第壹篇、臺灣地熱總說
臺灣位於環太平洋地震帶(或稱火環帶)，在火環帶上，火山和板塊活動劇烈，蘊藏豐富的高溫地熱資源；火環帶經過臺灣陸地，從宜蘭經花東縱谷至臺東金崙溪口約265公里，臺灣的天然高溫溫泉、沸泉和著名的地熱潛能區，幾乎都分布在這個地帶的西側。
地熱異常呈現的方式有地熱流異常、地溫異常、地震異常和火山活動異常等，同一處地熱區常有數個地熱異常呈現，在地表有溫泉、沸泉、噴泉、噴氣孔、泥火山、熱泥泉、石灰華、矽華和熱水換質等地質現象。
大地熱流值與地溫梯度(或稱地熱增溫率)高於背景值的地區，稱為地熱異常區，若具備良好的地熱儲集層，例如含熱液的破裂地層或含孔隙地層，是可能被開發的地熱區。
大地熱流值指從地球內部經岩石的熱傳導作用持續流出地表的熱能，全球大地熱流值的變化範圍約0.63HFU，平均約1.5HFU；地質構造越活躍的地區，大地熱流值越高，因此可作為劃定地熱異常區的參考。
臺灣地表的地熱流，從宜蘭平原往南，經花東縱谷至臺東金崙溪口，這地質廊帶的大地熱流背景值約23HFU，3HFU是地熱流異常區；地溫梯度的背景值約2540℃/公里，40℃/公里是高地溫梯度異常區，在海岸山脈地區，除了局部溫泉地區外，地溫梯度約小於15℃/公里。
地熱地質系統是閱讀地熱資源書籍的基礎概念；地熱能並非在地下均勻分布，大致上，高溫地熱異常區具備的地質條件有(1)地熱的熱源，地下深部有高溫岩體或高溫地熱流體，(2)受到斷層和地層裂隙等作用，產生熱液(熱水和蒸汽)的通路，在地表產生地熱徵兆，(3)地下有破裂的或孔隙率良好的熱液儲集地層，(4)儲集層上方有不透水的蓋層；簡言之，地熱地質系統由上而下是「蓋層、儲集層、通路、熱源」(簡稱：蓋儲通源)。
瞭解臺灣地質形成的過程，有助於推測臺灣地熱潛能區可能的分布；大約在六百萬年至二百萬年前，菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊相互碰撞擠壓，形成臺灣島，造山運動至今仍持續進行，地熱地質系統亦持續變動，有的地熱徵兆 (溫泉)在地表消失，如多納溫泉，有的地表地熱徵兆重新露出，如哈尤溪溫泉。
更老的地質年代，臺灣造山運動之前的板塊運動，地質上形成現今大南澳片岩的太魯閣帶和玉里帶，這兩帶交界是早期板塊隱沒的邊界，有利於形成地熱潛能區。
以南部橫貫公路東段為例，太魯閣帶和玉里帶的交界在新武附近，新武有石灰岩洞穴溫泉，新武北側有武拉庫散野溪溫泉(72.5℃)，西南側有轆轆沸泉，從新武往西，經彩霞、下馬、霧鹿至碧山，溫泉出露在溪流切割的太魯閣帶片岩裂隙，形成廣大的地熱異常區。
菲律賓海板塊在臺灣北部隱沒的過程造成板塊張裂，形成金山平原和蘭陽平原，宜蘭外海的沖繩海槽，現今板塊張裂仍在進行，張裂作用可能亦在蘭陽平原地下持續進行，宜蘭外海地震頻繁，龜山島以海底熱液噴泉的方式，呈現火山島的島嶼地熱特徵，在蘭陽溪下游以南，從羅東以東至北蘇澳及利澤簡一帶，地溫梯度由每公里37℃(羅東)增至每公里66℃(蘇澳)，形成區域性的高溫地熱異常區。
臺灣已知地熱區至少37處，一處地熱區可能有不同的儲熱地層，也可能形成數處不同位置、不同範圍與不同蘊藏潛能的「地熱儲集」，其開發潛能可能有很大的差異，若選址適當，其地熱井的產能可能倍數增加。
