淺析福建省與臺(tái)灣海峽深部高溫巖體地球物理場(chǎng)與地球化學(xué)場(chǎng)地質(zhì)響應(yīng)

莊慶祥 姜兆鈞 鄭霜高 莊公勛

（1 福建省能源研究會(huì) 福建福州 350001 2 漳州市老科技工作者協(xié)會(huì) 福建漳州 363000 3 福建省祥和地?zé)衢_(kāi)發(fā)有限公司院士專家工作站 福建漳州 363000）

1 臺(tái)灣海峽地球物理場(chǎng)與地球化學(xué)場(chǎng)異常地質(zhì)響應(yīng)

1.1 地球物理場(chǎng)異常地質(zhì)響應(yīng)

由于干熱巖地?zé)峥辈榕c開(kāi)發(fā)利用屬于深地系統(tǒng)工程，鉆探勘查與開(kāi)發(fā)利用成本高，風(fēng)險(xiǎn)大，這完全是由于殼、幔介質(zhì)分布不均勻、各向異性、非線性造成的。地表與淺層地?zé)峥碧綄?duì)于干熱巖的研究來(lái)說(shuō)絕對(duì)是觸及皮毛，看不到、摸不著，因此采用淺層地?zé)崴辈榉椒ń鉀Q深層干熱巖問(wèn)題是根本行不通也無(wú)法達(dá)到目的的。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明地球物理場(chǎng)勘探方法是至今為止最科學(xué)、最經(jīng)濟(jì)、最有效、最精準(zhǔn)的科學(xué)手段之一，可收到成本低、風(fēng)險(xiǎn)小、見(jiàn)效快的效果。如：采用人工地震爆炸波速勘探，可以準(zhǔn)確圈定干熱巖巖漿房熱源體、熱儲(chǔ)低速體的分布；采用磁法勘探，可以有效圈定弱磁干熱巖地?zé)岙惓^(qū)與干熱巖熱蓋層的范圍、厚度的分布與變化情況；采用重力（密度）勘探法可以有效探尋干熱巖熱通分布、規(guī)模、范圍大小等；采用電磁勘探法可以有效探尋干熱巖高導(dǎo)低阻熱異常熱儲(chǔ)體或巖漿房熱源體的分布范圍、埋藏深度等［1-4］。

1.1.1 重力場(chǎng)與磁場(chǎng)異常響應(yīng)

臺(tái)灣海峽的重力場(chǎng)特征主要表現(xiàn)為北東向分帶、北西向成塊的特點(diǎn)。重力異常高低相間、呈條帶狀北東向展布在臺(tái)灣海峽上。從重力異常圖上來(lái)看，近福建沿岸重力異常基本上為低值異常。臺(tái)灣海峽中部重力異常為北東向展布的重力異常高值。臺(tái)灣海峽東部和臺(tái)灣島沿岸，重力異常又基本上為低值異常。從整體看來(lái)，重力異常基本是北東向分帶展布。但這些重力異常并不連續(xù)，被北西向的斷裂分割成塊［5］。

在臺(tái)灣海峽范圍內(nèi)，重力低值異常區(qū)分別是臺(tái)灣海峽的南部、廈門(mén)與澎湖群島之間、臺(tái)灣海峽東部、臺(tái)灣島新竹一帶以外的海域，為重力異常的明顯低值圈閉。這些低值圈閉分別是廈澎凹陷、烏丘嶼凹陷、新竹凹陷、臺(tái)西盆地、臺(tái)西南盆地等。重力高值區(qū)對(duì)應(yīng)的是東沙隆起、澎湖隆起、澎北隆起、北港隆起、觀音隆起、臺(tái)灣淺灘隆起等。凹陷與隆起相間排列，其邊界分別是北東、北西兩組斷裂，后來(lái)的斷塊升降活動(dòng)形成斷陷（凹陷）和斷隆（隆起）與區(qū)域性地幔隆、拗無(wú)關(guān)，說(shuō)明海峽內(nèi)凸起區(qū)和凹陷區(qū)干熱巖地?zé)釢撃懿顒e較小，純蒸氣干熱巖地?zé)豳Y源分布可能會(huì)較均勻。重力勘查北東向斷裂有：漳浦－同安－泉州－莆田－長(zhǎng)樂(lè)分界斷，臺(tái)灣海峽中部斷裂、義竹斷裂、屈尺－老濃臺(tái)灣近海域斷裂帶，也是幾個(gè)磁場(chǎng)區(qū)的分界線，又是隆、凹的分界線，向東傾。北西向斷裂有：泉州－臺(tái)灣北港斷裂、漳浦（禮士列島－臺(tái)灣淺灘南端斷裂。北東東向斷裂主要是臺(tái)灣淺灘南端到澎湖群島南端的連線及其延長(zhǎng)線的高磁異常斷裂帶，東南傾。

