屏東縣萬丹鄉鯉魚山的泥火山相當有名。它獨特的地表形貌,在早期被當作深部地層蘊含石油的證據,近年來,學者認為它可能是甲烷氣從岩石圈逸散至水圈和大氣圈的重要通道,間接影響全球氣候變遷。泥火山活動周期的異常及噴發流體成分的改變,也可以用來監測地震活動。由此可見,泥火山的活動對於人類的生活有相當重要的影響。
泥火山是火山嗎?
為什麼會形成泥火山呢?泥火山主要是因為泥混合了足夠的水和氣體,經由狹窄的通道或裂隙噴出地表後堆積而成,其中的氣體成分以甲烷為主。泥火山的外形差異極大,主要由泥質噴發物的黏滯性,以及泥火山的活動強度和頻率所決定。由於甲烷氣體具可燃性,有些泥火山甚至可以燃燒數日至數月之久,外貌像極了正在活動的火山,因此兩者經常被混淆。
台灣陸上的泥火山
台灣陸上的泥火山主要分布在台南、高雄、屏東及台東縣內,多半位在背斜(地層隆起的構造)軸部及斷層附近。
學者根據泥火山的分布,把台灣的陸上泥火山分成四個帶。第一是古亭坑背斜泥火山帶,包括鹽水坑、龍船窩、烏山頭、大滾水和小滾水5個泥火山區,大致沿古亭坑背斜呈等距離線狀排列。第二是旗山斷層泥火山帶,包括小份尾、南勢湖、千秋寮、烏山頂和深水5個泥火山區,大致沿著旗山斷層呈線狀分布,這一地帶的泥火山較密集,活動最劇烈。第三是高屏海岸平原泥火山帶,包括縲底山、滾水坪及鯉魚山3個泥火山區。第四是東部海岸山脈西南段泥火山帶,包括羅山和電光兩個泥火山區。
海底是否也有泥火山
陸上有泥火山,海底是否也有泥火山呢?泥火山的形成環境通常有3項特徵:第一是有泥或頁岩層的分布,供應泥火山泥;第二是有側向擠壓大地的應力,例如在板塊隱沒帶、造山帶等聚合型板塊邊界;第三是地層中有斷層或破碎面,提供泥火山噴發的管道。無論在陸域或海域,只要符合上述特徵,便有形成泥火山的可能。
據估,目前世界上已知及推測的泥火山總數,陸上超過9百座,海底超過8 百座。就數量與所占比率來說,海底泥火山研究的重要性是不容忽視的。
新能源天然氣水合物
近年來發現,部分海底泥火山與天然氣水合物的分布有高度的關聯性,海底泥火山因而成為探勘海底下天然氣水合物的重要參考。
天然氣水合物是一種籠形結晶的包合物,由水分子所組成的籠形構造,把以甲烷為主的氣體分子包裹在構造中的空隙內,是一種存在於低溫、高壓下的結晶產物。受限於溫度及壓力條件、天然氣供應等因素,天然氣水合物在大自然中的分布,局限在極區與陸緣的海域。保守推估全球天然氣水合物中的有機碳含量,是目前已知傳統化石能源中有機碳總儲量的兩倍。因此,天然氣水合物被認為是21世紀最有潛力的新能源之一。
當溫度及壓力改變到標準溫度及壓力時,理論上1立方公尺的天然氣水合物可以解離產生0.8立方公尺的水與164立方公尺的天然氣。這些解離後所產生的大量流體,便可能沿地層中的斷層或破裂帶向上噴發,而形成海底泥火山。
西南海域的海底泥火山
台灣陸上泥火山的研究,經過學者多年來的投入,在各方面已有相當的成果。至於海底泥火山,則礙於探測技術,至今才能對它們的形貌、分布位置及活動狀況做系統性與全面性的研究。
目前除了發現在枋寮外海及琉球嶼周圍有泥火山群聚外,也發現高雄外海的泥火山分布與附近陸地上的泥火山有連貫性,初步估計台灣西南海域可能擁有超過94座海底泥火山。
至於泥火山的噴發原因為何?推測在水深小於1千公尺的海底泥火山,可能是由於深部受擠壓的泥岩層上方產生了斷層或破碎面,導致泥質物和流體沿著這些管道向上噴發而形成的。水深大於1千公尺的海底泥火山,則可能是由於天然氣水合物解離產生了大量甲烷氣和水,經由斷層或破碎面向上噴發而形成的。
海底泥火山的研究目前尚處在起步的階段。由於透過聲學儀器探測是間接的方法,不能確定所見是否真的是海底泥火山,證據愈多僅代表可能性愈高,因此仍需要依賴直接觀測的儀器來加以確認,例如海底攝影機、小型無人潛艇等。除此之外,未來也希望輔以直接鑽鉆取得樣本,進一步研究泥火山噴發流體的成分與來源。
(資料來源/台灣大學海洋研究所)