在臺灣造山運動的過程，地殼擠壓形成高壓地質環境，使得臺灣西南部沉積岩區，在某些地區地下2,0003,000公尺深的地層內儲存熱液，例如嘉義縣關仔嶺與中崙的熱泥泉，沿著裂隙上升至地表，在地質背斜附近形成地壓地熱區，在地表呈現溫泉徵兆及泥火山，地質背斜構造等卻是油田地熱探勘的目標區。
【火山地熱資源】約在250萬年前，大屯火山爆發，其後間歇性噴發，最近一次噴發約在6,0005,000年前，這期間產生大磺嘴、小油坑、大油坑、四磺坪、焿子坪和馬槽等多處的火山爆裂口。
以馬槽地區為例，在大屯山地熱區，舉凡滲透性良好的岩石均可儲存地熱蒸汽或熱水，火山岩若經矽化換質後，可以形成堅硬的地熱蓋層，寬厚的凝灰角礫岩和火山岩之下的五指山層沉積岩因受火山活動及其他地質構造影響，裂隙發達，成為理想的地熱儲集(儲汽)層與通路，也形成火山地熱區。
【乾熱地熱資源】在宜蘭縣蘭陽溪下游以南的沿海地區，從利澤簡至北蘇澳一帶，地溫梯度(5766℃/公里)顯著異常，平原地表出露地層為沖積層（未固結土、砂及礫石等組成），層厚約200 400公尺；其下為蘇澳層，以暗灰色至黑色板岩及硬頁岩為主，層厚數千公尺，岩層緻密，是缺水或貧水的地層。
簡單的說，地下深處是乾熱貧水的板岩層，這地區在地下2500公尺，推估地層溫度160℃；這是埋藏在地下深處的貧水熱岩資源，熱源可能來自地殼深部的高溫熱傳導及岩層斷裂產生的深部高溫氣體的熱對流等。
【臺灣地熱地質分區】臺灣區域性的地熱地質分區和造山運動形成的臺灣地質分區大致類似；各地熱地質分區 (地表至地下約2,000公尺)的地熱資源類型與特徵簡述如下：
1.西部平原與麓山帶地熱地質區(I、II) ：油田地熱區(IIa、IIb)以高溫(150℃)至中溫(90150℃)地壓熱儲(地熱儲集層)為主要特徵，其餘地熱異常區多以中溫至低溫地壓熱儲為特徵，局部平原地區，如新北市金山萬里平原地熱(溫泉)區以中溫(90150℃) 兼具孔隙型熱儲(沖積層)與裂隙型熱儲(岩盤)為特徵。
2.中央山脈地熱地質區 (IIIa、IIIb、IVa、IVb)：異常區以高溫(150℃)裂隙型熱儲為特徵，局部平原地區為中溫(70℃90℃) 兼具孔隙型熱儲(沖積層)與裂隙型熱儲(岩盤)，如礁溪平原地熱(溫泉)區。
3.花東縱谷地熱地質區(V)：異常區以中溫(70℃90℃)裂隙型熱儲為特徵。
4.海岸山脈地熱地質區(VI)：異常區以低溫(60℃)裂隙型熱儲為特徵。
5.火山型地熱地質區 (VII)：大屯火山異常區以高溫(150℃)熱儲為特徵，兼具裂隙型兼孔隙型熱儲(火山岩區)、綠島異常區以中溫(90℃120℃)孔隙型熱儲為特徵，龜山島則以海底高溫(150℃)裂隙型熱儲為特徵。
【臺灣地熱控熱構造】控熱構造指產生區域性地溫梯度或地熱流背景值異常的地質構造，有的以地質斷層和裂隙出現，有的以地層破裂隱藏於地下，有的以地質分區界線，更有的是地質板塊碰撞的接觸帶，其規模遠大於地熱區。
從宜蘭經花東縱谷至臺東，地質板塊邊界接觸的擠壓碰撞帶以及臺灣變質岩區太魯閣帶與玉里帶的邊界，是臺灣最重要的一級控熱構造；臺灣區域性地質斷裂帶包括地質分區邊界的接觸斷層，則是臺灣重要的二級控熱構造，這些規模長達數十公里至百公里以上的斷裂或接觸帶，並非全是地熱區的直接控熱構造。
