契約編號；B10233
台灣北部火山活動觀測研究
台灣北部火山地區背景環境資料監測(2/4)
委辦機關：經濟部中央地質調查所
承辦單位：財團法人台慶科技教育發展基金會
中 華 民 國 102 年 12 月
契約編號；B10233
經濟部中央地質調查所 102 年度勞務計畫 成果報告書
台灣北部火山活動觀測研究
台灣北部火山地區背景環境資料監測(2/4)
計畫主持人：宋聖榮
共同主持人：楊燦堯、江協堂
全 程 計 畫：自 101 年 5 月至 104 年 12 月止 本 年 度 計 畫：自 102 年 1 月至 102 年 12 月止
執行單位：財團法人台慶科技教育發展基金會
中 華 民 國 102 年 12 月
期末報告審查委員意見處理表
意見摘要 處理情形
1. 請說明表2-2~2-6(P.16~25)當中部份 欄位無資料的原因?
謝謝委員的指教，是not detected，已 補正修改完畢；P.16~25。
2. 請註明圖2-5、圖2-7、圖2-9、圖2-11
、圖2-13、圖2-14中各不同成分區域 範圍的劃分文獻依據。
謝謝委員的指教，已補正修改完畢
；P. 35, 37, 39, 41, 43,44。
3. 請加強說明全球代表性火山對氦同位 素比值，CO2、Rn、溫泉水質及水化 學與井下溫度等項在火山活動之變 化情況，以力與大屯火山群做比較。
謝謝委員的指教，部分已在背景介 紹中說明，另外也將列為未來工作 的重點討論。
4. 建議於結論部分根據現有的監測結果 綜合評估目前大屯火山的活動性，並 對未來監測之必要性提出說明。
謝謝委員的指教，已在結論中陳述 目前大屯火山呈現相對穩定性。至 於未來監測之必要性已於背景中說 明。
5. 由於長時間觀測結果，大屯火山的活 動性趨向穩定，請酌減前言當中有關 各種對台北盆地災害的推測內容。
謝謝委員的指教，大屯火山對台北 盆地災害的推測，是根據過去的噴 發記錄所推測而來，旨在提醒必須 針對大屯火山多加注意。
6. 結論5、8均提及水質變化和地溫梯度 偏低可能與地下流體或地下水循環 有關，請加強說明其依據。
水質變化和地溫梯度的降低之推論 依據，在過去的報告中已陳述。本 年度計畫報告是監測數據的陳述，
對於成因的討論因過去已完成，故 在本年度的報告中則不再詳述。委 員若是有興趣可參閱2011年的總報 告。
7. 菁山地溫監測站之淺層溫度受雨量 影響明顯，請將地溫監測資料與雨量 資料並列以探討其關聯性。
謝謝委員的指教，本年度計畫報告 是監測數據的陳述，對於成因的討 論因過去已完成，故在本年度的報
告中則不再詳述。委員若是有興趣 可參閱2011年的總報告。
8. 請說明龜山島井下100公尺以內的地 溫梯度為負值之可能原因。
謝謝委員的指教，本年度計畫報告 是監測數據的陳述，對於成因的討 論因過去已完成，故在本年度的報 告中則不再詳述。委員若是有興趣 可參閱2011年的總報告。
9. 由於火山氣體的監測值在大油坑附 近有較大變化，建議未來可將監測點 調整至大油坑附近地區，進一步了解 其火山活動徵兆變化。
謝謝委員的指教，大油坑之未來監 測項目將與地調所討論後再於未來 的計畫中提出。
10. 請加強報告的編修、校稿及列印品質
，地溫站的觀測值以及各露頭的照片 數量龐大，請以電子檔繳交即可，圖 表中若有多色線段請以彩色印製。
遵照委員的建議印製。
11. P.231請加註「附錄」，且標題與目 錄第Ⅱ頁採用之標題不相符，請修正
。
謝謝委員的指教，已改正；P. II。
12. P.8~9、P.53~54、P.218等參考文獻、
雜誌名稱有些用全銜，有些用簡稱；
有些用斜體，有些用正體；有些在文 章中未被引用；有些缺文獻，如Tilling
，1989；有些有多位作者，但文中只 引用第一作者，而未加et al.，如 Hurwitz，2002；Keller，1979等(P.146)
，請修正。
謝謝委員的指教，已補正修改完畢
；P.8~9、P.53~55、P.173。
台灣北部火山活動觀測研究--
台灣北部火山地區背景環境資料監測(2/4)
目 錄
摘要 ---
第一章 、 計畫前言 --- 1
一、計畫背景 --- 1
二、過去的研究結果 --- 5
三、研究目的 --- 7
四、工作項目與內容 --- 8
五、參考文獻 --- 8
第二章 、火山氣體監測 --- 11
一、火山氣體與微量氣體成份之定期採樣分析 --- 11
（一）採樣目的與區域--- 11
（二）採樣與分析方法 --- 13
（三）氣體樣品分析結果 --- 15
（四）氦同位素分析結果 --- 26
（五）主要火山氣體之濃度變化討論 --- 29
二、土壤氣體連續監測站 --- 45
（一）簡介 --- 45
（二）土壤氣體監測站 --- 45
（三）結果與討論 --- 49
（四）結論 --- 53
三、參考文獻 --- 54
第三章、溫泉水質分析與監測 --- 56
一 、溫泉水採集和分析方法 --- 56
二、 水質和水化學連續監測儀器之選用 --- 58
1. 水化學連續監測站儀器之選用 --- 58
II
2. 水質連續監測站儀器之選用 --- 61
三 、大屯火山區溫泉現地量測値 --- 62
四 、大屯火山區溫泉離子成分分析値 --- 66
五、討論 --- 73
1. 溫泉水質的演變 --- 73
2. 溫泉水化學的演變 --- 82
3. 火山流體連續監測結果 --- 99
第四章 、 地溫監測 --- 151
一、背景介紹 --- 151
二、研究方法和使用儀器 --- 152
三、資料收集、處理分析與討論 --- 154
四、參考文獻 --- 173
第五章、 結論 --- 181
附件一：氣體野外採樣照片 --- 183
附件二：溫泉水野外採樣點照片 --- 198
附件三：地溫監測菁山、擎天崗和龜山島各測站原始溫度資料--- 219
表目錄
表 2-1、本年度採樣位置)之經緯度座標及採樣日期 --- 12
表 2-2、小油坑採樣點之氣體成分組成 --- 16
表 2-3、八煙採樣點之氣體成分組成 --- 18
表 2-4、大油坑採樣點之氣體成分組成 --- 20
表 2-5、四磺坪採樣點之氣體成分組成 --- 22
表 2-6、硫磺谷採樣點之氣體成分組成 --- 24
表 2-7、氣體樣品之氦同位素比值分析結果 --- 27
表 3-1、大屯火山區溫泉水現地量測溫度、導電度、pH 值 和 TDS 値之結果 --- 62
表 3-2：大屯火山區溫泉水現地量測之溫度、導電度、pH 值 和 TDS 値等歷年平均值及 2σ值 --- 65
表 3-3：大屯火山區溫泉泉水隂離子分析之結果 --- 66
表 3-4：大屯火山區溫泉泉水隂離子分析之等歷年平均值及 2σ 值 --- 69
表 3-5：大屯火山區溫泉水陽離子分析之結果 --- 69
表 3-6：大屯火山區溫泉泉水陽離子分析之等歷年平均值及 2σ 值 - --- 72
表 4-1：本年度各測站資料收集日期 --- 170
表 4-2 菁山站 2006/09-2012/11 地溫之基礎資料 --- 171
表 4-3 擎天崗站 2007/7-2012/11 地溫之基礎資料 --- 171
表 4-4：龜山島站 2006/07-2012/11 地溫之基礎資料 --- 172
IV
圖目錄
圖 1-1：大屯火山群七星山亞群 LiDar 影像圖顯示保存完整的
火山地形和斷層線性分布 --- 3
圖 1-2：大屯火山群的微震(A)、溫泉(B) 和氦同位素(C)分布值--- 3
圖 1-3：台北盆地井下火山泥流堆積物岩性柱狀及對比圖 --- 4
圖 1-4：火山噴發前岩漿活動可能的前兆 --- 5
圖 2-1：大屯火山噴氣分布圖 --- 11
圖 2-2A：噴氣孔採樣示意圖 --- 14
圖 2-2B：溫泉氣泡採樣示意圖 --- 15
圖 2-3：採樣點噴氣之氦同位素比值隨時間變化圖 --- 32
圖 2-4：大油坑噴氣孔氣體成份隨時間的連續變化圖 --- 34
圖 2-5：大油坑噴氣孔氣體成份來源分布圖 --- 35
圖 2-6：小油坑噴氣孔氣體成份隨時間的連續變化圖 --- 36
圖 2-7：小油坑噴氣孔氣體成份來源分布圖 --- 37
圖 2-8：八煙噴氣孔氣體成份隨時間的連續變化圖 --- 38
圖 2-9：八煙噴氣孔氣體成份來源分布圖 --- 39
圖 2-10：四磺坪噴氣孔氣體成份的連續變化 --- 40
圖 2-11：四磺坪噴氣孔氣體成份來源分布圖 --- 41
圖 2-12：硫磺谷噴氣孔氣體成份的連續變化 --- 42
圖 2-13：硫磺谷噴氣孔氣體成份來源分布圖 --- 43
圖 2-14：本研究五個採樣點噴氣中氦氣、氮氣及氬氣之三成份比例圖 --- 44
圖 2-15：火山氣體監測站配置圖 --- 47
圖 2-16：增設無動力風扇的火山土壤氣體監測站外觀 --- 48
圖 2-17：自 2012 年 11 月至 2013 年 10 月 31 日之觀測結果 --- 51
圖 2-18：自 2013 年 5 月 29 日至 2013 年 6 月 19 日之觀測結果 --- 52
