呂金波

(北京市地質(zhì)調(diào)查研究院,北京 102206)

北京有1個(gè)世界地質(zhì)公園,是世界上擁有地?zé)岬?個(gè)國(guó)家首都之一.長(zhǎng)城、京杭大運(yùn)河、元大都和明北京對(duì)世界的影響深遠(yuǎn),這些都與北京的地理位置和地質(zhì)背景有關(guān)系(見(jiàn)圖1).

圖1 北京世界文化遺產(chǎn)與世界地質(zhì)公園分布

1 北京是有世界地質(zhì)公園的首都城市

目前,全球共有66家世界地質(zhì)公園,其中歐洲37家,中國(guó)22家,日本3家,伊朗1家,馬來(lái)西亞1家,巴西1家,澳大利亞1家.2006年9月17日,在英國(guó)北愛(ài)爾蘭首府Belfast召開(kāi)的第2屆世界地質(zhì)公園大會(huì)上,"中國(guó)房山世界地質(zhì)公園"正式獲得聯(lián)合國(guó)教科文組織批準(zhǔn)并授牌,使北京成為全球第1個(gè)擁有"世界地質(zhì)公園"的首都城市.

房山世界地質(zhì)公園與門(mén)頭溝、石景山、海淀和昌平等山區(qū)并稱為中國(guó)地質(zhì)工作的搖籃.1863年9月,美國(guó)學(xué)者Pumpelly Raphael來(lái)到北京西山調(diào)查煤礦, 1867年發(fā)表了第1篇有關(guān)中國(guó)地質(zhì)的論文,.提出了"震旦方向"的概念[1],1882年德國(guó)學(xué)者Richthofen Ferdinand Von 提出了"震旦系"地層名稱[2].1918年瑞典人Johan Gunnar Andersson發(fā)現(xiàn)了周口店園區(qū), 1923年奧地利人Otto Zdansky在周口店第1地點(diǎn)找到了第1枚人的臼齒化石,1929年12月2日裴文中在周口店洞穴碎屑堆積物中發(fā)現(xiàn)了第1顆完整的北京猿人頭蓋骨.

地質(zhì)公園北部大石河流域有百花山-白草畔園區(qū)、圣蓮山園區(qū)和石花洞園區(qū).大石河北岸有侏羅紀(jì)火山巖構(gòu)成的草甸景觀百花山-白草畔園區(qū),北方罕見(jiàn)的小型巖溶盆地景觀-圣蓮山園區(qū).其中,石花洞園區(qū)發(fā)育巖溶洞穴群,洞層最多(8層),石盾200多個(gè),為世界之最;毛細(xì)滲透水沉積的石毛(銀狐),滴水沉積的石筍,流水沉積的石旗,池水沉積的月奶石,有被鈣華掩蓋的唐代題字,有《水經(jīng)注》中記載的孔水洞[3].

地質(zhì)公園南部拒馬河流域有白石山、野三坡、十渡和云居寺-上方山園區(qū).白石山園區(qū)發(fā)育大理巖峰叢地貌,野三坡園區(qū)發(fā)育巖溶峽谷地貌,十渡園區(qū)發(fā)育華北地區(qū)最為典型的房山地貌(新近紀(jì)石林與第四紀(jì)巖溶陡壁的組合形態(tài))[4].石門(mén)花崗巖體的熱力變質(zhì)作用,"烤白了"高莊的漢白玉大理巖,成為紫禁城、明清皇陵和皇家園林的唯一石料區(qū);"烤白了"云居寺-上方山園區(qū)所在的云帶山,故有云水洞、云居寺之名[5].

地質(zhì)公園東部的良鄉(xiāng)地?zé)崽锖投伊治髦苓z址尚未劃入地質(zhì)公園.董家林村附近發(fā)現(xiàn)距今3000多年前的西周都城遺址,是北京城的發(fā)源地.

2 長(zhǎng)城與大運(yùn)河兩大古建工程在北京交匯

長(zhǎng)城長(zhǎng)約6000km,緯向展布于中國(guó)北方的山脈之中,是世界最長(zhǎng)的軍事工程.京杭大運(yùn)河長(zhǎng)約1794km,經(jīng)向展布于中國(guó)東部的平原上,是世界最長(zhǎng)的人工運(yùn)河.兩大工程一緯一經(jīng)交匯于北京,為北京古城的發(fā)展做出了貢獻(xiàn).

