追火山：臺灣火山群連結起的地球與宇宙紀事

足以將行星掀翻的能量 描繪全球與島嶼自然深視野

▲▲首部從臺灣火山群出發，翱覽太空、溯回白堊紀、踏遍全球的熔岩之書▲▲

◎大屯火山群地下8公里有岩漿庫。臺北人該擔心嗎？
◎臺灣最老的火山岩超過1億年歷史。它出露在哪兒？
◎臺灣最美麗的玉石，為什麼在東海岸以及海岸山脈？
◎八通關往秀姑巒山的沿途有神祕綠色火山岩，顯示曾有火山活動？
◎稱霸地球1億6,000萬年的恐龍在6,500萬年前滅絕，是因為隕石撞擊、氣候變遷？或是火山爆發？
◎遊覽印尼聖山婆羅摩火山口，必須要騎馬穿越浩瀚沙海？
◎夏威夷3,000公尺高的茂納凱亞火山天文臺上，有兩座臺灣的次毫米波陣列望遠鏡
◎火山噴發可以預測嗎？地熱能源的未來有希望嗎？

★從宇宙形成到全球火山分布，火山解開了物種滅絕之謎、人類文明興衰之因
★火山如何塑造海洋、陸地、天空（大氣）
★臺灣擁有你從未想過的火山多樣性！從地體構造、地質史演變揭開島嶼東部、西部、北部以及脊梁山脈的火山活動歷程
★第一手全球火山踏查紀實！壯闊、驚奇、充滿趣味！

臺灣位於西太平洋菲律賓海板塊與歐亞板塊的碰撞帶上，從新生代6,500萬年以來一直到1萬年前的全新世，都有火山噴發紀錄。近幾年，大屯火山群不時震鳴，證實為活火山；全球火山噴發似乎相當頻繁，地球上的火山怎麼了？我們將受到什麼影響呢？

火山活動是一種熱釋放機制，地底下旺盛的岩漿對流，控制著地球的動態演化，讓地球得以成為活生生的星球。它們帶來恐懼，卻也不斷重塑星球。
本書講述史詩般的火山故事。通過科學研究，探索從外太空到內地核，火山的形成與作用對生物演進與人類文明的影響；火山蘊藏的自然資源和美麗寶藏，是如何滋養著人們。你將來到臺灣各處火山遺跡現場；沿著太平洋火環帶繞行日本、堪察加半島、美國西部、夏威夷、印尼、菲律賓；並在板塊交界處見證火山如何活躍，例如冰島、義大利等。隨著海上研究船鑽探岩芯時，我們得以窺知難得一見的海底火山痕跡。

臺灣有三個火山岩區，分別是西部、北部與東部，每個區域因構造與運動時間不同，形成火山多樣性。火山作用後一片洪荒，然而透過大屯火山群、澎湖群島的山、海視角，兩種截然不同、卻各自精采的重生故事被展現。

大屯火山群因為地形的阻隔，保存了一些極為特殊、專屬於火山周邊、具有獨特基因型的微生物群落，例如陽明硫葉古菌、陽明山溫泉紅藻等。向天池是火山口湖，孕育出獨有的溼地生態奇觀，例如俗稱「向天蝦」的鵠沼枝額蟲在雨季滿水孵化時百花齊放，池水乾涸後卻立刻消散。夢幻湖的酸性湖水，成為臺灣水韭特別偏好的低營養鹽特殊空間。回到作者的家鄉澎湖赤崁村，他現身說法，娓娓道出黑石頭玄武岩如何造就群島豐富的人文風土，老祖先又是如何把黑石頭運用得淋漓盡致。澎湖石敢當不是迷信，而是精神寄託的標誌。

義大利坎皮佛萊格瑞火山（Campi Flegrei）曾在39,000年前發生大爆發，導致全球氣溫下降，被認為可能是造成尼安德塔人滅絕的原因之一，如今當地人依賴火山所化育的肥沃土壤，種植釀造義大利最好的葡萄酒。作者記得當年夜宿坎皮佛萊格瑞火山陷落口的那一夜，可清晰聽到火山隆隆的噴氣聲，同一區內還有維蘇威火山，不禁令人打起冷顫……美國加州東部長谷火山陷落口到莫諾湖（Mono Lake）之間是不可錯過的美麗自然景觀，此處展現了教科書中流紋岩熔岩穹窿的所有特徵！放眼全球，想要就近觀察熾熱岩漿在你腳下破殼而出，冷卻凝固，表層摺皺扭曲，活生生形成一綑一綑令人嘆為觀止的繩狀熔岩，非夏威夷基拉韋亞火山（Kīlauea）莫屬！亞歷桑納州北部的石化林國家公園，由中生代三疊紀晚期的南洋杉組成，當時這些樹木死亡後，被火山噴發的火山灰所掩埋，形成矽化木的過程既精細又漫長，我們得以看到樹木的原貌，甚至幹細胞的形狀都如實體現，令人震撼！

作者將數十年從事火山科學研究、全球考察的歷程，結合生動的個人故事，編織出一條道路，試著將其帶回生活。

全球正面臨氣候變遷、能源危機，火山噴發的一些謎團也仍然存在。火山噴發雖然人為無法阻止，但藉由科學的監測和研究，可預測其可能發生的時間並制訂防災策略。

在地球46億年的歲月裡，人類在一個由我們無法控制的力量所塑造的世界中，應存敬畏謙卑之心。火山噴發的作用之一，或許是一個試金石，挑戰人類無止盡發展的極限。未知的火山似乎在呼喚著我們。

