北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論（可編輯）

1、北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 圖書在版編目（cip）數(shù)據(jù) 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 /郭旭東著. 重慶：重慶出版社， 200712 isbn 9787536692312 北 郭第四紀(jì)地質(zhì)研究北京 市 p5621 中國版本圖書館cip 數(shù)據(jù)核字（2007）第 175310 號 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 郭旭東 著 出 版 人：羅小衛(wèi) 責(zé)任編輯：劉 翼 責(zé)任校對：何建云 裝幀設(shè)計(jì)：黃俊棚 重慶出版集團(tuán) 出版 重 慶 出版社 重慶長江二路205 號 郵政編碼：400016 重慶出版集團(tuán)藝術(shù)設(shè)計(jì)有限公司制版 重慶市偉業(yè)印刷有限公司印刷 重慶出版集團(tuán)圖書發(fā)行有限公司發(fā)行

2、 email：fxchucqph 電話：023 68809452 全國新華書店經(jīng)銷 開本：787 mm 1 092 mm 1/16 印張：15 字?jǐn)?shù)：228 千字 2007 年12 月第1版 2007 年12 月第1 版第1 次印刷 印數(shù)：1 2 000 isbn 9787536692312 價(jià)：3 5 . 00 元 如有印裝質(zhì)量問題，請向本集團(tuán)圖書發(fā)行有限公司調(diào)換：023 68809955 轉(zhuǎn)8005 版權(quán)所有 侵權(quán)必究 第一章 緒 論 提到北京的地質(zhì)，學(xué)地質(zhì)的人都記得最早出版的一部區(qū)域地質(zhì)研究書是 葉良輔先生等所著的北京西山地質(zhì)志。這本書的意義不僅僅限于它那嚴(yán) 謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)內(nèi)容，更有價(jià)值的是在

3、當(dāng)時(shí)中外地質(zhì)學(xué)家云集的北京終于有了一本 中國人自己寫的系統(tǒng)地講述本土的地質(zhì)志，很多人從這本書中學(xué)習(xí)了地質(zhì) 學(xué)。區(qū)域地質(zhì)志的重要意義在這里就不多說了。 我們這些沒有在北京的大學(xué)地質(zhì)系讀書和在北京實(shí)習(xí)過 外地質(zhì)的人 很想找一本比較系統(tǒng)的講述北京第四紀(jì)地質(zhì)的書，學(xué)習(xí)一些有關(guān)的知識，但 苦于這類的書太少了。所以當(dāng) 1954 年中國科學(xué)院地質(zhì)研究所的第四紀(jì)研 究室成立時(shí)，我曾計(jì)劃像當(dāng)年葉良輔先生研究北京西山地質(zhì)一樣把北京的第 四紀(jì)地質(zhì)系統(tǒng)地研究一下，填一張可供學(xué)生們實(shí)習(xí)和一般旅行用的第四紀(jì)沉 積物分布圖。這是一項(xiàng)第四紀(jì)研究的基本工作，也是對北京開發(fā)建設(shè)的一項(xiàng) 基礎(chǔ)工作。從20 世紀(jì)50 年代到60 年代

4、初期，雖然零零星星的由不同的同 志作了一些研究，但是，因?yàn)榉N種原因，失去了機(jī)會(huì)，擬做的“北京第四紀(jì)地 質(zhì)”研究始終未能完成，至今想起來仍覺得是一件憾事。北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局 于1991 年系統(tǒng)地總結(jié)了50 年來的調(diào)研結(jié) ，編寫了一部新的北京市區(qū)域 地質(zhì)志，該書內(nèi)容豐富，資料充實(shí)而全面，包括北京市區(qū)域地層系統(tǒng)、巖漿巖 及巖漿作用、變質(zhì)巖及變質(zhì)作用、地質(zhì)構(gòu)造、地史演化等。此外，還編制了第 一張比較全面的120 萬的北京市區(qū)域地質(zhì)圖和125 萬的北京區(qū)域地質(zhì) 構(gòu)造圖。該書的科學(xué)性和應(yīng)用性比過去大為提高，特別是北京平原區(qū)鉆孔巖 芯新生代地層劃分，在第四紀(jì)地質(zhì)科研、生產(chǎn)及教學(xué)上具有重要參考意義，但 可惜的是

5、迄今北京還缺少一本對第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)有關(guān)各方面作系統(tǒng)總結(jié)的書。 郭旭東同志從20 世紀(jì)60 年代后期研究地震地質(zhì)開始，陸續(xù)對北京附 近的第四紀(jì)地質(zhì)的幾個(gè)方面作了不少工作。 從20 世紀(jì)60 年代到現(xiàn)在，這一段時(shí)間不算短了。別人沒有能夠完成 1 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 的工作，郭旭東同志完成了。特別是在這一段時(shí)間內(nèi)他曾遭受病魔的困擾， 要克服許多常人遇不到的困難。在 外常常一個(gè)人獨(dú)行，要忍受孤獨(dú)和 勞。但是郭旭東同志沒有退卻，他對地質(zhì)學(xué)的興趣和信念 他堅(jiān)持下來了， 終于有成。難能可貴的是這本書里面有許多工作是郭旭東同志自發(fā)地發(fā)現(xiàn) 問題， 行鉆研，這

