臺灣博碩士論文加值系統

東台灣成功地區於2003年12月10日發生地震矩規模(Mw) 6.8之地震，為1951年來最強烈的一次。自2003年7月起在花蓮玉里安通溫泉區建立地下水水氡(Rn-222)監測站。此監測站位於2003年成功地震震央24公里處鄰近池上斷層，為現今歐亞板塊及菲律賓海板塊之交界處。2003年成功地震發生前約65天，地下水水氡(Rn-222)濃度有異常下降變化，濃度由780 pCi/L下降至最低值330 pCi/L。

安通溫泉區地質構造是由含破碎裂隙玄武岩及砂岩所組成，被泥岩包圍。地震前岩體膨脹產生新裂隙，地下水補注到新裂隙的速度遠低於新裂隙產生的速度，引起溶解於地下水中的氡氣逸出水相至新裂隙中的氣相。氡分配到氣相的行為可使用來解釋在2003年成功地震前，地下水中氡濃度異常下降的現象。為了支持這假設，進行氡的氣液兩相分配試驗。使用現地溫泉水在水溫60 ℃狀態下，探討氣體飽和度(gas saturation)與水氡濃度下降之關係。由試驗數據指出，地下水水氡濃度由780 pCi/L到330 pCi/L之異常下降是需要岩體裂隙增加並產生10％氣體飽和度(gas saturation)。

The 2003 Chengkung earthquake of magnitude (Mw) 6.8 on December 10, 2003 was the strongest earthquake near the Chengkung area in eastern Taiwan since 1951. The Antung radon-monitoring station was located 24 km from the epicenter. Approximately 65 days prior to the 2003 Chengkung earthquake, precursory changes in the radon concentration of ground-water were observed. The radon anomaly was a decrease from a background level of 780 pCi/L to a minimum of 330 pCi/L.

Mechanisms and geological conditions for interpreting anomalous decreases in ground-water radon prior to earthquakes are seldom discussed in the literature. The Antung hot spring is situated in a basaltic fractured block inside mudstone. Under such geological conditions, we made a hypothesis that the dilation of rock masses was produced at a rate faster than the recharge rate of pore water and gas saturation developed in rock cracks preceding the earthquake. Radon partitioning into the gas phase may explain the ground-water radon anomalous decrease precursory to the 2003 Chengkung earthquake. To support the hypothesis, vapor-liquid two-phase radon-partitioning experiments were conducted at formation temperature (60 ℃) using formation brine from the Antung hot spring. Experimental data indicated that the anomalous decrease of radon concentration from 780 pCi/L to 330 pCi/L required a developed 10 % rock cracks relative to water volume.

目錄
中文摘要-----------------------I
Abstract----------------------------II
致謝----------------------------III
圖目錄-----------------------------VI
表目錄-----------------------------IX
第一章 緒論---------------------------1
1-1 研究動機與目的--------------------1
1-2 研究方法與流程----------------------6
第二章 相關研究介紹與文獻探討-------------9
第三章 研究方法---------------------17
3-1 水氡分析方法-------------------17
3-2 實驗室品保品管-----------------------20
3-3 地下水水氡採樣方法-------------22
第四章 研究區域地質背景---------------24
4-1 池上斷層---------------------24
4-2 玉里地區地質背景-------------------28
4-4 安通溫泉水質------------------------33
第五章 2003年成功地震前水氡濃度異常變化----37
5-1 2003年12月10日成功地震前水氡濃度異常變化--37
5-2 氡相行為試驗---------------------40
5-3 水氡濃度異常變化和2003年成功地震關連性探討----------44
第六章 結論與建議 ------------------54
6.1 地下水氡濃度監測------------------54
6.2 結論 ------------------------56
6.3 建議------------------------57
參考文獻：-------------------------58
附錄A：------------------------64
A-1 安通地下水氡濃度監測站含水層水文參數監測方法---65
A-1-1 含水層水文參數監測--------------65
A-1-2 抽水試驗分析方法-------------------66
A-1-3 長期抽水試驗監測----------------69
A-1-4 Jacob直線分析--------------------73
A-2 安通溫泉吉祥地下水氡濃度監測站含水層水文參數監測結果77
附錄B：----------------------------81
簡歷----------------------------105