臺(tái)灣海峽磁性體即地殼花崗巖、基性侵入巖體，基底巖石的下界面即莫霍面埋深約18 km～25 km。地幔隆起幅度雖很大，但海峽沉降帶內(nèi)起伏變化幅度相對(duì)來(lái)說(shuō)不大，但后期斷裂活動(dòng)的差異造成侵入巖侵入上隆幅度不一，隆起與凹陷相間排列。磁性體下界面埋深（莫霍面埋深）：仍以北東分帶，即福建省陸地、深度自西往東變小34 km～30 km，而在臺(tái)灣海峽中線西部變淺（自西往東）25 km～18 km，在中線以東（自西往東）又變深18 km～25 km，磁性層厚的地方，對(duì)應(yīng)隆起；磁性層簿的地方，對(duì)應(yīng)坳（凹）陷。

1.1.2 臺(tái)灣海峽地震測(cè)深地層與構(gòu)造

根據(jù)地震層分析，可劃分出三套地震地層分別是前第三紀(jì)、古新進(jìn)－始新世、晚漸新世－全新世，其間缺失晚中新世至更新世地層。臺(tái)灣海峽內(nèi)發(fā)育北東、北西、北北東向三組構(gòu)造線，其中以北東向構(gòu)造線起主導(dǎo)作用。北西向斷裂走向300°～320°，是北西向成塊的構(gòu)造線，對(duì)晚第三紀(jì)沉積有一定控制作用。海峽內(nèi)伴有強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)，地震剖面上常見(jiàn)有丘狀火成巖體的反射，以基性噴發(fā)為主。新生代有五期巖漿活動(dòng)，各期巖漿活動(dòng)幾乎都出現(xiàn)在沉積旋回的末期至0-旋回的初期。北西向斷裂有：馬祖－基隆斷裂、泉州－臺(tái)灣北港斷裂、廈門(mén)－澎湖斷裂、漳州－高雄斷裂、漳浦（禮士列島）－臺(tái)灣淺灘斷裂。北東向斷裂有：平?jīng)V牛山島－東山兄弟嶼近岸海域斷裂、臺(tái)灣海峽中央斷裂、屈尺－老濃海峽東界斷裂等。北東東向斷裂：臺(tái)灣淺灘南端－澎湖南端連線斷裂。臺(tái)灣海峽地殼厚度18 km～25 km，巖石圈厚度60 km～80 km，是中國(guó)地殼、巖石圈最簿的區(qū)域，即中國(guó)殼、幔異常最突出的地方，海峽內(nèi)大、中、小淺源震源體密集分布，表明上地殼內(nèi)可能有眾多巖漿房低速熱源體分布。

1.2 地球化學(xué)場(chǎng)特征

根據(jù)溫泉水（地?zé)崴┗瘜W(xué)溫標(biāo)公式，可以估算出地下水循環(huán)深度（一般為3 km 深度）和干熱巖熱儲(chǔ)頂部的溫度；通過(guò)研究區(qū)大范圍溫泉逸出氣體的氦碳同位素組成的分析測(cè)試、溫泉水中溶解物地?zé)釡貥?biāo)的計(jì)算處理和溫泉逸出氣體二氧化碳一甲烷間碳同位素平衡分餾溫度的計(jì)算，可以獲得火山區(qū)及外圍的現(xiàn)今氮同位素釋放空間分布圖像、最上部地殼溫度場(chǎng)圖像和二氧化碳、甲烷氣體釋放源區(qū)的溫度［6］。巖石中氦含量測(cè)定可以辨別出幔源、殼源物質(zhì)各自的含量與比例。通過(guò)巖石礦物成分分析，可以定性、定量判斷干熱巖巖石變質(zhì)程度，做出該區(qū)域深部熱物質(zhì)上涌、運(yùn)移、分異、變異、交換（能量）活動(dòng)強(qiáng)度和成巖、成礦異常地質(zhì)響應(yīng)強(qiáng)度的判斷。

海峽內(nèi)地球化學(xué)勘查研究表明，區(qū)內(nèi)構(gòu)造異常的烴類主要來(lái)源于深部熱解成因，與成熟的油氣層密切相關(guān)，并推測(cè)源巖母質(zhì)來(lái)源于陸相腐植質(zhì)，可能為海灣瀉湖相沉積的有機(jī)質(zhì)受熱分解轉(zhuǎn)化而成［5］。表明臺(tái)灣海峽沉降帶內(nèi)3 km～10 km 干熱巖段蘊(yùn)藏著豐富的超高溫（300 ℃以上）、超高壓的純蒸氣地?zé)豳Y源。

2 閩臺(tái)梯級(jí)過(guò)渡帶地球物理場(chǎng)異常地質(zhì)響應(yīng)