6、種鍥而不舍的精神令人感動(dòng)、敬佩。 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論是一本討論北京第四紀(jì)地質(zhì)問題的著作。其中 有些是對一些地質(zhì)問題的討論，有的是對一些地質(zhì)現(xiàn)象的看法，有的是對一 些應(yīng)用方面的說明，還有一些涉及若干理論的探討。這和一般的概論或是地 質(zhì)志還不一樣，讀者從中可以體會(huì)到著者那種“上下而求索”的努力精神。另 一方面也可以看出作者思想開放、活躍，對許多地質(zhì)問題有自己獨(dú)到的看法。 這樣一部著作的出版不僅記錄了郭旭東同志多年來的工作成 ，也會(huì)給人們 許多啟發(fā)和思考，因此，它具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)價(jià)值。 中國科學(xué)院院士 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員 2006 年5 月10 日于北京 2 第一章

7、緒 論 前 言 北京地區(qū)是中國第四紀(jì)地質(zhì)研究的發(fā)祥地，對該地區(qū)重要地質(zhì)遺跡的發(fā) 掘和研究迄今已有130 多年的歷史。一個(gè)多世紀(jì)以來，經(jīng)過幾代第四紀(jì)地 質(zhì)學(xué)家的不斷努力，對北京第四紀(jì)地質(zhì)研究已獲得顯著成就，聞名于世界。 與此同時(shí)，也有力地推動(dòng)了中國第四紀(jì)地質(zhì)研究的發(fā)展。 北京第四紀(jì)地質(zhì)的研究，由于具有人才、信息和技術(shù)設(shè)備等優(yōu)勢，得以長 期堅(jiān)持，不斷發(fā)展和提高。應(yīng)當(dāng)提出的是，中國科學(xué)院下屬的古脊椎動(dòng)物與 古人類研究所、地質(zhì)研究所、植物研究所，國家地震局及其下屬的地震地質(zhì)研 究所、第一地殼形變監(jiān)測中心，北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局及其下屬的水文地質(zhì)與工 程地質(zhì)公司，中國地質(zhì)大學(xué)、北京大學(xué)及北京師范大學(xué)等各有關(guān)單

8、位，都曾對 北京第四紀(jì)地質(zhì)研究作出過重要貢獻(xiàn)。特別是近半個(gè)世紀(jì)以來，要是沒有大 家的共同努力，對北京山區(qū)和平原區(qū)的地質(zhì)研究，要取得今天的成 那是不 可能的。2008 年，北京將召開第29 屆國際奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)，近年來北京市 人民政府更加重視有關(guān)北京地區(qū)地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)等 各方面的工作和投資；此外，亦在大力加強(qiáng)大規(guī)模植樹造林和防止沙漠化的 工作，所有這一切努力都已經(jīng)取得可喜的成就，大大改善了北京市的環(huán)境地 質(zhì)狀況。而這些 步顯然沒有一項(xiàng)不涉及北京地區(qū)的第四紀(jì)地質(zhì)工作。雖 然已取得很大成就，但仍然還存在地下水開采量過大、地下水水質(zhì)污染、地面 下沉、地震預(yù)報(bào)體系建設(shè)和完善等一系

9、列問題。因此，必須加強(qiáng)北京地區(qū)環(huán) 境地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的趨勢研究及地質(zhì)遺跡的保護(hù)工作，為北京市政建設(shè)，也為召開 一次高水平的奧運(yùn)會(huì)造就一個(gè)良好的人文環(huán)境。本書從第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)角度 比較全面地匯總了在北京地區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)研究方面已取得的成就，密切地結(jié) 合與北京市第四紀(jì)地質(zhì)相關(guān)的各方面的理論與實(shí)際問題， 行了深入的探 討，提出了自己獨(dú)到的觀點(diǎn)。 早在20 多年前，即唐山大地震后，作者就參加了北京和華北地區(qū)地震 1 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 活動(dòng)性的宏觀調(diào)查，為北京地 預(yù)報(bào)服務(wù)，這 我明白了北京第四紀(jì)地質(zhì)研 究對保衛(wèi)首都所具有的重要意義。因此，從那時(shí)起，我便下決心

