徐春田臺灣大學：海洋研究所黃世興2007-11-272018-06-282007-11-272018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56462摘 要 本研究使用台灣大學海洋研究所所自行研發之熱探針，於南海東北端與中國大陸陸棚間（東經118~119.5度，北緯19~22度），共收集了22個測站的地熱資料，其測站的水深範圍介於1713與3889公尺之間。將地熱資料加以處理後，得到熱流值的範圍為64.0~104.2 mW/m2，平均值為81.7 mW/m2，皆略低於太平洋之大陸斜坡的熱流平均值92 mW/m2 與大陸隆起的熱流平均值88 mW/m2。熱流值與水深呈現負相關，熱流值由西北方較淺的台灣海峽陸棚向東南方較深的馬尼拉海溝方向變小。其原因可能是西北方大陸地殼的厚度較厚而使其放射性元素所生的熱高於東南方的海洋地殼所致。另外，沈積物的熱傳導係數與水深的關係也有相同的現象，可能反映出沈積物的組成是由西北方的砂質漸變成東南方的泥質。在海底火山附近的熱流值並無明顯的異常高熱現象，其現象意味著此區域的海底火山可能因年代久遠而不再噴發，或山腳下產生崩塌（slumping）所致。從熱流值在空間分佈的變化，可發現在福爾摩沙峽谷的兩側有明顯的差異。其原因目前並無適當的解釋，但可看出福爾摩沙峽谷在本次研究中是一個熱流上的分界。 由於熱流的量測是藉由插入海洋底部沈積物的熱探針量測而得，所以我們也必須考慮到沈積物在一個長時間上累積的影響。經由比較深海鑽探計畫（ODP）Leg 184航次沈積速率的資料，然後以內插的方式推估沈積速率從東南到西北的範圍為0.28到0.76 mm/yr，由於較高的沈積速率，使得經沈積作用的修正後的熱流值平均增加了41%之多。此結果說明出了沈積作用對熱流值影響的重要性。 另外，我們也利用了海底地震儀(OBS)所提供速度與深度剖面的資料來針對此區域中八個測站高熱流的特性作進一步地分析；結果顯示出真正導致此區域高熱流現象的原因主要可能是來自地幔中的熱流向上傳導的結果。目 錄 摘要 ................................................. Ⅰ 誌謝 ................................................. Ⅲ 目錄 ................................................. Ⅳ 圖目 ................................................. Ⅵ 表目 ................................................. Ⅷ 第一章 緒論 .......................................... 1 1.1 地體構造背景 ..................................... 1 1.2 文獻回顧 ......................................... 3 1.3 研究動機與目的 ................................... 3 1.4 研究區域與方法 ................................... 4 第二章 熱流資料之量測與處理 .......................... 8 2.1 熱流資料資之量測 ................................. 8 2.2 地熱探針 ......................................... 9 2.3 海上施測 ......................................... 10 2.3.1 測站航線規劃 .................................. 10 2.3.2 地熱探針的施測過程 ............................ 10 2.4 資料處理 ......................................... 12 2.4.1 資料處理的流程 ................................ 12 2.4.2 海洋沈積物的熱流值 ............................ 13 第三章 初步結果 ...................................... 22 3.1 熱流平均值之結果與比較 ........................... 22 3.2 熱流值與水深比較的結果 ........................... 22 3.3 明顯熱流分佈的邊界 ............................... 23 3.4 熱導係數與水深比較的結果 ......................... 24 3.5 熱流值與海底火山比較的結果 ....................... 24 第四章 沈積作用與熱源的探討 .......................... 34 4.1 沈積作用對熱流值的影響 ........................... 34 4.1.1 修正之原理 .................................... 35 4.1.2 處理步驟 ...................................... 36 4.1.3 結果 .......................................... 