北京区域地质调查论著沿革

吕金波，丁孝忠

（1． 北京市地质调查研究院，北京 102206；2． 中国地质科学院地质研究所，北京 100037）

北京区域地质调查论著沿革

吕金波1，丁孝忠2

（1． 北京市地质调查研究院，北京 102206；2． 中国地质科学院地质研究所，北京 100037）

北京是中国最早开展区域地质调查的地区，1863年秋天庞培莱到达直隶北京调查，1867年出版《中国、蒙古和日本的地质研究》，提出了“震旦抬升系和震旦革命”，后来维理氏在回忆文章中强调了“震旦方向”。1869年和1871年，李希霍芬2次到北京调查，1877年出版《中国》，提出了“震旦组”。1920年农商部地质调查所出版《北京西山地质志》，建立了西山沉积岩总剖面，划分了5个不整合。1958年至1961年，完成第一轮23个图幅的1∶5万区调，出版《北京的地质》。1964年至2002年，完成第二轮44个图幅的1∶5万区调。1991年出版《北京市区域地质志》，资料截止到1985年，突出了山区以“燕山运动”为特色的中生代地质。即将出版的《中国区域地质志——北京志》，亮点是平原“新构造运动”为代表的新生代地质，以及与城市发展、布局和建设相关的城市地质。

地质志；区域地质；沿革；北京

北京是中国地质工作开展最早的地区。1863年秋天至1864年春天，美国学者庞培莱受当时清朝政府之邀，到直隶北京西山调查煤矿，接着调查了华北和蒙古南部，1867年出版《中国、蒙古和日本的地质研究》，提出了“震旦抬升系（Sinian System of Elevation）和震旦革命（Sinian Revolution）”（Pumpelly，1867），后来维理氏（Willis）在回忆庞培莱的文章中强调了“震旦方向（Sinian Trend or Axis）” （Willis，1931）。1869年和1871年，李希霍芬（Ferdinand von Richthofen）两次到北京西山调查，1877年出版《中国》，提出了“震旦组（Sinische Formation）”（Richthofen，1877）。1920年民国农商部地质调查所出版《北京西山地质志》（农商部地质调查所，1920），1961年北京地质学院出版《北京的地质》（北京地质学院，1961），1991年北京市地质矿产局组织编制出版了第一代《北京市区域地质志》（北京市地质矿产局，1991），北京市地质调查研究院正在编写的《中国区域地质志——北京志》将由地质出版社出版。

1 早期外国学者有关西山专著的编写

1863年9月美国地质学家庞培莱（北京西山地质志译成“崩派来”）最早调查了西山地质，1869年和1871年李希霍芬两次到北京西山调查，开启了中国区域地质调查的萌芽阶段。

1.1 庞培莱调查了西山地质

1863年9月初，庞培莱到达北京，计划由北京穿越蒙古高原进入西伯利亚，再去欧洲。恰逢当时清朝政府准备购买6艘火轮，燃料由英国供应，价格昂贵，朝廷想自给自足，经美国和英国公使推荐，请庞培莱考察京西煤窑。庞培莱到西山作了约一个月的调查，采集煤和植物化石标本，送回美国鉴定。原计划还到外地找煤，后因购买火轮的计划撤销而终止合同。

1867年，庞培莱出版《中国、蒙古和日本的地质研究》，提出了“震旦抬升系和震旦革命”（Pumpelly，1867）。

第七章震旦抬升系，将中国东部北东-南西向山脉走向归纳为区域地质的最大特色，1931年维理氏强调了古希伯来文对中国称呼的“震旦方向（Sinian Trend or Axis from the ancient Hebrew name sinim for China）”（Willis，1931），将中国东部北东-南西向构造特征拓展到亚洲东部，并被后来的学者所接受。

庞培莱将当时中国18个省的地层从下至上分为4个组，即：花岗变质岩、泥盆纪石灰岩、三叠纪煤层、年轻的第三系和后第三系沉积。“震旦革命”发生在石灰岩之后，煤系地层之前（The Sinian Revolution seems to have begun after the deposition of the limestone,and before that of the coal measures），实际上指的如今奥陶纪马家沟组石灰岩与石炭纪太原组之间长达1.4亿年的沉积间断。

西山煤层由下往上依次划分为上扬子和直隶省（Upper Yangtse and Province of Chihli）、浑河和斋堂（Hun Ho and Chaitang）、牛角岭（Niuchauling）房山英窝矿（Fangshan at yingwo mine）、马鞍山（Maanshan）、门头沟（Muntakan）和斋堂区（Chaitang district）（图1）。

图1 庞培莱划分的北京西山煤层Fig.1 Divisions of coal measures in Beijing Western Hills by Raphael Pumpelly