10、對家門口的 第四紀(jì)地質(zhì)作一番系統(tǒng)的調(diào)研，為首都地 預(yù)報(bào)貢獻(xiàn)力量。此外，還有一件 令人難忘的事，那便是1979 年2 月在中國科學(xué)院地質(zhì)研究所召開的“中國 東部第四紀(jì)冰川問題座談會(huì)”。王乃梁、裴文中、周廷儒、崔之久等30 多位 學(xué)者 加了會(huì)議。會(huì)上王乃梁教授提出解決東部冰川問題必須借鑒中國西 部冰川工作的經(jīng) ，自高到低系統(tǒng)考察的戰(zhàn)略決策得到大家的一致贊同，為 解決東部冰川，特別是北京地區(qū)冰川問題指明了方向。同年6 月施雅風(fēng)教 授等在參加第三屆全國第四紀(jì)地質(zhì)大會(huì)后，參觀了位于北京市石景山區(qū)西山 模式口的所謂冰川遺跡。他說：“見鬼，這里海拔這么低怎么會(huì)有冰川呢！冰 在哪里？雪在哪里？從此，北京西山冰

11、川問題便成為我思考的另一個(gè)重要課 題。可惜的是19811988 年我病了，未能開展工作。1989 年病愈后才開始 構(gòu)思北京地區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)調(diào)研工作，將第四紀(jì)冰川問題、冰緣作用及地震預(yù) 報(bào)等列為三大重點(diǎn)調(diào)查對象，此外兼顧其他方面。19891995 年，在中國科 學(xué)院地質(zhì)研究所所長王思敬院士有限基金的支持下，北京第四紀(jì)地質(zhì)系統(tǒng)調(diào) 研才算正式開展。1996 年又幸運(yùn)地得到北京市計(jì)劃委員會(huì)國土處及北京市 地質(zhì)礦產(chǎn)局資金的贊助，這才使我在退休之前完成了北京地區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)的 系統(tǒng)調(diào)查。其間，共發(fā)表論文20 篇，為本書的編著打下了基礎(chǔ)。這里還應(yīng) 當(dāng)指出的是：1993 年我們有關(guān)北京西山上升的論文發(fā)表后引起了學(xué)

12、術(shù)界的 高度重視，人民日報(bào)、北京日報(bào)、中國地質(zhì)礦產(chǎn)報(bào)、中國科學(xué)報(bào)等新 聞媒體，先后以大量篇幅作了報(bào)道。與此同時(shí)，歐洲的荷蘭、比利時(shí)等國也報(bào) 道了有關(guān)消息，引起國際上的重視。1995 年12 月，我們又初步成功地預(yù)報(bào) 了1996 年北京發(fā)生的4 次地震，在意大利和俄羅斯等國產(chǎn)生了良好影響和 得到重視。這對我們來說是個(gè)巨大的鼓舞。 本書共分9 章。分別是：第一章，緒論；第二章，第四紀(jì)冰川與氣候問題； 第三章，冰緣現(xiàn)象與冰緣環(huán)境的發(fā)現(xiàn)；第四章，黃土結(jié)構(gòu)與形成環(huán)境；第五章， 黏土礦物；第六章，地層；第七章，若干古地理問題；第八章，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、現(xiàn)代 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震預(yù)報(bào)；第九章，應(yīng)用第四紀(jì)。 198919

13、96 年先后參加本課題的主要合作者有：嚴(yán)富華（孢粉）、王克魯 （黃土結(jié)構(gòu)構(gòu)造）、張乃嫻（黏土礦物）、胡碧茹（顆粒）、薄萬舉（地震預(yù)報(bào)）、黃 2 第一章 前緒 言論 秀銘（新構(gòu)造）、王思敬和蔣才 （環(huán)境地質(zhì)）、蔣才 和鄭栓虎（地質(zhì)遺跡保 護(hù)）、張桂清（天文）。 中國科學(xué)院地質(zhì)研究所所長王思敬院士多年來給予科學(xué)基金上的資助， 劉東生院士在百忙之中審閱了本書全文并提出許多寶貴的修改意見，還欣然 為本書作序，丁國瑜院士也在百忙之中審閱了本書“新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn) 動(dòng)與地震預(yù)報(bào)”等章節(jié)并提出不少寶貴的修改意見，施雅風(fēng)院士在 外冰川 遺跡辨別方面給予了寶貴的指導(dǎo)和幫助。本室同事趙希濤協(xié)助了部分 外 工作

14、，劉嘉麒院士、袁寶印、韓家懋等也在各方面給予支持和幫助。此外，萬 朝珍為本書清繪了所有圖件，儲桂霞為本書打字等。在此，作者對上述各位 的真誠合作一并表示衷心感謝。 值得指出的是，本書因出版經(jīng)費(fèi)問題未解決而一度難于出版。這里作者 要特別感謝劉東生院士的熱情推薦和“重慶出版社科學(xué)學(xué)術(shù)著作出版基金” 的資助，由于這一寶貴支持，本書的順利出版才成為了可能。 最后還應(yīng)指出，由于水平有限，書中謬誤一定不少，敬請關(guān)心本書的同 事、同學(xué)和讀者們批評指正。 郭旭東 2006 年5 月于北京 3 錄 c ont en ts 錄 / 1 前 言 / 1 第一章 緒 論 / 1 第一節(jié) 概念與發(fā)展 /1 第二節(jié) 自然

