北京地区基础地质研究史

吕金波

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

北京地区基础地质研究史

吕金波

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

北京素有“中国地质工作摇篮”之称，是中国最早开展地质调查的地方，从1863年9月美国学者庞培莱调查京西地质开始，已有150多年的历史。中国学者编写了第一部基础地质专著《北京西山地质志》；民国时期“燕山运动”的提出和“北京猿人”的发现成为影响全国乃至世界的基础地质重大成果；解放后，地质工作者在北京率先实现1∶5万区域地质调查的全覆盖，出版了《北京市区域地质志》和《北京猿人遗址综合研究》；在唐山大地震后，开展北京平原基础地质的综合研究，提升北京区域地质研究程度。北京现在和将来的城市地质调查应立足于基础地质研究。

基础地质；研究史；地质摇篮；北京

北京地区的地质调查始于1863年9月，迄今已有150多年的历史，北京西山被誉为“中国地质工作的摇篮”。

1 西方学者开启北京基础地质调查的萌芽阶段

第一个来到北京西山调查的地质学家为美国学者庞培莱（R. Pumpelly），1863年9月应聘调查京西煤矿，提出“震旦方向（sinian direction）”的概念，表述太行山脉北东向展布，将地层从下至上划分为3个系：①结晶岩层；②泥盆纪之石灰岩；③三叠纪之含煤层，成果发表于1866～1867年[1]。1869年德国学者李希霍芬（F. V. Richthofen）调查玉泉山及南口地质，1871年调查斋堂地质，将地层细分至12层，提出“震旦系（sinian system）”地层名称，将中国地层表（第四届全国地层会议确定的2013年试用版）中的长城系、蓟县系、待建系、直至寒武系上统均包括在内，成果写入“China”书中[2]。1910～1912年，德国学者梭尔格（F. Solger）绘制1∶20万北京西山地质图。1918年瑞典学者安特生（J. G. Andersson）发现周口店猿人遗址，1923年奥地利学者师丹斯基（O. Zdansky）发现猿人牙齿，1927年加拿大学者步达生（Davidson Black）和中国学者李捷命名猿人牙齿化石为sinanthropus pekinensis，拉开周口店猿人遗址研究的序幕。

2 中国学者编写第一部基础地质专著《北京西山地质志》

1913～1916年，由中央地质调查所章鸿钊、丁文江和翁文灏3位老师培训的叶良辅、赵汝钧、刘季辰、陈树屏、王竹泉、朱庭祜、谭锡畴、谢家荣、马秉铎、卢祖荫、李捷、徐渊摩、仝步瀛13位练习生在北京西山测制1∶5万地形地质图，写成中国第一部基础地质专著《北京西山地质志》，章节分为地层系统、火成岩、构造地质、地文和经济地质5章，1920年出版[3]。

3 民国时期北京地质影响全国乃至世界的重大成果

20世纪20～30年代，北京基础地质最大成果当推“燕山运动”构造名词的提出和“北京猿人”头盖骨的发现。1926年翁文灏根据北京及辽宁北票等地区的调查资料，提出燕山运动代表侏罗纪末、白垩纪初的不整合、火成岩活动和成矿作用，1929年分为A、B两幕；燕山运动不仅形成和改造了中国东部的基本构造格局，也是重要的岩浆活动期和成矿期[4]。1929年12月2日裴文中发现第一个完整的猿人头盖骨，确立北京猿人为人类发展的一个阶段，使周口店古人类学的研究领先世界；1936年贾兰坡又发现3个“北京猿人”头盖骨。二战期间，周口店猿人遗址先后出土的5个头盖骨神秘失踪，再度震惊世界。

1930年，李善邦在海淀区鹫峰寺建立中国第一个地震观测台，开启地震地质学的研究。

1933年，裴文中主持挖掘山顶洞人遗址。山顶洞属于旧石器末期文化，人们已经懂得缝补兽皮衣服、骨器装饰和赤铁矿祭祀活动，洞室分为上下两部分，上室14C年龄距今1.8万年，下室TL年龄距今4.9万年。

