火山噴發重創夏威夷 地熱開發反引地震(20180610 環境論壇-賈新興、汪中和)

醒報編輯部 2018/06/10 08:46 點閱 20757 次
夏威夷島的火活山奇勞亞,這次噴發活動比過去都要劇烈,引發規模6.9的地震,這在夏威夷非常少見。(photo by National Park Service)
夏威夷島的火活山奇勞亞,這次噴發活動比過去都要劇烈,引發規模6.9的地震,這在夏威夷非常少見。(photo by National Park Service)

主持人(以下簡稱「問」): 夏威夷火山奇勞亞火山,最近撕開多條裂縫,噴出了熔岩, 專家認為它不是一個單一的現象,有可能引起火山群的爆發, 請汪老師說明這次火山噴發, 有什麼意義?

汪中和:夏威夷是美國的一個州,這個州有八個比較大的島,以及其他的小島,其實夏威夷群的每個島都是一個火山爆發造成的,面積最大的夏威夷島上面有五個火山。

其中只有一個是活火山,其它的都已經休眠了,夏威夷火山跟台灣或環太平洋其他周邊的火山不一樣的是,它不是板塊衝撞所造成的火山,而是地球內部的一個熱點(Hotspot), 相當於一個岩漿庫,這個岩漿庫有個出口,一直穿過地殼, 到達地表。

海底冒岩漿很壯觀

火山在海底噴發,慢慢凝結形成島嶼,夏威夷島就是花費將近七千萬年,在太平洋中間形成的群島,因為太平洋板塊不斷移動,島又不斷形成, 所以夏威夷島成鏈狀,像海裡面一串珍珠,夏威夷面積是台灣的85%,稱為太平洋洲的Paradise,因為它的氣候怡人, 像個樂園一樣。

這種熱點噴發形態非常寧靜,它只是冒出岩漿,所以這也變成夏威夷很重要的觀光熱點。夏威夷島的火活山奇勞亞(kilauea),意思是「噴發」, 就是將岩漿噴出來。

在過去100 年間,它已經大規模噴發超過52 次了,非常普遍而且尋常,每次噴發的時候, 很多人都會包機到那附近做遠距離的觀測,因為它不是很劇烈的噴發,所以可以在安全距離之外看它的岩漿如何冒出來、凝結,是非常壯觀的場面。

噴岩漿後即來地震

但奇勞亞這次噴發活動比過去都要劇烈,5 月4 日噴發的時候, 接下來就有一個規模6.9 的地震,台灣2 月6 號的花蓮地震規模6 點四4,可見這個地震非常強,夏威夷過去很少有這麼大規模的地震,因為火山岩漿運動, 才造成這麼大的地震,上次能夠造成這麼大的地震已經是1970 年代的時候了。

所以從地震活動的頻繁以及規模,可知這次火山活動跟過去不一樣,岩漿非常的活躍,它所造成的影響現在也還在持續。

問:夏威夷氣候宜人,又是一個觀光景點,而火山噴發的壯觀場景,還吸引起很多遊客觀賞, 應該說是一個好地方,不過,這次火山噴發已經造成當地2000 人撤離,也摧毀了20 多棟房子。

專家很擔心它的灰燼及巨大的石塊扔向數英哩之外的高空,會影響到人們居住?
冒險開發房地產

汪中和:奇勞亞的噴發活動從來都沒有停止過,只是大或者小而已,它周圍原本不應該被開發的,因為火山活動一直持續,岩漿不斷冒出來,地殼一直不斷變動,環境不穩定,也沒有什麼自然資源。

房地產開發是不適當的作為, 但為了要發展夏威夷觀光、提昇經濟,夏威夷政府居然願意在火山島的周圍開發地產,這件事情滿不可思議的。經過這一次火山噴發事件,可知火山噴發是很難預測的,過去的寧靜不代表未來沒有風險,在火山周圍開發房地產,等於給自己製造許多的風險和麻煩。

問:賈博士,你如何看待夏威夷這次的火山?

賈新興:夏威夷是一個非常重要的觀光之島,報導說,很多人預定6、7 月要去夏威夷旅遊, 結果因為火山還一直在活動,夏威夷觀光局日前對外表示,已經有50% 的觀光收入受到影響。

火山噴發可大可小

火山噴發一定會有火山灰噴出來,而火山灰怎麼跑,才是主要衝擊來源,可看它噴發高度, 風若吹向下游地方,影響就會很大,如2010 年冰島火山噴發, 造成歐洲航空大停擺,這就是非常有名的案例。

另外,1816 年是全球沒有夏天的一年。學者推論原因是前1 年印尼的塔博羅(Tambora)火山爆發,噴出來的火山灰透過高空大氣蔓延,遮蔽了太陽光線, 導致1816 年的異常現象。

火山灰若進入到對流層,就會對環境影響非常大。另外,更古老案例則是「義大利龐貝古城」,也是因為火山爆發,整座古城被埋在火山灰之下。

問:賈博士提到火山灰怎樣飛、飄去哪,會對環境產生嚴重影響,汪老師怎麼看?

