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1、臺灣西南部的泥火山分佈與油氣探勘潛能臺灣西南部的泥火山分佈與油氣探勘潛能陳 太 山 1 石 文 卿 2台灣中油公司探採事業部 1 技術室主任 2 測勘處綜合解釋組組長台灣西南部屏東平原及附近鑽井屢次發現天然氣，而且有多處泥火山噴出天然氣，經分析 多為熱成熟氣，顯示當地有氣源。根據近海海域震測線及新增之陸上二維震測資料解釋， 得知由小琉球往北進入陸上的鳳山背斜為一泥岩貫入體構造帶，推斷鳳山 1 號井可能鑽入 泥岩貫入中心裡面，鑽深 1,597 公尺以下時遇高壓現象，雖頻遇氣切，卻無生產價值。建議 以圍繞泥岩貫入體構造周圍的上傾地層為目標，再鑽一口新井，了解地下地質及岩性等， 驗證高屏泥火山地區之
2、儲油氣潛能。 關鍵詞：關鍵詞： 泥岩貫入體構造、泥火山、上傾地層There are numerous mud volcanoes found in the southwestern Taiwan. The erupted gas from the mud volcanoes is thermally mature. The gas cuts from several wells drilled in the Ping-tung plain also showed thermal maturity indicating a rich hydrocarbon potential in the ar
3、ea. Seismic data from the area showed a belt of mud dirpir structure extending northward from Liuchiu-hsu to Fungshan anticline. Well FS-1 was drilled into the mud core with high pore pressure below 1,597m. Although there were abundant gas cuts from Well FS-1, well test results proved uneconomical.
4、We suggest a new well be drilled into the up-dip sand bodies surrounding the mud dirpir to evaluate the natural gas potential in the mud volcano area. Key words: mud dirpir structure, mud volcano, up-dip sand body一、前一、前 言言 1970 年代在高屏附近海域實施震波測勘，資料顯示有多系列東北- 西南走向之泥岩貫入構 造，其中之一延伸至小琉球。本島高雄、屏東地區經野外地質調查結果，泥
5、火山之分佈似可與海域相貫連。依此構想於 2006 年起在高屏陸上地區實施震測。 所謂鳳山背斜構造，依震測資料解釋結果，應係泥岩貫入體侵入所造成。鳳山 1 號井以鳳 山背斜構造為鑽探目標，其不受泥岩貫入體擾動之較淺地層可能厚度過薄，致無法封閉油 氣；而較深部分可能鑽入泥岩貫入體核心且鑽遇凸鏡狀砂體，因而鑽進過程中氣切頻繁， 地層測驗結果只試出少量油氣，另依地層試氣及地面泥火山噴發之天然氣地化分析結果， 同屬熱成熟氣，顯示本地區應具探勘潛能。 泥岩貫入構造體因週期性運動，造成其間之微小盆地（mini-basin）之形成並沉積地層，其 後與泥岩貫入體及深部地層組構成一石油系統。生油岩可能來自深部頁岩
