澳門的地質

last update: May 2020

澳门于1999年成为中华人民共和国的一个特别行政区,位于珠江三角洲西侧,北接广东,东、南濒临南海(地理坐标: 北纬22°10′,东经113°33′)。澳门涵盖的面积约为30平方公里,包括澳门半岛本身(通过一条地峡与广东省相连),以及凼仔岛和路环岛(现以堆填区连接起来,形成路氹金光大道)。

澳门地理演变

图1. 1555年至2011年期间澳门地形图和行政区划图变革 (Bourrichon 2010)

澳门半岛原为海岛,北部零星以沙洲与中国大陆相连,后逐渐变为地峡。在过去的几个世纪里,连续的填海造地改变了澳门的地理环境(见图1动画)。目前,氹仔岛和路环岛通过路氹区域连接起来,它们共同组成一个岛屿(路环路氹氹仔),并通过三座大桥与北边的澳门半岛相连,通过一条隧道与西边横琴岛的东珠或蒙大纳岛相连。根据澳门与中国的协议,横琴岛现已归澳门特别行政区管理。澳门东部于201711月与香港及中国内地(珠海)通过世界最长的跨海大桥(港珠澳大桥)相连接。

澳门原有岛屿列表:

  • 澳门半岛
  • 氹仔
  • 路环
  • 青洲,Ilhéu de Macau-Siac(在澳门)
  • Ilha Kai Kiong(在氹仔,靠近国际机场)
  • Ilhéu das LáZaras(在路环)

 

澳门地质

构造演化

在中生代之前(251Ma前,国际年代地层图链接),澳门地区完全浸没在海水之中,华南地区从南半球向北半球漂移。在这个视频链接 中可以看到,从晚元古代(~650Ma前)到中生代,以及从250Ma前到现在,大陆板块的分布的一直处于不断变化之中。

在中生代(恐龙时代,约为252~66 Ma前),中国东南部受到了印支期(三叠纪)和燕山期(侏罗纪白垩纪)花岗岩侵入作用的强烈影响,这些岩浆作用叠加改造了华南褶皱带的以往的地质事件(Quelhas et al., 2020b)。

从地质角度看,华南地区是一个克拉通,其北部为华北地块,西部为青藏高原,西南部为印度地体,东部为菲律宾海板块(图1)。

华南主要由两个具有不同地壳构造的地块组成,这两个地块分别是扬子地块和华夏地块(澳门所在地块),并排处于一个构造带上。后者由北东向至北北东向狭长的地壳岩片拼合而成,其TDM(亏损地幔模式年龄)年龄范围为古元古代至中元古代Quelhas et al., 2020b;Liu et al., 2009; Li et al., 2007;  Fletcher et al., 2004; Sewell et al., 2000)。

 

图2. (a)中国东南部的主要构造单元(Pirajno and Bagas, (2002). 华南褶皱带被多条北东向断裂带横穿,其中江山-绍兴断裂带和粤澳断裂带构成了华南褶皱带的主要地壳结构. 江山-绍兴断裂带标志大陆-大陆俯冲带,粤澳-澳门断裂带标志地壳深部边界((Sewell et al., 1992); (b)中国主要地质单元; (c)亚洲大地构造图(Kusky et al., 2007)

地震活动

澳门距离主要板块边界相对较远,例如欧亚板块(Eurasia)和菲律宾板块的边界与欧亚板块和澳大利亚板块之间的边界(这些板块可被划分为较小的板块;图3)。澳门由于位于板块内部,不受这些板块边界运动的直接影响。这也是澳门的地震活动并不是那么强烈以及地震的发生频率比台湾和日本要低得多的原因。

澳门的地震活动与其所处的中国东南沿海地震带(图4)有很大的关系。这个地震带的动力来源于巽他(Sunda)板块与欧亚大陆(Eurasia)板块之间的相对运动,而这种相对运动又被地震带上的沿海断裂吸收。

图3. 澳门所在的东亚及东南亚构造板块图. 图中还显示了主要和次要构造以及板块边界类型 (资料来源:美国地质调查局,公共领域)
图4. 中国主要地震带分布图 (修改自中国地震局的地震分布图: http://www.gb18306.net/detail/53)