15、地理與區(qū)域地質(zhì) /2 第三節(jié) 研究歷史的回顧 /5 第二章 第四紀(jì)冰川與氣候問題 / 8 第一節(jié) 模式口地區(qū) /8 第二節(jié) 靈岳寺地區(qū) /15 第三節(jié) 潭柘寺地區(qū) /22 第四節(jié) 其他地區(qū) /30 第五節(jié) 對“冰川變形石”理論的重新評價(jià) /31 第六節(jié) 古雪線高程問題 /39 第三章 冰緣現(xiàn)象與冰緣環(huán)境的發(fā)現(xiàn) / 4 1 第一節(jié) 古冰緣現(xiàn)象 /41 第二節(jié) 古冰緣形成的地質(zhì)時(shí)代 /49 第三節(jié) 冰緣期的初步劃分 /51 1 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 第四節(jié) 更新世的自然環(huán)境 /52 第五節(jié) 洞穴堆積物中的古冰緣現(xiàn)象 /54 第四章 黃土結(jié)構(gòu)與形

16、成環(huán)境 / 5 8 第一節(jié) 黃土地層與黃土粒度成分 /58 第二節(jié) 黃土結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 /60 第三節(jié) 黃土中碳酸鹽和鐵錳質(zhì)集合 /65 第四節(jié) 關(guān)于黃土沉積環(huán)境與成因的研討 /66 第五章 黏土礦物 / 6 9 第一節(jié) 樣品采集地理位置及樣品產(chǎn)出地質(zhì)背景 /72 第二節(jié) 黏土礦物特征 /76 第三節(jié) 黏土礦物與古氣候環(huán)境關(guān)系的探討 /81 第六章 地 層 / 8 5 第一節(jié) 山區(qū)更新統(tǒng) /85 第二節(jié) 平原區(qū)更新統(tǒng) /103 第三節(jié) 全新統(tǒng) /110 第四節(jié) 長辛店礫石層時(shí)代歸屬問題 /113 第五節(jié) 地層對比 /127 第七章 若干古地理問題 / 1 2 9 第一節(jié) 古氣候環(huán)境的基本格局 /1

17、29 第二節(jié) 永定河的變遷 /134 第三節(jié) 古北京灣問題 /135 第四節(jié) 第三紀(jì)夷平面問題 /138 第五節(jié) 洞穴碳酸鈣微層理研究 /142 第八章 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震預(yù)報(bào) / 1 4 4 第一節(jié) 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之山體上升 /144 2 錄 第二節(jié) 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的分期 /154 第三節(jié) 現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震預(yù)報(bào) /165 第四節(jié) 北京地區(qū)首次地震預(yù)報(bào)獲得初步成功 /180 第五節(jié) 北京大地震預(yù)報(bào)的識別標(biāo)志 /182 第六節(jié) 天旋地動(dòng)理論的基本構(gòu)思 /189 第九章 應(yīng)用第四紀(jì) / 1 9 7 第一節(jié) 北京環(huán)境地質(zhì)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)趨勢 /197 第二節(jié) 保護(hù)地質(zhì)遺跡乃當(dāng)務(wù)之急 /209 參考文

18、獻(xiàn) / 2 1 5 3 1 1 1989 堂黃土剖面全貌（ ） 圖 版 2 2 1989 堂黃土剖面全貌（ ） 圖 版 3 3 1978 巴基斯坦境內(nèi)西喀喇昆侖山巴托拉冰川（蘇珍提供， ） 4 4 已遭破壞的前桑峪古冰（土）楔剖面（1996） 5 圖版 5 前桑峪古冰（土）楔剖面（1989） 第一章 緒 論 第一章 緒 論 第一節(jié) 概念與發(fā)展 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)是地球歷史的最新一頁。它是專門研究大約2.5 ma b.p. 地球表面各種地質(zhì)事件起源和演化的過程及其相伴的環(huán)境條件，重塑此間地 球的發(fā)展歷史和預(yù)測未來的變化趨勢，為人類造福的學(xué)科。因此，它具有廣 泛的理論性和實(shí)用性。20 世紀(jì)以來第四紀(jì)地質(zhì)

19、學(xué)在全球范圍內(nèi)獲得了迅速 發(fā)展，無論是學(xué)科內(nèi)容或技術(shù)方法及研究的時(shí)空范圍都在不斷地向縱深發(fā) 展，顯示了勃勃生機(jī)。 半個(gè)世紀(jì)以前中國第四紀(jì)地質(zhì)研究僅有零星或局部少量的研究報(bào)道，半 個(gè)世紀(jì)以來才獲得不斷的發(fā)展。在這個(gè)時(shí)期才真正有了中國第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)， 學(xué)科研究在各個(gè)領(lǐng)域普遍地與國際接軌，而在某些研究領(lǐng)域則達(dá)到國際先 水平?；仡?0 年來中國第四紀(jì)地質(zhì)研究的進(jìn)展，大體上包括下列8 個(gè)方 面：黃土與古氣候；青藏高原的隆升與全球變化；古人類學(xué)與環(huán)境；古 海洋學(xué)與大洋鉆探；極地和冰凍圈第四紀(jì)環(huán)境；中國東部冰川與環(huán)境問 題；新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震預(yù)報(bào)；應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)與可持續(xù)發(fā)展。 首都北京是中國地質(zhì)學(xué)的搖籃。50

