北京平原大兴区新-10孔研究及其地质意义

张瑞成　吕金波

的上部，孔深145.87 m。揭露新生界埋深141.69 m，其中第四系埋深115.03 m，地层沉积特征差异性明显。通过对第四系与新近系（Q/N）界限附近（埋深100～129 m）岩芯精细描述，并选取49件孢粉含量较高的样品共同研究，结果表明该地区由新近纪时期孢粉组合主要为木本植物花粉的湿热环境逐步转变为第四纪孢粉组合以松为主的针叶林的干凉气候环境。结合钻孔上部地层共同分析得出，早更新世和中更新世沉积层很薄;永定河受气候与环境的共同影响，在晚更新世大兴地区多次泛滥形成冲洪积扇，寒冷的气候造成永定河冲洪积物加速沉积，将大兴隆起掩埋，形成了北京平原。

关键词：新-10孔;Q/N界限;冲洪积扇;永定河;北京平原

Study on xin-10 hole and its regional geological significance in Daxing District of Beijing Plain

ZHANG Ruicheng1， LV Jinbo2

（1. Beijing Institute of Geological， Beijing 100195， China;

2. Beijing Institute of Geology survey， Beijing 100195， China）

Abstract： The xin-10 hole constructed by the project of Beijing Multi-Parameter 3D Geological Survey is located in the west of Xiaoputou village， Dahongmen， Daxing District ， in the upper part of Daxing uplift， with a depth of 145.87 m. The burial depth of Cenozoic is 141.69 m， of which the burial depth of Quaternary is 115.03 m. The sedimentary difference is obvious. Based on the detailed description of the core near the Q/N boundary （100 -129 m depth） and the study of the 49 samples selected with high sporopollen content， the results show that the humid and hot environment of Neogene sporopollen assemblage was mainly woody plant pollen， which gradually changed to the dry and cool climate of coniferous forest dominated by pine in Quaternary. Combined with the analysis of the upper strata of the borehole， it is concluded that the sedimentary layer of early Pleistocene and Middle Pleistocene is very thin. Influenced by the climate and environment， Yongding River inundated many times in Daxing area in the late Pleistocene to form the alluvial proluvial fan. The cold climate accelerated the deposition of the alluvial proluvial materials of the River， buried Daxing uplift and formed the Beijing plain.

Keywords： xin-10 hole; Q / N boundary; alluvial proluvial fan; Yongding River; Beijing Plain

北京平原属于华北平原的重要的一部分，平原区永定河、滹沱河、黄河等河流交错纵横，为华北平原的发育提供了充分的物源。

新生代新近纪天坛组沉积之后，永定河冲洪积物向东南越过大兴隆起进入廊坊-固安凹陷，证明第四纪大兴隆起逐渐被埋没，在第四纪时期冲积扇广泛发育，北京地区以永定河冲积扇为主（袁宝印等，2002;郭高轩等，2013;张瑞成等，2008），现今的北京城坐落于冲积扇之上。目前研究仍存在一定问题，第四纪以来的北京地区沉积演化特征与气候变化特征的研究并不详尽，如北京地区冲积扇规模、范围与形成时间等。

為了进一步研究北京地区第四纪以来气候与沉积变化规律，2007年北京市地质矿产勘查开发局完成了《北京市多参数立体地质调查报告》，重点开展了对北京平原区的调查。本文以《北京市多参数立体地质调查》项目开凿的新-10孔为例，针对Q/N（第四系与新近系）界限（115.03 m）附近的96.12～141.69 m岩芯进行精细描述，并筛选孢粉含量较高的49件岩芯样品进行分析，研究该区域古气候变化与沉积演化特征，探讨了永定河冲洪积扇的成因，为进一步开展新生代地质研究及地下空间的开发利用提供详实的地质资料。

1 新-10孔Q/N界限附近的地层描述

新-10孔（图1）位于大兴区大红门小铺头村西，处于大兴隆起的上部，孔深145.87 m，其中，新生界厚度为141.69 m，第四系厚度为115.03 m。

新-10孔中Q/N界限（115.03 m）上覆第四系与下伏新近系岩性特征差异性极大，下伏新近系岩性颗粒较粗，砾石成分较多，砾石直径最大可达50 mm，砂质含量次之，以中砂为主，含少量细砂，黏土含量较低;同时，沉积物颜色主要以棕色—暗红色为主，局部夹混色杂色沉积物。上覆第四系与其明显不同：1）沉积物粒度为黏土质沉积为主，含一定量粉砂质沉积，偶含钙质结核;2）沉积物颜色明显区别于下伏地层，以灰—黄色为主。具体描述如下：

