自1842年8月29日开埠至今,许多人为香港的地质勘察做出了贡献。全港的地质调查和记述始于20世纪初,及至香港地质调查组于1982年成立至今。现时香港有一系列的地质图,为城市规划、寻找地质资源及确定地质灾害等等工作,提供有用的资料。
早期的先驱
T.W. Kingsmill
最早描述香港地质的资料是T.W. Kingsmill在1860年代写的三篇文章。据文章所述,香港与其他华南沿岸地区由花岗岩、板岩、石英岩和斑岩的低山组成。
Baron Von Richthofen
于1869年,一位在中国著名的探险家Baron Von Richthofen﹝图1﹞描述了香港三个主要地质岩层:古老的沉积物,入侵的花岗岩和石英斑岩及其「tufas」。
H.B. Guppy
于1880年,驻英国皇家海军战舰大黄蜂号的外科医生H.B. Guppy﹝图2﹞,花了六天走遍了香港岛。他识别了花岗岩、「暗玄岩」和正长岩,并指出突岩分布在花岗岩的侵蚀地形,但并无突岩出现在斑状岩石的地貌。从他作的观察,他制作了第一幅香港岛的地质图,这幅图曾经挂于大会堂,后来转至香港大学。
S.B.J. Skertchly
于1893年 S.B.J. Skertchly在他的著作《Our Island – A Naturalist's Description of Hong Kong》﹝图3﹞中提出,香港﹝当时只包括香港岛、九龙半岛的界限街以南及昂船洲﹞由花岗岩和火山岩﹝包括长石质石英斑岩﹞所组成。更重要的是,他指出火山岩的成分与花岗岩十分相似,估计两者源自同一岩浆。他提出花岗岩含有丰富铁质,并描述由花岗岩风化而成的高岭土,又首次形容香港岛上基性的岩墙。
R.D. Ormsby
在签署99年新界的租约后,J.H.S. Lockhart为英国殖民部对新界作出评估,于1898年提交一份名为《Entension of the Colony of Hong Kong》的报告,并在1899年将该报告的摘要提交立法局。报告载有两页名为《Report on the Geology of the New Territory》的附件,由当时工务局局长R.D. Ormsby撰写。Ormsby写到新界的地质简单,主要为花岗岩、「Trappean」及变质岩。文件又提到,在某些地区有火山活动的证据,而矮的山丘被红色岩土复盖,另外多处有采矿活动。
C.M. Weld
C.M. Weld在一份1914年刊登于《Transcations of the American Institute of Mining Engineers》的文献中,概述了香港的地质情况,指出香港的岩石主要为花岗岩,在西北部有片岩和板岩,而在东南部则是玄武岩和石英斑岩,并特别提到花岗岩中包含了受高温变质的沉积岩。 Weld 主要研究矿物,并记录了金、银、铅、锌、铜、鉏和锡的出现,集中注意马鞍山的矽卡岩中磁铁矿。
F.R.C. Reed
在1921年,F.R.C.Reed写了一本题为《Geology of the British Empire》的著作,其中一页﹝第348页﹞描述到香港的地质。他形容香港为「古老的高原的碎片...主要由花岗岩,蛇纹岩和正长岩组成」,他还提到东北至西南的平行构造﹝即「山线」与之间的山谷﹞,以及海湾显示出的西北向构造。
F.R. Tegengren
于1923年F.R. Tegengren撰写了一篇题为《Iron Ores and the Iron Industry of China》的文章,当中再度提出Weld描述的马鞍山矿藏,并估计其蕴藏量约为910,000吨,能以露天矿场方式开采。
W. Schofield
W. Schofield是香港政府的理民府长官,他曾测绘香港岛西北部2平方里的地方。他在1924年向利物浦地质学协会发表的文献中提出一套四层岩层序列、并有玄武岩岩墙侵入的论说。于1930年W. Schofield撰写了一份详尽的香港地质报告,可惜该报告于日军估领时期遗失了。
香港地层古生物研究
C.M. Heanley
