北京區(qū)域地質調查論著沿革

呂金波，丁孝忠

（1． 北京市地質調查研究院，北京 102206；2． 中國地質科學院地質研究所，北京 100037）

北京區(qū)域地質調查論著沿革

呂金波1，丁孝忠2

（1． 北京市地質調查研究院，北京 102206；2． 中國地質科學院地質研究所，北京 100037）

北京是中國最早開展區(qū)域地質調查的地區(qū)，1863年秋天龐培萊到達直隸北京調查，1867年出版《中國、蒙古和日本的地質研究》，提出了“震旦抬升系和震旦革命”，后來維理氏在回憶文章中強調了“震旦方向”。1869年和1871年，李希霍芬2次到北京調查，1877年出版《中國》，提出了“震旦組”。1920年農商部地質調查所出版《北京西山地質志》，建立了西山沉積巖總剖面，劃分了5個不整合。1958年至1961年，完成第一輪23個圖幅的1∶5萬區(qū)調，出版《北京的地質》。1964年至2002年，完成第二輪44個圖幅的1∶5萬區(qū)調。1991年出版《北京市區(qū)域地質志》，資料截止到1985年，突出了山區(qū)以“燕山運動”為特色的中生代地質。即將出版的《中國區(qū)域地質志——北京志》，亮點是平原“新構造運動”為代表的新生代地質，以及與城市發(fā)展、布局和建設相關的城市地質。

地質志；區(qū)域地質；沿革；北京

北京是中國地質工作開展最早的地區(qū)。1863年秋天至1864年春天，美國學者龐培萊受當時清朝政府之邀，到直隸北京西山調查煤礦，接著調查了華北和蒙古南部，1867年出版《中國、蒙古和日本的地質研究》，提出了“震旦抬升系（Sinian System of Elevation）和震旦革命（Sinian Revolution）”（Pumpelly，1867），后來維理氏（Willis）在回憶龐培萊的文章中強調了“震旦方向（Sinian Trend or Axis）” （Willis，1931）。1869年和1871年，李?；舴遥‵erdinand von Richthofen）兩次到北京西山調查，1877年出版《中國》，提出了“震旦組（Sinische Formation）”（Richthofen，1877）。1920年民國農商部地質調查所出版《北京西山地質志》（農商部地質調查所，1920），1961年北京地質學院出版《北京的地質》（北京地質學院，1961），1991年北京市地質礦產局組織編制出版了第一代《北京市區(qū)域地質志》（北京市地質礦產局，1991），北京市地質調查研究院正在編寫的《中國區(qū)域地質志——北京志》將由地質出版社出版。

1 早期外國學者有關西山專著的編寫

1863年9月美國地質學家龐培萊（北京西山地質志譯成“崩派來”）最早調查了西山地質，1869年和1871年李?；舴覂纱蔚奖本┪魃秸{查，開啟了中國區(qū)域地質調查的萌芽階段。

1.1 龐培萊調查了西山地質

1863年9月初，龐培萊到達北京，計劃由北京穿越蒙古高原進入西伯利亞，再去歐洲。恰逢當時清朝政府準備購買6艘火輪，燃料由英國供應，價格昂貴，朝廷想自給自足，經美國和英國公使推薦，請龐培萊考察京西煤窯。龐培萊到西山作了約一個月的調查，采集煤和植物化石標本，送回美國鑒定。原計劃還到外地找煤，后因購買火輪的計劃撤銷而終止合同。

1867年，龐培萊出版《中國、蒙古和日本的地質研究》，提出了“震旦抬升系和震旦革命”（Pumpelly，1867）。

第七章震旦抬升系，將中國東部北東-南西向山脈走向歸納為區(qū)域地質的最大特色，1931年維理氏強調了古希伯來文對中國稱呼的“震旦方向（Sinian Trend or Axis from the ancient Hebrew name sinim for China）”（Willis，1931），將中國東部北東-南西向構造特征拓展到亞洲東部，并被后來的學者所接受。

龐培萊將當時中國18個省的地層從下至上分為4個組，即：花崗變質巖、泥盆紀石灰?guī)r、三疊紀煤層、年輕的第三系和后第三系沉積。“震旦革命”發(fā)生在石灰?guī)r之后，煤系地層之前（The Sinian Revolution seems to have begun after the deposition of the limestone,and before that of the coal measures），實際上指的如今奧陶紀馬家溝組石灰?guī)r與石炭紀太原組之間長達1.4億年的沉積間斷。

