浅析福建深部高温岩体地震异常响应

2020-10-30庄庆祥郑霜高姜兆钧庄公勋

能源与环境 2020年5期

庄庆祥郑霜高姜兆钧庄公勋

（1福建省能源研究会福建福州 350001 2福建省祥和地热开发有限公司福建漳州 363000）

天然地震研究是干热岩地热资源勘查初始阶段的关键性与不可或缺的工作内容，它可为区域干热岩地热勘查设计提供科学的工作方案、工作对象、工作内容、工作手段与战略决策等信息依据。天然地震是深部高温岩体最直观的地质响应，它是深部热物质上涌、运移、调整、变异、交换的产物，为干热岩勘查八大标准之一，是核心的标准之一。研究表明，大地震源之下必有岩浆房热源低速体和抵达上地幔软流层的隐伏断裂存在，大地震震源体及其之上花岗岩体是干热岩热储体，热储体之上为一定厚度的保温盖层，得出大地震震源体附近干热岩地热资源必定异常的丰富，浅源大地震震源体附近往往具备狭义干热岩必要条件与充分条件的结论。由此可见，通过天然地震与人工地震勘查，可以找到优质的干热岩地热资源。

本文以福建省公元287—1998年计1712年期间发生的645次≥3级地震为依据［1］，对福建全境进行地震分区划分，深入分析研究各地震分区地震分布、频度、强度、密度特征与规律，进行对比排队，达到探索所在地震分区深部高温岩体地震地质响应程度及判断干热岩地热资源丰富程度的目标。

1 福建海、陆域地震分区概述

按所处地理位置与地质构造单元，可将福建全境自东往西划分为台湾海峡西部（包括沿海岛屿）、福建东部沿海陆地和福建西部内陆等三大地震分区（表1）。

1.1 台湾海峡西部地震分区

台湾海峡西部地震分区地震强度、频度、密度最大，全部≥7级特大地震（4次）均发生此地震分区内；6～6.9级大地震2次，占福建全境同类地震总数的50%；4.7～5.9级中强地震9次，占福建省全境同类地震总数的29.03%；3～4.6级中小地震91次，占福建全境同类地震总数的15.02%，为福建三大分区中地震强度、频度与密度最强的地震分区，也是福建最具潜力的干热岩地热资源分布区。

1.2 福建东部沿海陆地地震分区

无≥7级特大地震发生；6～6.9级大地震2次，占全省同类地震总数的50%；4.7～5.9级中强地震15次，占全省同类地震总数的48.39%；3～4.6级中小地震316次，占全省同类地震总数的52.21%。该分区地震强度、频度与密度位居福建三大地震分区第二位。

1.3 福建西部内陆地震分区

无≥7级特大地震和6～6.9级大地震；4.7～5.9级中强地震7次，占全省同类地震总数的22.58%；3～4.6级中小地震199次，占全省同类地震总数的32.84%。其地震强度、频度与密度居三个地震分区的末位。

