北京地區基礎地質研究史

呂金波

（北京市地質調查研究院，北京 102206）

北京地區基礎地質研究史

呂金波

（北京市地質調查研究院，北京 102206）

北京素有“中國地質工作搖籃”之稱，是中國最早開展地質調查的地方，從1863年9月美國學者龐培萊調查京西地質開始，已有150多年的歷史。中國學者編寫了第一部基礎地質專著《北京西山地質志》；民國時期“燕山運動”的提出和“北京猿人”的發現成為影響全國乃至世界的基礎地質重大成果；解放后，地質工作者在北京率先實現1∶5萬區域地質調查的全覆蓋，出版了《北京市區域地質志》和《北京猿人遺址綜合研究》；在唐山大地震后，開展北京平原基礎地質的綜合研究，提升北京區域地質研究程度。北京現在和將來的城市地質調查應立足于基礎地質研究。

基礎地質；研究史；地質搖籃；北京

北京地區的地質調查始于1863年9月，迄今已有150多年的歷史，北京西山被譽為“中國地質工作的搖籃”。

1 西方學者開啟北京基礎地質調查的萌芽階段

第一個來到北京西山調查的地質學家為美國學者龐培萊（R. Pumpelly），1863年9月應聘調查京西煤礦，提出“震旦方向（sinian direction）”的概念，表述太行山脈北東向展布，將地層從下至上劃分為3個系：①結晶巖層；②泥盆紀之石灰巖；③三疊紀之含煤層，成果發表于1866～1867年[1]。1869年德國學者李希霍芬（F. V. Richthofen）調查玉泉山及南口地質，1871年調查齋堂地質，將地層細分至12層，提出“震旦系（sinian system）”地層名稱，將中國地層表（第四屆全國地層會議確定的2013年試用版）中的長城系、薊縣系、待建系、直至寒武系上統均包括在內，成果寫入“China”書中[2]。1910～1912年，德國學者梭爾格（F. Solger）繪制1∶20萬北京西山地質圖。1918年瑞典學者安特生（J. G. Andersson）發現周口店猿人遺址，1923年奧地利學者師丹斯基（O. Zdansky）發現猿人牙齒，1927年加拿大學者步達生（Davidson Black）和中國學者李捷命名猿人牙齒化石為sinanthropus pekinensis，拉開周口店猿人遺址研究的序幕。

2 中國學者編寫第一部基礎地質專著《北京西山地質志》

1913～1916年，由中央地質調查所章鴻釗、丁文江和翁文灝3位老師培訓的葉良輔、趙汝鈞、劉季辰、陳樹屏、王竹泉、朱庭祜、譚錫疇、謝家榮、馬秉鐸、盧祖蔭、李捷、徐淵摩、仝步瀛13位練習生在北京西山測制1∶5萬地形地質圖，寫成中國第一部基礎地質專著《北京西山地質志》，章節分為地層系統、火成巖、構造地質、地文和經濟地質5章，1920年出版[3]。

3 民國時期北京地質影響全國乃至世界的重大成果

20世紀20～30年代，北京基礎地質最大成果當推“燕山運動”構造名詞的提出和“北京猿人”頭蓋骨的發現。1926年翁文灝根據北京及遼寧北票等地區的調查資料，提出燕山運動代表侏羅紀末、白堊紀初的不整合、火成巖活動和成礦作用，1929年分為A、B兩幕；燕山運動不僅形成和改造了中國東部的基本構造格局，也是重要的巖漿活動期和成礦期[4]。1929年12月2日裴文中發現第一個完整的猿人頭蓋骨，確立北京猿人為人類發展的一個階段，使周口店古人類學的研究領先世界；1936年賈蘭坡又發現3個“北京猿人”頭蓋骨。二戰期間，周口店猿人遺址先后出土的5個頭蓋骨神秘失蹤，再度震驚世界。

