北京中山公園社稷壇的地質(zhì)學(xué)分析

呂金波

北京是世界上現(xiàn)存唯一先有規(guī)劃后建都的城市，規(guī)劃思想是古代《周禮·考工記》規(guī)定的“左祖右社，面朝后市”，“左祖”指供奉皇帝祖先牌位的太廟（現(xiàn)在的勞動(dòng)人民文化宮），“右社”指供奉社主石和五色土的社稷壇（現(xiàn)在的中山公園），“面朝”指的紫禁城（故宮），“后市”指的鼓樓、鐘樓一帶與商業(yè)有關(guān)的胡同群。

明初洪武、建文年間，社稷壇位于南京皇城的西南，社壇和祭壇是分開(kāi)的，社壇在東，祭壇在西。明永樂(lè)十八年（1420年），遷都北京，社壇與祭壇合為一體（代表社壇的“社主石”立于五色土中間正方形黃土的中心），即今日北京中山公園社稷壇。

北京的社稷壇（現(xiàn)在的中山公園）位于故宮的西南，即天安門北面端門和午門中軸線的西側(cè)，是明清兩代皇帝祭祀社（土神）稷（谷神）的祭壇。中心為細(xì)?；◢弾r石料的“社主石（亦稱江山石）”，上銳下方，象征“江山永固”。圍繞“社主石”中央為正方形展布的黃土；以黃土分布的正方形邊長(zhǎng)為梯形頂邊，壇邊為梯形底邊，構(gòu)成東南西北展布的4個(gè)梯形，梯形中鋪設(shè)4種不同顏色的土：東青、南紅、西白、北黑，加上中黃，稱“五色土”，象征“普天之下，莫非王土”。

北京中山公園的社稷壇從建成到今年經(jīng)歷了整整600年的時(shí)光（1420年算起），隨著歷史的變遷，“社主石”和“五色土”經(jīng)歷了建成、利用、保護(hù)與發(fā)展的階段。2016年8月6日，筆者配合中山公園管理處調(diào)查了“社主石”和“五色土”，采用文獻(xiàn)記載收集、實(shí)地測(cè)量、土壤化學(xué)分析和巖石巖礦鑒定等方法進(jìn)行研究，提出了保護(hù)和傳承建議。2020年9月24日筆者調(diào)查了社稷壇臺(tái)基。本文最后敘述了中山公園西墻下開(kāi)發(fā)地?zé)岬囊饬x。

文獻(xiàn)記載沿革

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期魏國(guó)的《尚書·禹貢》記載：“徐州厥貢五色土”。這是關(guān)于“五色土”最早的古文獻(xiàn)記載。

東漢班固編寫的《白虎通義》記載：“天子有太社焉，東方青色，南方赤色，西方白色，北方黑色，上冒以黃土”。首次規(guī)定了“五色土”的布局。

明代在全國(guó)取“五色土”?！睹魇贰肪硭氖牛Y三）規(guī)定了“五色土”的取土省市：“中都亦有太社壇，洪武四年建，取五方土以筑。直隸、河南進(jìn)黃土，浙江、福建、廣東、廣西進(jìn)赤土，江西、湖廣、陜西進(jìn)白土，山東進(jìn)青土，北平進(jìn)黑土。天下府縣千三百余城，各土百斤，取于名山高爽之地”?！睹餍⒆趯?shí)錄》記載了明弘治五年（1492年）正月祭祀對(duì)“五色土”鋪設(shè)重量和厚度的規(guī)定：“社稷壇春秋祭，每用鋪壇五色土二百六十石，順天府民取而輸之神宮監(jiān)石加八斗?！??？〉戎翂喽妊裕撼Ｄ晁斖劣靡凿亯窨啥缢姆?，若厚止一寸，則僅用百一十石而足。遂以為請(qǐng)得旨鋪壇土止以厚一寸為度，令今后但如此數(shù)辦納”。