由此可见，福建地震强度、频度与密度自东往西变弱、少、小的趋势十分明显，与福建温泉、浅层地热水分布特征、规律吻合一致。

2 台湾海峡西部海域分区中各地震亚区地震分布频次特征

福建省海域各亚区≥3级（公元287—1998年计1712年）地震统计见表2。

2.1 诏安、东山海域地震亚区

以3次≥7级特大地震、1次6～6.9级大地震、3次4.7～5.9次中强地震和17次3～4.6级中小地震位居福建省各地震亚区之首。干热岩地热资源可能非常丰富。

2.2 泉州市区海域地震亚区

以1次≥7级特大地震、1次6～6.9级大地震、3次4.7～5.9级中强地震和4次3～4.6级中小地震。位居全省各地震亚区第二位，可能干热岩地热资源也很丰富。

2.3 金门海域地震亚区

以1次6～6.9级大地震、27次3～4.6级中小地震位居台湾海峡西部分区各亚区第三位，干热岩地热资源可能较丰富。

2.4 厦门岛及其海域地震亚区

以1次4.7～5.9级中强地震和25次3～4.6级中小地震位居台湾海峡西部分区各亚区第四位，可能干热岩地热资源较为丰富。

表1 福建省海陆域≥3级（公元287—1998年计1712年）地震统计表

表2 福建省海域各亚区≥3级（公元287—1998年计1712年）地震统计表

2.5 福清海域地震亚区

以1次4.7～5.9级中强地震和9次3～4.6次中小地震位居该分区第五位，可能有较丰富的干热岩地热资源。

2.6 平潭岛及海域地震亚区

以5次3～4.6级中小地震该地震分区第六位，可能干热岩地热资源中等丰富。

2.7 漳浦海域地震亚区

以4次3～4.6级中小地震位居该地震分区第七位。干热岩地热资源中等丰富。

3 福建沿海陆地分区各地震亚区地震分布频次特征

由表3便知，该地震分区内各地震亚区排序为：漳州市区地震亚区第一位，参考其它标准，干热岩地热资源丰富，已列为漳州地区干热岩重点工作靶区；泉州市区地震亚区位居第二名；晋江市地震亚区位居第三名；华安县地震亚区第四名；连江县地震亚区第五名；平和县地震亚区第六名；永泰县地震亚区第七名；安溪县地震亚区第八名；惠安县地震亚区第九名；福州市区地震亚区第十名；莆田地震亚区第十一名；古田县地震亚区第十二名；漳浦县地震亚区第十三名；福鼎县地震亚区第十四名，其余地震亚区并列第十五名。以上地震亚区干热岩地热资源可能均较丰富。

4 福建省西部内陆分区内各地震亚区地震分布频次特征

表3 福建省沿海陆地各亚区≥3级（公元287—1998年计1712年）地震统计表

表4 福建省西部内陆各亚区≥3级（公元287—1998年计1712年）地震统计表

由表4可知：永安市地震亚区名列第一；南平市地震亚区第二；长汀县地震亚区第三；宁化县地震亚区第四；永定县地震亚区第五；将乐县地震亚区第六；松溪县地震亚区第七；龙岩市区地震亚区第八；建宁县地震亚区第九；漳平市地震亚区第十；连城县地震亚区第十一；上杭县和邵武市地震亚区并列第十二；顺昌县地震亚区第十四；武平县和清流县两地震亚区并列第十五；尤溪县和政和县两地震亚区并列第十七；三明市区、大田县、明溪县、泰宁县、建瓯县、建阳县、武夷山市等地震亚区并列第十九。以上地震亚区干热岩地热资源可能中等丰富。

5 福建省震群分布特征与规律

1971年至1998年6月，福建共发生震群活动8次（见表5）。震级最大的震群是1994年5月永安小陶4.5级震群。震群活动持续时间最长的是1988年8月3日开始活动的长汀震群，历时近5个月，共发生1.0级以上地震493次。

震群活动时空地理分布，主要集中在北纬24°～26°之间，即漳州、华安、龙岩、永安一带，而福建北部地区则较少出现震群活动。与福建温泉，特别是热泉分布特征与规律吻合一致，说明震群发生地附近地下浅层地热水与深部干热岩地热资源均较丰富，为深部高温岩体地质响应强烈地区。震群活动的时间分布，1971年后有两个震群活动较为密集的时间段：一是1975年5月至1976年4月，漳州、华安、龙岩、永安地区在不到1年的时间里发生了3次震群活动，震级在3级左右，序列特征表明属正常的震群活动；二是1992—1997年，共发生4次较显著的震群活动，震中分别位于永安小陶和漳浦～龙海附近，震级在4.0～4.5级之间，此时福建正处于地震活跃期，中强地震频发，说明震群活动是一个主要的深部岩体地震地质异常响应的重要标志，它鲜活地反映所在区域深部热物质上涌、运移、调整、变异、交换的过程与特征。永安、龙岩、漳州、华安、龙海与漳浦交界的九龙江河口等地区是福建震群活动的高发区，也是温泉、热泉密集分布区，说明这些地区可能具备狭义干热岩必要条件与充分条件，干热岩地热资源较丰富。