震波探勘如何解析地熱四⼤關鍵因素？

STRIDE-C 第3期

簡介

近期消息

臺灣那些地⽅適合進⾏碳封存的場域？

震波探勘如何解析地熱四⼤關鍵因素？

潮汐驅動的甲烷動態：
關渡紅樹林濕地的⽣物地球化學機制

全文PDF檔案下載
  • doi: 10.30247/STRIDE-C_NEWSLETTER.202512_(3).0002

摘⾃「AI微震監測系統應⽤於深層與超臨界地熱探勘, 探熱未來－2025地熱永續與技術前瞻論壇，
經濟部地質調查及礦業管理中⼼。」邀請演講片段。

在邁向淨零碳排的路上，地熱被視為能夠提供穩定基載電⼒的關鍵綠能。然⽽，淺層地熱開發已逐漸飽和，未來的戰場在於更深、更熱的「深層地熱」甚⾄溫度超過 400°C 的「超臨界地熱」。但問題來了：我們看不⾒地底數公⾥深的地⽅，要如何精準找到熱源、流體與裂隙等，避免盲⽬鑽探？

1,2郭陳澔

  1. 國立臺灣⼤學 地質科學系暨研究所
  2. 國立臺灣⼤學 新碳勘科技研究中⼼

在深層地熱探勘（深度超過3公⾥）中，我們已無法直接看透地底資訊。然⽽，透過
⾼密度的微震監測網，配合 AI 精準處理訊號，本中⼼發展之震波探勘整合技術已經能夠
將原本被視為雜訊的微⼩震動，轉化為描述地底構造的關鍵資訊。這就像是為深部地層進
⾏了⼀次精密的醫學掃描，能夠解析出以下核⼼因素：

  1. 微震分析(Seismicity)：
    地震的發生位置，直接暗示了岩石的物理狀態與裂隙。
    ● 原理(脆塑性轉態)：
    岩石在相對低溫時是「脆性」的，受力會斷裂產生地震；但在極高溫(通常約350°
    C~400° C以上)時，岩石會轉變為具流動性的「塑性」狀態，應力無法累積，因此地
    震會消失。
  2. 震源機制(Focal Mechanism)：
    每一個微震就像是一次小型的岩石破裂實驗，紀錄了當下地層是如何受力的。
    ● 原理：
    分析地震波的初動訊號(推或拉)，可以計算出岩石破裂當下的受力方向(張力或壓力)以
    及斷層錯動的型態(正斷層、逆斷層或平移斷層)。
  3. 震波非均向性(Seismic Anisotropy)：
    地熱流體需要通道才能流動，而裂隙就是這些高速公路。
    ● 原理(剪力波分裂)：
    當地震波(S波)穿過具有排列方向性的裂隙群時，會分裂成快慢兩個波。波傳遞的方向
    如果平行於裂隙，速度較快；垂直於裂隙，速度較慢。
  4. 震波層析成像(Seismic Tomography)：
    這就像是幫地層照CT(電腦斷層掃描)，將波速轉化成為地質構造圖。
    ● 原理(波速比Vp/Vs)：
    地震波分為P波(壓縮波)與S波(剪力波)。流體(水或氣)會大幅降低S波的速度，但對P波
    影響較小。
  5. AI的角色：
    上述所有解析的前提，是有大量且精準的數據。傳統人工處理一天只能挑出幾十個地震，
    但在地震潛能區，目前就中心以探勘的資訊顯示一個月可能就有數千筆微震。
    ● AI賦能：
    中心團隊開發的AI系統，具備自動去除雜訊、自動挑選震波到時(P/S pick)、
    以及高精度定位的能力。
    ● 價值：
    他能偵測到人眼容易忽略的微弱訊號，讓資料呈現指數級增長，從而將原本模糊的
    地底影像變得清晰銳利。

透過微震探勘，我們不再只是單純地「找地震」，⽽是利⽤地震波作為訊號源，解析出
熱源深度（溫度）、應⼒狀態（壓⼒）、裂隙分佈（通道）以及流體性質（⽔/氣）。這四項
參數正是地熱開發成敗的關鍵地質資訊。