(1)長(zhǎng)城

長(zhǎng)城是世界上最長(zhǎng)的人工墻.東起山海關(guān),西至嘉峪關(guān),全長(zhǎng)約6000km,橫跨中國(guó)北方7個(gè)省、市、自治區(qū).春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,各國(guó)為了御敵,修筑城墻.秦統(tǒng)一中國(guó)后,把分段的城墻連接起來(lái),形成萬(wàn)里長(zhǎng)城,以后各朝陸續(xù)增修,直至明代,逐漸形成如今的面貌.萬(wàn)里長(zhǎng)城是世界歷史上偉大的工程之一.1987年被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》.

修建長(zhǎng)城既要利用良好地形,又要克服山區(qū)許多地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題,古人在這些方面都具有無(wú)比的智慧和毅力.

(2)大運(yùn)河

京杭大運(yùn)河開(kāi)于春秋,完于隋代,盛于唐宋,直于元代,疏于明清.大運(yùn)河北起通州,經(jīng)北京、天津、河北、山東、江蘇和浙江等2市4省,貫通海河、黃河、淮河、長(zhǎng)江和錢(qián)塘江等5大水系,全長(zhǎng)約1794km,南達(dá)杭州.大運(yùn)河有2500多年的歷史,長(zhǎng)度是蘇伊士運(yùn)河的16倍,巴拿馬運(yùn)河的33倍,是世界上最長(zhǎng)和最古老的人工運(yùn)河.

元朝為南糧北運(yùn)開(kāi)鑿運(yùn)河.把原來(lái)以洛陽(yáng)為中心的隋代橫向運(yùn)河,修筑成以元大都為中心的縱向大運(yùn)河.大運(yùn)河分為7段,最北段稱通惠河,自昌平區(qū)白浮泉經(jīng)昆明湖至積水潭,長(zhǎng)約82km.通州區(qū)到天津稱北運(yùn)河,長(zhǎng)約186 km;天津到臨清稱南運(yùn)河,長(zhǎng)約400 km;臨清到臺(tái)兒莊稱魯運(yùn)河,長(zhǎng)約500 km;臺(tái)兒莊到淮陰稱中運(yùn)河,長(zhǎng)約186km;淮陰到瓜州稱里運(yùn)河,長(zhǎng)約180 km;鎮(zhèn)江到杭州稱江南運(yùn)河,長(zhǎng)約330km.

雖然大運(yùn)河尚未成為世界文化遺產(chǎn),但掩蓋不了對(duì)世界的影響力.北運(yùn)河之上稱溫榆河水系,發(fā)源于十三陵盆地的東沙河、關(guān)溝的北沙河、寨口的南沙河和玉泉山的清河.地質(zhì)上處于潮白河洪積扇與永定河洪積扇的交匯處,兩個(gè)洪積扇的溢出帶水源豐富,成就了京杭大運(yùn)河的最北段,是大運(yùn)河的起點(diǎn).

大運(yùn)河工程既利用了地表水,又大量利用了山前洪積扇溢出帶的地下水,其成效十分顯著,充分展示了中華民族的智慧.

3 北京世界文化遺產(chǎn)的地質(zhì)背景

北京列入世界文化遺產(chǎn)的長(zhǎng)城、周口店"北京人"遺址、頤和園和明十三陵具有特殊的良好地質(zhì)背景.

(1)長(zhǎng)城(北京段)

長(zhǎng)城北京段東起金山嶺、中過(guò)慕田峪、西至八達(dá)嶺,其地質(zhì)構(gòu)造特征使沿線最為壯觀.

金山嶺長(zhǎng)城被司馬臺(tái)水庫(kù)截成兩段,稱為"二龍戲水".人們發(fā)現(xiàn)水下不斷冒出氣泡,說(shuō)明有泉水涌出.共有2股泉水,東部泉水涼,西部泉水熱.登上金山嶺,你會(huì)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)城內(nèi)外無(wú)論山嶺、還是河流,都是東西走向.長(zhǎng)城腳下的沉積巖,長(zhǎng)城南側(cè)的火山巖和古北口侵入巖,也都是東西向延長(zhǎng)的,這是因本區(qū)為印支東西向構(gòu)造帶的組成部分.這里有一種有趣的地質(zhì)現(xiàn)象,即10億年前的元古代地層覆蓋在1億年前的火山巖地層上,違反了老地層在下、新地層在上的基本原理.這是斷層反沖活動(dòng)的結(jié)果,在燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段,沿著斷層活動(dòng)面,把老地層推覆到新地層面上.古代的人類工程與天然的地質(zhì)構(gòu)造達(dá)到了完美的統(tǒng)一,是該處地質(zhì)現(xiàn)象的一個(gè)特色.