37 4.2 熱流的來源 ....................................... 39 4.2.1 原理 .......................................... 39 4.2.2 地殼各層之放射性元素生成率的假設 .............. 40 4.2.3 結果分析 ...................................... 40 第五章 結論 .......................................... 57 參考文獻 ............................................. 60 附錄 ................................................. 65 圖 目 頁次 圖1-1 南海東北端與中國大陸陸棚間之地體構造圖 ......... 5 圖1-2 南海東北部台灣大學海洋所與大陸中國科學院南海研究所所 聯合探測的區域 ................................. 6 圖1-3 『海研一號』2001年9月622航次在南海東北端與中國大陸陸 棚間22個熱流測站的位置水深圖 ................... 7 圖2-1 本次熱流探測所使用的第二代改良式熱探針外觀圖 ... 14 圖2-2 探針實際施測的過程圖 ........................... 15 圖2-3 在不同熱導係數的物質中，探針加熱後的理論衰減曲線. 16 圖2-4 利用原始資料中約8分鐘溫度值的下降曲線求取不隨時間變 化之常溫解 ..................................... 17 圖2-5 第二顆熱敏電阻（therm2）實際脈衝放熱衰減曲線和理論曲 線的比對圖 ..................................... 18 圖2-6 各測站溫度與深度的剖面圖 ....................... 19 圖2-7 各測站熱導係數與深度的剖面圖 ................... 20 圖3-1 西北-東南向測線之熱流值與水深的關係圖 .......... 26 圖3-2 西南-東北向測線其熱流與水深的關係圖 ............ 27 圖3-3 西南-東北向測線之震測剖面與熱流值關係圖 ........ 28 圖3-4 西北-東南向測線之熱導係數與水深的關係圖 ........ 29 圖3-5 台灣附近海域沈積物分佈圖 ....................... 30 圖3-6 西北-東南向測線之震測剖面與熱流值的關係圖 ...... 31 圖3-7 西北-東南震測剖面上之熱流分佈圖 ............... 32 圖4-1 將深海鑽探計畫(ODP) Leg184航次中Site 1144與1145兩鑽 井的沈積速率作內插後的沈積速率分佈圖 ........... 44 圖4-2 西北-東南向震測剖面上各測站之沈積厚度示意圖 .... 45 圖4-3(a) 西北-東南向測線Line 2內各測站經沈積作用修正前後之 熱流值與震測剖面上地形的關係圖 .............. 46 圖4-3(b) 西北-東南向測線Line 3內各測站經沈積作用修正前後之 熱流值與震測剖面上地形的關係圖 .............. 47 圖4-3(c) 西北-東南向測線Line 4內各測站經沈積作用修正前後之 熱流值與震測剖面上地形的關係圖 .............. 48 圖4-4 西北-東南向測線中經沈積作用修正後的熱流值 ...... 49 圖4-5 從南海最北部區域之磁力異常條帶所推估的年代與此次研究 區域中西北-東南向測線，根據熱流值推估海床擴張年代之 Line4的相關位置圖 .............................. 50 圖4-6 比較海底地震儀(OBS)所提供之震波速度對深度的剖面與西 北-東南向測線上測站之對應位置圖 ................ 51 表 目 頁次 表2-1 622航次中各測站所收集到的地溫梯度、熱導係數與熱流值 對照表 ......................................... 21 表3-1 不同岩性熱導係數的比較表 ....................... 33 表4-1 西北-東南向測線中各測站之沈積層厚度與其沈積時間之對 照表 ........................................... 52 表4-2 西北-東南向測線中各測站沈積作用修正前與修正後之熱流 值的比較表 ..................................... 53 表4-3 各層間之厚度、單位體積的熱生成率(A)及其熱流值(QA)之 對照表 .................................... 55 表4-4 海床上經沈積作用所測得之熱流值與地殼熱流、地幔熱流的 比較表 ........................................ 561411885 bytesapplication/pdfen-US熱流熱導係數地溫梯度heat flowthermal gradientthermal conductivitythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56462/1/ntu-93-R90241311-1.pdf