行走青藏高原路 仰望地球第三极

中国的地形分为三大阶梯,青藏高原为第一阶梯,也是地球海拔最高的地区,有着“世界第三极”之美誉。笔者将从古籍中对中国三大阶梯的记载、青藏高原隆升的地质学原理、青海湖风光、人往高处走等方面讨论青藏高原,行走青藏高原,仰望地球第三极。

沿北京湾考古发现的华夏文明遗址

北京的西山(属太行山山脉)和北山(属燕山山脉)交汇成“北京湾”,地貌由西北向东南依次划分为盆地、山地和平原。在盆地,距今约180万年前古人类使用的旧石器在泥河湾遗址的湖相层中被发现。在山地,77万~23万年前的北京人化石、6.5万年前的新洞人化石、4万年前的田园洞人化石、3.5万~1.8万年前的山顶洞人化石均在周口店遗址的洞穴沉积物中被发现;1万年前的农作物粟和黍在斋堂山谷中的东胡林遗址黄土中被发现;约5000年前的古文明在“北京湾”转弯处的雪山遗址台地中被发现。

明十三陵喀斯特盆地的地质文化

明代一共有16位皇帝。明太祖朱元璋葬在南京城外的钟山脚下--明孝陵,他的孙子建文皇帝在靖难之役中下落不明,没有皇陵。明十三陵立祖的长陵是朱元璋的第4个儿子明成祖朱棣,朱棣的重孙子景泰皇帝朱祁钰在经历土木之变的朱祁镇复辟后被废,葬在玉泉山北的金山口。这样,明代剩余的13位皇帝全部葬在了昌平城北面的盆地中,称为“明十三陵”。

六洞山地质文化漫谈——从《徐霞客游记·浙游日记》中的新构造运动思想说起

徐霞客在《徐霞客游记·浙游日记》中最早提出了“随着山体抬升,侵蚀基准面下降,形成不同高程洞穴”的新构造运动思想。《徐霞客游记》是以日记体为主的地理著作,记录了1613~1639年间旅行观察所得,内容包括地质、地理、水文、植物等,尤其在喀斯特地质学方面的成就突出,其科学思想早于西方296年。

京北地区热水水文地球化学特征与地热系统的成因模式

京北地热田包括小汤山和沙河2个次级地热田,呈三角形展布,东南部边界为黄庄-高丽营断裂,西南部边界为南口-孙河断裂,北部边界为阿苏卫-小汤山断裂。热储层为蓟县系雾迷山组、铁岭组和寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层,热储盖层为青白口系页岩、石炭系—二叠系砂页岩和侏罗系火山岩隔水层。该地热田地温场的平面特征是在小汤山镇和汤11井区出现2个高温区;垂向特征是随埋深加大,地温升高,但热储层内垂向增温率较低,热储盖层垂向增温率较高。该区雨水、地下冷水和热水的氢氧同位素组成基本上都落在克雷格降水线上,表明区内热水来源于大气降水。在地下水化学三线图解中,该区热水位于城区热水的下方,说明京北热水比城区热水更靠近冷水补给区。热水的3H值表现出北高南低的特点,14C年龄也由北往南逐渐增大,说明热水自北向南流动。由此认为,由北部山区渗入地下的大气降水,经小汤山以北的十三陵—桃峪口岩溶水分布区,跨过阿苏卫-小汤山断裂后发生深循环并被地热加温,流入京北地区后在该地区赋存,形成热田。根据上述特征,建立了京北地热田地热系统的成因模式并定义为京北中低温对流型地热系统。

北京西山岩溶洞系的形成及其与新构造运动的关系

形成中国北方岩溶的地层主要为奥陶系马家沟组石灰岩和中元古界蓟县系雾迷山组硅质条带白云岩。上新世石林与第四纪岩溶陡壁组合成的房山地貌主要形成于雾迷山组中,岩溶洞穴发育在马家沟组和雾迷山组中。大石河南岸从上游至下游依次分布鸡毛洞、银狐洞、石花洞、清风洞和孔水洞,由一条地下暗河连为一体,称为石花洞系。石花洞系发育在北岭向斜东北扬起端的马家沟组顶部,与南面的周口店猿人洞系隔着房山闪长岩体。石花洞系中8层不同海拔高度的溶洞可以和永定河的8级阶地进行对比,也可以和8个华北地文期对比,代表了与之相互对应的北京西山新构造隆升的期次。

