本計畫之調查範圍設定為台灣具有明顯火山活動之兩區域：大屯火山群，及 宜蘭龜山島周圍陸海域地區。參考 Ghosh et al.（2009）在加拿大地區，利用密集 地震儀陣列（seismic array）偵測隱沒型板塊的非火山型震動（non-volcanic tremors）
訊號結果，試著在大屯山地區進行火山型震動（如圖 62 及圖 63）來源之偵測。第 一年目前已完成大屯山地區設置三個密集地震儀陣列（圖 64），目前正積極利用此 資料對研究區域進行火山活動之監測，偵測火山型震動訊號。期望未來能試圖辨 識大屯山地區，火山型震動的主要活動位置與深度，了解底下可能岩漿庫位置。
圖62 大屯火山地震網偵測火山型震動訊號之紀錄。
圖63 火山型震動訊號之振幅平方（能量大小）記錄。
圖64 大屯山地區設置的三個密集地震儀陣列相關位置圖。
在大屯山地區要找到地勢相對比較平緩地形，設置密集地震儀陣列並不容 易。本計畫所設置的三個密集地震儀陣列，位置分別位於竹子湖（圖 65、表 6）、
八煙（圖 66、表 7）及擎天崗（圖 67、表 8）地區。每個陣列分別有 24 組儀器，
每組儀器主要有感應器、記錄器及車用型電池。如前所述，感應器為 GS-11D，是 4.5 Hz 垂直向地震檢波器；記錄器為 RT-125A，也叫 Texan，解析度為 24 位元，
記憶體容量為 1GB，只能記錄單一分量。Texan 記錄器內部必須裝兩顆一號電池供 電，可記錄 2～4 天；因此，此組感應器及記錄器通常都是應用在短時間施測的主 動式人工震源實驗（active source experiments）。例如：之前在台灣地區所實施的 TAIGER 炸測實驗，及海峽兩岸共同合作的台灣海峽高爆實驗（Across Taiwan-Strait Explosion Experiment，ATSEE）。此外，Texan 記錄器也可外接電池來延長記錄時 間，但卻又受限於記憶體容量只有 1GB。
圖65 竹子湖密集地震儀陣列位置圖。
圖66 八煙密集地震儀陣列位置圖。
圖67 擎天崗密集地震儀陣列位置圖。
此三個密集地震儀陣列設置的先後順序為竹子湖→八煙→擎天崗，同時施測 時間約為半年。由於 Texan 記錄器的時間系統並非即時接收 GPS 衛星訊號校時，
而是採用內部的電子時鐘，所以在施測前、後必須由電腦統一校訂時間，以了解 施測前、後內部電子時鐘的時間偏差量。因此，在野外設置前，必須先在室內利 用電腦校訂所有 Texan 記錄器的時間系統，同時也要設定相同的起始及結束記錄時 間，以及取樣率為每秒 100 點（100Hz）。在野外設置時，每個測點把 GS-11D 感 應器深埋入土中並壓實，Texan 記錄器及車用型電池則放置在塑膠箱中（圖 68），
塑膠箱的外面再包覆防水帆布（圖 69），最後再利用掌上型 GPS 量測所在位置（圖 70）。藉由多次野外施測前測試及經驗累積結果，發現此組儀器，也就是 Texan 記 錄器外接車用型電池，可延長記錄時間至三個星期。每隔三個星期，就必須撤回 Texan 記錄器及車用型電池，回到室內透過電腦校訂 Texan 記錄器的時間系統，了 解施測前、後內部電子時鐘的時間偏差量。通常經過三個星期，Texan 記錄器的時 間偏差都只有在數個毫秒（millisecond，ms）內，可以說幾乎沒有偏差。緊接著下 載 Texan 記錄器中的資料，及更換裡面的兩顆一號電池，同時也要為外接的車用型 電池充電。在設定完 Texan 記錄器下次的起始及結束時間後，隔天又依照原來測點 所對應的儀器序號佈放。除了儀器故障等因素外，才會更換儀器，否則在施測的 半年期間，每個測點所使用的儀器儘量固定，以減少不必要的困擾。
圖68 Texan記錄器及車用型電池。
圖69 密集地震儀陣列野外施測情形。