圖 3-1：大屯火山群溫泉採集地點分布圖 --- 57
圖 3-2：大屯火山群溫泉監測站分布圖 --- 60
圖 3-3：硫磺谷溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 75
圖 3-4：冷水坑溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 76
圖 3-5：馬槽溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 77
圖 3-6：大油坑溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年變化趨勢圖 --- 78
圖 3-7：地熱谷溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2009 至 2013 年變化趨勢圖 --- 79
圖 3-8：八煙溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年變化趨勢圖 --- 80
圖 3-9：四磺坪溫泉 TDS、pH、導電度、溫度和日雨量， 2004 至 2013 年變化趨勢圖 --- 81
圖 3-10：硫磺谷溫泉陰離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 85
圖 3-11：冷水坑溫泉陰離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 86
圖 3-12：馬槽溫泉陰離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 87
圖 3-13：大油坑溫泉陰離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 88
圖 3-14：地熱谷溫泉陰離子濃度， 2009 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 89
圖 3-15：八煙溫泉陰離子濃度， 2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 89
圖 3-16：四磺坪溫泉陰離子濃度， 2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 89
圖 3-17：硫磺谷溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 92
圖 3-18：冷水坑溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 93
圖 3-19：馬槽溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 94
VI
圖 3-20：大油坑溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 95
圖 3-21：地熱谷溫泉陽離子濃度， 2009 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 96
圖 3-22：八煙溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 97
圖 3-23：四磺坪溫泉陽離子濃度，2004 至 2013 年月變化趨勢圖 --- 98
圖 3-24：湖山國小溫泉連續監測站溫度監測日變化趨勢圖 --- 100
圖 3-25：湖山國小溫泉連續監測站 pH 値監測日變化趨勢圖 --- 100
圖 3-26：湖山國小溫泉連續監測站硫酸根離子監測日變化趨勢圖 --- 101
圖 3-27：湖山國小溫泉連續監測站氯離子監測日變化趨勢圖 --- 101
圖 3-28：湖山國小溫泉連續監測站碳酸氫根離子監測日變化趨勢圖 --- 102
圖 3-29：陽明山花鐘溫泉井連續監測站深度監測日變化趨勢圖 --- 104
圖 3-30：陽明山花鐘溫泉井連續監測站溫度監測日變化趨勢圖 --- 104
圖 3-31：陽明山花鐘溫泉井連續監測站 pH 值監測日變化趨勢圖 --- 105
圖 3-32：陽明山花鐘溫泉井連續監測站導電度監測日變化趨勢圖 --- 105
圖 3-33：小油坑溫泉井連續監測站深度監測日變化趨勢圖 --- 107
圖 3-34：小油坑溫泉井連續監測站溫度監測日變化趨勢圖 --- 107
圖 3-35：小油坑溫泉井連續監測站 pH 值監測日變化趨勢圖 --- 108
圖 3-36：小油坑溫泉井連續監測站導電度監測日變化趨勢圖 --- 108
圖 3-37：北投紗帽路溫泉井連續監測站深度監測日變化趨勢圖 --- 109
圖 3-38：北投紗帽路溫泉井連續監測站溫度監測日變化趨勢圖 --- 110
圖 3-39：北投紗帽路溫泉井連續監測站導電度監測日變化趨勢圖 --- 110
圖 4-1：龜山島、菁山生態保育中心和擎天崗風景區 3 口地熱監測站位置圖 --- 152
圖 4-2：微小型熱探針機殼及內部零件和外觀 --- 153
圖 4-3：地溫監測示意圖 --- 154
圖 4-4.1 菁山測站 2006 年 9 月 20 日至 2013 年 11 月 19 日各深度溫度變化圖 --- 159
圖 4-4.2 深度 20 公尺之地溫變化圖 --- 159
圖 4-4.3 深度 40 公尺之地溫變化圖 --- 159
圖 4-4.4 深度 60 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.5 深度 80 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.6 深度 100 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.7 深度 110 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.8 深度 130 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.9 深度 150 公尺之地溫變化圖 --- 160
圖 4-4.10 深度 180 公尺之地溫變化圖 --- 161
圖 4-4.11 深度 190 公尺之地溫變化圖 --- 161
圖 4-4.12 深度 200 公尺之地溫變化圖 --- 161
圖 4-4.13 2012 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度--- 162
圖 4-5.1 擎天崗測站 2007 年 4 月 11 日至 2013 年 11 月 17 日各深度溫度變化圖--- 163
圖 4-5.2 深度 10 公尺之地溫變化圖 --- 163
圖 4-5.3 深度 100 公尺之地溫變化圖 --- 163
圖 4-5.4 深度 150 公尺之地溫變化圖 --- 163
圖 4-5.5 深度 180 公尺之地溫變化圖 --- 163
圖 4-5.6 深度 250 公尺之地溫變化圖 --- 164
圖 4-5.7 深度 300 公尺之地溫變化圖 --- 164
圖 4-5.8 深度 470 公尺之地溫變化圖 --- 164
圖 4-5.9 2011 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度 --- 165
圖 4-6.1 龜山島測站 2006 年 7 月 20 日至 2013 年 11 月 19 日各深度溫度變化圖 -- 166
圖 4-6.2 深度 30 公尺之地溫變化圖 --- 166
圖 4-6.3 深度 60 公尺之地溫變化圖 --- 166
圖 4-6.4 深度 100 公尺之地溫變化圖 --- 166
圖 4-6.5 深度 130 公尺之地溫變化圖 --- 166
圖 4-6.6 深度 160 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.7 深度 180 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.8 深度 200 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.9 深度 210 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.10 深度 220 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.11 深度 230 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.12 深度 240 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.13 深度 250 公尺之地溫變化圖 --- 167