宋聖榮
現任臺灣大學地質科學系教授、中央研究院地球科學研究所合聘研究員。專長於岩石礦物學、火山學、流體地球化學以及地熱探勘等。曾任美國猶他大學能源地球科學研究所訪問教授、日本京都大學地熱科學研究所訪問教授、美國布魯克海汶國家實驗室國家同步輻射中心博士後研究員等。截至目前為止，已發表178篇文章，其中33篇為H-Index，累計被引用超過3000次。
2010年起領導一個團隊（包括臺灣大學、中央大學、臺灣師範大學、臺北科技大學、臺灣海洋大學、中國文化大學等）從事臺灣地熱資源的探勘工作，此一計劃除了學術文章的發表外，並有一系列的技術報告，提供臺灣地熱探勘和開發方面的意見，給予相關單位參考；亦透過科普演講，希望增進一般民眾對於地熱綠色能源的瞭解。
其他參與的重要研究成果包括：臺灣地區及國外火山岩和火山學相關研究；海岸山脈火山岩研究、層序建立和演化；臺灣車籠埔深鑚計畫；大陸汶川地震後鑽井合作，負責岩芯分析與分配等。

專章撰文
黃瀚嶢（本書第18章）
臺大森林所畢業，現為生態插畫家與社區大學講師，作品散見於環境教育相關出版品。著有散文集《沒口之河》、兒童生態繪本《圍籬上的小黑點》，環境教育手冊《野地之眼》，生態解說手冊《霧林蛾書》等。曾獲時報文學獎短篇小說組首獎。

★火熱推薦★
于宏燦｜臺灣大學科學教育中心前主任‧臺大生科系及基因體與系統生物學程教授、張順發｜陽明山國家公園管理處副處長、陳于高｜中央研究院環境變遷研究中心特聘研究員兼主任暨地球科學研究所合聘研究員‧臺大地質科學系合聘教授、陳文山｜臺灣大學地質科學系名譽教授、潘昌志（阿樹）｜「震識：那些你想知道的震事」副總編輯、鍾孫霖｜中央研究院地球科學研究所所長

作者序

追尋——石頭內是否會突然跳出信息，告訴我它背後的火山故事……

我出生於澎湖的小漁村——赤崁，從小在澎湖這一塊土地奔跑和嬉戲，看到的石頭不是白色、就是黑色。對出露在海崖邊一根一根壯觀黑色的岩柱一無所知，更遑論對於玄武岩這個名詞的陌生。進入臺大地質系就讀後，才知白色的石頭為石灰岩（珊瑚礁、澎湖當地稱咾咕石），黑色的則是玄武岩，是一種來自地殼深處、岩漿上升噴發至地表的火山岩。在臺灣玄武岩故鄉出生的我，似乎冥冥中注定要從事火山相關的研究。

60到70年代臺灣的大學聯考是先填志願再考試。記得大學放榜時，我的名字出現在臺大地質系的榜單上，親朋好友問我什麼是地質系？是不是看風水地理的科系呢？畢業後就業容易否？當時我的腦筋對它是一片空白，無法回答。謝謝父母的包容和體諒，沒有對我多加干涉，讓我在地質學領域奔馳數十年。經過將近40年的教學研究後，若有人再問我相同的問題，我會面帶微笑且促狹地回答他，地質師在某些情況和風水地理師是一樣的，手持羅盤（傾斜儀）在野外從事相關量測，對於先人墓穴的風水最忌諱的是山坡地滑動和大體泡在地下水中，這和地質調查的地滑和地下水位的高低是相似的。

進入火山領域的研究和教學，最要感謝的人是恩師羅煥記教授。大三時我的師兄黃文宗博士跟隨羅教授從事觀音火山的火山學和岩石學研究，他找我與他一起到觀音山出野外，觀察安山岩的產狀。有一次在爬一個陡峭的坡坎，一不小心他從高高的斜坡上摔落下來，手骨折但眉頭也沒皺一下，包紮之後，手臂休息幾天又開始出野外，真令人佩服他對於研究工作的執著和投入。

後來聊起這個話題時，有人問我地質學哪個領域最危險，我毫不猶豫的回答「研究火山」，尤其是對活火山的觀測和採集樣本。根據統計，地質學家最多傷亡事件發生在活火山的調查研究中，例如法國有名的火山學家卡蒂亞和莫里斯‧克拉夫特夫婦（Katia and Maurice Krafft），為世人留下驚嘆的火山噴發影像紀錄；但在1991年的雲仙岳（Mount Unzen）火山爆發時，為了觀察和拍攝火山噴發的景象，一個判斷疏失，就被火山碎屑流所掩埋而葬身於他倆一生熱愛的火山灰中。

進入大四，臺灣地質界開始瘋迷海岸山脈的地質研究，恩師羅教授問我有沒有興趣從事海岸山脈火山岩的火山學研究，我毫不猶豫地說「YES」，從此開始往後30年的臺灣火山議題研究。

研究生時期完全投入東部海岸山脈火山岩的火山學和岩石學研究。碩士班的工作主要從事樂合溪都鑾山剖面的火山學，當時臺灣對火山學的相關研究較少，且圖書館內火山相關書籍和期刊也較欠缺，面對樂合溪的火山岩常常發呆整天，幻想石頭內突然跳出信息告訴我它背後的火山故事。

博士班時期擴大到整個海岸山脈中段奇美火山的研究，因週間要上課和實習，故常常是星期五搭夜車到玉里，一大早到達後就騎乘放置在旅館的二手摩托車，開始三天的野外地質勘查工作，星期一晚上再搭乘火車回到台北。往後的幾年，我踏遍所有發育於海岸山脈嶺脊的大小河谷，因都鑾山火山岩是構成海岸山脈最高嶺脊的岩層，外圍低平處是沉積岩的分布，故常常是一大早到達河口，停好車就馬不停蹄地往河谷深處鑽。為了蒐集最多的野外資料，需走到河谷最深處，碰到瀑布不能再走的地方，然後回頭趕在天黑之前走出河谷，所以練就走路飛快的習慣，我太太常埋怨跟我走路時好像在行軍。

