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1. 礦物與岩石 – 地質的基礎材枓
2. 板塊運動 – 強大的力量
3. 測量景觀 – 地質調查導論
4. 風化與侵蝕 – 地貌過程導論
5. 香港地質研究史
6. 香港的地質歷史和岩石
7. 地質構造
香港的斷層
香港的褶皺
香港的節理
岩石結構和地景
地震活動
8. 經濟地質學 – 香港的礦產與礦業
9. 香港地形與人為影響
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地質構造

褶皺和斷層等地質構造是由於岩石受到板塊運動所產生的構造應力,而作出的反應。地質構造學是從微觀到宏觀的角度,說明和分析岩石的構造特徵。這些研究能解譯區域性的構造變形歷史。構造變形歷史與地震評估和地震監測等工作結合,則能表明該地區的潛在地震風險。

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  • 地震活動

香港的斷層

處於或接近地球表面的岩石一般較堅固,並呈脆性的表現。當脆性的岩石受到構造應力影響時便會沿斷層破裂,因而引起地震。地震通常發生於板塊邊緣地帶,因為該處的岩石受到最大的構造應力影響。地震較少發生於板塊邊緣以外的地方。

香港的斷層

香港的主要斷層走向呈東北 - 西南﹝圖1﹞或西北 - 東南﹝圖2﹞,一般與鄰近廣東省的斷層有相同的走向。

香港的地勢與斷層格局
圖1:香港的地勢與斷層格局。
 
個別斷層在華南地區可追溯達六十公里。縱使大多數斷層看來只有幾米寬﹝圖3﹞,有些斷層帶可達1公里寬。自古以來,斷層活動在香港的地質歷史都有記錄,不過它們最活躍的時期在侏羅紀至白堊紀,並以走滑和逆衝斷層為主。其中許多斷層皆代表舊有地質結構的重新活動。有些斷層代表在晚侏羅世至早白堊世期間的活躍地質構造,是當時岩漿上升到地表的通道。區域重力和磁力數據是用來確定這些地質構造的位置和在地殼上部的深度。

斷層 – 岩石的脆性變形

三種主要斷層:正﹝傾滑﹞斷層、逆﹝傾滑﹞斷層及走滑斷層。

  • 正﹝傾滑﹞斷層
    當脆性岩石被拉張﹝即拉張性構造應力﹞,便會產生正斷層﹝正傾角/滑落斷層﹞。沿高角度的斷層平面產生垂直向移動,使上盤沿下盤滑落 ﹝圖4a﹞
  • 逆﹝傾滑﹞斷層
    當脆性岩石被壓縮﹝即擠壓性構造應力﹞,便會形成逆斷層﹝逆傾角/滑落斷層﹞,沿高角度的斷層平面發生垂直向移動,使上盤沿下盤向上抬升﹝圖4b﹞。
  • 走滑斷層
    當脆性岩石被剪切,便會形成走滑斷層。沿斷層平面會向橫移動:當斷層遠方朝觀察者的左面移動,便稱為左移斷層﹝圖4c﹞;若斷層遠方朝觀察者的右面移動,則稱為右移斷層﹝圖4d﹞。

位於流浮山,東北向的后海灣斷層
圖2:位於流浮山,東北向的后海灣斷層。

 

於赤洲上的小型斷層
圖3:於赤洲上的小型斷層。

圖4a:正傾滑斷層  圖4b:逆傾滑斷層  圖4c:左移斷層  圖4d:右移斷層
圖4a:正傾滑斷層。 圖4b:逆傾滑斷層。 圖4c:左移斷層。 圖4d:右移斷層。

香港的褶皺

在地殼深處高溫和高壓的區域,岩石變得柔韌,一般呈塑性或韌性的表現。當塑性岩石受構造性應力彎曲,而非沿斷層斷裂時,這現象稱為褶皺。褶皺即岩石平面構造﹝如層理面﹞的彎曲。

在香港觀察到的褶皺有各種規模和不同的風格。它們包括與軟沉積物變形有關的褶皺,及相對規模較大、與斷裂或侵入作用有關的褶皺。

與沉積物同時期形成的小規模褶皺,常出現在晚侏羅世至早白堊世的火山岩岩層﹝圖5﹞。在火山岩中規模較大的褶皺,是由於花崗岩體入侵而引致的變形。在白堊紀的沉積岩中平緩而開放的褶皺,是由於盆地發育和沉降所致。

褶皺─岩石的塑性﹝韌性﹞變形

對於年份不明的褶皺岩石,一般如中間向上隆起,而翼部形成拱形者,稱為背形褶皺;相反,如中間向下凹陷,而翼部向下相交者,則稱為向形褶皺

如褶皺中心位置的岩石年齡較老,此褶皺稱背斜;如中心位置的岩石較年輕,則稱向斜﹝圖7-6a﹞。伏臥褶皺是指兩翼被推至接近至水平的平臥褶皺。

新界東北荔枝莊與沉積物同期的滑動褶皺
圖5:新界東北荔枝莊與沉積物同
期的滑動褶皺。
背斜及向斜
圖6a:背斜及向斜。

褶皺的幾何結構主要有軸向表面的走向及傾角﹝圖6b﹞及褶皺脊線的走向和傾伏角﹝圖6c﹞。軸向表面是穿過褶皺脊線的假設平面,而褶皺脊線的走向是褶皺脊向傾伏角的方向﹝方位角﹞,傾伏角則為褶皺脊線與水平之間的角度﹝圖6c﹞。

