香港的地质历史和岩石

香港的地质历史

中国东南地区的地壳构造架构

在香港没有露出而深埋的大陆基盘估计年龄超过五亿五千万年，然而邻近的广东省则发现远达二十五亿年的结晶岩。

中国东南部相信是由三组古老地块构成。称为华北地块、扬子地块及华夏地块﹝图2﹞。它们于过去十亿年间，经过大陆板块与大陆板块之间的碰撞而接连﹝缝合﹞一起。现时位于中国东南部的地壳环境称为不活动大陆边缘﹝即大陆地壳边缘并不是板块边界﹞。

中国东南部属于欧亚板块的一部分，欧亚板块的南端与印澳板块之间发生大陆板块与大陆板块的碰撞，形成喜马拉雅山山脉。在东面，菲律宾板块正向西北方移动，形成欧亚板块边缘一带复杂的大洋俯冲带系统。

在台湾北面，菲律宾板块正俯冲于欧亚板块之下；而在台湾南面，菲律宾和欧亚两板块则俯冲于菲律宾群岛之下。这样的板块构造环境，构成复杂的火山及地震历史。

图2：大陆板块与现时位于中国东南部的板块构造。

古生代至中生代火山活动前时期

约十亿年前，香港的大陆基盘﹝华夏地块﹞于聚合型板块边缘构造环境中，与扬子地块发生碰撞。

约在六亿年前，中国东南部大部份的陆地被淹没于大陆浅海中。

到了四亿年前，经由河流及其三角洲运来的沉积物在香港一带堆积。这些沉积物成为现今香港最古老的岩石，即泥盆纪黄竹角咀组，这时期此地区的板块活动相对稳定。

泥盆系黄竹角咀组 – 砾岩及砂岩﹝约四亿一千万至三亿六千万年前﹞

泥盆纪的岩石主要出现于香港赤门海峡北岸及马鞍山两地，这些岩石包括砾岩及砂岩岩层。于1980年，白沙头洲沉积岩层中曾发现数块鱼化石﹝盾皮鱼﹝图3﹞﹞的碎片，因而确定属泥盆纪时代。泥盆纪砾岩呈白色，含有圆卵形石英岩和夹杂其中的石英岩粗沙粒填充物﹝图4﹞。沉积物积聚在河流和三角洲的环境。

接着的五千至七千万年，此地区被温暖的浅海淹没，并沉积石灰泥浆，而这些沉积物后来变成埋藏在香港元朗地底的大理岩。

到了约于三亿年前，此地区已变为大陆深海。

石炭系元朗组 – 大理岩﹝约三亿六千万年前﹞

新界西北部蕴藏有大理岩，该处的大理岩并没有露出地面，而是被厚厚的沉积物埋于元朗平原之下。大理岩乃变质石灰岩，原本积聚在温暖及浅水的海洋环境。纯大理岩含有95%以上的方解石晶体矿物，可被含微酸性的地下水溶解﹝图5﹞。这些大理岩的溶洞发展为喀斯特地形﹝现已被埋藏﹞。

石炭系落马洲组 – 石英岩及石墨片岩﹝约三亿四千万年前﹞

落马洲组岩石分布于新界北部，主要由变质沉积岩组成，包括变质砾岩、变质砂岩、变质粉砂岩、石英岩及石墨片岩。石英岩主要由再结晶的石英，以及少量云母、绢云母组成。石墨片岩色泽深黑，并有明显的的变质叶理﹝图6﹞。这些沉积物多于潮汐滩地或三角洲扇一带的环境沉积。

大理岩及矽卡岩 – 接触变质岩

矽卡岩﹝图7﹞属接触变质岩，因含碳酸盐的沉积岩﹝如大理岩﹞受周边花岗岩侵入变质而成。矽卡岩含钙、镁及铁矽酸盐矿物。马鞍山铁矿主要为矽卡岩，含有铁及镁的矿物，如磁铁矿和赤铁矿等。