圖 4-6.14 深度 260 公尺之地溫變化圖 --- 168
VIII
圖 4-6.15 深度 270 公尺之地溫變化圖 --- 168 圖 4-6.16 2012 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度 --- 169 圖 4-6.17 過去監測期間於 2007、2008 和 2009 年所發現的熱脈衝現象，
這些熱脈衝都跟颱風侵襲台灣的時間一致
--- 170
摘 要
大屯火山群由於地緣上與大台北都會區的關係非常密切，因此其地質上的活動往往備受關 注。由於大屯火山已被定義為休眠中的活火山，在完善保障人民的生活安全前提下，增設多元 的監測方法以達成有效的監測工作是必要的。
火山噴氣氣體和溫泉水氣成分的變化和火山活動有重大的關連，藉由火山噴出氣體可以推 斷出此一火山的岩漿性質和活動性。許多國外研究都指出在火山噴發前，其噴發之氣體成分會 有明顯的異常變化。1940 年在夏威夷的 Mouna Loa 噴發前的一個月，Payne and Ballard 便觀察 到火山噴氣中增加了大量的 H2S；Casadevall et al. (1983) 發現 Mt. St. Helens 在噴發前，噴氣中 的 CO2 含量減少；而根據對 Ohshima 火山噴氣中的 SO2連續監測的結果，Noguchi and Kamiya
(1963) 在火山噴發前的三個月，發現噴氣中的 SO2明顯增加。由以上的各個研究都顯示火山噴
氣與溫泉水氣的變化與火山活動有明顯的關係，因此火山噴氣和溫泉水氣中之成份常用來作為 探討岩漿活動與監測火山活動最有效的方法之ㄧ。而往往各個地區的火山活動，皆有不同的氣 體成份異常變化；也因此要先了解一個地區噴氣氣體和溫泉水氣成分的來源與變化，才能用以 作為往後長期監測火山活動的重要資訊。
在火山噴氣氣體的部份，大油坑在本研究中有最高的氦同位素比值，已經非常接近（甚至 超過）鄰近地區（如日本、菲律賓）現生火山地區噴氣的氦同位素比值，顯示出本研究區域中，
大油坑含有較多岩漿系統來源之噴氣。同時大油坑在本研究採樣點中顯示出含有最高的氦氣濃 度比值，也同時印證了上述所推論之結果，證明了相較於其餘採樣區域，大油坑地區的噴氣有 相當程度的岩漿源噴氣混染其中。唯各地區之氦同素比值成份，以及主要火山氣體成分隨時間 的連續觀測結果，大致上都未隨著時間有顯著的變化，表示在過去數年來，本地區底下的逸氣 系統相當的穩定。
八煙土壤氣體連續監測站是繼小油坑地熱區後在大屯火山群內第二座監測站，自 2012 年 底起開始累積連續資料，至今二氧化碳逸氣通量和濃度最高值分別為 1,876 g m-2 day-1和 29.8 %，
與世界上其他活火山地區之分析結果相當；值得配合其他監測結果持續觀察其變化。
針對大屯火山群中七個溫泉監測點，進行每個月最少一次的長期監測研究，監測方法包 括野外直接量測水質，以及採集樣本攜回實驗室分析溫泉水中的陰、陽離子濃度變化，結果顯
X
示溫泉水質和陰陽子濃度都有隨時間變化，尤其是在 2004 年和 2007 年間有較大的起伏變化，
對比於 2003 年至 2009 年的大屯火山群微震資料，顯示此種變化的控制因素可能與地下的流體 活動有關。但本年度則顯現相對穩定，無明顯火山流體向上增加的趨勢。
針對大屯火山群中四個溫泉連續監測點，進行每天最少四次的連續長期監測研究，監測 溫泉的水質，以及氯離子，硫酸根離子和碳酸氫根離子，結果顯示其顯現相對穩定，無明顯火 山流體向上增加的趨勢。
本委託案為監測大屯火山區菁山、擎天崗和龜山島地溫井之井內溫度變化，監測結果發 現菁山站的地溫呈現慢慢下降的趨勢，井下 0-100 公尺的溫度受到降雨影響變化較大，地溫梯 度以深度 100 公尺為界主要可分成兩段，上段 0-100 公尺約 2.3 ℃/100m，下段 100-190 公尺 約 0.5 ℃/100m。擎天崗站的地溫顯示井底較接近熱源，地溫梯度於井下 0-200 公尺約 3.5℃
/100m， 200-470 公尺約 29.0℃/100m，井下 10 公尺的溫度受地表氣溫影響呈明顯年週期變化，
振幅約 0.5℃，2007 年至今來下降約 0.85℃。由地溫梯度推測大屯山兩個測站地下水有一厚度 約 200 公尺的對流包。龜山島測站各深度溫度變化顯示整口井溫度有慢慢下降趨勢，深度 210-240 公尺的地溫呈顫抖現象，可能跟該深度的地層裂縫發生變化有關。地溫梯度於井下 0-100 公尺約-1.5℃/100m，100 公尺以下的梯度約 9.7℃/100m。本站在 2004-2009 年夏季期間 發現數個與颱風有關的熱脈衝事件，是否颱風的低氣壓影響龜山島岩石的應力，進而造成地層 中孔隙水發生位移，導致地溫產生細微的變化，值得進一步討論。
Abstract
Datun Volcano Group geopolitical relationship with the Taipei metropolitan area is very close , so the geological activity on its often concern. Since Datun Volcano has been defined as dormant volcano in comprehensive protection of people living under the premise of safety, the creation of multi- monitoring methods to achieve effective monitoring is necessary.
Changes and volcanic activity volcanic gases and hot water volcanic gas composition has significant related , by volcanic gases can infer the nature of this magma and volcanic activity. Many foreign studies have pointed out before the eruption , the eruption of gas composition changes will be obvious abnormalities. 1940 Mouna Loa in Hawaii a month before the eruption, Payne and Ballard has seen increased volcanic volcanic gas in a lot of H2S;. Casadevall et al. (1983) found that Mt St Helens before the eruption, the volcanic gas CO2 content . decrease ; according to Ohshima volcano volcanic gas continuous monitoring of SO2 results, Noguchi and Kamiya (1963) in the three months before the eruption , the volcanic gas was found in SO2 increased significantly. By each study are shown above the volcano and hot spring water vapor volcanic gas change and volcanic activity has a significant relationship, so fumaroles and hot springs water vapor in the ingredients used to investigate - as magmatic activity and monitoring volcanic activity of the most effective methods . And often in various regions of volcanic activity, there are different gas composition anomalies ; therefore important to understand the source and change a regional volcanic gas and hot water gas composition in order to important information as future long-term monitoring of volcanic activity .