慕田峪長(zhǎng)城為古代黃花路渤海所下轄的7個(gè)隘口之一.長(zhǎng)城在這里呈西北-東南走向,東南低緩,西北陡峭.這是因?yàn)闁|南的長(zhǎng)城建在1.5億年前形成的長(zhǎng)園閃長(zhǎng)巖體上,巖石中的礦物粒度細(xì),節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化層較厚,基巖裂隙水豐富,形成了低緩的山坡和較好的植被;越過(guò)16號(hào)敵樓后,長(zhǎng)城腳下的巖石變得陡峭,直上牛犄角鞭,高差達(dá)500m,長(zhǎng)城坐落在12.2億年前形成的霧迷山組硅質(zhì)條帶白云巖上,巖溶陡壁托起了長(zhǎng)城.在兩種巖石的交接處,由于長(zhǎng)園巖體阻水,形成了許多泉水.

八達(dá)嶺海拔1015m,地質(zhì)背景為花崗雜巖,巖石上的長(zhǎng)城最為雄偉.八達(dá)嶺地區(qū)為中生代燕山期侵入巖,包括侵入體120個(gè),出露面積540.45km2,可劃分為8個(gè)超單元,20個(gè)單元.在居庸關(guān)北的三轎子山附近,可以見(jiàn)到花崗巖上頂霧迷山組白云巖的景觀.在八達(dá)嶺城關(guān)拐角處的花崗巖壁上,一條基性巖脈沿山而下,恰似一條青龍,故名"青龍橋".八達(dá)嶺雜巖的主體部分為似斑狀花崗巖,主要礦物成分是正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英,巖石堅(jiān)硬,形成形狀各異的花崗巖地貌,長(zhǎng)城隨著花崗巖地貌上下起伏,達(dá)到了自然與人類工程完美統(tǒng)一的效果.

(2)周口店"北京人"遺址

周口店"北京人"遺址為房山世界地質(zhì)公園的一個(gè)園區(qū).楊鐘健建立了洞穴堆積層上部1～10層的中更新世地質(zhì)剖面,賈蘭坡建立了下部11～13層和底礫層的中更新世地質(zhì)剖面.1987年被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》.

周口店"北京人"遺址洞穴,沿著馬家溝組灰?guī)r走向東西方向發(fā)育,頂蓋堆積為第1層洞穴,山頂洞為第2層洞穴,猿人洞為第3層鎖孔型洞穴.裴文中和賈蘭坡各發(fā)現(xiàn)3顆猿人頭蓋骨.周口店猿人的發(fā)現(xiàn)結(jié)束了自19世紀(jì)末荷蘭人E.Dubois發(fā)現(xiàn)爪洼猿人以來(lái),猿人是人還是猿的爭(zhēng)論,確立了猿人在人類演化史中的地位,建立了華北中更新統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)剖面.

(3)頤和園

頤和園位于北京西北郊,金代建金山行宮,明代改建為好山園,清乾隆十五年(1750年)改建為清漪園,光緒十四年(1888年)慈禧太后改建為頤和園.全園以萬(wàn)壽山為中心,占地2.9km2,其中湖泊面積約占3/4.1998年被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》.

昆明湖底部的基巖為背斜構(gòu)造,巖石為奧陶紀(jì)馬家溝組石灰?guī)r,突水性良好,遇到萬(wàn)壽山二疊紀(jì)紅廟嶺組砂巖的阻隔,極易形成諸多泉水.元朝郭守敬引白浮泉水入大都城,注入昆明湖.

1996年12月28日,昆明湖進(jìn)行了240年以來(lái)的第一次清淤,通過(guò)取樣研究獲知,昆明湖水起始于3500年前,3000年前穩(wěn)定成湖,水生植物開(kāi)始繁衍,公元1750年前屬于天然湖泊.1750年對(duì)湖區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖,湖水的面積增加了1倍,從此變?yōu)槿斯ず?天然湖與人工湖之間,在顏色、物質(zhì)組成、生物遺骸組合、化學(xué)元素等方面均有明顯的差異[6].

園中之萬(wàn)壽山造景巖石為堅(jiān)硬的長(zhǎng)石石英砂巖,是距今2.4億年前二疊紀(jì)形成的.因其在門(mén)頭溝的紅廟嶺出露比較完整,所以命名為"紅廟嶺砂巖".

(4)十三陵

明清皇家陵寢是我國(guó)明、清兩朝皇帝營(yíng)建的文物建筑,體現(xiàn)了中國(guó)封建社會(huì)的最高喪葬制度和千百年封建社會(huì)的宇宙觀、生死觀、道德觀和習(xí)俗.現(xiàn)保存完好的明皇家陵寢有:明皇陵、明孝陵、明祖陵、明十三陵、明顯陵.清皇家陵寢有:清永陵、清福陵、清昭陵、清東陵和清西陵.2000年被列入《世界文化遺產(chǎn)名錄》.2003年7月,明十三陵和明孝陵作為明清皇家陵寢的一部分收入《世界遺產(chǎn)名錄》.