進入臺大地質系教學研究後，除了繼續海岸山脈火山岩的研究，還擴展到臺灣其他有火山岩分布的地質區域，如臺灣西部和澎湖的玄武岩、臺灣北部大屯火山群、基隆火山群、觀音山火山和龜山島，以及東部的綠島和蘭嶼等，甚至國外的火山也有相關的合作研究。這段時間值得一提的一件事，是與我同學、好友兼同事楊燦堯教授合作，整合火山地質和地形、氣體地球化學和地震資料，參考世界火山學會1994年對活火山的再定義，於2000年發表大屯火山群為一座活火山，為臺灣第一篇大屯火山群是一座活火山的文獻。發表後被多位地質前輩和老師說我們危言聳聽、製造社會不安。甚至中央地質調查所在接受大屯火山群為一座活火山後，為免造成社會恐慌，也只敢用「休眠的活火山」帶過。現在臺灣地質界已接受大屯火山群為一座活火山，國科會也在陽明山設立「大屯火山觀測所，TVO」。

要感謝國科會（科技部）經費的支持，在前往國外參加國際會議發表研究成果的同時，有機會順道參訪和考察各國的活火山。更在王執明教授的鼓勵下，在她創立的地球科學文教基金會協助，多次帶領國中小教師前往印尼、夏威夷和國內的火山考察。另外，日本京都大學鍵山恒臣教授（Dr. Tsuneomi Kagiyama）邀請我到京都大學地熱科學研究所訪問研究，以及好朋友福岡大學田口幸洋教授（Prof. Sachihiro Taguchi）安排帶領前往考察日本火山和地熱等，都讓我累積相當多世界各地火山的考察結果和心得。

本書的主要題材為此一時期的研究成果和考察紀實。最後要感謝野人出版社的王梵小姐，在她的策畫、聯絡、潤稿和編排下，讓這本由理工背景寫出來生硬難懂的文字，變成順暢易懂的內容，並能順利出版。

作者序
追尋——石頭內是否會突然跳出信息，告訴我它背後的火山故事……

PART I、揭開大地的推理劇場
Chap01火山初體驗：聽見大屯火山噗通噗通的心跳聲……
Chap02火山噴發的奇幻旅程
Chap03認識活火山
PART II、更老、更深、更遠！從外太空到內地核
Chap04 太陽系的火山活動：活生生的地球、死寂的火星以及氣候演變
Chap05 火山冬天
Chap06 生物滅絕的殺手
PART III、走一趟一億二千萬年的火山大歷史：臺灣各地火山岩訴說了什麼
Chap07隱藏在脊梁山脈的火山紀錄
＃臺灣火山岩分布簡圖
Chap08臺灣新生代以來火山
Chap09臺灣西部火山岩區
Chap10臺灣東部火山岩區
Chap11綠島、蘭嶼、小蘭嶼火山
Chap12臺灣北部火山岩區
Chap13海底的火山
PART IV、火山寶藏
Chap14採金歲月——金瓜石、九份、水湳洞
Chap15郁永河的買硫之旅
Chap16大地中的光亮與暗滅——臺灣玉石
Chap17可當基載的綠能：地熱
PART V、灰燼中的生命奇蹟
Chap18山之顛——大屯火山群的生態遺產
Chap19海之角——溫柔的黑石頭
PART VI、上山下海追火山！全球田野紀實
Chap20太平洋火環帶的探尋——從臺灣向北繞行
＃全球火山分布簡圖
一、日本
1、夜宿火山口——在阿蘇火山被颱風掃過的夜晚
2、地球上超級活火山與十年火山——姶良火山陷落口–櫻島火山
3、九州別府地獄遊——嘆為觀止的溫泉異景
二、俄國堪察加半島——看不到地平線的火山城
三、印尼
1、峇里島上火山遊——阿貢與巴杜爾火山
2、騎馬上火山——爪哇婆羅摩聖山
3、改變歷史的火山——爪哇默拉皮
四、菲律賓——湖中有島、島中有湖的塔阿爾火山
五、航行在火環帶上——深海下的火山痕跡
Chap21板塊交界處
一、義大利
1、釀造葡萄酒的沃土——坎皮佛萊格瑞火山隆隆聲響
2、火山口內採氣記——伏爾坎寧之旅
3、遇見毀滅龐貝城的維蘇威火山
二、冰島
1、拉基火山——熔岩流上的馬蹄聲
2、大間歇泉
Chap22板塊內的火山——不鳴則已、一鳴驚人
一、美國
1、加州長谷火山陷落口——流紋岩熔岩穹丘景觀以及巨岩上的日出
2、黃石公園——變動頻繁充滿危機的世界奇景
3、夏威夷遇見熔岩流……
4、亞利桑那州矽化木森林——被火山灰凝結的植物
二、中國長白山天池火山——布滿浮石的東北三江源頭
終章、在沉睡與甦醒之間

PART I、揭開大地的推理劇場
Chap01火山初體驗：聽見大屯火山噗通噗通的心跳聲……

‧來自1853年南安普敦號的船長日誌──臺灣外海曾有火山噴發？

環太平洋火山帶（火環）從南美的阿根廷、智利、祕魯和哥倫比亞，中美洲的哥斯大黎加、薩爾瓦多和瓜地馬拉，北美的墨西哥、美國、加拿大、阿留申群島，到亞洲的千島群島、日本、臺灣、菲律賓、印尼、巴布亞紐幾內亞、紐西蘭等，綿延幾萬公里，此火環帶分布著地球上噴發最劇烈、最致命的火山。臺灣位處火環帶上，是否曾有火山女神造訪呢？翻開歷史文獻，從1853年至1916年，臺灣東方和東北方海底至少記錄了四次海底火山的噴發。