二叠系大埔海组 – 粉砂岩及泥岩﹝约三亿至二亿五千万年前﹞

二叠纪时代的岩石见于吐露港一带，主要出现在马屎洲，有含黄铁矿﹝硫化铁﹞的灰色粉砂岩及泥岩﹝图8﹞，在马屎洲出现的沉积岩岩层一般受滑动褶皱以致变形。此外，粉砂岩及泥岩中发现一些海洋生物化石，证实为二叠纪时代的岩石，而原来的沉积物在近岸潮汐滩地环境沉积。

约在二亿五千万至二亿年前，中国可能受到板块重组以及花岗岩岩浆侵入的影响，而发生了重要的地壳构造活动。香港早期的岩石亦因此严重变形。

从大约二亿至八千万年前，中国东南海岸发展成聚合型板块边缘构造环境。约在一亿六千五百万至一亿四千万年前，香港区内的活火山喷出火山灰及熔岩。

下侏罗统赤门组 – 含化石粉砂岩及泥岩﹝约二亿至一亿九千万年前﹞

深涌、凤凰笏及大棠﹝元朗﹞发现少量的侏罗纪初期岩石，包括灰至灰白色薄层粉砂岩、泥岩﹝图9﹞及砂岩透镜体。在1924年，香港发现的首枚化石是【香港菊石】，在赤门海峡北岸的泥岩中找到，证实属早侏罗纪时期。其沉积物大多沉积于浅海洋的潮下带。

中侏罗统大澳组 – 砂岩及粉砂岩﹝约一亿九千万至一亿八千万年前﹞

大澳组的岩石展现于大屿山西部，大澳至深屈湾沿岸。该区的沉积岩由一层一层的砂岩﹝图10﹞和粉砂岩组成，显示出不同的沉积结构，如交错层理和收缩裂缝。大澳组同时亦发现植物化石，确认为中侏罗纪时期形成。沉积物大多堆积于冲积层平原环境。

中生代时期的火山及入侵活动

在屯门一带的少量火山灰和熔岩，含丰富钙、钠、铁和镁的铝矽酸盐矿物，这些火山岩皆为香港最古老火山的证据。初步放射性年龄测试断定这些岩石的历史约有一亿八千万年。这些岩石可能属于侏罗纪早期至中期﹝二亿至一亿七千五百万年前﹞，在中国东南沿岸的聚合型板块边缘构造开始形成的环境下，产生的安山岩质层状火山遗下的一小部份。

随着聚合型板块边缘构造渐趋成熟，俯冲带相继向东南方转移，因而产生了类型和成份稍稍不同的火山。在一亿六千五百万至一亿四千万年前期间，香港受到火山活动的重大影响。当时猛烈火山爆发，喷出含丰富二氧化矽﹝石英﹞、钾、钠和铁的铝矽酸盐矿物的火山灰和熔岩，形成大型破火山口型火山。火山爆发主要发生于四段时期﹝图12﹞：一亿六千五百万至一亿六千万年期间、一亿四千八百万至一亿四千六百万年期间、一亿四千三百万至一亿四千二百万年间及一亿四千万年前。四段时期皆附随大型花岗岩岩体侵入。

图12：中生代时期香港的火山中心或破火山口之推断地点。

主要火山爆发时段

一亿六千五百万至一亿六千万年期间

现时我们在新界中部看到的岩石，大部份在首段火山爆发时期形成，这些岩石主要是含有丰富结晶碎屑的火山灰，当中也包括大量的岩石碎片。火山爆发非常猛烈，仅留下极少证据显示有任何熔岩流。虽然这时期形成的破火山口早已消失，但其大约位置仍可根据火山喷道的物质及相关深成岩的位置推断。它们形成东北向间断的、环状构造，很可能是原来破火山口型火山的边界﹝图13﹞。而东北向、平行于当时聚合型板块边缘的断层，则可能控制了破火山口的大小和形状。

图13：一亿六千五百万至一亿六千万年前的破火山口及相关的侵入岩之图解﹝细图为该火山活动时期形成的火成岩于本港之分布﹞。

中侏罗统荃湾火山岩群 – 粗火山灰晶屑凝灰岩﹝约一亿六千四百万至一亿六千万年前﹞

荃湾火山岩群主要出现在新界东北及西北部，粗火山灰晶屑凝灰岩﹝图14﹞为主要的岩石，火山岩由石英、长石、角闪石、黑云母及岩石的碎屑组成。这些火山灰喷发自邻近的火山中心。