二十世纪初期香港的地质测绘主要由矿物勘探工作带动,开发了马鞍山和莲麻坑矿场。不过,在1920年代政府检疫及细菌学部门的首长C.M. Heanley﹝一位足迹遍及香港各处的业余地质学家﹞在吐露港北岸出露的沉积岩中,发现了数枚菊石化石﹝图4﹞。这些化石先后由A.W. Grabau及S.S. Buckman鉴定,并命名为【香港菊石】。这是在东南亚首次发现中生代的化石。
这项重要的发现指出吐露港的沉积岩属侏罗纪时代,而并非如学者以往相信的属前寒武纪或古生代。Heanley提出一套九层岩层序列的论说,并于1923及1924年制作地质图。这些资料对于其后首次全港的地质调查,以及1936年编制的地质图奠定了基础。此外,Heanley亦记绿了大磨刀洲上的石墨层,及在其他地方发现的绿柱石、黑钨矿、辉钼矿、锡石和方铅矿。
于一九七零至八零年代,多位地质学家,其中最著名的包括李作明、Atherton及钮栢燊,作了大量古生物化石的采集鉴定工作和地层层序的研究,他们的研究成果大多发表在历年的香港地质学会的通讯上。
图4:菊石化石。
李作明
李作明先生﹝图5﹞于1980年在船湾淡水湖地区发现了泥盆纪的鱼化石﹝盾皮鱼﹞,是其中最重要的发现。这是首次在香港出土泥盆纪时代的化石,使香港的地质历史推前至泥盆纪时代﹝即大约4亿年前﹞。
于1988-1990年间,香港理工大学与中国科学院南京地质古生物研究所,合作开展的一项名为「香港地层」的综合研究项目。这项研究历时十五个月,是香港地层古生物研究近年来最重大的进展,为现今香港的地层研究奠定了基础。最终研究的成果于1997及1998年编辑成上下两册「香港古生物和地层」的专著。这是目前香港地层和古生物研究最重要的参考文献。
图5:李作明先生。
李作明先生发现泥盆纪鱼化石的报道﹝由李作明先生提供﹞。
全港地质调查及报告
1923 – 1952年首次地质调查
依从英国政府的建议,R.W. Brock﹝图6﹞获委任为香港政府进行一次详细的香港地质调查。Brock是加拿大哥伦比亚大学地理学系的系主任,曾任加拿大地质调查所所长及矿务部副部长。于1923年,Brock来港作初步调查,并为主要的勘察工作作安排。Brock于1926至1927年在香港作地质调查,而另外三位加拿大哥伦比亚大学的地质学家亦曾在不同时期在香港工作。他们是S.J. Schofield﹝图7﹞﹝1923-1924在港﹞、M.Y. Williams﹝1924-1925在港﹞和W.L. Uglow﹝1925-1926在港﹞。于1932,一幅全新的香港地形图面世,这幅图跟原本的有很大差别。Brock于是在1932至1933年间针对其中的差异进行进一步的勘测。终于,一幅比例为1:84,480的地质图于1936年面世,其后于1945年以1:80,000的比例再版作军事用途。
随着Uglow及Brock先后于1926年和1935年逝世,Williams及Schofield完成了相关的地质报告,并于1939年将之送交香港。可惜这份报告及地质图均在战时遗失。不过,于1943及1945年,当时身为加拿大哥伦比亚大学教授的Williams于《Proccedings of the Royal Society of Canada》发表数篇香港地层及古生物的文章。战争结束后,香港政府要求报告的副本,但当时并没有将报告保存下来。因此,Williams编写了报告的第二版,并于1948年将之送交香港。
1952年S.G. Davis
S.G. Davis﹝图8﹞曾是香港大学地理系的系主任,他于1952年出版了《香港地质》一书﹝图9﹞。这本著作主要是依据上述加拿大地质学家的工作,加上Davis在本港野外考察的资料而编写。Davis是地质矿物学家,对莲麻坑、针山和马鞍山的矿业甚感兴趣。
1960年B.P. Ruxton
B.P. Ruxton承接S.G. Davis的工作,出版了有关香港矿业的详细研究。Ruxton曾是香港大学地理及地质学系的讲师,他于1960在《Proceedings of the Geological Society of London》中发表他对香港地质的研究报告。
1967 – 1971年第二次地质调查