1916年4月18日，曾參與中日甲午戰爭的日本海軍防護巡洋艦秋津洲號（Akitusima）在艦長海軍中佐宮治民三郎的率領下，從日本沿琉球群島南下往臺灣方向航行，途經彭佳嶼東北方海域時（北緯26.18度、東經122.458度），突然在方圓30平方公尺的海域範圍內有大量的蒸氣和水柱從海底噴出，嚇壞了艦艇上的軍士兵，以為有海怪從海底冒出。此一噴氣作用持續了約十多分鐘，發生的一切現象完完整整地記錄在船長日誌中。後續日本學者大森（Omori，1918）和九郎（Kuro，1962）分別在日本和世界火山會議中報導，界定其為一次海底火山噴發。因未有火山噴出物（如浮石或火山灰）出現在海面上，故推斷是一次規模很小的海底火山噴發事件。（未完……）

‧大屯火山群地底下的脈動──岩漿庫

地底下有岩漿噴出地表是火山形成的要素，其在地下的儲存空間稱為岩漿庫，是一個高溫、飽含溶解氣體的液態岩石儲存所。當其在地下活動時會有地震、地形抬升、高溫和大量的氣體逸出，這四種作用是提供偵測火山地下岩漿庫的鑰匙。

2000年，我與數位研究學者已推斷出大屯火山群地底下應該存在著活躍的岩漿庫。當時我們透過大屯火山群的微震、硫氣口或噴氣口的火山氣體、溫泉、熱水換質帶和氦同位素等研究整理，推斷大屯火山群地底下應有活躍的岩漿庫，但對於岩漿庫可能的位置和深度，則尚無所知。

2016年，中央研究院地球科學研究團隊利用大屯火山測站設置的地震觀測網，清楚地偵測到S波的陰影與P波的緩達現象，這兩項重要的結果充分證實了臺灣北部存在一個岩漿庫；而且這可能是全世界首次同時利用S波陰影與P波緩達現象證實地下岩漿庫的存在。此次並假設岩漿庫內有34%融熔岩漿，估算它的大小約為350立方公里。雖然根據目前的資料推估岩漿庫的位置可能是在下部地殼，約20公里以下，但是它真正的位置與幾何形貌卻還不能非常清楚地描繪出來。

中央研究院地球科學研究團隊於2021年初進一步利用新布置的福爾摩沙臺灣地震陣列（Formosa Array），偵測到最新的火山岩漿庫3D影像，發現大屯火山群岩漿庫僅位於地下8公里處，是一個直徑8公里、高12公里的圓柱體狀，圓頂面積50平方公里，大約是一個北投區的大小；並進一步推斷未來最可能的噴發地點為大油坑、七星山和磺嘴山，實際影響區域要看岩漿流向，岩漿往北將流向金山區，往南朝向北投天母。但此次研究團隊計算此一岩漿庫的液態岩漿只有19.2%，可能不是真正的岩漿庫所在深度，而是近期岩漿上升侵入、且正在冷卻中的火成岩體，還需後續的觀測研究以確定。

以目前火山監測技術來看，火山噴發可以提早預測。若偵測到岩漿從8公里開始往上移動到6公里、4公里、3公里、2公里等位置，就知道岩漿從深部愈來愈往上；若再配合其他的監測方法，包括地溫、火山氣體和地形變化等，就可預測火山噴發的可能。

大屯火山觀測站目前持續觀測該區域的岩漿地質活動，若偵測到岩漿庫有不正常移動上升狀況導致地震頻繁、溫泉或噴氣的溫度快速上升、大量的火山氣體溢出和地形膨脹等，就可根據氣象局的火山預警系統，發布火山即將噴發的警告。一般而言，岩漿上升移動的速度不一，以國外火山噴發預警經驗來看，在火山噴發前短則一個禮拜、長至一個月前，就可能出現徵兆。

PART II、更老、更深、更遠——從外太空到內地核
Chap05 火山冬天

．1816無夏之年（year without a summer)

在美蘇冷戰的50到80年代，人們十分擔心美國和蘇聯衝突會發生核戰，導致核子冬天（nuclear winter）來臨。幸運的是，此一核子冬天未曾發生，希望將來世上也不要發生。而人們較陌生的「火山冬天」（volcanic winter）卻實實在在地發生過，且在歷史上發生過很多次，其中最有名、記錄較完整的是1815年印尼坦博拉火山爆發的影響，當時北半球天氣嚴重反常，導致很多人因飢餓而喪命。

1815年4月5日，印尼森巴瓦（Sumbawa）島上的坦博拉火山爆發。此次噴發可能是人類歷史上（5000年以來）與地球歷史上最大規模的火山爆發之一，噴出的火山灰總體積高達150立方公里，噴發高度達44公里的平流層，爆發指數（VEI）為7，造成印尼森巴瓦島上和周遭地區約9萬人死亡。全世界很多地方都可見到因火山灰覆蓋天空所出現的彩霞落日。據估計，此次火山噴發約降低全球平均溫度0.4℃到0.7℃；也使得隔年1816年成為1400年至2000年這600年間，歐洲與北半球溫度最冷紀錄的一年。