中侏罗统荃湾火山岩群 – 凝灰角砾岩﹝约一亿六千四百万至一亿六千万年前﹞

石龙拱的凝灰角砾岩﹝图15﹞由直径长达6米、呈棱角状的岩石碎片构成。这些岩石碎片主要包括火山岩以及少量石英岩和燧石。根据岩石碎片的角状及大小，可推断其沉积地点在火山喷道附近。

中侏罗世大屿山花岗岩 – 巨大斑晶中粒花岗岩

大屿山花岗岩﹝图16﹞主要分布于大屿山岛上，但亦同时于其他地点以独立岩体出现，如屯门、索罟群岛及南丫岛。大屿山花岗岩呈灰色，内含石英、斜长石和钾长石，以及角闪石和黑云母。岩石中矿物一般是中粒，但仍有极大的钾长石晶体﹝巨大斑晶﹞﹝5-15毫米﹞，让此岩石冠上巨大斑晶岩理的称号。

中侏罗世大埔花岗闪长岩 – 斑状细粒花岗闪长岩

大埔花岗闪长岩﹝图17﹞主要在新界中部和青衣发现，亦于香港中区及南区以间断露头出现。此岩石内含石英和长石，附有黑云母和角闪石等矿物。部分晶体较基质大，使岩石呈不等粒状﹝斑状﹞岩理。若与花岗岩相比，花岗闪长岩的石英含量较少，而斜长石比钾长石占更大的成份，是岩石中的主要长石。

一亿四千八百万至一亿四千六百万年期间

聚合型板块边缘进一步向东南方移徙，导致火山活动的焦点转至东南方，并促使西北与东南方的拉张性构造营力增强。一座新的破火山口形成于现时大屿山中部的位置﹝图18﹞。该火山的岩浆源自地下深处的岩浆库，岩浆沿岩墙注入。沙田区附近的花岗岩体便是该岩浆库的残余部分，而位于大屿山西北部、马湾及青衣一系列东东北及东北向的岩墙，则属于该火山系统中输送岩浆的岩脉。该岩墙系统的阔度约达6公里，相等于在火山爆发期间﹝约一百五十万年﹞，西北 - 东南向地壳拉张的宽度。

图18：一亿四千八百万至一亿四千六百万年前的破火山口及相关的侵入岩之图解﹝细图为该火山活动时期形成的火成岩于本港之分布﹞。

与早期的火山活动比较，第二期的火山活动温度较高、喷出的晶体碎屑数量较少而爆发较强烈。火山灰因温度极高而熔成一体，形成熔岩流。这个过程称为熔结，估计是大屿山一些带状火山岩的成因。

上侏罗统大屿山火山岩群 – 流纹岩熔岩及凝灰岩﹝约一亿四千八百万至一亿四千六百万年前﹞

大屿山火山岩群主要展现在大屿山及荔枝庄。于大屿山的火山岩﹝图19﹞大多含石英及长石的晶体，并有独特的流状结构。这些流状结构是由黏性的熔岩流，或由既厚又浓密熔结的火山灰流形成。这些火山灰流可能与破火山口崩塌有关。

上侏罗统大屿山火山岩群 – 火山碎屑岩 (约一亿四千八百万至一亿四千六百万年前)

在荔枝庄亦发现了火山碎屑岩﹝图20﹞的岩层，由层理清楚的凝灰质泥岩、燧石粉砂岩、砂岩、砾岩及凝灰岩组成，常见软沉积物变形和火焰状构造。这些火山沉积物大概以泥石流的过程，迅速地在火山盆地的湖中，在未经固结的沉积物上堆积。

晚侏罗世针山花岗岩 – 斑状细粒花岗岩

针山花岗岩﹝图21﹞于城门河谷的西北方形成一个东北向呈椭圆形的侵入体。这花岗岩呈淡粉红灰色及斑状岩理。岩石内含有相对较大的石英晶体，而斜长石则可于粒状的基质中发现。