直接控熱構造是指切割地熱區蓋層或其下方更深地層的地質斷裂，對地熱能儲集和產出有直接的影響者，例如烏來地熱區的忠治斷層、礁溪地熱區的礁溪溫泉斷層、清水地熱區的清水溪斷層和寒溪斷層、仁澤地熱區的仁澤斷層、東埔地熱區的陳有蘭溪斷層、寶來地熱區的荖濃溪斷層與美瓏山斷層、花蓮紅葉地熱區的紅葉溪斷層、嘉蘭地熱區的真里武留山斷層與金崙地熱區的瀧山斷層等。(火成岩區的控熱構造詳第貳篇)
以高雄濁口溪多納地區為例，直接控熱構造在地表和破碎帶的水系相交，在交界處產生溫泉；直接控熱構造是熱液的通路，需要現場調查，繪出地質剖面圖，作為鑿井選址的依據。
【臺灣地熱儲熱地層】大致上，地熱流體儲集於固結岩層的裂隙或為未固結岩層的孔隙；固結岩層的孔隙率小，但岩性易受地質活動影響而破裂，其裂隙成為地熱流體的儲集空間和通路；未固結岩層孔隙率大，包括鬆散岩類和沖積層等。
臺灣主要的裂隙型儲熱地層包括源頭山片麻岩(火山源變質岩)、五指山層砂岩、四稜砂岩層、廬山層仁澤段砂頁岩互層、眉溪砂岩層、鳶峰砂岩層、知本層(虷泉山砂岩)和大屯火山岩等具有硬脆性的岩層，在地熱異常地帶蘊藏豐富的地熱資源。
臺灣主要的孔隙型儲熱地層包括金山萬里平原與礁溪平原的沖積層，這二處平原區是上部孔隙(沖積層)下部裂隙(固結岩層)的儲熱地層；大屯山馬槽地熱區是上部孔隙和裂隙(安山岩層)下部裂隙(五指山層)的儲熱地層，綠島地熱區屬安山碎屑孔隙型儲熱地層，此外，大南澳片岩地質區地熱能異常的變質石灰岩屬岩溶型儲熱地層。
【臺灣地熱的熱源】地殼深部蘊藏極豐富的熱能，經由熱傳導和非強烈的熱對流方式，由內向外，向地表傳遞熱能；在地表觀測到的大地熱流值，主要包括(1)地殼底部的熱流，(2)地殼岩石放射性生熱的熱流，(3)地質構造事件所引起的異常地熱流；前二者恆常穩定的向地表外傳遞熱能。
因此，在地熱能調查和開發應用上，可將「地溫遽增」之處視為地下「地熱熱源(本書稱為地熱構造熱源)」所在的地方，地底下實際產生地熱異常的真實熱源也可能在「地熱區」範圍外，在臺灣非火山岩地區，有關熱源最重要的課題是調查「地溫遽增的異常地區」和「地熱上升的通路」並框畫出來。
臺灣深部地層是孔隙少固結良好的地層，淺部地層裂隙逐漸增加，受地質板塊碰撞影響，地層裂隙先有氣體，其後含水增加，產生對流發生微震，震波傳遞的速度(Vp、Vs)變了，地層的電阻特性(電阻率)也變了。
熱流體(包括熱水和蒸汽等)在地下深處活動產生的淺層(約小於10公里)微震震源，主要分布於構造熱源的周邊，儘管無法確知各地熱區的真實熱源，但地熱構造熱源確是顯而易見的存在於地熱區。
在臺灣非火山岩區的高溫地熱區，其構造熱源蘊藏深度較淺，而真實熱源多數是個謎團，在臺灣地體板塊的沉積岩層底部，在深度約八公里左右，極可能有區域性的高溫構造熱源存在。(火成岩區的熱源詳第貳篇)
【臺灣地熱資源評價】臺灣地熱探勘資料彙編記載26處主要地熱區，自1994年以來，這26處地熱區潛能評估資料一直被引用無更新，作者增補萬里溪(萬榮溫泉)、二子山、嘉蘭、紅葉、轆轆、利澤簡(蘇澳)、奧萬大、金山平原、新武、綠島與龜山島等11處地熱潛能區，詳表1-1；作者依當年評估者的評價方式，期望這些初步評估結果能夠相互銜接比較。
