香港的地質歷史和岩石

香港的地質歷史

中國東南地區的地殼構造架構

在香港沒有露出而深埋的大陸基盤估計年齡超過五億五千萬年，然而鄰近的廣東省則發現遠達二十五億年的結晶岩。

中國東南部相信是由三組古老地塊構成。稱為華北地塊、揚子地塊及華夏地塊﹝圖2﹞。它們於過去十億年間，經過大陸板塊與大陸板塊之間的碰撞而接連﹝縫合﹞一起。現時位於中國東南部的地殼環境稱為不活動大陸邊緣﹝即大陸地殼邊緣並不是板塊邊界﹞。

中國東南部屬於歐亞板塊的一部分，歐亞板塊的南端與印澳板塊之間發生大陸板塊與大陸板塊的碰撞，形成喜馬拉雅山山脈。在東面，菲律賓板塊正向西北方移動，形成歐亞板塊邊緣一帶複雜的大洋俯衝帶系統。

在台灣北面，菲律賓板塊正俯衝於歐亞板塊之下；而在台灣南面，菲律賓和歐亞兩板塊則俯衝於菲律賓群島之下。這樣的板塊構造環境，構成複雜的火山及地震歷史。

圖2：大陸板塊與現時位於中國東南部的板塊構造。

古生代至中生代火山活動前時期

約十億年前，香港的大陸基盤﹝華夏地塊﹞於聚合型板塊邊緣構造環境中，與揚子地塊發生碰撞。

約在六億年前，中國東南部大部份的陸地被淹沒於大陸淺海中。

到了四億年前，經由河流及其三角洲運來的沉積物在香港一帶堆積。這些沉積物成為現今香港最古老的岩石，即泥盆紀黃竹角咀組，這時期此地區的板塊活動相對穩定。

泥盆系黃竹角咀組 – 礫岩及砂岩﹝約四億一千萬至三億六千萬年前﹞

泥盆紀的岩石主要出現於香港赤門海峽北岸及馬鞍山兩地，這些岩石包括礫岩及砂岩岩層。於1980年，白沙頭洲沉積岩層中曾發現數塊魚化石﹝盾皮魚﹝圖3﹞﹞的碎片，因而確定屬泥盆紀時代。泥盆紀礫岩呈白色，含有圓卵形石英岩和夾雜其中的石英岩粗沙粒填充物﹝圖4﹞。沉積物積聚在河流和三角洲的環境。

接著的五千至七千萬年，此地區被溫暖的淺海淹沒，並沉積石灰泥漿，而這些沉積物後來變成埋藏在香港元朗地底的大理岩。

到了約於三億年前，此地區已變為大陸深海。

石炭系元朗組 – 大理岩﹝約三億六千萬年前﹞

新界西北部蘊藏有大理岩，該處的大理岩並沒有露出地面，而是被厚厚的沉積物埋於元朗平原之下。大理岩乃變質石灰岩，原本積聚在溫暖及淺水的海洋環境。純大理岩含有95%以上的方解石晶體礦物，可被含微酸性的地下水溶解﹝圖5﹞。這些大理岩的溶洞發展為喀斯特地形﹝現已被埋藏﹞。

石炭系落馬洲組 – 石英岩及石墨片岩﹝約三億四千萬年前﹞

落馬洲組岩石分佈於新界北部，主要由變質沉積岩組成，包括變質礫岩、變質砂岩、變質粉砂岩、石英岩及石墨片岩。石英岩主要由再結晶的石英，以及少量雲母、絹雲母組成。石墨片岩色澤深黑，並有明顯的的變質葉理﹝圖6﹞。這些沉積物多於潮汐灘地或三角洲扇一帶的環境沉積。

大理岩及矽卡岩 – 接觸變質岩

矽卡岩﹝圖7﹞屬接觸變質岩，因含碳酸鹽的沉積岩﹝如大理岩﹞受周邊花崗岩侵入變質而成。矽卡岩含鈣、鎂及鐵矽酸鹽礦物。馬鞍山鐵礦主要為矽卡岩，含有鐵及鎂的礦物，如磁鐵礦和赤鐵礦等。