20、年來北京第四紀(jì)地質(zhì)研究同樣地獲 得重大發(fā)展，在冰川與氣候問題、冰緣作用、地層與古生物、沉積物理、古人類 學(xué)與環(huán)境、古地理、新構(gòu)造與地震預(yù)報(bào)及環(huán)境地質(zhì)等各個(gè)領(lǐng)域都取得了綜合 性與系統(tǒng)性的新成 ，為21 世紀(jì)的可持續(xù)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，提供了一 個(gè)寶貴的信息庫。 1 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 第二節(jié) 自然地理與區(qū)域地質(zhì) 一、自然地理 （一）地形 北京位于華北平原的西北隅，西起東經(jīng)115 °25 ，東至東經(jīng)117°30 ，南 起北緯39°28 ，北至北緯41 °05 ，東西寬約160 km，南北長約176 km

21、 ，總 2 面積約 16,800 km 。北京市地處山地與平原的過渡帶，其中山地面積為 2 10,280 km ，占總面積的38% 。東北、北、西三面群山環(huán)抱，東南部是向外緩 傾斜的平原，形成一個(gè)半開放性的環(huán)境地質(zhì)系統(tǒng)。北部和東北部山區(qū)系燕山 山脈的一部分，稱“軍都山”。西自高崖口附近起，向東綿延至昌平、延慶、懷 柔和密云縣境內(nèi)，屬太行山的余脈，俗稱北京西山。它分布在門頭溝區(qū)、海淀 區(qū)和房山縣境內(nèi)（圖1.1）。北京地勢的主要特征是西北高而東南低。山地最 高峰是東靈山，海拔2 303 m；其次為白草畔峰，海拔2 145 m 。此外，還有百 花山（海拔1,99 1 m）等較高的山峰。北京市地形最低

22、點(diǎn)是通縣的柴廠屯一 帶，海拔僅8 m，相對高差達(dá)2,295 m 。山地中以海拔200 1 500 m 左右的 中低山居多。平原中絕大部分高程都在100 m 以下，坦蕩開闊，略有起伏， 局部有洼地。山地與平原之間，地形起伏較大，并出現(xiàn)了一些丘陵和臺地，地 形界線較清楚。 北京境內(nèi)有大小河流60 余條，分屬海河和潮白河、薊運(yùn)河兩大流域的 五大水系。永定河和潮白河為本市兩大水系；房山縣境內(nèi)的拒馬河和大石河 屬大清河水系；平谷縣境內(nèi)的錯(cuò)河和t河屬薊運(yùn)河水系。此外，還有北運(yùn)河 水系。主要河流大多為西北東南流向。 2 第一章 緒 論 山區(qū) 河 北 省 高山區(qū) 山峰 縣、區(qū)人民政府 駐地 0 18 km 山

23、 霧靈山 海坨山 云蒙山 密云水庫 河 都 延慶盆地 黑坨山 軍 延慶 北 八達(dá)嶺 密云 官廳水庫 懷柔 昌平 省 妙峰山 順義 平谷 東靈山 北京 t 天 門頭溝 朝陽 河 百花山 石景山 通縣 豐臺 北 燕山 大興 十渡 省 房山 市 河 北 省 圖1.1 北京市地形輪廓圖 （二）氣候 北京氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫤桶敫珊档募撅L(fēng)型氣候，大陸度為60.1。年 平均氣溫在平原地區(qū)為11 12 ，海拔800 m 以下山區(qū)為7 10 ；海坨 山、白草畔、東靈山及百花山等高山地區(qū)為2 4 。年極端最高溫一般為 35 40 之間，1961 年在房山縣炒米店最高曾達(dá)到43.5 。年極端最低 溫一般在 20

24、14 之間，1966 年在大興縣東黑垡曾低達(dá) 27 4 ，高山 區(qū)低于 30 。7 月最熱時(shí)月平均氣溫在平原地區(qū)為26 左右，海拔800 m 以下山區(qū)為21 25 。1 月份最冷，月平均氣溫在平原地區(qū)為 5 4 ， 3 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 海拔800 m 以下山區(qū)為 10 6 。氣溫年較差為30 32 。年降水 量分布不均勻，山前迎風(fēng)坡一般為700 800 mm ；西北部和北部深山區(qū)一 般少于500 mm ，平原區(qū)及山麓地區(qū)一般為500 625 mm 。由于山脈上升 的氣候屏障作用，使 山脈的南北和東西無論是氣溫或降水量都有很大差別， 并