1934年，高振西、高平、熊永先编写《中国北部震旦纪地层的初步研究》[5]。经地质工作者长时间的调查研究，被证明是一个划时代的、有国际影响的基础性研究成果。

北京的地层名称，对华北乃至中国影响巨大。年代地层首推青白口系，影响最广，命名地点门头沟区青白口村，延续时限距今10～7.8亿年。目前保留的岩石地层有：下马岭组（创名于门头沟区雁翅镇下马岭）；昌平组（十三陵龙山）；双泉组（八大处双泉寺）；窑坡组（门头沟区窑坡河谷）；龙门组（九龙山向斜南翼龙门村）；九龙山组（门头沟区九龙山）；髫髻山组（门头沟区刘公沟）；东狼沟组（丰台区辛庄—大灰厂—羊圈头以北的丘陵）；坨里组（房山区坨里）；夏庄组（丰台区夏庄）；长辛店组（丰台区长辛店）；周口店组（房山区周口店猿人遗址）；马兰组（门头沟区清水河谷马栏村对岸的马兰黄土）。

4 中华人民共和国成立以来北京基础地质的重要成果

1949年中华人民共和国成立后，恢复北京为首都，北京的地质工作发展迅速。为适应大规模城市建设，做了大量的基础地质调查。

4.1 在全国率先实现1∶5万区域地质调查的全覆盖

按照国际分幅，北京共有45幅1∶5万区域地质调查图幅（图1），地质工作者先后开展了两轮1∶5万区调，第一轮完成23个图幅的调查，第二轮完成44幅调查，仅琉璃河幅未完成调查。

图1 北京地区1∶5万区域地质图国际分幅编号（兰色为完成图幅、绿色为未完成图幅）

20世纪50年代末至60年代初对山区、半山区的永宁、青龙桥、沙峪、昌平、小汤山、赶河厂、密云、高岭、墙子路、怀柔、马家坟、木林、杨镇、大华山、石景山、良乡、四海、琉璃庙、阳坊、白马关、白河堡、汤河口、延庆23个图幅进行了第一轮1∶5万区调。统一地层名称，建立北京地层表，划分北京的构造单元。北京地质学院师生将成果编写成《北京的地质》[6]。

1964年开展第二轮1∶5万区域地质调查，截止2003年，北京市地质矿产勘查开发局（原称北京市地质局、1982年更名北京市地质矿产局，1999年更名北京市地质矿产勘查开发局）下属的北京市地质调查研究院（原称北京市地质局102地质队、1981年更名北京市地质调查所、2000年更名北京市地质调查研究院）、北京市地质研究所和北京市101地质队先后完成沙峪、上清水、青龙桥、沿河城、周口店、昌平、小汤山、琉璃庙、范各庄、石景山、良乡、大台、北京、通县、怀柔、不老屯、雁翅、阳坊、永宁、四海、密云、墙子路、高岭、木林、平谷、大华山、龙门台、张坊、汤河口、番字牌、曹家路、三道营子、杨木栅子、喇叭沟门、靳家堡、延庆、大兴、马驹桥、庞各庄、香河、顺义、杨镇、沙河和长沟44个图幅的1∶5万区调。

1987～1990年，北京市地质调查所完成1∶20万怀柔县幅区调。

2000～2003年，北京市地质调查研究院完成涉及整个北京区域的1∶25万北京市幅和延庆县幅区调[7]。

2001年，北京市地质调查研究院汇集1∶5万区调成果，对北京地区的基础地质特征进行总结，出版《北京地质百年研究》[8]。

经过区调，解放后建立的岩石地层有：密云（岩）群创名于密云县，龙山组（十三陵龙山），杏石口组（八大处杏石口），南大岭组（门头沟区南大岭）。

4.2 基础地质的重要进展

《北京地质》创刊于1975年，是北京市地质矿产局与北京地质学会主办的学术性期刊。1975～1988年为内部发行；1989～2005年公开发行，刊号ISSN1007-1903，每年3，6，9，12月出版，刊物促进了北京基础地质的发展。

1984年中国地质大学发表《从构造特征论北京西山的印支运动》[9]。1985年，北京市地质研究所发表《北京地区的印支运动》[10]，根据二叠系—三叠系杏石口组和三叠系双泉组间的不整合接触关系，证实北京地区存在印支运动，方向是来自南北挤压，以东西向褶皱和压性断裂为特征，伴有岩浆侵入活动。

1991年，北京市地质矿产局出版《北京市区域地质志》[11]，资料截止到1985年，分为地层、岩浆岩及岩浆作用、区域变质岩及变质作用、地质构造、区域地质发展史5篇。

1992年，北京市地质调查所发表《北京坨里—长辛店白垩纪断陷沉积盆地的发展演化》[12]，将北京地表出露的白垩纪盆地发展演化分为初始、主扩张、萎缩消亡3个阶段。

1994年，北京市地质研究所出版《北京中生代地层及生物群》[13]，对中生代地层中各门类化石进行采集、鉴定和研究，探讨生物群组合、生物演替关系、时代确定和区域对比。