二疊系大埔海組 – 粉砂岩及泥岩﹝約三億至二億五千萬年前﹞

二疊紀時代的岩石見於吐露港一帶，主要出現在馬屎洲，有含黃鐵礦﹝硫化鐵﹞的灰色粉砂岩及泥岩﹝圖8﹞，在馬屎洲出現的沉積岩岩層一般受滑動褶皺以致變形。此外，粉砂岩及泥岩中發現一些海洋生物化石，證實為二疊紀時代的岩石，而原來的沉積物在近岸潮汐灘地環境沉積。

約在二億五千萬至二億年前，中國可能受到板塊重組以及花崗岩岩漿侵入的影響，而發生了重要的地殼構造活動。香港早期的岩石亦因此嚴重變形。

從大約二億至八千萬年前，中國東南海岸發展成聚合型板塊邊緣構造環境。約在一億六千五百萬至一億四千萬年前，香港區內的活火山噴出火山灰及熔岩。

下侏羅統赤門組 – 含化石粉砂岩及泥岩﹝約二億至一億九千萬年前﹞

深涌、鳳凰笏及大棠﹝元朗﹞發現少量的侏羅紀初期岩石，包括灰至灰白色薄層粉砂岩、泥岩﹝圖9﹞及砂岩透鏡體。在1924年，香港發現的首枚化石是【香港菊石】，在赤門海峽北岸的泥岩中找到，證實屬早侏羅紀時期。其沉積物大多沉積於淺海洋的潮下帶。

中侏羅統大澳組 – 砂岩及粉砂岩﹝約一億九千萬至一億八千萬年前﹞

大澳組的岩石展現於大嶼山西部，大澳至深屈灣沿岸。該區的沉積岩由一層一層的砂岩﹝圖10﹞和粉砂岩組成，顯示出不同的沉積結構，如交錯層理和收縮裂縫。大澳組同時亦發現植物化石，確認為中侏羅紀時期形成。沉積物大多堆積於沖積層平原環境。

中生代時期的火山及入侵活動

在屯門一帶的少量火山灰和熔岩，含豐富鈣、鈉、鐵和鎂的鋁矽酸鹽礦物，這些火山岩皆為香港最古老火山的證據。初步放射性年齡測試斷定這些岩石的歷史約有一億八千萬年。這些岩石可能屬於侏羅紀早期至中期﹝二億至一億七千五百萬年前﹞，在中國東南沿岸的聚合型板塊邊緣構造開始形成的環境下，產生的安山岩質層狀火山遺下的一小部份。

隨著聚合型板塊邊緣構造漸趨成熟，俯衝帶相繼向東南方轉移，因而產生了類型和成份稍稍不同的火山。在一億六千五百萬至一億四千萬年前期間，香港受到火山活動的重大影響。當時猛烈火山爆發，噴出含豐富二氧化矽﹝石英﹞、鉀、鈉和鐵的鋁矽酸鹽礦物的火山灰和熔岩，形成大型破火山口型火山。火山爆發主要發生於四段時期﹝圖12﹞：一億六千五百萬至一億六千萬年期間、一億四千八百萬至一億四千六百萬年期間、一億四千三百萬至一億四千二百萬年間及一億四千萬年前。四段時期皆附隨大型花崗岩岩體侵入。

圖12：中生代時期香港的火山中心或破火山口之推斷地點。

主要火山爆發時段

一億六千五百萬至一億六千萬年期間

現時我們在新界中部看到的岩石，大部份在首段火山爆發時期形成，這些岩石主要是含有豐富結晶碎屑的火山灰，當中也包括大量的岩石碎片。火山爆發非常猛烈，僅留下極少證據顯示有任何熔岩流。雖然這時期形成的破火山口早已消失，但其大約位置仍可根據火山噴道的物質及相關深成岩的位置推斷。它們形成東北向間斷的、環狀構造，很可能是原來破火山口型火山的邊界﹝圖13﹞。而東北向、平行於當時聚合型板塊邊緣的斷層，則可能控制了破火山口的大小和形狀。

圖13：一億六千五百萬至一億六千萬年前的破火山口及相關的侵入岩之圖解﹝細圖為該火山活動時期形成的火成岩於本港之分佈﹞。

中侏羅統荃灣火山岩群 – 粗火山灰晶屑凝灰岩﹝約一億六千四百萬至一億六千萬年前﹞

荃灣火山岩群主要出現在新界東北及西北部，粗火山灰晶屑凝灰岩﹝圖14﹞為主要的岩石，火山岩由石英、長石、角閃石、黑雲母及岩石的碎屑組成。這些火山灰噴發自鄰近的火山中心。