西山煤層由下往上依次劃分為上揚子和直隸省（Upper Yangtse and Province of Chihli）、渾河和齋堂（Hun Ho and Chaitang）、牛角嶺（Niuchauling）房山英窩礦（Fangshan at yingwo mine）、馬鞍山（Maanshan）、門頭溝（Muntakan）和齋堂區(qū)（Chaitang district）（圖1）。

圖1 龐培萊劃分的北京西山煤層Fig.1 Divisions of coal measures in Beijing Western Hills by Raphael Pumpelly

1.2 李?；舴艺{查了西山地質

1869年和1871年，李?；舴覂纱蔚奖本┪魃秸{查，1877年出版《中國》（Richthofen，1877），提出了“震旦組”。調查了齋堂黃土，提出了黃土風成說。

“震旦組”由下至上細分為10個段，即：（a）矽質灰?guī)r，內夾燧石層，顏色或白或灰，上部微紅。（b）含燧石的結晶灰?guī)r，灰色，層薄。（c）厚層結晶灰?guī)r。（d）藍色結晶矽質灰?guī)r，間含燧石層。（e）灰白色純灰?guī)r，含燧石核。（f）藍灰色、黑色矽質頁巖與黃色砂巖互層，頁巖有水平疊者，亦有褶皺者，且微含鐵質。（g）綠色厚層灰?guī)r，結晶甚細。（h）紅頁巖與石灰?guī)r互層。（i）鮞狀灰?guī)r，含三葉蟲化石。（j）深黑色、細結晶灰?guī)r與竹葉狀灰?guī)r。

李希霍芬將北京西山地層劃分為13個組，即：震旦組（Sinische Formation）、震旦紀以后的花崗巖（Granitausbrüche）、琉璃河古頁巖（Alte Schiefer am Liu-li-h）、石炭紀石灰?guī)r（Kohlenkalkstein）、石炭紀煤系（Steinkohlen formation）、三疊紀大安層（Die Schichten der Ta-an-Gruppe）、廟安嶺非含煤層（Die flzleere Schichtengruppe des Miao-anling）、三疊紀末大槽層（Die Ta-tsao-Gruppe）、侏羅紀福桃層（Die Fu-tao-Gruppe）、花崗斑巖（Porphyr Ausbrüche）、昌平州火山巖（Vulcanische Gesteine—Tshang-ping-tschóu）、黃土（Lss）、洪積層與沖積層（Schotter, Sand und andere diluviale und alluviale Gebilde）。

李?；舴艺{查了齋堂地區(qū)的黃土，記錄“黃土——我們在北京灣西南部的山脈邊緣初識這種地層，在齋堂山谷中找到了它（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）”，提出黃土風成說（Subaerial Origin），分為湖成黃土（SeeLss）和陸成黃土（LandLss），認為黃土具有垂直壓裂（Verticale Zerklüftung）和缺少層次（Mangel an Schich-tung）的特征，奠定了黃土研究的基礎。1920年葉良輔轉述地質調查所顧問瑞典人安特生（Johan Gunnar Andersson）手稿，推論原生黃土屬中更新世。1930年巴爾博（George Brown Barbour）參閱過德日進（Teilhard de Chardin）和楊鐘鍵的手稿，文中第一次應用了“馬蘭黃土”名稱。1961年，劉東生和張宗祜在山西省命名了早更新世午城黃土和中更新世離石黃土，加上齋堂晚更新世的馬蘭黃土，建立了完整的中國黃土地質剖面。

另外，李?；舴以诒本┲獾钠渌袊貐^(qū)創(chuàng)立了諸多術語。第一次使用了“Seidenstrasse（絲綢之路）”，形容中國西部通往歐洲的貿易路線，后經赫爾曼（Herrmann）和斯文赫定（Sven Hedin）的補充，這個概念廣為使用，發(fā)展成今天的一帶一路。通過調查景德鎮(zhèn)東北部高嶺山的陶瓷原料，以“Kaolin（高嶺）”命名高嶺土礦物。通過調查粵北武江煤礦，將形成丹霞地貌的巖石命名為“Deck-Sandstein（被砂巖）”。

