一、背景介紹
地底下火山活動常伴隨地震的發生、地表的變形、岩層或地下水之物理和 化學性質的異常、地下溫度的改變等等（Tilling, 1989），其中研究地下溫度的 改變可在火山區的地下井內放置溫度記錄器監測地下溫度的變化，或者監測地表 火山活動（溫泉、噴氣、地表等）的溫度變化，火山噴發後，溫度的改變可達 10℃以上（Aizawa et al., 2013），因此地溫監測法運用在觀察火山的活動已行之 多年（Keller, 1979, Hurwits, 2002）。本委託案擬藉由井下地溫監測，探討大屯 火山群和龜山島地下溫度場隨時間的變化，希望能得知此區域火山活動情形。
本案所委託執行的地溫井監測井共有 3 口，其中 2 口位於大屯火山區，分 別是陽明山菁山生態保育中心（菁山站）和擎天崗風景區（擎天崗站）(圖 4-1)，
菁山站監測井井深為 200 公尺， 2005 年初開始監測，擎天崗站監測井井深為 480 公尺，2007 年 6 月起開始監測；另 1 口監測井位於宜蘭外海的龜山島上（龜山 島站），井深為 280 公尺，自 2006 年 7 月開始監測。本委託案執行單位需不定 期前往該 3 監測站收集井下溫度資料，資料經處理、分析後，彙整交付委託單位。
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圖 4-1 龜山島站、菁山站和擎天崗站 3 口地熱監測站位置圖。位於龜山島站龜 山島龜頸附近，擎天崗站位於擎天崗遊客中心機車停車場旁，菁山站位 於大屯山菁山生態保育中心。
二、 研究方法和使用儀器
本委託案量測溫度所用的儀器為台灣大學海洋研究所研發的小型熱探針
（圖 4-2）（徐春田等人，2005），圓柱狀的小型熱探針長度為 24 公分，直徑為 2.2 公分，材質為鈦合金，可在強酸（pH 小於 2）和高壓（水深 4000 公尺以上）
環境下工作，熱探針內部主體為一電路板和一顆 3 號電池，針頭內含一顆 PT100 白金電阻，白金電阻可反應周圍的溫度，並經由電路板儲存以及讀取溫度資料，
熱探針之取樣頻率設為三分鐘一筆，記錄的資料包括熱探針編號、熱敏電阻值、
儲存檔案個數、記錄筆數、記錄起迄日期和時間、電阻轉換成電壓之原始資料等，
熱探針在製作完成後經實驗室內恆溫槽溫度校正，校正後溫度準確度約為 0.01
℃，解析度約 0.0001℃，熱探針約每兩年校正一次。熱探針內之資料系以 RS-232 傳輸方式，使用 xtalk 軟體下載至手提電腦中，其內部電路板上的快閃記憶體可 記錄約 32 萬筆資料，以 3 分鐘之取樣頻率，可連續儲存資料約兩年（Chang and Shyu, 2011）。
小型熱探針全重約 230 公克，使用直徑 3mm、長 300-500 公尺的尼龍繩懸 掛熱探針，每口井依深度不同約每 10-50 公尺懸掛一根，總共懸掛 7-14 根（圖 4-3），以測得不同深度的地溫。擎天崗站因井底 470 公尺處已達 106℃，一般的 電子儀器均無法耐此高溫，因此將熱探針拆解，溫度感應器放在井底 470 公尺 處，記錄器則放在地表儀器箱內。工作人員約每一至兩個月到各測站收取資料，
並進行熱探針、纜線、支架等整個系統的維護，若有問題盡量當場予以排除（例 如溫度記錄器內電池電壓不足 3.4 伏特則予以更換），若無法解決，則帶回研究 室處理。
圖 4-2 小型熱探針機殼及內部零件(上圖)和外觀（下圖）。
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圖 4-3、地溫監測示意圖。一般地溫井約數百公尺，內置小型熱探針（溫度紀錄器），
小型熱探針以纜線懸吊，收取資料時將纜線從井裡拉出，將溫度下載資料 後，再把纜線放回井內。
三、資料收集、處理分析與討論
本年度各測站收集資料均有 5-6 次，平均約 2 個月一次，各測站收集日期如 表 4-1，菁山站各溫度記錄器除電池沒電無資料記錄外，一切正常，溫度記錄器 目前無損壞。擎天崗測站溫度記錄器已出現陸續故障，深度 470 公尺的記錄器今 年很不穩定，每次換完電池只能維持數天，11 月 17 日收資料時，已故障，無法 再進行監測。龜山島各溫度記錄器除 sn101 故障外，其餘都正常運作。各測站儀 器損壞情形下：
測站 原有記錄器個數 目前剩餘可用記錄器個數 備註
菁山 11 11
擎天崗 7 4
龜山島 14 14 損壞一個，但已更換
野外下載熱探針資料時，有時因環境或電腦 USB 界面供電不穩定而產生輸
入性雜訊，使繪製溫度曲線時出現釘型讀值圖形（spike），由於地底下的溫度
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度長期下降趨勢不變，2007 年至今已下降約 0.85℃，此現象非常奇特，使所
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月 28 日、辛樂克：2008 年 9 月 14 日、薔蜜：2008 年 9 月 28、莫拉克：2009 年 8 月 8 日），地溫的變化與颱風確實有關連，但陸上大屯山 2 口監測井並 無此現象，颱風造成龜山島地溫變化之機制目前並不清楚。有學者（Liu, 2009）研究指出颱風的低氣壓會引發臨界應力的地震，是否颱風的低氣壓影 響龜山島岩石的應力，進而造成地層中孔隙水發生位移，導致地溫產生細微 的變化（Chiang et al., 2010），值得進一步討論。
4. 深度 210-240 公尺的地溫顫抖情形越來越明顯，如果顫抖的地溫跟地下水流 動有關，有可能該深度的地層裂縫發生變化，同時期，250 公尺的地溫，反 而從顫抖狀態變成較穩定狀態，這些現象都值得後續進一步觀察。
5. 深度 260 公尺和 270 公尺有兩處溫度緩慢下降後又突然快速上升，隨後又緩 緩下降，深度 230 公尺於 2011/2/2 也有發生溫度快速下降後又急速升高現 象，但溫度上升曲線不同，這些溫度變化很少見，其發生機制不清楚。