中侏羅統荃灣火山岩群 – 凝灰角礫岩﹝約一億六千四百萬至一億六千萬年前﹞

石龍拱的凝灰角礫岩﹝圖15﹞由直徑長達6米、呈棱角狀的岩石碎片構成。這些岩石碎片主要包括火山岩以及少量石英岩和燧石。根據岩石碎片的角狀及大小，可推斷其沉積地點在火山噴道附近。

中侏羅世大嶼山花崗岩 – 巨大斑晶中粒花崗岩

大嶼山花崗岩﹝圖16﹞主要分佈於大嶼山島上，但亦同時於其他地點以獨立岩體出現，如屯門、索罟群島及南丫島。大嶼山花崗岩呈灰色，內含石英、斜長石和鉀長石，以及角閃石和黑雲母。岩石中礦物一般是中粒，但仍有極大的鉀長石晶體﹝巨大斑晶﹞﹝5-15毫米﹞，讓此岩石冠上巨大斑晶岩理的稱號。

中侏羅世大埔花崗閃長岩 – 斑狀細粒花崗閃長岩

大埔花崗閃長岩﹝圖17﹞主要在新界中部和青衣發現，亦於香港中區及南區以間斷露頭出現。此岩石內含石英和長石，附有黑雲母和角閃石等礦物。部分晶體較基質大，使岩石呈不等粒狀﹝斑狀﹞岩理。若與花崗岩相比，花崗閃長岩的石英含量較少，而斜長石比鉀長石佔更大的成份，是岩石中的主要長石。

一億四千八百萬至一億四千六百萬年期間

聚合型板塊邊緣進一步向東南方移徙，導致火山活動的焦點轉至東南方，並促使西北與東南方的拉張性構造營力增強。一座新的破火山口形成於現時大嶼山中部的位置﹝圖18﹞。該火山的岩漿源自地下深處的岩漿庫，岩漿沿岩牆注入。沙田區附近的花崗岩體便是該岩漿庫的殘餘部分，而位於大嶼山西北部、馬灣及青衣一系列東東北及東北向的岩牆，則屬於該火山系統中輸送岩漿的岩脈。該岩牆系統的闊度約達6公里，相等於在火山爆發期間﹝約一百五十萬年﹞，西北 - 東南向地殼拉張的寬度。

圖18：一億四千八百萬至一億四千六百萬年前的破火山口及相關的侵入岩之圖解﹝細圖為該火山活動時期形成的火成岩於本港之分佈﹞。

與早期的火山活動比較，第二期的火山活動溫度較高、噴出的晶體碎屑數量較少而爆發較強烈。火山灰因溫度極高而熔成一體，形成熔岩流。這個過程稱為熔結，估計是大嶼山一些帶狀火山岩的成因。

上侏羅統大嶼山火山岩群 – 流紋岩熔岩及凝灰岩﹝約一億四千八百萬至一億四千六百萬年前﹞

大嶼山火山岩群主要展現在大嶼山及荔枝莊。於大嶼山的火山岩﹝圖19﹞大多含石英及長石的晶體，並有獨特的流狀結構。這些流狀結構是由黏性的熔岩流，或由既厚又濃密熔結的火山灰流形成。這些火山灰流可能與破火山口崩塌有關。

上侏羅統大嶼山火山岩群 – 火山碎屑岩 (約一億四千八百萬至一億四千六百萬年前)

在荔枝莊亦發現了火山碎屑岩﹝圖20﹞的岩層，由層理清楚的凝灰質泥岩、燧石粉砂岩、砂岩、礫岩及凝灰岩組成，常見軟沉積物變形和火焰狀構造。這些火山沉積物大概以泥石流的過程，迅速地在火山盆地的湖中，在未經固結的沉積物上堆積。

晚侏羅世針山花崗岩 – 斑狀細粒花崗岩

針山花崗岩﹝圖21﹞於城門河谷的西北方形成一個東北向呈橢圓形的侵入體。這花崗岩呈淡粉紅灰色及斑狀岩理。岩石內含有相對較大的石英晶體，而斜長石則可於粒狀的基質中發現。

