方山 长屿硐天风景区地质研究报告.docx
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方山长屿硐天风景区地质研究报告
（一）区域地质背景
温岭方山－长屿硐天地处华夏地块东缘，晚中生代卷入环太平洋火山活动带，数千万年内多次大规模的火山喷发及岩浆侵入，形成了广泛覆盖中国东南部的早白垩世火山岩系列。
它从一个侧面真实地记录了中生代全球火山岩浆活动在西太平洋的部分历史，由此成为西太平洋亚洲大陆边缘巨型火山岩带中具有代表性的地区之一。
当我们运用现代地球科学研究方法，去追溯广泛出露地表的火山岩露头，从中不难发现当年神秘壮观的火山喷发事件留下的大量信息，以及反映本区古火山发生、发展及演化历史的重要记录。
其中更有特殊火山事件成因的岩石，经过后期地质作用和先民的开采改造，形成了如方山火山岩台地地貌、长屿硐天古采矿遗址及石文化景观。
1、火山岩地层
根据1/5万温岭幅区域地质调查成果资料和《浙江省岩石地层》划分方案，区内出露磨石山群火山岩地层，自下而上可厘定为西山头组、茶湾组和九里坪组，总厚度约2000米。
其中九里坪组上部凝灰熔岩，经Rb－Sr同位素测定，年龄值为一亿二千一百万年（121Ma），时代可确定为早白垩世。
西山头组：
主要分布在温岭东北晋岙、长屿一带，以及方山的外围。
岩性为一套酸性火山碎屑岩，自下而上可分为三部分。
下部为流纹质玻屑熔结凝灰岩，夹少量沉凝灰岩和凝灰质砾岩；中部为英安流纹质含角砾玻屑凝灰岩，凝灰角砾岩，局部有少量集块角砾岩，岩层原达600m，是长屿硐天的主要采石层位；上部为英安流纹质、粗面流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩、玻屑熔结凝灰岩。
茶湾组：
出露于方山的周边张椿岩、毛立坛、水坦一带，呈环状分布。
岩性为杂色砂砾岩、砂岩、粉砂岩类，上部夹有流纹质含角砾玻屑凝灰岩，顶部有一层厚36m的辉石玄武安山岩。
九里坪组：
仅见于方山一带。
下部主要为流纹质含角砾玻屑凝灰岩，流纹质岩屑玻屑凝灰岩和流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩夹少量沉凝灰岩和砂砾岩，厚381m，上部主要为碎斑流纹岩，其中夹有厚度不大的流纹质玻屑凝灰岩，厚66m。
在方山顶部碎斑流纹岩中采集样品所测的Rb－Sr等时线年龄为121.0±3.4Ma（图4）。
图4方山顶九里坪组碎斑流纹岩的Rb－Sr等时线
2、地质构造
晚中生代火山活动持续了较长时期，早期强烈的喷发期约为三千万年，在周边形成了多个火山构造，保存完整的有方山破火山构造、晋岙破火山构造。
在这期火山活动之后，本区的地壳活动性总体趋于减弱，地学上所称的“燕山运动”以及受波及的“喜山构造运动”，都以断块升降（造山）运动为特征，在近地表的火山岩组合系列中，发生了程度不同的脆性变形，主要表现为地块、岩块边部的断裂及旁侧的节理、裂隙发生。
因此，断块升降使区内岩层总体抬升，地层产状为低角度（10－15°）缓倾。
隆升断块的边部，尤其是块状脆性的岩石类型，因破裂面（断裂、节理、劈理）发育，岩块（片）不断的崩塌，形成峭壁陡崖地貌。
可能受到基底构造的制约，本区主要的断裂呈北东向展布，次有北西向和东西向两组；同时发育近直立节理、破劈理等，主要为北东向、北北东向和北西向3组。
现将长屿方山周边重要火山构造及区域性断裂简述（图5）如下：
