學家們利用溫泉水中溶解氣體及火山噴氣氣體的成分變化。監測火山的 活動性。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；當然也含有源自於岩漿的二氧化硫、硫化氫、氫氣、甲烷及 微量氣體。如果火山噴出的氣體中關鍵氣體的含量突然改變，可能表示地下有 新的岩漿活動。 （楊燦堯等 ，2003 ） 不過火山地區有溫泉水即火山氣體，但有溫泉水或火山氣體的地方卻不一 定代表有火山。 1 由溫泉水及火山噴氣之資料探討火山之特性 二、從溫泉水及火山噴氣可以看到什麼 (一)溫泉水 溫度較高的地下水中可以溶解較多的離子，常見的離子包含陰離子有 ：Cl- ， HCO3-(CO32-) ，HSO4- ，SO42-等；陽離子有 ：Na+ ，K+ ，NH4+ ，Mg2+ ，Ca2+ ，Fe2+ ， A12+ ，A13+等，而會以分子狀態在水中存在的物質有矽酸(H SiO )與硼酸(H BO ) 。 4 4 3 3 如果熱水中有大量溶解二氧化碳氣體的話，則碳酸分子(H CO O)濃度也會很可觀。 2 3 + - 另外熱水中還有兩種很少但是可以左右酸鹼度的離子 ，就是 H 和 OH 。根據熱 水中的陰離子種類 ，可以把水劃分成含氯化物 、碳酸（氫）鹽、與硫酸鹽三種 最基本類型，還有可能會有氯化物與硫酸鹽的混和型熱水。而碳酸鹽是由溶於 水中的碳酸與岩石作用所生成。不過火山氣體以及火山岩中含有氧化物，所以 當上述化合物在火山附近形成時，會是氯化物與碳酸氫鹽的混合型熱水。而火 山區附近所含的硫氣及硫化物較多，也有可能會有氯化物與硫酸鹽的混合型熱 水。 （陳肇夏，1981 ）因此我們分析溫泉水，常會測量酸鹼度以及離子的種類 與濃度，以推估溶解在溫泉水中氣體的成分。 (二)火山噴氣 不論火山是否噴發，只要有岩漿活動，就會有大量的二氧化碳在火山地區 附近釋出。火山氣體中，去除水後相較於其他氣體含量較高的就是二氧化碳， 同時也是岩漿上升過程中首先溢出的氣體之一。由於 CO2 的通量較難測量，一 般是先利用光譜儀