1、前言

     北京西山因丰富地质现象与深厚研究历史，被誉为 “地质学的摇篮”。其地层发育完整，太古宇、元古宇、古生界、中生界和新生界地层均有出露，宛如一部记录着 18 亿年地质变迁的 “石头史书”。从古老变质岩到各时期沉积岩，再到燕山运动形成的褶皱、断裂构造，丰富多样的地质构造现象在此汇聚，为地质研究提供了天然实验室。自 19 世纪末起，葛利普、翁文灏等地质学家便在此开展调查，中国地质史上诸多开创性研究诞生于此。这里还走出了众多地质专家，许多经典地质理论和研究方法在此提出完善。北京大学、中国地质大学等高校长期将其作为教学实习基地，一代代地质学子在此开启探索地球奥秘的征程，让北京西山成为培育地质人才的沃土，持续推动中国地质学发展 。

      北京西山属于太行山余脉，山势连绵，冈陵起伏，峰峦重叠。从远处眺望，群山犹如一条巨龙蜿蜒盘旋，气势磅礴。山上植被茂密，四季景色各异，春季绿树成荫，夏季郁郁葱葱，秋季色彩斑斓，冬季银装素裹，无论何时都展现出独特的魅力。夏季的西山林木森森，浓荫蔽日，是避暑纳凉的好去处。阳光透过树叶的缝隙洒下，形成一片片光斑。山间溪流潺潺，溪水清澈凉爽，溪边绿草如茵，野花盛开，为夏日增添了一份清新与惬意。

      我们一行8人于2025年7月来到北京西山，5个越野车组团“自费自助游”式开展地质剖面考察。

      在地质学发展早期，存在一种说法，认为 “英国贵族才去搞地质”，地质学也因此被视为具有贵族背景的学科。这是因为在地质工作成为一种职业之前，从事地质研究的人多是出于对大自然和地质现象的强烈好奇心。适合“贵族”有足够的财力和闲暇时间去从事看似没有直接经济收益的地质研究，将其作为一种高雅的业余爱好。英国贵族通过收藏化石（如威廉・布克兰的恐龙化石研究）推动地质学从 “自然史” 向 “科学理论” 的转变，贵族庄园的化石收藏成为早期地质研究的重要标本来源。他们常以 “绅士科学家” 的身份参与地质研究，典型代表包括威廉・巴克兰（William Buckland）、玛丽・安宁（Mary Anning）。

      本次我们的出行重点观察了8亿年~14亿年前的青白口系下马岭组（最近的研究认为是待建系下马岭组，约13亿年前）、长龙山组与景儿峪组（8亿年-10亿年前）和约15亿年前的雾迷山组。地质剖面位置主要在青白口村附近和南石洋永定河谷地区。

      雾迷山组白云岩与下马岭组页岩的研究在油气地质领域具有重要意义，两者分别作为储层与烃源岩的关键载体，共同构成了油气成藏的核心要素。作为前中生界潜山的主体，雾迷山组白云岩常与上覆中生界、新生界碎屑岩形成 “新生古储” 成藏模式。如渤海湾盆地牛东潜山，雾迷山组白云岩储层与古近系沙河街组烃源岩通过断裂沟通，形成了亿吨级油气藏。下马岭组页岩形成于新元古代缺氧坳陷环境，有机质以腐泥型（Ⅰ 型）为主，有机碳含量（TOC）普遍＞2.0%，最高可达 5.0% 以上，氯仿沥青 “A” 含量＞0.3%，热演化程度（Ro）在 1.0%~2.5% 之间，处于成熟 - 过成熟阶段，具备生成油型气及页岩气的潜力。下马岭组页岩气与雾迷山组致密气（或凝析气）的联合勘探，可推动元古界非常规油气资源的开发，为古老地层油气勘探提供新方向，对华北及邻区油气资源开发具有战略意义。

      主要观察点内容与典型地质现象有：观察点1――北京西山青白口村西南600m下马岭组黑色页岩；观察点2――北京西山青白口村西南700m长龙山组含砾砂岩及杂色页岩；观察点3――北京西山青白口村西南841m景儿峪组含泥白云质灰岩；观察点4――北京西山青白口村西南青白口系与寒武系不整合层序界面；观察点5――永定河谷九河沟西南409m蓟县系雾迷山组白云岩；观察点6――南石洋大峡谷大门口雾迷山组叠层石观察点; 观察点7――南石洋大峡谷1000m雾迷山组硅质条带白云岩；观察点8――南石洋大峡谷马套村西侧200m雾迷山组风暴沉积。

