北京地区的地质发展史

　　北京的地质发展史，也和华北其它地区一样，可以划分为六个大阶段来 叙述： （一）太古代和早元古代阶段 这是地壳最古老的一段历史，经历了极其漫长又复杂的地质演变过程。 这个历程，至少在三十多亿年以前就开始了。从太古代起，延续到早元古代， 是地壳活动性最强烈的阶段，地球表面的岩石圈、水圈、大气圈已经形成， 但它们的组成成份、性质和规模等都随时间而变化着，北京密云群有一个同 位素年龄值为 23—24 亿年，但北京地区的地质历史，可能还要追溯到更古的 时代。从岩相和地质构造等可以知道，在发展前期，以巨大，急剧的沉降占 优势，整个地区被海水侵漫。在广阔的海洋里，接受了大量的沉积物，可能 还有大量火山喷发物的堆积。而在发展的后期，以显著的隆起占优势，伴随 着沉积物遭受强烈的褶皱和断裂，大规模的岩浆侵入以及由于强烈的构造变 动和岩浆活动而引起的显著变质作用和混合岩化、花岗岩化作用。这些作用 的综合结果，就是褶皱的变质基底岩系的形成。在漫长的太古代中，究竟经 历了多少次构造变动，由于岩石记录的高度变质，到目前还未搞清楚。不过， 对于太古代末期的一次运动，还是被肯定下来了。我们把太古代末期的地壳 构造变动及其相伴而来的岩浆侵入活动，称为“阜平运动”。这次运动之后， 海底隆起抬升为陆地，经受长期的风化剥蚀和夷平作用，因而使本区缺失下 元古界。在太古界与上覆岩层之间的不整合面上，普遍发育有红色变质泥岩 组成的风化壳。到了早元古代末又发生过一次强烈的构造运动，称为“吕梁 运动”。总之，太古代和早元古代时期地壳的发展变化比以后的各个时期要 复杂得多。主要由各种片麻岩、混合岩、片岩和大理岩等组成，而且形成了 很多重要矿产，如沙厂铁矿等，因此是一个十个重要的历史阶段。可是，直 到目前在这套地层还没有找到古生物化石的遗迹。当然是否有生物代石还有 待今后采取更有效的方法作进一步研究。 （二）中—晚元古代阶段 北京在经历过早元古代末吕梁运动以后，进入了中、晚元古代。这个时 期是以巨大的下降运动及早期局部地区伴随有海底火山喷发活动为特征的， 并形成很厚的海相沉积岩层和局部火山岩层。它们几乎很少遭受变质作用， 岩浆活动也比较微弱而且范围不广。大约经历了长达十一亿年左右时间的沉 积，逐渐使原有的地壳加厚加固起来，到了晚元古代末期“蓟县运动”后， 北京地区与华北广大地区一起变成相对稳定的古陆。 我国中、上元古界发育最好的地方是燕山沉降带，它位于东西向阴山构 造带（内蒙古陆）的南缘，是华北古陆北侧呈东西向延伸的强烈凹陷地带， 凹陷中心在蓟县、平谷一带，沉积物厚度达一万米，地层发育完全，分层清 楚，是华北中、晚元古代分层对比的标准地区（图 2—10）。北京正位于燕 山沉降带之内。中、上元古界的标准剖面在十三陵一带也很典 图 2-10 中、晚元古代沉积等厚度图 图示-11 元代迭层石 型，可以德胜口—龙山剖面代表。这个剖面具有顶底界限清楚，层序完全， 变质轻微，构造简单，露头良好等特点。 元古代的生物界主要由微古植物和迭层石两大类组成。前者是指一些单 细胞藻类的有机体，可以保存在较老地层中。进入中元古代微古植物出现膜 壳较厚、纹饰复杂的类型，同时还出现较高级的褐藻。迭层石是藻类和菌类 成岩作用的沉积集体，被大量地保存在中晚元古代地层中，成为鉴定地层的 重要依据（图 2－11）。 此时，由于北京地区具有节奏性和差异性的下降，全区大部分都被海水 淹没，而邻近的北部和东部地区则上升为古陆。