1.2 李希霍芬调查了西山地质

1869年和1871年，李希霍芬两次到北京西山调查，1877年出版《中国》（Richthofen，1877），提出了“震旦组”。调查了斋堂黄土，提出了黄土风成说。

“震旦组”由下至上细分为10个段，即：（a）矽质灰岩，内夹燧石层，颜色或白或灰，上部微红。（b）含燧石的结晶灰岩，灰色，层薄。（c）厚层结晶灰岩。（d）蓝色结晶矽质灰岩，间含燧石层。（e）灰白色纯灰岩，含燧石核。（f）蓝灰色、黑色矽质页岩与黄色砂岩互层，页岩有水平叠者，亦有褶皱者，且微含铁质。（g）绿色厚层灰岩，结晶甚细。（h）红页岩与石灰岩互层。（i）鲕状灰岩，含三叶虫化石。（j）深黑色、细结晶灰岩与竹叶状灰岩。

李希霍芬将北京西山地层划分为13个组，即：震旦组（Sinische Formation）、震旦纪以后的花岗岩（Granitausbrüche）、琉璃河古页岩（Alte Schiefer am Liu-li-h）、石炭纪石灰岩（Kohlenkalkstein）、石炭纪煤系（Steinkohlen formation）、三叠纪大安层（Die Schichten der Ta-an-Gruppe）、庙安岭非含煤层（Die flzleere Schichtengruppe des Miao-anling）、三叠纪末大槽层（Die Ta-tsao-Gruppe）、侏罗纪福桃层（Die Fu-tao-Gruppe）、花岗斑岩（Porphyr Ausbrüche）、昌平州火山岩（Vulcanische Gesteine—Tshang-ping-tschóu）、黄土（Lss）、洪积层与冲积层（Schotter, Sand und andere diluviale und alluviale Gebilde）。

李希霍芬调查了斋堂地区的黄土，记录“黄土——我们在北京湾西南部的山脉边缘初识这种地层，在斋堂山谷中找到了它（Lss—Wir lernten dieses Gebilde in der Bucht von Peking und südwestlich davon am Gebirgstrand kennen und fanden es im Gebirge selbst bei Tshai-tang）”，提出黄土风成说（Subaerial Origin），分为湖成黄土（SeeLss）和陆成黄土（LandLss），认为黄土具有垂直压裂（Verticale Zerklüftung）和缺少层次（Mangel an Schich-tung）的特征，奠定了黄土研究的基础。1920年叶良辅转述地质调查所顾问瑞典人安特生（Johan Gunnar Andersson）手稿，推论原生黄土属中更新世。1930年巴尔博（George Brown Barbour）参阅过德日进（Teilhard de Chardin）和杨钟键的手稿，文中第一次应用了“马兰黄土”名称。1961年，刘东生和张宗祜在山西省命名了早更新世午城黄土和中更新世离石黄土，加上斋堂晚更新世的马兰黄土，建立了完整的中国黄土地质剖面。

另外，李希霍芬在北京之外的其它中国地区创立了诸多术语。第一次使用了“Seidenstrasse（丝绸之路）”，形容中国西部通往欧洲的贸易路线，后经赫尔曼（Herrmann）和斯文赫定（Sven Hedin）的补充，这个概念广为使用，发展成今天的一带一路。通过调查景德镇东北部高岭山的陶瓷原料，以“Kaolin（高岭）”命名高岭土矿物。通过调查粤北武江煤矿，将形成丹霞地貌的岩石命名为“Deck-Sandstein（被砂岩）”。

2 《北京西山地质志》的编写

1916—1920年，农商部地质研究所章鸿钊、丁文江和翁文灏培养的叶良辅、王竹泉、谢家荣、刘季辰、徐渊摩、谭锡畴、朱庭祜、卢祖荫、马秉铎、李捷、仝步瀛、陈树屏、赵汝钧13人写成《北京西山地质志》（农商部地质调查所，1920）。

1916年夏，“所长丁文江首令完成五万分之一之西山地质图，即今日缩成十万分之一者是也”。调查范围北至高崖口—向阳口，南至牛口峪—周口店，西至清水—莲花庵，东至肖家河—颐和园。在地形地质测量的基础上，从1918年冬开始，由叶良辅主笔《北京西山地质志》，1919年7月成书，1920年出版。

《北京西山地质志》分为5章，即：地层系统、火成岩、构造地质、地文和经济地质。第一章地层系统，大多根据野外测量而成，植物化石由安特生顾问在坨里砾岩层中的页岩首先发现，后在髫髻山南北继续发现若干同类化石，由瑞典皇家博物馆鉴定；地层从下至上分为新元古界矽质灰岩层、下马岭层，古生界寒武纪下震旦系、奥陶纪上震旦层、石炭纪杨家屯煤系、二叠三叠纪红庙岭砂岩层，中生界下侏罗纪门头沟煤系、九龙山系、上侏罗纪髫髻山层、新生界之地层（图2）。第二章火成岩，由翁文灏博士编写。第四章地文和第五章经济地质，援引安特生顾问的观察较多。仝步瀛和李彝荣绘制图件。

