臺灣地熱資源分布規律

  一、臺灣地形地貌特征

  臺灣（Taiwan）位于中國大陸東南沿海的大陸架上，東臨太平洋，東北鄰琉球群島，南界巴士海峽與菲律賓群島相對，西隔臺灣海峽與福建省相望，總面積約3.6萬(wàn)平方千米，包括臺灣島及蘭嶼、綠島、釣魚(yú)島等21個(gè)附屬島嶼和澎湖列島64個(gè)島嶼。臺灣島面積35882.6258平方千米，是中國第一大島，成為山地與丘陵，平原主要集中于西部沿海，地形海拔變化大。由于地處熱帶及亞熱帶氣候之交界，自然景觀(guān)與生態(tài)資源豐富多元。

 

  臺灣島面積35882.6258平方千米，是中國第一大島、世界第38大島嶼，南北縱長(cháng)約395千米，東西寬度最大約145千米，環(huán)島海岸線(xiàn)長(cháng)約1139千米，含澎湖列島總長(cháng)約1520千米，扼西太平洋航道的中心，是中國與亞太地區各國海上聯(lián)系的重要交通樞紐及重要戰略要地?，F今的臺灣地區范圍包括臺灣島及其附屬島嶼、澎湖列島、金門(mén)群島、馬祖列島、東沙群島、烏丘列嶼、南沙群島的太平島與中洲礁及周?chē)綄賺u嶼。

 

  臺灣島是由歐亞板塊、沖繩板塊和菲律賓板塊擠壓而隆起的島嶼，地殼運動(dòng)與造山運動(dòng)發(fā)達使臺灣地形復雜多樣，絕大部分地質(zhì)構造由歐亞板塊組成，菲律賓板塊則往下成為隱沒(méi)帶。東部和南部地區受呂宋火山島弧等板塊影響形成復雜地質(zhì)，如與花東縱谷地質(zhì)不同但相互平行的海岸山脈。地處板塊交界處也使臺灣有許多容易引發(fā)地震的地體斷層，1914年至2014年一百年間中國共發(fā)生的3888起5級及以上地震就有35.9%發(fā)生在臺灣。因位居環(huán)太平洋火山帶使臺灣有數座死火山、休眠火山和相應的火山地形，不過(guò)除了大屯火山群和龜山島外并無(wú)明顯活動(dòng)。臺灣島四面環(huán)海，孕育了各種海岸地形，可分為岬角與海灣相間的北部巖岸、海岸線(xiàn)平直單調的西部沙岸、珊瑚礁地形為主的南部珊瑚礁海岸、山地和海洋相鄰的東部斷層海岸。受地殼變動(dòng)、河流作用與差異侵蝕影響，臺灣一些山區丘陵因構造作用形成盆地。由于盆地相較周?chē)貏萜教?、土壤肥沃、水源充足，往往?huì )發(fā)展成聚落，如臺北盆地、臺中盆地、埔里盆地群等。西部受河川下游堆積作用盛行和地盤(pán)隆起的離水作用，在中下游與沿海地區形成平坦的沖積平原，臺灣絕大多數人口便居住在平原上。平原地形以最大平原嘉南平原為主，還有西部的彰化平原、屏東平原、新竹平原等，以及東部的蘭陽(yáng)平原和花東縱谷平原等。

 

  二、臺灣地質(zhì)構造概況

  臺灣島大致呈南北向，臺灣島南北長(cháng)385 km,東西最大寬度140 km，其主構造線(xiàn)大致呈NNE方向，依地形構造單元，臺灣島由西向東可分成海岸平原、西部麓山帶、雪山山脈、中央山脈、臺東縱谷和海岸山脈（圖1），各地形構造單元之間以斷層接觸。臺灣島具有出露地層新的特點(diǎn)，除了中央山脈東翼出露晚古生代一中生代地層外，其他各構造單元出露的地層都為新生代地層。

 

