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蘭博電子報

025期-開天闢地礁溪溫泉

張智欽  /  宜蘭大學通識教育中心教授(蔡文婷改寫)

地球是一個龐大的熱庫,蘊藏著源源不絕的熱能,透過地面岩石、火山噴發、及溫泉等種種形式,吐露著地球藏無盡的生命力。

 

台灣的溫泉分佈很廣,然而在各縣市中,宜蘭縣境內分佈最多,其中礁溪溫泉更是被原住民、清朝墾殖漢民、日人等等築圍沐浴使用已久,今天亦是北台灣知名的溫泉鄉。

 

清朝詩人陳淑均曾就「湯圍溫泉」留下詩文:

華青筋已冷香肌,別有溫泉沸四時;
十里藍田融雪液,幾家單井吐煙絲;
地經秋雨真浮海,人悟春風此浴沂;
好經蘭陽吟不盡,了應浴谷沁詩脾。

 

且讓我們與昔人一同沈浸在四時沸騰的泉湯,一同探索古老地殼變動所蘊生的溫泉。

開天闢地溫泉地

臺灣島嶼位於太平洋西側火山地震帶上,溫泉分佈甚廣,且多數分佈於北部、中央山脈及週邊地帶,在各縣市裡,宜蘭縣得天獨厚,溫泉分佈最多。

 

分佈地區由北而南,從得子口溪流域的礁溪,蘭陽溪水系的員山、清水、梵梵、天狗溪、土場、人澤、寒溪,大南澳溪流域的五區、四區、烏帽,和平溪流域的硬骨、大濁水溪、臭乾、茂邊,以及東邊海域的龜山島溫泉。

 

溫泉的形成必須具備三個條件
(一)地下需有熱水存在 
(二)必須有靜水壓導致上湧
(三)岩石中須有深長裂隙供水通達地面
(陳肇夏,1975)。

 

礁溪溫泉的形成環境
依據大地構造的研究,宜蘭縣以及外海的亞洲大陸邊緣地區分別屬於琉球海溝、琉球海脊(代表火山弧與火山外弧)及沖繩海槽(代表弧後盆地)(圖十五)。當菲律賓海板塊夾帶著海底沉積物一同沉入地殼深處時,可能因為進入物質熔點較低,或是斷層作用帶來減壓效果,使岩石發生熔融現象。這種作用常伴隨著板塊邊緣的切入運動,因此在切入上方常有火山島的出現。台灣北部的大屯火山群、基隆火山群以及基隆嶼、龜山島、彭佳嶼等都屬於這個火山島弧(王鑫,1990)。

 

火山島弧之後,更向大陸板塊方向的地塊,可能因為切入運動及火山噴發的影響,受到張力作用,引發地塹性的斷層活動,而出現地塊陷落,這個陷落的盆地就是沖繩海槽,最深的部份約2270公尺,在台灣附近,向西延伸可以和宜蘭平原相接,可視為一個弧後或弧間盆地,除了有擴張的特徵外,也同時具有地震頻繁和地熱流較高的現象,這就是礁溪溫泉產生的大地構造背景。

 

礁溪地區處於地殼板塊構造邊緣,地殼板塊互撞的隱沒帶上方產生熱流,導致區域性地溫升高,並常發生火山及火山侵入活動(北宜高速公路隧道工程開鑿時發現有許多火山岩體),將高溫岩漿帶到地殼淺層,地下水沿著斷層線入滲,受到淺層熱能加熱成為熱水,儲存於岩層裂隙或孔隙中,形成地熱儲集層,再沿斷層裂隙上升至地表成為溫泉。

 

根據上述溫泉成因與形成的過程,了解溫泉形成條件:除了水的因素外,最重要的關鍵是適當的地質條件,更明確的說就是要有斷層或深長的裂隙,可供地表水或地下水入滲至熱源區,加熱後再沿適當的通道湧至地面或地表淺層。

 

根據循環水理論,水的進出應不是在同一通道(斷層線),從地質構造剖面圖來看,可能是由從巴陵斷層入滲,沿外澳斷層面湧出,但外澳斷層沿線,並無明顯的地熱徵兆出現。但據國工局北宜高速公路施工處較詳細比例尺的地質圖,及中國石油公司出版之台灣雪山東北端地質圖等判讀分析,再加上實地踏勘,外澳斷層的正確位置,應該就在溫泉區的西界,礁溪跑馬古道以東,有數十公尺高落差的地區,這條斷層線以東則可見溫泉最主要的露頭,溫泉湧泉量最大及水溫最高的地區。