汪中和: 最近的例子是1991 年菲律賓皮納土波火山(PINATUBO)噴發,火山灰掩蓋馬尼拉周圍的克拉克(Clark) 空軍基地,美國不得不放棄海外駐地,當地一直到現在都還無法復原。

火山灰干擾氣候

火山碎屑和大量灰塵雲若釋放進入空中,從對流層進入平流層,繞地球一圈。兩週之內就可以繞地球一圈又回到原來噴發的地方,干擾全球大氣水文循環, 改變全球降雨型態。

很多原本下雨的地方變成乾旱,原本只下一點雨的地方則發生豪大雨,造成很嚴重的極端現象,但在火山噴發以後,乾旱會比豪大雨更嚴重,台灣就是最明顯的例子。

1991 年皮納土波火山噴發以後,台灣1993、1994 年降雨都偏少,連有雨港之稱的基隆都沒有水,必須要靠海軍派鑑救旱, 火山灰不但影響空氣品質,對人們生活用水有更明顯的衝擊。

問:汪老師還沒有提到火山灰對人類和自然生態會造成什麼樣的影響?

火山噴發形成大島

汪中和:火山灰如果濃度很高的話,會堵塞人的呼吸道,生命將立刻受到危害,其實不止人類,植物、動物都會受到很大衝擊。印尼默拉皮火山噴發的時候,火山灰非常濃密,印尼政府疏散了幾萬人口,去年底印尼峇里島阿貢火山噴發,導致旅遊業完全停滯,因為飛機不能起降, 所有觀光客也都是倉皇出逃。

火山噴發帶來的影響從大氣到水資源,影響層面不止是噴發當地,更會擴及全世界,雖然夏威夷離台灣有一些距離,但奇勞亞火山噴發也會影響我們的生活。

賈新興:我記得1980 年美國聖海倫火山爆發,造成很大的經濟傷亡,火山噴發雖然是自然現象,但對人們環境、經濟造成的衝擊跟影響都非常大,甚至一個城市或文明可能就會消失不見了,像龐貝古城一樣。

問:汪老師說夏威夷的最大島就是火山噴發所造成的,如果沒有火山爆發,就無法形成人類可以居住的島,這樣想想,火山爆發也並非單純是一件壞事,汪老師怎麼看?

睜大眼睛觀察自然

汪中和:火山噴發會造成地表改變,屬於自然的地殼變動, 自古以來,不斷的火山活動佔領了新的土地,形成新的島嶼、地形景觀,是地球維持能量平衡的自然表現,每年、每天各處都有許多火山活動,有的很劇烈、有的很溫和,像夏威夷的溫和式火山,可以供觀光客在旁觀賞。

但有的火山非常可怕,噴發的時候,人們得迅速逃離、避難, 如日本、印尼或義大利的火山爆發,公元79 年龐貝在火山噴發前二個月,儘管徵兆非常明顯, 可是當地很多人還是不肯離開, 因此隨著整個城被埋沒在火山灰底下,釀成悲劇。這些都提醒我們,在自然界有許多明顯的自然災害,人們一定要張大眼睛防範。

問:不過,火山噴發所形成的島嶼,土壤很肥沃,是這樣嗎?

火山灰有助農耕

汪中和:火山灰本身有許多養份,對農耕很有幫助,另外一點就是火山有很多高熱的岩體,是發展地熱能源的理想地方,像冰島、紐西蘭、菲律賓,這些國家的地熱發電就非常的蓬勃,也佔了國內非常重的比例。

火山當然會形成自然災害,但是也可以帶來許多對人類有利的幫助,像農業生產、地熱和現在發展的再生能源。

賈新興:我想到以前唸地質的時候,曾去過大屯火山看硫磺, 它也是一個特殊地理景觀,火山噴發對人類而言當然是個危害, 但就整個地殼活動而言,只是一個自然現象。

台灣因為有比較深層的地殼活動,所以有很多溫泉、地熱,像我的老家宜蘭親水有親水地熱, 而溫泉地熱也可以用來發電, 自然界的活動雖然會帶來極端災害,但這都屬於地理的自然循環。

問: 接下來談一個比較特殊的狀況,韓國去年發生浦項(Pohang)地震,有人懷疑跟當地的地熱場有關,所以人們使用地熱能源的時候,也要小心引發大地震嗎?請汪老師說明詳細情況。

誤觸地震敏感帶?