方山破火山：
位于大溪镇南约5km，方山、张椿岩一带，西侧被湖雾－大溪断裂所切，面积约16km2，呈椭圆状北东向展布。
岩层呈半环状展布，产状围斜内倾，由边部－中间－中心，地层与岩性的分布依次为：
茶湾组沉积相碎屑岩夹少量火山岩、九里坪组中部碎屑流相流纹质熔结凝灰岩夹空落相火山碎屑岩、九里坪组上部沸溢相凝灰熔岩，北部还有潜火山相流纹斑岩侵入。
方山破火山的前身是以茶湾期沉积为标志的（张椿岩）火山构造洼地，它其实是复合火山构造，大致经历了前期盆地沉积及间歇性的火山爆发、强烈的火山喷发、岩浆溢流和侵入等多个火山活动事件。
图5方山－长屿及周边区域构造纲要图
晋岙破火山构造：
位于温岭城东北石夫人至长屿一带，以环状断裂为界，面积大于90km2，现代地貌为海拔200－300m的低山丘陵，四周为高程在5m以下的河网平原地区。
其内部由西山头组火山碎屑流相和空落相火山岩构成，分成下、中、上三部分（即三个岩性段），自外向内呈自低而高依次分布，形成一个围斜内倾的盆状形态。
在破火山内，散布有流纹斑岩、英安斑岩、石英霏细斑岩和花岗斑岩等10个大小不一的潜火山岩，大者可达1km2，小的直径仅百米，它可能是循火山通道侵入。
特别是晋岙村附近的流纹斑岩，大面积散布火山集块角砾岩，向外火山碎屑块度变小，粗碎屑含量变大，逐渐为角砾凝灰岩或凝灰岩，表明石夫人－晋岙一带直到破火山演化的晚期仍是次级火山构造的喷发中心。
湖雾－大溪断裂：
是一条规模较大的断裂，位于方山西侧，但大部分为第四纪沉积物所覆盖，露头可见断裂长约7km，呈北东20°方向延伸，断面倾向北西，倾角60°－80°。
宽达数百米的断裂带中岩石破碎成角砾状、碎块－碎粉状，可见断面在横向和沿走向均呈舒缓波状，并发育有挤压透镜体，同时见有斜向擦痕，显示该断裂西北侧上升，而东南侧下降，具有压扭性特征。
（二）地质遗迹的形成条件和形成过程
1、概述
大约在一亿三千五百万年前的早白垩世（图6A），古太平洋板块向欧亚大陆俯冲，造成了中国东部大规模岩浆侵入和火山喷发（图6B、C、D）。
就浙江而言，中生代火山喷发活动延续了将近七千万年（早期的强烈喷发期约为135－105Ma），堆积了累计厚度达万米的火山喷发物，它们几乎覆盖了浙江省一半以上的面积。
温度高达1000℃以上的炽热岩浆，有的从火山口中缓慢流溢，形成各种火山熔岩，如具有各种各样流动痕迹的流纹岩等；有的火山中，岩浆喷出地表时具有极大的爆发力，岩浆携带着通道中的岩石，形成高达数公里至数十公里的喷发粒，并形成类似于原子弹爆炸产生的蘑菇云。
岩浆和岩石被炸成大小不一的碎块和粉末，大者可达数吨，小的比面粉还细。
地质学家规定，凡是火山爆发形成的碎屑直径大于50mm的称火山集块，2－50mm的称火山角砾，0.05－2mm的称火山灰。
当然，大块的岩石碎块被喷射至不远的地方就会堕落下来，堆积于火山的附近；块度稍小的则被抛射至稍远之处，只有粒度很小的火山灰才可能喷射至最高处，随风飘落至距火山口很远的地方才落下来。
这种火山爆发至空中落下来堆积的火山岩通称凝灰岩。
根据凝灰岩中集块，角砾含量的多寡分别称集块岩、角砾岩、凝灰岩或集块角砾岩、角砾凝灰岩等一系列过渡性岩石。
一般地说，喷发粒的高低取决于火山口内岩浆压力的大小，而岩浆压力的大小与岩浆中气体（主要是水蒸汽）多寡有关。