一方面是上升区的岩石剧烈 而迅速的风化、剥蚀和搬运转移，另一方面是下降区接受大量、迅速、厚度 不等的堆积。长城系以碎屑岩为主（砾岩、石英砂岩）过渡到含硅质的碳酸 盐岩并夹有中、基性海底火山喷发岩。厚度自东向西变薄（密云、平谷可达 1000 米以上，昌平、延庆不及 300 米）。沉积环境是处于滨海至浅海（海水 深度不及 200 米）的浅水区，沉积物常常遭受海浪作用，所以在岩层中经常 保存着波痕。虽然地壳不断地下降，但是由于风化剥蚀的物质，源源不断地 堆积加厚，仍然保持着这种浅海环境。以后，又沉积了蓟县系，此时北京地 区地壳的下沉作用更为显著（沉积厚度达 3000—4000 米），所以沉积物是以 海相含镁质或硅质碳酸盐为主（硅质灰岩、白云岩），含丰富的藻类化石。 青白口系是以砂、页岩、泥灰岩为主，沉积范围也逐渐缩小，说明海域范围 也在缩小，海水也越来越浅，在北部古陆滨海及浅海的浅水环境中，先后沉 积了铁、锰、磷等沉积矿产。 根据地层层序和岩相特征，我们就可以描绘北京地区中、晚元古代古地 理概况：地层由下而上，代表一个巨大的沉积旋回，在这个巨大旋回中又可 分为三个次一级的旋回，各旋回间都存在着明显的间断。据此，说明从中元 古代长城系沉积起，全区大部分就浸没于海水之下，而与北部、东部古陆相 邻，在浅海中一边不断下沉一边接受着滨海、浅海相碎屑岩沉积，并在局部 地区夹有中、基性海底火山喷发岩；在蓟县系沉积时，海侵扩大，形成了向 四周超覆的巨厚碳酸盐岩建造，在清澈的海水中生长有大量迭层石。到了晚 元古代地壳上升，海水渐退，又以碎屑沉积为主，形成了青白口系。以后， 北京与广大华北地区一起上升露出海面，大约经历了约两亿年的风化与剥蚀 作用，元古代就结束了。因此，在青白口系的顶部与上覆下寒武统之间存在 着一个明显的不整合面（实为假整合面），并以此作为元古界与古生界的分 界标志。这次地壳运动被命名为蓟县运动。 （三）早古生代阶段 寒武纪是古生代第一个纪。它的重要特征是生物界的显著繁盛和化石的 大量保存。寒武纪是海生无脊椎动物空前繁盛的时代、遍及整个海域，从底 栖、游泳到浮游，各种生态都有代表，其中最繁盛的是节肢动物三叶虫（如 莱德利基虫、德氏虫和蝙蝠虫等），其次是古杯类、软体动物的软舌螺及腕 足动物的舌形贝等。进入奥陶纪除了三叶虫和腕足动物（如正形贝等）外， 头足类的鹦鹉螺类（如各种角石类）和腹足类的蛇卷螺等大量出现，动物种 类更多了（图 2－12）。 寒武纪至中奥陶世整个时期，全区大部分又沉没于海底，形成了广阔而 稳定的浅海，动物界在这样有利的环境中进入了一个飞跃发展的阶段，但就 地壳活动性来说，比起元古代显 图 2-12 早古生代化石 然要微弱得多，即相对稳定得多，一般只表现为缓慢的、各地比较均一的下 降，岩相也比较稳定。早寒武世时，海侵开始，因而形成以泥质和碳酸盐相 为主的沉积。后来，海侵扩大，特别是中奥陶世，海侵达到最大规模，所以 形成了代表浅海相的由浅水至深水的碳酸盐岩相沉积。总之，从寒武纪到中 奥陶世，海水逐渐由浅到深，沉积环境由动荡逐渐到比较宁静，因此，就依 次形成紫红色页岩，鲕状、竹叶状以至块状石灰岩、白云质石灰岩等沉积； 同时，横向变化不大，地层对比容易。 寒武纪至中奥陶世的海侵，以又一次上升隆起脱离海水而结束。所以， 到中奥陶世以后，在华北地区（包括北京）隆起为陆，长期遭受剥蚀，因而 全区普遍缺失上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。