台北大屯火山群：科研人员如何发现地底下有岩浆库

台北的大屯火山群是活火山，台湾政府紧急建立了监测火山危险信号的预警系统。

蒸汽从岩石裂缝中翻腾而出，岩石被染成病恹恹的黄绿色。浑浊的水中冒着一团团气泡，就像煮锅沸腾。空气中弥漫着刺鼻的硫磺恶臭。

这片阴森景色位于小油坑，属于阳明山国家公园，和其他火山蒸汽喷口一起，都令人印象深刻。阳明山国家公园占地11000公顷（42平方英里），由台北市区的徒步旅行路线可到达。

小油坑是公园内观看地热的最佳地点——有地热口（地球表面的自然地热喷口，气体像水壶喷口的蒸汽一样逸出）和温泉，距离步道小径最近处只有一米。

几十年来，台北市民都认为，家门口有这样一个引人关注的国家公园是他们的幸运。地质学家知道，公园里的大屯火山群有约20座山峰，但他们大多认为地热喷口和温泉只是历史上地质活跃的遗迹。由于没有火山喷发的历史记录，基本观点是，该火山群为死火山，不再构成威胁。

但2017年2月，媒体报道了大屯火山观测站（Taiwan Volcano Observatory）主任林正洪最近发表的一篇论文，认为大屯地下有一个岩浆库，这是活火山的标志。台北市中心，摩天大楼、酒吧和餐馆林立，距离活火山仅有15公里（9英里）之遥，台北市和新北市500万居民很容易受到火山爆发的影响。在最糟糕的喷发情况下，热熔岩可能吞没山脚下的居民区，城市可能被盘旋的火山灰云所笼罩。

台湾政府迅速采取行动。首先，科学家们尽可能多地了解火山及其风险。之后，2018年5月，政府委托其气象预报机构——中央气象局协同政府其他部门、科学家、官员，制定了一个早期预警系统。2020年9月，系统开始为公众服务。

我们对阳明山火山状况的了解要归功于林正洪，他在过去的20年里一直努力研究这些火山。过去的十年里发表的有关台湾火山的学术论文，大部分都是他的成果。正是他在2016年证明岩浆库存在的论文，第一次让政府开始关注这个问题。“大家都知道我是研究火山的，”他笑着说。

我第一眼看到林正洪，觉得他就像是一位微笑和蔼的爷爷，手里拿一把巨大的黑色高尔夫球伞。在阳明山附近的大屯火山观测站门口，他在雨中的身影很矫健。

林正洪最初是对地震感兴趣，但在大约20年前转向火山学，他因一些新研究对大屯火山产生兴趣。这些研究表明，大屯火山可能根本没有死亡。研究人员发现火山温泉释放出的气体有些奇怪——它们含有太多的氦-3，这是一种来自地球深处地幔的同位素。科学家们认为氦是“岩浆作用的极好示警剂”，如此多的氦-3表明地下有火山活动。

2003年，林正洪领导了一项小型研究，在公园各处放置了地震仪，这是调查火山状态的标准方法。地震仪记录下奇怪的信号，显示该地有频繁的地震活动时，这让林感到很惊讶。“我以前从未见过这种波形，”林正洪说日本有100多座火山，他把记录送到日本同行科学家那里，“他们告诉我，这是活火山的特征，”林正洪说。指向火山活动的证据越来越多，尽管这仍无法被主流观点认同。

台湾地处环太平洋地震带，每年大约有1000次有感地震，还有数千次无法感觉到。林正洪利用这种强烈的地震活动判断地层下正在发生什么。

他专注于由地震产生的两种特殊波形：主波（或P波，纵波）和剪切波（或S波，横波）。这些可以用来探测地表下的任何液体区域（表明可能存在岩浆库），因为液体会阻挡S波，减缓P波。100多年前，科学家们用这个方法证明了地下2900公里（1800英里）深处的地球外核是液体。

林正洪确实注意到，与公园其他地方的地震仪检测到的波相比，大屯地震仪检测到的P波被延迟了，而S波根本没有到达，而其他地震仪上都有出现S波。他的计算认为大屯火山群下面有一个岩浆库，岩浆库之上有一个热液储层（由水和蒸汽组成）。

“这是证明活火山的关键证据，”他说。“作为一名研究人员，我很高兴我有证据，但另一方面，我担心有一天我们可能会面临灾难。”

然而，对于居住在大屯山附近的居民来说，这些发现令人震惊。帕特里克·卢（Patrick Lu）是两个孩子的父亲，住在火山附近的天母区。他还记得第一次听到这个消息时的感受。“我当时非常害怕，”他回忆道。“这怎么可能？当我还是个孩子的时候，我们就被告知这是个死火山。”