气体是岩浆冲破地壳而发生喷射的原动力，当气体的大量释放后必然使岩浆内压力降低，无力支撑喷发粒时，喷发粒就会倒塌，形成富含火山碎屑物的云状物（称之为火山灰云），它们紧贴地面向火山四周高速流动，并快速堆积，由于这种大小碎屑从喷发到堆积时间不长，火山碎屑物一般仍保留600℃以上的高温。
在堆积成岩过程中火山碎屑之间粘结在一起，并产生塑性变形，形成熔结凝灰岩。
当然一次火山喷发形成的火山岩不会很厚（几厘米到几十厘米），分布面积也不太大。
但数千万年时间内千百万次的火山喷发，造成了浙江东部广大面积巨厚的火山岩层。
长屿和方山等地风景地貌景观主要由此类岩石构成。
绝大部分留在地壳内的岩浆缓慢冷却固结为花岗岩类岩石，这就是充填于火山通道中的火山颈、潜火山岩体以及火山侵入岩。
火山爆发后一亿多年时间内，由燕山运动的作用，在火山岩中产生了大量的构造裂隙，在地壳抬升遭受剥蚀的过程中，在岩性和构造裂隙的控制下，产生了各种火山岩地貌景观（图6E、F）。
这种外动力作用虽然把一些地表的火山遗迹（如火山口等）破坏了，但也可使一些本来处在地表下的火山遗迹（如潜火山岩、火山颈等）剥露于地表。
人们根据近代火山喷发的现状，将今论古，依据中生代火山岩石不同特征及其分布特征来追溯当时火山活动的情景。
图6古火山及火山岩地貌的形成
2、与遗迹密切相关的主要地质要素
与遗迹密切相关的地质要素主要是火山喷发形成的各类岩相和后期地质作用形成的构造裂隙，简单分述如下：
（1）空落相与长屿硐天
分布于长屿一带的火山碎屑岩主要岩性为角砾玻屑凝灰岩，是这一地带西山头组中部的主体岩性。
它们是火山爆发作用将火山物质抛向空中后降落堆积到地面而成；离火口近源处由凝灰岩过渡为较粗大碎屑组成的角砾岩－集块角砾岩，火山地质学上称其为空落（堆积）相。
空落相广泛分布于火山爆发形成的各种火山岩中，但它通常作为其中的一种亚相而与其它火山碎屑岩共生。
少数火山能够持续地爆发并堆积形成巨厚的空落相角砾玻屑凝灰岩，晋岙破火山在西山头期就是这样一个火山，形成了一套厚达600m的空落相角砾玻屑凝灰岩，分布于温岭东北晋岙、长屿等地。
尤其是长屿一带，出露良好。
这一地质条件为长屿硐天的形成打下了必需的物质基础。
长屿空落相凝灰岩得于成为采石的对象，一是缘于这一地区没有在燕山运动中遭受断裂的破坏，而使岩石块度良好。
二是因为空落相角砾玻屑凝灰岩在力学上硬度适中，结构较疏松。
角砾玻屑凝灰岩具有火山凝灰结构（图7），在显微镜下可以看到它们的主要成分是粉末状的玻璃质碎屑（玻屑），除此之外，还可见到长石、石英等矿物的晶体碎屑（晶屑），通常还能见到岩石的碎屑，小的叫岩屑，大的则能在手标本上肉眼看到，称为角砾。
当角砾大于50mm时，就被称为集块，相应的岩石也称为含集块角砾玻屑凝灰岩、集块角砾岩、集块岩等。
角砾玻屑凝灰岩因为是火山灰在较低的温度下堆积到地面，因此主要以压结的方式成岩，镜下一般看不到长英质体的熔结现象（图7），因此使得岩石结构较疏松而易于开采。
通常，角砾玻屑凝灰岩具有一定的成层性，表现在镜下就是火山灰颗粒排列成条带状、层状（图8），沿着层面开采石板比其它面有更好的易剥离性。
不过，我们从镜下照片可以看到这种层理特征并不明显，而表现出均匀的特点。
因此，在长屿硐天，虽然大多数矿硐的采石沿着层理面开展，但也有不少选择了另外的方向。
图7角砾玻屑凝灰岩的镜下照片（14×正交偏光）
图8角砾玻屑凝灰岩在镜下所显示的层状性（14×正交偏光）
（2）碎斑流纹岩与方山火山岩台地