晚侏羅世大嶼山岩牆群 – 長石斑岩

在大嶼山北部及青衣一帶發現的長石斑岩岩牆，大致上互相平行，稱為岩牆群。長石斑岩岩牆﹝圖22﹞的明顯特徵是在極微細的深色基質中，找到巨型平板狀的長石晶體﹝斑狀岩理﹞。這些巨型晶體，大小可達10至30毫米，又稱斑晶。長石斑岩岩牆的化學成分與花崗岩相若。

一億四千三百萬至一億四千二百萬年期間

隨著聚合型板塊邊緣持續移向東南方，中生代火山活動的規模和強度亦繼續增加。香港的第三段主要火山活動時期尤其複雜，出現至少兩座破火山口，噴出稍稍不同成份的火山物質。證據顯示，其中一座以香港島為中心的破火山口，爆發時噴出非常少量含晶體碎屑的火山灰。而位於西貢區和大灘海的另一破火山口，爆發時噴出的火山灰則含有大量的晶體碎屑﹝圖23﹞。

圖23：一億四千三百萬至一億四千二百萬年前的破火山口及相關的侵入岩之圖解﹝細圖為該火山活動時期形成的火成岩於本港之分佈﹞。

該兩座火山可能於同一時期同時爆發，並釋放出少量的熔岩。隨著每次火山爆發，溫度逐步提高，威力增強，達至最終一次毀滅性的強烈爆發導致兩座破火山口倒塌。現在，這兩座破火山口的邊界，透過間斷而呈岩牆狀的侵入岩顯示出來。

下白堊統淺水灣火山岩群 – 條紋斑狀細火山灰玻屑凝灰岩﹝約一億四千三百萬至一億四千二百萬年前﹞

淺水灣火山岩群主要在港島南區、東九龍及西貢一帶出現。細火山灰凝灰岩是這火山岩群的主要種類，內含極微細火山灰粒及一般呈現條紋斑狀﹝圖24﹞。條紋斑狀葉理屬熔結結構，即指在火山岩內，熾熱的浮石﹝即流紋質火山玻璃﹞被熔合、壓緊及最後排列一致的構造。熔結構造正好反映火山灰沉積時的溫度非常高。

下白堊統淺水灣火山岩群 – 粗火山灰晶屑凝灰岩﹝約一億四千三百萬至一億四千二百萬年前﹞

粗火山灰晶屑凝灰岩是淺水灣火山岩群另一種主要岩石。在大灘海發現的凝灰岩﹝圖25﹞含石英、粉紅色的長石、黑雲母等礦物的晶屑及其他岩石碎片。火山岩發現熔結構造，相信火山岩群可能在一億四千三百萬年前破火山口的周期性爆發而形成。

早白堊世塘福石英二長岩 – 斑狀石英二長岩

大嶼山的石英二長岩﹝圖26﹞呈淡粉紅灰色，並含有較大粒的長石晶體。石英二長岩屬侵入性火成岩，內含份量相近的斜長石及鉀長石，以及少量石英。深色的礦物如黑雲母和角閃石亦可於此岩石中發現。這些石英二長岩的岩漿大概源自地球深處，沿已有的通道﹝例如斷層﹞侵入。

一億四千萬年前

T香港的第四期﹝即最後一段﹞主要火山活動時期，開展於西貢糧船灣海位置。破火山口在該處形成，岩漿從破火山口北邊和南邊的東北向裂縫噴出﹝圖27﹞。噴發主要為一層一層厚厚的、含少量晶體碎屑的火山灰，局部地方可見火山灰受熱力熔結，證實當時爆發非常熾熱。

圖27：一億四千萬年前的破火山口及相關的侵入岩之圖解﹝細圖為該火山活動時期形成的火成岩於本港之分佈﹞。

隨著聚合型板塊邊緣繼續向東南方移徙，香港的板塊構造環境發展為強烈的弧後型擴張。最終的火山活動是一次極強烈的爆發，導致破火山口倒塌，大量火山灰於倒塌的火山口積存，最少達400米厚。火山灰逐漸冷卻，形成位於萬宜水庫東壩所見，壯觀的六角形柱狀岩石。這場災難性的爆發，便是香港地區於中生代火山活動的最後記錄。