清代在北京附近取“五色土”?！度障屡f聞考·國(guó)朝宮室》記載：“壇面土由涿、霸二州，房山、東安二縣豫力，解部同太常寺驗(yàn)用”，規(guī)定了取土州縣為北京南面的涿州、霸州、房山縣和東安縣?！稓J定工部則例·祭·社稷壇》記載：“每祭，社稷壇上敷五太常寺前期行文工部，轉(zhuǎn)行涿州春、秋兩季各進(jìn)黃土十袋又七分七厘，青、赤、白、黑土各九袋。房山縣春、秋二季，各進(jìn)黃土五袋二斤，青、赤、白、黑土五袋。東安縣春季進(jìn)青、黃、赤、白、黑土五十六袋五十斤一兩五錢。霸州秋季進(jìn)黃土十二袋十五斤一兩五錢，青、赤、白、黑各十一袋十斤”，規(guī)定了涿州、房山縣、東安縣和霸州取土的季節(jié)和重量。清代的涿州、房山縣、東安縣、霸州對(duì)應(yīng)現(xiàn)在的涿州市（河北省）、房山區(qū)（北京市）、廊坊市（河北?。?、霸州市（河北?。?。

民國(guó)時(shí)期，“社主石”半埋于土中。有清末日本人山本贊七郎的老照片為證，壇土鋪?zhàn)Ⅲ{，社主石上加蓋木蓋，與《清會(huì)典》記錄一致。

1953年，社稷壇中心樹(shù)立國(guó)旗桿，將“社主石”移至壇門外空地。

1954年2月，社稷壇西門臺(tái)階的剪切節(jié)理被地質(zhì)部長(zhǎng)李四光發(fā)現(xiàn)。

1964年6月-9月，將“五色土”一一取出，過(guò)篩后，恢復(fù)原位。

1967年，社稷壇上種植棉花，但并未對(duì)“五色土”造成大的破壞。

1973年8月，經(jīng)北京市建設(shè)委員會(huì)同意及北京市革命委員會(huì)副主任萬(wàn)里批準(zhǔn)，恢復(fù)“五色土”。工程分兩步實(shí)施，先撤掉國(guó)旗桿、重新安放“社主石”，然后鋪設(shè)“五色土”。將國(guó)旗桿挖出后發(fā)現(xiàn)黃土埋深40～50厘米，底部為經(jīng)夯實(shí)密度更大的土質(zhì)，原位放回“社主石”，半埋于土中，“社主石”為高1.2米、橫截面為50厘米的立方體（頂部金字塔形）?！拔迳痢边^(guò)篩，先在不同顏色的土之間鋪設(shè)木條加以定位，然后將“五色土”分別取出（土厚均為40～50厘米，底部為黃色土），經(jīng)過(guò)人工拍散、反復(fù)過(guò)篩后，重新鋪設(shè)進(jìn)祭壇，用木樁人工壓實(shí)。除紅色土運(yùn)自房山縣，其它顏色的土均為壇內(nèi)挖出過(guò)篩后回填的原土。施工人員為公園工程班職工。后來(lái)幾次對(duì)“五色土”的整修，也都是將壇土翻整，并未混入其它的土。

1983年，社稷壇四周設(shè)置了1.26米高的鐵護(hù)欄。

1985年10月25日-1986年4月25日，“五色土”分顏色全部移至壇臺(tái)下，補(bǔ)充10～20厘米厚的黃土軋實(shí)，再將“五色土”分別恢復(fù)原位，填平分格軋實(shí)，要求低于大理石臺(tái)基內(nèi)邊向下1厘米。

1991年8月-1995年6月，在社稷壇開(kāi)設(shè)露天舞場(chǎng)，舉辦營(yíng)業(yè)性舞會(huì)，在“五色土”壇面擺放音響設(shè)備，但并未破壞“五色土”。

1994年11月10日，對(duì)“五色土”進(jìn)行修整，經(jīng)過(guò)翻篩壇土，按五方顏色進(jìn)行了回填，恢復(fù)了“五色土”色彩鮮明、界限明了的原貌。

2016年8月6日，筆者配合中山公園管理處調(diào)查了“社主石”和“五色土”。

2020年9月24日，筆者調(diào)查了社稷壇臺(tái)基所用大理石的種類。

社主石測(cè)量

定位：北緯3 9°5 4′3 5.2″，東經(jīng)116°23′18.9″，海拔47米?！吧缰魇毕虏拷叫?，南北長(zhǎng)0.515米，東西長(zhǎng)0.50米。