In the majority of volcanic gas volcanic gas , large oil pit has the highest helium isotope ratios in the present study, it has been very close to ( or even exceed ) neighborhood ( such as Japan , the Philippines ) extant volcanic gas of helium isotope ratios of volcanic areas , showing the study area, large oil pit containing more magma sources volcanic gas system. While large oil pit in the present study showed a considerable degree of sampling points in the magma contains the highest concentration ratio of helium , and also confirms the results of the above reasoning , proved compared to the rest of the sample area, the volcanic gas has large oil pit area source of contamination which volcanic gas. Only the ratio of helium with prime ingredients , as well as major volcanic gas composition of each region with continuous observations of time, generally neither change significantly over time , which means that in the past few years, the area under the outgassing system is quite stable .
Baying soil gas stations following the Hsiaoyukeng geothermal area in the Datun Volcano Group , continuous data accumulated since the beginning of the end of 2012 , so far outgassing of carbon dioxide flux and the highest concentration values were 1,876 g m-2 day-1 and 29.8% , with the analysis of other regions of the world's active volcanoes results are quite ; worth continuing with other monitoring to observe the changes .
We collected a sample per month from 7 spots of hot springs in the Tatun Volcano Group to monitor the physical properties, i.e. pH, temperature, TDS and conductivity in the field, and to analyze the chemical compositions, i.e. cations and anions in the laboratory. They show some variations in the time spectrum of the years of 2004 and 2007. Those variations are probably related to the microseismicity in the Tatun Volcano Group. However, they show relatively stable, except the
XII
TDS, thermal conductivity and temperature of Tijeku springs, and no increasing the activity of volcanic fluids in this year.
Three geothermal wells, Chinshan, Chinteingan and Kueishantao have been monitored the borehole temperature in this project. The results show that the borehole temperatures were decreased gradually in Chinshan wells during the observation period. The thermal gradient is 2.3 ℃/100m between 0 and 100 meters and 0.5 ℃/100m between 100 and 190 meters subsurface. Due to the high temperature at the bottom of the borehole, the Chinteingan well is suggested to be located close to the heat source. The thermal gradient of Chinteingan well is 3.5 ℃/100m between 0 and 200 meters and 29.0 ℃/100m between 200 and 470 meters subsurface. The annual variation of the temperature is significant near 10 meter in depth where the temperature also has been decreased 0.85 ℃ from 2007. We propose a 200-meter thickness of convection cell of ground water may be exist in the Tatun volcano. The whole borehole temperature of Kueishantao seems to be decreased slowly. The thermal gradient is -1.5 ℃/100m between 0 and 100 meters and 9.7 ℃/100m below 100 meters subsurface.
Several heat pulses related to the visits of Typhoon have been found in the summer from 2004 to 2009. It was interpreted that the temperature may be changed by the movements of pore water in the rock whichthe stress varies affected by the low atmosphere pressure.
1
第一章、計畫前言
一、計畫背景
火山所造成的危害，是僅次於地震和洪水對人類社會威脅的自然災害，翻開過去火山災 害史，造成人類傷亡和財產損失，也不計其數，令人觸目驚心。所以研究火山的目的，除了要 瞭解火山形成的機制和噴發的行為外；另一主要的目的，是希望藉由對火山的瞭解，能預測火 山的噴發及降低因火山噴發所造成的災害。所以，國際火山學會在幾年前配合聯合國推動二十 世 紀最後 十 年 (1990~1999)的國際自然災害防災十年計畫(International Decade for Natural Disaster Reduction)，選定全世界 16 個未來十年最有可能再噴發、具破壞性的火山為十年火山 (Decade Volcanoes)，進行有系統的研究與監測，期望藉由監測與研究，把火山噴發對火山區 域所造成的災害減低到最小的程度。
大屯火山群的火山會不會再噴發，一直是住在其鄰近－台北盆地的人們所關切的問題，尤 其是在 1991 年位於日本九州的雲仙火山(Unzon Volcano)的噴發，造成包括兩位非常有名的法 國火山學家、多名日本記者，以及約 30 名一般民眾的死亡(Yanagi et al., 1992)；和 1991 位於 菲律賓呂宋島中部的皮納吐坡火山(Pinatubo Volcano)的噴發，雖未造成大量人員傷亡，但其破 壞鄰近的建築物，造成大量的財產損失（Janda et al., 1996）。使同樣位於環太平洋火山弧的台 灣，擔心因此兩座火山的噴發，造成連鎖反應，引發台灣火山的活動。而台灣地區年輕的火山，
