博碩士論文 102622023 詳細資訊




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姓名 黃家齊(Huang chia chi)  查詢紙本館藏   畢業系所 地球科學學系
論文名稱 利用反射震測探討宜蘭三星紅柴林地熱地下構造
(Investigating underground structures of geothermal well sites by seismic reflection in the Ilan Plain, Taiwan)
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摘要(中) 宜蘭平原位於台灣的東北端,在地形上為三角形的沖積盆地,面積約330平方公里,從地體構造,宜蘭平原位於菲律賓海板塊隱沒到歐亞板塊所造成的沖繩海槽的西南端,介於雪山山脈地質區(西及北方)與中央山脈地質區(南方)之間,並受到沖繩海槽弧後張裂(東方外海)的影響。宜蘭平原為第四紀河川沖積物堆積而成的三角洲平原,平原下方可能存在火成入侵,提供地熱的熱源。可能的地熱來源分為兩類,一為鄰近山區之變質岩熱源到達平原底下,如清水地熱來自中央山脈廬山層,礁溪溫泉則來自雪山山脈的四稜砂岩。二為沖繩海槽弧後張裂的火成活動進入平原底下深部,近岸的龜山島即為一明顯的火山島。因此,夾於中央山脈變質岩區與沖繩海槽火成岩區之間的宜蘭平原,地底下的地熱來源、熱源儲量及分布範圍,都需要進行有系統的全面性調查。
本研究針對宜蘭平原地下構造進行一系列的地球物理調查,測區在羅東溪以西到泰雅橋的範圍(即三星-紅柴林地區)。 以雙震盪車震源及中間展開384波道,48重合,在三星地區收集7條測線(每條約2至4公里),探究宜蘭平原地下構造,仔細測繪三星紅柴林地區地下深部的地層,除了震測與地質鑽井資料比對,亦引用其他地球物理資料,如地震層析反演、空中磁測、大地電磁MT等資料,加以總和研判。
震測研究結果發現,雪山山脈地質區的泰雅橋背斜向東延展,進入平原底下,背斜軸軸部向東傾斜12度,背斜兩翼傾角由西往東逐漸變小變平,從35度經8公里後減為10度,濁水斷層出泰雅橋後,在蘭陽溪南岸2至3公里處,往東延伸,濁水斷層分隔南邊之中央山脈地質區與北邊地雪山山脈地質區,斷層兩側岩性有差異,但地層幾何形貌類似,淺部沖積層明顯,厚度由山邊沿蘭陽溪增加,亦即基盤深度增加,至最深600m,基盤上部為乾溝層,厚度最厚可達1000公尺,岩性以板岩為主,劈理及裂隙發達,下覆為四陵砂岩,厚度800公尺,以石英砂岩為主。本研究認為此地區最適合開發地熱能源的地熱井址位在紅柴林營區北緣。
摘要(英) Investigating underground structures of geothermal well sites by seismic reflection in the Ilan Plain, Taiwan
Abstract
Due to the effect of back-arc spreading of Okinawa Trough, the Ilan plain in the northeastern corner of Taiwan potentially has geothermal resources. High geothermal temperature gradient up to 8oC/100m has been measured in the plain area. ‘Enhanced Geothermal System’ (EGS) is among the choices to develop this geothermal energy in Taiwan.
The purpose of this study is to investigate geothermal drill sites by the high-resolution seismic reflection method. Two EnviroVibes with 384 channel Geode seismic recording system are used to study structures around planned geothermal well sites. Seven 2D seismic lines with the length 2 to 4 km are completed. The obtained seismic images are able to detect deep structures up to 2 sec (about 3km).
The target is the SuLin formation(四稜砂岩) which is a crystallized sandstone layer in the HsueiShan Mountain Range. Many hot springs have been found around the outcrops of this layer in the mountain area. The seismic images indicate that the top alluvium layer has a thickness of 400m, beneath it is the KanKo formation(乾溝層) which is composed of fractured slate with visible reflection signals. The followed SuLin formation is at a depth of 1200m, but no obvious reflection images show up inside this layer. A sharp boundary between the KanKo and SuLin formation defines the target layer’s depth. Besides the layered structures, a large-scaled normal fault is also found in seismic profiles. The fault may provide fractures for the water to flow, which helps to develop an EGS system.
However, high-resolution seismic reflection method can only image 1 to 2 km below the surface, it is necessary to compare with other geophysical methods such as magnetotelluric method (MT), seismic tomography and aero-magnetic survey to invest deeper structure. The result in SanShin HongChaiLin(三星紅柴林) shows three vital characteristics: low resistance, low velocity and high magnetic inductance, which implies this area is a high-potential geothermal zone.
In conclusion, this study used seismic sections to derive the subsurface geological structure, which indicates the Kanko formation and the SuLin formation can be reliable cap and reservoir layers. Furthermore, combining with different geophysical methods, we are able to construct a proper geothermal model for the SanShin area. A good drill site has thus been decided at the northern corner of the HongChaiLin military camp.
關鍵字(中) ★ 蓋層
★ 儲熱層
關鍵字(英)
論文目次 目錄
中文摘要................................................................................................ i
英文摘要 ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 本文內容 9
第二章 調查研究區域地質背景 21
2-1 概述 21
2-2 區域地體構造 21
2-3 宜蘭地質概況 22
2-4 地質構造 27
2-5 地史 30
第三章 研究方法 34
3-1 地球物理方法 34
3-2 反射震測原理 34
3-3 野外施測儀器 36
3-4 野外施測工作 37
第四章 震測結果與解釋 49
4-1 震測施測 49
4-2 震測剖面展示 50
4-3 震測剖面討論 54
第五章 討論與結論 71
5-1 地質研究討論 71
5-2 地球物理研究討論 73
5-3 結論 錯誤! 尚未定義書籤。
參考文獻 87