晚侏罗世大屿山岩墙群 – 长石斑岩

在大屿山北部及青衣一带发现的长石斑岩岩墙，大致上互相平行，称为岩墙群。长石斑岩岩墙﹝图22﹞的明显特征是在极微细的深色基质中，找到巨型平板状的长石晶体﹝斑状岩理﹞。这些巨型晶体，大小可达10至30毫米，又称斑晶。长石斑岩岩墙的化学成分与花岗岩相若。

一亿四千三百万至一亿四千二百万年期间

随着聚合型板块边缘持续移向东南方，中生代火山活动的规模和强度亦继续增加。香港的第三段主要火山活动时期尤其复杂，出现至少两座破火山口，喷出稍稍不同成份的火山物质。证据显示，其中一座以香港岛为中心的破火山口，爆发时喷出非常少量含晶体碎屑的火山灰。而位于西贡区和大滩海的另一破火山口，爆发时喷出的火山灰则含有大量的晶体碎屑﹝图23﹞。

图23：一亿四千三百万至一亿四千二百万年前的破火山口及相关的侵入岩之图解﹝细图为该火山活动时期形成的火成岩于本港之分布﹞。

该两座火山可能于同一时期同时爆发，并释放出少量的熔岩。随着每次火山爆发，温度逐步提高，威力增强，达至最终一次毁灭性的强烈爆发导致两座破火山口倒塌。现在，这两座破火山口的边界，透过间断而呈岩墙状的侵入岩显示出来。

下白垩统浅水湾火山岩群 – 条纹斑状细火山灰玻屑凝灰岩﹝约一亿四千三百万至一亿四千二百万年前﹞

浅水湾火山岩群主要在港岛南区、东九龙及西贡一带出现。细火山灰凝灰岩是这火山岩群的主要种类，内含极微细火山灰粒及一般呈现条纹斑状﹝图24﹞。条纹斑状叶理属熔结结构，即指在火山岩内，炽热的浮石﹝即流纹质火山玻璃﹞被熔合、压紧及最后排列一致的构造。熔结构造正好反映火山灰沉积时的温度非常高。

下白垩统浅水湾火山岩群 – 粗火山灰晶屑凝灰岩﹝约一亿四千三百万至一亿四千二百万年前﹞

粗火山灰晶屑凝灰岩是浅水湾火山岩群另一种主要岩石。在大滩海发现的凝灰岩﹝图25﹞含石英、粉红色的长石、黑云母等矿物的晶屑及其他岩石碎片。火山岩发现熔结构造，相信火山岩群可能在一亿四千三百万年前破火山口的周期性爆发而形成。

早白垩世塘福石英二长岩 – 斑状石英二长岩

大屿山的石英二长岩﹝图26﹞呈淡粉红灰色，并含有较大粒的长石晶体。石英二长岩属侵入性火成岩，内含份量相近的斜长石及钾长石，以及少量石英。深色的矿物如黑云母和角闪石亦可于此岩石中发现。这些石英二长岩的岩浆大概源自地球深处，沿已有的通道﹝例如断层﹞侵入。

一亿四千万年前

T香港的第四期﹝即最后一段﹞主要火山活动时期，开展于西贡粮船湾海位置。破火山口在该处形成，岩浆从破火山口北边和南边的东北向裂缝喷出﹝图27﹞。喷发主要为一层一层厚厚的、含少量晶体碎屑的火山灰，局部地方可见火山灰受热力熔结，证实当时爆发非常炽热。

图27：一亿四千万年前的破火山口及相关的侵入岩之图解﹝细图为该火山活动时期形成的火成岩于本港之分布﹞。

随着聚合型板块边缘继续向东南方移徙，香港的板块构造环境发展为强烈的弧后型扩张。最终的火山活动是一次极强烈的爆发，导致破火山口倒塌，大量火山灰于倒塌的火山口积存，最少达400米厚。火山灰逐渐冷却，形成位于万宜水库东坝所见，壮观的六角形柱状岩石。这场灾难性的爆发，便是香港地区于中生代火山活动的最后记录。