圖目錄
圖1-1 台灣板塊構造及陸弧碰撞之立體示意圖（Ernst，1982）--2
圖1-2 台灣活動斷層分布圖（中央地質調查所，2000）----3
圖2-1 體積膨脹模式（Scholz et al., 1973）-----10
圖2-2 Rn-222自U-238的衰變鏈（實線指Rn-222衰變至Pb-210主要途徑）-----------------12
圖2-3 日本兵庫縣阪神地震前後地下水氡濃度之變化（Igaraghi, G., 1995）---------------14
圖3-1 水氡標準溶液液態閃爍計數之典型圖譜----------------19
圖3-2 水氡分析實驗室品保品管歷線圖（背景值及校正因子）--21
圖4-1 安通地下水水氡監測站位置圖（Kuo et al., 2006b）（空心星號：為2003年主震；實心星號: 為1951年主震；實心三角形: 為安通地下水氡濃度監測站）---25
圖4-2 池上斷層地表斷層從1986年至2004年的位移量測之位移速率演化曲線(Lee et al., 2005)------27
圖4-3 安通溫泉氡濃度監測井（D1）位於海岸山脈附近之地質構造圖及剖面圖 (Q: Holocene deposits全新世沖積層，Lc: Lichi mélange利吉混合層，Plw: Paliwan Formation八�媃W層，Fsl: Fanshuliao Formation蕃薯寮層，Tls: Tuluanshan Formation都巒山層，Bl: Basaltic block玄武岩岩塊，D1: 安通地下水氡濃度監測站，①：為池上斷層或縱谷斷層；②：永豐斷層) （Kuo et al., 2006a）---------32
圖4-4 安通溫泉區4家溫泉旅館所擁有之溫泉井相對位置圖（公尺）-------------------35
圖5-1 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站成功地震前後水氡濃度之異常變化（Kuo et al., 2006a）-----------38
圖5-2 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站與2003-12-10地震矩規模MW6.8成功地震震央之相對位置及餘震分布圖（空心星號：為2003年主震；空心圓：為2003年餘震；實心星號: 為1951年主震；實心三角形: 為安通地下水氡濃度監測站；①：為池上斷層或縱谷斷層；②：永豐斷層）（Kuo et al., 2006a）----------------------39
圖5-3 在60℃時不同比例氣體飽和度及安通溫泉吉祥站地下水水氡濃度變化圖（Kuo et al., 2006a）-----43
圖5-4 玉里安通溫泉鄰近2003年7月至2004年4月雨量統計（中央氣象局）---------------46
圖5-5 玉里安通溫泉鄰近2003年7月至2004年4月大氣壓力統計（中央氣象局）----------------47
圖5-6 玉里安通溫泉鄰近2003年7月至2004年4月大氣溫度統計（中央氣象局）-----------------48
圖5-7 安通溫泉吉祥站地下水氡濃度監測站連續抽水水氡連續採樣----------------49
圖A-1 Level Troll 500型自動水位紀錄器-------------------70
圖A-2 安通溫泉區4家溫泉旅館所擁有之溫泉井配置圖（公尺）-72
圖A-3 吉祥B井2007/5/1所得抽水試驗數據執行Jacob直線分析--76
圖A-4 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站地下含水層導水係數T（Transmissivity)-----------------79
圖A-5 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站地下含水層儲水係數S（Storage Coefficient）-------------80
圖B-1 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站吉祥A井生產能力---------82
圖B-2 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站吉祥B井地下水水位監測---83
圖B-3 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站鄰近地區雨量紀錄(2008/2/20前為玉里氣象站資料；2008/2/20後為明里氣象站資料）--------84
圖B-4 吉祥B井2007年6月地下水位記錄---------------------85
圖B-5 吉祥B井2007年7月地下水位記錄---------------------86
圖B-6 吉祥B井2007年8月地下水位記錄---------------------87
圖B-7 吉祥B井2007年9月地下水位記錄---------------------88
圖B-8 吉祥B井2007年10月地下水位記錄--------------------89
圖B-9 吉祥B井2007年11月地下水位記錄--------------------90
圖B-10 吉祥B井2007年12月地下水位記錄-------------------91
圖B-11 吉祥B井2008年1月地下水位記錄--------------------92
圖B-12 吉祥B井2008年2月地下水位記錄--------------------93
圖B-13 吉祥B井2008年3月地下水位記錄--------------------94
圖B-14 吉祥B井2008年4月地下水位記錄--------------------95
圖B-15 吉祥B井2008年5月地下水位記錄--------------------96
圖B-16 吉祥B井2008年6月地下水位記錄--------------------97
圖B-17 吉祥B井2008年7月地下水位記錄--------------------98
圖B-18 吉祥B井2008年8月地下水位記錄--------------------99
圖B-19 吉祥B井2008年10月地下水位記錄------------------100
圖B-20 吉祥B井2008年11月地下水位記錄------------------101
圖B-21 吉祥B井2008年12月地下水位記錄------------------102
圖B-22 吉祥B井2009年1月地下水位記錄-------------------103
圖B-23 吉祥B井2009年2月地下水位記錄-------------------104



表目錄
表3-1 安通溫泉吉祥水氡濃度監測站溫泉水化學組成分析-----23
表4-1 安通溫泉區溫泉旅館溫泉井井位---------------------34
表4-2 安通溫泉區4家溫泉旅館溫泉井水質分析（濃度ppm)----36
表5-1 2008年農曆年長時間抽水連續採樣工作記錄-----------50
表A-1 安通溫泉區溫泉旅館溫泉井井位---------------------71

參考文獻：

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