歷史紀錄中，1815年坦博拉火山的噴發對美國東北及加拿大的影響非常嚴重。一般而言，美國東北部和加拿大5月和6月的溫度相當穩定，平均20℃至25℃，甚少低於5℃。1816年5月，美國東北出現霜凍，大部分農作物被凍死。6月，加拿大及美國新英格蘭出現兩次大風雪，魁北克積雪達數十公分，許多地方有人凍死。到了7月及8月，南至賓夕凡尼亞州仍可見河水結冰。

1815年，歐洲大陸剛剛結束對拿破崙的戰爭，突如其來的天氣異常導致糧食廣泛短缺，發生有史以來最嚴重的穀物（馬鈴薯）歉收和大洪水，各地都出現搶奪糧食的情況，瑞士尤甚，飢餓造成了人們大量傷亡。威爾斯、愛爾蘭等地的農作物也歉收，英國大批家畜在1816年冬天死亡。歐洲多條主要河流在夏天氾濫，德國等地在8月也出現霜凍。據估計，歐洲約有20萬人死於這次的極端天氣。因天氣酷寒，大批牲畜死亡，包括做為交通工具的馬匹，為了尋找代替馬匹的交通工具，德國的德萊斯（Karl Freiherr von Drais，1785-1951）發明了「雙輪跑動機」，是現代腳踏車的雛形，或許是一個意外的收穫。

1816年是中國清朝嘉慶21年，農曆8月時「天氣忽然寒如冬」。歷史紀錄中，昆明及滇西等地連續三年冬天降雪，導致雲南全省嚴重飢荒。黑龍江省雙城縣在農曆7月出現嚴重霜凍，作物歉收，農民大量逃亡。安徽、江西等地亦有農曆6、7月出現降雪的紀錄。1816年冬天，在臺灣的新竹、苗栗等地有記錄到罕有的霜凍，新竹以北則有「十二月雨雪，冰堅寸餘」等現象。

PART III、走一趟一億二千萬年的火山大歷史：臺灣各地火山岩訴說了什麼
Chap10臺灣東部火山岩區

一、海岸山脈的四座火山

海岸山脈屬於菲律賓海板塊的一部分，與脊梁山脈隔著花東縱谷遙遙相望。地質上主要分為兩大部分，一是弧陸碰撞前，由火山島弧噴發作用所產生的火山岩，以及其衍生的火山沉積物和圍繞在島弧邊緣、由生物作用所形成的石灰岩。另一是在弧陸碰撞後，由位在大陸邊緣的造山山脈侵蝕下來的沉積物所組成的沉積岩。另外還有從隱沒開始到碰撞後都存在的海溝沉積物—利吉層。因弧陸碰撞前，島弧火山作用所堆積的火山岩與其衍生物，層序並不顯著，而且化石稀少、水平岩相變化大，以致於對其瞭解程度不如碰撞後所堆積的大陸性沉積岩來得清楚。另外，因為碰撞抬升風化侵蝕，海岸山脈主要的火山地形都已不復存在，唯有依照火山學噴發產物的火山岩相和地球化學的原則恢復火山體。過去學者研究顯示，海岸山脈最少有四座火山，從北到南分別為月眉火山、奇美火山、成廣澳火山和都鑾火山。

‧都鑾火山：熱液換質形成臺灣藍寶

都鑾山，又稱都蘭山，為臺東縣縣山，擁有一等三角點，與八里灣山、新港山並稱海岸三雄。都鑾山為海岸山脈南段最高峰，山勢宏偉，形態巍巍，地形保持相當完整，是當地原住民卑南族及阿美族的聖山。鹿野鄉一帶居民以其狀似倒臥的佛陀頭，而稱之為「佛陀山」。另外，其地理環境位處盛行雲霧帶，山頭終年雲霧繚繞，蒙上神祕空靈的氣氛，因此又稱為「美人山」。

都鑾火山並沒有像奇美火山和成廣澳火山有露出完整或連續的火山岩相，只有在切穿火山的七里溪上游出露少許受到熱液換質的熔岩流，還有在都鑾山區火山角礫岩和凝灰岩的礦脈中，發現經由熱液換質所形成的藍玉髓，俗稱「臺灣藍寶」。其碰撞抬升的時間有限，風化侵蝕的深度也尚不足夠讓近火山口相的侵入岩、岩脈和厚層熔岩流出露；但根據熱液換質的出露，可判定應有一座火山坐落於此，稱為「都鑾火山」。

筆者前往七里溪流域從事地質調查時，有個小插曲。我在臺11線旁停好摩托車，進入河谷，首先碰到的是厚層的八里灣砂頁岩，往上游走到沉積岩與都鑾山火山岩的界面，常有深潭，深潭周圍長滿大樹，樹蔭遮蔽潭水且樹枝延伸至潭中央。當日陰雨綿綿，每根大樹枝都掛著一條一條的赤尾青竹絲，最少有六條，讓人不禁毛骨悚然、全身起雞毛疙瘩。於是我心裡嘀咕著「今天不是我的日子，It’s not my day」，就放了自己一天假。

Chap17可當基載的綠能：地熱
‧臺灣地熱的潛能與未來性

臺灣位處環太平洋構造帶，火山活動與板塊擠壓造就國內豐富的地熱蘊藏，全島地熱溫泉徵兆多，可號稱「地熱寶島」。1960年代，臺灣在聯合國的資助下，進行廣泛的地熱地質調查和全島淺層地熱評估，估計地熱發電潛能約有989 MW。另外，蘊藏於更深部地層（3,000～6,000公尺）之熱能更是龐大。考量火力發電廠嚴重的空氣汙染與二氧化碳排放等問題，加上近30年來鑽井技術、水破技術〔在地底下創造人工儲集層〕、發電設備以及材料科技皆有長足的進步，如能善加利用地熱發電，不僅可減少對傳統化石能源的依賴，更有益於能源之多元化與自主性。

