北京平原大興區新-10孔研究及其地質意義

張瑞成　呂金波

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，地層沉積特征差異性明顯。通過對第四系與新近系（Q/N）界限附近（埋深100～129 m）巖芯精細描述，并選取49件孢粉含量較高的樣品共同研究，結果表明該地區由新近紀時期孢粉組合主要為木本植物花粉的濕熱環境逐步轉變為第四紀孢粉組合以松為主的針葉林的干涼氣候環境。結合鉆孔上部地層共同分析得出，早更新世和中更新世沉積層很薄;永定河受氣候與環境的共同影響，在晚更新世大興地區多次泛濫形成沖洪積扇，寒冷的氣候造成永定河沖洪積物加速沉積，將大興隆起掩埋，形成了北京平原。

關鍵詞：新-10孔;Q/N界限;沖洪積扇;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

北京平原屬于華北平原的重要的一部分，平原區永定河、滹沱河、黃河等河流交錯縱橫，為華北平原的發育提供了充分的物源。

新生代新近紀天壇組沉積之后，永定河沖洪積物向東南越過大興隆起進入廊坊-固安凹陷，證明第四紀大興隆起逐漸被埋沒，在第四紀時期沖積扇廣泛發育，北京地區以永定河沖積扇為主（袁寶印等，2002;郭高軒等，2013;張瑞成等，2008），現今的北京城坐落于沖積扇之上。目前研究仍存在一定問題，第四紀以來的北京地區沉積演化特征與氣候變化特征的研究并不詳盡，如北京地區沖積扇規模、范圍與形成時間等。

為了進一步研究北京地區第四紀以來氣候與沉積變化規律，2007年北京市地質礦產勘查開發局完成了《北京市多參數立體地質調查報告》，重點開展了對北京平原區的調查。本文以《北京市多參數立體地質調查》項目開鑿的新-10孔為例，針對Q/N（第四系與新近系）界限（115.03 m）附近的96.12～141.69 m巖芯進行精細描述，并篩選孢粉含量較高的49件巖芯樣品進行分析，研究該區域古氣候變化與沉積演化特征，探討了永定河沖洪積扇的成因，為進一步開展新生代地質研究及地下空間的開發利用提供詳實的地質資料。

1 新-10孔Q/N界限附近的地層描述

新-10孔（圖1）位于大興區大紅門小鋪頭村西，處于大興隆起的上部，孔深145.87 m，其中，新生界厚度為141.69 m，第四系厚度為115.03 m。

新-10孔中Q/N界限（115.03 m）上覆第四系與下伏新近系巖性特征差異性極大，下伏新近系巖性顆粒較粗，礫石成分較多，礫石直徑最大可達50 mm，砂質含量次之，以中砂為主，含少量細砂，黏土含量較低;同時，沉積物顏色主要以棕色—暗紅色為主，局部夾混色雜色沉積物。上覆第四系與其明顯不同：1）沉積物粒度為黏土質沉積為主，含一定量粉砂質沉積，偶含鈣質結核;2）沉積物顏色明顯區別于下伏地層，以灰—黃色為主。具體描述如下：

第四系

1 粉砂。黏粒組分約占5%，局部含粉砂質黏土塊，含有鈣質結核 埋深96.12～99.02 m

2 粉砂質黏土。黏粒組分約占30%，粉粒約占70%? ? 埋深99.02～101.68 m

3 粉砂。黏粒組分占5%，中部夾0.05 m厚的粉砂質黏土薄層 埋深101.68～105.94 m

4 鈣質結核層。中砂被鈣質膠結，呈薄層，堅硬? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 埋深105.94～106.44 m

5 粉砂。黏粒組分約占3%～5%，局部見鈣質結核，直徑30～50 mm 埋深106.44～106.98 m

6 砂質黏土。黏粒組分約占15%～20%，砂粒占80%，局部見鈣質結核 埋深106.98～108.58 m

7 鈣質結核層。中砂被鈣質膠結成薄層，堅硬? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 埋深108.58～109.08 m

8 砂質黏土。黏粒組分約占20%，砂粒組分約占80%，局部含鈣質結核20% 埋深109.08～110.86 m

9 粉砂。含細粒20%，黏粒組分約占3～5%，夾薄層的砂礫和細砂 埋深110.86～115.03 m

新近系

10 棕色細砂。分選差，含黏粒20%，見零星礫石，直徑3～5 mm 埋深115.03～115.93 m

11 雜色砂礫石。礫石含量50%，直徑20～60 mm，充填物為中粗砂 埋深115.93～117.26 m

12 棕色含礫中砂。分選差，含黏土塊，礫徑5～20 mm，含量5%～10% 埋深117.26～117.56 m

13 雜色砂礫石。礫石含量70%，直徑20～70 mm，充填物為中粗砂 埋深117.56～121.77 m

14 亮棕色粉質黏土。黏粒占35%～40%，含礓石10%，直徑20～50 mm 埋深121.77～122.99 m

15 黃棕色砂礫石。礫石含量50%，礫徑20～50%，充填物為粉砂質黏土 埋深122.99～130.77 m

16 灰白色漂石。灰白色，漂石徑>500 mm，成分為石英巖，略有風化 埋深130.77～131.76 m

17 暗紅棕色礫石。礫石含量50%，直徑20～50 mm，充填物為粉砂質黏土 埋深131.76～137.55 m

18 暗紅棕色含礫粉質黏土。黏粒45%，含直徑20～50 mm礫石10%～20% 埋深137.55～139.47 m

19 雜色碎石。碎石塊度15～50 mm不等，含量60%～70%，巖性以石英巖為主 埋深139.47～141.69 m

基巖（大興隆起）

20 灰白色白云巖。灰白色，條紋狀構造，有溶蝕孔洞，為基巖風化殼 埋深141.69 m以下

綜上所述，經過巖芯精細描述分析，可知下伏新近紀地層與上覆第四紀地層從沉積物粒度與顏色兩大特征存在明顯差異性，表明新近紀與第四紀沉積環境明顯不同，其主要受制于氣候因素影響，通過對Q/N界限巖芯孢粉分析準確判定不同時期的不同氣候特征。