构成方山平台的是九里坪组上部的沸溢相碎斑流纹岩，碎斑流纹岩的坚硬致密、不易风化的特征，是形成壮观的方山火山岩台地地貌景观的原因。
方山的碎斑流纹岩呈致密块状，仅含少量（10％）长石、石英为主的晶屑，基质（胶结物）为熔岩（90％左右）物质，主要为玻质，少数为霏细质。
显微镜下可见其内含有大小不等的条状熔离体，由熔离体定向排列成流动构造（图9）。
熔离体脱玻结构为：
边缘梳状结构，内部石英晶粒镶嵌或含碱性长石微晶（图10）。
图9碎斑流纹岩的镜下素描图
图10霏细质碎斑流纹岩镜下素描图
多数火山地学研究者认为，这类岩石均由高温岩浆在低压条件下以沸腾爆发方式喷发，形成的沸溢流沿火山斜坡流动堆积。
岩浆沸溢外流时，动态与停积部位的温度、压力条件不同，会导致岩石基质的结晶程度发生差异，有的呈玻璃质，方山的大部分碎斑流纹岩都是玻璃质；有的过渡为霏细质，这种霏细质碎斑流纹岩通常不能象玻璃质碎斑流纹岩那样因抗风化形成方山类型的剥蚀地貌。
无论如何，由熔浆快速冷凝形成的火山岩，常具有块状致密的结构，坚硬、性脆等物性，这是后期地质作用过程中发育多组破裂面，崩塌形成方山台地地貌的重要基础。
（3）火山碎屑流相与阶梯型地貌
除了长屿及方山的火山岩之外，长屿－方山内广泛分布的岩相类型为火山碎屑流相。
这些火山碎屑流是火山垂直喷发形成的喷发柱崩塌，火山碎屑向下流动堆积的结果，伴随堆积的还有抛射到空气中降落下来的空落相凝灰岩。
因此，火山碎屑流相火山岩可划分出一个个叠置的流动单元，被空落相凝灰岩所分隔。
不同次喷发的火山碎屑在粒度上常有较大的差别，有的可以以角砾为主，有的集块含量比较高，而大多数是以粒度较细的火山灰为主要成分。
每个流动单元的内部因高温流动的原因熔结程度好，而与空气直接接触的底部与顶部则结构较松散。
因此火山碎屑流相凝灰岩常表现出成分分带、熔结分带的现象（图11）。
图11火山碎屑流相的喷发成因及相模式的分带现象
图12长屿周边地区的火山碎屑流凝灰岩及其阶梯型地貌景观
正是因于这种特点，使得南嵩岩、小野山等地的火山岩表现抗风化程度差异的层状特征（图12）。
这种差异层状性是这一地区的火山岩在剥蚀过程种产生阶梯型的地貌。
（4）构造裂隙与峰林峡谷地貌
构造裂隙总是剥蚀地貌形成的重要因素之一，风化作用首先沿着构造裂隙面发生，使裂隙面扩大成洞穴。
这类洞穴通常保留了裂隙的特征而呈尖角状，在方山被称为羊角洞。
洞穴进一步的扩大则形成峡谷与峰林地貌。
在长屿－方山发育了不少锐峰地貌景观，南嵩岩的龙犟峡等景观，都是沿着构造裂隙扩大的结果。
这些裂隙大多为节理，如方山的大部分地段，但在羊角洞、龙犟峡等地则为破劈理带，并在空间上逐渐过渡为两侧的密集节理带。
这些构造裂隙的产状多数以直立为主，主要为北北东走向、北西西走向和北东走向等几组，其次有北西走向等；都是燕山运动的产物。
3、典型火山岩地貌景观的形成条件和形成过程
温岭方山－长屿硐天所出露的地层为白垩纪火山岩，在各种地质条件控制下主要形成了两类比较优美的地貌景观。
第一类是由火山岩地质体本身的岩性特征和产出形状为主控因素，主要有方山台地等；另一类是以发育在火山岩中的节理构造为主控因素的地貌景观，主要有南嵩岩峡谷地貌。
（1）岩石主控的地貌
该类地貌和花岗岩地貌、丹霞地貌等一样，都是以岩石体的本身特征为主控成因的地貌类型（图13）。
丹霞地貌在国内引起了广泛的注意和研究，而在中国东部形成的大量景观优美的火山岩地貌则研究文献较少，其中只有流纹岩、玄武岩等熔岩类，因一些名山而积累了一部份地貌特征的描述资料。
