溫泉與地熱 -台灣花蓮瑞穗為例

一、溫泉及地熱資源地質研判與航線規劃

• 溫泉及地熱資源的勘探，需先依照勘探範圍之地質圖進行地質構造走向的研判，故須請業主提供勘探範圍之地質圖或相關資料。勘探航線須依據研判後的地質構造走向與之相切，如此才能收到勘探範圍內之甚低頻電磁波資訊。地質資料圖1及航線規劃示意圖如圖1-1所示。

• 依照勘探物質種類不同，UAV航行速度也對應不同。溫泉及地熱資源是因地層運動後產生破碎帶，溫泉與地熱資源則藉由破碎後的地層，由地底往地表進行熱傳導，故鄰近已知斷層的地區，常具有溫泉與地熱資源。經本公司實務測試結果，溫泉及地熱資源勘探之UAV航速為15m/sec，其航線間隔為20m。

二、溫泉及地熱資源勘探流程 

• 溫泉及地熱資源的勘探流程(圖2)，首先依據業主或公開資料的地質圖進行已知斷層方向或地層方向的研判。如勘探區域的鄰近地區有已知的溫泉或地熱井，可與所有者協調進行10分鐘的定點檢測。完成檢測後，將資料回傳給十方公司，由勘探部門進行溫泉及地熱資源的分析。UAV飛行勘探的部分，由十方公司研判業主提供之地質資料進行航線規劃，並將規劃後之飛行航線檔案傳送給業主，並由業主雇傭之當地飛手，將飛行航線資料放入UAV遙控器內。完成飛行勘探後，將資料回傳給十方公司，由勘探部門進行資料的分析。完成UAV勘探分析後，由十方公司選擇最佳1至3點進行細緻勘探。細緻勘探的部分，經由RTK進行座標定位，以最佳點為中心進行1平方公尺範圍的勘探。此1平方公尺的勘探為地面勘探，探點間隔為0.1m共計100個探點。

三、地熱及地熱資源溫度推估迴歸曲線

• 應用甚低頻電磁波資料解析成果各項索引值數值，進行地熱溫度及地下水之推估及判釋。地熱溫度使用地應力數值進行推算；地下水則是使用地電阻值進行判釋。本公司針對推算地熱溫度的項目，開發了一套使用地應力數值推算地熱溫度的系統，由勘探地區之探測值與基準值進行計算，依據計算結果來取用對應的地熱溫度迴歸公式(表3)進行溫度的推算。

• 由政府長期監測溫泉井的紀錄資料歸納後得知，在不同季節的情境下，溫泉監測井之地下水位及溫度具有週期性的起伏波動。地下水位的部分，春季地下水位稍低，秋季地下水位稍高，春、秋兩季地下水平均水位有 ± 2公尺的落差。夏、冬兩季地下水位無明顯差異。地熱溫度的部分，冬、春兩季水溫較高，夏秋兩季水溫較低，其溫度差最高可達到 ± 7 °C。

四、溫泉及地熱資源勘探案例

• 勘探地點位於花蓮縣瑞穗鄉，業主已於現場進行溫泉井的鑽探，故於溫泉井旁進行10分鐘的定點檢測。

• 本司於2022年4月至花蓮縣瑞穗鄉進行飛行勘探(圖 4)。

• 飛行勘探航線設計，參考斷層方向後，航線與斷層相切並覆蓋勘探區域，飛行航速為15m/sec，航線間隔為20m，飛行軌跡如下所示，共計990個及1,371個探點，現場UAV飛行勘探如圖4-1及4-2所示。

• 經由UAV飛行勘探所採集的甚低頻電磁資料於現場進行快速分析，找出勘探範圍內的最佳及次佳溫泉及地熱資源反應座標。於此案例中，因是屬溫泉及地熱資源，故需取3,000m的深度，垂直解析力設定為1m，網格化參數設定為X:20m ; Y:20m，溫泉及地熱資源R值判釋區間設定為50-60(水體)。

• 由UAV的飛行勘探資料，經立體網格化處理後，勘探範圍即規格化為無數個等體積的立體單元。在此案例中，兩處勘探區域可劃分為663,000及1,653,000個立體單元，每個立體單元的體積為400立方公尺(20m*20m*1m)，並皆具有地電阻、地應力的數值，經過地電阻值的判釋後，可進行溫泉及地熱資源的水體產量估算；經過地應力的轉換後，可推算出地熱溫度資料。依據平面座標系進行歸類，即勘探範圍內按照相同座標不同深度進行統計，可以得到每個座標的溫泉及地熱資源的估計儲量。由於需進行現場挖掘取樣，考量最少的工程成本下，需選擇溫泉及地熱資源較淺處、水體含量大的位置。

• 於圖4-3中，我們除了估算可能的溫泉及地熱資源含量外，也推估出1處溫泉及地熱資源含量符合條件處，最終選擇含量最多且較易開挖的1處，提供給後續進行地面勘探(圖4-3紅圈處)。

• 由於業主已於勘探範圍進行鑽井工程，故本次勘探有至鑽井旁進行10分鐘檢測，業主也提供目前鑽井時紀錄的溫度資料(圖4‑4)，於後續進行溫度比對驗證。 

五、溫度驗證

• 以花蓮縣瑞穗鄉的案例中，判斷值為1.28，屬於Low T迴歸，圖5 為本公司於鑽井處檢測推估出的溫度曲線圖，如與圖4-4 業主提供的鑽井溫度記錄資料進行比對，相同深度1,984公尺處，業主提供溫度為65.3°C，模式推估為65.3°C，準確率為100%。