北京平原区第四纪地层划分研究新进展

张则东

【摘 要】作为我国的首都，近年来北京的发展重心东移，因此对北京平原区的第四纪地层进行研究，将对北京东部平原区的发展建设提供重要指示意义。通过阅读大量北京平原区第四纪地层相关研究进展的文献，对其第四纪地层特征及各地层单元的划分作了概括性总结。以此为根基，对北京平原区第四纪地层研究进行分析探讨，力求更加全面地了解该地区第四纪地层划分方法的研究。

【关键词】北京平原区;第四纪地层;特征及划分

北京平原区位于我国自然环境过渡地带，地处华北平原的西北边界，其西、北及东北三面分别被太行山、军都山和燕山及其支脉所包围。北京平原便是由从这些山脉流出的永定河、潮白河、温榆河等大小河流及其支沟经过几十上百万年联合作用堆积而形成的。研究北京平原区第四纪地层特征可以更好的了解该地区的地层情况，为社会建设提供更可靠的理论基础。

1.第四纪地层现状

北京平原下伏基岩埋深变化较大，存在多条断裂，构成了著名的北京断陷盆地[1]。因此北京平原区第四系地层沉积类型复杂，沉积厚度变化大，山前沉积厚度在零至几十米之间，在大兴隆起上，第四系沉积厚度通常为200m左右，例如赵勇等[2，3]对北京大兴凸起南部的PGZ05和PGZ01钻孔剖面进行第四纪磁性地层学研究，通过综合运用磁性地层、岩石地层以及AMS14C测年研究，将PGZ05孔的第四纪底界定位于181.35m处，且该处亦为一重要岩性（棕红色半固结黏土）界限，另外该项研究还将其中更新统、上更新统以及全新统的底界分别定位于75.6m、57.2m和17.35m;PGZ01孔第四纪底界位于280m处，中更新统底界位于78.35m处，上更新统底界位于56.6m，全新统底界位于18.95m处。另外发现沉积凹陷地区沉积厚度可达600m以上[4]，北京平原地区第四纪存在两个沉降中心：其一为顺义凹陷，第四系厚200-700m;其二为沙河凹陷，第四系厚 300-400m[5]。北京平原区第四系沉积类型复杂，主要有河流相沉积、湖沼相沉积和河床型、湖泊泥炭沉积，平原区主要是由冲击相和沉积坳陷的沉积物构成的扇形平原[6，7]。

对于北京平原区第四纪地层划分的问题，前人[8-11]已进行过多次研究，20世纪80年代左右，已经基本上建立了北京平原区的第四纪地层层序。各路专家、学者、及第四纪工作者运用不同的方法对北京地区的地层划分也不尽相同，采用的划分方案也各有所异。例如，按时代划分，北京平原区第四系地层全新统、上更新统、中更新统以及下更新统皆有;李鼎容[12]等将北京地区第四系更新统划分为下更新统夏垫组、中更新统翟里组和上更新统军营组;北京市区域地质志[13]中将北京平原区地层划分为下更新统泥河湾组、中更新统周口店组、上更新统马兰组以及全新世早期的肖家河组、中期的尹各庄组和晚期的刘斌屯组;而北京市地层表[14]中还将各个更新统地层划分之间添加了冰期堆积阶段。另外，对于全新世地层，陈方吉[15]又分为古全新世长沟组（12-8ka年）、早全新世尹家河组（8-6ka年）、中全新世尹各庄组（6-2ka年）和晚全新世刘斌屯组（2ka-今）;张子斌等[16]又分为古全新世坟庄组（13.1-10.1ka年）、早全新世高里掌组（10.1-7.7ka年）、中全新世桃山组（7.7-2.1ka年）和晚全新世辛力屯组（2.1ka-今）。

2.第四纪地层厚度特征

前人对于北京平原区第四系各个阶段地层厚度的划分研究也做了相当多的工作。例如徐倩华[17]在对北京平原地区的第四纪地层与新构造运动研究中将下更新统厚度定在0-380m之间，且沉积中心判断有6处;中更新统厚度定在0-280m之间，沉积中心有10余处;上更新统厚度定在0-120m之间，沉積中心有20余处;全新统厚度定在0-30m之间，沉积中心有数十处。孙佳珺[18]等在基于北京钻孔资料的前提下对北京平原区第四纪地层进行划分，认为，北京平原区下更新统的厚度在0-310m之间不等，处在比较快速沉积区域表现为两点，一是位于西北部的天竺镇以西;二是北京平原区的东南部马驹桥镇以南。北京平原区中更新统厚度在0-250m之间，上更新统厚度在0-100m之间，上更新统的展布格局较中更新统有所变化，其两个沉积中心分别为马池口-沙河沉积中心和天竺镇沉积中心。研究区全新统厚度在20m上下徘徊，但在天竺沉积中心却达到了200m左右。蔡向民[19]等认为北京平原区下更新统的厚度不均匀。冲洪积扇分布区厚度较薄，几米到几十米。沉积凹陷区厚度较大，后沙峪凹陷经天竺钻孔揭露，下更新统厚度达338m。中更新统厚度在冲洪积扇分布区较薄，一般几米到数十米，城区及西部较薄。后沙峪凹陷中更新统厚度约143m。平原区上更新统厚度一般5-30m，在顺义至通州一带的沉积凹陷中心，沉积物厚30-70m。北京平原全新统厚度在5-40m。城区全新统厚度在10m左右，昌平辛力屯、平谷马昌营全新统厚度30m左右，通州徐辛庄、大兴魏善庄全新统厚度为40m左右。并且从其研究内容可看出，即使全新统在北京平原区南部也有沉积中心，但是更新统和全新统主要的沉积中心集中在北部范围。