图2 《北京西山地质志》沉积岩总剖面Fig.2 Generalized Section of Sedimentary Rocks of ‘Geology of HIS-SHAN Western Hills of Peking’

图2奠定了后来华北地质构造划分的基础，意义重大。从下至上划分了5个不整合（Unconformity），前寒武系（Pre-Cambrian）与寒武系（Cambrian）之间的不整合后来被孙云铸命名为“蓟县运动”（孙云铸，1957），奥陶系与石炭系之间的不整合先前被庞培莱称为“Sinian Revolution（震旦革命）”（Pumpelly，1867），二叠—三叠系（Permo-Triassic）与下侏罗统（Lower Jurassic）之间的不整合后来被丁文江（TING，1929）、谢家荣（Shieh，1936-1937）确定为燕山运动第一幕，下侏罗统（Lower Jurassic）九龙山组与上侏罗统（Upper Jurassic）髫髻山组之间的不整合后来被翁文灏命名为“燕山运动A幕” （Wong, 1929）。上侏罗统（Upper Jurassic）与上新统和更新统（Pleistocene and Pliocene）之间的不整合就是基岩与新生代松散沉积物之间的不整合，全球都是如此。

此外安特生顾问于1918年完成了周口店猿人遗址、仰韶文化和宣龙式铁矿的3大发现。

3 区调报告的编写

北京有45幅1∶5万国际分幅，地质工作者先后开展两轮1∶5万区域地质调查，第一轮完成23个图幅，第二轮完成44个图幅，未完成的琉璃河幅正在进行区域地质调查。

第一轮1∶5万区域地质调查（表1）：1958—1961年，北京完成23个1∶5万图幅的区域地质调查，北京地质学院出版《北京的地质》（北京地质学院，1961）。

表1 北京地区第一轮1∶5万区域地质调查（1958—1961年）Tab.1 First 1∶50000 regional geological survey from 1958 to 1961 in Beijing

第二轮1∶5万区域地质调查（表2）：1964—2002年，北京完成44个1∶5万图幅的区域地质调查，在全国率先实现1∶5万区调图幅的全覆盖（吕金波，2014）。

表2 北京地区第二轮1∶5万区域地质调查（1964—2002年）Tab.2 Second 1∶50000 regional geological survey from 1964 to 2002 in Beijing

1987—1990年，北京市地质调查所完成1∶20万怀柔县幅（K-50-33）区域地质调查。

2000—2003年，北京市地质调查研究院完成1∶25万北京市幅（J50C001002）和延庆县幅（K50C004002）区域地质调查（吕金波等，2012）。

4 《北京市区域地质志》的编写

第一代《北京市区域地质志》总结的是1985年以前的区调成果，1991年由地质出版社出版。主要内容分为地层、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。附图有北京市地质图（1∶20万）、北京市岩浆岩图（1∶25万）、北京市地质构造图（1∶25万）。

《北京市区域地质志》突出山区的“燕山运动”。从地层、构造和岩浆活动分析燕山运动的证据，认为燕山运动开始于三叠纪与侏罗纪间，结束于早白垩世末、晚白垩纪前（鲍亦冈等，1983）。

5 《中国区域地质志—北京志》的编写

新编制的《中国区域地质志——北京志》总结的是2016年以前的区调成果，即将由地质出版社出版。新版《中国区域地质志——北京志》反映了近30多年来北京市区域地质调查新进展，突出了北京市区域地质特色，主要内容包括以下几个方面。

（1）出版的系列图件

出版图件6张，比例尺为1∶25万，即：北京市地质图、北京市基岩地质图、北京市地质构造图、北京市第四纪地质与地貌图、北京市航磁异常图、北京市地质环境承载力图。

（2）增加“城市地质”篇章

城市地质篇章包括：《水经注》与北京地理、对北京城市发展有突出贡献的岩石、旅游地质、土壤地球化学、地下空间、地质灾害、地壳稳定性、平原区地质环境承载力。

（3）突出新生代地质内容

总结北京平原新生代地质，对第四纪中更新世以前沉积的地层，按照不同新生代凹陷单元进行理论分析和总结。对第四纪晚更新世以来各条河流冲洪积扇沉积的地层进行较细致的总结，为城市地质服务。

