深圳大鹏半岛火山和香港火山活动特征对比研究

姚锦梅，李洁兰，康镇江，宋建潮，唐嘉锋

(1.深圳地质建设工程公司，广东深圳 518023；2.深圳大鹏半岛国家地质公园管理处，广东深圳 518121；3.深圳地质学会，广东深圳 518023)

0 引言

深圳大鹏半岛位于广东省深圳市东部，东面为大亚湾，西临大鹏湾。香港特别行政区位于广东省南部，东临大鹏湾，西面为珠江口，两者都南临南中国海，均三面环海。深圳大鹏半岛与香港特别行政区隔大鹏湾南北相望，两地在亿万年前都有火山活动，地质特征有许多相似之处，很多专家学者对浙闽粤港火山地层、岩性、化石等进行了深入的研究(Williams et al.,1945;Ruxton,1960;Allen and Stephens,1971；Addison,1986；翁世劼等，1987；徐松年，1995；李惠民等，1995；Campbell and Sewell,1997；黎权伟，1997；Campbell and Sewell,1998；夏林圻，2001；梅村等，2011；蔡永丰等，2018)，但是对于深圳和香港两地火山的对比研究很少。为深入探索隔海相望的深港两地火山的活动特征、各自成因机制，探究两地火山是否存在内在的联系、有何异同点、地质地貌有何不同特色，本文采用实地考察，辅以同位素测年等方法，从火山地层、构造和火山活动性等方面，对大鹏半岛与香港火山进行详细的对比研究，以期对大鹏半岛的构造演化过程，特别是对七娘山火山岩的成因演化机制进行深入探讨。

1 火山地层对比

1.1 火山地层

深圳大鹏半岛火山岩区面积大约为53 km2，主要分布在国家地质公园七娘山主峰一带，受北西向构造控制，火山岩区呈北西向长椭圆形(梅村等，2011)。香港岛和九龙半岛地区是香港主城区，也是火山岩集中出露区，火山地层的划分经历了多次变化，晚中生代陆相火山岩主要分布在世界地质公园西贡园区内，其面积约占香港陆地基岩面积的二分之一(邢光福等，2011)。

1.2 火山地层对比

深圳和香港侏罗系至白垩系基本由火山地层和分散的沉积岩组成，虽然深港两地采用了不同的火山岩地层划分标准，但是其地层特征可逐一进行对比。深圳地层侏罗系下统金鸡组、桥源组与香港地层赤门海峡组、大澳组相对应；侏罗系下、中统塘厦组，与屯门组层位基本对应；深圳侏罗系中统吉岭湾组，相当于香港根据锆石(U-Pb)同位素测年值划分的中统荃湾群；侏罗系上统热水洞组与浅水湾群下部(同位素年龄值154±4 Ma)大致相当。深圳把侏罗系下统至白垩系上统地层划归为南山村组，这套地层与香港的浅水湾群上部层位相对应；深圳白垩系下统官草湖组和香港下统八仙岭组也是一一对应的关系(表1)。

表1 深圳与香港侏罗纪火山地层对比表Table 1 Comparison of Jurassic volcanic strata in Shenzhen and Hong Kong

根据表1香港与大鹏半岛火山地层及所发现的化石对比分析，可以推断出两地具有相似的沉积环境，经过后期构造运动，特别是大鹏湾的发育，将两者隔离开来。晚白垩世早期，北北西向大鹏湾断裂，发生了断裂张扭作用，这一构造作用使得位于大鹏湾西部的香港地区隆起形成断块，形成了较大规模的大鹏湾断陷盆地，富含钙质的内陆湖相红色碎屑岩沉积于该断陷盆地中，形成盐湖盆地，首先是湖相细碎屑岩沉积，之后是粗屑山麓冲积扇堆积沉积于断陷盆地。

2 构造对比

深圳、香港两地都位于莲花山深大断裂带的东南端，属于中国东南沿海新华夏构造系华南褶皱系。该地区由于经历了多期复杂的构造运动，形成了以北东向及北西向构造为主，兼有近东西向及近南北向构造(见图1)。

