大屯火山區火山氣體成份及其冷凝水之氫氧同位素組成

Compositions of fumarolic gases and the H-O isotopic ratios of the condensed water in Tatun Volcanic area, North Taiwan

李曉芬(Hsiao-Fen Lee)

指導教授 ： 楊燦堯

國立臺灣大學/理學院/地質科學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.02083

摘要

眾所周知，火山噴氣和溫泉水氣成分的變化和其火山活動有重大的關連，可是各個地區的火山活動，皆有不同的氣體成份異常變化；為有效監測一地區的火山活動，唯有先了解其火山噴氣和溫泉水氣組成、辨識其來源端成份，以能進一步瞭解其成份變化與火山活動之關連。
「吉氏鹼液法」長久以來為火山學者廣用於火山噴氣之採樣與分析，唯此法對於不同火山噴氣地區，因為不同的噴氣量與噴氣成份，需有不同的鹼液配置與採樣時間。對此本研究選擇小油坑地區，測試了不同採樣時間與天候條件，對於分析結果的影響。測試結果顯示，在短時間（一天）內本地區的氣體成份未有顯著變化，而天候因素亦未明顯影響到分析結果；採樣過程中，在鹼液飽和前，分析結果並未受到採樣時間長短影響。此結果顯示，本採樣分析方法可適用於大屯火山地區。
本研究並進一步測試與改良碘液採樣與分析方法，以期能夠準確地分析出火山氣體中硫化氫與二氧化硫含量。結果顯示，採樣玻璃管長度對H2S/SO2比值影響很大，而採樣時間長短則不受影響。推論因為H2S會跟碘液反應生成S，附著在採樣玻璃管壁上，而造成誤差。因此當固定採樣玻璃管長度並攜回一併處理後，可以得到一致的分析結果。
利用測試出來最佳的採樣與分析方法，本研究對大屯火山地區主要火山噴氣與溫泉氣進行採樣與分析。整體來說，大屯火山區的火山氣體組成主要成份為水氣，除水後以CO2為主，其次為硫化物，又以H2S為主；另外還有N2和CH4，為典型的低溫火山氣體組成。
雖然已有許多大屯火山地區的氫氧同位素分析結果報導，唯之前分析的樣本皆採集自河水、雨水和溫泉水，並未對火山噴氣的冷凝水分析。本研究於主要火山噴氣孔，採集其冷凝水分析其氫氧同位素比值成份，以探討本地區火山噴氣中水蒸氣的來源。分析結果顯示，大、小油坑噴氣成份遠離天水線，可能除了受到蒸發作用影響外，還受到圍岩交換作用或與地層水混合的影響。而其它地區的氫氧同位素分析結果皆落於天水線附近，與先前報導溫泉水成分相似，表示其主要源自於天水；唯馬槽和硫磺谷的分析值與之前報導的溫泉水分析結果明顯不同，有較輕的氫氧同位素成份，而落在天水線的下端，暗示本地區噴氣中之水蒸氣可能有兩個以上不同的地下水來源。

關鍵字

冷凝水 ； 吉氏瓶 ； 火山氣體 ； 大屯火山

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Tatun Volcano Group ； fumarolic compositions ； Giggenbach bottle ； condensing water

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