下白堊統滘西洲火山岩群 – 流紋岩熔岩及凝灰岩﹝約一億四千一百萬至一億四千萬年前﹞

滘西洲火山岩群之流紋岩熔岩﹝圖28﹞及凝灰岩於西貢東郊野公園及清水灣半島出現。這些火山岩呈深灰色，含極細粒平板狀長石晶體並普遍呈流層狀。流層是由於黏性岩漿的流動和有緻密熔結構造的火山灰，於地表拖行而形成。這些熔岩及火山灰大概從沿斷層的火山裂縫噴出。

下白堊統滘西洲火山岩群 – 細火山灰玻屑凝灰岩﹝約一億四千一百萬至一億四千萬年前﹞

於糧船灣及果洲群島發現的六角柱狀火山細灰玻屑凝灰岩﹝圖29﹞，屬滘西洲火山岩群。這些凝灰岩顏色略帶紅，極微細的火山灰內含有粉紅長石晶體碎屑，而柱狀成因是當熾熱的火山灰墜落、冷卻和收縮而成。這些火山岩大概於一億四千萬年前，由一次非常強烈的破火山口形火山爆發中形成。

早白堊紀九龍花崗岩 – 等粒中粒花崗岩

九龍花崗岩﹝圖30﹞以維多利亞港為中心，形成呈圓形的侵入岩體。其岩石一般為中粒等粒﹝即指晶體大小相近，約1-3毫米不等﹞，色澤呈淡粉紅帶灰，內含石英、斜長石、鉀長石及黑雲母。

偉晶花崗岩

偉晶花崗岩﹝圖31﹞通常在岩牆、透鏡體或在接近花崗岩侵入邊緣的地方形成。偉晶花崗岩中個別的晶體大小可達20毫米。其礦物成分主要包括：長石、石英和黑雲母，以及黃鐵礦及綠泥石。

細晶岩

細晶岩是一種極細粒狀之花崗岩，一般於花崗岩的岩脈及岩牆出現﹝圖32﹞。個別晶體大小通常小於1毫米，且呈砂糖狀岩理。

雲英岩化的花崗岩

雲英岩化的花崗岩﹝圖33﹞擁有糖狀岩理，粒子大小平均1毫米。岩石主要含有石英及白雲母，令外表顯得閃爍而有光澤。位於東九龍魔鬼山附近的幼粒花崗岩，因受帶有礦物質的熱溶液而變質，形成雲英岩化的花崗岩。

基性及中性岩牆

基性及中性岩牆﹝圖34﹞遍佈香港。外表呈深灰色，一般闊度不足1米。以化學角度而言，此類岩牆明顯地較花崗閃長岩含更少的二氧化矽。

中生代火山活動後及新生代時期

由約一億四千萬至五千萬年前，香港地區仍是大陸地塊的一部分。除了有多個斷層盆地發展外，此地區的板塊構造相對穩定，而當時氣候既炎熱又乾燥。

下白堊統八仙嶺組 – 礫岩、砂岩及粉砂岩﹝約一億四千萬至一億年前﹞

八仙嶺組見於新界東北部，沿八仙嶺形成一列顯著向北傾斜的陡崖。八仙嶺組的礫石呈灰白色，由火山岩、泥岩及赤紅砂岩等岩石的渾圓細礫組成。八仙嶺組的粉砂岩﹝圖35﹞呈紫紅色，並且展示薄層。於白堊紀初期，當香港的火山活動剛停止時，這些沉積物在河道中堆積而成。

上白堊統赤洲組 – 礫岩及砂岩﹝約一億年前﹞

赤洲組是在赤洲上出現的褐紅色的礫岩和砂岩岩層﹝圖36﹞。在砂岩中發現由水流形成的交錯層理，這些沉積物於河道堆積。

上白堊統吉澳組 – 角礫岩﹝約一億年前﹞

吉澳組散佈於新界東北部多個離島，包括吉澳及鴨洲。吉澳組是由一系列角礫岩﹝圖37﹞、礫岩、砂岩及粉砂岩組成，並由方解石礦物膠結而成。這些沉積物顏色由褐紅至灰白不等，多從斷層崖崩塌出來，並形成扇形沖積物。