1930年，李善邦在海淀區鷲峰寺建立中國第一個地震觀測臺，開啟地震地質學的研究。

1933年，裴文中主持挖掘山頂洞人遺址。山頂洞屬于舊石器末期文化，人們已經懂得縫補獸皮衣服、骨器裝飾和赤鐵礦祭祀活動，洞室分為上下兩部分，上室14C年齡距今1.8萬年，下室TL年齡距今4.9萬年。

1934年，高振西、高平、熊永先編寫《中國北部震旦紀地層的初步研究》[5]。經地質工作者長時間的調查研究，被證明是一個劃時代的、有國際影響的基礎性研究成果。

北京的地層名稱，對華北乃至中國影響巨大。年代地層首推青白口系，影響最廣，命名地點門頭溝區青白口村，延續時限距今10～7.8億年。目前保留的巖石地層有：下馬嶺組（創名于門頭溝區雁翅鎮下馬嶺）；昌平組（十三陵龍山）；雙泉組（八大處雙泉寺）；窯坡組（門頭溝區窯坡河谷）；龍門組（九龍山向斜南翼龍門村）；九龍山組（門頭溝區九龍山）；髫髻山組（門頭溝區劉公溝）；東狼溝組（豐臺區辛莊—大灰廠—羊圈頭以北的丘陵）；坨里組（房山區坨里）；夏莊組（豐臺區夏莊）；長辛店組（豐臺區長辛店）；周口店組（房山區周口店猿人遺址）；馬蘭組（門頭溝區清水河谷馬欄村對岸的馬蘭黃土）。

4 中華人民共和國成立以來北京基礎地質的重要成果

1949年中華人民共和國成立后，恢復北京為首都，北京的地質工作發展迅速。為適應大規模城市建設，做了大量的基礎地質調查。

4.1 在全國率先實現1∶5萬區域地質調查的全覆蓋

按照國際分幅，北京共有45幅1∶5萬區域地質調查圖幅（圖1），地質工作者先后開展了兩輪1∶5萬區調，第一輪完成23個圖幅的調查，第二輪完成44幅調查，僅琉璃河幅未完成調查。

圖1 北京地區1∶5萬區域地質圖國際分幅編號（蘭色為完成圖幅、綠色為未完成圖幅）

20世紀50年代末至60年代初對山區、半山區的永寧、青龍橋、沙峪、昌平、小湯山、趕河廠、密云、高嶺、墻子路、懷柔、馬家墳、木林、楊鎮、大華山、石景山、良鄉、四海、琉璃廟、陽坊、白馬關、白河堡、湯河口、延慶23個圖幅進行了第一輪1∶5萬區調。統一地層名稱，建立北京地層表，劃分北京的構造單元。北京地質學院師生將成果編寫成《北京的地質》[6]。

1964年開展第二輪1∶5萬區域地質調查，截止2003年，北京市地質礦產勘查開發局（原稱北京市地質局、1982年更名北京市地質礦產局，1999年更名北京市地質礦產勘查開發局）下屬的北京市地質調查研究院（原稱北京市地質局102地質隊、1981年更名北京市地質調查所、2000年更名北京市地質調查研究院）、北京市地質研究所和北京市101地質隊先后完成沙峪、上清水、青龍橋、沿河城、周口店、昌平、小湯山、琉璃廟、范各莊、石景山、良鄉、大臺、北京、通縣、懷柔、不老屯、雁翅、陽坊、永寧、四海、密云、墻子路、高嶺、木林、平谷、大華山、龍門臺、張坊、湯河口、番字牌、曹家路、三道營子、楊木柵子、喇叭溝門、靳家堡、延慶、大興、馬駒橋、龐各莊、香河、順義、楊鎮、沙河和長溝44個圖幅的1∶5萬區調。