  海岸平原、西部麓山帶和雪山山脈為位于歐亞被動(dòng)大陸邊緣褶皺芍蘭沖帶。海岸平原由侵蝕自其東側造山帶的晚更新世-全新世河流堆積物組成，屬于前陸盆地的一部分。西部麓山帶主要以碎屑沉積為主，屬于淺海相沉積，以北港高區為界分為南北兩段，北段主要由晚漸新世-更新世連續沉積的碎屑巖地層組成，間夾早中新世和晚中新世兩期小規?；鹕絿姲l(fā)，中始新世地層僅小規模出露于臺灣中部南投縣粗坑背斜軸部，南段西部麓山帶由中中新世-更新世碎屑巖地層組成。雪山山脈由始新世板巖、砂巖及漸新世硬頁(yè)巖組成，也屬于淺海相沉積，與西部麓山帶地層時(shí)代差異不大，雪山山脈以晚漸新世為界顯示上下地層有明顯的沉積環(huán)境差異，下部地層為富含植物化石的礫刊粒田粒砂巖夾碳質(zhì)頁(yè)巖層，發(fā)育大規模交錯層理，為辮狀河招澤相沉積，而上部地層為富含淺海相化石的黑色硬頁(yè)巖—粉砂巖，發(fā)育平行層理，為陸棚相沉積環(huán)境，雪山山脈下部與上部地層之間存在一個(gè)區域性不整合而，正是埔里運動(dòng)發(fā)生的時(shí)間。

 

  中央山脈日恒春半島為弧陸碰撞前的俯沖增生楔，中央山脈由西部中新世濁流碎屑巖-板巖、東部始新世變質(zhì)砂巖-板巖及中生代—古生代大南澳群變質(zhì)巖組成。中生代—古生生代大南澳群變質(zhì)巖原位于始新統之下，上覆中新世濁流層-板巖。由于弧陸碰撞使中央山脈快速隆升并被侵蝕，中生代—古生代大南澳群變質(zhì)巖和始新世變質(zhì)砂巖—板巖出露于中央山脈東側。恒春半島主要由中—晚中新世深海相濁流層組成，局部出露上新世-更新世淺海相陸棚相沉積，西部出露晚中新世由于南海洋殼俯沖作用形成的墾丁混雜巖。

 

  海岸山脈由中都巒山層的火山集塊巖、火山角礫巖和凝灰巖，上新世-更新世大港口層深海相濁流層以及弧陸碰撞作用形成的利吉混雜巖組成，海岸山脈代表己經(jīng)發(fā)生碰撞隆升出露的北呂宋火山島弧及北呂宋海槽弧前盆地，是弧陸碰撞后期才向西逆沖附加到中央山脈東側，臺東縱谷代表弧陸碰撞的縫合線(xiàn)。
 

  圖1 臺灣及鄰區地質(zhì)構造分布圖

 

  三、臺灣地熱資源分布

  臺灣地區地熱資源與火山活動(dòng)密切相關(guān)，地下存在明顯的地溫梯度，大氣降水入滲地下并經(jīng)深循環(huán)加熱而形成地熱溫泉。臺灣的地熱資源主要蘊藏在大屯火山群以及中央山脈地區。大屯火山群地熱區地下熱水溫度在150—300℃之間，該區熱水以酸性硫酸鹽氯化物為主。中央山脈地區地下熱水溫度也高達150 —230℃，熱水屬于堿性碳酸氫鈉型。

 

  臺灣地區溫泉主要分布在火山區、變質(zhì)巖區和沉積巖區三種地質(zhì)環(huán)境內。分布在火山區的溫泉除龜山島與綠島各一處外，其余均集中在大屯火山群區，形成一長(cháng)18km、寬約3km的狹長(cháng)地帶，由西南至東北依次為新北投、大磺嘴、大莊、陽(yáng)明山、竹子湖、小油坑、馬槽、大油坑、三重橋、死磺子坪、工子坪、大埔、金山等13處，大部分屬于高溫溫泉及噴氣孔，火山區總共有15個(gè)溫泉區。

 

  中央山脈變質(zhì)巖區共有溫泉區70處，其絕大多數分布在山谷低部河床之上，周?chē)啾桓呱剿h(huán)繞，形成高山深谷的地形特征。其多數位于山脈或山脊分水嶺的兩側，這種分布形態(tài)說(shuō)明溫泉的形成明顯受地形因素的控制。變質(zhì)巖區溫泉溫度多在66—99 ℃之間，地下熱水溫度則多在150—200℃之間，比較特殊的是清水地熱區，其最高溫度達232℃。

 

