庄庆祥 姜兆钧 郑霜高 庄公勋

（1 福建省能源研究会 福建福州 350001 2 漳州市老科技工作者协会 福建漳州 363000 3 福建省祥和地热开发有限公司院士专家工作站 福建漳州 363000）

1 台湾海峡地球物理场与地球化学场异常地质响应

1.1 地球物理场异常地质响应

由于干热岩地热勘查与开发利用属于深地系统工程，钻探勘查与开发利用成本高，风险大，这完全是由于壳、幔介质分布不均匀、各向异性、非线性造成的。地表与浅层地热勘探对于干热岩的研究来说绝对是触及皮毛，看不到、摸不着，因此采用浅层地热水勘查方法解决深层干热岩问题是根本行不通也无法达到目的的。国内外实践证明地球物理场勘探方法是至今为止最科学、最经济、最有效、最精准的科学手段之一，可收到成本低、风险小、见效快的效果。如：采用人工地震爆炸波速勘探，可以准确圈定干热岩岩浆房热源体、热储低速体的分布；采用磁法勘探，可以有效圈定弱磁干热岩地热异常区与干热岩热盖层的范围、厚度的分布与变化情况；采用重力（密度）勘探法可以有效探寻干热岩热通分布、规模、范围大小等；采用电磁勘探法可以有效探寻干热岩高导低阻热异常热储体或岩浆房热源体的分布范围、埋藏深度等［1-4］。

1.1.1 重力场与磁场异常响应

台湾海峡的重力场特征主要表现为北东向分带、北西向成块的特点。重力异常高低相间、呈条带状北东向展布在台湾海峡上。从重力异常图上来看，近福建沿岸重力异常基本上为低值异常。台湾海峡中部重力异常为北东向展布的重力异常高值。台湾海峡东部和台湾岛沿岸，重力异常又基本上为低值异常。从整体看来，重力异常基本是北东向分带展布。但这些重力异常并不连续，被北西向的断裂分割成块［5］。

在台湾海峡范围内，重力低值异常区分别是台湾海峡的南部、厦门与澎湖群岛之间、台湾海峡东部、台湾岛新竹一带以外的海域，为重力异常的明显低值圈闭。这些低值圈闭分别是厦澎凹陷、乌丘屿凹陷、新竹凹陷、台西盆地、台西南盆地等。重力高值区对应的是东沙隆起、澎湖隆起、澎北隆起、北港隆起、观音隆起、台湾浅滩隆起等。凹陷与隆起相间排列，其边界分别是北东、北西两组断裂，后来的断块升降活动形成断陷（凹陷）和断隆（隆起）与区域性地幔隆、拗无关，说明海峡内凸起区和凹陷区干热岩地热潜能差别较小，纯蒸气干热岩地热资源分布可能会较均匀。重力勘查北东向断裂有：漳浦－同安－泉州－莆田－长乐分界断，台湾海峡中部断裂、义竹断裂、屈尺－老浓台湾近海域断裂带，也是几个磁场区的分界线，又是隆、凹的分界线，向东倾。北西向断裂有：泉州－台湾北港断裂、漳浦（礼士列岛－台湾浅滩南端断裂。北东东向断裂主要是台湾浅滩南端到澎湖群岛南端的连线及其延长线的高磁异常断裂带，东南倾。

台湾海峡磁性体即地壳花岗岩、基性侵入岩体，基底岩石的下界面即莫霍面埋深约18 km～25 km。地幔隆起幅度虽很大，但海峡沉降带内起伏变化幅度相对来说不大，但后期断裂活动的差异造成侵入岩侵入上隆幅度不一，隆起与凹陷相间排列。磁性体下界面埋深（莫霍面埋深）：仍以北东分带，即福建省陆地、深度自西往东变小34 km～30 km，而在台湾海峡中线西部变浅（自西往东）25 km～18 km，在中线以东（自西往东）又变深18 km～25 km，磁性层厚的地方，对应隆起；磁性层簿的地方，对应坳（凹）陷。

1.1.2 台湾海峡地震测深地层与构造

根据地震层分析，可划分出三套地震地层分别是前第三纪、古新进－始新世、晚渐新世－全新世，其间缺失晚中新世至更新世地层。台湾海峡内发育北东、北西、北北东向三组构造线，其中以北东向构造线起主导作用。北西向断裂走向300°～320°，是北西向成块的构造线，对晚第三纪沉积有一定控制作用。海峡内伴有强烈岩浆活动，地震剖面上常见有丘状火成岩体的反射，以基性喷发为主。新生代有五期岩浆活动，各期岩浆活动几乎都出现在沉积旋回的末期至0-旋回的初期。北西向断裂有：马祖－基隆断裂、泉州－台湾北港断裂、厦门－澎湖断裂、漳州－高雄断裂、漳浦（礼士列岛）－台湾浅滩断裂。北东向断裂有：平沄牛山岛－东山兄弟屿近岸海域断裂、台湾海峡中央断裂、屈尺－老浓海峡东界断裂等。北东东向断裂：台湾浅滩南端－澎湖南端连线断裂。台湾海峡地壳厚度18 km～25 km，岩石圈厚度60 km～80 km，是中国地壳、岩石圈最簿的区域，即中国壳、幔异常最突出的地方，海峡内大、中、小浅源震源体密集分布，表明上地壳内可能有众多岩浆房低速热源体分布。