褶皺的主要元素
圖6a:褶皺的主要元素。

褶皺及露頭的圖案
圖6c:褶皺及露頭的圖案。

褶皺的方位和形狀皆有不同,主要可分為對稱及不對稱﹝圖7d﹞兩種。對稱褶皺的兩翼的長度相同,褶皺面兩邊猶如兩個相同的鏡影;而不對稱褶皺兩翼的長度不等。要明確決定褶皺對稱與否,必須留意轉折點兩翼的整體長度。

褶皺的種類
圖6d:褶皺的種類。

香港的節理

節理是岩石中的裂縫,沿裂縫並沒有出現明顯錯動。一些地質特徵﹝如懸崖面、突岩和巨礫﹞的形狀和方向皆受岩體的節理模式控制。

節理的排列模式常有一個幾何的特徵和有規律的間隔。它們有三種主要模式,包括構造節理、應力卸荷節理和冷卻節理。

構造節理

構造節理與區域構造變形相關,通常與區域性斷層系統,或與侵入岩引致的變形有關。他們可能在剪切或拉張下形成。

於香港與斷裂帶相關的構造節理,通常非常持續。這些構造節理促進地下水的滲透,及風化面線性凹陷的發展 。

與火成岩侵入相關的構造節理一般較局限於某地區,它們斷斷續續地出現,並在遠離接觸區的地方逐漸消失。許多薄細晶岩和偉晶岩岩脈在花崗岩入侵邊界附近形成,它們可能填充了當岩體侵入時所造成的構造節理。張力下形成的構造節理面一般較剪切下形成的較為粗糙。

應力卸荷節理

應力卸荷節理在岩石中接近地面的地方發育,是由於侵蝕作用移除了岩石之上的覆蓋層而使圍壓減少所致。如果它們是大規模而與地形相平行,則稱為席裂節理。而規模較小、彎曲或同心的節理,特別是與岩核發展有關的,則稱為剝落節理。

香港的席裂節理,特別是在花崗質岩石中發展的,通常伴隨至少兩個正交並近乎垂直的節理﹝圖7﹞。總體而言,粗粒岩石﹝如花崗岩﹞的節理間距比細粒岩石﹝如凝灰岩等﹞的較寬。

花崗質岩石中的應力卸荷節理可能非常持續,延伸幾百米﹝圖8﹞。在個別地區的規模,應力卸荷節理可能有助於剝落節理的形成與岩核的發展。

冷卻節理

冷卻節理是由於火成岩形成時冷卻和收縮而發展。它們通常垂直於冷卻表面,並會形成呈六角柱狀。

在糧船灣組的細火山灰凝灰岩中有直徑達1.2米、高達30米的柱狀節理發育﹝圖9﹞。這些六角形節理表明,火山灰在一個大型盆地內沉積,並慢慢地冷卻。由於火山灰層的巨大厚度使其熱力得以保持,因而發生熱液蝕變作用。

花崗岩中密集而垂直的節理
圖7:花崗岩中密集而垂直的節理。

蒲台島花崗岩中的應力卸荷節理微微地彎曲,並平行於斜坡表面
圖8:蒲台島花崗岩中的應力卸
荷節理微微地彎曲,並平行於斜
坡表面。


新界東部果洲群島凝灰岩中的六角柱狀節理
圖9:新界東部果洲群島凝灰岩中
的六角柱狀節理。

岩石結構和地景

岩石結構對區域性以至微型規模的地景都有巨大的影響。

南中國沿海的海岸線差不多成一直線,是受區域性東北 - 西南向的主要斷層所控制。類似的東北 - 西南向的地質構造,亦同樣地控制着香港的地形,例子有沙田谷和北大嶼山海岸﹝圖10﹞。

香港的地勢與斷層格局
圖10:香港的地勢與斷層格局

 

 

就局部地區而言,斷層及岩石的節理決定小山谷的方向、山脊排列及平原地點。岩體的形狀和峭壁、突石及巨礫等特徵的方向,皆由岩石的節理控制。在巨礫中,風化造成的剝鱗及微小的裂痕,則與節理面平行發展﹝圖11﹞。

仔細閱讀香港立體地形圖﹝圖12﹞,會清楚發現香港的地形,在不同規模上受到東北 - 西南及西北 - 東南向的構造支配,而南 - 北向的構造亦有較小程度的控制。

本港的整體形狀﹝如海灣、半島及海島的外型﹞,以及結構的細節﹝如個別外露岩石的形狀﹞,均受區域或局部的地質構造控制。

細火山灰凝灰岩中高度發育的岩石核
圖11:細火山灰凝灰岩中高度發育的岩石核。


香港高程數字模型﹝DEM﹞突顯受地質構造控制的地勢

圖12:香港高程數字模型﹝DEM﹞ 突顯受地質構造控制的地勢。

地震活動

在香港並沒有任何已知的活動斷層。雖然香港位於低到中度地震帶,但有史以來並沒有感受到重大的地震。 過去的地震活動大多因歐亞板塊和菲律賓板塊間的相互作用產生。

距香港最近而記錄中強度最高的地震是於1911年發生,位於香港以東八十五公里外的紅海灣,震級高達6.0級。