6. 本測站深度 30~270 公尺的背景溫度為 22.04~33.94℃，各深度溫度變化的標 準差為 0.0166~0.2757℃（表 4-4）。
圖 4-4.1 菁山測站 2006 年 9 月 20 日至 2013 年 11 月 19 日各深度溫度變化圖。
淺於 60 公尺的溫度受降雨影響，溫度變化訊號振幅大、頻率高，而且有 長期下降趨勢，過去 7 年來下降約 0.6℃。
圖 4-4.2 深度 20 公尺之地溫變化圖 圖 4-4.3 深度 40 公尺之地溫變化圖
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圖 4-4.4 深度 60 公尺之地溫變化圖 圖 4-4.5 深度 80 公尺之地溫變化圖
圖 4-4.6 深度 100 公尺之地溫變化圖 圖 4-4.7 深度 110 公尺之地溫變化圖
圖 4-4.8 深度 130 公尺之地溫變化圖 圖 4-4.9 深度 150 公尺之地溫變化圖
圖 4-4.10 深度 180 公尺之地溫變化圖 圖 4-4.11 深度 190 公尺之地溫變化圖
圖 4-4.12 深度 200 公尺之地溫變化圖
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圖 4-4.13 菁山站 2012 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度，深度 0-100 公尺約 2.3℃/100m，深度 100 公尺以下約 0.5 ℃/100m。
圖 4-5.1 擎天崗測站 2007 年 4 月 11 日至 2013 年 11 月 17 日各深度溫度變化圖。
圖 4-5.2 深度 10 公尺之地溫變化圖 圖 4-5.3 深度 100 公尺之地溫變化圖
圖 4-5.4 深度 150 公尺之地溫變化圖 圖 4-5.5 深度 180 公尺之地溫變化圖
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圖 4-5.6 深度 250 公尺之地溫變化圖 圖 4-5.7 深度 300 公尺之地溫變化圖
圖 4-5.8 深度 470 公尺之地溫變化圖
圖 4-5.9 擎天崗測站 2012 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度。月 平均地溫梯度很明顯可分成兩段，上段 3.5℃/100m，下段 29.0℃
/100m，整口井平均約 4.7℃/100m。
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圖 4-6.1 龜山島測站 2006 年 7 月 20 日至 2013 年 11 月 19 日各深度溫度變化圖。
圖 4-6.2 深度 30 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.3 深度 60 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.4 深度 100 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.5 深度 130 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.6 深度 160 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.7 深度 180 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.8 深度 200 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.9 深度 210 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.10 深度 220 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.11 深度 230 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.12 深度 240 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.13 深度 250 公尺之地溫變化圖
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圖 4-6.14 深度 260 公尺之地溫變化圖 圖 4-6.15 深度 270 公尺之地溫變化圖
圖 4-6.16 龜山島測站 2012 年 12 月至 2013 年 11 月之月平均地溫梯度。
月平均地溫梯度約略可分成兩段，上段 -1.5℃/100m，下段 9.7
℃/100m。
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圖 4-6.17 過去監測期間於 2007、2008 和 2009 年所發現的熱脈衝現象，
這些熱脈衝都跟颱風侵襲台灣的時間一致。
表 4-1 本年度各測站資料收集日期
1 2 3 4 5 6
菁山 2/27 3/4 6/18 10/12 11/17
擎天崗 1/26 3/4 3/16 6/19 10/12 11/17 龜山島 3/23 5/26 7/6 9/29 11/19
表 4-2 菁山站 2006/09-2013/11 地溫之基礎資料。
深度 (m) 標準差（℃） 平均值（℃）
0 0.7166 19.1850
20 0.6674 19.2115
40 0.5365 19.3713
60 0.1901 19.7059
80 0.0358 20.5287
100 0.1128 20.7593
110 0.0093 20.1138