社主石上部為正四棱錐體，高5厘米。正四棱錐尖頂至土面高度為21厘米。頂部經(jīng)常年風(fēng)化，略顯圓滑。

羅盤測(cè)量。社主石下部邊長(zhǎng)，南北走向180°，東西走向265°。正四棱錐體頂面坡角東坡41°，南坡35°，西坡33°，北坡33°。

五色土測(cè)量

“五色土”外部邊緣的大理石臺(tái)基頂面，寬0.48米。

“五色土”布局：東青、南紅、西白、北黑，4種顏色的土從中心向邊部呈梯形展布，土與土之間交界線的走向：青土與紅土135°，紅土與白土215°，白土與黑土315°，黑土與青土35°。

五色土與社主石采樣分析

“五色土”取樣，作化學(xué)分析?！吧缰魇边呴L(zhǎng)中點(diǎn)（0.25米），畫延長(zhǎng)線（貫穿黃土）至黃土與青土交界線，從“社主石”到該延長(zhǎng)線0.30米處取黃土樣品，取樣深度7厘米，樣品重24克。黃土與青土交界線中點(diǎn)（即1.5米），畫延長(zhǎng)線（貫穿青土）至壇臺(tái)邊緣距離為5.9米，在該延長(zhǎng)線中點(diǎn)（即2.95米）取青土，挖土坑直徑12厘米，取樣深度6厘米，樣品重17克。以相同的方法取紅土20克，白土22克，黑土22克（取樣深度9厘米）。所有的采樣點(diǎn)取樣后，均回填。

“五色土”的5個(gè)樣品送至中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，對(duì)其中的61項(xiàng)微量元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：

“五色土”代表了中國(guó)東、南、西、北、中各個(gè)地區(qū)的主要土壤類型，從表中我們可以看出：

青土：三氧化二鋁（Al2O3）、氧化鐵（FeO）的含量明顯高于其它的土，高含量的三氧化二鋁和氧化鐵使得土壤呈現(xiàn)青色。推測(cè)最早取土為泰山周邊的太古宙變質(zhì)巖風(fēng)化物。

紅土：三氧化二鐵（Fe2O3）、二氧化硅（SiO2）的含量很高，三氧化二鐵的含量明顯高于其它的土，高含量的三氧化二鐵使得土壤呈現(xiàn)紅色。這與季風(fēng)氣候造成的中國(guó)南方高溫多雨有關(guān)，土壤中的活性礦物被淋溶殆盡，使得土壤脫硅，鐵鋁富集，即紅土化作用明顯。

白土：氧化鈣（CaO）和二氧化碳（CO2）含量高，氧化鈣含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其它的土，致使土壤呈現(xiàn)白色。這是由于中國(guó)西部的土壤鹽堿化嚴(yán)重，土壤中鹽土和堿土的含量很高。

黑土：二氧化硅（Si O2）、三氧化二鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化鈉（Na2O）的含量較高，而高含量的有機(jī)質(zhì)使得土壤呈現(xiàn)黑色。北京地區(qū)濕地眾多，發(fā)育含量高的有機(jī)質(zhì)。

黃土：二氧化硅（SiO2）、氧化鈣（CaO）的含量較高，這反映了黃土形成于干旱半干旱的氣候環(huán)境，土壤中有機(jī)物含量少，呈現(xiàn)黃色。自然黃土垂直節(jié)理發(fā)育，濕陷性明顯，地下水垂直下滲，將氧化鈣富集，形成大量的鈣質(zhì)結(jié)核。

五色土單位重量下部分化學(xué)元素所占百分比（單位：WT%）

為了搞清楚“五色土”和“社主石”的來(lái)源，又對(duì)“五色土”中的礫石及“社主石”殘片分別取樣，進(jìn)行巖礦鑒定。

5種土中均有礫石分布其中，相應(yīng)地取青土礫石一塊（重67克），紅土礫石一塊（重13克），白土礫石一塊（重20克），黑土礫石一塊（重9克），黃土礫石一塊（重6克）。社主石殘片（重8克）。

青土中的礫石定名為“方解石網(wǎng)脈充填的碎裂安山巖”。肉眼觀察：淺灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)育白色網(wǎng)脈，弱風(fēng)化。鏡下觀察：斑狀結(jié)構(gòu)，碎裂后網(wǎng)狀方解石充填。斑晶：斜長(zhǎng)石，見(jiàn)聚片雙晶，斑晶粒度約0.2毫米。斑晶約占巖石15%?；|(zhì)：玻璃質(zhì)，多已脫?；?。約占原巖石85%。脈體：方解石脈，呈網(wǎng)狀分布。為巖石破裂后充填的方解石脈，網(wǎng)脈約占巖石的15%。