澳门位于北东向莲花山断裂带内,北与深圳的主要断裂接壤,南与海丰的主要断裂相接(图5)。

中国东南沿海地震带沿线经常发生小震级地震。这些小地震大部分不能被人所感觉到,但是能被地震仪探测到。广东省平均每月可记录到10次以上的震级为2级以上的地震(http://www.gddzj.gov.cn/gddzj/dzpd/yzqgk/index.html)。但是,这个地震带也曾经历过震级较高的地震,尽管重现期较长。以下列出了一些历史上在该地区或附近发生的,且在澳门有感的地震(震级>5;强度为中强)的例子(地点,震级为里氏震级,日期):

  • 红海湾:震级6,1991年5月15日
  • 阳江: 震级6.4,1969年7月26日
  • 河源: 震级6.1,1962年3月19日
  • 南澳: 震级7.3, 1918年2月13日
  • 磨刀门(毗邻澳门): 震级5.5, 1905年8月12日
  • 担杆岛: 震级5.8,1874年6月23日

因此,澳门为中至低地震风险地区,预期未来可能发生的地震多为低震级。但是中、强(大于5级)地震也可能发生,并造成较大的灾难,可见该地区的地震风险图(图6)。

虽然该地区的地震活动一般是板内的,并与莲花山断裂带有关,但在澳门也可以直接感受到在相邻板块边界产生的地震(板间地震活动)。例如,澳门居民可感受到的少量震中位于台湾海峡(欧亚-菲律宾会聚边界-俯冲带)的地震。如2018年11月16日记录到的5.7级地震和1994年9月16日记录到的7.3级地震。虽然由于震源遥远,这些地震对澳门境内的影响不大,但是这些地震一旦产生海啸,就会给澳门带来额外的危害。

图5. 澳门及香港的构造分布图,莲花山断裂带的位置如图所示 (修改自 Ding & Lar, 1997)
图6. 中国东南部沿岸地区的地震风险图 (修改自Ding&Lai 1997 CEDD, Hong Kong)Ding和Lai 1997和香港土木工程拓展署的资料)

澳门岩浆岩的岩石学、地球化学和地质年代学

澳门区域范围内(~30 Km2)发育的花岗岩侵入体属于位于华夏陆块东南缘的中国东南部岩浆岩带(SCMB)的一部分(图7)。该岩浆岩带出露面积大约为200000 km2,主要包括中生代岩浆岩(超过90%为花岗岩类和成分相当的火山岩以及少量的玄武岩;Zhou et al., 2006)。

图7. (a)简化的中国构造划分图; (b)中国东南部地质图,显示了华夏陆块的中生代花岗岩和火山岩的分布特征. 莲花山断裂带(LFZ),深圳断裂(SF),海丰断裂(HF)和长乐-南澳断裂(CF; Quelhas等, 2020, GSAB)

对澳门不同花岗岩体进行了锆石U-Pb年代学研究,结果显示区域上主要发育两期次岩浆活动。早期花岗岩体的侵位时代为164.5 ± 0.6162.9 ± 0.7 Ma(澳门花岗岩群I;MGI),晚期花岗岩体的侵位时代介于156.6 ± 0.2155.5 ± 0.8 Ma之间(澳门花岗岩群II;MGII)。此外,还有少量更晚的英安岩脉形成于150.6 ± 0.6 Ma或晚于120 Ma(图8;Quelhas et al., 2020)。

图8. 澳门地区简化的地质图,显示了区内两期次花岗岩体的分布和用于年代学分析样品的采样位置。两期次花岗岩体的形成时代和岩相学特征完全不同(Quelhas等, 2020)

澳门地区两期次在空间上相近但是在时间和特征上明显不同的花岗质岩浆活动共计持续约9Ma,活动间隔约为6Ma,表明了区内花岗岩体形成于多期次岩浆叠加的过程。这一推论在邻近的香港地区也是同样存在的,香港4期次的岩浆活动跨越了24Ma(Sewell等, 2012)。然而,在珍珠河三角洲地区出露的MGII岩浆活动介于香港Lamma(165–160 Ma)和Kwai Chung(148–146 Ma;图9)这2期岩浆活动之间。

图9. 澳门和香港不同期次岩浆活动的时代分布,同时还显示了中国东南部早和晚燕山期岩浆活动以及160–150 Ma的峰期(Quelhas等, 2020,
图10. 澳门花岗岩体的Sm/La vs. Lu/Ho图解。箭头代表的是2期次花岗岩体REE的不同演化趋势。灰色区域是中国东南部侏罗纪(160–150 Ma)花岗岩体的数据(Quelhas等, 2020)