6、經熱能成熟後油 氣沿泥岩貫入體（超高壓帶）邊緣向壓力較低處移棲，儲集於微小盆地上傾儲集層中。而 儲集層上面之頁岩及旁側泥岩貫入體之邊壁高壓帶則可為蓋層。綜合言之，泥岩貫入體構 造，可自成一石油系統，高屏地區泥岩貫入體構造如具上述之機制，其四周之上傾地層應 具油氣封閉之條件。二、臺灣的泥火山二、臺灣的泥火山 泥貫入體(mud diapir) 是因海底快速沉積作用，沉積物內之水份排出很緩慢，沉積增加之荷重造成孔隙水壓力增加，後來因地殼碰撞之側向擠壓力作用，使得深部泥質沉積物往上抬 昇，將上部地層上拱形成類似背斜構造，部分會貫入上部地層中，常伴隨大量流體及甲烷。 由於組成為泥質沉積物、流體及氣體，無
7、明顯反射層，在震測剖面上會呈現空白震測相， 以此為和背斜構造之區分。泥貫入體一般隱伏於海床下方，如有裂隙或斷層貫穿地層，可 噴出泥質沉積物，於海床形成泥火山外觀，如泥貫入體抬昇出露海平面可形成陸地，例如 小琉球即為泥貫體出露海平面之陸地( 楊燦堯，2003)。海底泥火山(submarine mud volcano)即為泥貫入 體頂部出露海床噴出泥質 沉積物之錐狀體，海底泥 火山和在陸上泥火山一樣， 噴出物質均以泥為主，並 伴隨大量之甲烷氣。陸上 泥火山錐體直徑大約數公 尺至數十公尺，部份為泥 湖構造，而海底泥火山外 觀大部分呈現錐體形狀， 直徑大約數百公尺至三千 多公尺，遠較陸上泥火山 規模大
8、很多(楊燦堯，2003)。 為瞭解高雄屏東外海地 區的天然氣水合物(可燃冰)資源潛能，經濟部中央地質調查所從 2004 年開始進行各項海域 地質調查工作，利用商業探測船之線控水下無人載具(ROV)設備進行海底影像拍攝並繪製 高精密水深圖，在小琉球南側水深約 4001,000 公尺的海域，共發現 11 座海底錐狀泥火山 群的分佈(圖 1)，這些海底泥火山的大小不一，其中有 7 座錐形泥火山的直徑大於 2 公里(相 當於大屯火山錐體大小)，突出海床的高度約 150350 公尺。利用聲納探測，在部份泥火山地區，偵測到噴出海床高度達 270 公尺高的甲烷氣柱訊號(陳松春，2011)。 早年學者對於台灣
9、陸上的泥火山便 已有相當詳細的調查研究(圖 2)， 據石再添在 1967 年的調查，當時 台灣共計有 64 座泥火山分佈於 17 個地區（Shih, 1967） ；然經過多年 環境變遷與人為破壞，許多泥火山 已不再活動或已不見蹤跡（王等， 1988；謝，2000；葉，2003） ；依 據目前可以發現而仍在活動的泥火 山，可以分為觸口斷層活動區、古 亭坑背斜活動區、旗山斷層活動區、高屏海岸平原活動區及海岸山脈南 部活動區等五個主要活動區(楊燦 堯，2003)。泥火山在台灣油氣探 勘上有其意義，除中崙地區外，噴 發氣體以甲烷為主。甲烷及其它碳 氫化合物氣體屬有機熱成熟型，生 油岩以產氣為主，是新竹
10、-苗栗之外，台灣陸上另一個具油氣開發潛能的區域。唯噴發歷史 悠久，可能代表具有可觀的蘊藏量，也可能代表油氣散失殆盡(孫智賢等，2006)。圖 3 為台 灣西南部陸上的泥火山分佈圖。三、高屏地區探勘簡史三、高屏地區探勘簡史 高屏地區在臺灣的油氣探勘 史上仍屬於低度探勘地區， 然其豐富的油氣苗與泥火山顯示地底下可能蘊藏有豐富 的油氣。 1960 年代，根據類比型震 測資料及重磁資料，陸續鑽 探了大寮 1、2、3 號井 （TL-1、2、3） 、屏東 1 號 井（PTU-1） 、潮州 1 號井 （CCW-1）及鳳山 1 號井 （FS-1）等，其中鳳山 1 號 井於 1,800 公尺至 2,447 公
11、尺間頻有氣切，地層測驗也 曾試出少量油氣，而大寮地 區係於鑽水井時於 100 公尺 附近噴出大量水及可燃性氣 體，經判定可能為沼氣。自 1970 年以後，未曾進行任何鑽探工作，直到 1998 年才再由地質專業人員著手台灣西南部泥火山地質與油氣探勘潛能的研究；2003 年 2 月成立台西 盆地陸海域資料整合研究小組，提出南中國海大陸陸塊邊緣可 能分佈張裂初期之還原環境，有利於有 機物生油岩保存，而高屏地區恰位於此 北部陸塊之邊緣帶，南中國海之北端， 並位於台南盆地東側之南部坳陷區，其 地下早期地層可能有生油岩並達成熟階 段，為石油系統要件之一。隨即擬訂高 屏地區油氣潛能普查計畫案，內容包括地面地