包括有大屯火山群和龜山島等，這兩個區域的火山是否為活火山，未來還會不會噴發，尤其鄰 近人口數超過六百萬人的台北都會區之大屯火山群，過去曾經有火山泥流覆蓋在台北盆地西北 部的記錄(Song et al., 1995, 2000a, 2007)，是一個令我們不得不注意的問題。
從過去的火山噴發紀錄和定年研究，大屯火山群的活動似乎沒有年輕於 10,000 年的紀錄，
但從最近的研究發現其噴發年代可能相當年輕，如本計畫的定年顯示磺嘴火山亞群的熔岩流年 代介於 30~80 ka，紗帽山附近古湖泊的火山灰年代介於 11.6~19.5 ka，甚至年代可年輕至 5.5 ka 左右 (Belousov et al., 2010)。而面天山和紗帽山的錐狀地形保持相當完整，侵蝕切割甚少，且 磺嘴山頂上還保持相當完整的火山爆裂口－磺嘴池，以及兩列由數個小型爆裂口呈線性排列穿 過七星山火山亞群的地形特徵(圖 1-1)，都顯示大屯火山群的最後噴發年代可能相當年輕，可
2
能符合活火山的時間經驗定義(Szakacs, 1994)。另外，綜合過去在大屯火山群的微震分佈、氦 同位素、噴氣口的火山氣體、及地下溫度的測量及遍佈高溫的溫泉，顯示其地底下應還有岩漿 庫的存在(圖 1-2)（楊燦堯，2000；楊燦堯等，2003；Yeh and Chen, 1991；Song et al., 2000b；
Lin et al., 2005a, 2005b；Lee et al., 2005；Yang et al., 1999），依據活火山的現象定義應認定其 為活火山(Szakacs, 1994)。馬國鳳等人（Ma et al., 1996）利用地震斷層掃描法（Seismic tomography）研究台灣北部，顯示在 15 公里左右有一低速異常帶，可能與岩漿存在相吻合。
至於大屯火山群是否還會再噴發，則有待未來不斷的監測與研究才能判斷。
但若大屯火山群一旦再活動，不僅火山噴出物所到之處會嚴重的危害台北盆地的人與物，
且其後的火山泥流和堵塞淡水河河道所造成的堰塞湖，更會掩埋鄰近地區和整個台北盆地被湖 水淹沒，如地調所鑽井岩芯的地質紀錄(圖 1-3)（Tsao et al., 2001; Song et al., 2007），此種潛 在的危險性，提醒我們更需重視大屯火山群未來的活動，以及如何防範可能的災害。所以對此 火山進一步的監測研究是刻不容緩的。
如何偵測地底下是否有岩漿庫的存在，未來的活動性如何，一直是火山學家所關切的問題。
要瞭解此一問題，就要從岩漿的性質與組成著手，圖 1-4 是岩漿庫在地底深處可能具有的現象 (Tilling, 1989)。岩漿在上升過程中，會對周圍地層造成擠壓，產生震動，而有地震的形成。而 岩漿上升未噴出地表前，須有足夠的空間容納它們，故地表常會變形膨脹隆起，以騰出空間。
岩漿是一種溫度超過攝氏 1,000 度的岩石液體，其比周圍岩層的溫度高出許多，且會持續的散 熱，故地底下有岩漿庫的地方，其地表的溫度或熱流會比其他地方高，且經常以噴氣或較高溫 的溫泉表現出來。一般的岩漿常含有水蒸氣(H2O)、硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、
二氧化碳(CO2)、氯化氫(HCl)、及稀有氣體(如氦(He)、氖(Ne))等的火山流體，在地底深處壓力 較高時，這些流體溶於岩漿中，等到岩漿上升到較淺處，壓力較小時，這些火山流體會從岩漿 中離溶而往上逸出地表，或與位於火山淺處的地下儲水層作用，形成成分特殊且高溫的溫泉。
故從前面所述，當地底下有岩漿庫時就會有地震、地表變形隆起、較高熱流以及火山流體逸出 等現象。綜合上述，偵測地底下有岩漿庫的方法包括：地震、地表變形、高熱流量和火山流體 (包括氣體和溫泉水)等。本計畫的監測工作就是基於上述的原則與方法、考量經費和專長問題，
3
偏重於大屯火山群的熱流量和火山流體的監測工作，監測地底下岩漿庫的可能活動情形，以判 定大屯火山群未來活動的可能性。
圖 1-1：大屯火山群七星山亞群 LiDar 影像圖顯示保存完整的火山地形和斷層線性分布。
圖 1-2：大屯火山群的微震(A)(Lin et al., 2005b)、溫泉(B)和氦同位素(C)(Yang et al.,1999)分 布值。
A
磺嘴山 七星山 大屯山 小觀音山
竹子山 金山
萬里 淡水
北投
熱水換質區 溫泉 斷層
N
1 3 5 (km)
觀音山
淡水河
丁火朽山
金 山 斷 層
崁 腳
斷 層
B
34-6 He /He (x 10)
4 20
He / Ne
0.1 1
1
10 10
100
岩漿
空氣 地殼
C
4
圖 1-3：台北盆地井下火山泥流堆積物岩性柱狀及對比圖 （Tsao et al., 2001; Song et al., 2007）。
220 ka (TL) 0.39 0.39 Ma
(Ar-Ar)
5
圖 1-4：火山噴發前岩漿活動可能的前兆(Tilling, 1989)。
二、過去的研究結果
經濟部中央地質調查所於民國 93 年至民國 100 年執行「大台北地區特殊地質災害調查與 監測」兩期共 8 年之計畫。其中，在火山活動的調查監測方面，建立了溫泉水質、火山氣體以 及地下溫度等多面向之監測站，長時間蒐集火山地區之環境資料，了解長時間之地球化學及地 下熱流變化，並配合大台北計畫項下子計畫所布設的火山微震觀測站網資料，進一步評估火山 之活動性。故過去八年在大屯火山群的火山流體和地熱監測結果顯示：
1、大屯火山群的溫泉水成因，馬槽和硫磺谷的溫泉可能與岩漿源有關，地熱谷溫泉可能是 天水和地層中的滷水混合形成的，而小油坑溫泉則受到蒸發作用的影響。
2、溫泉水的變化與微震發生頻率有一定的關係，顯示水質的變化可能與地底下的流體因素 有關。
3、溫泉水水質和水化學的監測顯示過去幾年的變化相對穩定。
6
4、火山氣體分析結果顯示出大部分地區維持穩定現象。由氦同位素資料，以及微震網的資 料顯示大屯火山仍然相當活躍，而最有可能存在岩漿庫的地方為大油坑地區。其擁有最 高的氦同位素比值，而且微震發生主要集中在其下約 4~5 公里處。目前氦同位素分析結 果同樣顯示本地區仍相對穩定，無明顯變化。
5、 大油坑地區的氯離子濃度仍然維持在高值。大油坑 HCl 含量增加可能是受到突然間
溫度增加的影響所造成。而硫化物又轉變為以 H2S 為主，但 HCl 的含量卻上升，為了區別
是否為採樣上的問題或是 HCl 濃度確實有增加的現象，對於往後的採樣密集性也需增加。
6、 八煙臨時監測站初步結果顯示，氡氣濃度約為 1,432 Bq m-3；在 2011 年 11 月 6 日晚 間出現最高值 3,636 Bq m-3，不過隨後即快速降低至背景值，初步判定是受到雨量的影響。
大量的降雨使得大量的雨水向下滲入土壤空隙中，初期原本存在於空隙中的土壤氣體會被 趕出空隙向上排出，之後水分將土壤的空隙填滿；因此在大雨期間會出現氡氣濃度值先升 後降的現象。
7、在小油坑監測站監測期間常有超出偵測極限的現象發生，初步認為可能是受到濕度的影 響，未來將縮短更換分子篩 GZP 的週期時間；我們也不排除氣體濃度是否有增高的趨勢，
未來將增加人工現地採樣的次數，將採回的氣體樣本經實驗室較精密儀器分析其濃度加 以確認其分析結果。
8、菁 山 地 溫 監 測 井 井 內 各 深 度 溫 度 約 17.17~21.43℃ ， 溫 度 變 化 之 標 準 差 分 別 約 0.0078~0.6960℃，整口井溫呈現慢慢下降的趨勢，地溫梯度以深度 100 公尺為界主要可 分成兩段，上段 0-100 公尺約 2.6 ℃/100m，下段 100-190 公尺約 0.6 ℃/100m。
9、擎 天 崗 地 溫 監 測 井 井 內 各 深 度 溫 度 約 17.88~105.72℃ ， 溫 度 變 化 之 標 準 差 分 別 約 0.1580~0.7874℃，深度 200 公尺約 25.0℃，比同深度的菁山站高約 4.0℃，顯示本測站在 大屯火山區較接近熱源。地溫梯度以深度 200 公尺為界主要可分成兩段，上段 0-200 公 尺約 3.5℃/100m，下段 200-470 公尺約 29.0℃/100m，地溫梯度顯示監測區地下水可能有 一厚度約 200 公尺的對流包，另外，深度 470 公尺 105.72℃的溫度則可能在井內啟動約 2.5 公尺的熱對流包，本站 2010 年和 2011 年共發現 5 次與氣候無關的熱脈衝事件，值得
7
後續追蹤探討。
10、 龜 山 島 地 溫 監 測 井 井 內 各 深 度 溫 度 約 22.03~34.02℃ ， 溫 度 變 化 之 標 準 差 分 別 約 0.0086~0.2744℃，各深度溫度變化也顯示整口井溫度有慢慢下降趨勢，地溫梯度大致可 分兩段，淺於 100 公尺的梯度約-1.5℃/100m，100 公尺以下的梯度約 9.7℃/100m，
2006-2009 年夏季期間均觀測到溫度突然改變的熱脈衝事件，溫度變化約-0.023~0.015℃
溫度，確定係受颱風影響，颱風影響地溫的機制目前並不清楚，是否可能為颱風引發慢 地震造成地溫的改變，此部分仍有很大的探討空間。
三、研究目的