紅土中的礫石定名為“細(xì)粒石英砂巖”，與南方丹霞地貌周邊的礫石類似。肉眼觀察：淺灰色細(xì)粒結(jié)構(gòu)，堅(jiān)硬，弱風(fēng)化。鏡下觀察：砂狀結(jié)構(gòu)，由碎屑和膠質(zhì)結(jié)構(gòu)組成。碎屑約占90～95%，膠結(jié)物5～10%。碎屑：由石英組成，極少量長(zhǎng)石白云母。石英顆粒磨圓好，粒度0.1～0.2毫米。見(jiàn)一粒鋯石，約0.1毫米。膠結(jié)物：泥質(zhì)，充填類型：孔隙式充填。沿裂隙有鐵質(zhì)浸染。

白土中的礫石定名為“碳酸鹽化（沉）晶屑凝灰?guī)r”，與西部鹽堿地中的礫石類似。肉眼觀察：淺灰色細(xì)粒結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)硬，弱風(fēng)化。鏡下觀察：碎屑結(jié)構(gòu)，碎屑約占90%，膠結(jié)物約占10%。碎屑（晶屑）：長(zhǎng)石，約占碎屑的90%，多為棱角狀，粒度0.1毫米，見(jiàn)聚片雙晶者，也有鉀長(zhǎng)石的紡錘狀格子雙晶。石英：占碎屑的7%，干涉色為黃色，棱角狀，粒度約0.1毫米。黑云母及巖屑：占碎屑物3%左右，粒度約0.1毫米。膠結(jié)物：微晶方解石，為凝灰質(zhì)碳酸鹽化產(chǎn)物?？紫妒侥z結(jié)。

黑土中的礫石定名為“巖屑晶屑凝灰?guī)r”，與北京濕地周邊的礫石類似。肉眼觀察：淺灰色細(xì)粒結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)硬，弱風(fēng)化。鏡下觀察：巖屑晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，巖屑晶屑約占65%，膠結(jié)構(gòu)約占35%。巖屑和晶屑：長(zhǎng)石晶屑：棱角狀，少量為自形板狀，少量有磨圓，粒度0.05～0.15毫米。長(zhǎng)石約占碎屑80%。巖屑：棱角狀-圓狀，粒度0.05～0.15毫米，約占碎屑20%。膠結(jié)物為凝灰質(zhì)，多脫玻化，基底式膠結(jié)。

黃土中的礫石定名為“碳酸鹽化（沉）晶屑凝灰?guī)r”，與黃土高原中的礫石類似。肉眼觀察：淺灰色細(xì)粒結(jié)構(gòu)，較堅(jiān)硬，弱風(fēng)化。鏡下觀察：由碎屑和膠結(jié)物組成。碎屑約80%，膠結(jié)構(gòu)約20%。碎屑：主要由長(zhǎng)石組成，多為棱角狀，少量有磨圓，長(zhǎng)石占碎屑的95%。巖屑：棱角狀鐵質(zhì)浸染。碎屑粒度0.05～0.10毫米。局部有碳酸鹽化，集中分布成1毫米左右的條帶。膠結(jié)物為凝灰質(zhì)，碳酸鹽化，轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕Х浇馐?/p>

“社主石”小殘片在黃土分布區(qū)被撿到，定名為“細(xì)?；◢弾r”。肉眼觀察：細(xì)粒結(jié)構(gòu)，由石英長(zhǎng)石等組成，弱風(fēng)化。鏡下觀察：細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，微斜長(zhǎng)石：他形粒狀，0.2～1.0毫米，紡錘狀格子雙晶，35～40%；斜長(zhǎng)石：他形粒狀-半自形板狀，0.2～1.0毫米，35%左右。石英：他形粒狀，0.2～1.0毫米，20%。白云母：片狀，鮮艷干涉色，0.3毫米左右，約2%。

社稷壇的大理石臺(tái)基

社稷壇的大理石臺(tái)基石料產(chǎn)自北京西山房山的大石窩村，地質(zhì)構(gòu)造為石門背斜，地層為15億年前海洋沉積的中元古代霧迷山組一段硅質(zhì)條帶白云巖，經(jīng)1億年前石門村上涌的花崗巖烘烤變質(zhì)成疊層石（螺絲轉(zhuǎn)）、紋層狀（磚渣）、青石、青白石、艾葉青和白石大理巖。

