浅析福建与台湾海峡深部高温岩体构造应力场地质响应

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 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）

华南大陆位于欧亚大陆东南端，东临西太平洋，西以青藏高原东缘的攀西构造带为邻，北以秦岭－大别山造山带为界，南与南海和亚丁湾相接，地球动力学特征主要表现为大陆边缘地壳生长和大陆增生，并具有独特的演化模式，演化过程又与南亚和西南太平洋地带的深层动力过程以及壳、幔、核结构具有密切联系。因此，华南大陆岩石圈的精细结构和构造地带的地球物理边界场响应和动力机制的研究乃是当今地学界普遍关注的焦点之一［1］。从地球板块动力学理论出发，欧亚板块与太平洋板块及菲律宾板块在中国东南陆缘地带的碰撞、俯冲、消减直接影响到闽、浙、粤等整个东南陆缘地带。它们相互作用的主压应力方向为北西向，导致了北西向断裂成为张性或张扭性，构成了该地带地下热水的良好通道并驱使该地带深部物质运移，而与其垂直的北东向大断裂则属压性或压扭性［2］；晚更新世后断层活动则转变为以张性、张扭性为主。

华南大陆特别是陆缘地带复杂的构造格局和活动状态，关系着这一地带的水热活动以及深部热物质活动的行为与轨迹。动力学特征主要表现为我国大陆边缘地带地壳生长和大陆增生最活跃的大陆边缘，也是陆－洋过渡带，壳－幔物质与能量强烈的交换地带，即构造侧向不连续地带［3］。

1 中生代研究区构造应力场的基本特征

自晚三叠世以来，库拉－太平洋板块向欧亚板块俯冲，在福建大陆边缘平行俯冲带形成一系列北东向断陷带和拗陷带，地壳运动转以断块构造运动为主。本研究区在构造形成、发展演化过程中，经历了多次挤压、拉张交替的变形过程［4］。

晚侏罗世末是燕山运动最强烈的活动时期。研究区内以剧烈的断裂变形为显著特征。构造应力场主压应力为南东－北西向。

白垩纪晚期研究区断裂构造活动仍较强烈。这一时期构造应力场主压应力方向为近南北向，处于拉张应力状态。

2 新构造时期的应力场特征

2.1 新构造期的构造变形及构造应力场

晚第三纪以来，太平洋板块通过菲律宾海小板块向北西西方向的挤压作用，使亚洲大陆再次受到强烈的挤压，在台湾及其附近的亚洲沿岸地带褶皱隆起，形成了北北东向的台湾褶皱带。在这个应力场作用下，台湾海峡由陆缘盆地变为台湾岛弧后残存盆地，沿北东向断陷成为活动裂谷，即特大型地堑式的沉降带活动裂谷。福建地区第三纪时期主要是隆起遭受剥蚀。但在金门、龙海、漳浦沿海小断陷盆地内，晚第三纪至第四纪时，尚有基性岩浆喷发期间有砂、砂砾层堆积，组成玄武岩及沉积夹层。研究区闽台梯级过渡带晚第三纪构造运动，是在燕山运动奠定的构造格局基础上进一步发展的，仍以断裂及由断裂控制的断块差异升降活动为特征。主压应力轴方向北西西—南东东（112°～124°）。这个应力场与邻近的沿海地区以及台湾海峡西部晚第三纪以来的构造应力场也是一致的。