3.第四纪地层岩性特征

北京平原地处山前冲洪积扇分布区，区内湖泊密布，河流纵横，沉积环境多样。对于北京平原区第四系地层的岩相情况，从蔡向民[19]在其关于北京平原区第四纪地质研究新进展中可得出，北京平原区主体上是由两个较大的冲洪积扇（潮白河冲洪积扇、永定河冲洪积扇）和两个沉积凹陷（马池口凹陷和后沙峪凹陷）组成。徐倩华[17]将早更新世的沉积物类型划分为坡洪积物、洪冲积物、冲积物、湖沼沉积物;在中更新世，研究区的总体沉积相格局与早更新世相似，因此，中更新世的沉积物类型可以依然可以划分为坡洪积物、洪冲积物、冲积物、湖沼沉积物;晚更新统主要的沉积物岩相类型有洪积物、冲积物及风成堆积物;全新世的沉积环境，与现今的地理格局基本一致，主要的沉积物类型为洪积物、冲积物及湖沼沉积物;其划分的岩性特征及标志如表1所示。宫晓健[5]划分的岩性特征则如表2所示。

另外，前人对于北京平原区全新世地层进行研究时发现，北京全新世地层中泥炭比较发育。例如据丁嘉贤[20]等研究发现在昌平区冷泉、辛庄、高里掌和辛力屯一带的广大地区，发现地下1-2m处见有棕褐色、黑褐色含螺贝壳的泥炭层，厚可达数米。其中高里掌村附近泥炭层埋深2-3m，泥炭层厚0.3-4.5m，厚度稳定。经测定，泥炭层底部14C年龄为（9930±150）a，顶部泥炭层14C年龄约3ka。陈方吉[15]认为古全新世（12-8ka年）为第一个草木炭成碳期，中全新世（6-2ka年）为第二个草木炭成碳期，且分布更广。张子斌等[16]认为北京地区全新世泥炭堆积始于古全新世，发展于早全新世，繁盛于中全新世，至晚全新世结束。这对于北京地区第四纪全新世地层的辨别又有了新的见解。

4.第四纪地层划分新认识

对于北京东部平原区的第四纪地层研究有大量文献可寻，阅读发现对于早更新世和中更新世这种较长时间尺度的底界确定，一般选用岩石地层学和磁性地层学方法，对于较短尺度的晚更新世和全新世底界的确定一般选用碳同位素和释光法测年。但对于晚第四纪地层的确定在没有运用直接的定年手段下，运用岩石地层学方法不失为一种较普遍可靠的手段。其中运用岩石地层学方法来划分晚第四纪地层的最典型代表当属王强、赵勇等人对于华北山前平原的第四系研究结果，他们在没有准确年代指标进行地层佐证的时候利用了一套识别华北山前平原晚第四纪各地层底界的标志层方法。其对于全新统底界的判断认为基于北方沿海末次冰消期以来气候转暖、陆域地下水水位亦随之上升、淡水湿地开始发育（潜育化环境，即还原环境，沉积物一般以黑色等深色为主）的特点，对于没有泥炭发育、或是没有测年的地层剖面，则选择偏氧化层段（LGM）开始积水、贫营养湖沉积或含有机质层位的出现作为全新世的开始[21，22]。对于上更新统底界的判断则是依据深海氧同位素曲线反映的气候变化解释全球气候背景下的区域地层响应，上更新统底界大致相当于深海氧同位素第5阶段（MIS5）的开始时期，其开始年代大致相当于古地磁Blake极性亚时（126KaB.P.），海侵的发生与孢粉学确定的暖期气候基本相当。这一界线的下伏地层即是潴育化（潴育化环境，即氧化环境与还原环境交替出现，沉积物颜色丰富多变，且富含杂色锈染）夹杂潜育化的“杂色”黏土沉积，且垂向地层中自上而下首次出现钙质结核较为富集的层位[2，3，23-25]。另外他们发现华北北部山前平原区中更新统的地层厚度在部分区域存在过薄现象[3，21，23]，其对于中更新统的认识认为此区域存在着过路作用[26]所造成的地层间断。而根据岩石地层学原则，其认为长期以来在华北平原钻孔地层深处出现的产生在暖湿气候下富铝化作用所致的棕红色黏土[22，27]可作为识别上新统顶部特征的岩石地层标志单元，其下有大量发育属于洪水泥石流堆积的泥砾层[28]。

5.结论与展望

综合上述总结，我们可以得出，在没有准确定年手段的前提下，结合前人对于北京平原区地层的相关研究及总结，我们仍然有办法可以很好地确定出研究区内不同研究点相关地层的厚度以及岩性等特征，这无疑给北京平原区以后的地层研究以及工程建设提供了很好地理论思路。对于北京地区的第四纪地层的划分有多重方法，其中最方便简洁的便是通过测年的手段进行划分，但是往往会受到样品偏差的影响而使测年有一定的误差，因此，通过结合前人的研究，将测年手段与地层特征进行综合判断，将会更加准确的进行地层定年与年代划分。

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（作者单位：河北地质大学）