于1967年1月至1969年3月期间,两名从英国地质调查局(原为地质科学研究所)来的地质学家E.A. Stephens和P.M. Allen﹝图10﹞,在香港进行地质调查。虽然他们的任务是为修改1936年的地质图作调查,但是最后还是开展了全面重新的地质勘察。该调查的成果是于1971年出版比例为1:50,000的地质图以及附有的地质报告。
旧剪报,星报1969年2月1日(资料由香港中央图书馆提供)。
1982年至现在香港地质调查组
香港地质调查组成立于1982年5月5日,专责编制比例为1:20,000的香港地质图,并为专业团体、政府部门、教育机构和学术团体提供地质资料和谘询服务。
最初的香港地质调查组只有两名从英国地质调查局委派的地质调查顾问,其后扩大至包括其他海外和本地训练的地质学家。直至1984年,香港地质调查组由5名地质学家和6名技术人员组成。在1990年代机场核心工程的初期,香港地质调查组达到了全盛时期;组员包括7名地质学家、6名技术人员,以及制图小组。这期间香港地质调查组扩大职能,在六个重心发展地区开展比例为1:5,000的地质图编绘,并为填海工程调查离岸海沙资源。最后一幅1:20,000比例的地质图于1996年面世,完成了全港共15幅地质图,及6册地质报告的出版。及后,香港地质调查组的主要工作包括山泥倾泻勘察、隧道地质、区域地球化学调查、地质谘询服务及土地用途规划。
在2000年,一套比例为1:100,000的地质图及两份地质报告出版﹝图11﹞。这两份地质报告是将过往所有地质报告的资料综合整理而成。于2003年,香港地质调查组开展对1:20,000比例的地质图的更新和数码化的工作。同时,香港地质调查组正在制定一个以地理讯息系统作平台的地质数据库。多年来,香港地质调查组的成员就各种各样的主题,发表了许多专业的地质报告和研究论文。
图11:于2000年出版的《香港前第四纪地质》及《香港第四纪地质》。
香港的地质图
香港首幅地质图于1936年出版,比例为1:84,480﹝图12﹞。该地图显示火成岩﹝火山岩及深成岩﹞、沉积岩,以及表土沉积物的分布,但欠缺断层、褶皱或其他地质构造的描绘。
图12:于1936年出版的1:84,480比例香港地质图。
香港第二幅地质图于1971年出版,共有两张1:50,000比例的图幅﹝图13﹞。这两幅地质图较前者更为详尽,不仅显示火山岩、侵入岩及沉积岩的主要分布,同时细分第四纪表土沉积物的单位。主要的地质结构,如褶皱、断层、岩墙和岩脉等也得以区别。该图更标示了地质构造的测量资料,如岩层及岩石节理的产状。
图13:于1971年出版的1:50,000比例香港地质图。
香港第三幅地质图共有十五张比例为1:20,000的基岩和表土地质图图幅,进一步强调火山岩地层的区分和侵入岩历史。该地质图更首次包括地质剖面图,并显示不同晶体大小的侵入岩的分布。另外该地质图有更多地质构造的资料,并且为双语出版。
于2000年出版的1:100,000比例香港地质图显示更详细的火山岩地层和侵入岩历史,其中命名不同的侵入岩岩套和岩体,以及火山群和火山岩组。此外,并未在地面出露的大理岩,以及主要断层在离岸地区的延伸部分,都显示在该地质图上。该地质图的图面亦载有细比例的区域地质图。
于2003年开始更新1:20,000比例的地质图,以地理讯息系统作为平台。
其他地质学相关的香港地图
立体地形图
图16是香港的立体地形图,它是根据香港政府地政署提供地形勘察图的高程数据,编制而成的数码高程模型。
立体地形图协助看到地貌的三维地势,而显现在立体地形图的线条,则可能代表一系列不同的现象,例如水道、地质构造﹝断层、节理等﹞、岩层或不同岩石的边界。
同时,立体地形图也是划分及描绘地质构造,以及进行地形评估的工具。
图16:香港立体地形图。
地磁异常图
差不多整个香港水域内,均曾进行海洋地磁测量。这些测量有助于确定离岸地区的地质情况,尤其是主要断层位置。观察所得的地磁场主要视乎不同岩石的磁化率、岩石形成时剩余的磁性,以及岩石的风化程度。地磁场模型的制作需要利用钻探及陆上的地质资料,以帮助划定磁性来源的岩石种类、走向及形状。图17为香港离岸地磁异常图。
图17:香港地磁异常图。