1994年，北京市地质调查所发表《北京西山新生代古地理环境的演变》[14]，认为北京西山新构造隆升是影响平原、河谷和盆地发育的主要因素。

1996年，北京市地质调查所对北京新生代以前的地层进行清理，确定北京太古宙到白垩纪的岩石地层单位36个，其中14个创名地在北京。出版《北京市岩石地层》[15]。

2009年，中国地质大学（北京）博士论文《北京地区燕山期火成岩与构造环境》，提供锆石SHRIMP U-Pb年龄25个，收集单颗粒锆石U-Pb年龄18个，并对典型侵入体进行同位素年代学研究。

2011年，中国地质科学院地质研究所发表《中国中—新元古代地层年表的修正——锆石U-Pb年龄对年代地层的制约》[16]。下马岭组创名地的斑脱岩锆石SHRIMP年龄为（1370±11）Ma，密云环斑花岗岩年龄为（1685±15）Ma，对中－新元古代年代地层划分提出异议。

4.3 开展北京猿人遗址综合研究

1985年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所主持，有中国科学院地质研究所、地理研究所、植物研究所、地球化学研究所、地质部地质力学研究所、天津地质矿产研究所、河北地质学院、兰州大学、南京大学、北京大学、北京师范大学、北京市地质局、北京市城市规划局地形地质勘测处，北京科学教育电影制片厂参加，对周口店地区北京猿人和伴生动物、晚新生代地层、岩溶洞穴发育规律、孢粉、古土壤、沉积环境、古气候、年代学等方面开展了多学科的综合研究，出版《北京猿人遗址综合研究》[17]。

2008年，南京师范大学采用铝铍埋藏测年法，将北京猿人生活年代推前至距今约77万年前，2009年英国《自然》杂志发表《铝铍同位素比值(26Al/10Be)测定北京猿人年龄》[18]。

4.4 石花洞的基础地质意义

北京市地质调查所主持《北京石花洞地区洞穴资源开发与环境保护（1995～1997年）》项目，从地质学、气象学和环境学全面研究石花洞。8层溶洞展示北京西山的8次隆升[19]。洞中粗圹石笋为中更新世沉积，杆状石笋为晚更新世沉积，微层理石笋为全新世沉积，首次建立第四纪石笋剖面[20]。

4.5 在唐山大地震后开展北京平原基础地质的综合研究

1976年7月28日唐山大地震以后，组织大规模综合性的北京及邻区地震地质调查研究，探讨北京及邻区发震的构造地质条件，获得丰硕成果，推进北京平原基础地质的综合研究。

1982年，中国科学院地质研究所和国家地震局地质研究所发表《华北断块的形成与发展》论文集[21]，对包括北京市在内的整个华北地区的地质构造提出新认识。

1983年，北京市、地质矿产部、城乡建设环境保护部联合进行北京地区航空遥感方法调查，定名为“8301工程”。此项工作历时3年，取得重要成果。

1993年，国家地震局地质研究所出版《首都圈地震地质环境与地震灾害》及附图册（比例尺1：80万）[22]，包括14张图，图文并茂的表达，为北京地区活动断裂的研究提供了资料。

2008年，北京市地震局完成《北京市活断层探测与地震危险性评价》报告，设置5个子课题。以此为基础，发表《北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究》[23]，证实穿透地壳的活动断裂仅有夏垫断裂（1679年曾发生8级地震）。

2013年，北京市地质调查研究院完成《北京平原区活动断裂检测专项地质调查》，对黄庄-高丽营断裂、南口-孙河断裂、顺义断裂和夏垫断裂两侧的影响带宽度定位。

4.6 在地热开发中加大覆盖区基础地质研究

截止2012年，北京累计开凿地热井486眼，分别揭露延庆盆地、小汤山凸起、北京凹陷、大兴隆起和凤河营凹陷5个构造单元的地层特征。

延庆盆地，延热—3井，钻遇地层由深到浅为蓟县系(埋深1552m)、侏罗系(880m)、白垩系(484m)和第四系。

小汤山凸起，沙热灌—1井，钻遇地层由深到浅为蓟县系(埋深2390m)、寒武系(2034m)、奥陶系(1437m)、石炭系—二叠系(920m)、侏罗系(180m)和第四系。

北京凹陷，京热—59井，钻遇地层由深到浅为蓟县系(埋深2897.2m)、青白口系(2637m)、侏罗系(2391m)、白垩系(1586m)、古近系和新近系(60m)和第四系[24]。