图1 北京西山永定河谷露头剖面雾迷山组地貌特征

图2 华北地区雾迷山组地层柱状图，注意图中黄色部分代表的是碳酸盐岩（主要是白云岩）

（据史书婷 金振奎，2020）

图3 北京西山地区地质考察路线交通位置图

图4华北地区下马岭组地层柱状图

      2、主要观察点内容简介与典型地质现象

      观察点1: 北京西山青白口村西南600m下马岭组黑色页岩

      地点：北京西山青白口村西南600m处下马岭组黑色页岩地质剖面点。

      岩石主要呈黑色或杂色，这是由于其富含碳质和有机质。同时，还含有硅质成分，由粘土级细小颗粒组成。基于岩石特征和区域地质背景分析，下马岭组黑色页岩形成于还原环境，当时的沉积环境可能为泻湖、闭塞海湾或较深水沉积，从整个华北地台当时的沉积环境来看，更可能是闭塞海湾环境。

      下马岭组黑色页岩，风化作用导致页岩碎片满地，新鲜面呈现暗灰色，可以观察到多个沉积旋回。

      下马岭组火山活动与中元古代增氧事件的时间相吻合，火山喷发导致营养物供给增加，显著提高了海洋初级生产力，进而有利于有机碳埋藏和大气氧含量升高，这对于理解地球早期生物演化和环境变化的相互关系具有重要意义。

图5北京西山青白口村西南600m处下马岭组黑色页岩

图6北京西山青白口村西南下马岭组黑色页岩，可以观察到多个沉积旋回

图7北京西山青白口村西南下马岭组黑色页岩，风化作用导致页岩碎片满地，新鲜面呈现暗灰色

       观察点2: 北京西山青白口村西南700m长龙山组含砾砂岩及杂色页岩

       地点：北京西山青白口村西南700m处长龙山组含砾砂岩及杂色页岩地质剖面点。

       含砾砂岩主要由石英、长石等碎屑颗粒组成，砾石成分多为燧石、石英砂岩等，这些砾石是雾迷山组 — 下马岭组的风化剥蚀产物。下部发育板状、楔状交错层理，反映了当时较强的水动力条件，指示沉积物在搬运过程中受到了定向水流的作用。杂色页岩成分以粘土矿物为主，如蒙脱石、伊利石等，同时含有一定量的粉砂质和有机质。此外，还可能含有少量的碳酸盐矿物、黄铁矿等。

       长龙山组整体属于滨浅海相沉积环境。含砾砂岩通常形成于靠近海岸的滨岸带，这里水动力条件较强，能够搬运和沉积较大颗粒的砾石和砂粒。杂色页岩则多形成于浅海陆棚或潮坪环境，水动力条件相对较弱，细粒的粘土物质能够在安静的水体中缓慢沉积下来。

图8 北京西山青白口村西南长龙山组含砾砂岩

图9 北京西山青白口村西南长龙山组含砾砂岩，注意层面构造显示有波痕 

图10 北京西山青白口村西南长龙山组含砾砂岩，注意紫红色页岩，局部含砾砂岩可能为风暴沉积

       观察点3: 北京西山青白口村西南841m景儿峪组含泥白云质灰岩

       地点：北京西山青白口村西南841m景儿峪组含泥白云质灰岩地质剖面点。

       岩石特征表现为主要由白云石和方解石组成，同时含有一定量的泥质成分，还可能含有少量的硅质、铁质等杂质。晶粒细小，多为泥晶结构，岩石质地较为细腻。部分岩石可见生物碎屑结构，生物碎屑主要为藻类等微生物化石。常见水平层理和波状层理，反映了沉积时相对稳定的水体环境。局部地区可见刀砍纹构造。

       景儿峪组含泥白云质灰岩形成于浅海潮下低能环境，是继长龙山组之后的继续海侵沉积，沉积环境相对稳定，水体能量较低，以化学沉积作用为主。其岩石特征和所含化石等信息，能够帮助地质学家了解新元古代时期北京西山地区的古海洋环境、气候条件等，为重建古地理环境提供重要依据。

图11 北京西山青白口村西南景儿峪组含泥白云质灰岩

图12 北京西山青白口村西南景儿峪组含泥白云质灰岩，发育多个准层序

       观察点4: 北京西山青白口村西南青白口系与寒武系不整合界面

       地点：北京西山青白口村西南青白口系与寒武系不整合层序界面地质剖面点。

       北京西山青白口村西南青白口系与寒武系之间存在不整合层序界面，该界面是研究华北地区新元古代与寒武纪地质演化的关键线索。受蓟县运动影响，青白口系景儿峪组与上覆寒武系府君山组（此处命名为昌平组）不整合接触，存在 2-3 亿年的沉积间断，期间发育了一套古风化壳。不整合界面之上为寒武系，底部通常为含角砾白云岩，角砾成分复杂，磨圆分选程度较低，排列杂乱，部分学者认为其可能代表一次冰川沉积。界面之下为青白口系景儿峪组，顶部存在硅质层，表明昌平组硅质条带角砾可能来自下伏景儿峪组。在北京西山不同地区，该不整合界面上的风化壳厚度和岩性有所差异。如北京房山地区风化壳上覆的寒武系底部仅有 10-30cm 厚的角砾状白云岩；北京西山下苇甸剖面风化壳厚 2-5cm，其上为厚约 1m 的含角砾白云岩。