2 《北京西山地質志》的編寫

1916—1920年，農商部地質研究所章鴻釗、丁文江和翁文灝培養(yǎng)的葉良輔、王竹泉、謝家榮、劉季辰、徐淵摩、譚錫疇、朱庭祜、盧祖蔭、馬秉鐸、李捷、仝步瀛、陳樹屏、趙汝鈞13人寫成《北京西山地質志》（農商部地質調查所，1920）。

1916年夏，“所長丁文江首令完成五萬分之一之西山地質圖，即今日縮成十萬分之一者是也”。調查范圍北至高崖口—向陽口，南至牛口峪—周口店，西至清水—蓮花庵，東至肖家河—頤和園。在地形地質測量的基礎上，從1918年冬開始，由葉良輔主筆《北京西山地質志》，1919年7月成書，1920年出版。

《北京西山地質志》分為5章，即：地層系統(tǒng)、火成巖、構造地質、地文和經濟地質。第一章地層系統(tǒng)，大多根據野外測量而成，植物化石由安特生顧問在坨里礫巖層中的頁巖首先發(fā)現(xiàn)，后在髫髻山南北繼續(xù)發(fā)現(xiàn)若干同類化石，由瑞典皇家博物館鑒定；地層從下至上分為新元古界矽質灰?guī)r層、下馬嶺層，古生界寒武紀下震旦系、奧陶紀上震旦層、石炭紀楊家屯煤系、二疊三疊紀紅廟嶺砂巖層，中生界下侏羅紀門頭溝煤系、九龍山系、上侏羅紀髫髻山層、新生界之地層（圖2）。第二章火成巖，由翁文灝博士編寫。第四章地文和第五章經濟地質，援引安特生顧問的觀察較多。仝步瀛和李彝榮繪制圖件。

圖2 《北京西山地質志》沉積巖總剖面Fig.2 Generalized Section of Sedimentary Rocks of ‘Geology of HIS-SHAN Western Hills of Peking’

圖2奠定了后來華北地質構造劃分的基礎，意義重大。從下至上劃分了5個不整合（Unconformity），前寒武系（Pre-Cambrian）與寒武系（Cambrian）之間的不整合后來被孫云鑄命名為“薊縣運動”（孫云鑄，1957），奧陶系與石炭系之間的不整合先前被龐培萊稱為“Sinian Revolution（震旦革命）”（Pumpelly，1867），二疊—三疊系（Permo-Triassic）與下侏羅統(tǒng)（Lower Jurassic）之間的不整合后來被丁文江（TING，1929）、謝家榮（Shieh，1936-1937）確定為燕山運動第一幕，下侏羅統(tǒng)（Lower Jurassic）九龍山組與上侏羅統(tǒng)（Upper Jurassic）髫髻山組之間的不整合后來被翁文灝命名為“燕山運動A幕” （Wong, 1929）。上侏羅統(tǒng)（Upper Jurassic）與上新統(tǒng)和更新統(tǒng)（Pleistocene and Pliocene）之間的不整合就是基巖與新生代松散沉積物之間的不整合，全球都是如此。

此外安特生顧問于1918年完成了周口店猿人遺址、仰韶文化和宣龍式鐵礦的3大發(fā)現(xiàn)。

3 區(qū)調報告的編寫

北京有45幅1∶5萬國際分幅，地質工作者先后開展兩輪1∶5萬區(qū)域地質調查，第一輪完成23個圖幅，第二輪完成44個圖幅，未完成的琉璃河幅正在進行區(qū)域地質調查。

第一輪1∶5萬區(qū)域地質調查（表1）：1958—1961年，北京完成23個1∶5萬圖幅的區(qū)域地質調查，北京地質學院出版《北京的地質》（北京地質學院，1961）。

表1 北京地區(qū)第一輪1∶5萬區(qū)域地質調查（1958—1961年）Tab.1 First 1∶50000 regional geological survey from 1958 to 1961 in Beijing

第二輪1∶5萬區(qū)域地質調查（表2）：1964—2002年，北京完成44個1∶5萬圖幅的區(qū)域地質調查，在全國率先實現(xiàn)1∶5萬區(qū)調圖幅的全覆蓋（呂金波，2014）。