下白垩统滘西洲火山岩群 – 流纹岩熔岩及凝灰岩﹝约一亿四千一百万至一亿四千万年前﹞

滘西洲火山岩群之流纹岩熔岩﹝图28﹞及凝灰岩于西贡东郊野公园及清水湾半岛出现。这些火山岩呈深灰色，含极细粒平板状长石晶体并普遍呈流层状。流层是由于黏性岩浆的流动和有致密熔结构造的火山灰，于地表拖行而形成。这些熔岩及火山灰大概从沿断层的火山裂缝喷出。

下白垩统滘西洲火山岩群 – 细火山灰玻屑凝灰岩﹝约一亿四千一百万至一亿四千万年前﹞

于粮船湾及果洲群岛发现的六角柱状火山细灰玻屑凝灰岩﹝图29﹞，属滘西洲火山岩群。这些凝灰岩颜色略带红，极微细的火山灰内含有粉红长石晶体碎屑，而柱状成因是当炽热的火山灰坠落、冷却和收缩而成。这些火山岩大概于一亿四千万年前，由一次非常强烈的破火山口形火山爆发中形成。

早白垩纪九龙花岗岩 – 等粒中粒花岗岩

九龙花岗岩﹝图30﹞以维多利亚港为中心，形成呈圆形的侵入岩体。其岩石一般为中粒等粒﹝即指晶体大小相近，约1-3毫米不等﹞，色泽呈淡粉红带灰，内含石英、斜长石、钾长石及黑云母。

伟晶花岗岩

伟晶花岗岩﹝图31﹞通常在岩墙、透镜体或在接近花岗岩侵入边缘的地方形成。伟晶花岗岩中个别的晶体大小可达20毫米。其矿物成分主要包括：长石、石英和黑云母，以及黄铁矿及绿泥石。

细晶岩

细晶岩是一种极细粒状之花岗岩，一般于花岗岩的岩脉及岩墙出现﹝图32﹞。个别晶体大小通常小于1毫米，且呈砂糖状岩理。

云英岩化的花岗岩

云英岩化的花岗岩﹝图33﹞拥有糖状岩理，粒子大小平均1毫米。岩石主要含有石英及白云母，令外表显得闪烁而有光泽。位于东九龙魔鬼山附近的幼粒花岗岩，因受带有矿物质的热溶液而变质，形成云英岩化的花岗岩。

基性及中性岩墙

基性及中性岩墙﹝图34﹞遍布香港。外表呈深灰色，一般阔度不足1米。以化学角度而言，此类岩墙明显地较花岗闪长岩含更少的二氧化矽。

中生代火山活动后及新生代时期

由约一亿四千万至五千万年前，香港地区仍是大陆地块的一部分。除了有多个断层盆地发展外，此地区的板块构造相对稳定，而当时气候既炎热又干燥。

下白垩统八仙岭组 – 砾岩、砂岩及粉砂岩﹝约一亿四千万至一亿年前﹞

八仙岭组见于新界东北部，沿八仙岭形成一列显著向北倾斜的陡崖。八仙岭组的砾石呈灰白色，由火山岩、泥岩及赤红砂岩等岩石的浑圆细砾组成。八仙岭组的粉砂岩﹝图35﹞呈紫红色，并且展示薄层。于白垩纪初期，当香港的火山活动刚停止时，这些沉积物在河道中堆积而成。

上白垩统赤洲组 – 砾岩及砂岩﹝约一亿年前﹞

赤洲组是在赤洲上出现的褐红色的砾岩和砂岩岩层﹝图36﹞。在砂岩中发现由水流形成的交错层理，这些沉积物于河道堆积。

上白垩统吉澳组 – 角砾岩﹝约一亿年前﹞

吉澳组散布于新界东北部多个离岛，包括吉澳及鸭洲。吉澳组是由一系列角砾岩﹝图37﹞、砾岩、砂岩及粉砂岩组成，并由方解石矿物胶结而成。这些沉积物颜色由褐红至灰白不等，多从断层崖崩塌出来，并形成扇形冲积物。