參考文獻：

  • Brown, D., G. Camanni, H. Kuo-Chen, and J. Alvarez-Marron (2024) A petrophysical study of the composition of Taiwan’s middle and lower crust, Tectonophysics, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.230160.
    (關鍵字：台灣地殼岩⽯組成與地溫梯度) (Q1, 38/177, CiteScore: 5.1)
  • Brown, D., J. Alvarez-Marron, C. Biete, H. Kuo-Chen, G. Camanni, and C.-W. Ho (2017) How the structural architecture of the Eurasian continental margin affects the structure, seismicity, and topography of the south central Taiwan fold-and-thrust belt, Tectonics,
    https://doi:10.1002/2017TC004475.
    (關鍵字：台灣西部與麓山帶基盤深度、三維震波CT成像) (Q1, 20/177, CiteScore: 8)
  • Kuo-Chen, H., D. Brown, S.-Y. Lai, and J.-Y. Chen (2023) Reflection seismic profiling along the Longitudinal Valley Basin, Eastern Taiwan: In search of the Central Range fault, Tectonophysics,
    https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.230129.
    (關鍵字：沉積構造、斷層、反射震測) (Q1, 38/177, CiteScore: 5.1)
  • Kuo-Chen, H., Z.-K. Guan, W.-F. Sun, P.-Y. Jhong, and D. Brown (2019) Aftershock sequence of the 2018
    Mw 6.4 Hualien earthquake in eastern Taiwan from a dense seismic array data set, Seis. Res. Lett.,
    https://doi:10.1785/0220180233. (關鍵字：微震監測、密集地震網、應力) (Q1, 31/177, CiteScore: 5.8)
  • Kuo-Chen, H., W.-F. Sun, L.-Y. Kan, S.-Y. Pan, I-C. Yen, S.-H. Liang, Z.-K. Guan, Y.-H. Liu, W.-S. Chen, and D. Brown (2025). Real-time earthquake monitoring with deep learning: A case study of the 2025 ML 6.4 Dapu earthquake and its fault system in southwestern Taiwan. The Seismic Record, https://doi.org/10.1785/0320250023. (關鍵字：微震監測、深度學習、即時自動化、提升地震定位準確度) (Q1, 43/330, CiteScore: 6.7)
  • Kuo-Chen, H., F. Wu, D.M. Jenkins, J. Mechie, S. Roecker, C.-Y. Wang, and B.-S.Huang (2012a) Seismic evidence for the α-β quartz transition beneath Taiwan from Vp/Vs tomography, Geophys. Res. Lett., https://doi:10.1029/2012GL053649. (關鍵字：岩性、地溫梯度、三維震波CT成像) （Q1, 8/177, CiteScore: 8.4)
  • Kuo-Chen, H., F. T. Wu, and S. W. Roecker (2012b) Three-Dimensional P Velocity Structures of the Lithosphere Beneath Taiwan from the Analysis of TAIGER and Related Seismic Data sets, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, https://doi:10.1029/2011JB009108. （關鍵字：台灣地殼(岩石)深部構造分佈、三維震波CT成像）（Q1, 10/177, CiteScore: 7.9)
  • Sun, W.-F., S.-Y. Pan, Y.-H. Liu, H. Kuo-Chen, C.-S. Ku, C.-M. Lin, and C.-C. Fu (2025). A Deep-Learning Based Real-Time Microearthquake Monitoring System (RT-MEMS) for Taiwan. Sensors, 25(11), 3353.
    https://doi.org/10.3390/s25113353.(關鍵字：微震監測、深度學習、即時自動化) (Q1, 18/136, CiteScore: 7.3)
  • Tsuji ,T., R. Andajani, M. Kato, A. Hara, N. Aoki, S. Abe, H. Kuo-Chen, Z.-K. Guan, W.-F. Sun, S.-Y. Pan,
    Y.-H. Liu, K. Kitamura, J. Nishijima, and H. Inagaki （2025）Supercritical fluid flow through permeable window
    and phase transitions at volcanic brittle–ductile transition zone, Commun. Earth Environ.,
    https://doi.org/10.1038/s43247-025-02774-4.
    (關鍵字：超臨界流體、蒸汽、蓋層、斷層、裂隙、微震監測、熱源、應力、深度學習、反射震測、三維震波 成像CT) (Q1, 9/198, CiteScore: 10.2)