圖目錄
圖1-1 台灣板塊構造示意圖 10
圖1-2 台灣地質分區與地形圖 10
圖1-3宜蘭平原靠海區域地質剖面圖 11
圖1-4 蘭陽溪南北震測剖面圖 11
圖1-5 宜蘭地區速度場分布圖 12
圖1-6 宜蘭平原速度場分布與震源機制解圖 12
圖1-7 宜蘭平原GPS水平速度場 13
圖1-8 宜蘭地區斷層系統及地體構造關聯示意圖 13
圖1-9 宜蘭外海震測結果 14
圖1-10宜蘭平原下更新統與基盤介面深度分布圖 14
圖1-11宜蘭平原南側地震序列分布圖 15
圖1-12宜蘭平原淺層地層構造與地震圖 15
圖1-13 2005/03/05-17(ML 5.9)雙主震之主震與餘震分布圖 16
圖1-14 2002/05/15年(ML 6.2)地震之主震與餘震分布圖 16
圖1-15 宜蘭平原南部南北向地熱活動示意圖 17
圖1-16 宜蘭雙主震同震速度場與速度場比較圖 17
圖1-17 宜蘭平原磁異常分布圖 18
圖 1-18 宜蘭平原斷層解及地熱解分布圖 18
圖1-19 蘭陽平原區磁力異常圖 19
圖1-20 台灣東北部陸海域構造與磁測磁力異常圖 19
圖1-21 布蓋異常圖 20
圖1-22 移除基盤重力效應之布蓋異常圖 20
圖2-1 宜蘭區域地質圖 32
圖2-2 三星圖幅及地層岩性分布圖 33
圖3-1 震盪震源車MiniVibes 44
圖3-2 震測記錄儀與野外紀錄情形 45
圖3-3 24波道分散式紀錄器Geode野外布測情形 46
圖3-4 40Hz接收器野外布測情形 47
圖3-5 反射震測資料處理流程圖 48
圖4-1 本研究測線分布圖 57
圖4-2 A測線原始剖面及解釋剖面 58
圖4-3 B測線原始剖面及解釋剖面 59
圖4-4 C測線原始剖面及解釋剖面 60
圖4-5 D測線原始剖面及解釋剖面 61
圖4-6 E測線原始剖面及解釋剖面 62
圖4-7 F測線原始剖面及解釋剖面 63
圖4-8 G測線原始剖面及解釋剖面 64
圖4-9 A和C測線比對圖 65
圖4-10 B和D測線與A和C測線比對圖 66
圖4-11 與圖4-10類似,但從不同角度觀察 66
圖4-12 B和E測線比對圖 67
圖4-13 A和B測線比對圖 67
圖4-14 C和D測線背斜分布圖 68
圖4-15 C和E測線背斜與斷層分布圖 68
圖4-16 C和F測線背斜與斷層分布圖 69
圖4-17 B’、C、D測線背斜翼部傾角圖 69
圖4-18 B’、C、D測線地層傾角向東圖 70
圖4-19 B’、C、D、E測線背斜構造圖 70
圖5-1 地調所五萬分之一地質圖 77
圖5-2 松羅溪野外地質調查圖 77
圖5-3 破噹溪野外地質調查圖 78
圖5-4 崙碑溪野外地質調查圖 78
圖5-5 三維MT圖 79
圖5-6 三維MT水平切片圖 80
圖5-7 D測線與MT比較圖 80
圖5-8 空中磁測逆推三維磁感率分布圖 81
圖5-9 三維磁感率空間分布圖 81
圖5-10 宜蘭地下速度構造圖 82
圖5-11 空中磁測與地震層析圖 83
圖5-12 宜蘭紅柴林地區鑽井分布圖 83
圖5-13 結元井岩芯圖 84
圖5-14 養鴨場井岩芯圖 84
圖5-15 垃圾場井岩芯圖 85
圖5-16 震測資料與鑽井資料推估地下地層 85
圖5-17 紅柴林井位最佳井址 86


表目錄
表3-1 宜蘭野外測線參數表 43
參考文獻 參考文獻
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指導教授 王乾盈(Chien-Ying Wang) 審核日期 2015-7-27
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