130 0.1496 20.7977
150 0.0851 20.9650
160 0.0792 21.0205
180 0.0114 21.1387
190 0.0237 21.0641
200 0.6504 19.9033
表 4-3 擎天崗站 2007/7-2013/11 地溫之基礎資料。
深度 (m) 標準差（℃） 平均值（℃）
10 0.2321 18.1638
100 0.2328 18.7760
150 0.7139 23.8289
180 0.4891 24.4014
250 0.2636 35.8844
300 0.2610 46.8166
475 0.3969 105.1914
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表 4-4：龜山島站 2006/07-2013/11 地溫之基礎資料 depth (m) STD average
30 0.1017 22.6109 60 0.0827 22.0414 100 0.1259 22.2921 130 0.0638 24.3768 160 0.0945 25.4470 180 0.0166 26.8361 200 0.0202 28.8264 210 0.1669 29.7482 220 0.0713 31.3665 230 0.0583 32.4397 240 0.2757 33.2012 250 0.1452 33.9452 260 0.1438 33.3108 270 0.1100 32.3117
四、參考文獻
Yoshimura, R., Utsugi, M., Ogawa, Yasuo., Yamazaki, K., 2013. Magnetolelluric and temperature monitoring after the 2011 sub-Plinian eruptions of Shinmoe-dake volcano, Earth Planets Space, 65, 539-550.Chiang, H. T., Shyu, C. T., H. I. Chang, S.J. Tsao, C. X. Chen, 2010. Geothermal Monitoring of Kueishantao Island Offshore of Northeastern Taiwan, Terr. Atmos.
Ocean. Sci., 21(3), 563-573.
Chang, H. I., Shyu, C.T., 2011. Compact high-resolution temperature loggers for measuring the thermal gradients of marine sediments, Marine Geophysical Researches, DOI 10.1007/s11001-011-9136-y.
Hurwitz, S., Ingebritsen, S.E., Sorey, M.L., 2002. Episodic thermal perturbations associated with groundwater flow: An example from Kilauea Volcano, Hawaii, J.
Geophys. Res., 107, B11, 2297, doi:10.1029/ 2001JB001654.
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Geotherm. Res., 5, 345-385.
Liu, C.C., Alan, T., Selwyn, S., 2009. Slow earthquakes triggered by typhoons, Nature, 459, doi:10.1038.
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遠端傳輸系統：放在 100 公尺處，但下次要帶大於 10cm 的鐵環來 綁在洞口，目前是綁在原來測地溫的鐵環上。
2013.10.08 資料：無法收資料，可能是傳輸線有問題。
電池：未測。
繩子：正常。
照相：有。
TVO 遠端傳輸系統：探針好像被腐蝕了，下次要帶新的來，目前 綁在地溫的鐵環上看起來還好，不需要再使用其他鐵環，以 免井口雜物太多。
2013.10.12 資料：SN127 時間，重新設定，其它探針記錄正常。
電池：2 探針更換電池(刮弧內為更換前/後電量)。
SN121(3.44/3.66)，記錄無中斷。
SN124(？/3.57)，記錄無中斷。有下載完整資料，但下載完 就無法操作，所以換電池，不知換電池前的電池量。
繩子：正常。明年需更換纜線、探針內的墊片、防水環等。
照相：有。
TVO 遠端傳輸系統：探針雜訊太多，下次更換新探針。
2013.11.17 資料：各探針記錄正常。
電池：電量正常，無更換 繩子：正常。
照相：有。
TVO 遠端傳輸系統：11/6 前來換新探針，但是探針溫度有點問題，
需重新率定，下次要帶一根率定完的新探針來放。
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約 18 天資料，但這次讀出資料只有約一星期，可記錄時
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未取回，留在原地，因為太難拉起來了。要請鄭老板做一 條 470m 的纜線。
2.其餘探針記錄正常。
電池：1 探針更換電池(刮弧內為更換前/後電量)。
SN171 (？/？)，換電池前無法讀取任何資料，換新電池後也 不能收
繩子：正常。
照相：有。
其它：井內有積水。
（三）3 龜山島測站
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