图1 香港-大鹏半岛大地构造图③Fig.1 Tectonic map of Hong Kong-Dapeng Peninsula,Shenzhen③1-第四系;2-白垩系;3-上三叠-下白垩统;4-上古生界;5-下古生界;6-元古代变质岩;7-白垩纪花岗岩;8-侏罗纪花岗岩;9-火山岩;10-地质界线;11-不整合地质界线;12-实测、推测断层;13-隐伏断层;14-正断层、逆断层;15-韧性剪切带;16-上剥离断层;17-中 剥离断层;18-向斜;19-背斜;20-地震1-Quaternary;2-Cretaceous;3-Upper Triassic-Lower Cretaceous;4-Upper Paleozoic;5-Lower Paleozoic;6-Neoproterozoic metamorphic rock;7-Cretaceous granite;8-Jurassic granite;9-volcanic rock;10-geological boundary;11-unconformity boundary;12-measured and inferred fault;13-hidden fault;14-normal and reverse fault;15-ductile shear zone;16-upper detachment fault;17-middle detachment fault;18-syncline; 19-anticline;20-earthquake

莲花山断裂带是一条区域性断裂带，对华南地质构造演化有着非常重要的影响(见图2)。该断裂带由百余条近北东向断裂组成，在广东省内宽度达到30 km，发育韧性剪切带和脆性断裂带，局部遭受了中高级动力变质作用。在这条断裂带的西北侧发育有五华-深圳断裂，东南侧有大埔-海丰断裂，其中部发育了吐露海峡断裂(香港)。三条北东东向断裂成为穿越香港及大鹏半岛的主要断裂，控制了两地的总体构造格局。大鹏半岛位于粤东莲花山断裂带、五华一深圳大断裂带南西段，北西和北东向两组断裂控制了该区火山盆地的分布。晚白垩世早期(《深圳地质》编写组，2009)，北北西向大鹏湾断裂，发生了断裂张扭作用，使得位于大鹏湾西部的香港地区隆起形成断块，形成了大鹏湾断陷盆地，至晚渐新世-早中渐新世，南海洋盆地进一步扩张，该区大鹏湾等继续扩张分离，将大鹏半岛与香港地区分离，至中晚中新世后基本停止扩张活动，形成现今大鹏湾等的海湾轮廓。

图2 广东省主要构造及火山特征分布图③Fig.2 Map showing major geologic structures and volcanic features of Guangdong③1-火山构造凹陷;2-火山穹隆和喷发中心;3-火山通道和火山锥;4-活动断裂;5-向斜;6-背斜1-volcanic structural depression;2-volcanic dome and eruption center;3-volcanic channel and cone;4-active fault;5-syncline;6-anticline

香港地区构造的基本特征是区内断裂构造极为发育，其北西向断裂规模较小，主要受到北东东向断裂作用的影响，此外还发育有东西和南北向两组规模较小的断裂构造。在不同方向和性质的断裂作用下，形成了多个不同大小的断块(见图1)，在断裂的破坏与岩浆活动的双重作用下，褶皱构造受到破坏，发育不完整。北东东向断裂被北北西向断裂横切，而前两组又被北北东向斜切，使得该区构造呈现出网格状特征(李作明和林极峰，1987)。

3 火山活动特征对比

3.1 深圳大鹏半岛岩浆岩活动性

深圳大鹏半岛岩浆岩主要由西侧的花岗岩和东侧的火山岩组成。西侧的花岗岩主要为形成于燕山三期的鹅公岩体，面积约48 km2，为岩株、小岩株，岩体长轴南北向展布。边缘相为细粒多斑黑云母花岗岩，中心相为中粒斑状黑云母花岗岩。东侧的火山岩主要分布于公园内的七娘山和大燕顶一带。七娘山起源于粘度较大的流纹质熔浆沿裂隙-点状喷溢为主形成的穹状火山。此种火山机体无固定火口区，不同时期的喷发火口位置不尽相同，同一期次可能具有多个火口。从七娘山-大燕顶-三角山航空照片可以看出(图3)：左侧放射状山脊为三角山-大燕顶火山穹丘，右侧环状构造为七娘主峰火山穹丘。喷发中心堆积的喷发物由多个喷发中心，经过多期次喷发，重叠堆积形成了呈穹状隆起的火山体构造①。

图3 大鹏半岛七娘山-大燕顶-三角山航空照片Fig.3 Aerial photograph of Qiniangshan-Dayanding-Sanjiaoshan in Dapeng Peninsula,Shenzhen

大鹏半岛火山岩主要为中酸性流纹岩及其相应成分的火山碎屑岩，厚度在2500 m以上，主要有集块岩、角砾凝灰岩、流纹质含火山角砾晶屑岩屑熔结凝灰岩、流纹构造流纹岩、节理构造流纹岩、气孔石泡构造流纹岩，石泡、球粒、流纹等是熔岩流的典型特征(图4)。有学者对球粒流纹岩的岩石特征进行过研究(刘芳等，2020)，集块、石泡都属于喷溢相(刘芳等，2020)。集块岩是由火山爆发作用产生的粒径大于64 mm的粗大碎块岩石，由于集块岩主要堆积在火山口附近，故可根据集块岩的分布及其粒度变化寻找火山口的位置。石泡构造是酸-中酸性火山岩的一种特殊构造，它产生于火山溢出通道的管壁和溢出岩流的表层。七娘山主峰大燕顶火山通道，从外往内依次为：溢流相球粒流纹岩呈环状分布→火山集块晶屑凝灰熔岩→气孔状火山角砾晶灰熔岩→含火山集块多斑流纹岩。这些特殊构造常常是喷溢口附近的产物，可以用于指示附近存在火山口火山溢出通道的位置。

图4 大鹏半岛地质公园石泡、球粒、流纹构造Fig.4 Photos showing stone bubble,pellet,and rhyolitic structures of Dapeng Peninsula geological park

火山活动与同期岩浆侵入活动息息相关，火山岩与同熔型花岗岩类为同源关系。中侏罗世火山岩与中侏罗世燕山二期侵入岩、晚侏罗世火山岩与晚侏罗世燕山三期侵入岩、早白垩世火山岩与早白垩世燕山四期侵入岩等相伴相随。由此可见，同时代的岩浆侵入和火山喷发活动，均属同一岩浆源。在原有测年资料基础上，笔者又选取了几处典型区域进行了同位素测年分析(见表2)，从总体测年结果来看，同位素年龄值位于137～161 Ma，为侏罗纪晚期至白垩纪早期的产物。

表2 深圳大鹏半岛火山岩同位素表Table 2 Isotopic data of volcanic rocks in Dapeng Peninsula,Shenzhen

续表2Continued Table 2

锆石原位U-Pb同位素组成分析在武汉上谱分析科技有限责任公司实验室完成。该项分析是在锆石LA-ICP-MS U-Pb定年的基础上，参照锆石阴极发光图像，选择在原年龄测定点位置或附近进行，所用仪器为安捷伦电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7900)与相干193 nm准分子激光剥蚀系统(GeoLasProHD)。分析用激光剥蚀系统为GeoLas ProHD,等离子体质谱仪为Agilent7900，激光能量80 mJ，频率5 Hz，激光束斑直径32 μm。具体分析条件及流程详见文献(Ludwig el al.,2003)。图谱见图5，样品的岩石薄片图见图6。

图5 大鹏半岛火山岩同位素谐和年龄值Fig.5 Isotopic concordia ages of volcanic rocks from Dapeng Peninsula

图6 大鹏半岛测年样品的岩石薄片图Fig.6 Thin sections of dating rock samples from Dapeng Peninsula Fsp-长石;Kfs-钾长石;Qtz-石英Fsp-feldspar;Kfs-potash feldspar;Q-quartz

3.2 香港岩浆岩活动性

香港晚中生代陆相火山岩按其形成方式可分为火山碎屑岩、火山碎屑空降沉积物、火山碎屑岩流沉积、次生火山沉积物以及熔岩，岩性以各种形式的火山碎屑岩为主，熔岩只有少量，约占火山岩的15%。以往有研究通过测定火山岩中锆石U-Pb同位素年龄来确定香港火山地层为中生代晚期，火山岩主要形成于三个阶段:165～160 Ma、148～146 Ma、143～140 Ma，每个阶段都有花岗岩侵入。有研究在西贡测得锆石同位素年龄分别为142.8 Ma和142.7 Ma，在清水湾组和粮船湾组测得结果分别为140.7 Ma和140.9 Ma (Davis et al.,1997)，说明西贡与浅水湾火山群分属于不同时代，是不同期次火山喷发产物(刑光福等,2007)。通过同位素测年发现，香港火山爆发时期也是深圳大鹏一带岩浆最为活跃的时期。

在香港世界地质公园西贡火山岩园区，粮船湾组火山岩的明显特征是柱状节理比较发育(见图7)，柱状节理是在火山岩中发育的一种呈规则或者不规则多边形形态的原生张性破裂构造(徐松年,1995)。很多专家学者对于对柱状节理形成原因都有过研究(Lee,1985；Lai et al.,1996;吕惠进，2005)，不同研究者对此有不同的理解。有学者认为：柱状节理是火山爆发时，均匀炽热的火山碎屑流喷发物质在冷却过程中，经过缓慢堆积所形成的(Tam et al.,1983)，表明熔岩组分和结构构造相对均一，岩浆是均匀冷却的，在缓慢收缩条件下，岩体产生了一种距离冷却中心等间距的垂直裂变，岩浆冷却后形成了五方柱或六方柱状节理。也有专家持不同观点，认为火山碎屑流岩性岩相各向异性，复杂多变，冷却速率不同，在一个的冷却单元中，中部冷却慢，上部和下部冷却快，中部形成强熔结凝灰岩，上下部分形成为弱熔结凝灰岩(陶奎元,1994)。香港地质公园内由流纹质碎斑熔岩构成的火山岩石柱群规模之大，居世界之首，是非常珍贵地质遗迹(陶奎元,2015)。形状规则、优美的六边形火山岩石柱，地貌和地质景观具有鲜明的特色，是香港西贡地质公园火山岩区最引人入胜的地质地貌景观(朱清波等,2015)。据研究粮船湾为一超级破火山口，直径约18 km，喷出的火山灰超过1.3万亿立方米，破火山口向东倾斜约30°②。

图7 香港地质公园六方柱状节理 Fig.7 Hexagonal columnar joints in Hong Kong Geopark

3.3 深港岩浆岩活动性对比

深圳和香港两地的火山喷发在空间上都具有明显的方向性和分带性。深圳大鹏半岛火山喷发起始于早侏罗世末-中侏罗世初，中侏罗世至早白垩世初达到最强盛时期，至早白垩世早期后告一段落。强烈喷发带由北西向南东方向迁移。晚侏罗世初期火山活动只能沿着断裂带的某些部位呈线性喷发，同时强烈喷发带也开始向南东方向迁移，这个时期火山喷发活动在大鹏半岛七娘山达到了高峰，后期的强烈喷发带也再次向南东方向迁移，最后以较微弱的喷发结束了这一期火山活动的历史。

香港地区岩浆活动分布广泛而强烈，发生的规模很大。岩浆喷发活动初始时期是燕山运动期，至晚侏罗世至白垩纪早期，发展为多期次、大规模喷发，先喷发后侵入。火山碎屑岩及熔岩堆积厚度达到2 km以上，香港地区有不少由火山岩堆积而成的山峰。该区岩浆侵入活动有三期，分期依据是岩性、同位索年龄及岩体接触关系。第一期广泛分布于香港地区各地，规模最大。初期是少量的中酸性岩体，中期是大面积酸性花岗岩浆，后期是脉岩侵入活动；第二期岩体和分布范围较小，开始是中酸性岩浆，随后为大量的酸性花岗岩，最后的侵入活动也是脉岩；第三期是基性脉岩侵入，时期是白垩纪末期至第三纪早期。

表3 大鹏半岛火山与香港火山对比Table 3 Comparison of volcanoes in Dapeng Peninsula and Hong Kong

4 结论

(1)深圳大鹏半岛和香港两地具有相似的火山沉积环境、相同的区域地质构造背景，均处于活动大陆边缘，在地质历史上经历过相似的地质演化过程，地质特征有许多相似之处。两地在距今一亿几千万年前都经历大规模、强烈的火山喷发活动。

(2)根据同位素测年分析，两地大规模火山喷发活动的时期基本相同：香港大型火山口系统(硅酸岩浆活动)，形成于距今1.65～1.38亿年以前；深圳大鹏半岛火山穹丘(中酸性岩浆活动)，发生在1.61～1.37亿年以前。

(3)两地火山地质景观不同，各具特色。深圳大鹏半岛火山机构以火山穹丘为特征，没有发现破火山口。火山岩由集块岩、角砾凝灰岩、熔结凝灰岩、球粒流纹岩等组成，典型火山地质现象是球粒与石泡、流纹、火山碎屑较为发育，成为大鹏半岛国家地质公园天然的火山岩博物馆。香港地区的火山机构存在超级破火山口，火山岩岩性以各种形式的火山碎屑岩为主，只有少量熔岩，由碎斑熔岩所形成的六角形岩柱群和海岸侵蚀地貌，是世界上最大的火山玄武岩地质带。

[注 释]

①深圳大鹏半岛国家地质公园管理处.2010.深圳大鹏半岛国家地质公园古火山地质遗迹调查研究[R].

②邓丽君.2018.香港晚中生代火山口系统的演化[R].

③宋建潮.2018.深圳大鹏半岛古火山系统特征[R].

[附中文参考文献]

蔡永丰,麻艺超,周云,苏小倩,冯佐海,马莲花,胡荣国.2018.广西花山岩体矿物学、年代学、地球化学特征及其大地构造意义[J].地质与勘探,54(5):940-956.

地质矿产部《深圳市区稳定性评价》编写组.1991.深圳市区稳定性评价[M].北京:地质出版社:140.

黎权伟.1997.香港地层研究概况及地层序列简介[J].广东地质,12(2):37-41.

李惠民,董传万,徐夕生.1995.泉州辉长岩中单颗粒锆石U-Pb法定年-闽东南基性岩浆的起源[J].科学通报,40(2):158-160.

李作明,陈金华,何国雄.1997.香港古生物和地层[M].北京:科学出版社：16-21.

李作明,林极峰.1987.香港地区地质构造特征的探讨[J].贵州工学院学报,(4):52-66.

李作明.1997.香港地区地层的研究进程及划分对比[J].广东地质,12(4):55-58.

刘芳,田景雄,张海波.2020.海拉尔盆地上库力组两类流纹岩的球粒对比研究[J].地质与勘探,56(2):337-345.

吕惠进.2005.我国酸性火山岩中的柱状节理构造景观[J].自然杂志,27(1):33-36.

梅村,唐跃林,张崧,康镇江,管福贞,龚淑云,李甘.2011.深圳大鹏半岛国家地质公园中生代火山地层的时代讨论[J].地层学杂志,35(4):454-462.

《深圳地质》编写组.2009.深圳地质[M].北京:地质出版社:876.

陶奎元.1994.火山岩相构造学[M].南京:江苏科学技术出版社:254.

陶奎元.2015.雁荡山火山地质与地貌[D].南京:江苏凤凰科学技术出版社:116.

王永栋,吴向午,杨小菊,段维,李丽琴.2014.广东深圳地区侏罗纪植物化石的发现及意义[J].科学通报,59(19):1874-1880.

翁世劼,孔庆寿,黄海.1987.浙闽赣粤中生代晚期火山地质[M].北京:地质出版社:1-290.

夏林圻.2001.造山带火山岩研究[J].岩石矿物学杂志,20(3):225-232.

邢光福,孙敏,李龙明,王步云,陈荣.2007.香港九龙破火山的地层结构与划分讨论[J].地质论评,53(5):664-673.

邢光福,吴振扬,陶奎元,伍世良,陈荣,姜杨,李龙明,余明刚.2011.香港国家地质公园粮船湾组火山岩岩石学研究[J].中国地质,38(4):1079-1093.

徐松年.1995.浙江中生代酸性火山岩柱状节理构造的发现及其地质意义[J].岩石学报,11(3):325-332.

朱清波,杨祝良,姜杨,周效华,王存智,靳国栋.2015.香港西贡粮船湾组火山岩石柱区次生节理研究[J].现代地质,29(3):501-513.