臺灣的地熱分布依據地體構造、成因和國際對於地熱的分類，可分為四大類型，分別為岩漿火山型（Magmatic-volcanic field type）、張裂型（Extensional domain type）、造山帶–前陸盆地型（Orogenic belt/foreland basin type）和地壓地熱型（Geopressured geothermal system）等。岩漿火山型是因有岩漿侵入地下淺處（如義大利的拉德雷洛〔Larderello〕地熱區）或是地下有岩漿庫的火山區（如環太平洋的火環區)，熱源來自於高溫的岩漿（可能超過1,000℃），經由熱液對流或熱傳導上升至地殼淺處，形成地熱儲集層。此型在臺灣的分布包括大屯火山群、龜山島和綠島等地，其中大屯火山群的地熱蘊藏量為臺灣地區之冠，超過500MW；而龜山島因探勘資料不足，僅知其海底噴氣孔溫度高於130℃以上，但無蘊藏量的評估資料。（未完……）

PART V、灰燼中的生命奇蹟
Chap18山之顛——大屯火山群的生態遺產

火山地形中的生物

大屯火山群的存在，標誌著臺灣島生成之初的造山運動與巨大地體的配置，在這驚天動地的地質史中造就的地形，成為盆地周邊生態的基調，影響了水文與土壤，以及生物的分布。當然，也進一步影響了產業地景，與人類的生活。

‧火山與溼地——孕育向天蝦、貓眼蚌蟲與水韭

大屯火山群多樣的地形間，存在著各種山間窪地，蓄積雨水後，維持著不同形式的溼地型態。由於各自成因不同，這些火山上的溼地，往往有各自獨特的性格。

火山噴發後，因山頂陷落後蓄水而成的水體，稱為「火口湖」，例如有名的向天池與磺嘴池，在季節性的豪雨過後，會短暫蓄水，但因底部岩層的裂隙，水通常很快就會入滲到土中，故僅能維持暫時性的水體，但這樣的季節性溼地因為減少了天敵與競爭者，反而讓某些獨特的生命長期與之共存。

以向天池為例，這是大屯山區相當晚期的火山口，直徑約150公尺，平時的外觀是森林圍繞的草原，但在颱風季節的連日豪雨後，就會形成深達5公尺的火口湖，大約兩週內，水又會全數滲入土中。就在這短短十幾天，火口湖會魔法般湧現數十萬隻生物。最有名的一種，是俗稱「向天蝦」的鵠沼枝額蟲（Branchinella kugenumaensis），牠們是相當古老的鰓足類動物，這樣的生物形制，3億多年前就已經存在。或許是候鳥偶然帶來混於土中休眠的卵，臺灣僅有向天池、金門與小蘭嶼可見枝額蟲。

鵠沼枝額蟲身體綠色，尾端呈橘色，像喜氣的小魚，原本蟄伏在乾燥土中的卵，大約在滿水第三天，就會大量孵化，把池底都染成綠色。同屬鰓足類的，還有貓眼蚌蟲（Lynceus biformis），以及一種尚未命名的真湖蚌蟲屬（Eulimnadia）的種類，緊接著向天蝦孵化，像土中湧升的小泡沫。在滿水時，池邊還會有許多種蛙類與水生昆蟲趕來繁殖，然而百花齊放般的生命，在池水乾涸後，就會立刻消散，留下土中休眠的卵，等待下一次的雨季來臨。火口湖獨有的臨時性生態，只在豪雨後出現，卻這樣運轉了千萬年。

火山群中更有名的另一個溼地，就是夢幻湖。依目前的資料顯示，夢幻湖的低谷地形雖然是由火山作用造成，但會成為溼地，是由於南側邊坡的土石崩塌而得以蓄水。這樣的崩塌常見於臺灣年輕的地質之上，與火山似乎沒有直接的相關。

然而夢幻湖的內涵，實際上仍受到了火山的影響。在鄰近的硫氣孔影響下，湖水呈酸性，而湖邊繁盛的泥炭蘚，更使湖水進一步酸化，其pH值僅約4左右，就全臺湖泊或水庫而言，都是相當低的數值。這樣的酸度，使許多營養鹽無法被植物吸收，但若有生物適應了這樣的水質，就會成為此地獨特的存在。依據陽明山國家公園的研究，夢幻湖中的臺灣水韭，在生理上就特別偏好這種低營養鹽的貧瘠溼地。（未完）

Chap19海之角——溫柔的黑石頭

筆者出生於澎湖白沙鄉的小漁村赤崁村，國中之前未曾離開澎湖，甚至到較繁華的馬公鎮（現已升格為市）的次數都屈指可數。小時候在家鄉生活和遊戲，看到的石頭不是白色、就是黑色。對於那些出露在海崖邊一根根壯觀的黑色岩柱，我毫無所知，更遑論對於玄武岩這個名詞有多麼陌生了。

進入臺大地質系就讀後，才知曉白色的石頭為石灰岩（珊瑚礁，澎湖當地稱咾咕石），黑色的則為玄武岩，是一種來自地殼深處、岩漿上升噴發至地表的火山岩。其後在地質的教學研究生涯中，不斷累積國內外各種火山的實地野外調查與研究，我對於家鄉的玄武岩愈來愈瞭解了，包括它是如何形成、演變，以及所代表的地質意義。此外，澎湖的老祖先可說是把玄武岩運用得淋漓盡致，不論是生活的食、住、行或是信仰各方面，都離不開這種黑石頭。