这次上升运动的特点 是上升幅度大，范围广，速度缓慢、各地上升幅度和速度也比较均一，因而 形成中奥统与上覆中石炭统之间的平行不整合面。这次地壳运动，从世界范 围看，称为加里东运动。 （四）晚古生代阶段 北京地区经历了晚奥陶世、志留纪、泥盆纪，以至早石炭世近一亿年的 长期隆起和破坏，形成凹凸不平的地面，继之而来的是中石炭世频繁的地壳 升降运动，在这个不平坦的剥蚀面上，先是残积了铝、铁质及粗粒碎屑的沉 积，形成中石炭世底部的铁矿、铝土矿及底部砾岩，继之海水侵漫大陆，形 成粉砂质，泥质以至石灰质的沉积。一直到晚石炭世，均为海水时进时退的 海陆交互相沉积。 石炭纪海中，腕足类、珊瑚、海百合、纺锤虫等无脊锥动物发育。 石炭纪的陆生植物大发展，以石松、节蕨、真蕨、种子蕨和科达类为主 （见图 2－13）。当时气候潮湿温暖，植物繁茂，其中石松类的鳞木可高达 30 米，森林沼泽密布，呈现典型热带森林景观。植物死亡后，遗体伴随地壳 下降，迅速被泥砂掩埋，这些保存在地层中的植物遗体，就形成煤层。这种 情况一直延续到早二迭世前半期，不过这时，海水已经退出，变成了若干陆 相盆地，形成的是大陆沼泽成煤相沉积。到了早二迭世后半期，气候变干， 植物逐渐衰退，因而形成了内陆盆地的碎屑沉积。 到晚二迭世，仍然处于干燥内陆盆地填充相，并有微弱的中、酸性火山 喷发，形成了含有火山碎屑以砂质为主的沉积。石炭二迭纪是地质历史上第 一个重要的造煤期。 晚二迭世末，由于北京地区经历着轻微的构造变动，这样，就在上二迭 统的顶部与上覆的下侏罗统之间形成了角度不整合。晚古生代末期的地壳运 动称为“华力西运动”（又称海西运动） （五）中生代阶段 三迭纪是中生代第一个纪、北京附近没有沉积物，进入侏罗纪后，即早 侏罗世又是一个重要的造煤期。 中生代陆生植物中的裸子植物自二迭纪晚期兴起以来，到了侏罗纪达到 繁盛时期，其中苏铁、银杏、松柏类为主，蕨类植物中的真蕨类仍然十分繁 盛。如中国北方的锥叶蕨—凤尾银杏（Coniopteris—Phoenicopsis）植物群， 其中银杏类极为繁盛，锥叶蕨和枝脉蕨多种多样，还有凤尾银杏、古银杏和 拟金粉蕨（见图 2－14）。淡水河湖中生活有狼鳍鱼、叶肢介和拟浮 图 2-13 晚古生代化石 蝣等。到了早白垩世，银杏类仍很多，蕨类可以鲁福德蕨为特征，松柏类呈 开展状的披针形叶片，如披针苏铁杉等，代表适宜成煤的湿润温带型气候。 它们的化石在北京都有产出。 北京地区经历了二迭纪末期的构造变动之后，又经过整个三迭纪长期的 剥蚀，进入早侏罗世，在低洼地区沉积了厚度不等的砂页岩层（杏石口组）。 由于地壳活动性的增强，地壳深部的含铁镁较多的基性岩浆，沿地壳比较脆 弱的地带喷出地表，形成玄武熔岩，在西山一带轻微不整合地覆于杏石口组 之上。喷发不是连续的，而是具有间断性的，在火山喷发停息期间，便在洼 地里堆积着很薄的而且较细的泥质沉积物，并埋葬了植物遗体。借以确定火 山喷发的时代。同时，在个别地区也有含硅质稍多的中、酸性岩浆的急剧喷 发，形成局部的凝灰质火山角砾岩的沉积。 这次大规模的火山喷发之后，本市及其附近地区形成了许多断陷盆地（如 西山、京东、河北下花园等），盆地中接受了以周围高地带来的泥砂、砾石， 在潮湿而温暖的气候下，又是一个有利于植物大量繁殖的时期，因此，又形 成了一套砂页岩、砾岩与煤层组成的含煤沉积，这就是地质时期第二次重要 的造煤期。 早侏罗世末期以比较显著的构造变动而结束，形成下侏罗统与上覆中侏 罗统之间的“角度不整合”接触关系。这次地壳运动，就是著名的燕山运动 甲幕①。 