始生統平洲組 – 粉砂岩﹝約五千萬年前﹞

平洲組是香港最年輕的岩層，岩石由薄層粉砂岩組成，並略斜向東北方。在此組沉積岩內，曾發現昆蟲化石及瀝青化植物碎片。這些沉積物於湖底沉積，當湖水周期性的乾涸，鹽﹝石膏﹞便沉澱形成。其後，石膏被溶解，在粉砂岩上留下石膏晶體的空模子，而這些模子最終被次生礦物包括霓輝石、方解石、沸石及錐輝石等礦物填補。

始生統平洲組 – 燧石質粉砂岩﹝約五千萬年前﹞

在平洲西岸的龍落水，露出一層燧石質粉砂岩﹝厚度高至1.2米﹞。燧石質粉砂岩含極微細的二氧化矽晶體，燧石質粉砂岩非常堅硬，可以抵禦風化和侵蝕。

從五千萬至約二百萬年前期間，香港地區並無任何沉積物的紀錄，但卻有強力證據顯示這段時期處於持續的亞熱帶風化環境。大部份原本藏於地下約2千米深的花崗岩露出地面，並被風化成現今厚度達250米的風化土層。

由大約五百萬年前至今，歐亞板塊一直與菲律賓板塊發生碰撞，導致中國東南部的東北向斷層再度活躍。

第四紀時期

第四紀時期，即大約由二百六十萬年前至今，適逢週期性的氣候變化，這段時期全球海面水位因應冰期及間冰期之變化而分別下降或上升。

在寒冷的冰期期間，當時的海平面曾經較現在的低120米，而海岸線則約位於香港以南100公里以外，同時，大量河流沖積物堆積在因海平面下降而暴露出來的海床上。

於間冰期期間地球溫度略為上升，導致冰原融化，使海水水位上升。上升的海水淹沒了沉積的河流沖積物，海泥覆蓋了大部份香港的水域，而較粗糙、多沙的沉積物則在水流較強的範圍堆積。

因此，儘管香港從來未被冰川淹蓋，但從離岸沉積物的地層證據，間接證明第四紀時期曾發生重要的全球性氣候變化。

隨著最後一個冰川期的結束，即約一萬一千年前，海面水位開始急速上升，香港地區的水位可能在八千年前已升至現時的高度。

香港的第四紀表土沉積主要包括山坡沉積﹝坡積物﹞、河流沉積﹝沖積物﹞及離岸沉積﹝泥與沙﹞。香港的土地約14%是由厚度達2米或以上的第四紀時期的表土沉積物覆蓋，而人為的堆積物﹝如填海區﹞，則構成約6%的土地面積。

岸上表土沉積

坡積物

香港大部分的山坡都覆蓋著一層坡積物，儘管這些坡積物大多非常薄﹝不足1米厚﹞。坡積物包含的顆粒大小不一，由被水沖下斜坡的幼細粉砂及沙粒，以至由泥石流堆積下來的巨礫不等﹝圖40﹞。然而，香港地質調查組地圖上，只記錄超過2米厚的坡積物，而這些較厚的坡積物多數出現於麓坡。

在飽受風化影響的花崗岩上的坡積物相對較厚，而火山岩受風化影響較微，坡積物相對較薄。坡積層在多個大山群留下廣泛沉積物，如獅子山山脊、半山區、飛鵝山山坡、青山山下、大帽山和大嶼山島上。

沖積層

沖積物填蓋了香港大部分的小溪和河谷，不論是狹窄的山溪或是較深和較闊的低地河谷﹝圖41﹞。

在河道及河流邊灘的沖積物一般是較粗粒的沙和礫石，而較幼細的沉積則在河漫灘上。在香港地質圖上，可以看到沖積層的獨特樹枝狀分佈。

離岸表土沉積

香港的海床都是朝向南及東南方緩緩地傾斜，並被一層海泥掩蓋。這層海泥約於一萬一千年前開始堆積，期時是冰河時期過後，海平面迅速上升。海泥全面掩蓋了在海平面較低時沉積的沖積物。

海沙在水流較強的地區出現，這是由於較幼的沉積物不能堆積。這些地方包括如潮汐水道及島嶼間的峽隙。海沙層亦會出現於沿岸受海浪作用而形成的沙灘和沙洲。

多個寬闊的進潮口，例如后海灣和沙頭角在潮間帶囤積了淤泥，均被紅樹林覆蓋。