图13火山岩区常见的岩石地貌
事实上，中国东部发育了大量具有明显特征并且景观优美的火山岩地貌类型，近20年来的区域地质调查研究揭示了它们的成因，但其地貌学的命名、分类和定义工作没有开展。
近年来的区域地质调查资料显示，火山岩地区具有特定形态的、景观优美的岩石地貌类型主要有以下几种类型（表18）：
表18火山岩的主要岩石地貌遗迹类型
序号
地貌遗迹类型
主要特征与成因
代表遗迹
1
珊瑚岩型
火山岩原生柱状节理大片出露构成的石柱满山遍布的奇异景观。
临海桃渚珊瑚岩
2
叠石型
近水平层状火山岩山峰因差异风化成凹凸状，形成岩饼累叠状的景观。
衢州市湖南镇叠石村
3
熔岩台地
近水平致密抗风化的流纹岩、凝灰熔岩等因节理切割而形成的与丹霞地貌相类似的景观。
其形态要素也具有：
顶平、身陡、麓缓的特征。
甚至红色调的流纹岩陡崖也照样构成丹崖赤壁。
温岭方山
4
阶梯型
因巨厚的凝灰岩层中有抗风化能力强的强熔结层，这种岩层常形成沿等高线展布的城墙式（单层）或台阶状（多层）地貌，在层理和节理的雕刻下形成各类奇特或优美的造型景观。
尚未有著名的地点报道，温岭狮峰属一例
5
岩岗型
发育于流纹质凝灰熔岩（碎斑熔岩）之上，因该类地质体通常体积巨大、不成层、致密呈玻璃质，因而常形成连绵不断的深沟峻岭，让人感受到山高水远、重峦叠嶂的大山韵味。
未有著名的地点报道，永嘉龙湾潭为一例
上述地貌类型，温岭方山－长屿硐天发育了2种，分别为位于温岭大溪镇的方山熔岩台地地貌和分布较广的阶梯型景观。
熔岩台地
在中生代流纹质古火山岩的分布区，古火山形态已不复存在，通常是由岩石本身的岩性控制形成一定类型的地貌景观。
其中熔岩台地就是一例，该景观形成的首要地质条件是在火山喷发之晚期，喷出一套致密坚硬的酸性玻璃质火山岩覆盖在相对软弱的早期地层之上。
在随后的剥蚀过程中，玻璃质火山岩坚硬的抗风化层耸立成高山。
并且由于其本身的脆性和抗风化性，剥蚀作用主要是沿节理或构造裂隙等薄弱面的扩大而产生的巨石崩塌作用；化学上的蚀变和物理上的细粒化作用微弱。
这一风化过程使这套火山岩层形成的地貌与其下的软弱岩层形成的舒缓山坡截然不同，而以沿火山岩层面发育的顶部台地和沿节理面发育的四周悬崖为特征，地学界称之为方山（图14）。
方山熔岩台地的形态要素与丹霞地貌惊人地相似，也具有“顶平、身陡、麓缓”的特征。
但其岩壁以棱角鲜明区别于后者的圆滑。
方山熔岩台地的地学要素主要有以下几点：
首要的是火山最后喷出的岩浆作为平缓的玻璃质火山岩“帽子”成为一套岩层的顶部岩层。
这种岩石通常为流纹岩，极少数为流纹质凝灰熔岩及熔结凝灰岩。
纯粹的火山碎屑岩堆积通常不能形成这一地学条件，因为其接近地表部分因散温而形成结构松散的岩石。
二是沿着几组直立的薄弱面（通常是节理，岩石在浅表的脆性构造域遭受节理的切割几乎不可避免）发育的一系列正地貌和负地貌。
三是在悬崖坡麓发育的巨石堆积。
图14方山熔岩台地地貌
总结上述特点，方山熔岩台地可简单地定义为由山峰顶部的层状玻璃质火山岩帽发育而成的以裸岩陡崖为特征的地貌。
阶梯型景观
阶梯型景观是火山岩的常见地貌景观，其成因主要源于火山喷发形成的碎屑流相火山岩由于熔结程度和颗粒成分的差异而产生坚硬层和软弱层交替的现象。
软弱的岩层形成舒缓的坡面，而坚硬的岩层性脆而抗风化，故形成陡坎状地貌。
火山碎屑岩的平缓产状使得这种陡坎近水平延伸，多级排列则成阶梯状。