经历过早侏罗世的火山活动，断陷盆地沉积，以及末期的构造变动，北 京地区进入中侏罗世，早期的断陷盆地又继续下陷，其下陷幅度又增大到几 千米以上。盆地的下部接受了一套以砂质、粉砂质为主夹砾石的沉积，并伴 生着微弱的火山作用，所以在沉积岩层中夹有凝灰岩及安山岩流 1—2 层。中 侏罗世后期以中性岩浆喷发为主，形成一套巨厚的火山岩和火山碎屑岩，主 要有紫红色安山质集块岩，安山岩夹凝灰岩，凝灰质粉砂岩及安山质角砾岩。 进入晚侏罗世，在早期岩浆活动以酸性喷发为主，形成一套流纹岩、英 安岩、流纹质火山碎屑岩夹安山岩等沉积物，厚度变化也极大，从几十米到 二千多米。到了晚期，在局部的断陷盆地中，接受了泥质、砂质和砾石质的 沉积。 早白垩世，北京地区又进入一个新阶段：一方面仍是断裂升降运动，包括整个东北、北部山区及西部都上升了，只有现今西南的坨里。大灰厂及其 邻近平原一带是下降地区，由于升降幅度很大，在断陷盆地中形成了一套碎 屑岩，早期以砾岩为主，逐渐转为以页岩为主并有泥灰岩，总厚达 1000 米以 上，另一方面是酸性岩浆的大规模侵入活动。这种侵入活动几乎遍布全市， 特别是北山区的延庆、昌平、怀柔一带断裂活动带，这种侵入活动尤为明显， 形成各种各样大大小小的侵入岩体也形成了与岩浆侵入活动有关的各种金 属、非金属矿产——北京重要的内生成矿期。 从中侏罗世到早白垩世期间曾经发生不止一次的构造变动，这表现在 中、上侏罗统之间，上侏罗统与下白垩统之间，以及下白垩统与上覆第三系 之间的一系列“角度不整合”。其中以早白垩世末期的构造变动最为明显。 这次构造变动形成了强烈的褶皱、断裂和大规模岩浆侵入岩体以及伴随构造 变动而使本市大部分地区上升，构成了今日山脉的雏形。这次运动称为“燕 山运动”乙幕。 图 2-14 中生代化石 （六）新生代阶段 新生代是地史发展的最近阶段，长约七千万年，包括第三纪和第四纪。 生物演化上最突出的是哺乳动物和被子植物的大发展，构造变动很强烈的时 代。 我国现代的地貌轮廓在中生代末期燕山运动以后就基本上奠定了基础。 燕山运动后我国东部形成了许多北东—南西向的山脉和断裂，从而出现了大 大小小的山间盆地和断陷盆地。北京就是其中的一部分：早第三纪时，在老 基础上沉积着下第三系的一套砾岩为主的夹粘土质页岩及粉砂岩透镜体的沉 积，厚几十米—几百米。分布在坨里、大灰厂、长辛店一线东南侧，这些沉 积显然都代表着山麓堆积，不整合地覆于各相关的下伏岩系之上。（见图 2 － 15）地表出露仅限于长辛店一带，大部分被埋于地下。 图 2－15 下第三系长辛店组分布及厚度等值线图 由古有蹄类进化为新类型，特别是奇蹄类演化极快，如始新世兴起到渐 新世不久即绝灭的两栖犀等化石曾产于长辛店组。 晚第三纪，除去上述西南部继续处于盆地环境外，似乎在延庆及其邻区 境内也发生了断陷盆地，以致在这些区域都有红色粘土沉积，并有洞穴堆积， 红土及红或绿色粘土夹砂砾层。而北京平原区，继续下沉，填充了厚达千米 以上的泥砂堆积物，其间也发生岩浆喷发活动，在前门组中夹有 3—5 层玄武 岩。周口店地区还有洞穴堆积，并产有丰富的魜鱼属的鱼类化石。晚第三纪 是草本植物大发展阶段，北京地跨温带（属泛北极植物区）及热带两个植物 区，上第三系中都有它们的代表。 第三纪末期，正是喜马拉雅运动最强烈的时期，北京地区发生普遍上升， 在广大地区形成了侵蚀准平原面。在华北称为“唐县侵蚀面”。北京地区也 有发育。 第四纪是地球发展过程中最新、最短、也是最近的一个时期，大约从二、 三百万年前到现在的一段历史。