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火山地區氣體成分監測

火山流體在移動道地表的過程中,會因壓力減小及溫度降低等原因,釋出火山氣體,這些氣體會經過通道自地表的噴氣孔噴出。由於流體與地表的距離以及流體的體積會影響火山氣體的成分及濃度,且部分火山氣體有致災的危險性,藉由分析大屯火山的噴氣氣體和溫泉氣泡成分變化來探討岩漿活動與監測火山活動。此外,火山氣體不僅是經由火山口或噴氣孔逸散,火山周圍的土壤也是重要的逸氣管道,因此透過監測土壤氣體的方式來監測火山活動,也可達到在有效的安全距離內長期監測火山目的。

火山氣體監測點位分布圖

而氣體監測原理主要是透過氣罩定時抽取或收集自地下的火山氣體,由累積的濃度增量的連續監測,來知道火山的活動情況。火山氣體監測點的位置均位於現有的火山噴氣孔附近,下圖為目前進行火山氣體成分監測的點位分布位置圖。

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火山氣體監測點位分布圖


火山土壤氣體監測站

本所於新北市金山八煙地區設置一座火山土壤氣體監測站,監測當地的二氧化碳通量以及氡氣濃度,並藉由現場的溫濕度計及雨量筒,了解火山氣體成分與天氣條件的關係。所測得資料透過行動網路上傳致雲端資料庫,供研究人員研判火山活動特性。

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火山氣體監測站外觀(左)及內部儀器設備圖(右)

火山土壤氣體監測站配置示意圖。

現地溫濕度計、雨量筒、太陽能板及記錄器(左)以及觀測站內的土壤溫濕度計(右)


火山氣體監測項目

火山氣體監測項目包含硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、鹽酸(氯化氫)、氮氣、氬氣、氡氣、甲烷及氦同位素等項目。


氦同位素

氦同位素的變化,是一項重要的火山氣體監測項目。氦同位素中,3He來自於地球深部,而4He來自地殼中放射性的元素。由於大氣、地殼、地函物質中的氦同位素比值( 3He/4He)差異極大,因此火山研究人員利用氦同位素比值分析氦氣的來源並了解這些氣體與地下流體或岩漿的關聯性。