‧海底黑色長龍——虎井沉城

每當天氣晴朗退潮時，站在虎井東山山頭上，可見到一條長長的、黑色似箭樓的建築，往東綿延沒入深深的海水中，這就是所謂的「虎井澄淵」，後稱「虎井沉城」。清道光年間的《澎湖續編》已有記載，並將虎井澄淵列入澎湖八景之中。明治38年（1905年）9月5日《臺灣日日新報》亦曾報導「虎井沉城」位於澎湖島虎井嶼山東首，近海約一里餘，海底有沈城一座，屹立聳拔。活靈活現地描述了此一沉城：

「其雉堞灰磚，宛然不稍移動。近有桶盤鄉漁人十餘人搖一網船，在此沈城內布網圍烏尾冬魚，計得七八百斤之數。有善泅水能禁氣者，在城內周行一遭，云此沈城比媽宮城略小。東西南各造一門，惟北門無有，城樓亦不甚軒宏。風日晴霽之時，水清見底游魚可數，往來雉堞間悠然自得，見人不甚畏懼。」

1982年和1996年，臺灣潛水界名人謝新曦與蘇淵率領兩組潛水隊入海探險，發現海底有南北向石牆，坐落於海床上之高度約3公尺；其後又發現有東西向石牆，與南北向的石牆成直角，形成十字型城郭狀構造物。這些潛水探查結果，有的人認為是澎湖玄武岩地質所形成的岩脈群構造；但多數人認為是人為的建築，遂認為「虎井沉城」的存在，可能是隋代建築，也可能是荷蘭人所築的紅毛城。英國記者兼考古歷史暢銷書作家葛瑞姆．漢卡克（Graham Hancock）先生曾到過虎井潛水調查此座沉城，並在他撰寫的書《上帝的魔島》中提及，虎井沉城應建造於10,000年前的上古時期，理由是10,000年後虎井周遭已被海水所覆蓋，人類無法在海水下生活。

澎湖玄武岩火山結束噴發的時間約為850萬年前，其後地殼穩定，並無垂直升降的變動。城牆會沒入海水中唯一可能的解釋為海水面上升，淹沒整個地區所造成。地球歷史上最後一次的冰期約從18,000年前到80,000年前左右，冰期海水被吸到兩極，轉變成厚厚的冰層，造成海平面下降。據地質學家的研究，地球上最後一次的冰盛期（海水面最低的時候）約發生於距今18,000年到20,000年間，海水面與現今相比大約下降了120公尺。此一時期若站在虎井東山頭往四周眺望，所見之處應不是汪洋大海，而是綠油油的大地，或可縱馬穿越其間，直奔臺灣島。18,000年前之後隨地球氣候變暖，兩極冰層融化，海水面上升。但在大約12,000年前，因一顆隕石在北美上空爆炸，讓回暖的地球氣候反轉變冷，持續約1,000年左右；之後又再回暖，海水面再次快速上升。距今8,000年前左右時，海水面和現今已經差不多了。虎井沉城在海水面下30到50公尺，依此推算，若沉城為人造物，建造的年代應在距今10,000年前。

我在家鄉的研究發現，七美島和東嶼坪嶼都有很多寬約1公尺、長約數十至數百公尺的筆直岩脈出露在地表，遠望也類似一座城牆。由於幾道垂直岩脈形成了一個封閉的四方形密封空間，有如一座城，所以我認為，所謂的虎井沉城應該是岩脈，而非真正的一座古城的遺跡。在葛瑞姆．漢卡克出版《上帝的魔島》後，翻譯此書的出版商邀請作者來臺推廣，當時我也受邀與他對談。我把在七美島所拍攝的筆直岩脈照片拿給漢卡克先生看，並表達我的觀點；但他未曾針對我的看法做任何回覆。我想，不如就把這謎團擱置下來吧，毋須急切驗證找尋真相；讓傳說留存在人們的想像中，或可平添幾許對虎井的神祕嚮往，成為茶餘飯後有趣的談資。

此外，不獨虎井有沉城的傳說，望安鄉東吉嶼西方海底也有發現疑似人工堆砌的石牆。中東有一種建築稱為「沙漠風箏」，由巨石構成，這些巨石已逾5,000年之久。一直以來，人們都不明白這些石牆究竟作為何用？直到最近經由科學家考古得知，石牆大多出現在動物的遷徙路線上。簡言之，沙漠風箏可能就是一個巨大牲口柵欄，其功能是捕捉動物，如同石滬捕抓魚一般。讓我們想像一下，海底城就是另一種型態的沙漠風箏，用以捕捉冰河時期遷徙於大陸棚上的動物，而非國家、聚落之類的政治或軍事思考。破除「城」的概念，或許可以引領我們進行不同的想像和研究。

PART VI、上山下海追火山！全球田野紀實

在火山地質研究生涯中，常有機會前往各種火山參訪，尤其是活火山，或是參加國際會議後主辦單位會安排野外勘查和討論當地最具特色的地質景觀。30年來在我的火山研究期間，拜訪考察超過幾十座火山。第一次在夏威夷基拉韋亞火山看到高溫熾熱的熔岩流在眼前流出、冷卻形成繩狀構造，猶如在夢中。看到美國黃石火山的壯闊陷落火山口和定時的老忠實噴泉，不禁讚歎不可思議的自然力量。我把過去曾拜訪過的火山，依據現今地質學最具特色的板塊地體構造加以劃分和介紹，希望讀者也能如臨親訪的瞭解火山的奧秘，期盼您能自己踏上這些火山。

Chap21板塊交界處

義大利
‧釀造葡萄酒的沃土——坎皮佛萊格瑞火山隆隆聲響

坎皮佛萊格瑞火山（Campi Flegrei）坐落於義大利大拿坡里區，20萬年前曾發生劇烈的超級火山噴發，形成一個巨大的陷落火山口，為歐洲地區最大的一座超級火山。坎皮佛萊格瑞名稱源自於希臘語 φλέγος（意指燃燒的），是羅馬神話中火神伏爾坎努斯的家。這個寬13公里的大型火山區，在義大利那不勒斯以西，現今大部分位於水下，那不勒斯海灣為此次噴發陷落所形成。