大兴隆起南端，兴热—1井（榆垡镇埋深1610m以下）和兴热—2井（安定镇埋深2050m以下）发现太古宙片麻岩基底，证实大兴隆起南部航磁异常带是由片麻岩基底引起的[25]。

凤河营凹陷，兴热—9井，钻遇地层由深到浅为蓟县系(埋深3040m)、青白口系(2740m)、寒武—奥陶系(2150m)、石炭—二叠系(2000m)、古近系(620m)、新近系(320m)和第四系。

4.7 城市地质调查应立足于基础地质研究

《城市地质》创刊于2006年，是北京市地质矿产勘查开发局主办的学术性期刊。为季刊，每年3，6，9，12月出版。2006年出版2期，2007年以来每年出版4期。该期刊促进了北京城市地质工作的开展。

2005年，中国地质学会城市地质专业委员会出版《中国城市地质》。

2008年，北京市地质调查研究院完成《北京市多参数立体地质调查》项目，在北京平原部署了三维立体地质结构调查、活动断裂及地壳稳定性调查等专题。

5 北京基础地质研究大事记

北京基础地质研究的大事年表见（表1）。

表1 北京地区基础地质研究大事年表

参考文献

[1]Raphael Pumpelly．Geological Survey of China, Mongolia and Japan.1867.

[2]Richthofen Ferdinand．von． China[M]. Berlin：Verlag von Dietrich Reimer. 1882.

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[4]Wong, W.H. Crustal movements and igneous activities in eastern China since Mesozoic time 1927. Bulletin of the Geological Society of China, v. 6,9～37.

[5]高振西，高 平，熊永先. 中国北部震旦纪地层的初步研究〔M〕. 中国地质学会志，13，1934.

[6]北京地质学院. 北京的地质[M]. 北京：北京出版社，1961. [7]吕金波，等. 北京市幅（J50C001002）1∶25万区域地质调查[J].中国科技成果，2012，第19期：40～42.

[8]鲍亦冈等. 北京地质百年研究[M]. 北京：地质出版社，2001.

[9]宋鸿林，葛梦春. 从构造特征论北京西山的印支运动[J]. 地质论评，1984，第1期.

[10]陈正邦，等. 北京地区的印支运动[J]. 成都地质学院学报，1985，第3期.

[11]北京市地质矿产局. 北京市区域地质[M]. 北京：地质出版社，1991.

[12]郑桂森，李安宁. 北京坨里—长辛店白垩纪断陷沉积盆地的发展演化[J]. 北京地质，1992，第1期.

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[14]吕金波. 北京西山古地理环境的演变[J]. 河北地质学院学报, 1994，第3期.

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[16]高林志，等. 中国中—新元古代年表的修正[J]. 地层学杂志.2011，35（1）1～7.

[17]吴汝康，等. 北京猿人遗址综合研究[M]. 北京：科学出版社，1985.

[18]沈冠军，等. 铝铍同位素比值（26Al/10Be）测定北京猿人的年龄[J]自然，2009.

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[20]吕金波，等. 北京石花洞第四纪钟乳石剖面的年代学研究[J]. 中国地质.2007，第6期.

[21]中国科学院地质研究所，国家地震局地质研究所. 华北断块的形成与发展[M]. 北京：科学出版社，1980.

[22]高文学，马 瑾. 首都圈地震地质环境与地震灾害[M].北京：地震出版社，1993.

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[24]吕金波，等. 北京开凿出最热的地热井[J]. 中国区域地质.2001，20（2）221～223，199.

[25]吕金波，等. 北京城南平原区钻孔中发现太古宙片麻岩[J].城市地质.2008，3（2）502～509.

Research History of Beijing Fundamental Geology

Lü Jinbo
（ Beijing Geological Survey，Beijing 102206）

Beijing named as Cradle of Geological Survey in China, which geological research history lasts for 150 years (since September 1863). Geology of Xishan(Western Hills) of Peking is the f rst fundamental geology monograph by Chinese geological scholars. The discovery of “Yanshanian Movement” and“Homo erectus pekinensis” was the greatest achievement before 1949 in China and world. After 1949, it had completed 1：50000 regional geology survey; published Regional Geology of Beijing Municipality and Multi-disciplinary Study of the Peking Man Site at Zhoukoudian. After Tangshan Earthquake, it has started the research on fundamental geology of Beijing plain and promoted research degree of Beijing regional geology. Fundamental geology research will be the direction of Beijing urban geology.

Fundamental geology; Research history; Cradle of geological work; Beijing

P5

A

1007-1903 (2014) 03-0008-06

本项目由中国地质调查局12120113012900（第二版北京市区域地质志）项目资助。