汪中和:這次韓國發生規模5.5 的浦項地震,這在過去很少見。至於有人懷疑跟附近的地熱場有關,是因為地熱場要把水注入地底,然後透過熱水將熱能取出, 所以在一進一出的過程之中會干擾到地層穩定,常常會有微小的地震。

美國現在很流行開發頁岩氣, 也是需要把水注入地層底下,將地底的煤氣打開,讓天然氣很快地出來,集中收集之後變成能源。這個過程也會造成地殼的不穩定、地層活動,這些地層活動過去都是非常微小的,絕大部份是無感地震,規模都在1 或2 以下,但是韓國這次達到規模5, 非常不尋常。

韓國已經啟動調查,也邀請瑞士的獨立調查團隊幫忙解開這個謎團。目前初步看法是,在發展地熱能源的時候,要注入水到地層裡面,讓它產生比較多裂細, 過程之中可能碰到了「地震敏感帶」,也就是那裡可能有一個活動斷層,過去沒有注意或發現, 不小心啟動到它的不穩定性。

一段時間過後,它的能量累積得越來越多,最後就會爆發比較大規模的地震。韓國是一個很穩定的地帶,很少發生大地震,所以當地建築的防震抗震力通常也不佳,浦項地震讓韓國警覺,未來使用地熱能源,開發地熱的時候需要特別小心。
開發地熱要小心

問:有利必有弊,台灣現在也在使用地熱,如清水地熱電廠, 還有正在建造的利澤地熱電廠, 大家擔心我們在取用能源的時候,是否也會引發地震?

汪中和:對!韓國的案例就是給我們最好的提醒,其實台灣早在1970 年代就開始發展地熱, 陽明山、清水還是廬山都曾發展過地熱,當時不是為了能源,而是為了開發產業。

台灣和韓國地質條件不一樣, 台灣是板塊擠壓的環境,地震非常多,規模5 的地震對我們來說當然也不小,但是1 年大概會有20 幾次,韓國則是20 幾年碰不上1 次;另外,台灣地震頻繁, 所以建築物抗震能力也比較強。

開發地熱所造成地殼不穩定, 引發的小地震對台灣還不至於造成太大問題,但是我們的活動斷層特別多,中央地質調查公布, 台灣大且非常危險的活動斷層有30 多個,加上一些未發現的可能有5、60個。若要開發地熱廠, 就要注意千萬不能碰到這些活動斷層帶,否則將造成非常可怕的地震。

火山加溫地熱

問:現在3D 技術發展能夠用高解析度拍攝地質圖,是否有方法來避免?
汪中和:方法就是對地質調件做更深入、全面的了解,這部分台灣一直在做,也有相當不錯的成果。每個斷層的位置、長度、深度,我們都有基本的瞭解,若要開發某個地方,就必須對附近做很完善的地質調查。

地熱發電技術也不斷進步,現在可以使用複合型的地熱技術, 這種新技術不會造成很多裂隙, 導致不穩定的地質行動,所以相對來說比較安全。

另外,台灣有許多火山,所以在很淺的地方,地層的溫度就非常高,可以製造很多熱水,不需要深挖,韓國則必須打到比較深的地底下,帶來的破壞與影響就比較大,不過地熱能源將來還是會朝深層地方發展,所以還是要特別注意。

賈新興:在能源產生的過程當中,有好處也有副作用,如地熱可能引發小地震,燃煤、天然氣、核能也是如此。這就像一個天秤,如何在擺盪當中維持平衡,並因應整個國家的未來能源的需求和成長?這是滿重要的議題。

化石、再生各有優缺

問:上帝創造世界是給人類一個大考驗,如何在上帝賜給人類的各種能源、資源的過程中,找到一個平衡點,而不過度使用, 汪老師研究地質多年,應該有所體會吧?

汪中和:是,任何一種能源, 不管是化石、再生的都有優缺點,就像每個人都有他的長短處,我們只能盡量發揮長處,然後減低副作用帶來的不利,能源也是如此。目前因為全球溫室氣體濃度太高了,所以化石能源已經變成一個沒有辦法持續發展的項目,只能用比較乾淨的再生、永續能源作為人類未來發展的重要項目。

主持人:謝謝兩位專家學者的分析,如何善加利用地球資源, 取其精華去其糟粕,避免各種災害,迎接更美好的未來,正考驗著人類的智慧。