學位論文
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Item 非彈性應變回復法之三維應力測量應用於宜蘭地熱探勘之評估(2019) 楊士寬; Yang, Shih-Kuan世界上的化石能源逐年面臨匱乏的危機，這將對人類的生活與經濟發展造成衝擊，因此開發替代能源為全球必行的趨勢，考慮環境保護、永續利用、經濟發展與資源優勢之因素，地熱能為適合臺灣發展的替代能源之一。 位於太平洋火環帶西緣的臺灣，是個富含地熱資源的國家，其中宜蘭地區地下水充足，若能在該地深處找到熱源與水源富集之區域，該地則即為理想的地熱電廠場址。 本研究以宜蘭紅柴林地熱潛能區紅柴林1號井(HCL01)與紅柴林2號井(HCL02)之岩心為樣本，進行非彈性應變回復法（ASR）實驗，量測現地的三維應力場，並以岩心描述取得現地導水裂隙與弱面位態的資料，利用三維應力與裂隙位態評估現地裂隙的滑動與擴張趨勢以及導水效果的好壞，作為地熱開發潛能的評估依據。 紅柴林1號井樣本所解算出的三軸應變場結果顯示，各樣本的三軸應變場沒有特定的規律，每個深度之樣本所對應的應力場型式也不相同。HCL01-01樣本結果不屬於安德森斷層理論的任一種斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為西北-東南向，解算三為主應力之規模由大到小分別為46.05、41.06、34.29 MPa；HCL01-02樣本結果趨近於逆斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為北北西-南南東向，解算三為主應力之規模由大到小分別為57.86、34.03、29.3 MPa；HCL01-03樣本結果趨近於正斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為北北東-南南西向，解算三為主應力之規模由大到小分別為41.35、34.46、27.96 MPa；HCL01-04樣本結果趨近於逆斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為北北東-南南西向，解算三為主應力之規模由大到小分別為68.58、61.16、51.09 MPa。整體而言，各樣本ASR實驗顯示的應力場結果並不一致，但有水平最大主應力的擠壓方向皆趨近為南北向擠壓的共通點。 紅柴林2號井樣本所解算出的三軸應變場結果顯示，各樣本的三軸應變場沒有特定的規律，每個樣本所對應的應力場型式也不同。HCL02-06樣本結果趨近於正與走向滑移間過渡斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為西北西-東南東向，解算三為主應力之規模由大到小分別為65.09、56.46、34.96 MPa；HCL02-07樣本結果趨近於走向滑移斷層型式的應力場，水平最大應力的擠壓方向為西北-東南向，解算三為主應力之規模由大到小分別為80.08、60.79、46.8 MPa。HCL02-6、7樣本水平最大主應力的擠壓方向趨近於西北東南向擠壓，彼此間有水平最大應力擠壓方向雷同的共通點。 紅柴林1號井樣本解算出的滑動趨勢皆小於0.6，各位態的構造弱面均不容易錯動活化。紅柴林1號井樣本解算出的擴張趨勢顯示，深度約1492公尺西北-東南走向、向東北傾斜之中到高傾角的構造弱面有高的擴張趨勢；深度約1560公尺東北-西南走向、向東南傾斜之中傾斜程度傾角的構造弱面有高的擴張趨勢；深度約1579公尺南北走向、向東或向南傾斜之高傾角的構造弱面有高的擴張趨勢；深度約2222公尺西北-東南走向、向東北傾斜之中到低傾角的構造弱面有高的擴張趨勢。 本研究由紅柴林1號井岩心樣本所計算的擴張趨勢與附近深度構造弱面位態進行比對，分析的結果為大部分的構造弱面(如: 層面、劈理、裂隙、礦脈、斷層擦痕面、導水裂隙)位態都沒有高擴張趨勢，於現今應力場下不利於以擴張撐裂的方式發展成為導水裂隙。只有1491.5~1555.7公尺深朝西南方傾沒的礦脈群擁有高擴張趨勢，較有機會以張裂的方式發展成為現今的導水裂隙。 若能由其他資料，例如井測資料，證實該位置導水裂隙的存在，將有利於加強型地熱電廠之注入井與生產井的設井相對位置之評估。Item 宜蘭紅柴林地區現地應力與導水裂隙關係之研究(2016) 高子恩; Kao, Tzu-En臺灣東北部宜蘭平原歷經造山擠壓與弧後張裂的影響，有較高的地溫梯度，因而產生豐富的地熱資源。透過現地應力場評估可以瞭解現今應力狀態，有助於地熱資源探開與開發，同時也對地熱鑽井工程提供重要資訊。導水裂隙發育與現地應力有密不可分的關係，為了使地熱發電達到最高產能。本研究利用非彈性應變回復法(Anelastic Strain Recovery )評估現地應力狀態進，而瞭解三維應力方向與大小，同時也對結元井200米岩心與養鴨場150米岩心進行岩心中視構造分析，詳細觀察並測量記錄岩心中各個地質構造的特徵與位態，探討地質構造於地底下的分布狀況。最後整合應力場評估與岩心中視構造分析結果，探討其地下構造與應力之關係。 研究結果指出ASR實驗明顯單純受到板劈理異向性的影響，推測岩心板劈理中水分的逸散會使岩心體積收縮，ASR紀錄並非現地應力釋放所產生之應變。岩心中視構造分析結果指出，結元井底下板劈理構造發達，因此大多數非充填裂隙與斷層泥主要順著板劈理面發育，而開口充填裂隙具有平行板劈理及垂直板劈理兩個群集。養鴨場井中開口充填裂隙亦具有兩群集分佈，與結元井不同的是，養鴨場井岩心有急折帶的產生。斷層擦痕反演指出，結元井過去曾有南-北方向拉張之正斷層應力場，以及南-北擠壓之逆斷層應力場。為了探現地應力與導水裂隙之關係，本研究利用DCDA、應力多邊形及斷層擦痕反演提供現地應力大小及方向，並透過3D-stress分析不同情境下開口充填裂隙成為導水裂隙之潛能。結元井與養鴨場開口充填裂隙屬於高擴張趨勢之開口充填裂隙，意味著現地應力具有高潛能使結元井與養鴨場井中切過劈理之開口充填裂隙成為導水裂隙。 綜合上述成果，斷層擦痕結果中逆斷層可能與早期板劈理同時形成；蘭陽平原正斷層應力場可能為沖繩海槽向西南延伸至之後所致，將應力場由南-北方向擠壓之逆斷層應力場轉變為南-北向拉張正斷層應力場；應力演化推測為早期劈理之逆斷層應力場演變至現今正斷層與走向滑移斷層應力場混合帶。