此火山區包括24個火山口和火山體，顯現旺盛的熱液活動，以及硫氣孔和火山口的氣體噴發。該地區也出現海陸升降現象，主要表現在波佐利的塞拉皮斯神廟，顯示地底下還有岩漿活動的跡象。另外，該火山曾在39,000年前發生一次大爆發，導致當時全球性的氣溫下降，被認為可能是造成尼安德塔人滅絕的原因之一。

最近一次爆發是1538年，距離上一次噴發已經過了近5個世紀。義大利火山學家一直對此火山進行觀察監測，發現頻繁的地震活動，旺盛的噴氣中含有大量的二氧化硫和硫化氫，噴氣口中昇華堆積黃色樹枝狀的硫磺結晶，以及伴隨火山口變形等情況，這些都顯示出地底下蠢蠢欲動的岩漿活動。專家警告當地居民，火山在不久的將來可能有另一次大規模爆發，歐洲、尤其是義大利須做好準備，因為預估將有超過36萬居民的生命可能受到威脅。

2015年我曾與義大利佛羅倫斯大學地球科學系奧蘭多教授（Orlando Vaselli）共同前往坎皮佛萊格瑞火山考察和採集氣體樣本，並夜宿在此火山陷落口內。因旅館離火山噴氣孔並不遠，夜深人靜躺在旅館床上，都可清楚聽到火山噴氣隆隆的聲響，不禁心想，若此時火山噴發，可能會類似位於同一火山區域內之維蘇威火山旁的龐貝城，在公元79年因火山噴發被埋在厚層的火山碎屑流中。難怪義大利的先人一直警告後代子孫，遠離大那不勒斯區域的火山土地。然而義大利人依賴火山噴發堆積物所化育的肥沃土壤，種植釀造義大利最好的葡萄酒，如果有一天老天爺要回這些土地，土地上的人們恐怕會為此付出代價。

Chap22板塊內的火山——不鳴則已、一鳴驚人

夏威夷遇見熔岩流……

‧大島海底山鏈見證板塊漂移說

夏威夷大島是由五個盾狀火山所構成，分別為基拉韋亞火山（Kīlauea）、茂納羅亞火山（Mauna Loa）、茂納凱亞火山（Mauna Kea）、科哈拉火山（Kohala）和華利來火山（Hualālai）等。夏威夷島火山的成因是太平洋板塊向西北移動、且漂浮在岩石圈板塊下伏的地函熱點上，不動的熱點岩漿上升，穿越太平洋板塊，形成了板塊內部火山。不斷往前移動的火山只要移動遠離熱點，即變成死火山。在地球過去7,000多萬年的時間裡，此一過程創造了長達6,000公里長的夏威夷–天皇海底山鏈（Hawaiian–Emperor seamount chain），這是20世紀地球科學上最重要的理論「板塊學說」的重要證據。

「基拉韋亞」在夏威夷語的意思是「湧出」或「冒出」，形容火山經常湧出岩漿，這是目前世界上最活躍和噴發最頻繁的火山之一。根據統計，20世紀內此座火山就噴發了52次。從1983年1月3日至2018年12月，長達35年來它一直不斷地噴出岩漿，每年噴出的岩漿量平均約0.5立方公里，噴出的物質如果鋪成道路，可以繞地球三周以上，整個基拉韋亞火山表面90%是被年齡不到1,000年的岩漿所覆蓋。

基拉韋亞火山相較於夏威夷其他四座火山來說，還很年輕，活躍至今僅有60萬年的歷史。島上最古老的火山是位於西北部的科哈拉火山，在成為死火山前，它經歷了將近90萬年的火山活動。當夏威夷熱點岩漿上升的中心慢慢從西北往東南移動，西北的火山就成了死火山。

東南邊的兩座火山是活火山，包括基拉韋亞火山和茂納羅亞火山。但目前岩漿上升中心又逐漸移往東南邊的海底—位於夏威夷島東南方約35公里處的羅希海底火山（Loihi）。羅希海底火山40萬年前開始成形，從太平洋水深平均5,000公尺的海底，逐漸噴發，累積高度已超過3,000公尺，預估1萬到10萬年後將會到達海平面之上，併入夏威夷大島的行列。

放眼全球，要就近觀察岩漿從地底冒出、在你跟前冷卻凝固，非基拉韋亞火山莫屬。有意前往基拉韋亞火山觀看高溫岩漿冒出的旅行者，可留意夏威夷國家公園的網站信息。2016年我前往夏威夷大學訪問時，安排了三天行程飛往夏威夷大島考察基拉韋亞火山和茂納羅亞火山。網站上顯示有岩漿噴出的信息，但因車子無法到達，於是徒步約3個小時前往。

到達預定地後，國家公園志工引導遊客並提醒小心腳下，因為在一片黑色的熔岩中，突然有亮光出現，熾熱高溫的岩漿就在腳下破殼而出，雖然流動緩慢，但輻射熱卻令人難以接近。只見熔岩表面開始冷卻成薄殼，但在下方黏滯性高的液體帶動下，冷卻表層開始褶皺扭曲，活生生在眼前形成一綑一綑的繩狀熔岩，令人嘆為觀止！在觀賞熔岩時要聽從志工的引導，因表層凝固的熔岩下方可能還是高溫液體，若不小心踏足其上並陷落，你的腳可能就變成焦黑的豬腳了。