第四系

1 粉砂。黏粒组分约占5%，局部含粉砂质黏土块，含有钙质结核 埋深96.12～99.02 m

2 粉砂质黏土。黏粒组分约占30%，粉粒约占70%    埋深99.02～101.68 m

3 粉砂。黏粒组分占5%，中部夹0.05 m厚的粉砂质黏土薄层 埋深101.68～105.94 m

4 钙质结核层。中砂被钙质胶结，呈薄层，坚硬                            埋深105.94～106.44 m

5 粉砂。黏粒组分约占3%～5%，局部见钙质结核，直径30～50 mm 埋深106.44～106.98 m

6 砂质黏土。黏粒组分约占15%～20%，砂粒占80%，局部见钙质结核 埋深106.98～108.58 m

7 钙质结核层。中砂被钙质胶结成薄层，坚硬                              埋深108.58～109.08 m

8 砂质黏土。黏粒组分约占20%，砂粒组分约占80%，局部含钙质结核20% 埋深109.08～110.86 m

9 粉砂。含细粒20%，黏粒组分约占3～5%，夹薄层的砂砾和细砂 埋深110.86～115.03 m

新近系

10 棕色细砂。分选差，含黏粒20%，见零星砾石，直径3～5 mm 埋深115.03～115.93 m

11 杂色砂砾石。砾石含量50%，直径20～60 mm，充填物为中粗砂 埋深115.93～117.26 m

12 棕色含砾中砂。分选差，含黏土块，砾径5～20 mm，含量5%～10% 埋深117.26～117.56 m

13 杂色砂砾石。砾石含量70%，直径20～70 mm，充填物为中粗砂 埋深117.56～121.77 m

14 亮棕色粉质黏土。黏粒占35%～40%，含礓石10%，直径20～50 mm 埋深121.77～122.99 m

15 黄棕色砂砾石。砾石含量50%，砾径20～50%，充填物为粉砂质黏土 埋深122.99～130.77 m

16 灰白色漂石。灰白色，漂石径>500 mm，成分为石英岩，略有风化 埋深130.77～131.76 m

17 暗红棕色砾石。砾石含量50%，直径20～50 mm，充填物为粉砂质黏土 埋深131.76～137.55 m

18 暗红棕色含砾粉质黏土。黏粒45%，含直径20～50 mm砾石10%～20% 埋深137.55～139.47 m

19 杂色碎石。碎石块度15～50 mm不等，含量60%～70%，岩性以石英岩为主 埋深139.47～141.69 m

基岩（大兴隆起）

20 灰白色白云岩。灰白色，条纹状构造，有溶蚀孔洞，为基岩风化壳 埋深141.69 m以下

综上所述，经过岩芯精细描述分析，可知下伏新近纪地层与上覆第四纪地层从沉积物粒度与颜色两大特征存在明显差异性，表明新近纪与第四纪沉积环境明显不同，其主要受制于气候因素影响，通过对Q/N界限岩芯孢粉分析准确判定不同时期的不同气候特征。

2 新-10孔Q/N界限附近的孢粉分析

通过新-10孔孢粉分析，展示大兴隆起上面的第四系与新近系（Q/N）界限附近的古植被变化（图2），进而分析古气候。

新近系孢粉带（埋深115.0 m以下，2.58 Ma以前）。孢粉组合中主要为木本植物花粉，含量为68.5%～75.5%，平均71.9%。其中，落叶阔叶树含量为26.9%～47.1%，平均35.0%。落叶阔叶树以Quercus和Betula为主，前者含量为14.7%～25.5%，平均18.8%;后者含量为4.1%～16.8%，平均10.4%。其他少量或零星出现的落叶阔叶树类型还有Ulmus （0.4～5.1%，平均1.9%）、Juglans （0～1.4%，平均0.4%）、Carya （0～1.4%，平均0.4%）、Tilia （0～0.5%，平均0.2%）、Pterocarya （0～1.9%，平均0.7%）和Castanea （0～4.6%，平均1.8%）。