25、形成西山東坡及北部云蒙山地區(qū)兩個(gè)明顯的降水中心，年降水量較一般山 區(qū)要高200 300 mm ；較平原地區(qū)也要高出150 200 mm ，導(dǎo)致北京市山 區(qū)南部氣候顯得較暖濕，而北部地區(qū)則顯得較為干燥與寒冷。自然環(huán)境也有 很大差別。 二、區(qū)域地質(zhì) 據(jù)北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局資料（1991），北京地區(qū)的地層與華北地區(qū)的地層基 本相同，除了區(qū)域性缺失自上奧陶統(tǒng)到下石炭統(tǒng)、上白堊統(tǒng)及始新統(tǒng)外，還缺 失下元古界。此外其他地層系統(tǒng)都較齊全。太古界是北京地區(qū)最古老的地 層，主要分布在密云縣北部山區(qū)。其巖性以各種 云母、角閃及輝石質(zhì)斜長 片麻巖和變粒巖為主。中上元古界分布廣泛，其巖性：長城系為石英砂巖、硅 質(zhì)頁巖、硅

26、質(zhì)巖；薊縣系以硅質(zhì)白云巖為主，夾有燧石條帶及團(tuán)塊狀白云巖；青 2 白口系為黑色頁巖、含海綠石石英砂巖及泥灰?guī)r等。出露面積達(dá)3 077 km ， 約占全市面積的18.8%。古生界主要分布在北京西山及北山局部地段，其中 包含寒武系、奧陶系，巖性以石灰?guī)r為主；石炭二疊系則以碎屑巖為主，含 2 煤層。面積約765 km ，占全市面積的4.67%。中生界地層廣泛分布在北京 西山、北山的向斜及斷陷盆地內(nèi)，其中白堊系僅零星地分布在西山的山前地 帶。中生界全為陸相地層，因多次火山噴發(fā)活動(dòng)，形成巨厚的火山巖系。侏 2 羅紀(jì)早期是本區(qū)第二次重要的成煤期。其面積約1,897 km ，約占全市面積 的11.5%。新生

27、界地層主要分布在北京平原區(qū)、山麓及山間盆地和各河谷 內(nèi)。平原區(qū)以河湖相沉積為主，山區(qū)則多為松散的砂礫石及黃土和黃土狀土 堆積。 北京地區(qū)巖漿巖分布極為廣泛，約占山區(qū)的1/5 強(qiáng)，其中以燕山晚期的 侵入巖為主，約占全部侵入巖體的1/2 。侵入巖以花崗巖類為主，尚有少量 基性 超基性巖體?；鹕綆r以中酸性熔巖居多。 4 第一章 緒 論 北京地區(qū)在大地構(gòu)造上屬于華北斷塊的中部燕山隆起帶西段和太 行山隆起帶北段的轉(zhuǎn)折部位。在以往漫長的地質(zhì)歷史中，曾產(chǎn)生過多次強(qiáng)烈 的造山運(yùn)動(dòng)，尤以中生代的燕山運(yùn)動(dòng)為最劇烈，規(guī)模大，巖漿活動(dòng)頻繁，褶皺 變形與斷裂變動(dòng)普遍發(fā)育。新生代，喜馬拉雅期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也極為強(qiáng)烈。它 不僅

28、表現(xiàn)在明顯的差異性升降運(yùn)動(dòng)上，而且也表現(xiàn)在水平錯(cuò)動(dòng)和構(gòu)造回返 上，使第三紀(jì)夷平面系列逐漸解體。第四紀(jì)西山期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又繼承了第三 紀(jì)的差異性升降運(yùn)動(dòng)、斷裂運(yùn)動(dòng)及水平運(yùn)動(dòng)，使北京山區(qū)不斷上升，平原地區(qū) 繼續(xù)下沉，形成現(xiàn)今的由一系列北東向隆起與坳陷和被北西向斷層分割的小 斷塊所組成的構(gòu)造格局。北京地區(qū)多組構(gòu)造線中，主要有北北東向，北東向， 北西向及東西向。目前北京地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)仍十分活躍，斷層活動(dòng)頻繁，不同 規(guī)模的地震活動(dòng)在某些地區(qū)也經(jīng)常發(fā)生。自第四紀(jì)以來，地殼上升幅度和速 度似有明顯增強(qiáng)之勢。 第三節(jié) 研究歷史的回顧 20 世紀(jì)是第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)獲得蓬勃發(fā)展的 輝年代。在全球范圍內(nèi)，無 論是學(xué)科研究的

29、深度和廣度都在不斷地向縱深發(fā)展。從學(xué)科研究內(nèi)容或總 的發(fā)展方向上看，20 世紀(jì)早期以前，基本上以研究第四紀(jì)冰川作用為主，特 別是彭克和布魯克納阿爾卑斯第四紀(jì)冰川研究結(jié) 發(fā)表后，引起全世界地質(zhì) 學(xué)家們的極大關(guān)注。許多第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家便認(rèn)為冰川和冰期是第四紀(jì)主要 事件和特色，研究第四紀(jì)地質(zhì)必須先研究冰川，把第四紀(jì)稱為“冰川紀(jì)”。于 是在世界范圍內(nèi)，一種“泛冰川”論的思潮也相繼而生。有些地區(qū)根本沒有發(fā) 生過冰川，但一些專家也誤認(rèn)為有冰川，如西伯利亞、美國中低緯區(qū)。“阿爾 卑斯”一詞幾乎成了冰川的同義語，如日本中部山脈稱為“日本阿爾卑斯”，新 西蘭北部的山脈也稱為“新西蘭的阿爾卑斯”等。眾所周知，這種早