臺(tái)基從下至上有3級(jí)，東面南側(cè)第1級(jí)第2塊（由南向北數(shù)）為紋層狀（磚渣）大理巖，南面步道第2級(jí)為艾葉青大理巖，西面北側(cè)第3級(jí)第2塊（由北向南數(shù)）為具有X節(jié)理的大理巖，北面步道第2級(jí)為疊層石（螺絲轉(zhuǎn)）大理巖，疊層石是地球早期生命的遺跡化石，形成時(shí)向大氣釋放了大量的氧，為后期的生命大爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

保護(hù)和傳承建議

根據(jù)明清史料記載、“五色土”化學(xué)分析及土中所含礫石的巖礦鑒定，并結(jié)合中國(guó)土壤顏色的分布，將來(lái)“五色土”的土源地?cái)M定位以下兩部分：

傳承明代的全國(guó)取土。青土可取山東泰山腳下太古宙變質(zhì)巖風(fēng)化物（中華民族的祖山），紅土可取江西紅壤（紅色根據(jù)地），白土可取河西走廊的鹽堿地（絲綢之路），黑土可取黑龍江大慶地區(qū)的沼澤土（大慶油田），黃土可取自陜西黃帝陵周邊（中華文明的始祖）。

傳承清代的北京附近取土。青土可取密云水庫(kù)周邊的太古宙密云群變質(zhì)巖風(fēng)化土（與泰山同時(shí)期的巖石），紅土可取十三陵盆地南邊的龍虎臺(tái)和紅泥溝（古代十三陵風(fēng)水的延續(xù)），白土可取房山區(qū)大石窩漢白玉大理巖的風(fēng)化土（古都北京的石料風(fēng)化物），黑土可取海淀區(qū)山后稻田土（北京灣濕地），黃土可取門頭溝區(qū)馬蘭黃土（中國(guó)最早研究黃土的地方）。

上述兩種方案目前只停留在討論層面，究竟這些地方是否適合作為“五色土”的取土源地？還需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和科學(xué)分析。

臺(tái)基大理石的抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)，以保護(hù)為主，但要核實(shí)房山區(qū)大石窩村具體的石料產(chǎn)地。

西門臺(tái)階上的剪切節(jié)理被李四光發(fā)現(xiàn)

1954年2月的一天，地質(zhì)部長(zhǎng)李四光去中山公園，在社稷壇西門臺(tái)階的一塊石板上，看到X節(jié)理滿布，拍照的圖版附在《旋卷構(gòu)造及其他有關(guān)中國(guó)西北部大地構(gòu)造體系復(fù)合問(wèn)題》一文后面的圖版Ⅰ說(shuō)明：“北京中山公園五色士（社稷壇）西門口外鋪在臺(tái)階上的一塊大理石化石灰?guī)r石板上面（即層面）露出的初次（原始性）及二次(輔協(xié)性)扭性和張性節(jié)理。與石板前面斜交而又互相交叉的‘侶對(duì)爾錢’似的裂縫，都是初次扭節(jié)理，注意它們的形狀如刀切一般的整齊；與石板前面平行、而又切斷兩組交叉扭節(jié)理的裂縫，都是二次張性節(jié)理”。

公園西墻下的地?zé)峋?wù)中南海

中山公園地?zé)峋ň幪?hào)：京熱-20）位于“來(lái)今雨軒飯莊”內(nèi)，地理坐標(biāo)北緯39°54′34.0″，東經(jīng)116°23′10.3″，海拔高57米。1975年1月，北京市地質(zhì)局開(kāi)發(fā)地?zé)?，為北京的?jié)能服務(wù)。同時(shí)，為表達(dá)對(duì)毛主席的熱愛(ài)，在中山公園西墻內(nèi)開(kāi)鑿地?zé)峋?，想讓毛主席也能用上北京的地下熱水，以此推?dòng)中國(guó)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用。1976年3月21日在中山公園“來(lái)今雨軒飯莊”內(nèi)打成一口深2600米、溫度69.5℃、日出水量760～1000立方米的地?zé)峋?/p>