表2 北京地區(qū)第二輪1∶5萬區(qū)域地質調查（1964—2002年）Tab.2 Second 1∶50000 regional geological survey from 1964 to 2002 in Beijing

1987—1990年，北京市地質調查所完成1∶20萬懷柔縣幅（K-50-33）區(qū)域地質調查。

2000—2003年，北京市地質調查研究院完成1∶25萬北京市幅（J50C001002）和延慶縣幅（K50C004002）區(qū)域地質調查（呂金波等，2012）。

4 《北京市區(qū)域地質志》的編寫

第一代《北京市區(qū)域地質志》總結的是1985年以前的區(qū)調成果，1991年由地質出版社出版。主要內容分為地層、巖漿巖及巖漿作用、區(qū)域變質巖及變質作用、地質構造、區(qū)域地質發(fā)展史5篇。附圖有北京市地質圖（1∶20萬）、北京市巖漿巖圖（1∶25萬）、北京市地質構造圖（1∶25萬）。

《北京市區(qū)域地質志》突出山區(qū)的“燕山運動”。從地層、構造和巖漿活動分析燕山運動的證據，認為燕山運動開始于三疊紀與侏羅紀間，結束于早白堊世末、晚白堊紀前（鮑亦岡等，1983）。

5 《中國區(qū)域地質志—北京志》的編寫

新編制的《中國區(qū)域地質志——北京志》總結的是2016年以前的區(qū)調成果，即將由地質出版社出版。新版《中國區(qū)域地質志——北京志》反映了近30多年來北京市區(qū)域地質調查新進展，突出了北京市區(qū)域地質特色，主要內容包括以下幾個方面。

（1）出版的系列圖件

出版圖件6張，比例尺為1∶25萬，即：北京市地質圖、北京市基巖地質圖、北京市地質構造圖、北京市第四紀地質與地貌圖、北京市航磁異常圖、北京市地質環(huán)境承載力圖。

（2）增加“城市地質”篇章

城市地質篇章包括：《水經注》與北京地理、對北京城市發(fā)展有突出貢獻的巖石、旅游地質、土壤地球化學、地下空間、地質災害、地殼穩(wěn)定性、平原區(qū)地質環(huán)境承載力。

（3）突出新生代地質內容

總結北京平原新生代地質，對第四紀中更新世以前沉積的地層，按照不同新生代凹陷單元進行理論分析和總結。對第四紀晚更新世以來各條河流沖洪積扇沉積的地層進行較細致的總結，為城市地質服務。

（4）提出北京西山新構造運動的8次隆升

調查和分析了大石河階地，依據階地沖積物成分和ESR測年數(shù)據推斷大石河在中更新世早期發(fā)育，600ka以來大石河流域山區(qū)隆升速率為0.96mm/a（鄭桂森等，2017）。依據永定河山峽8級階地和大石河山峽南岸石花洞8層溶洞，提出北京西山新構造運動的8次隆升（呂金波等，2010）。

6 結論

美國人龐培萊1863年秋到北京西山調查，將地層劃分為4個組。德國人李希霍芬與1869年和1871年兩次到北京西山調查，將地層劃分為13個組。

《北京西山地質志》記載：“一九一六年夏，輔等任事于地質調查所，所長丁文江首令完成五萬分之一之西山地質圖”。1918年，地質調查所顧問瑞典人安特生完成了周口店猿人遺址、仰韶文化和宣龍式鐵礦的3大發(fā)現(xiàn)。1920年，中國人完成《北京西山地質志》，開啟了中國區(qū)域地質調查的序幕。

北京進行了2輪1∶5萬區(qū)調，第一輪1958—1961年完成23個圖幅。第二輪1964—2002年完成44個圖幅，在全國率先實現(xiàn)1∶5萬區(qū)調圖幅的全覆蓋。

1991版《北京市區(qū)域地質志》亮點是山區(qū)“燕山運動”為代表的中生代地質。

新的《中國區(qū)域地質志——北京志》，亮點是平原“新構造運動”為代表的新生代地質，以及與城市發(fā)展、布局和建設相關的城市地質。

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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

中國地質調查局12120113012900（中國區(qū)域地質志—北京志修編）項目資助。

呂金波（1956- ），男，博士，教高，主要從事區(qū)域地質調查；E-mail: ljb5610@sohu.com