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探勘「地熱」新能源

探勘地熱新能源
 

  大屯山地熱區位大屯山群之中央部份,乃由多數火山噴出口所形成,地表覆蓋更新世安山岩,其下則為中新世指山五指山層,二者以不整合關係相接觸。有一截切不整合下之沈積岩之金山斷層,自金山以東北-西南方向截經大屯山區之中央,而沿金山斷層在 18 公里長、 3 公里 寬之範圍內,總計出露 12 個高溫溫泉 ( 含噴氣孔 ) 及 12 個中低溫溫泉。

  根據溫泉地理分布主要集中於大磺嘴、馬槽、死磺子坪及金山等四個溫泉群集區內。溫泉溫度在 40 ℃ 至 98 ℃ 之間,依其化學成分可分為:酸性硫酸鹽氯化物泉、酸性硫酸鹽泉及弱酸性至中性碳酸酸氫延泉;噴氣孔之溫度在 98 ℃ 至 100 ℃ 之間,噴出物以蒸氣為主,一般在 40 %至 60 %間(工研院, 1970 ) 。

大屯山區多酸水

  大屯山地熱探勘早自 民國五十三年開始至民國五十九年間,能礦研所(工研院能資所前身)與中油公司即選定此為首先探勘地熱區,進行地質調查,地球物理探勘、鑽探淺層測溫井及深層地熱井等地熱探勘工作。水質多具強烈腐蝕性,因為酸性問題無法解決,乃暫停該區之鑽探工作。

  民國六十四年,為因應能源危機,政府擬擴大地熱探勘開發,因此,重新研究大屯山之資料,結果指出,大屯山之地熱屬於火山蒸氣型,其儲積型態由下而上約可分為:熱水層、蒸氣層及凝結水層等三層。熱水層約位於五指山層附近,由於受到深部熔岩火山氣之作用,皆呈酸性;蒸氣層之蒸氣乃由熱水層之熱水蒸發而形成,故呈中性;而凝結層之凝結水係由蒸氣凝結所成,因所含溶解質增加,故也呈酸性。

   另外,依據地表熱水換質帶之資料分析,在換質帶內之溫泉顯示最酸;向外遠離酸度逐漸轉輕。據此判斷,若能遠離熱水換質帶,選定井位鑽探;或在換質帶內鑽井,但設法封固淺層酸性凝結水層,應可降低大屯山地熱之酸性問題。
因此,未來北投地區為改善供水腐蝕問題宜遠離目前鑽探取水的第一泉源區、第二泉源區及第三泉源區,並建議往南磺溪下游地段(硫磺谷與下硫磺谷間)試鑽,取得實際測試資料包括水質成分等,調查評估目前溫泉使用者接受度,再作全體改善供水計畫。

馬槽具地熱潛能

  民國七十年( 1959 ),在馬槽地熱區之換質帶外圍,更新世安山岩內鑽獲弱酸性蒸氣。大磺嘴之換質帶外圍,中新世五指山層內鑽獲高溫熱水,可惜安山岩過厚原因而未能生產汽層,噴出地表。

  總計自民國五十三年( 1964 )至七十四( 1985 )年止,工研院與中油公司陸續在大屯山之大磺嘴、馬槽、四(秀)磺坪等地熱區,鑽探了數十口淺井及 7 口深井,淺井主要由工研院鑽鑿,深井則由中油公司鑽鑿。各淺井深度為 34 公尺至 519 公尺之間,溫度在 20 ℃至 175 ℃之間,在馬槽(地熱溫室附近)鑽鑿如馬槽二○九號及馬槽二一二號曾鑽獲熱水氣,供應地熱溫室農藝栽培及木材乾燥,以及鱷魚與雞隻養殖之用。

四大露頭群集分區

  根據地表溫泉露頭群集( Cluster )性及地熱探勘資料等綜合研判,溫泉露頭群與高溫潛能區綜合考量約略可劃分 4 個群集分區:群集分區(I),以地熱谷與硫磺谷一帶為中心,海拔高程約 80 至 120 公尺間群集分區(II),以中山樓、小油坑、馬槽與大油坑一帶為中心,大致環繞七星山山麓,有明顯爆裂口,海拔高程約 600 至 800 公尺間;群集分區(III) 以八煙、四磺坪與庚仔坪一帶為中心,海拔高程約 350 至 450 公尺間;群集分區(IV) 以金山與大埔一帶為中心,大致沿海岸一帶分布。
爆裂口分布藏玄機

  主要爆烈口或溫泉露頭呈規律性分布,暗示可能代表不同通路或不同時期 ( 待確認 ) 熱源形成的結果所致。

  宋聖榮( 2003 )依大屯山區溫泉地質模式將溫泉成因,概分成三類:

  • 第一類以地熱谷、金山為代表 ( 如 I 、 IV 群集分區 ) ,成因為五指山層吸收火山氣體後,直接由沈積岩儲集層流出形成硫酸鹽氯化物。
  • 第二類以馬槽、八煙為代表 ( 如 II 、 III 群集分區 ) ,成因為地下水蒸氣上升後與地下水混合後,使蒸氣中的硫蒸氣氧化形成酸性硫酸鹽泉,嚴格來說,前兩者一般特徵地表岩石大都有明顯熱水換質作用或存在爆烈口遺跡。
  • 第三類以冷水坑為代表 ( 如 II 群集分區 ) ,成因為由地下熱源經傳導作用加熱之地下水形成硫酸鹽碳酸鹽泉。
    本文認為應可再細分第四類 ,即溫泉形成為熱水湧出與地下淺層伏流(潛伏於未固結岩層中)混合,由上往下重力式流並於適當地質條件如斷崖或瀑布的地方湧出於地表形成中性硫酸鹽泉,此類溫泉徵兆一般特徵為地表溫度不高,徵兆不強烈,附近岩石也未受高溫作用無熱水換質現象,但湧出處 ( 口 ) 常見到鮮明紅褐色鐵染,此類型溫泉一般主要分布於河谷低窪的地方如頂北投、湖山或河床平坦地方如長春一帶。

  參照宋聖榮( 2003 )大屯火山區溫泉地質模式示意圖,本文以溫泉、爆烈口分布及水質特性等嘗試建構大屯山地區產生熱水地質模式示意圖,如下圖1所示。

圖1大屯山地區產生熱水模式示意圖
圖1:大屯山地區產生熱水模式示意圖