台灣大百科橫幅

溫泉

自然湧出地表的地下熱水。學術上定義的溫泉是指從地底下自然湧出的泉水,水溫高於當地年平均氣溫5℃以上。臺灣溫泉法定義的溫泉為:地下自然湧出或人為抽取之泉溫30℃以上,且泉質符合溫泉標準者。溫泉常因目的或採用的標準不同,而有不同的分類。最常用的溫泉分類標準有化學組成、地質性質、物理性質。
依化學組成成分可分為:(一)氯化物泉:可能來自海水、地層水、火山氣體或火成岩。除火山氣體會造成酸性泉外,其餘大都是中性泉。依據酸鹼度可將氯化物泉分為3類:碳酸氫鈉氯化物泉、酸性硫酸鹽氯化物泉、中性硫酸鹽氯化物泉。(二)碳酸鹽泉:在含有豐富的二氧化碳的地層,如變質岩區和火山岩區,二氧化碳可溶於水中形成碳酸,與圍岩發生化學反應,生成碳酸鹽泉,其一般多為中性泉及弱鹼性泉。碳酸鹽泉依據所含陽離子的種類及多寡,可再細分為4種:碳酸氫鈉泉、碳酸氫鈣鈉泉、硫酸鹽碳酸氫鈉泉、氯化物碳酸氫鈉泉。(三)硫酸鹽泉:可能來自火山氣體、硫化物氧化、蒸發鹽類、海水與地層水。前兩者主要形成酸性泉,其他均為中性泉。硫酸鹽泉依據泉水的酸鹼值又可細分為:酸性硫酸鹽、中性硫酸鹽泉、重曹泉、重碳酸土類泉、食鹽泉、氯化土鹽類泉、芒硝泉、石膏泉和正苦味泉。
依地質性質可把溫泉區分為火成岩區溫泉、沉積岩區溫泉和變質岩區溫泉。臺灣火成岩區溫泉主要分布在北部的大屯火山群、宜蘭的龜山島和臺東綠島等地。沉積岩區溫泉主要分布在西部麓山帶、恆春半島、宜蘭平原和海岸山脈等地。變質岩區溫泉主要分布在雪山山脈中央山脈東西兩側。
根據溫泉的物理狀態、外觀和活動等特徵,溫泉可分為普通溫泉、間歇溫泉、沸泉、噴泉、噴氣孔或硫氣孔和熱泥泉等6類。(一)普通溫泉:水溫在沸點以下的溫泉,這是地球表面分布最多的溫泉。(二)間歇溫泉:水溫在沸點以下的溫泉,溫泉湧出是間歇性的,而非持續不斷的流出,這種溫泉比較少見。(三)沸泉:溫泉水的溫度如果達到沸點左右,就變成沸泉。水溫介於93℃至100℃之間,視沸泉所在的標高而定。(四)噴泉:若熱水溫度遠超過沸點,在適當的地質條件下,就可能造成噴泉。噴泉也是一種間歇泉,噴出的間歇時間分為固定和不固定兩種,間歇泉如美國黃石公園的老忠實噴泉,約隔32至98分鐘噴發一次,每次持續2至5分鐘。(五)噴氣孔或硫氣孔:地下高溫熱水在地下水面附近氣化成蒸氣之後,蒸氣繼續往上升至地面噴出而形成噴氣孔,若噴出的氣體以硫化氫為主,則形成硫氣孔。(六)熱泥泉:熱泥泉不同於一般溫泉,在於其流出地表時,混合有大量的泥漿,形成濃度不依與混濁的熱泥漿水,泥漿主要為黏土礦物所組成,為熱水和周圍岩石長期接觸與腐蝕而形成的。
溫泉依流出地表時的溫度,可分為低溫溫泉、中溫溫泉、高溫溫泉和沸騰溫泉等4種。(一)低溫溫泉:溫度高於年平均溫度5℃至49℃之間。(二)中溫溫泉:溫度大約是在50℃至74℃之間。(三)高溫溫泉:溫度大約是在75℃至96℃之間。(四)沸騰溫泉:溫度高於97℃以上,泉水有沸驣現象,且常伴有蒸氣出現。
溫泉的形成必須考慮其熱源和化學成分來源,以及這些熱水溫泉如何到達地表。故溫泉形成需具備3個條件:(一)地下必須有熱水存在:地下深處若要有水,就必須有多孔隙的含水層。其溫度高低則視含水岩層的深度及當地的地溫梯度而定。(二)必須有靜水壓力差導致熱水上湧。(三)岩石中須有深長裂隙供熱水通達地面:裂隙本身雖無力驅使熱水上升,但可提供熱水上升之通路,其最大功用在於將深部熱水提升至地表附近而利於開發。
臺灣溫泉的分布相當多且廣,有記載的溫泉露頭超過129處,其中以大屯火山群的溫泉分布最廣、規模最大。大屯火山群的溫泉可分為3類:(一)酸性硫酸鹽氯化物泉:主要是由深部火山氣體中的硫化氫,溶解於含氯化物的地層水中氧化成硫酸,形成酸性硫酸鹽氯化物的熱水,然後再上升過程中參雜少量的地表水而成;(二)低濃度的酸性硫酸鹽泉:主要是由火山氣體和水蒸氣的混合,上升至地表時冷凝而成,水中的氯離子含量低,而硫酸根離子的含量甚高;(三)低溫低濃度的中性碳酸氫鈉泉:可能是在大屯火山群地底下原有的地下水,被火山的熱量間接加熱所形成。
變質岩區的溫泉主要分布在中央山脈及其兩側的山區,以碳酸氫鈉泉為主,溫泉水中之鈉離子與碳酸氫根離子,可能是由二氧化碳與岩石中的鈉長石作用而成。由於變質岩中普遍存在有二氧化碳與鈉長石,故容易形成碳酸氫鈉泉的溫泉。臺灣變質岩區溫泉的另一特色是溫泉水中的氯離子含量低,與火山岩區及沉積岩區的溫泉氯離子含量差別甚大,主要是因為變質岩區中的氯離子來源較少、供應不足所致。
沉積岩區的溫泉主要分布在西部麓山帶和東部宜蘭地區中新世地層。溫泉種類以碳酸氫鹽泉、碳酸氫鈉泉和氯化物泉等3種。前兩種的分布較廣、規模較大,主要是由沉積岩地底下深處變質岩內的熱水上升循環進入沉積岩層內與氯化物的地層水混合而成。氯化物泉以嘉義中崙和臺南的關子嶺溫泉最具代表性。

撰稿者:宋聖榮
最後修訂日期:98年09月24日
參考資料:
1 LaMoreaux, Philip E. and Judy T. Tanner, eds. 2001. Springs and bottled waters of the world: ancient history, source, occurence, quality, and use. New York: Springer.
2 Todd, David Keith. 1980. Groundwater hydrology. New York: Wiley.
3 陳肇夏。1981。《地熱地質與探勘》。臺北:貞觀。
4 陳肇夏。1989。〈臺灣的溫泉和地熱〉。《地質》,9(2):327-339。
5 宋聖榮、劉佳玫。2003。《臺灣的溫泉》。「臺灣地理百科」23。臺北:遠足文化。