下分更新世和全新世（见表 2－13）。 更新世早期（Q1）的北京，由于地形上的加剧分异，上升的山区有茂密 的森林；下降的平原区是平坦的草原，还有发育聚水的湖泊和沼泽，气候温 和湿润，植物繁茂。代表我国北方的泥河湾动物群，重要化石有三趾马、三 门马、剑齿虎、直隶狼、德氏蹄兔等，属温带森林草原型动物群。沉积物以泥河湾组湖相沉积为主。 更新世中期（Q2），地壳运动相对稳定，发育有许多石灰岩洞穴。沉积 物以洞穴堆积和河流堆积相为主，由于自然环境和气候的关系，剑齿虎、纳 玛古象、鬣狗、野猪、肿骨鹿、斑鹿、德氏水牛、披毛犀、洞熊等动物更为 活跃。形成周口店动物群，代表着比较喜湿、耐旱、喜暖、耐寒多种生态类 型的动物群。特别是北京人①同时期的出现，开辟了人类历史的新纪元（见图 2－16） 沉积物以周口店组的洞穴堆积等为代表。周口店第一地点洞穴堆积厚达 40 余米，可划分为 17 层（图 2－17），它们分别由角砾层、泥砂层、钟乳石 与灰烬层等组成。从哺乳动物群的构成，反映周口店附近地区有着多样性的 生态环境，北京人就生活于这种与今天华北接近的温带气候环境，或温暖和 湿润，只是其间有过多次波动。 到了更新世晚期（Q3），气候转向干旱，温度降低，沉积物以马兰组黄 土堆积为主。由于气候的变化、一些生物不能适应而灭绝，但是北京人通过 艰苦的劳动与自然进行了长期的斗争，终于子孙繁衍地生活下来了，演化成 新人——山顶洞人（发掘于猿人洞之上），山顶洞人不仅能制造和使用石器、 骨针和扑鱼工具，还能从事艺术活动，制造精致的装饰品。总之，已经与现代人基本上一致了。人类社会已经到了旧石器时代的晚期，距今约一万八千 年左右，地质时代属更新世末期。动物界以山顶洞哺乳动物群为代表，有洞 熊、鬣狗、骞驴、赤鹿、斑鹿、普氏羚羊等。 至于到了全新世（Q4，一万年前开始）地球的面貌，包括北京地区在内 与现代已无明显差别。完全进入了人类有史时代了。 图 2－16 新生代化石 第四纪时的北京，新构造运动强烈而明显，主要表现在山地与平原的地 形分异和它的继承性上。山区仍然不断上升和平原不断地下陷都是沿山前老 断裂构造线进行的，所以二者之间大多以直线或带有角折线的断裂为界，在 地貌上也非常明显。自中生代末期以来，由于山区的不断上升与平原区的不 断下陷，致使北京山区出现多层夷平面和地堑式的断陷盆地。在下陷盆地中 覆盖厚度不等的第四纪冲积层，把基底构造盖住。基底的构造也与盖层的厚 度有关，一般厚度在 100—200 米之间，其中顺义和永乐店一带的陷落盆地， 第四系达 500 多米。 （见图 2－18）。 北京地区历史也是个多地震的地区，这也说明新构造运动的强烈性。 图 2－17 北京猿人洞穴堆积剖面及古气候曲线（图据刘择纯改绘） 第四纪发生了地史上最近的一次大规模冰川活动，通过地质资料证明北 京与全国一样，有过寒暖交错的气候变化，再加上差异性的升降运动所造成 的地形起伏，自然地理环境的复杂化和多样化，为人类的出现提供了客观条 件，人类终于在冰期与间冰期的气候等自然环境中，通过自身劳动，从猿类 中分化出来，并逐步发展成现代人。

　　本文标题：北京地区的地质发展史
　　免责声明：本文来源于网络，文中有些文字或数据已经过期失效，仅供学习备课参考！
　　电脑版地址：http://www.cgzdl.com/shuku/315/17437.html
　　手机版地址：http://m.cgzdl.com/shuku/315/17437.html