本計畫在大屯山地區所設置的三個密集地震儀陣列，大致從西元 2011 年 12 月施測至西元 2012 年 6 月。每個密集地震儀陣列施測時間如下：竹子湖從西元 2011 年 12 月 13 日至西元 2012 年 6 月 4 日；八煙從西元 2011 年 12 月 20 日至西元 2012 年 6 月 7 日；擎天崗從西元 2011 年 12 月 27 日至西元 2012 年 6 月 14 日。在這約 半年期間內，總共收了七次資料，以及最後撤回儀器。收資料及撤回儀器的順序，
和設置時的先後順序相同，為竹子湖→八煙→擎天崗。表 6 至表 8 是每個密集地 震儀陣列，測點所在位置的經緯度座標及高程，和 Texan 記錄器的序號。備註中顯 示每個密集地震儀陣列僅有 1～2 站，因 Texan 記錄器故障等因素做了更換；擎天 崗的 F1 測點，在第一次施測後發現位置錯誤，而更換位置。附註中除了顯示每個 密集地震儀陣列施測時間之外，也顯示了八煙因為人為設定錯誤，造成資料沒有 記錄及取樣率錯誤，還有擎天崗因為車用型電池供電有較多問題（常斷電），造成 多次記錄時間長度不同。在比較此三個密集地震儀陣列這半年的資料記錄情形之 後，發現竹子湖陣列的狀況是最好的，比較少有問題發生。
表 6 竹子湖（CH）地震儀陣列測點位置及 Texan 記錄器序號
附註：1. 此地震儀陣列記錄時間為西元 2011/12/13-2012/6/4。
表 7 八煙（BY）地震儀陣列測點位置及 Texan 記錄器序號
BYD3 25.19021 121.58870 312 4275 2012/2/24-2012/3/28 換成 4345，
2012/4/6-20126/6/7 換成 4347 BYD4 25.19014 121.58766 311 4296
附註：1. 此地震儀陣列記錄時間為 2011/12/20-2012/6/7。
2. 2011/12/20-2012/1/12（第一次紀錄）時起始時間設定錯誤，沒記錄。
3. 2012/2/24-2012/3/15（第四次紀錄）時的取樣率設定錯誤，是 40Hz。
表 8 擎天崗（CT）地震儀陣列測點位置及 Texan 記錄器序號
CTE3 25.16241 121.57628 760 4288 2012/3/1-2012/6/14 換成 4340 CTE4 25.16294 121.57742 733 4256
附註：1. 此地震儀陣列記錄時間為 2011/12/27-2012/6/14。
2. 因車用型電池供電有較多問題，造成多次記錄時間長度不同。
Texan 記錄器的原始資料（raw data）的副檔名是 TRD，每個測點在每次施測 的三個星期資料，只會記錄在同一個檔案中。所以從 Texan 記錄器下載的原始資料 無法直接分析，需要轉換成大家通用及程式可以讀取、分析的格式，例如：miniSEED 及 SAC 格式。PASSCAL（Program for Array Seismic Studies of the Continental Lithosphere）是美國地震學研究機構聯合會（Incorporated Research Institutions for Seismology，IRIS）其中一項重要計畫，在公開網頁中提供了不少免費及大家常用 的軟體（http://www.passcal.nmt.edu/content/software-resources），其中包括了把 TRD 轉成 miniSEED，及 miniSEED 轉成 SAC。
首先把 TRD 轉成 miniSEED，從原始三個星期的 TRD 檔，轉成每小時一筆的 miniSEED，通常這個步驟必須花比較長的時間。由於 TRD 檔中包含了 Texan 記錄 器在施測前後的時間偏差量，可以做時間偏差修正。但如同之前所述，通常在施 測三個星期後，Texan 記錄器的時間偏差都只有在數個毫秒內，可以說幾乎沒有偏 差。因此，每小時一筆的 miniSEED，即使跑了時間修正程式，其修正量皆為 0。