始生统平洲组 – 粉砂岩﹝约五千万年前﹞

平洲组是香港最年轻的岩层，岩石由薄层粉砂岩组成，并略斜向东北方。在此组沉积岩内，曾发现昆虫化石及沥青化植物碎片。这些沉积物于湖底沉积，当湖水周期性的干涸，盐﹝石膏﹞便沉淀形成。其后，石膏被溶解，在粉砂岩上留下石膏晶体的空模子，而这些模子最终被次生矿物包括霓辉石、方解石、沸石及锥辉石等矿物填补。

始生统平洲组 – 燧石质粉砂岩﹝约五千万年前﹞

在平洲西岸的龙落水，露出一层燧石质粉砂岩﹝厚度高至1.2米﹞。燧石质粉砂岩含极微细的二氧化矽晶体，燧石质粉砂岩非常坚硬，可以抵御风化和侵蚀。

从五千万至约二百万年前期间，香港地区并无任何沉积物的纪录，但却有强力证据显示这段时期处于持续的亚热带风化环境。大部份原本藏于地下约2千米深的花岗岩露出地面，并被风化成现今厚度达250米的风化土层。

由大约五百万年前至今，欧亚板块一直与菲律宾板块发生碰撞，导致中国东南部的东北向断层再度活跃。

第四纪时期

第四纪时期，即大约由二百六十万年前至今，适逢周期性的气候变化，这段时期全球海面水位因应冰期及间冰期之变化而分别下降或上升。

在寒冷的冰期期间，当时的海平面曾经较现在的低120米，而海岸线则约位于香港以南100公里以外，同时，大量河流冲积物堆积在因海平面下降而暴露出来的海床上。

于间冰期期间地球温度略为上升，导致冰原融化，使海水水位上升。上升的海水淹没了沉积的河流冲积物，海泥覆盖了大部份香港的水域，而较粗糙、多沙的沉积物则在水流较强的范围堆积。

因此，尽管香港从来未被冰川淹盖，但从离岸沉积物的地层证据，间接证明第四纪时期曾发生重要的全球性气候变化。

随着最后一个冰川期的结束，即约一万一千年前，海面水位开始急速上升，香港地区的水位可能在八千年前已升至现时的高度。

香港的第四纪表土沉积主要包括山坡沉积﹝坡积物﹞、河流沉积﹝冲积物﹞及离岸沉积﹝泥与沙﹞。香港的土地约14%是由厚度达2米或以上的第四纪时期的表土沉积物覆盖，而人为的堆积物﹝如填海区﹞，则构成约6%的土地面积。

岸上表土沉积

坡积物

香港大部分的山坡都覆盖着一层坡积物，尽管这些坡积物大多非常薄﹝不足1米厚﹞。坡积物包含的颗粒大小不一，由被水冲下斜坡的幼细粉砂及沙粒，以至由泥石流堆积下来的巨砾不等﹝图40﹞。然而，香港地质调查组地图上，只记录超过2米厚的坡积物，而这些较厚的坡积物多数出现于麓坡。

在饱受风化影响的花岗岩上的坡积物相对较厚，而火山岩受风化影响较微，坡积物相对较薄。坡积层在多个大山群留下广泛沉积物，如狮子山山脊、半山区、飞鹅山山坡、青山山下、大帽山和大屿山岛上。

冲积层

冲积物填盖了香港大部分的小溪和河谷，不论是狭窄的山溪或是较深和较阔的低地河谷﹝图41﹞。

在河道及河流边滩的冲积物一般是较粗粒的沙和砾石，而较幼细的沉积则在河漫滩上。在香港地质图上，可以看到冲积层的独特树枝状分布。

离岸表土沉积

香港的海床都是朝向南及东南方缓缓地倾斜，并被一层海泥掩盖。这层海泥约于一万一千年前开始堆积，期时是冰河时期过后，海平面迅速上升。海泥全面掩盖了在海平面较低时沉积的冲积物。

海沙在水流较强的地区出现，这是由于较幼的沉积物不能堆积。这些地方包括如潮汐水道及岛屿间的峡隙。海沙层亦会出现于沿岸受海浪作用而形成的沙滩和沙洲。

多个宽阔的进潮口，例如后海湾和沙头角在潮间带囤积了淤泥，均被红树林覆盖。