【臺灣地熱開發潛力】就區域性言之，臺灣的地熱區主要有⑴大屯火山地熱區，⑵宜蘭縣的仁澤、土場、清水地熱區，南澳北溪一帶的廣大地熱異常區，以及龜山島和蘭陽溪下游以南(俗稱溪南)的平原地熱異常區，⑶南投縣的廬山-菁英地熱區，⑷花蓮縣的萬榮紅葉與瑞穗地熱區，以及瑞穗-紅葉-瑞林-富源一帶的廣大地熱異常區，⑸臺東縣的霧鹿-新武地熱區，以及碧山-霧鹿-下馬-轆轆-新武一帶的廣大地熱異常區，和⑹臺東縣的知本-嘉蘭-金崙地熱區等，蘊藏高溫地熱能。
臺灣仍有許多引人入勝值得探究地熱能的線索，例如切割大崙變質花崗岩體之溪流河床中的沸泉、從苗栗至廬山之間，在大安溪、大甲溪、北港溪與濁水溪的平行河段，均有地熱徵兆(溫泉)出露，宜蘭沿海地區，利澤簡至北蘇澳之地溫梯度顯著異常等等，足以挖掘更多的地熱資源蘊藏潛能。
臺灣已知之地熱區至少37處，閉迴路地熱系統是新一代的地熱發電技術，適用於臺灣地熱區，尤其是發展地下1,000公尺內的閉迴路地熱系統，針對儲熱地層，借源取熱，循環利用，臺灣地熱地質系統擁有這種地熱能開發的優勢條件，以花蓮縣瑞穗地熱區(萬榮鄉紅葉村)中油瑞穗地熱一號井為例，井下3001,100公尺，地熱流體對流強，井底增溫率高，借源取熱是可行方案，多數其他地區亦然。
第貳篇、大屯山區地熱
大屯山區已有小型地熱電廠，百萬年以來的火山活動，形成了地熱地質系統，也蘊藏高溫地熱能源。預期未來公營與民營企業會逐漸投入地熱探勘、鑽鑿地熱井，以建置地熱能電廠為目標。
傳統的地熱能發電，倚賴地表上的發電設備系統和地表下的地熱地質系統，以及地表土地的使用權利和法令規定；在發電廠基地鑽鑿地熱能生產井，利用深水泵將高溫地熱流體抽送到發電設備系統，發電後，再將降溫後的熱水回注到地下；地下地熱流體長期穩定的高溫和產能是電廠成敗的關鍵因素。
大屯火山群是一處非劇烈噴發的廣大地熱地質系統(主體系統)，在不考慮局部地熱異常的條件下，從新北投起，經馬槽、大油坑，至金山平原之間的地下深深處，有一處岩漿庫，提供很高溫的地下背景溫度，此背景溫度可視為穩定的，可以支撐地熱能電廠長期運轉所需的熱源。
地表的地熱徵兆，有局部狹小的地表溫泉泉源，也有廣大範圍的熱水換質帶，不同時期的火山活動在不同地區形成不同規模的地熱地質系統，地熱流體可能以熱水、蒸汽或凝結水，以不同的酸鹼度，蘊藏在不同深度的地層及其界面，也因此產生各子系統的地熱潛能蘊藏範圍。
【地熱地質系統】大屯火山地區既有的勘探資料已確認地表地熱異常區，地熱能發電的探勘目標，是要確認異常區的「蓋儲通源」與賦存地熱流體的地層岩性、岩層厚度、換質礦物、地層增溫率、孔隙率或滲透率、地熱流體溫度、汽與水的狀態、物理特性與化學成分等。
簡言之，即是要查明地熱地層(蓋與儲)、控熱構造(通)、火山活動(源)與地熱能開發的關係，實際的地熱探勘與開發評估工作，建議先由地表再及於地下，先行探討大區域性的大屯火山地熱地質系統，再查明與地熱能開發較密切的子系統，其後再從地熱地質系統發展出永續的地熱能開發利用方式。
近百萬年以來，不管大屯火山經過三期、五期或七期的噴發，受到東北-西南走向的長斷層構造，以及西北-東南走向的短斷層(破裂)構造的影響，從北投到金山，在以馬槽-大油坑為中心及其周邊不同位置的火山噴發，造成地下沉積岩層陷落，其後，被數期噴發的火山岩類覆蓋，地下岩層裂隙，既蘊藏熱液也是通路，這是簡單可以理解的大屯火山地熱地質系統的生成模式。