目前上述之各項監測值均為穩定的狀態，大屯火山群目前雖沒有立即噴發的危險，但種種 地質跡象仍顯示有再活動的可能讓科學家擔憂，需要未來長期觀測。大屯火山群的地質年代仍 屬年輕，許多證據均顯示最近一次噴發年代落於國際活火山定義的一萬年內，且地殼深部仍有 高溫的岩漿存在，因此根據國際火山學的定義，可以歸類為「休眠的活火山」。對於活火山的 各種現象定義，包含岩漿庫存在範圍的界定，熱液活動通道、火山地化特性變化原因、火山地 區電磁特性、地殼變形特性及微震活動機制，由於研究的時間週期太短，至今仍無法掌握長週 期之狀況。因此大屯火山群還需要更多持續的科學觀測證據，才能證明究竟它是否有再爆發活 動可能的「活火山」，且持續的觀測也是火山防災必要之工作。故地調所前期相關計畫已針對 大屯火山群及宜蘭龜山島地區進行基本普查研究，建立區域地質及火山活動背景資料，並設置 數類監測站持續觀測，所得到的數據提供監測環境的背景資訊，但對於調查及監測到變動的數 據，尚無法辨別其發生機制。為進一步探測火山活動相關之岩漿熱液活動，在近程研究階段，
調整前期部分調查方法，持續性地對北部火山重點地區進行調查與觀測。
本計畫預定以 4 年為期，進行台灣北部火山地區的火山活動資料蒐集工作。先期計畫已存 在設置的各式環境背景監測站，包含火山氣體、火山溫泉及火山地溫；維持目前主動連續記錄 及人工記錄點位(每月量測或收取資料 1 次)。計畫目的是監測地底下岩漿庫的可能活動情形，
以判定大屯火山群未來活動的可能性。本年度為第二年的監測工作。
8
四、工作項目與內容
(1) 火山氣體化學資料蒐集
於大屯火山區進行每月定期之火山氣體採集及成分蒐集，成分蒐集項目包含 N2、
O2、Ar、CH4、C2H6、CO、H2、He、HCl、H2S、SO2、CO2、3He/4He 同位素比值 等，採樣範圍：包括火山氣體徵兆區以及本所於前期計畫建置之固定式火山氣體監 測站，全區至少 3 個採樣點。除資料蒐集之外，亦須進行監測站儀器維護工作，每 次進行採樣作業時需拍攝現場不同角度照片 3 張以上，並註明拍攝日期。
(2) 溫泉水化學資料蒐集
於大屯火山區進行每年定期之溫泉水採集及成份蒐集，成分蒐集項目包含溫泉水中 的總固溶體（TDS）（現地測量）、pH 值（現地測量）、電導度（現地測量），以 及 Cl-、Br-、SO42-、CO32-、NO3-、HCO3-等陰離子，和 Si+4、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、
Fe2+、Al3+等陽離子濃度，採樣範圍：包括溫泉水樣以及本所於前期計畫建置之固定
式水質監測站，全區 7 個採樣點(硫磺谷、冷水坑、馬槽、大油坑、地熱谷、四磺坪、
八煙)。除資料蒐集之外，亦須進行監測站儀器維護工作，每次進行採樣作業時需拍 攝現場不同角度照片 3 張以上，並註明拍攝日期。
(3) 地溫資料蒐集
蒐集目前本所於大屯火山群所設置之地溫監測站計有菁山、擎天崗及龜山島 3 口地 溫監測井至少 2 口地溫監測井之觀測資料，每次進行溫度量測作業時需拍攝現場不 同角度照片 3 張以上，並註明拍攝日期。除資料蒐集之外，廠商亦須進行溫度量測 儀器之校正工作，校正準確度須達到約 0.01℃，靈敏度須達到 0.0001℃。
(4) 資料彙整與分析
上述各項觀測及採樣點數量及位置，以地調所目前所建置之監測站位以及採樣點為 主﹐選擇監測點必須說明原因，並經地調所同意方能為之。
五、參考文獻
楊燦堯（2000）陽明山國家公園大屯火山群噴氣之氦同位素比值研究。國家公園學報，10(1), 73-94 頁。
楊燦堯、何孝恆、謝佩珊、劉念宗、陳于高、陳正宏（2003）大屯火山群火山氣體成份與來
9
源之探討。國家公園學報，13(1), 127-156 頁。
Belousov A., Belousova M. and Chen C. H., (2010) Deposits, character and timing of recent eruption and gravitational collapses in Tatun Volcanic Group, northern Taiwan: hazard-related issues.
Journal of Volcanology and Geothermal Research 191, 205-221.
Janda, R.H., Daag, A.S., Delos Reyes, P.J., Newhall, C.G., Pierson, T.C., Punongbayan, R.S., Rodolfo, K.S., Solidum, R.U. and Umbal, J.V. (1996) Assessment and response to lahar hazard around Mount Pinatubo, 1991 to 1993: in Fire and Mud, Newhall, C.G. and Punongbayan, R.S. (eds) , 107-140, U. Washington Press.
Lee, H.F., Yang, T.F., Lan, T.F., Song, S.R. and Tsao, S. (2005) Fumarolic gas composition of the Tatun Volcano Group, northern Taiwan. T Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences 16, 843-864.
Lin, C.H., Konstantinou, K.I., Liang, W.T., Pu, H.C., Lin, Y.M., You, S.H., Huang, Y.P., (2005a) Preliminary analysis of volcanoseismic signals recorded at the Tatun Volcano Group, northern Taiwan. Geophysical Research Letters 32, L10313. doi:10.1029/2005GL022861.
Lin, C.H., Konstantinou, K.I., Pu, H.C., Hsu, C.C., Lin, Y.M., You, S.H., Huang, Y.P., (2005b) Preliminary results of seismic monitoring at Tatun volcanic area of northern Taiwan. Terrestrial,
Atmospheric and Oceanic Sciences 16, 563-577.
Ma, K.F., Wang, J.H. and Zhao, D. (1996) Three-dimensional seismic velocity structure of the crust and uppermost mantle beneath Taiwan: Journal of Physical Earth 44, 85-105.
Song, S.R. and Lo, H.J. (1995) The source and origin of the volcaniclastics in Linkou Formation of Northern Taiwan. Journal of Geological. Society of China 38, 287-314.
Song, S.R., Tsao, S. and Lo, H.J. (2000a) Characteristics of the Tatun Volcanic eruptions, north Taiwan: implications for a cauldron formation and volcanic evolution: Journal of Geological.
Society of China 43, 361-378.
Song, S.R., Yang, T.Y., Yeh, Y.H., Tsao, S., Lo, H.J. (2000b) The Tatun Volcano Group is active or extinct ? Journal of Geological. Society of China 43, 521-534.
Song, S.R., Chen, T.M., Tsao, S., Chen, H.F., and Liu, H.C. (2007) Lahars in and around the Taipei Basin: Implications for the activity of Shanchiao Fault: Journal of Asian Earth Sciences 31, 277-286.
Szakacs, M. (1994) Redefining active volcanoes: a discussion. Bull Volcano. 56, 321-325.
Tilling, R.I. (1989) Volcanic hazards: Short course in Geology, volume 1, 28th International
10
Geological Congress, Washungton, D.C., 123P.