（4）提出北京西山新构造运动的8次隆升

调查和分析了大石河阶地，依据阶地冲积物成分和ESR测年数据推断大石河在中更新世早期发育，600ka以来大石河流域山区隆升速率为0.96mm/a（郑桂森等，2017）。依据永定河山峡8级阶地和大石河山峡南岸石花洞8层溶洞，提出北京西山新构造运动的8次隆升（吕金波等，2010）。

6 结论

美国人庞培莱1863年秋到北京西山调查，将地层划分为4个组。德国人李希霍芬与1869年和1871年两次到北京西山调查，将地层划分为13个组。

《北京西山地质志》记载：“一九一六年夏，辅等任事于地质调查所，所长丁文江首令完成五万分之一之西山地质图”。1918年，地质调查所顾问瑞典人安特生完成了周口店猿人遗址、仰韶文化和宣龙式铁矿的3大发现。1920年，中国人完成《北京西山地质志》，开启了中国区域地质调查的序幕。

北京进行了2轮1∶5万区调，第一轮1958—1961年完成23个图幅。第二轮1964—2002年完成44个图幅，在全国率先实现1∶5万区调图幅的全覆盖。

1991版《北京市区域地质志》亮点是山区“燕山运动”为代表的中生代地质。

新的《中国区域地质志——北京志》，亮点是平原“新构造运动”为代表的新生代地质，以及与城市发展、布局和建设相关的城市地质。

Pumpelly R，1867. Geological Researches in China, Mongolia,Japan, During the Years 1862 to 1865[M]. Smithsonian Institution.

Richthofen Ferdinand von, China, Ergebnisse Eigener Reisen und Gegründeter Studien[M]．Berlin：Verlag von Dietrich Reimer．1877．

Shieh C Y, 1936-1937. An Outline of the Geological Structure of the Western Hills of Peking[J]. Bulletin of Geological Society of China,16：371-388.

TING V K, 1929. The Orogenic Movements in China[J]. Bulletin of Geological Society of China, 8(2)：151-170.

Willis B, 1931. Biographical Memoir of Raphael Pumpelly, 1837-1923[M]. Boston：By Presented to the Academy at the Autumn Meeting.

Wong W H, 1929. The Mesozoic orogenic movement in eastern China[J]. Bulletin of Geological Society of China, 8(1)：33-44.

北京地质学院，1961. 北京的地质[M]. 北京：北京出版社.

北京市地质矿产局，1991. 北京市区域地质志[M]. 北京：地质出版社.

鲍亦冈，谢德源，陈正帮，等，1983. 论北京地区燕山运动[J].地质学报，57(2)：195-204.

吕金波，2014. 北京地区基础地质研究史[J]. 城市地质，9(3)：8-13.

吕金波，刘振锋，李良景，等，2012. 北京市幅（J50C001002）1∶25万区域地质调查[J]. 中国科技成果，(19)：40-42.吕金波，卢耀如，郑桂森，等，2010. 北京西山岩溶洞系的形成及其与新构造运动的关系[J]. 地质通报，29(4)：502-509.

农商部地质调查所，1920. 北京西山地质志[M]. 地质专报，甲种第1号，1-92.

孙云铸，1957. 寒武纪下界问题[J]. 地质学报，37(3)：231-239.

郑桂森，徐吉祥，栾英波，等，2017. 北京西山大石河山峡阶地发育特征[J]. 地质通报，36(7)：1251-1258.

History of Regional Geology Survey in Beijing

LÜ Jinbo1, Ding Xiaozhong2
(1. Beijing Institute Geological Survey, Beijing 102206; 2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037)

Beijing is the cradle of geological survey in China. In autumn of 1863, Raphael Pumpelly came to Beijing and surveyed the western coalfields in Beijing, and published works of Geological Researches in China,Mongolia, Japan in 1867. He put forward “Sinian System of Elevation and Sinian Revolution”, and Sinian Trend or Axis from the ancient Hebrew name “sinim” for China was laid stress by Bailey Wills. In 1869 and 1871, Ferdinand Freiherrn von Richthofen went to Western Hills of Beijing, and published works of China, and put forward Sinian Formation. The works of Geology of HIS-SHAN Western Hills of Peking is the first regional geology monograph by Chinese geological scholars in 1920. After liberation, it had completed 1:50000 regional geology survey;published Regional Geology of Beijing Municipality with emphasis on the Yanshanian Movement. At present we are revising new edition of Regional Geology of Beijing Municipality, China with emphasis on the Neotectonic Movement and Urban Geology.

Regional geology; Geologic survey; History; Beijing

A

1007-1903（2017）04-0094-08

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.019

中国地质调查局12120113012900（中国区域地质志—北京志修编）项目资助。

吕金波（1956- ），男，博士，教高，主要从事区域地质调查；E-mail: ljb5610@sohu.com