2.2 构造应力场与新构造应力场

研究区北西向断裂带横向切割北东向断裂带（台湾海峡沉降带相反，则北东向断裂带横向切割北西向断裂带），形成了活动构造地貌的特殊组合特征。一系列长轴走向为北北东—北东向断块隆起的山地、丘陵和河谷平行排列，地势自西北向南东呈阶梯状下降和沿海海湾地带地形的反差，海岸线整体走向呈北东向的上升为主的总趋势等，这些均受北北东－北东向断裂控制。由于受北西向张断裂横向切割，在两组断裂交而不会的脆弱地段，产生了一系列长轴为北西向的追踪式断陷区（地堑式断陷盆地）。福建沿海地区晚第三纪以来断裂构造所控制的构造地貌组合及冲—洪积扇变形的特征，明显反映了地壳受北西西—南东东向挤压应力作应力作用的结果。台湾海峡在东、西两岸北东、北北东向第四纪新构造活动断裂夹持下，大幅度沉降，在北西西—南东东挤压构造应力作用下，发育密集分布的北东、北西向两组第四纪新构造活动断裂、北东向断裂切割北西向断裂。在这两组断裂剧烈活动作用下，以这两组断裂为边界的断块隆（凸）起、拗（凹）陷相间排列，大中小地震源（体）密集分布，油气热解成因［5］清楚表明台湾海峡沉降带深部热物质活动与深部高温岩体派生的地热异常、地震异常等八大地质响应十分剧烈，干热岩地热潜能无限。

3 现代构造应力场

现代构造应力场是新构造时期应力场的继续和发展。研究区活动断裂的现代运动基本上继承了新构造期以来的运动方式。

中更新世未期和晚新世以来，研究区内重新转为构造活跃期，构造运动的表现仍以断裂及断块差异活动为主要形式。断裂活动具有自陆向海（自西往东）增强为明显趋势，闽台梯级过渡带东侧断裂为北东向长乐－诏安第四纪新构造活动断裂带，是福建陆地上活动性最明显的活动断裂，其活动特征通过断层形迹直观地表现出来。它控制沿海地带一些断陷盆地和断陷海湾的形成和发育。北西向断裂与主压应力方向相同，为张性断裂带，以地堑式活裂谷为主，形成晚于北东向断裂，在沿海地区与北东向断裂交而不会形成闭圈，陆缘为地堑式海湾、河口平原、大型断陷盆地，在内陆则形成中型、小型的山间断陷盆地等活动裂谷。台湾海峡则是继续断陷的巨型沉降带活动裂谷。

中、新生代期，在菲律宾海板块与太平洋板块向欧亚大陆板块碰撞、俯冲伸展构造作用下，区域北西西向或北西向或北东向地应力为张性或张扭性，北北东向或北东向地应力为压性或压扭性。经研究区内长期地质构造调查取证工作，表明大量北西西向、北西向或北北西向断层和新生代盆地（一系列裂谷自东往西为台湾海峡沉降带、沿海的地堑式断陷盆地、西部山区的地堑式山间盆地）表现出一种独特的构造变形机制，反映了现代沟—弧—盆系统对邻近大陆区域的影响。基于漳州地区的野外构造分析识别出了两期典型的构造变形。其中，早期阶段以正断作用和基性岩脉侵入为主，形成了明显的空间差异性构造格局。在沿海平原地区表现为形态清晰的地堑组合，在西部山区则表现为一系列近平行的线性山脊，这种构造组合模式是大陆边缘在一定程度正交弯曲的情况下发生外弧伸展的结果。晚期变形阶段以北西向走滑作用为主，在早期正断作用的基础上发育了大量的走滑断层，并形成了一个转化伸展的构造背景。我们认为晚期走滑变形阶段极大地促进了盆地的形成，而且导致了分段的北西向构造在同一空间位置发生了明显的走向旋转。这一过程的动力学机制可以概括为西太平洋俯冲带对中国东南沿海陆域地块造成的远缘影响。

如上所述，在区域地应力作用下，研究区自东往西、由南往北裂谷规模变小、岩石变质程度减弱、成岩与成矿作用减弱、断层规模与活动强度变弱，地热、地震、火山、地形地貌反差等深部高温岩体异常地质响应减弱的总体趋势十分明显。

4 结语

研究区地应力场构造主压应力方向为北西西－南东东，自东往西、由南向北应力消减趋势明显，昭示：研究区最东端的台湾海峡沉降带所受构造应力最大，干热岩地热潜力无限；次之是闽台梯级过渡带所受构造应力大，干热岩地热潜力巨大；再次之闽西南拗陷区所受构造应力较大，干热岩地热潜能大；最后是闽西北隆起区所受构造应力较大，干热岩地热潜能较大。