Tsao, S., Song, S.R., and Lee, C.Y. (2001) Geological implications of lahar deposits in the Taipei Basin. Western Pacific Earth Sciences 1, 199-212.
Yanagi, T., Okada, H. and Ohta, K. (ed.) (1992) Unzen Volcano ; the 1990-1992 eruption.
Nishinippon News Paper Publ. and Kyushu University Press, 137p.
Yang, T.F., Sano, Y., and Song, S.R. (1999) 3He/4He ratio of fumaroles and bubbling gases of hot springs in Tatun volcano Group, North Taiwan, Il Nuovo Cimento 22c, 281-286.
Yeh, Y.H. and Chen, K.J. (1991) The study of Chinshan fault – microseismic observation: Report to Hazard Mitigation of National Science Council, p41. (in Chinese)
第二章、火山氣體監測
一、火山氣體與微量氣體成份之定期採樣分析 (一) 採樣目的與區域
火山噴氣氣體成分的變化常用來作為探討岩漿活動與監測火山活動最有效的 方法之一。藉由火山噴出的氣體變化可以推斷出此一火山的岩漿性質和活動性。
許多研究指出在火山噴發前，噴氣中的某些氣體成份會突然增加或是減少，或是 同位素值會有所改變等等。因此調查火山的氣體成分及同位素變化可以監測火山 運動，並可以進一步預言即將到來的爆發。
大屯火山地區有相當多處的噴氣孔以及溫泉地熱區，本研究團隊自 1999 年起 便定期於地熱谷、硫磺谷、龍鳳谷、中山樓、小油坑、冷水坑、馬槽、大油坑、
八煙、四磺坪、焿子坪、大埔等處收集火山噴氣和溫泉氣泡，分析其氣體成份。
採樣地點分別如圖 2-1 所示。去年度定期採樣位置為小油坑、大油坑、以及八煙，
今年度定期採樣位置除了延續過去的三個採樣點外，另新增了四磺坪及硫磺谷。
採樣時間最少維持約每月一次。今年度採樣地點經緯度及採樣日期如表 2-1 所示。
圖 2-1：大屯火山噴氣分布圖。本計畫氣體採樣位置為小油坑、大油坑、八煙、四 磺坪及硫磺谷。
12
表 2-1：本年度採樣位置(小油坑、大油坑、八煙、四磺坪及硫磺谷)之經緯度座標 及採樣日期。
採樣點
2013 2013 2013 2013 2013 2013 二度分帶座標
note 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 X Y
硫磺谷 (LHK) 1/09 2/19 3/11 4/10 5/15 6/14 302842 2781771 噴氣孔 小油坑 (SYK) 1/10 2/06 3/06 4/16 5/08 6/25 305267 2785355 噴氣孔
大油坑 (DYK) 1/15 2/20 3/06 3/20
4/16 5/23 6/13 308531 2784969 噴氣孔
八煙 (BY) 1/10 2/07 3/05 4/11 5/08 6/25 309262 2787182 噴氣孔 四磺坪 (SHP) 1/15 2/06 3/06 4/11 5/15 6/13 310743 2787558 噴氣孔
續表 2-1：本年度採樣位置(小油坑、大油坑、八煙、四磺坪及硫磺谷)之經緯度座 標及採樣日期。
採樣點
2013 2013 2013 2013 2013 2013 二度分帶座標
note 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 X Y
硫磺谷 (LHK) 8/2 8/28 9/24 10/11 11/1 12/12 302842 2781771 噴氣孔 小油坑 (SYK) 7/31 8/23 9/23 10/14 11/12 12/3 305267 2785355 噴氣孔 大油坑 (DYK) 8/2 8/27 9/27 10/14 11/18 12/12 308531 2784969 噴氣孔 八煙 (BY) 7/31 8/23 9/23 10/11 11/12 12/3 309262 2787182 噴氣孔 四磺坪 (SHP) 7/31 8/26 9/23 10/11 11/12 12/3 310743 2787558 噴氣孔
(二) 採樣與分析方法
長久以來，火山氣體研究學者利用吉氏採樣瓶（Giggenbach bottle）來採集火 山氣體並分析其氣體成份，本實驗室也引進了此種採樣與分析方法。此方法的初
步的分析結果顯示本地區各處火山噴氣成分以水氣佔絕大部分，除水後以 CO2為主，
其次為硫化物，為一典型低溫火山氣體組成（楊燦堯等，2003）。
首先在容積約 300 ml 的吉氏採樣瓶中置入調配好的 4N NaOH 溶液 50ml，將 採樣瓶抽成真空後倒置，避免空氣進入污染。在採樣前先測量此時的重量，採樣 之後再測量一次重量，便可以得到所採集的標本重量。重量的改變亦可以當作一 判斷採樣成功或失敗的準則；若是採樣後的重量比採樣前少，表示有鹼液從瓶中 被抽走，此樣品採樣失敗，便不可使用了。
在採集火山樣品時，為避免火山氣體和管線間產生反應，我們使用約一米長 的鈦金屬管或不鏽鋼管直接插入火山噴氣口，在溫度較高，噴氣量較大的地點，
連接不鏽鋼的導管需較長，以免溫度過高發生危險。以手動幫浦先將導管內的空 氣抽淨，減少空氣污染的比例，待火山氣體充滿導管後，便可打開吉氏瓶閥門收 集氣體帶回實驗室分析(圖 2-2A)。
溫泉氣泡部分則先以手動幫浦將導管內空氣抽淨，讓水充滿導管中，再將漏 斗移至氣泡茂密處採用排水集氣法來收集氣體(圖 2-2B)。收集溫泉氣泡時，要注意 不要讓大量的溫泉水一併進入瓶中。通常溫泉氣泡的水氣含量會比噴氣來得少，
而且因人為控制水氣的收集，一般以其除水後的成分來比較其氣體組成。
當氣體進入吉氏瓶時，鹼液便可以富集火山氣體中的 H2O、CO2、H2S、SO2、 HCl 等氣體，使之溶解於鹼液中；其它不易溶解於鹼液的氣體，如 CH4、N2、H2、 He、Ar、CO 等，則可相對富集於採樣瓶上方部分的空間中。採樣時間依每個噴氣 孔流量不同，大致都在 10 幾分鐘左右，某些溫泉氣泡因逸氣量小，其收集時間則 較久。
吉氏瓶氣體採集量取決於幾個要素；鹼液的消耗、鹼液體積增加相對其上部
14
真空體積的消耗，以及 CH4、N2、He、Ne、Ar 等難溶氣體對鹼液上部真空體積的 消耗。鹼液主要的缺點是任何過多的 NaOH 鹼液都會與一氧化碳反應，且速率與 鹼液濃度成正比：
dPco / dt = k Pco [OH-] (1)
室溫下，瓶中一氧化碳與 1 N NaOH 接觸反應，半衰期為 20 天。所以只有盡 快分析氣樣或藉由調整到最適合的 NaOH 濃度來減少鹼液對 CO 的損耗。
除此之外，吉氏瓶在收集火山氣體中的硫化物時，只能告訴我們總硫量為多 少，而無法將 H2S 和 SO2個別的量分離出來。Montegrossi et al. (2001) 提出使用 Cd(OH)2 來收集不同的硫化物種類。但是在製造 Cd(OH)2 時需要使用有毒的 CdCO3， 所以我們使用碘液來代替，但如此一來也使得整個分析時間加長。
圖 2-2A：噴氣孔採樣示意圖。如果溫度過高則必須以冷水使之降溫。
圖 2-2B：溫泉氣泡採樣示意圖。
(三) 氣體樣品分析結果
自 2013 年 1 月至 12 月，於大油坑、小油坑、八煙、四磺坪及硫磺谷之採樣 點的樣本分析結果如下。
16
表 2-2: 小油坑採樣點之氣體成分組成。
Sample Name T Ar N2 CO CH4 C2H6 C3H8 He H2 O2 SO2 H2S HCl CO2 H2O note
130110-SYK 96.8 2.42 526 - 642 2.34 - - - - 0.44 3543 1.32 65682 929599
130206-SYK 96.6 2.81 715 0.04 805 4.06 0.46 0.06 16.4 1.03 0.75 2970 40.0 116707 878734
130306 SYK 98.0 12.7 1627 - 457 1.00 - - 8.26 281 6.22 3302 25.0 57673 936604 空氣混染
130416-SYK 96.7 1.56 459 - 369 1.41 0.14 0.01 11.4 - 1.07 916 7.04 48111 950121 130508 SYK 98.2 15.5 1674 - 722 2.68 0.16 0.09 13.8 - 4.00 3700 3.10 91817 902045 130625 SYK 98.3 1.28 366 - 396 0.89 - 0.17 11.3 - 5.00 2501 4.76 50413 946298
130731 SYK 96.1 1.44 544 - 660 0.10 - - 8.42 - 10.0 2729 4.41 52218 943823
130823 SYK 96.1 - 506 - 633 2.78 - - 8.88 - 2.00 2901 5.23 52237 943701
130923 SYK 96.1 2.30 506 - 488 2.03 0.11 0.27 11.3 6.98 40.0 2351 4.66 44279 952306 131014 SYK 96.2 2.34 509 - 591 2.49 0.15 0.20 15.9 - 9.00 2613 3.15 43230 953021 131112 SYK 96.4 1.98 390 - 548 2.15 0.12 - 7.59 - 14.0 2734 7.69 48443 947849 131203 SYK 96.3 3.37 572 - 555 2.17 0.19 0.14 12.2 4.56 - 2700 - 38760 957387 單位：(mol/mol); -：not detected.