1.2 地球化学场特征

根据温泉水（地热水）化学温标公式，可以估算出地下水循环深度（一般为3 km 深度）和干热岩热储顶部的温度；通过研究区大范围温泉逸出气体的氦碳同位素组成的分析测试、温泉水中溶解物地热温标的计算处理和温泉逸出气体二氧化碳一甲烷间碳同位素平衡分馏温度的计算，可以获得火山区及外围的现今氮同位素释放空间分布图像、最上部地壳温度场图像和二氧化碳、甲烷气体释放源区的温度［6］。岩石中氦含量测定可以辨别出幔源、壳源物质各自的含量与比例。通过岩石矿物成分分析，可以定性、定量判断干热岩岩石变质程度，做出该区域深部热物质上涌、运移、分异、变异、交换（能量）活动强度和成岩、成矿异常地质响应强度的判断。

海峡内地球化学勘查研究表明，区内构造异常的烃类主要来源于深部热解成因，与成熟的油气层密切相关，并推测源岩母质来源于陆相腐植质，可能为海湾泻湖相沉积的有机质受热分解转化而成［5］。表明台湾海峡沉降带内3 km～10 km 干热岩段蕴藏着丰富的超高温（300 ℃以上）、超高压的纯蒸气地热资源。

2 闽台梯级过渡带地球物理场异常地质响应

闽台梯级过渡带布格重力异常为自西往东等值线梯度增高，存在明显的重力梯度带。它是大陆边缘与陆架、近海地壳的一条界带，即为一断裂构造带［1］；重力异常区南部，其异常走向由北东逐渐转为西南向，甚至东西方向，清晰地反映出与北东向断裂有关的北西向局域断裂及其错动，如厦门附近等值线发生明显的北西向错动，其错距为6 km～7 km。得出：区内漳州盆地深处可能有熔融的岩浆存在；区内存在隐覆基性岩体，成瘤状；区内众多深大断裂近代仍有活动，深大断裂出露温泉，地下存在着很好的热物质运移通道，而且地温梯度高，地壳（上地壳）内存在低速层热源体［1-2］。

大地电磁测深发现福州－漳州一带地下85 km～170 km 深度范围存在一上地幔高导层（软流圈），估算漳州盆地大地热流值110 MW/m2，福州盆地118 MW/m2，反映这两处为上地幔顶部隆起区，软流圈埋深较浅，闽江断裂、九龙江断裂又分别为这两个热田深部热物质上涌提供了两条通道；福州闽江近东西向高导低阻弱磁异常带面约达1 500 km2，九龙江中、下游断裂带中自西往东的天宝－郭坑－龙海浮宫近东西向的高导低阻弱磁异常带面积达2 000 km2以上，均为近东西向的地热异常带，上地壳内可能会有岩浆房低速热源体分布。

人工地震深部探测与壳、幔速变异常结构：在漳州－华安之间的沙建附近震源深度小于15 km，Q 值偏高，深部有热物质运移，在深度10 km 左右地带呈现出低速层，厚度为5 km～8 km，速度为（5.8±0.1）km/s；发现在10 km～16 km 处有存在一低速体，且速度为5.8 km/s～6.2 km/s 的低速透镜体，主要分布在漳浦－长泰下方宽约90 km 的范围内，厚度4 km～6 km，以漳州市中心向两侧延伸，漳州市区埋深为10.2 km，向北加深，在长泰－安溪之间深达14.8 km［1-3］，低速层（体）即为岩浆囊（房）热源体。沿海海湾平原、河口平原、断陷盆地、山间断陷盆地等活裂谷上地壳可能均有岩浆囊低速热源体分布，埋深自南往北加深，即埋深8 km～14 km～18 km。

3 闽西南坳陷区与闽西北隆起区地球物理场异常地质响应

Pg 波走时的时间反映：闽西北隆起区基底岩石埋深相对较浅（上覆保温盖层薄），厚度0.8 km～1.5 km，闽西南坳陷区明显加深至2 km～3 km，最厚3.5 km。莫霍面（居里面）30 km～33 km。政和－大埔断裂以西，闽西南坳陷区下地壳中，明显的低速岩浆囊结构，几乎所有山间断陷盆地的下地壳内都有二层低速岩浆房热源体分布，其中武平盆地上地壳内有一层岩浆房低速热源体存在；而闽西北隆起区地壳内没有发现低速岩浆房热源体分布；从基底速度结构得到福建邵武－河源、政和－大埔和长乐－诏安（包括福安－南靖）3 条主要的东向新构造活动断裂带，至少延伸至基底深度的超壳深大断裂带［4］。

综上所述，福建与台湾海峡精细壳、幔密度结构、磁性结构、电性结构、人工地震波速结构刻画昭示：研究区深部高温岩体地球物理场与地球化学场异常地质响应强度自西往东、由北向南梯度增强十分明显；自东往西、由南向北，台湾海峡沉降带干热岩地热潜能巨大，闽台梯级过渡带干热岩地热潜能大，闽西南坳陷区干热岩地热潜能较大，闽西北隆起区干热岩地热潜能中等。