  沉積巖溫泉區共計13處，主要分布在中央山脈的外圍地區、西部麓山帶以及海岸山脈，其中包括清泉、苗栗縣虎山溫泉、嘉義縣關(guān)仔嶺、中侖、臺南縣玉井、恒春四重溪以及海岸山脈安通、利吉（臺東附近）等地。該區溫泉的溫度多在30—65℃之間，只有關(guān)仔嶺較高為84℃。

 

  臺灣全省溫泉區總共有98處之多，由于大部分溫泉區的溫泉個(gè)數都不止一個(gè)，所以如果按溫泉個(gè)數統計，總數可能在150甚至200個(gè)以上。
 

  圖2臺灣地熱資源分布

 

  四、 臺灣地熱資源成礦類(lèi)型

  臺灣溫泉多分布于變質(zhì)巖區，其中亦不乏高溫類(lèi)型，其次為第四紀火山區，如大屯火山群、龜山島與綠島。大屯火山群溫泉密集分布于一狹長(cháng)地帶，其下方有五指山層，為安山巖所覆?？梢?jiàn)熱水主要蘊藏于五指山層砂巖內，向上穿過(guò)安山巖到達地面，造成許多高溫溫泉。除與火山有關(guān)的以外，溫泉分布在中新世沉積巖區的極為少見(jiàn)，已知的有清泉與上島二處。前者已接近變質(zhì)巖區。但分布于上新世及年代更晚的新沉積巖地層（包括現代沖積層）的較為多見(jiàn)，已知有7處，包括宜蘭縣之礁溪和員山，嘉義縣的中侖，臺南縣的關(guān)子嶺及龜丹（玉井附近），臺東縣的安通，屏東縣的四重溪（恒春北方）等地。

 

  溫泉的發(fā)生與構造線(xiàn)或斷裂活動(dòng)有密切關(guān)系，其直接或間接與構造線(xiàn)或斷裂裂隙有關(guān)的很多，如臺東縱谷兩側的瑞穗、安通、紅葉等，其中知本與金侖溫泉明顯位于弧形構造線(xiàn)上，在衛星圖片上清晰可見(jiàn)。溫泉亦常出現于巖層或地層的界面附近，界面的一側為砂巖，另一側為頁(yè)巖或板巖，可以清泉和達見(jiàn)溫泉為例。

 

  溫泉在變質(zhì)巖區大量出現的原因可能很多，例如:

  （一）變質(zhì)巖區受熱力與壓力作用較強時(shí)，片理、劈理、節理、斷層、破碎帶和深長(cháng)的裂隙比較發(fā)育，巖石既經(jīng)固結，裂隙一旦生成，除非被熱水礦物充填堵塞，否則可長(cháng)久成為熱水上達地面的通道。

 

  （二）部分變質(zhì)巖區具有理想地形與地質(zhì)構造條件，有助于地下水的深循環(huán)。

 

  （三）臺灣于800萬(wàn)年前發(fā)生最后一次變質(zhì)作用，加上臺灣島自中新世以來(lái)，地形加速上升與侵蝕，于是在山區深處留下了殘余熱能，并造成區域性地溫異常。

 

  （四）山區基底上升過(guò)程中難免發(fā)生重力斷層或開(kāi)放性裂隙，增加溫泉發(fā)生的機會(huì )，知本溫泉和金侖溫泉一帶的弧形構造線(xiàn)即可能因基底上升，以致增加溫泉發(fā)生的機會(huì )。在中新世沉積巖分布地區，因為缺乏地溫異常，巖石固結程度亦較差，泥質(zhì)巖層又多，以致較難造成深長(cháng)裂隙，縱有，亦難持久;又因這些地區多逆掩斷層，裂隙多屬緊密性，較難提供地下水作深循環(huán)而造成溫泉，更難造成高溫溫泉。至于溫泉出現于上新世及其后的沉積巖層，可能有以下兩方面的原因:

 

  （五）地層內的地壓迫使深部地層水沿裂隙上升到地面成溫泉。如在關(guān)子嶺和中侖溫泉，當地巖石以泥巖及泥質(zhì)砂巖為主，膠結欠佳，照理不大可能存在深長(cháng)持久的裂隙提供熱水流通，如有一定的地壓存在，則即使沒(méi)有開(kāi)放性裂隙，仍可迫使深部地層水沿緊密裂隙上升至地面而成溫泉。地壓的產(chǎn)生可能由于地殼內部存在著(zhù)水平方向的巨大應力，也可能由于高壓天然氣的存在。