北京百年地质调查的传承与发展——《北京市区域地质志》修编

北京是中国地质调查的"摇篮",1913年成立地质调查所。1916年开始北京西山地质调查,1920年出版第一部地质调查专著《北京西山地质志》,民国时期"燕山运动"的提出和"北京猿人"的发现为影响世界的地质调查成果。解放后,北京率先实现1∶5万区域地质调查的全覆盖,1991年出版《北京市区域地质志》。2013—2015年修编第二版《北京市区域地质志》,为了突出北京的城市地质特色,增加"城市地质"篇章和"北京市基岩地质图",为京津冀协同发展服务。今后,北京的地质调查将以天安门为中心部署展开,建立8个监测预警预报系统,实现从地质找矿为中心向地质环境调查为中心转变,从资源调查向多参数调查转变,从平面地质调查向三维地质调查转变。

北京石花洞第四纪钟乳石剖面的年代学研究

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望。地层为460Ma前形成的中奥陶统马家沟组石灰岩,洞穴大形态从25Ma前的上新世开始形成,洞内钟乳石从0.37Ma前的中更新世开始形成。在中国岩溶洞穴中,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,裂隙渗透水沉积的石盾多、体积大,滴水沉积的石笋叠置关系明显,池水沉积的月奶石发育好,全新世石笋微层理发育清晰。该洞的大形态反映了北京西山新构造运动的期次,可以同华北地文期和永定河阶地对比,洞内钟乳石记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪剖面,与周口店洞穴群碎屑沉积物剖面进行对比。钙板的铀系年龄为334.99～366.74ka,可定名钙板组。粗犷石笋的铀系年龄为169～235ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518ka,为中更新世沉积,可定名云水洞组。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1ka,为晚更新世沉积,可定名石花洞组。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为为0.58～2.50ka,AMS14C年龄为为130±100～670±130a,可定名守备支洞组。

北京开凿出最热的地热井

1998年，在北京西南四环拐角之内的宝隆温泉公寓，开凿出了目前北京地区最热的地热井。井深3608．88m，出水温度88℃，水量2163m^3／d。北京地热的开发对填补平原区基岩地质研究的空白和促进首都经济的发展意义重大。

北京北部地区深层热水开发对浅层冷水的影响

北京北部有小汤山和沙河2个地热田,呈三角形展布,东部边界为黄庄-高丽营断裂,西部边界为南口-孙河断裂,北部边界为阿苏卫-小汤山断裂。热储层为蓟县系雾迷山组、铁岭组和寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层,热储盖层为青白口系页岩、石炭系—二叠系砂页岩和侏罗系火山岩隔水层。该区雨水、浅层基岩冷水和深层基岩热水的H、O同位素组成基本上都落在克雷格降水线上,表明区内冷水与热水均来源于大气降水。热水的3H值表现出北高南低的特点,说明热水与冷水一样自北向南流动。重点分析了深层热水开采对浅层地震观测井中冷水动态的影响,以及这种影响在不同的水文地质条件、离开采井不同距离和不同测项方面表现出的差异。结果表明,北京北部深层热水开采对浅层冷水动态的影响距离约为5km,对位于导水断裂带附近的观测井的影响最为明显。

北京石花洞的岩溶地质特征

在全国范围内，北京石花洞洞层最多，钟乳石叠置关系明显，石笋中具有微层理，月奶石发育最好。这些特征为研究西山的新构造运动及古环境的变化提供了新的信息，奠定了首次利用钟乳石建立第四系剖面的基础。

北京平原区地质剖面的初步建立-太古宙结晶基底和元古宙地层

北京平原目前尚未建立系统的地质剖面。1867年庞培莱将北京西山分为3大系,1871年李希霍芬提出震旦系、划分12层。1922年葛利普将震旦系限定在前寒武系,1923年田奇镌将南口剖面划分为7个岩组,1934年高振西将震旦系3分(南口群、蓟县群、青白口群)。1976年乔秀夫3分青白口群(下马岭组、龙山组和景儿峪组),1980年汪长庆等将十三陵剖面分为4系12组,1991版《北京市区域地质志》将十三陵剖面分为3系12组。本文初步建立平原区地层表,详细描述太古宙结晶基底和元古宙地层剖面,在京南大兴区的榆垡(兴热-1井)和安定(兴热-2井)发现太古宙片麻岩,在京热-70井、京热-59井、京热-71井和京热-75井编录蓟县纪地层,利用亦庄小学钻孔厘定待建系下马岭组、青白口纪龙山组和景儿峪组。