第四系孢粉带（埋深115.0 m以浅，2.58 Ma以来）。孢粉组合以松为主，针叶树花粉含量为29.5%～40.8%，平均36.2%。松粉含量为18.1%～35.8%，平均26.7%。其他少量或零星出现的针叶树类型还有Picea+Abies （1.8%～6.3%，平均3.3%）、Tsuga （0～3.9%，平均2.0%）、Larix （0～5.2%，平均2.3%）和Cupressaceae （0～4.3%，平均1.9%）。灌木和草本植物花粉含量为13.1%～32.9%，平均20.6%。常见类型包括Ephedra、Corylus、Artemisia、Chenopodiaceae、Cyperaceae和Gramineae。Ephedra的含量為0～1.4%，平均0.6%。Corylus的含量为1.4%～10.0%，平均5.1%。Artemisia的含量为4.1%～9.2%，平均6.2%。Chenopodiaceae的含量为1.8%～4.8%，平均3.4%。Cyperaceae的含量为0.5%～3.8%，平均1.5%。Gramineae的含量为0～4.8%，平均1.4%。其他少量或零星出现的类型还有Caprifoliaceae （0～0.5%，平均0.1%）、Ericaceae （0～1.0%，平均0.2%）、Compositae （0～1.4%，平均0.7%）、Rosaceae （0～0.5%，平均0.1%）、Polygonaceae （0～1.5%，平均0.4%）、Ranunculaceae （0～1.4%，平均0.4%）、Umbelliferae （0～0.5%，平均0.1%）和Liliaceae （0～1.5%，平均0.6%）。

孢粉分析结果表明：新近系孢粉带孢粉主要为木本植物花粉，反映了新近纪（古人类出现前）的湿热环境;第四系孢粉带孢粉主要为松的针叶树花粉，反映了更新世（古人类出现后）的干凉环境。表明该地区气候特征由新近纪的湿热气候向第四纪的干凉气候明显转变。

3 永定河冲洪积扇的成因分析

新-10孔Q/N界限附近孢粉组合分析及全孔岩性分析结果表明：新近纪之前大兴隆起为暴露地表的山地，形成了基岩风化壳，长时间暴露地表的灰白色白云岩形成溶蚀孔洞;基岩上部堆积了44.31 m的杂色碎石，块度15～50 mm不等，含量60%～70%，岩性以石英岩为主;随后沉积了24.44 m的红色砂砾石夹2层1.2～2.92 m 的黏土，总体反映了新近纪湿热环境下永定河的洪积地质作用。进入第四纪，由于大兴隆起差异性沉降的特征，造成局部地区早更新世和中更新世沉积物很薄的沉积特征;晚更新世，大兴隆起被完全掩埋，沉积了厚达百米的以粉砂和砂质黏土为主、夹有2层钙质结核的永定河冲洪积物，粒度相对新近系较细，反映了更新世冰期全球转冷以来，寒冷的气候造成永定河冲洪积物加速沉积，永定河多次泛滥形成了大量的冲洪积物，也就是如今的北京平原，将大兴隆起掩埋。

4 结论与建议

通过对新-10孔沉积及孢粉特征分析，得出以下结论：

（1）大興隆起上新近纪地层与第四纪地层在粒度、颜色等方面存在明显差异。

（2）新生代以来，北京平原区气候由新近纪时期的湿热气候在第四纪早更新世时期开始转变，逐渐变为干凉气候。

（3）永定河受气候与环境的共同影响，在晚更新世大兴地区多次泛滥形成冲洪积扇。

（4）大兴隆起在新近纪开始被埋藏，晚更新世被完全埋藏，形成现今的北京平原。

（5）随着北京城市的不断发展，地下空间的开发利用势在必行。建议今后进一步开展大兴隆起区的新生代地质研究，同时加强南部比邻的北京凹陷区新生代地质研究，为今后北京平原区地下空间的开发利用，提供详实的地质资料。

参考文献：

北京市地质矿产勘查开发局，2007. 北京市多参数立体地质调查报告[R].

郭高轩， 蒋汉朝， 蔡向民， 等，2013. 北京新5孔第四纪孢粉记录及其对更新世气候变化的响应[J]. 第四纪研究，33（6）：1160-1170.

袁宝印，邓成龙，吕金波，等，2002. 北京平原晚第四纪堆积期与史前大洪水[J]. 第四纪研究，22（5）：474-482.

张瑞成，吕金波，2008. 北京六环路内城市地质调查研究构想[J]. 城市地质，3（3）：5-9.