明十三陵位于北京西北約40km處,在方圓約40km2的小盆地里,分布著明代13個(gè)皇帝的陵墓.十三陵是江西地理術(shù)士廖均卿選定的,即符合兩大山脈交匯的山勢(shì),又符合天空二十八星宿四分的地靈獸說(shuō),體現(xiàn)了天人合一,普天之下莫非王土的思想.

十三陵位于燕山與太行山的結(jié)合部.太行山像一條龍脊沿北東方向橫亙于華夏大地,龍頭北達(dá)盧龍縣,龍眼即為十三陵盆地.燕山向東綿延,到八達(dá)嶺一躍而起,第一個(gè)風(fēng)水寶地就是十三陵盆地.太行山脈體現(xiàn)的是"震旦方向",燕山山脈體現(xiàn)的是緯向構(gòu)造帶.一橫一縱的交點(diǎn)就是十三陵盆地.

按照地靈獸說(shuō),十三陵后靠為玄武,盆地南面的紅泥溝龍虎臺(tái)(中更新世黃土)為朱雀,西面的臥虎山為白虎,東面的龍山為青龍.盆地周邊有中山口、老君堂口、賢莊口、灰?guī)X口、錐石口、燕子口、德勝口、西山口和榨子口等9個(gè)入水口,1個(gè)出水口是位于十三陵水庫(kù)大壩的東山口.體現(xiàn)了9龍匯聚的特點(diǎn).東面的龍山頂部有一層石英砂巖,即元古代龍山組的命名地,龍山組砂巖比兩側(cè)的巖石堅(jiān)硬,不易遭受風(fēng)化,加上地層產(chǎn)狀較陡,形成了突出的龍脊.1934年,張文佑在龍山東坡的石灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)了三葉蟲(chóng)化石,把這套灰?guī)r作為寒武系的底部.建立了華北顯生宙的第一套地層"昌平組"[7].西面的臥虎山巖石為元古代霧迷山組白云巖,含有大量的硅質(zhì)條帶,硅質(zhì)條帶風(fēng)化后顯出白色條帶,加上巖層向東南傾斜,看起來(lái)很像虎皮紋.

4 北京是世界上具有地?zé)岬?個(gè)首都城市之一

世界100多個(gè)國(guó)家首都中,有6個(gè)具有地?zé)豳Y源,它們是法國(guó)的巴黎(Paris)、冰島的雷克雅未克(Reykjavik)、匈牙利的布達(dá)佩斯(Budapest)、保加利亞的索菲亞(Sofia)、新西蘭的惠靈頓(Wellington)和我國(guó)的北京,這種珍貴的資源,為把北京建設(shè)成為以低炭經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)的世界城市提供了地質(zhì)條件.

現(xiàn)已查明全市有4條呈北東走向的地?zé)豳Y源帶,10個(gè)地?zé)崽?多屬中低溫類型,水溫一般40℃～60℃,最高可達(dá)88℃,現(xiàn)有地?zé)峋?37口(不含已經(jīng)報(bào)廢地?zé)峋?,有200多個(gè)單位共172口地?zé)峋度腴_(kāi)發(fā),主要用于洗浴、游泳、康樂(lè)、醫(yī)療、養(yǎng)殖、種植等方面.地?zé)衢_(kāi)發(fā)正在拉動(dòng)首都旅游康樂(lè)業(yè)的發(fā)展.

[1]Pumpelly Raphael.Geological researches in China, Mongolia and Japan[J].1867.

[2]Richthofen Ferdinand von.China〔M〕.Berlin: Verlag von Dietrich Reimer.1882.

[3]酈道元,水經(jīng)注(卷十二)[M].杭州:浙江古籍出版社, 2000;197.

[4]呂金波等,北京西山巖溶洞系的形成及其與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系[J],地質(zhì)通報(bào)2010,29(4):502～509.

[5]呂金波,北京房山世界地質(zhì)公園巖溶景觀特色[J],城市地質(zhì)2007,2(3): 26～30.

[6]黃成彥等,頤和園昆明湖3500余年沉積物研究[M].北京:海洋出版社,1996.

[7]張文佑,中國(guó)北部震旦紀(jì)與寒武紀(jì)地層之分界問(wèn)題[J],國(guó)立北京研究院院務(wù)報(bào)1935,6(2).

[8]馬可波羅,馬可波羅游記[M].北京:外文教學(xué)與研究出版社,1998.