此外,稀土元素(REE)比值也显示晚阶段MGII岩浆活动可能只出现在澳门地区(图10),然而早阶段MGI岩浆活动的REE演化趋势与华夏陆块大面积出露的侏罗纪花岗岩的REE元素特征相似。

锆石U–Pb年龄继承式的分布模式指示存在一些年龄介于165–180 Ma的锆石和继承锆石的存在。这些165–180 Ma锆石可能是从更早的岩浆中结晶,而继承锆石可能来源于前寒武和显生宙地壳物质的部分熔融过程,或母岩浆在地壳中上升和侵位的过程。最老的继承年龄指示澳门岩浆岩的源区物质有来自元古代甚至可能是太古代地壳物质的贡献(图11;2.4 Ga或2.9 Ga; Quelhas et al., 2020)。

图11. 澳门岩浆岩中继承锆石的结构照片(a)和年龄分布柱状图(b)

微量元素特征显示澳门花岗岩属于高K钙碱性、偏过铝质至弱过铝质I型花岗岩,表明其经历了不同程度的结晶分异作用(图12;Quelhas等, Quelhas et al. 2020)。 同位素、主量元素组成和锆石模式年龄表明澳门花岗岩的岩浆形成于地壳内部元古代中-高K玄武质原岩的部分熔融,同时如前所述,也有不能程度的地幔岩浆的混染(Quelhas et al. 2020)。

澳门和中国东南部构造-岩浆演化

澳门与中国东南部出露的侏罗纪I型花岗岩和玄武岩、辉长岩、正长岩和A型花岗岩在时空上的密切联系显示了典型的板内岩浆的化学特征,表明这些岩浆岩形成于伸展而非大陆活动边缘的构造背景。这些结果也表明了地幔岩浆在中国东南部侏罗纪花岗岩形成过程中的重要作用。软流圈地幔的绝热压缩熔融产生基性的岩浆底侵地壳的底部(Moho面)会导致下地壳的部分熔融,从而产生花岗质岩浆。澳门花岗岩类形成于板内伸展的构造背景,该背景与平板俯冲于欧亚板块之下的古太平洋板块的折断和下沉过程有关(图13)。

华夏陆块的东、西段大致以政和-大埔断裂(ZDF)为界,该断裂延伸至东南沿海直至香港,被认为在区域岩浆活动过程中起到了重要作用。澳门花岗岩与华夏陆块西部其他花岗岩和下地壳捕虏岩的同位素特征具有更大的相似性,指示ZDF断裂很可能一直延伸至澳门的南部。

图13.澳门和中国东南部侏罗-白垩纪2阶段构造-岩浆演化图解: (a)与碰撞和俯冲带板片回撤过程有关的165-155 Ma花岗岩和相关侵入体的分布; (b) 沿直线A-B的剖面示意图显示165-155 Ma的岩浆事件的形成与平的板片下沉有关; (c) 剖面示意图显示150-110 Ma期间恢复到正常的板块俯冲系统. SCB—华南板块; NCB—华北板块; Q-D OB—秦岭-大别造山带; ZDF—政和-大埔断裂 (Quelhas el al., 2020)

澳门地区除了早燕山期(侏罗纪)的花岗质岩浆活动外,本次研究获得的少量年轻的英安岩岩脉的年龄数据显示了该地区在较小程度上也受到了晚燕山期(白垩纪)岩浆活动的影响。从花岗质到英安质的岩浆性质和岩浆过程的重大转变最有可能与区域构造体制的转换有关。与澳门和中国华南地区具有板内岩浆特征的侏罗纪花岗岩和同期的基性岩相比,英安岩岩脉的形成可能与岛弧俯冲相关的岩浆活动有关。这些英安岩最有可能是弧岩浆演化的产物,因此可能证实了在该时期中国华南的澳门地区处于一个正常俯冲的系统之中(Quelhas el al., 2020)。

澳门地质图

图13-澳门新版地质图,包含澳门境内出露地表的岩性分布(Dias等,编制中)以及相应的地质年龄(Quelhas等,2019)