有鑑於此，有些測點因電池供電問題，造成沒有記錄施測前後的時間偏差量，尤 其是擎天崗陣列；轉出的 miniSEED 檔就不多做（也無法做）時間修正。緊接著修 改一些 miniSEED 的檔頭資訊後，就完成 TRD 轉成 miniSEED。至於 miniSEED 轉 成 SAC 就比較簡單些，只是再新增加測點的經緯度座標到 SAC 的檔頭中，所花的
（rectangular coordinate system），也叫卡氏座標系統（Cartesian coordinate system）。 每個密集地震儀陣列的 D2 測點都大約位於中心點位置，因此以 D2 為原點（0, 0）， 換算其他測點所對應在直角座標系統的位置，圖 71 至圖 73 分別是竹子湖、八煙 和擎天崗密集地震儀陣列的直角座標系統，由圖可知，每個測點的平均間距約 100 公尺，最短約 50 公尺，最長約 200 公尺。接下來參考 Ghosh et al.（2009）資料分 析流程，先把轉好的原始每小時一筆的 SAC 檔，經過去除平均值（remove mean）
及傾向（trend）後，帶通濾波（bandpass filter）到 0.5～8Hz。頻率-波數分析時以 2 分鐘為視窗（window），重疊 1 分鐘（半個視窗），採用移動視窗（moving window）
分析完每小時的資料。所以每個密集地震儀陣列，每個小時就有 59 個資料視窗，
每天就有 1416 個資料視窗。以上參數還是必須經由日後多次測試之後，才知是否 恰當。每個視窗經由頻率-波數分析結果如圖 74；假如偵測到明顯特定方向的震波 能量入射陣列，結果如圖 74（a）；反之，在一般情況下，是沒有特別方向的震波 能量入射陣列，結果如圖 74（b）。當偵測到明顯特定方向的震波能量入射陣列時，
還要綜合三個密集地震儀陣列分析結果，一起判斷是不是屬於大屯山地區的地震 及火山型震動訊號，還是屬於台灣地區、世界上其他地區的地震。
圖71 竹子湖密集地震儀陣列的直角座標系統。
圖72 八煙密集地震儀陣列的直角座標系統。
圖73 擎天崗密集地震儀陣列的直角座標系統。
圖74 Ghosh et al.（2009）利用頻率-波數法分析結果。（a）偵測到特定方向的震波 能量入射陣列；（b）一般情況下，沒有偵測到特定方向的震波能量入射陣列。
首先，初步分析選用三個密集地震儀陣列同時有紀錄的時間，才能一起判斷 所偵測到入射的震波能量，是不是屬於大屯山地區的地震及火山型震動訊號。雖 然三個密集地震儀陣列都於西元 2011 年底設置完成並開始記錄，但由於八煙密集 地震儀陣列第一次紀錄的起始時間設定錯誤，所以沒有資料（表 7）。因此，圖 75 先以八煙密集地震儀陣列第二次紀錄的起始時間西元 2012 年 1 月 12 日 10 點至 10 點 2 分（UTC）做測試，利用頻率-波數法分析 1、3、5 及 7Hz，共 4 個頻率結果。
每個頻率的最大波數值（Kmax）分別為 1（1Hz）、5（3Hz）、10（5Hz）及 10（7Hz）。 由圖 75 頻率-波數法測試結果可見，比較低頻率的 1Hz 和 3Hz，偵測的震波波長較 長，所以比較容易找到入射地震儀陣列的震波方向；至於比較高頻率的 5Hz 和 7Hz，偵測的震波波長較短，所以可能受到每個測點局部區域震波背景雜訊影響，
比較不容易找到入射震波能量的來源方向。但是假如在大屯山地區有地震及火山 型震動訊號，應該同時會被這三個密集地震儀陣列都記錄到，理論上頻率-波數法 每個頻率的分析結果都會指向震波來源方向。以上頻率-波數法所採用的參數，還
比較不容易找到入射震波能量的來源方向。但是假如在大屯山地區有地震及火山 型震動訊號，應該同時會被這三個密集地震儀陣列都記錄到，理論上頻率-波數法 每個頻率的分析結果都會指向震波來源方向。以上頻率-波數法所採用的參數，還