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研究所科研成果
台湾地热(温泉)分布规律
来源:地大热能 2015-11-23
台湾

  一、台湾地形地貌特征
  台湾(Taiwan)位于中国大陆东南沿海的大陆架上,东临太平洋,东北邻琉球群岛,南界巴士海峡与菲律宾群岛相对,西隔台湾海峡与福建省相望,总面积约3.6万平方千米,包括台湾岛及兰屿、绿岛、钓鱼岛等21个附属岛屿和澎湖列岛64个岛屿。台湾岛面积35882.6258平方千米,是中国第一大岛,成为山地与丘陵,平原主要集中于西部沿海,地形海拔变化大。由于地处热带及亚热带气候之交界,自然景观与生态资源丰富多元。
 
  台湾岛面积35882.6258平方千米,是中国第一大岛、世界第38大岛屿,南北纵长约395千米,东西宽度最大约145千米,环岛海岸线长约1139千米,含澎湖列岛总长约1520千米,扼西太平洋航道的中心,是中国与亚太地区各国海上联系的重要交通枢纽及重要战略要地。现今的台湾地区范围包括台湾岛及其附属岛屿、澎湖列岛、金门群岛、马祖列岛、东沙群岛、乌丘列屿、南沙群岛的太平岛与中洲礁及周围附属岛屿。
 
  台湾岛是由欧亚板块、冲绳板块和菲律宾板块挤压而隆起的岛屿,地壳运动与造山运动发达使台湾地形复杂多样,绝大部分地质构造由欧亚板块组成,菲律宾板块则往下成为隐没带。东部和南部地区受吕宋火山岛弧等板块影响形成复杂地质,如与花东纵谷地质不同但相互平行的海岸山脉。地处板块交界处也使台湾有许多容易引发地震的地体断层,1914年至2014年一百年间中国共发生的3888起5级及以上地震就有35.9%发生在台湾。因位居环太平洋火山带使台湾有数座死火山、休眠火山和相应的火山地形,不过除了大屯火山群和龟山岛外并无明显活动。台湾岛四面环海,孕育了各种海岸地形,可分为岬角与海湾相间的北部岩岸、海岸线平直单调的西部沙岸、珊瑚礁地形为主的南部珊瑚礁海岸、山地和海洋相邻的东部断层海岸。受地壳变动、河流作用与差异侵蚀影响,台湾一些山区丘陵因构造作用形成盆地。由于盆地相较周围地势平坦、土壤肥沃、水源充足,往往会发展成聚落,如台北盆地、台中盆地、埔里盆地群等。西部受河川下游堆积作用盛行和地盘隆起的离水作用,在中下游与沿海地区形成平坦的冲积平原,台湾绝大多数人口便居住在平原上。平原地形以最大平原嘉南平原为主,还有西部的彰化平原、屏东平原、新竹平原等,以及东部的兰阳平原和花东纵谷平原等。
 
  二、台湾地质构造概况
  台湾岛大致呈南北向,台湾岛南北长385 km,东西最大宽度140 km,其主构造线大致呈NNE方向,依地形构造单元,台湾岛由西向东可分成海岸平原、西部麓山带、雪山山脉、中央山脉、台东纵谷和海岸山脉(图1),各地形构造单元之间以断层接触。台湾岛具有出露地层新的特点,除了中央山脉东翼出露晚古生代一中生代地层外,其他各构造单元出露的地层都为新生代地层。
 
  海岸平原、西部麓山带和雪山山脉为位于欧亚被动大陆边缘褶皱芍兰冲带。海岸平原由侵蚀自其东侧造山带的晚更新世-全新世河流堆积物组成,属于前陆盆地的一部分。西部麓山带主要以碎屑沉积为主,属于浅海相沉积,以北港高区为界分为南北两段,北段主要由晚渐新世-更新世连续沉积的碎屑岩地层组成,间夹早中新世和晚中新世两期小规模火山喷发,中始新世地层仅小规模出露于台湾中部南投县粗坑背斜轴部,南段西部麓山带由中中新世-更新世碎屑岩地层组成。雪山山脉由始新世板岩、砂岩及渐新世硬页岩组成,也属于浅海相沉积,与西部麓山带地层时代差异不大,雪山山脉以晚渐新世为界显示上下地层有明显的沉积环境差异,下部地层为富含植物化石的砾刊粒田粒砂岩夹碳质页岩层,发育大规模交错层理,为辫状河招泽相沉积,而上部地层为富含浅海相化石的黑色硬页岩—粉砂岩,发育平行层理,为陆棚相沉积环境,雪山山脉下部与上部地层之间存在一个区域性不整合而,正是埔里运动发生的时间。
 
  中央山脉日恒春半岛为弧陆碰撞前的俯冲增生楔,中央山脉由西部中新世浊流碎屑岩-板岩、东部始新世变质砂岩-板岩及中生代—古生代大南澳群变质岩组成。中生代—古生生代大南澳群变质岩原位于始新统之下,上覆中新世浊流层-板岩。由于弧陆碰撞使中央山脉快速隆升并被侵蚀,中生代—古生代大南澳群变质岩和始新世变质砂岩—板岩出露于中央山脉东侧。恒春半岛主要由中—晚中新世深海相浊流层组成,局部出露上新世-更新世浅海相陆棚相沉积,西部出露晚中新世由于南海洋壳俯冲作用形成的垦丁混杂岩。
 