每级陡坎在形态上通常可分为阶坪和阶坡2个岩石裸露单元，阶坡遭受节理的切割产生各种造型景观，而阶坪则通常沿层理风化雕塑成妙趣横生的肖形岩石。
两者的结合往往会有惊人的巧夺天工之作。
阶梯型景观的地学要素主要有两点：
首要的是软硬交替的火山碎屑岩序列，其次是台阶状地貌的发育。
在阶坪和台坡上发育了各种优美造型的地貌单元可归入地质遗迹。
评价这一地貌遗迹的价值主要从其肖像度和奇特度出发。
（2）节理主控的地貌
构造节理通常是在坚硬岩石地区形成奇峰秀嶂的关键因素。
中生代火山岩遭受了燕山运动的作用后普遍发育有稀疏不一的岩石破裂现象，包括节理、破劈理和断层带等。
火山岩总体上是一种较坚硬的抗风化能力较强的岩石，在这种岩石区若发育密集的构造裂隙带，风化作用则首先沿着构造裂隙带发育。
构造裂隙带的扩大化造成岩石的崩塌。
这一结果导致各种线状正地貌（如岩墙）和负地貌（如峡谷）的产生。
如果这地一地区发育了几组纵横交错的构造裂隙带，岩石常被切割成直立的柱状，风化的结果是峰林的产生。
这一地貌景观因与石英砂岩峰林地貌在主控因素上是相同的，因此其形态有一定的类同。
但是火山岩因脆性和抗风化度不如石英砂岩，故岩壁的尖锐度不如后者。
水平的层理不发育使火山岩构造地貌更突出垂向线条，表现出如削如攒、平地而起的气势。
本类地貌的地学要素主要有三点：
首先是构造节理带的发育，其次是沿构造节理带发育的各种陡峻线状地貌，三是伴随线状陡峻地貌发育而产生的崩塌堆积。
4、长屿硐天古采矿遗址的形成条件与形成过程
（1）长屿硐天形成的地质条件
优越的地质条件是长屿硐天形成的首要基础。
地质条件有三：
其一，长屿一带白垩纪喷发的火山碎屑，主要都是被抛射入高空后降落下来的，岩石成岩时温度较低，没有发生熔结作用，形成了结构不太致密，易于开凿的以玻屑为主要成分的含角砾凝灰岩；其二，在这种火山地质持续作用下、形成了厚度巨大的含角砾玻屑凝灰岩，为开采形成规模宏大的采坑提供了可能；其三，在火山地质作用后一亿多年的地质年代里，长屿一带构造活动不太发育，岩层没有遭受明显的挤压而导致岩石破碎，为石板大面积开采提供了可能。
长屿，得天独厚的地理位置，同时具备了上述的三个地质条件。
在从古至今的漫长采矿过程中，充分融合了当地劳动人民的采矿智慧，逐渐形成了结构复杂、规模宏大、景观独特的长屿硐天采矿遗迹，并成为中国采矿遗迹上的奇观。
（2）长屿硐天的采矿方式及采矿工艺
采矿方式及其主要遗迹特征
根据现存在矿硐的特征和指示的生产力迹象，可把长屿石板开采的方式划分为露天式、半露天和井下三种开采方式。
前两种形成的开采坡面上没有火药爆破痕迹，配套的运输通道等也比较简陋，没有爆破痕迹，显然为手工开采的结果。
后者在工作帮和运输通道上都有大量的火药爆破痕迹，显然是生产力得到大幅提高的近现代半机械化开采的结果。
1）露天式
露天式为山坡露天采矿方式，开采的矿硐主要分布在基岩裸露的山坡表层或浅层，一般规模小，在山坡上有广泛的遗址分布。
按遗存采场的工作面情况可细分为三种：
斜坡形、直立形与反倾形（图15）。
斜坡形是开采面的最终边坡角与山坡倾向一致，坡度在45度至80°之间；直立形是开采面的最终边坡角与地面大致垂直，坡度在80°至90°之间；反倾形是开采面的最终边坡角与山坡倾向相反，形成开采面向山体内侧凹进，这类遗迹在前期的采矿中较为少见。