1987～1990年，北京市地質調查所完成1∶20萬懷柔縣幅區調。

2000～2003年，北京市地質調查研究院完成涉及整個北京區域的1∶25萬北京市幅和延慶縣幅區調[7]。

2001年，北京市地質調查研究院匯集1∶5萬區調成果，對北京地區的基礎地質特征進行總結，出版《北京地質百年研究》[8]。

經過區調，解放后建立的巖石地層有：密云（巖）群創名于密云縣，龍山組（十三陵龍山），杏石口組（八大處杏石口），南大嶺組（門頭溝區南大嶺）。

4.2 基礎地質的重要進展

《北京地質》創刊于1975年，是北京市地質礦產局與北京地質學會主辦的學術性期刊。1975～1988年為內部發行；1989～2005年公開發行，刊號ISSN1007-1903，每年3，6，9，12月出版，刊物促進了北京基礎地質的發展。

1984年中國地質大學發表《從構造特征論北京西山的印支運動》[9]。1985年，北京市地質研究所發表《北京地區的印支運動》[10]，根據二疊系—三疊系杏石口組和三疊系雙泉組間的不整合接觸關系，證實北京地區存在印支運動，方向是來自南北擠壓，以東西向褶皺和壓性斷裂為特征，伴有巖漿侵入活動。

1991年，北京市地質礦產局出版《北京市區域地質志》[11]，資料截止到1985年，分為地層、巖漿巖及巖漿作用、區域變質巖及變質作用、地質構造、區域地質發展史5篇。

1992年，北京市地質調查所發表《北京坨里—長辛店白堊紀斷陷沉積盆地的發展演化》[12]，將北京地表出露的白堊紀盆地發展演化分為初始、主擴張、萎縮消亡3個階段。

1994年，北京市地質研究所出版《北京中生代地層及生物群》[13]，對中生代地層中各門類化石進行采集、鑒定和研究，探討生物群組合、生物演替關系、時代確定和區域對比。

1994年，北京市地質調查所發表《北京西山新生代古地理環境的演變》[14]，認為北京西山新構造隆升是影響平原、河谷和盆地發育的主要因素。

1996年，北京市地質調查所對北京新生代以前的地層進行清理，確定北京太古宙到白堊紀的巖石地層單位36個，其中14個創名地在北京。出版《北京市巖石地層》[15]。

2009年，中國地質大學（北京）博士論文《北京地區燕山期火成巖與構造環境》，提供鋯石SHRIMP U-Pb年齡25個，收集單顆粒鋯石U-Pb年齡18個，并對典型侵入體進行同位素年代學研究。

2011年，中國地質科學院地質研究所發表《中國中—新元古代地層年表的修正——鋯石U-Pb年齡對年代地層的制約》[16]。下馬嶺組創名地的斑脫巖鋯石SHRIMP年齡為（1370±11）Ma，密云環斑花崗巖年齡為（1685±15）Ma，對中－新元古代年代地層劃分提出異議。

4.3 開展北京猿人遺址綜合研究

1985年，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所主持，有中國科學院地質研究所、地理研究所、植物研究所、地球化學研究所、地質部地質力學研究所、天津地質礦產研究所、河北地質學院、蘭州大學、南京大學、北京大學、北京師范大學、北京市地質局、北京市城市規劃局地形地質勘測處，北京科學教育電影制片廠參加，對周口店地區北京猿人和伴生動物、晚新生代地層、巖溶洞穴發育規律、孢粉、古土壤、沉積環境、古氣候、年代學等方面開展了多學科的綜合研究，出版《北京猿人遺址綜合研究》[17]。

2008年，南京師范大學采用鋁鈹埋藏測年法，將北京猿人生活年代推前至距今約77萬年前，2009年英國《自然》雜志發表《鋁鈹同位素比值(26Al/10Be)測定北京猿人年齡》[18]。

4.4 石花洞的基礎地質意義

北京市地質調查所主持《北京石花洞地區洞穴資源開發與環境保護（1995～1997年）》項目，從地質學、氣象學和環境學全面研究石花洞。8層溶洞展示北京西山的8次隆升[19]。洞中粗壙石筍為中更新世沉積，桿狀石筍為晚更新世沉積，微層理石筍為全新世沉積，首次建立第四紀石筍剖面[20]。