  海岸山脉由中都峦山层的火山集块岩、火山角砾岩和凝灰岩,上新世-更新世大港口层深海相浊流层以及弧陆碰撞作用形成的利吉混杂岩组成,海岸山脉代表己经发生碰撞隆升出露的北吕宋火山岛弧及北吕宋海槽弧前盆地,是弧陆碰撞后期才向西逆冲附加到中央山脉东侧,台东纵谷代表弧陆碰撞的缝合线。
 
台湾地热
  图1 台湾及邻区地质构造分布图
 
  三、台湾地热资源分布
  台湾地区地热资源与火山活动密切相关,地下存在明显的地温梯度,大气降水入渗地下并经深循环加热而形成地热温泉。台湾的地热资源主要蕴藏在大屯火山群以及中央山脉地区。大屯火山群地热区地下热水温度在150—300℃之间,该区热水以酸性硫酸盐氯化物为主。中央山脉地区地下热水温度也高达150 —230℃,热水属于碱性碳酸氢钠型。
 
  台湾地区温泉主要分布在火山区、变质岩区和沉积岩区三种地质环境内。分布在火山区的温泉除龟山岛与绿岛各一处外,其余均集中在大屯火山群区,形成一长18km、宽约3km的狭长地带,由西南至东北依次为新北投、大磺嘴、大庄、阳明山、竹子湖、小油坑、马槽、大油坑、三重桥、死磺子坪、工子坪、大埔、金山等13处,大部分属于高温温泉及喷气孔,火山区总共有15个温泉区。
 
  中央山脉变质岩区共有温泉区70处,其绝大多数分布在山谷低部河床之上,周围多被高山所环绕,形成高山深谷的地形特征。其多数位于山脉或山脊分水岭的两侧,这种分布形态说明温泉的形成明显受地形因素的控制。变质岩区温泉温度多在66—99 ℃之间,地下热水温度则多在150—200℃之间,比较特殊的是清水地热区,其最高温度达232℃。
 
  沉积岩温泉区共计13处,主要分布在中央山脉的外围地区、西部麓山带以及海岸山脉,其中包括清泉、苗栗县虎山温泉、嘉义县关仔岭、中仑、台南县玉井、恒春四重溪以及海岸山脉安通、利吉(台东附近)等地。该区温泉的温度多在30—65℃之间,只有关仔岭较高为84℃。
 
  台湾全省温泉区总共有98处之多,由于大部分温泉区的温泉个数都不止一个,所以如果按温泉个数统计,总数可能在150甚至200个以上。
 
台湾地热开发
  图2台湾地热资源分布
 
  四、 台湾地热资源成矿类型
  台湾温泉多分布于变质岩区,其中亦不乏高温类型,其次为第四纪火山区,如大屯火山群、龟山岛与绿岛。大屯火山群温泉密集分布于一狭长地带,其下方有五指山层,为安山岩所覆。可见热水主要蕴藏于五指山层砂岩内,向上穿过安山岩到达地面,造成许多高温温泉。除与火山有关的以外,温泉分布在中新世沉积岩区的极为少见,已知的有清泉与上岛二处。前者已接近变质岩区。但分布于上新世及年代更晚的新沉积岩地层(包括现代冲积层)的较为多见,已知有7处,包括宜兰县之礁溪和员山,嘉义县的中仑,台南县的关子岭及龟丹(玉井附近),台东县的安通,屏东县的四重溪(恒春北方)等地。
 
  温泉的发生与构造线或断裂活动有密切关系,其直接或间接与构造线或断裂裂隙有关的很多,如台东纵谷两侧的瑞穗、安通、红叶等,其中知本与金仑温泉明显位于弧形构造线上,在卫星图片上清晰可见。温泉亦常出现于岩层或地层的界面附近,界面的一侧为砂岩,另一侧为页岩或板岩,可以清泉和达见温泉为例。
 
  温泉在变质岩区大量出现的原因可能很多,例如:
  (一)变质岩区受热力与压力作用较强时,片理、劈理、节理、断层、破碎带和深长的裂隙比较发育,岩石既经固结,裂隙一旦生成,除非被热水矿物充填堵塞,否则可长久成为热水上达地面的通道。
 
  (二)部分变质岩区具有理想地形与地质构造条件,有助于地下水的深循环。
 
  (三)台湾于800万年前发生最后一次变质作用,加上台湾岛自中新世以来,地形加速上升与侵蚀,于是在山区深处留下了残余热能,并造成区域性地温异常。
 
  (四)山区基底上升过程中难免发生重力断层或开放性裂隙,增加温泉发生的机会,知本温泉和金仑温泉一带的弧形构造线即可能因基底上升,以致增加温泉发生的机会。在中新世沉积岩分布地区,因为缺乏地温异常,岩石固结程度亦较差,泥质岩层又多,以致较难造成深长裂隙,纵有,亦难持久;又因这些地区多逆掩断层,裂隙多属紧密性,较难提供地下水作深循环而造成温泉,更难造成高温温泉。至于温泉出现于上新世及其后的沉积岩层,可能有以下两方面的原因:
 
  (五)地层内的地压迫使深部地层水沿裂隙上升到地面成温泉。如在关子岭和中仑温泉,当地岩石以泥岩及泥质砂岩为主,胶结欠佳,照理不大可能存在深长持久的裂隙提供热水流通,如有一定的地压存在,则即使没有开放性裂隙,仍可迫使深部地层水沿紧密裂隙上升至地面而成温泉。地压的产生可能由于地壳内部存在着水平方向的巨大应力,也可能由于高压天然气的存在。

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