30、期的“泛 冰川”思潮，顯然對中國東部地區(qū)的影響是很大的，一直持續(xù)到今天。 20 世紀(jì)20 年代末和30 年代，由于印度尼西亞“爪哇猿人”和北京周口 店“北京猿人”的發(fā)現(xiàn)，使有關(guān)第四紀(jì)古人類問題的研究成為第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)研 究的又一個(gè)關(guān)鍵問題，有人甚至認(rèn)為人類的出現(xiàn)是第四紀(jì)的主要標(biāo)志，因此， 5 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 他們建議把第四紀(jì)改為“人類紀(jì)”。自50 年代后，人們逐漸把第四紀(jì)研究的 重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到古人類及其與人類生存和發(fā)展密切相關(guān)的古環(huán)境上。特別是70 年代以來，由于深海和洋底第四紀(jì)研究的開創(chuàng)和發(fā)展， 球性海陸對比和 古環(huán)境的系統(tǒng)研究成為可能。

31、80 年代后，提出的全球變化，實(shí)際上是70 年 代全球氣候變化研究的繼續(xù)和發(fā)展。應(yīng)當(dāng)指出，要完成這個(gè)巨大的研究計(jì) 劃，可能還需要幾代第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家的共同努力，方能實(shí)現(xiàn)。 北京是我國首都，同時(shí)也是我國第四紀(jì)地質(zhì)研究的發(fā)祥地。迄今已有 130 余年的第四紀(jì)地質(zhì)研究歷史了。1863 年龐培里（pumpelly）到北京西山 調(diào)查齋堂煤礦時(shí)，便注意到清水河兩岸的黃土與其他第四紀(jì)沉積，并認(rèn)為是 湖相沉積，這可以說是北京地區(qū)第四紀(jì)研究的起點(diǎn)。19 141920 年，安迪生 （j. g. andersson ）曾三赴齋堂地區(qū)調(diào)查西山地質(zhì)。1919 年，他提出了一直沿 用至今的“馬蘭黃土”、“馬蘭礫石層”及“唐

32、縣礫石層”。這些經(jīng)典的地層單 位，經(jīng)以后許多第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)者的觀察和研究，都認(rèn)為是正確的。19231936 年，一些中外地質(zhì)學(xué)家對廣布于西山地區(qū)的長辛店礫石層 行了觀察和研 究，認(rèn)為長辛店礫石層屬第三紀(jì)早期始新統(tǒng)的產(chǎn)物（安迪生，1923；斐文中， 1930 ；謝家榮，1993；楊鐘健，1936）。 在20 世紀(jì)20 年代的研究成 中，特別需要提出的是北京周口店古人 類學(xué)研究所取得突破性進(jìn)展。1927 年，步林（b. bolin）和李捷在周口店洞穴 堆積物考古發(fā)掘工作中，發(fā)現(xiàn)了北京猿人臼齒、頭骨碎片、兩個(gè)破碎牙床及數(shù) 個(gè)碎牙齒。1929 年12 月2 日，斐文中等發(fā)現(xiàn)了一個(gè)完整的北京猿人的頭蓋 骨

33、。截至1966 年，在周口店洞穴堆積物中先后發(fā)現(xiàn)了將近9 個(gè)猿人頭蓋骨 化石。這些重大發(fā)現(xiàn)震撼了世界科學(xué)界。與此同時(shí)，在發(fā)掘工作中，還發(fā)現(xiàn) 大量哺乳動(dòng)物化石。經(jīng)斐文中、楊鐘健、賈蘭坡及劉憲亭等專門研究后，發(fā)表 了大量論著，做出了巨大成就，具有很高的科學(xué)價(jià)值和古文化意義，獲得了世 界學(xué)術(shù)界的公認(rèn)，使北京周口店不僅成為中國猿人的家鄉(xiāng)，同時(shí)也成為聯(lián)合 國重點(diǎn)文物保護(hù)地點(diǎn)而譽(yù)名世界。 19371949 年，因8 年抗日戰(zhàn)爭和4 年解放戰(zhàn)爭，北京地區(qū)第四紀(jì)地質(zhì) 研究處于停滯狀態(tài)。 1953 年，周明鎮(zhèn)研究了北京西山山前地帶廣布的長辛店礫石層的分布、 巖性及地質(zhì)時(shí)代。據(jù)長辛店附近發(fā)現(xiàn)的若干哺乳動(dòng)物化石，他