       北京西山青白口村西南青白口系之上的寒武系属于典型碳酸盐岩台地沉积，岩性以碳酸盐岩为主，自下而上可分为下寒武统昌平组、馒头组，中寒武统毛庄组、徐庄组、张夏组，上寒武统崮山组、长山组、凤山组。昌平组以厚层灰岩、白云质灰岩为主，形成于潮坪 - 潟湖环境。

图13北京西山青白口村西南青白口系与寒武系之间的不整合层序界面

图14北京西山青白口村西南青白口系之上的寒武系昌平组，以厚层灰岩、白云质灰岩为主

       观察点5: 永定河谷九河沟西南409m蓟县系雾迷山组白云岩

       地点：永定河谷九河沟西南409m蓟县系雾迷山组白云岩出露点。

       永定河谷九河沟西南 409m 处的蓟县系雾迷山组白云岩，是华北地区中元古界蓟县系的典型沉积地层，在岩石学特征、沉积环境及地质研究中具有重要意义。主要矿物以白云石为主（含量通常＞90%），常含有少量方解石、石英、长石等碎屑矿物，以及铁、锰等金属氧化物杂质。多为细晶至中晶白云岩，晶粒大小均匀，显微镜下可见自形 - 半自形晶结构。以水平层理和波状层理为主，反映稳定的潮坪-浅海沉积环境；局部可见交错层理，指示水动力条件较强的滩相环境。

图15永定河谷九河沟西南409m处蓟县系雾迷山组白云岩

图16永定河谷九河沟西南雾迷山组白云岩成层性好，局部见溶蚀现象

图17　永定河谷九河沟西南雾迷山组硅质条带白云岩，黑色部分为硅质岩，局部见燧石结核

       观察点6: 南石洋大峡谷大门口雾迷山组叠层石

       地点：南石洋大峡谷大门口雾迷山组叠层石出露点。

       雾迷山组主要由燧石条带白云岩、燧石结核白云岩、叠层石白云岩和少量含陆源粉砂质碎屑的白云岩组成，而叠层石就存在于这些岩石之中。叠层石是原核生物所建造的有机沉积结构，主要是由于蓝藻等低等微生物的生命活动引起周期性的碳酸盐岩矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物构造。叠层体富含硅质，通常由次圆柱体和块茎体组成，分叉复杂，二次至多次，呈微散开、散开和强烈散开式。分叉处子柱体收缩，向上扩大生长，然后再次分出新枝体。有些枝体顶端变尖，呈芽状。柱体具明显的收缩膨胀现象，侧表面有时具瘤、有时具檐，有时光滑。基本层平缓或呈半球拱形，有时甚至呈锥形。

       雾迷山组叠层石的存在，反映了当时温暖、浅海、透光性良好的沉积环境，对于研究中元古代时期的古海洋环境、气候条件等具有重要意义。叠层石是地球上早期生命存在的重要证据之一，对于探索地球生命的起源和演化历程具有不可替代的作用，有助于了解在 15 亿年前地球上生物的种类、生态系统的构成等。

图18　南石洋大峡谷大门口处雾迷山组叠层石，叠层体富含硅质

       观察点7: 南石洋大峡谷1000m雾迷山组硅质条带白云岩

       地点：南石洋大峡谷1000m处雾迷山组出露点。

       南石洋大峡谷位于北京西山边陲，其地层经历了复杂的地质演化过程。雾迷山组在漫长的地质历史时期，该地区曾处于海洋环境，沉积了大量的白云岩及石灰岩。后来经过 “燕山运动” 及 “喜马拉雅运动”，地壳上升，海水退去，岩石露出地表，又经大自然的风化、侵蚀等作用，形成了如今所见的地质景观。

       白云岩部分多为微晶至细晶结构，质地较为致密。硅质条带则以不同的形态分布在白云岩中，在三维实体上实际上是透镜状或席状，在二维剖面上表现为硅质条带或硅质结核，与白云质沉积物之间存在着相互穿插、包裹的关系，但彼此之间边界清晰。在成岩过程中，硅胶凝聚团块堆积的硅质岩经过压实、固化等作用，最终形成了硅质条带白云岩。

