淺析福建與臺灣海峽深部高溫巖體構造應力場地質響應

莊慶祥 鄭霜高 姜兆鈞 莊公勛

（1 福建省能源研究會 福建福州 350001 2 漳州市老科技工作者協會 福建漳州 363000 3 福建省祥和地熱開發有限公司院士專家工作站 福建漳州 363000）

華南大陸位于歐亞大陸東南端，東臨西太平洋，西以青藏高原東緣的攀西構造帶為鄰，北以秦嶺－大別山造山帶為界，南與南海和亞丁灣相接，地球動力學特征主要表現為大陸邊緣地殼生長和大陸增生，并具有獨特的演化模式，演化過程又與南亞和西南太平洋地帶的深層動力過程以及殼、幔、核結構具有密切聯系。因此，華南大陸巖石圈的精細結構和構造地帶的地球物理邊界場響應和動力機制的研究乃是當今地學界普遍關注的焦點之一［1］。從地球板塊動力學理論出發，歐亞板塊與太平洋板塊及菲律賓板塊在中國東南陸緣地帶的碰撞、俯沖、消減直接影響到閩、浙、粵等整個東南陸緣地帶。它們相互作用的主壓應力方向為北西向，導致了北西向斷裂成為張性或張扭性，構成了該地帶地下熱水的良好通道并驅使該地帶深部物質運移，而與其垂直的北東向大斷裂則屬壓性或壓扭性［2］；晚更新世后斷層活動則轉變為以張性、張扭性為主。

華南大陸特別是陸緣地帶復雜的構造格局和活動狀態，關系著這一地帶的水熱活動以及深部熱物質活動的行為與軌跡。動力學特征主要表現為我國大陸邊緣地帶地殼生長和大陸增生最活躍的大陸邊緣，也是陸－洋過渡帶，殼－幔物質與能量強烈的交換地帶，即構造側向不連續地帶［3］。

1 中生代研究區構造應力場的基本特征

自晚三疊世以來，庫拉－太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，在福建大陸邊緣平行俯沖帶形成一系列北東向斷陷帶和拗陷帶，地殼運動轉以斷塊構造運動為主。本研究區在構造形成、發展演化過程中，經歷了多次擠壓、拉張交替的變形過程［4］。

晚侏羅世末是燕山運動最強烈的活動時期。研究區內以劇烈的斷裂變形為顯著特征。構造應力場主壓應力為南東－北西向。

白堊紀晚期研究區斷裂構造活動仍較強烈。這一時期構造應力場主壓應力方向為近南北向，處于拉張應力狀態。

2 新構造時期的應力場特征

2.1 新構造期的構造變形及構造應力場

晚第三紀以來，太平洋板塊通過菲律賓海小板塊向北西西方向的擠壓作用，使亞洲大陸再次受到強烈的擠壓，在臺灣及其附近的亞洲沿岸地帶褶皺隆起，形成了北北東向的臺灣褶皺帶。在這個應力場作用下，臺灣海峽由陸緣盆地變為臺灣島弧后殘存盆地，沿北東向斷陷成為活動裂谷，即特大型地塹式的沉降帶活動裂谷。福建地區第三紀時期主要是隆起遭受剝蝕。但在金門、龍海、漳浦沿海小斷陷盆地內，晚第三紀至第四紀時，尚有基性巖漿噴發期間有砂、砂礫層堆積，組成玄武巖及沉積夾層。研究區閩臺梯級過渡帶晚第三紀構造運動，是在燕山運動奠定的構造格局基礎上進一步發展的，仍以斷裂及由斷裂控制的斷塊差異升降活動為特征。主壓應力軸方向北西西—南東東（112°～124°）。這個應力場與鄰近的沿海地區以及臺灣海峽西部晚第三紀以來的構造應力場也是一致的。

2.2 構造應力場與新構造應力場

研究區北西向斷裂帶橫向切割北東向斷裂帶（臺灣海峽沉降帶相反，則北東向斷裂帶橫向切割北西向斷裂帶），形成了活動構造地貌的特殊組合特征。一系列長軸走向為北北東—北東向斷塊隆起的山地、丘陵和河谷平行排列，地勢自西北向南東呈階梯狀下降和沿海海灣地帶地形的反差，海岸線整體走向呈北東向的上升為主的總趨勢等，這些均受北北東－北東向斷裂控制。由于受北西向張斷裂橫向切割，在兩組斷裂交而不會的脆弱地段，產生了一系列長軸為北西向的追蹤式斷陷區（地塹式斷陷盆地）。福建沿海地區晚第三紀以來斷裂構造所控制的構造地貌組合及沖—洪積扇變形的特征，明顯反映了地殼受北西西—南東東向擠壓應力作應力作用的結果。臺灣海峽在東、西兩岸北東、北北東向第四紀新構造活動斷裂夾持下，大幅度沉降，在北西西—南東東擠壓構造應力作用下，發育密集分布的北東、北西向兩組第四紀新構造活動斷裂、北東向斷裂切割北西向斷裂。在這兩組斷裂劇烈活動作用下，以這兩組斷裂為邊界的斷塊隆（凸）起、拗（凹）陷相間排列，大中小地震源（體）密集分布，油氣熱解成因［5］清楚表明臺灣海峽沉降帶深部熱物質活動與深部高溫巖體派生的地熱異常、地震異常等八大地質響應十分劇烈，干熱巖地熱潛能無限。

3 現代構造應力場

現代構造應力場是新構造時期應力場的繼續和發展。研究區活動斷裂的現代運動基本上繼承了新構造期以來的運動方式。

中更新世未期和晚新世以來，研究區內重新轉為構造活躍期，構造運動的表現仍以斷裂及斷塊差異活動為主要形式。斷裂活動具有自陸向海（自西往東）增強為明顯趨勢，閩臺梯級過渡帶東側斷裂為北東向長樂－詔安第四紀新構造活動斷裂帶，是福建陸地上活動性最明顯的活動斷裂，其活動特征通過斷層形跡直觀地表現出來。它控制沿海地帶一些斷陷盆地和斷陷海灣的形成和發育。北西向斷裂與主壓應力方向相同，為張性斷裂帶，以地塹式活裂谷為主，形成晚于北東向斷裂，在沿海地區與北東向斷裂交而不會形成閉圈，陸緣為地塹式海灣、河口平原、大型斷陷盆地，在內陸則形成中型、小型的山間斷陷盆地等活動裂谷。臺灣海峽則是繼續斷陷的巨型沉降帶活動裂谷。

中、新生代期，在菲律賓海板塊與太平洋板塊向歐亞大陸板塊碰撞、俯沖伸展構造作用下，區域北西西向或北西向或北東向地應力為張性或張扭性，北北東向或北東向地應力為壓性或壓扭性。經研究區內長期地質構造調查取證工作，表明大量北西西向、北西向或北北西向斷層和新生代盆地（一系列裂谷自東往西為臺灣海峽沉降帶、沿海的地塹式斷陷盆地、西部山區的地塹式山間盆地）表現出一種獨特的構造變形機制，反映了現代溝—弧—盆系統對鄰近大陸區域的影響。基于漳州地區的野外構造分析識別出了兩期典型的構造變形。其中，早期階段以正斷作用和基性巖脈侵入為主，形成了明顯的空間差異性構造格局。在沿海平原地區表現為形態清晰的地塹組合，在西部山區則表現為一系列近平行的線性山脊，這種構造組合模式是大陸邊緣在一定程度正交彎曲的情況下發生外弧伸展的結果。晚期變形階段以北西向走滑作用為主，在早期正斷作用的基礎上發育了大量的走滑斷層，并形成了一個轉化伸展的構造背景。我們認為晚期走滑變形階段極大地促進了盆地的形成，而且導致了分段的北西向構造在同一空間位置發生了明顯的走向旋轉。這一過程的動力學機制可以概括為西太平洋俯沖帶對中國東南沿海陸域地塊造成的遠緣影響。

如上所述，在區域地應力作用下，研究區自東往西、由南往北裂谷規模變小、巖石變質程度減弱、成巖與成礦作用減弱、斷層規模與活動強度變弱，地熱、地震、火山、地形地貌反差等深部高溫巖體異常地質響應減弱的總體趨勢十分明顯。

4 結語

研究區地應力場構造主壓應力方向為北西西－南東東，自東往西、由南向北應力消減趨勢明顯，昭示：研究區最東端的臺灣海峽沉降帶所受構造應力最大，干熱巖地熱潛力無限；次之是閩臺梯級過渡帶所受構造應力大，干熱巖地熱潛力巨大；再次之閩西南拗陷區所受構造應力較大，干熱巖地熱潛能大；最后是閩西北隆起區所受構造應力較大，干熱巖地熱潛能較大。