先人在生产生活中需要使用石材，根据长屿地区的山坡基岩裸露的实际情况，能工巧匠们根据经验，选择合适的地段，进行露天开山取石，主要以开采板材为主，同时也有少量开采条石或料石的地点，它是最原始的采矿方式。
该方式因人工开采，对围岩扰动少，基岩完整稳定，最终边坡也稳定。
露天式开采方式是长屿硐天最早期的采石方式，主要的形成时代为宋代，并延续到近代。
显然，具体到露天式采矿遗迹的个体，不同的矿区（矿硐群）有不同的时代。
但对每个硐群而言，这种方式总是最老的遗迹。
A.斜坡形B.直立形C.反倾形
图15长屿硐天露天采矿方式的三种类型
2）半露天式
半露天采矿方式是特定时期一种较特殊的采矿方式，因其最终开采后形成的采坑上小下大，形状似葫芦或覆钟，也可称为“葫芦形”或“覆钟式”采矿方式（图16）。
此方式是在露天式开采结束后的采场上方，或地形陡峭的山崖边，选择一合适的位置自地表向地下采矿，入口一般面积较小，随着开采深度的加大，向下开采面积逐渐扩大，直至开采结束。
在向下开采的过程中，随着开采面积逐渐扩大，往往与之前开采的坡面或硐体采通，或因在生产过程中解决通风、行人、运输等与老采面或硐体贯通。
先后不同时期采坑的连通形成了长屿硐天独特的石棱、石柱、岩墙与石梁景观。
图16长屿硐天中期的“葫芦形”采矿方式
入口通天可解决工作面生产所需照明，天下雨时入口面积小，下到硐内的雨很小，可保证硐内的正常生产，这是它显著的优点；主要不足是运输提升工序较复杂，入口小通风不畅，生产条件差，易得矽病。
半露天采矿方式解决了地表开采时地形复杂、石材易裂、可采资源少的困难，是在低生产力条件下，社会需求增大而产生的一种规模化生产的结果。
由于长屿硐天在宋代已形成相当的规模，因此，这一开采方式至少可上溯到宋代。
近代，在火药和电力大量投入生产之前（二十世纪50年代），这种方式极其盛行，并延续到七十年代。
3）井下
井下采矿方式是在近地表资源趋于枯竭，或因山坡露天开采表层剥离工程量巨大，并结合现代科学技术和工艺，而采用的一种地下采矿方式。
该方式是采用近水平平硐开拓，开面后自上而下近水平分层开采，有的因采坑采高太大而采用水平分阶段向下逐级开采，一般分二至三个阶段（图17）。
工作面一般宽15至25m，长20至60m，面积几百至上千平方米，因围岩稳定，不设支护。
产品以板材为主，亦有条石等。
主要特点是工作面面积大，劳动生产率高，一个采面一天可生产上千平方米的板材；硐内采用索道提升，机动车运输，减轻了工人的劳动强度；采用局部扇风机通风设备，改善的工作面的空气质量；炸药雷管及风动凿岩机具的使用，大大提升的开拓准备的进度，加大了石矿开采的强度。
主要不足是采面的主要生产工艺没有改进，采用链状方式开拓与开采时，一条运输大巷服务于多个工作面，生产管理较复杂；开采后采面空间大，采用局部扇风机供风，未能有效及时排除工作面的泛风，劳动环境未得到彻底改善等。
图17长屿硐天的井下采矿方法
主要开拓方式
考证长屿硐天石矿开拓方式，可划分为二个阶段所采用的二种方式。
前期露天开采与中期半露天开采划分为第一阶段，称一类开拓方式；后期井下开采划分为第二阶段，称二类开拓方式。
一类开拓方式采用人工开采，人工（或畜力）提升运输，日光照明，自然通风，自流排水。
主要开拓工程为修筑一条简易的能到达采场的便道，采用手推车运输时，便道坡度要适合手推车行走，在采场附近平整一小块场地作为作业广场，到此开拓工程就告完成
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