閩臺(tái)梯級(jí)過(guò)渡帶布格重力異常為自西往東等值線梯度增高，存在明顯的重力梯度帶。它是大陸邊緣與陸架、近海地殼的一條界帶，即為一斷裂構(gòu)造帶［1］；重力異常區(qū)南部，其異常走向由北東逐漸轉(zhuǎn)為西南向，甚至東西方向，清晰地反映出與北東向斷裂有關(guān)的北西向局域斷裂及其錯(cuò)動(dòng)，如廈門(mén)附近等值線發(fā)生明顯的北西向錯(cuò)動(dòng)，其錯(cuò)距為6 km～7 km。得出：區(qū)內(nèi)漳州盆地深處可能有熔融的巖漿存在；區(qū)內(nèi)存在隱覆基性巖體，成瘤狀；區(qū)內(nèi)眾多深大斷裂近代仍有活動(dòng)，深大斷裂出露溫泉，地下存在著很好的熱物質(zhì)運(yùn)移通道，而且地溫梯度高，地殼（上地殼）內(nèi)存在低速層熱源體［1-2］。

大地電磁測(cè)深發(fā)現(xiàn)福州－漳州一帶地下85 km～170 km 深度范圍存在一上地幔高導(dǎo)層（軟流圈），估算漳州盆地大地?zé)崃髦?10 MW/m2，福州盆地118 MW/m2，反映這兩處為上地幔頂部隆起區(qū)，軟流圈埋深較淺，閩江斷裂、九龍江斷裂又分別為這兩個(gè)熱田深部熱物質(zhì)上涌提供了兩條通道；福州閩江近東西向高導(dǎo)低阻弱磁異常帶面約達(dá)1 500 km2，九龍江中、下游斷裂帶中自西往東的天寶－郭坑－龍海浮宮近東西向的高導(dǎo)低阻弱磁異常帶面積達(dá)2 000 km2以上，均為近東西向的地?zé)岙惓В系貧?nèi)可能會(huì)有巖漿房低速熱源體分布。

人工地震深部探測(cè)與殼、幔速變異常結(jié)構(gòu)：在漳州－華安之間的沙建附近震源深度小于15 km，Q 值偏高，深部有熱物質(zhì)運(yùn)移，在深度10 km 左右地帶呈現(xiàn)出低速層，厚度為5 km～8 km，速度為（5.8±0.1）km/s；發(fā)現(xiàn)在10 km～16 km 處有存在一低速體，且速度為5.8 km/s～6.2 km/s 的低速透鏡體，主要分布在漳浦－長(zhǎng)泰下方寬約90 km 的范圍內(nèi)，厚度4 km～6 km，以漳州市中心向兩側(cè)延伸，漳州市區(qū)埋深為10.2 km，向北加深，在長(zhǎng)泰－安溪之間深達(dá)14.8 km［1-3］，低速層（體）即為巖漿囊（房）熱源體。沿海海灣平原、河口平原、斷陷盆地、山間斷陷盆地等活裂谷上地殼可能均有巖漿囊低速熱源體分布，埋深自南往北加深，即埋深8 km～14 km～18 km。

3 閩西南坳陷區(qū)與閩西北隆起區(qū)地球物理場(chǎng)異常地質(zhì)響應(yīng)

Pg 波走時(shí)的時(shí)間反映：閩西北隆起區(qū)基底巖石埋深相對(duì)較淺（上覆保溫蓋層薄），厚度0.8 km～1.5 km，閩西南坳陷區(qū)明顯加深至2 km～3 km，最厚3.5 km。莫霍面（居里面）30 km～33 km。政和－大埔斷裂以西，閩西南坳陷區(qū)下地殼中，明顯的低速巖漿囊結(jié)構(gòu)，幾乎所有山間斷陷盆地的下地殼內(nèi)都有二層低速巖漿房熱源體分布，其中武平盆地上地殼內(nèi)有一層巖漿房低速熱源體存在；而閩西北隆起區(qū)地殼內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)低速巖漿房熱源體分布；從基底速度結(jié)構(gòu)得到福建邵武－河源、政和－大埔和長(zhǎng)樂(lè)－詔安（包括福安－南靖）3 條主要的東向新構(gòu)造活動(dòng)斷裂帶，至少延伸至基底深度的超殼深大斷裂帶［4］。

綜上所述，福建與臺(tái)灣海峽精細(xì)殼、幔密度結(jié)構(gòu)、磁性結(jié)構(gòu)、電性結(jié)構(gòu)、人工地震波速結(jié)構(gòu)刻畫(huà)昭示：研究區(qū)深部高溫巖體地球物理場(chǎng)與地球化學(xué)場(chǎng)異常地質(zhì)響應(yīng)強(qiáng)度自西往東、由北向南梯度增強(qiáng)十分明顯；自東往西、由南向北，臺(tái)灣海峽沉降帶干熱巖地?zé)釢撃芫薮螅}臺(tái)梯級(jí)過(guò)渡帶干熱巖地?zé)釢撃艽螅}西南坳陷區(qū)干熱巖地?zé)釢撃茌^大，閩西北隆起區(qū)干熱巖地?zé)釢撃苤械取?/p>