澳门新的地质图已经通过地理信息系统软件(GIS)进行了更新。在MagIC 项目(FDCT FDCT 043/2014 / A1)的资助下,根据多次野外调查、岩相学和地球化学研究获得的数据,在新地质图中添加了更多综合和详细的内容。在新的版本中,地质信息用英语、中文和葡语三种语言表达。

澳门代表性岩石样品的收集和新的地质图可以在澳门圣若瑟大学Ilha Verde校区图书馆中查看(https://www.usj.edu.mo/en/libraries/)

澳门以往编制的地质图

在這份新地質圖之前,Ribeiro et al. (1992)曾發表關於澳門地質的完整官方文獻。這份文獻包含1:5000的澳門地質圖(“Carta Geológica de Macau”)及一本經由葡萄牙地質調查部門修訂的研究報告(Ribeiro et al., 1992)。

图14 - Geological map / Carta geológica de Macau 1:5000, from Ribeiro et al, 2002.
图15 - 澳門地質的初稿 / Esboço geologico de Macau (Esboço Geológico da Província Ultramarina de Macau” made by M. J. Lemos de Sousa in 1963 (IICT-Centro de Documentação e Informação Carta Geológica de 1963 printed in the Imprensa Nacional de Macau).

备注

  • 网站内容来自Ágata A. Dias (副教授,项目负责人), João MataPedro Quelhas (博后研究员), Varon Lou, Ricardo Borges, Pedro Costa (研究助理) 和Luísa Ribeiro,此外得到了Wenhong Qiu和Yafei Wu (博后研究员)的协助。
  • “该项研究工作是MagIC项目:《澳门岩浆岩的岩石学与地球化学特征—对华南地壳演化的启示/Petrology and Geochemistry of Igneous Rocks from Macao: Implications for the Crustal Evolution of Southern China》的一部分,项目编号:043/2014/A1,受澳门科学技术发展基金资助.

  • 澳门代表性岩石样品的收集和新的地质图可以在澳门圣若瑟大学Ilha Verde校区图书馆中查看(https://www.usj.edu.mo/en/libraries/
  • 更多关于澳门地质的信息,请联系科学和环境研究所的Ágata A. Dias 副教授(http://www.ise.usj.edu.mo/contacts/
有關於澳門地質的發表文獻
 
  • Dias, Á (2015) Presentation of the Magic Project. First Meeting on the Geology of Macao, ISE/USJ, Macao, 9 -13 of Nov.
  • M. Luisa Ribeiro, J. Farinha Ramos, E. Pereira, R. Dias (2010) Macau, evolução do conhecimento geológico / The evolution of the Macao Geological Knowledge. “Ciências Geológicas – Ensino e Investigação e sua História”, 2010; Volume III, Capítulo III – Geologia das Ex-Colónias da Ásia e Oceânia, Macau |259. http://repositorio.lneg.pt/bitstream/10400.9/1301/1/34425.pdf
  • Farinha Ramos J M & Neiva, Cotelo Neiva J M (2010)  Algumas características geológicas e geotécnicas do território de Macau : recursos geológicos.  “Ciências Geológicas: Ensino, Investigação e sua História” Eds. J. M. Cotelo Neiva (et al.). Lisboa : APG, SGP, Vol. III, Cap. III, p. 267-277.
  • So C L & Ribeiro M L (1997) Encyclopedia of European and Asian Regional. Encyclopedia of Earth Science, Portugal: Macao, pp 620-621.
  • Ribeiro, M. L., et al. (1992) Carta Geológica de Macau na escala 1:5000 (inclui Notícia Explicativa, link). Ministério da Indústria e Energia, Direcção-Geral de Geologia e Minas, Serviços Geológicos de Portugal. (now LNEG), Portugal
  • Marques, F M S F (1988) Contribuição para o conhecimento geológico e geotécnico do Território de Macau. MSc thesis, Geology Dep., FCUL, 188pp.
  • Carríngton da Costa J &, Lemos de Sousa M J (1964) Fisiografia e geologia da província de Macau “Governo da Província de Macau”, Centro de Informação e Turismo, 53pp.
  • Lemos de Sousa M J (1963) Esboço Geológico da Província Ultramarina de Macau “Imprensa Nacional de Macau” Carta Geológica; IICT-Centro de Documentação e Informação de Macau.

其它有用的連結: