地熱能被譽為潔淨且可再生能源的重要來源之一。但必須要了解地下深部的岩石構造和流體遷移的方式，才能有效率的開發深層地熱能源，而超臨界地熱爲日本、紐西蘭、美國與冰島等國家設為次世代地熱發電重要發展目標與極具挑戰的工程，然而，首先必需借助強而有力的探勘技術來協助發掘場址。由東京大學工學院辻健 (TSUJI Takeshi)教授主導與臺灣大學新碳勘科技中心 郭陳澔教授團隊合作針對日本九州火山的超臨界地熱進行先進的震波探測技術，其成果發表在國際頂尖期刊「通訊地球與環境」（Communications Earth&Environment）。研究的最大意義在於首次提供了三維化的日本九州火山地區地下影像，清楚地展示超臨界流體如何被封存、遷移，以及最終引發周邊地震活動的全貌。成果取得突破性發展，增進了我們對地熱系統內部機制的理解，為未來的深層地熱能開發提供重要參考。
就像幫火山進行斷層掃描一樣，利用主動源反射震測技術，針對日本九州火山進行詳細的地下探勘。更運用新的震測成像技術，藉此提高三維影像分辨率，清晰地捕捉到岩漿活動相關的熱液地下構造。團隊發現了一個連續且水平的反射層，可能是低透水性岩層形成的屏障（蓋層），能有效將超臨界流體封存於地下。此外，在這個屏障上方，還觀察到一個低振幅反射帶，代表著斷裂系統破壞屏障構造，形成「透水窗口」。
透過臺灣團隊研發的AI地震數據處理系統 ，分析地震資料，進行火山監測外，並提供更細緻的三維火山地下影像，幫助更好理解超臨界流體的遷移路徑，得到三大關鍵突破。其一為在透水窗口附近存在著不同地震活動群，顯示超臨界流體可能正在向上遷移，次之，團隊還發現一個呈羽狀分布的低波速比（P波速度/S波速度）區域，說明因地下溫壓產生變化，使氣體從超臨界流體中釋放過程的影像。最後，陡峭山區地形會干擾地震波的傳播，使得解析數據變得相當困難。此次研究團隊通過改進反射震測 資料處理方法，同時結合AI處理震波資料，成功穿越過往技術瓶頸，並將反射震測技術應用在陡峭的山區地形。
簡言之，此研究展現地震波勘探技術結合AI和先進震波測探處理方法，不僅能夠精確將火山地下構造三維呈像，還幫助人們「看到」超臨界流體遷移的物理化學轉換過程，解決了過去在地熱探勘時重度依賴大地電磁探勘但解析度不足的困境 ，而耐腐蝕與高溫鑽井技術仍有待突破，但為全球的地熱能源場域開發，開創新的探勘方法。
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://www.nature.com/articles/s43247-025-02774-4
新聞連結：