34、提出長辛店礫 6 第一章 緒 論 石層應(yīng)屬于老第三紀(jì)的始新統(tǒng)，最新也不能晚于漸新統(tǒng)的看法。此外，1977 年，翟人杰據(jù)高佃村發(fā)現(xiàn)的少量哺乳動(dòng)物化石研究，亦提出長辛店礫石層時(shí) 代應(yīng)為晚始新統(tǒng)的類似看法。 1957 年，李四 首先在北京西山模式口引水渠旁基巖露頭上，肯定了第 四紀(jì)冰川遺跡，并認(rèn)為該冰川是從永定河和西山山上流下來的。此后他又在 隆恩寺、潭柘寺、香山及八大處等地確認(rèn)了有第四紀(jì)冰川遺跡。并由此推論， 第四紀(jì)時(shí)期，北京西山曾發(fā)生過廣泛的山麓冰川作用（李四 ，1962，1975）。 與此同時(shí)，王曰倫和賈蘭坡（1952）、納里夫金（1961）、湯英 （1964，1977， 1983）也觀察了周

35、口店、潭柘寺及靈岳寺等地的第四紀(jì)冰川作用。但是，對李 四 及其支持者的冰川論觀點(diǎn)，斐文中、王乃梁及周挺儒等很多學(xué)者持有不 同的觀點(diǎn)。 考慮到 冰川派有關(guān)學(xué)者在評價(jià)李四 的冰川論時(shí)， 外調(diào)查研究工作 較粗略，其結(jié)論不能令人信服，為此，19891996 年，郭旭東等（1991，1993， 1996）對北京西山的所謂冰川遺跡逐一 行了多次反復(fù)的 外調(diào)查和室內(nèi)研 究。此外，還攀登了東靈山和百花山等西山最高山峰，考察那里是否存在第 四紀(jì)冰川遺跡和冰川地貌。結(jié) 除了發(fā)現(xiàn)西山?jīng)]有任何確鑿的冰川證據(jù)外， 卻發(fā)現(xiàn)許多冰緣現(xiàn)象（郭旭東等，1992，1993）。它證明，第四紀(jì)時(shí)期北京西山 確實(shí)未發(fā)生過冰川作用，冰期

36、階段這里是一個(gè)較好的冰緣環(huán)境。該結(jié)論不僅 被第六屆國際凍土?xí)h所確認(rèn)，而且對認(rèn)識整個(gè)中國東部第四紀(jì)氣候環(huán)境的 重建具有突破性的意義（郭旭東，1993）。此外，19931996 年，郭旭東等還 就北京山區(qū)的上升對自然環(huán)境的影響、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、環(huán)境地質(zhì)及地震預(yù)報(bào)等 問題作了深入研究，取得了不少新的突破。不僅在理論上，而且在實(shí)際應(yīng)用 上，都具有重要的意義（郭旭東等，1993，1995）。 此外，還應(yīng)當(dāng)提出的是，新中國成立以來，北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，尤其北京 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)公司，國家地震局及其下屬的第一地殼形變監(jiān)測中心和 地震地質(zhì)研究所，以及中國地質(zhì)大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)等很多生產(chǎn)、 教育部門及科

37、研單位，在北京地區(qū)亦做了大量的調(diào)查和研究工作，取得了很 多寶貴的資料和研究成 。 7 北京第四紀(jì)地質(zhì)導(dǎo)論 beijing disiji dizhi daolun 第二章 第四紀(jì)冰川與氣候問題 據(jù)報(bào)道，20 世紀(jì)20 年代李四 教授曾多次提出北京西山有古冰川作用 發(fā)生，但未加以論證。此后，王曰倫（1952）、湯英 （1964）等對周口店，李四 等（1963，1964）對北京西山的象鼻子溝、碧云寺、八大處、隆恩寺、潭柘寺、 模式口等處做了冰川地質(zhì)研究工作，確認(rèn)上述地區(qū)冰川遺跡的存在，同時(shí)指 出華北平原及其西部、北部所發(fā)現(xiàn)的泥礫，給予了冰川作用的解釋。水力 （1977）、趙松齡（1984）、地質(zhì)礦產(chǎn)部航空遙感中心（1985）也對北京西山的古 冰川作了肯定的報(bào)道。 李四 （1960）指出，北京有幾處“典型冰川遺跡”點(diǎn)，即隆恩寺、八大處、 模式口、荷葉山及潭柘寺等。從冰川作用標(biāo)志而言，指出隆恩寺山坡處有冰 溜面及擦痕、模式口基巖面上有冰川擦痕、八大處有帶條痕的“漂礫”；荷葉山 頂有小礫石，認(rèn)為是屬“鼻山尾”型小丘或基巖鼓丘對此，作者有不同的 看法，并 行了實(shí)地考察。 現(xiàn)就北京西山地區(qū)前人報(bào)道的若干“冰川遺跡”辨析如下。 第一節(jié) 模式口地區(qū) 李四 （1962）確定的“冰川擦痕”分布在北京市石景山區(qū)模式口村電站 水渠北側(cè)（