北京西山哺乳动物化石点的新发现

北京西山高崖口西边韩家台村西新发现一处第四系洞穴。洞穴堆积物可分6层,发现有哺乳动物化石。经初步挖掘,化石种属主要为更新世晚期鹿属(Cervus sp.)。

第四纪石笋剖面的初步建立——以北京石花洞为例

北京石花洞位于房山花岗岩体边缘向形带的东北扬起端,与北京猿人遗址南北相望,地层均为奥陶系马家沟组石灰岩。洞内石笋记录了中更新世以来北京西山古环境的变化,可以建立第四纪石笋剖面。钙板的铀系年龄为334.99～366.74 ka,定名钙板组(Qp2g)。粗犷石笋的铀系年龄为169～235 ka,粗犷石笋的电子自旋共振年龄为130～518 ka,属中更新世沉积,定名云水洞组(Qp2y)。杆状石笋的铀系年龄为14.9±2.1～100.3±11.1 ka,属晚更新世沉积,定名石花洞组(Qp3sh)。在全新世石笋中,微层与微层之间存在厚约1μm的条带状纹线,是划分微层层数的标志,具有微层理的石笋14C年龄为0.58～2.50 ka,定名守备支洞组(Qhsh)。

北京的地质环境系统划分

北京位于中国地貌第二级台阶与第三级台阶的过渡带,山地为太行山(西山)与燕山(北山)的交汇之地,平原为华北平原的西北隅,山地和平原两大地貌单元造就两大地质环境系统。山地地质环境系统分为:西山南部碳酸盐岩区、中部火山岩区、北部碳酸盐岩区,北山西部松散沉积物区、中部岩浆岩区、东部变质岩区、东南部碳酸盐岩区。平原地质环境系统分为:山前岛状残丘区、拒马河冲洪积扇区、大石河冲洪积扇区、永定河冲洪积扇区、北运河洪积扇群区、北运河洪积扇群溢出带区、潮白河冲洪积扇区、蓟运河冲洪积扇区。

北京城南平原区钻孔中发现太古宙片麻岩

北京市地质调查研究院在进行1:5万庞各庄镇幅和1:25万北京市幅区域地质调查过程中,相继在北京市大兴区安定镇(兴热2井)、榆垡镇(兴热1井)两个地热钻孔中发现了太古宙片麻岩,不但对全面了解太古宙片麻岩在北京地区的分布范围及深度有重要意义,而且对确定地热井的隔水底板下限有重要的现实意义。兴热2井位于北京市大兴区安定镇铁道部培训中心,埋深2050m以下为太古宙片麻岩。兴热1井位于北京市大兴区榆垡镇,埋深1610m以下为太古宙变质岩。从ΔT磁异常图可见,固安、榆垡、安定、廊坊一带为片麻岩隆起区。

北京地区新生界研究史

北京的新生界研究始于 1 91 8年 ,研究程度较高 ,成因类型齐全 ,主要有洪水形成的长辛店组、洞穴碎屑堆积的鱼岭组和周口店组、风成的马兰黄土、泥炭成因的肖家河组和尹各庄组、海相层、冰碛层以及岩熔洞穴中的次生化学沉积物等。

开展国土资源大调查为首都经济作贡献

1999年是新一轮国土资源大调查的启动年。中国地质调查局准备启动长江经济带综合调查,开展首都经济圈地下水资源、环境地质调查评价,进行黄河经济带、东部沿海地区、东北经济区和青藏高原综合调查。

北京石花洞岩溶学研究进展

全面介绍北京石花洞发现与研究的历史、取得的重大成果,以及在岩溶学研究领域所起的作用。石花洞位于北京西山,发现于明朝正统十一年,开发于20世纪80年代。岩溶学研究表明,石花洞洞层多(8层),石盾多(200多个),为世界罕见。在全国范围内,首次发现月奶石,首次发现碳酸钙微层理,首次发现膜足硬肢马陆穴居动物。笔者从地质学、气象学和环境学全面研究了石花洞,测绘精度达到1︰200,进行了氡浓度研究。从溶蚀形态来看,石花洞8层溶洞展示北京西山的8次隆升;从沉积形态来看,石花洞中的粗犷石笋代表中更新世沉积,杆状石笋代表晚更新世沉积,微层理石笋代表全球转暖以来的全新世沉积,奠定了首次建立第四纪石笋剖面的基础。

北京石花洞的特色

在全国岩溶洞穴中 ,石花洞层数最多 (8层 )、石盾最多 (约 2 0 0个 )、石笋的叠置关系最明显、月奶石发育最好。首次发现碳酸钙微层理和膜足硬肢马陆穴居动物 ,首次在碳酸钙中使用 ESR和 2 10 Pb测年法 ,首次进行氡浓度研究 ,首次从地质学、气象学和环境学进行多角度综合研究。