續表 2-2: 小油坑採樣點之氣體成分組成(除水)。
Sample Name T Ar N2 CO CH4 C2H6 C3H8 He H2 O2 SO2 H2S HCl CO2 H2O note
130110-SYK 96.8 34.3 7473 - 9126 33.1 - - - - 100 50232 18.5 932981 130206-SYK 96.6 23.1 5898. 0.30 6646 33.5 3.80 0.51 135 8.46 3.04 24497 330 962418
130306 SYK 98.0 201 25679 - 7218 15.7 - - 130 4433 13.1 52172 395 909740 空氣混染 130416-SYK 96.7 31.2 9210 - 7400 28.2 2.79 0.28 228 - 34.5 18356 141 964565
130508 SYK 98.2 159 17095 - 7376 27.3 1.63 0.90 141 - 44.0 37769 31.6 937351 130625 SYK 98.3 23.8 6826 - 7376 16.6 - 3.15 210 - 50.4 46632 88.6 938771 130731 SYK 96.1 25.5 9685 - 11758 1.79 - - 149 - 97.2 48660 78.5 929542 130823 SYK 96.1 - 9003 - 11254 49.3 - - 157 - 188 51380 92.9 927873 130923 SYK 96.1 48.1 10613 - 10234 42.6 2.35 5.63 238 146 34.5 50118 97.7 928417 131014 SYK 96.2 49.8 10850 - 12598 53.1 3.14 4.36 338 - 933 54892 67.0 920208 131112 SYK 96.4 37.9 7496 - 10508 41.3 2.28 - 145 - 180 52522 147 928917 131203 SYK 96.3 79.2 13435 - 13034 50.9 4.35 3.27 286 107 - 63070 - 909605 單位：(mol/mol); -：not detected.
18
表 2-3：八煙採樣點之氣體成分組成。
Sample Name T Ar N2 CO CH4 C2H6 C3H8 He H2 O2 SO2 H2S HCl CO2 H2O note
130110-BY 97.3 4.18 864 - 837 4.52 - - - 12.2 1022 460 0.85 60820 935976 130207-BY 98.3 5.72 999 0.33 966 7.16 0.93 0.16 0.72 36.2 242 46 6.13 31828 965862 130304 BY 96.4 5.47 1406 - 1558 6.80 - - - 13.6 1521 278 1.52 100984 894226 130411-BY 98.0 1.89 377 - 300 1.84 0.19 0.03 0.05 8.73 177 243 14.7 69525 929351 130508 BY 99.4 2.54 459 0.26 494 3.42 0.26 0.11 - 13.1 1047 306 6.18 95504 902165 130625 BY 97.1 2.26 445 0.20 426 1.99 - 0.39 0.10 10.8 670 573 5.64 49864 948001 130731 BY 97.6 2.00 685 - 812 4.93 0.28 - - - 1890 524 4.41 50738 945339 130823 BY 97.0 2.31 713 3.56 847 5.09 0.46 - - 9.18 675 575 1.69 54581 942586 130923 BY 97.4 17.0 1913 - 657 4.03 0.26 0.51 0.14 131 775 475 5.82 42639 953382 131011 BY 98.2 2.39 644 - 737 4.77 0.32 0.56 0.35 19.1 707 589 3.69 44733 952559
131118 BY 97.6 124 13132 - 6943 41.1 3.12 - - 731 5573 3817 30.2 355663 613941 空氣混染 131203 BY 97.8 3.99 723 - 1117 8.71 0.66 0.25 0.08 22.1 - 259 - 36839 960089
單位：(mol/mol); -: not detected.
續表 2-3：八煙採樣點之氣體成分組成(除水)。
Sample Name T Ar N2 CO CH4 C2H6 C3H8 He H2 O2 SO2 H2S HCl CO2 H2O note
130110-BY 97.3 65 13488 - 13074 70.6 - - - 191 15960 7179 13.2 949959 130207-BY 98.3 168 29263 9.80 28309 209 27.2 4.77 21.0 1062 7103 1336 179 932309 130304 BY 96.4 52 13290 - 14733 64.3 - - - 129 14378 2627 14.3 954713 130411-BY 98.0 27 5342 - 4245 26.0 2.64 0.36 0.68 124 2501 3433 208 984091 130508 BY 99.4 26 4695 2.61 5049 34.9 2.61 1.17 - 134 10699 3125 63.1 976167 130625 BY 97.1 44 8554 3.92 8200 38.3 - 7.47 1.98 208 12878 11014 108 958941 130731 BY 97.6 37 12528 - 14860 90.2 5.04 - - - 34585 9595 80.6 928219 130823 BY 97.0 40 12413 61.9 14761 88.5 8.01 - - 160 11765 10018 29.3 950655 130923 BY 97.4 367 41031 - 14093 86.5 5.56 10.9 3.06 2813 16622 10188 124 914654 131011 BY 98.2 50 13574 - 15526 100 6.84 11.9 7.35 404 14900 12408 77.8 942932
131118 BY 97.6 322 34016 - 17985 106 8.08 - - 1895 14435 9887 78.2 921267 空氣混染 131203 BY 97.8 100 18126 - 27991 218 16.6 6.25 1.96 554 - 6483 - 923026
單位：(mol/mol); -: not detected.