图19南石洋大峡谷1000m处雾迷山组硅质条带白云岩

图20南石洋大峡谷1000m处雾迷山组硅质条带白云岩，局部可以有大溶洞

       观察点8: 南石洋大峡谷马套村西侧200m雾迷山组风暴沉积

       地点：南石洋大峡谷马套村西侧200m处雾迷山组出露点。

       南石洋大峡谷马套村西侧 200m 处的雾迷山组存在典型的风暴沉积，其具有独特的岩石构造与沉积序列，对于研究古地理环境和地质演化有重要意义。风暴沉积主要发育在硅质条带白云岩中，风暴硅岩砾屑具有菊花状构造和底模构造。菊花状构造是在岩石尚未完全固结成坚硬岩石时，遭遇风暴破坏，原有水平层理被打碎，岩石碎片被风暴流搅起，在涡动作用下直立或呈发散状，后经成岩作用保留下来的形态。雾迷山组风暴沉积的存在，为研究中元古代时期的古地理环境提供了重要线索。

图21　南石洋大峡谷马套村西侧200m雾迷山组风暴沉积

      3、地质考察行程安排的建议

       • 8:00－10:00 北京市区—青白口村 汽车行程

       • 10:00到达青白口村地质剖面出露点

       • 10:00-12:00 考察点1~考察点4

       • 12:00-13:30午饭，建议在雁翅镇附近用餐

       • 13:30-14:00到达永定河谷地质剖面出露点

       • 14:00-16:00考察点5~考察点8

       • 16:00－18:00 南石洋大峡谷—北京市区 汽车行程

      4、结语

       北京西山南石洋大峡谷科学考察之旅，是一场与自然密码的深度对话。从峡谷入口出发，栈道蜿蜒于海拔落差近千米的山体间，两侧崖壁如刀削斧劈，岩层中清晰可见远古海洋形成的叠层石，记录着14亿年前的地质印记。行至中途，可以观察岩石节理与水流侵蚀的共生关系。峡谷核心区的"一线天"是地质奇观，落日为褶皱山脉镀上金边，岩层的走向诉说着板块运动的史诗。这里每一步都是自然课堂，从岩石的纹理到溪流的酸碱度，从鸟类的栖息地到植被的垂直分布，科学的奥秘藏在峡谷的每一处褶皱和岩层里，等待“地球贵族的你”来进一步探索与解读...

       本次我们的野外地质考察一同出行的有陶XX、罗XX、周XX等8位先生/女士，留下了深刻的印记，部分同志提供了宝贵的原始照片，一并致谢。

      5、参考文献

      1) 谢庆宾，朱筱敏，胡庆喜，等。北京西山地区雾迷山组风暴硅岩沉积序列 [J]. 沉积学报，1997, 15 (3): 37-40.

      2) 郭芪恒，金振奎，史书婷，等。鲕粒粒度特征及其指示意义 —— 以北京西山下苇甸寒武系张夏组剖面为例 [J]. 沉积学报，2020, 38 (4): 805-814. DOI:10.14027/j.issn.1000-0550.2019.050

      3) 冉宗媛，肖倩，佘振兵，等。北京周口店雾迷山组碳酸盐岩风暴沉积序列研究 [J]. 古地理学报，2022, 24 (4): 634-648.

      4) 李辰卿，董琳，沈冰。北京下苇甸地区新元古代景儿峪组–寒武纪府君山组界线硅质角砾形成模式 [J]. 北京大学学报 (自然科学版), 2023, 59 (3): 491-498. DOI:10.13209/j.0479-8023.2023.017.

      5) 温贤德。华北龙山地区青白口系混积岩层序地层格架及发育模式 [J]. 古地理学报，2022, 24 (4): 725-738. DOI:10.11743/ogg20220405.

      6) 陈小军，罗顺社，李家华。宣龙坳陷青白口系长龙山组碎屑岩地球化学特征 [J]. 中国地质，2011, 38 (6): 1477-1484. DOI:10.12029/gc20110608.

      7) 吴因业，李国欣，吴洛菲，徐兆辉，龙国徽，方 向，付 蕾，张天舒，陶士振.中国中西部大型湖盆沉积体系域研究进展及页岩油气勘探，古地理学报， 2022， 24(4).. DOI: 10.7605/gdlxb.2022.04.060..

      8) Yin-Ye Wu, Tian-Shu Zhang, Jia-Lei Lv, Yan Liu. The sedimentological characteristics of microbialites of the Cambrian in the vicinity of Beijing, China [J]. Journal of Palaeogeography, 2017, 6(2): 117–131 (00118). SCI, http://www.journals.elsevier.com/journal-of-palaeogeography/.

      *吴因业，男，工学博士，ISP学会副秘书长/CNPC教授级高工，北京市海淀区学院路20号，524755945@qq.com。