台灣與呂宋區之板塊海槽構造圖。
台灣與呂宋區之板塊海槽構造圖。

滾滾熱流、水溫特性

蘭陽平原地下水溫平均22.5℃,而目前已開發利用的溫泉水溫約為40℃至59℃,根據工研院能礦所於民國65年進行鑽探調查記載,鑽探井(3吋)自噴水量每小時為84立方公尺,並推估本區溫泉熱水儲集層深約500公尺,鑽探至275公尺深時水溫為65℃,與自噴出地面的水溫(62℃)僅有3℃之差,故可以判斷礁溪溫泉量極為豐富,加上儲水層為堅硬的四稜砂岩,所以適當的開發利用,應無地層下陷之虞。

 

溫泉區水溫最高在福崇寺西側100公尺處,由此處沿溫泉溝公共浴池西側,溫度可達58℃,全區平均圍52℃-53℃,溫泉溝穿越北迴鐵路以東300公尺水溫仍超過50℃,鐵路以東其他地區多在45℃以下,等高線25公尺以上的大忠路及礁溪公園以北地區,溫度多在40℃以下。

 

溫泉溝(湯圍排水線),等高線5~25公尺間河床上早年有豐富的自然湧泉,其水溫因受地面水影響,今多未超過50℃,早年多在55℃以上,溫泉溝沿線,井深超過40公尺者,可終年自噴,水溫穩定(約58.3℃),完全不受季節、豐枯水期及附近抽水的影響。目前除溫泉溝自福崇寺至公共浴池這一段終年湧泉,出水量大約在6.3至19m3/h之間;其他自噴井只有在豐水期,或超過150公釐以上降水2~3日後,方見自然湧泉,但在1999年7.29及9.21大停電期間,幾乎全面停止抽水時,有相當大的範圍井口未封水井都能自噴。在溫泉區中心地區一般抽水井水溫在豐枯水期變化極小,而南北兩側則有2~3℃之變化。

溫泉溝公園恰好位於福崇寺西側100公尺範圍內。
溫泉溝公園恰好位於福崇寺西側100公尺範圍內。

無臭無味水質美

礁溪溫泉平均溫度為52℃為中溫溫泉,水質呈中性,pH在7.2~7.9之間之碳酸氫鈉泉,鈣、鎂較少,這類溫泉多在變質岩區少數位於沉積岩。電導度在1300~2000微姆歐/公分之間,可能是水溫較高溶解較多礦物質,氯鹽及電導度比一般地下水高,水質清澈透明,無臭無味,品質極佳之溫泉,全區水質區域差異不大,且豐枯期水質變化亦小,一般而言,溫泉區較上游地區的水質合乎飲用水(自來水)的標準。

溫泉的永續使用

近十年來礁溪溫泉量雖然沒有減少,但使用人口大量增加,毫無限制的抽取溫泉,造成溫泉區地下水位普遍下降,使得溫泉溝自然湧泉減少,原來在豐水期有3至5個月甚至超過半年的自噴井或湧泉,目前只有在連續大雨數天後(降雨約大於150mm),始見少數水井會短暫自噴,為期很少超過2個月;如此一來使得原來自然湧泉的泳池、公共浴室、溫泉空心菜田等,必須改為較不經濟取水方式;在溫泉區南北兩側百餘公尺範圍的水井,十年來溫度下降了近10℃,必須加深水井30至50公尺才能有45℃以上的溫泉。

 

礁溪鄉自民國76年起為經濟部頒佈的地下水管制區,區內除公共造產外,不得私自鑿井抽水,所以幾乎所有的水井都是沒有申請水權的違法水井,目前私自鑿井亦無法管理,沒有水權就無所謂法律的問題,沒有溫泉(或水溫降低)就加深水井,只有經濟問題,所幸除地面標高20公尺以上或大量抽水的井戶,才須以深水馬達抽水。

 

以較經濟之地面水泵抽水臨界水位約距地面7~8公尺來界定(一般地面水泵抽水深度之極限為一大氣壓水柱高,溫泉區地面標高多在15公尺以內,一大氣壓水柱高約10.3公尺,扣除水溫為54℃時井水蒸氣壓力約為1.6公尺水柱高,摩擦損失1~2公尺水柱高,所以一般裝置在地面的抽水馬達,理論上最大抽水深度為地表下7~8公尺),礁溪溫泉的使用還在經濟的安全出水量允許的範圍內。

 

但以比較嚴格的標準來看,礁溪溫泉目前的開發量已經超出經濟的安全出水量,理想的溫泉使用狀況是天然補注量等於開發量,即最小永續性出水量。然而,隨著都市開發,以及北宜高開通後帶來的觀光人潮,礁溪溫泉開發量勢必持續增加。目前礁溪溫泉的開發量已經超出天然補注量,要想維持低於永續性出水量已不可能,如何妥善規劃,有效管理使用溫泉資源,使溫泉汩汩湧出不絕,是一個影響廣闊,期待深思的問題。