「蓋儲通源」常無法明確的切分清楚；大致上，緻密的安山岩層或裂隙已被次生礦物充填成脈的安山岩體、或岩層受矽化或粘土化作用等，孔隙率與滲透率低，視為地熱蓋層；蓋層之下破裂的岩層(火成岩和沉積岩)可視為儲集層，包括在不同期火山岩流之間的凝灰角礫岩或火成岩與沉積岩之間的不整合帶，儲集層的裂隙也是熱液傳輸的通路；簡言之：
蓋層：岩石滲透性低的緻密沉積岩層、火山岩層與換質帶岩層。
儲集層：岩層裂隙與破碎帶、地層(不整合)界面。
通路：岩層裂隙與破碎帶、地層(不整合)界面。
熱源：地下深處的岩漿庫及火山活動後期侵入安山岩體的熱能。
大屯山區的地熱地質子系統，有相同的高溫熱源，各子系統也可能有效的以裂隙和破碎帶相通，至少來自地函的氣體和熱水換質帶分布是如此的，但就實際的地熱能發電而言，建議在擬定探勘與發電計畫時，將子系統視為各自獨立的，地層裂隙及不整合面是探勘、開發與評估的首要目標。
【地熱地質子系統】子系統的範圍可依地熱能開發潛能、開發規模、探勘計畫、地質與地形等條件先行彈性劃設，具有可理解的「蓋儲通源」在地特性，劃設子系統才有意義。
大致上，大屯火山西區地熱地質系統以七星山為主體，其周邊有大油坑、馬槽、小油坑、紗帽山和磺溪山等地熱地質子系統；依地下地層的電阻率做判斷，其熱水換質帶(10-m)在地下深處相連一體。
相鄰的子系統雖無明確界線，斷層和熱液通路也可能貫穿其間，卻各有屬於自身的「蓋儲通源」，本篇在七星山、紗帽山和磺溪山之間，詳圖2-9，劃分為「A磺溪山-大磺嘴、B草山-湖山、C陽明山-中山樓和D小油坑-竹子湖」四處子系統，惟僅以磺溪山地熱地質系統為例說明。
臺北市近郊的磺溪山(278m)地熱地質子系統，範圍包括地熱谷、大磺嘴(硫磺谷與龍鳳谷一帶)、十八份、紗帽谷、雙重溪和紗帽跑場等地，區內熱水換質帶的熱液，顯然主要源於七星山地下深部；此系統之「蓋儲通源」簡述如下：
蓋 層：在爆裂口附近，受酸性與高溫地質環境影響，岩層矽化後，成為蓋層，例如在硫磺谷地下約50公尺有一層厚度約0.5公尺之矽化蓋層，質地堅硬，鑿穿後，其下盤五指山層砂岩蘊藏高溫地熱蒸汽；若將火山岩視為地熱蓋層，則其下沉積岩即為地熱儲集層，當鑽井鑿穿這兩地層接觸的不整合面，鑿穿這位置的矽化帶，地溫急遽上升，至深度約300公尺處，其地層溫度已穩定在約170℃。
儲集層：五指山層 (北側與西側)，木山層(東側與南側) ，屬裂隙型熱儲，出水量高度至中度；儲集層是鑿井取熱的目標地層，在七星山周邊熱水換質帶或火山爆裂口附近等地區，例如在大磺嘴和馬槽等地，推估地熱井鑽鑿深度約 (井場高程+沉積岩層塌陷深度)(1.21.3)可鑽進至儲集層。
通 路：岩層裂隙與節理、破碎帶與孔隙，地層具透水性；斷層構造參考圖2-9，主要控熱構造包括七星山西側小油坑斷層南延至大磺嘴、雙重溪之地下隱伏構造、行義路紗帽谷斷層與通過磺溪山南北向多條斷層構造等。
熱 源：源自地下深處的岩漿庫及火山活動後期侵入安山岩體的熱能(含蓋地熱谷、硫磺谷和龍鳳谷(磺溪嶺)等爆裂口)。
依本篇論述，將大屯山整體地熱潛能區，劃分為數個地熱地質子系統，因而可以逐次評估各子系統的發電潛能，例如，推估磺溪山-大磺嘴地熱地質子系統的發電潛能約50 MW，草山-湖山地熱地質子系統的發電潛能約25MW等。
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