4.5 在唐山大地震后開展北京平原基礎地質的綜合研究

1976年7月28日唐山大地震以后，組織大規模綜合性的北京及鄰區地震地質調查研究，探討北京及鄰區發震的構造地質條件，獲得豐碩成果，推進北京平原基礎地質的綜合研究。

1982年，中國科學院地質研究所和國家地震局地質研究所發表《華北斷塊的形成與發展》論文集[21]，對包括北京市在內的整個華北地區的地質構造提出新認識。

1983年，北京市、地質礦產部、城鄉建設環境保護部聯合進行北京地區航空遙感方法調查，定名為“8301工程”。此項工作歷時3年，取得重要成果。

1993年，國家地震局地質研究所出版《首都圈地震地質環境與地震災害》及附圖冊（比例尺1：80萬）[22]，包括14張圖，圖文并茂的表達，為北京地區活動斷裂的研究提供了資料。

2008年，北京市地震局完成《北京市活斷層探測與地震危險性評價》報告，設置5個子課題。以此為基礎，發表《北京地區地殼精細結構的深地震反射剖面探測研究》[23]，證實穿透地殼的活動斷裂僅有夏墊斷裂（1679年曾發生8級地震）。

2013年，北京市地質調查研究院完成《北京平原區活動斷裂檢測專項地質調查》，對黃莊-高麗營斷裂、南口-孫河斷裂、順義斷裂和夏墊斷裂兩側的影響帶寬度定位。

4.6 在地熱開發中加大覆蓋區基礎地質研究

截止2012年，北京累計開鑿地熱井486眼，分別揭露延慶盆地、小湯山凸起、北京凹陷、大興隆起和鳳河營凹陷5個構造單元的地層特征。

延慶盆地，延熱—3井，鉆遇地層由深到淺為薊縣系(埋深1552m)、侏羅系(880m)、白堊系(484m)和第四系。

小湯山凸起，沙熱灌—1井，鉆遇地層由深到淺為薊縣系(埋深2390m)、寒武系(2034m)、奧陶系(1437m)、石炭系—二疊系(920m)、侏羅系(180m)和第四系。

北京凹陷，京熱—59井，鉆遇地層由深到淺為薊縣系(埋深2897.2m)、青白口系(2637m)、侏羅系(2391m)、白堊系(1586m)、古近系和新近系(60m)和第四系[24]。

大興隆起南端，興熱—1井（榆垡鎮埋深1610m以下）和興熱—2井（安定鎮埋深2050m以下）發現太古宙片麻巖基底，證實大興隆起南部航磁異常帶是由片麻巖基底引起的[25]。

鳳河營凹陷，興熱—9井，鉆遇地層由深到淺為薊縣系(埋深3040m)、青白口系(2740m)、寒武—奧陶系(2150m)、石炭—二疊系(2000m)、古近系(620m)、新近系(320m)和第四系。

4.7 城市地質調查應立足于基礎地質研究

《城市地質》創刊于2006年，是北京市地質礦產勘查開發局主辦的學術性期刊。為季刊，每年3，6，9，12月出版。2006年出版2期，2007年以來每年出版4期。該期刊促進了北京城市地質工作的開展。

2005年，中國地質學會城市地質專業委員會出版《中國城市地質》。

2008年，北京市地質調查研究院完成《北京市多參數立體地質調查》項目，在北京平原部署了三維立體地質結構調查、活動斷裂及地殼穩定性調查等專題。

5 北京基礎地質研究大事記

北京基礎地質研究的大事年表見（表1）。

表1 北京地區基礎地質研究大事年表

參考文獻

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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

本項目由中國地質調查局12120113012900（第二版北京市區域地質志）項目資助。