2 新-10孔Q/N界限附近的孢粉分析

通過新-10孔孢粉分析，展示大興隆起上面的第四系與新近系（Q/N）界限附近的古植被變化（圖2），進而分析古氣候。

新近系孢粉帶（埋深115.0 m以下，2.58 Ma以前）。孢粉組合中主要為木本植物花粉，含量為68.5%～75.5%，平均71.9%。其中，落葉闊葉樹含量為26.9%～47.1%，平均35.0%。落葉闊葉樹以Quercus和Betula為主，前者含量為14.7%～25.5%，平均18.8%;后者含量為4.1%～16.8%，平均10.4%。其他少量或零星出現的落葉闊葉樹類型還有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%）。

第四系孢粉帶（埋深115.0 m以淺，2.58 Ma以來）。孢粉組合以松為主，針葉樹花粉含量為29.5%～40.8%，平均36.2%。松粉含量為18.1%～35.8%，平均26.7%。其他少量或零星出現的針葉樹類型還有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為13.1%～32.9%，平均20.6%。常見類型包括Ephedra、Corylus、Artemisia、Chenopodiaceae、Cyperaceae和Gramineae。Ephedra的含量為0～1.4%，平均0.6%。Corylus的含量為1.4%～10.0%，平均5.1%。Artemisia的含量為4.1%～9.2%，平均6.2%。Chenopodiaceae的含量為1.8%～4.8%，平均3.4%。Cyperaceae的含量為0.5%～3.8%，平均1.5%。Gramineae的含量為0～4.8%，平均1.4%。其他少量或零星出現的類型還有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%）。

孢粉分析結果表明：新近系孢粉帶孢粉主要為木本植物花粉，反映了新近紀（古人類出現前）的濕熱環境;第四系孢粉帶孢粉主要為松的針葉樹花粉，反映了更新世（古人類出現后）的干涼環境。表明該地區氣候特征由新近紀的濕熱氣候向第四紀的干涼氣候明顯轉變。

3 永定河沖洪積扇的成因分析

新-10孔Q/N界限附近孢粉組合分析及全孔巖性分析結果表明：新近紀之前大興隆起為暴露地表的山地，形成了基巖風化殼，長時間暴露地表的灰白色白云巖形成溶蝕孔洞;基巖上部堆積了44.31 m的雜色碎石，塊度15～50 mm不等，含量60%～70%，巖性以石英巖為主;隨后沉積了24.44 m的紅色砂礫石夾2層1.2～2.92 m 的黏土，總體反映了新近紀濕熱環境下永定河的洪積地質作用。進入第四紀，由于大興隆起差異性沉降的特征，造成局部地區早更新世和中更新世沉積物很薄的沉積特征;晚更新世，大興隆起被完全掩埋，沉積了厚達百米的以粉砂和砂質黏土為主、夾有2層鈣質結核的永定河沖洪積物，粒度相對新近系較細，反映了更新世冰期全球轉冷以來，寒冷的氣候造成永定河沖洪積物加速沉積，永定河多次泛濫形成了大量的沖洪積物，也就是如今的北京平原，將大興隆起掩埋。

4 結論與建議

通過對新-10孔沉積及孢粉特征分析，得出以下結論：

（1）大興隆起上新近紀地層與第四紀地層在粒度、顏色等方面存在明顯差異。

（2）新生代以來，北京平原區氣候由新近紀時期的濕熱氣候在第四紀早更新世時期開始轉變，逐漸變為干涼氣候。

（3）永定河受氣候與環境的共同影響，在晚更新世大興地區多次泛濫形成沖洪積扇。

（4）大興隆起在新近紀開始被埋藏，晚更新世被完全埋藏，形成現今的北京平原。

（5）隨著北京城市的不斷發展，地下空間的開發利用勢在必行。建議今后進一步開展大興隆起區的新生代地質研究，同時加強南部比鄰的北京凹陷區新生代地質研究，為今后北京平原區地下空間的開發利用，提供詳實的地質資料。

參考文獻：

北京市地質礦產勘查開發局，2007. 北京市多參數立體地質調查報告[R].

郭高軒， 蔣漢朝， 蔡向民， 等，2013. 北京新5孔第四紀孢粉記錄及其對更新世氣候變化的響應[J]. 第四紀研究，33（6）：1160-1170.

袁寶印，鄧成龍，呂金波，等，2002. 北京平原晚第四紀堆積期與史前大洪水[J]. 第四紀研究，22（5）：474-482.

張瑞成，呂金波，2008. 北京六環路內城市地質調查研究構想[J]. 城市地質，3（3）：5-9.