12、質調查、重磁力測勘、地面油氣 採樣分析及震波測勘。 1976 年在高屏海域之震測資料，顯示有 一系列東北-西南向之泥岩貫入構造， 有由小琉球延伸進入陸上泥火山之趨勢。 自 2005 年至 2009 年，除將舊有海域震 測線重新處理外，在陸上陸續完成總共 約 450 公里的二維震測線(圖 4)。四、震測資料解釋四、震測資料解釋 首先檢視海域震測線 61-SW-14，小琉 球約位於本測線中點處，經過重新處理， 有明顯的 AVO 油氣效應及氣窗(gas chimney)現象(圖 5)，可以肯定高屏地區的油氣潛能。由海域震測線 Line 1(圖 6)和 Line 2(圖 7)可以清楚看 出泥岩貫入體的
13、構 造形貌，以 Horizon 6 代表泥 岩貫入體的頂部， 據此追蹤所有震測 線並繪製了全區的 構造形貌(圖 8)，本區的地下主要形 貌由東而西為潮州 背斜、潮州向斜及 大寮經鳳山 1 號井 至小琉球一線的背 斜，三條構造線均呈南北向且近乎平行，震測線 Line 3(圖 9)可為典型代表。 20052009 年間陸續新增之二維震測資料，因受限於高屏地區的工業發達、住宅綿密及交 通頻繁，部份震測剖面不盡理想，但根據近海海域震測線、井下地質、電測和地層測驗等 資料檢討解釋，完成圖 8，顯示由小琉球往北進入陸上的鳳山背斜為一泥岩貫入體構造帶， 並確認鳳山地下背斜為一東北西南走向的泥岩貫入構造，圍繞
14、泥岩貫入體周圍有明顯的 上傾地層尖滅現象。圖 9 顯示潮州背斜與鳳山背斜間有一向斜，背斜軸部幾無反射跡象， 潮州向斜中心則反射較良好。潮州 1 號井鑽於潮州背斜上，鑽深 700 公尺。271 公尺以下為中新世地層，由化石指示，本地層可能相當於台灣西部之南港湊合層，三個岩心顯示地層 急陡傾斜（65 度-27 度）且緻密， 此可能為造成潮州背 斜軸部無反射的原因。鳳山 1 號井鑽於鳳山 背斜，鑽探深度為 2,447 公尺。其合成震波係藉由電阻曲線 運算間接獲得(圖 9 左側)，在無反射區 無法進行比對。本井 當初(1970 年)依有孔 蟲化石鑑定認為鑽遇 地層均為嶺口礫岩， 後於 2008 年委託
15、探 採研究所做超微体化 石鑑定，認為 1,800 公尺以下有 NN15 之化石，應屬南勢崙砂岩層，然據當年駐井地質人員 回憶，本井岩性以頁岩或泥岩為主。鑽至 1,597 公尺時卡鑽，排阻時有氣切(Gas cut)，泥漿 比重由 1.45 調高至 1.76，此後至井底，為壓制頻繁出現的氣切，泥漿比重持續增加至 2.25。由於鳳山背斜軸部為震波無反射地帶，加上鑽遇高壓現象，推斷鳳山 1 號井可能鑽入 泥岩貫入中心(mud core)裡面，雖頻遇氣切，卻無生產價值。 相對於鳳山 1 號井，更早於 1964 年所鑽的大寮 1 號井則鑽於泥岩貫入中心外圍(參見圖 8)。圖 10 為大寮 1 號井之數化電
16、測圖及合成震波圖比對，震測時間剖面上 0.6 秒與 0.9 秒附近 之強反射分別對應於大寮 1 號井於 600 公尺與 900 公尺處所鑽遇之砂層，大寮 1 號井鑽深 900 公尺處之砂層顯示有高電阻，究係地層高含淡水所引起，抑或地層含氣所造成，由於當 年電測種類欠缺，無法進一步判釋。本井於鑽達 1,030 公尺後始置放瓦斯偵測器，至井底 1,145 公尺均未偵測到瓦斯，後因卡鑽打撈失敗而放棄。對於 600 公尺與 900 公尺處之高電 阻砂層，並未進行穿孔試氣，如今檢討起來，殊覺遺憾。選擇大寮 1 號井東方的一條南 北向震測剖面進行 AVO 分析(圖 11)，發現泥岩貫入體北側的上傾地層有油氣效應，因此建 議在大寮 1 號井鄰近稍高處再鑽一口井，以求證圍繞泥岩貫入體周圍上傾地層的油氣潛能。五、討論與結論五、討論與結論 AAPG Memoir 第 74 期（2001）21 世紀世界主要探勘趨勢文中，將泥岩貫入構造列為主要之探勘區，其成功之例子，有亞塞拜然、千里達海域、委內瑞拉海域及印尼陸上等地 區；台灣西南部嘉南平原區及新營、官田等地區曾發
