北京山区更新统的研究历史及地貌特征

第一节　山区更新统

北京山区更新统研究迄今已有130多年历史了。早在1863年，庞培里（R.Pumpelly）在斋堂调查煤矿时便注意到清水河流域的第四系沉积，并认为是湖相沉积。此后，李希霍芬（F.Richithofen）也于1871年考察了京西斋堂盆地，注意到那里的第四纪沉积。20世纪二三十年代，安迪生（J.G.Andersson）根据他对斋堂地区马兰台及清水河流域第四系沉积和地貌的观察，首先提出了“马兰阶地”和“马兰砾石”等术语，并讨论了其地文期旋回的意义。1919年成文，1920年叶良辅把该文编入《北京西山地质志》书中。随后德日进、杨钟健考察了该区，提出了沿用至今的“马兰黄土”等晚更新世的地层名称及华北的地文期系列。20世纪60年代初，赵希涛经过大量调查后，发现位于马兰村附近的马兰台上并无马兰黄土，真正的马兰黄土位于斋堂北缘。随后刘东生等也观察斋堂的马兰黄土，指出斋堂马兰黄土之下有2～3层埋藏土壤，其岩性类似山西省的离石黄土。20世纪80年代，安芷生和卢演俦（1984及1988）对马兰黄土的气候地层及地质年代学等进行了专门研究。此外，严富华等（1986）对马兰黄土进行了孢粉分析。最近魏兰英等（1997）专题研究了斋堂马兰砾石层成因和年代。

在以往10多年时间里，我们对北京山区第四系沉积的调查范围以西山地区，特别是永定河及其支流清水河流域为主，因为那里第四系沉积保存较多和较好。此外，我们也考察过军都山、云蒙山及燕山的一些地区。但这些地区沉积物保存很少，缺乏良好的天然地质剖面，因此研究很少。本章先介绍永定河及清水河流域的若干第四系沉积剖面，并据岩性、古生物化石及年代学资料，划分地层。

一、下更新统泥河湾组地层

上新世三趾马红土和下更新统泥河湾组地层在北京地区实属不多见，有地层和沉积证据的剖面仅见于官厅林场北约0.5 km处（图6.1）。

图6.1　官厅林场北第四系沉积剖面

1.三趾马红土　2.砂砾石　3.黄土状土　4.砂砾石层　5.湖相砂层　6.河湖相砂质黏土　7.河湖相黏土　8.古地磁采样点　9.介形虫采样点

图6.1中表明，以剖面中部的公路为界，公路两侧地质岩性存在较大不同。公路以西，以剖面中间的不整合面为界，其下部为三趾马红土，上部为一套含较多砾石的黄土状堆积。三趾马红土为紫红色，厚2～12m，岩性均匀，结构较致密，具有较显著的固结性质。除了主要成分红黏土外，尚含少量成形的钙结核和铁锰细小斑点。沿红土裂隙还能看到白色碳酸钙充填。此黏土层同我们在山西、陕西等地所见到的典型三趾马红土层完全相似，因此它可以作为北京地区上新世后期的标准地层。

—侵蚀面—

侵蚀面以上为一套灰黄色的黄土状土，含较多角砾，且越往剖面的高处，不但角砾多而且块儿也增大。我们在公路旁的斜坡上采集样品时发现该黄土状土，最厚达10m，颗粒较粗，具有明显的细层理，有时发现有细角砾夹层。古地磁测定表明，该沉积物极性柱正好落在松山期反极性世的底部，M/ G（松山期/高斯期）界限年龄为2.43Ma B.P.，地层时代属下更新世，可能属融冻泥堆积成因。

公路以东，剖面上沉积物可分为3组：

A组：属泥河湾组下部岩性均匀，主要为暗紫红色—灰黑色的黏土层，层理发育，呈薄层状或细层状结构，含淡水介形虫动物碎片。这套沉积物与我们过去在河北省阳原县的红崖—大黑沟一带所见到的含厚壳蚌（Lamplotula）泥河湾地层中下部的岩性相似，故将它定为下更新世。

-------不整合------

B组：属泥湾组上部，为具层理的砂砾石与砂互相层。岩性主要为杂色的砂砾层。砾石成分主要有红色火山岩、绿色辉绿岩及砂岩、页岩。泥河湾组厚度为15m。

—侵蚀面—

C组：为一套灰黄色的黄土状堆积，类似斋堂的马兰黄土，但颗粒较粗，且很少见到白色的CaCO₃沉积及碳酸钙结核分布，大孔隙和垂直节理均不发育，故推测它可能属马兰期的次生黄土状沉积。最高点海拔480m，最大厚度为18m。在地貌上，它相当于永定河的第四级台地，同对岸的施庄组下更新统地层可以对比。

二、中更新统离石黄土

斋堂黄土剖面的离石黄土，系刘东生院士于1964年考察斋堂黄土时首先提出的。当时他说，在斋堂黄土剖面下部含有3层棕红色的古土壤层，岩性与山西离石一带的离石黄土相类似。斋堂离石黄土虽然已提出来了，但是长期以来没有人去作专门研究。1993年我们专门研究了斋堂剖面的离石黄土，采集样品在室内进行黏土矿物、黄土结构与构造研究，剖面如下，其结果见第四、第五章。

图6.2　斋堂砖厂北黄土剖面图（1993年）

1.马兰黄土　2.离石黄土　3.古土壤　4.埋藏风化层　5.薄层状钙结核　6.散状钙结核

（6）以顶部的埋藏土壤层以上覆马兰黄土为界，并呈整合接触关系。该埋藏土为浅棕红色，结构较致密，棱柱状和棱块状结构明显，含铁锰斑点亦较多，质地黏重和均匀，含星散状分布的小钙结核。土壤发生学层次不明显。有时发现有夹含的黄土生土块，说明它可能不是原生埋藏土，而是一种次生的古土壤堆积。　　　　　　厚1.5m

（5）离石黄土为浅棕红色，上部岩性较均匀，黏粒含量明显增加，大孔隙和垂直节理亦明显减少，CaCO₃结核含量也逐渐减少。从离石黄土的中部至底部，岩性逐渐变得混杂。在黄土中夹含较多粗砂和小砾，并发现有细层理和粗砂小砾夹层。这说明离石黄土也不是原生的风成堆积，而是原生黄土经过坡面流水搬运后而再堆积的次生黄土。　　　　　　厚11.5m

（4）埋藏风化层正如图6.2所表明的那样，在离石黄土中含3层埋藏风化层。该埋藏风化层为棕红色，结构致密，未见大孔隙构造和CaCO₃结核，整个剖面上土壤发生学层次不明显。　　　　　　厚0.5～1.0m

热释光法测年表明，马兰黄土底部为0.08～0.10Ma B.P.。古地磁法测得离石黄土底界，即B/M（布容期/松山期）界限年龄为0.5Ma B.P.。此外，1989年我们曾在离石黄土中发现了冰楔和冰缘卷曲等冰缘现象。

三、上更新统早期马兰黄土

经过几代第四纪地质学家的共同研究，现在马兰黄土一词已成为中国北方晚更新世黄土堆积的标准地层，并闻名于世界。其剖面位于斋堂镇之北缘，清水河第三级阶地之中上部（图6.2）。半个世纪以来，对马兰黄土在地层、物质成分、地质年代学、古生物、古气候、古冰缘学、黏土矿物及组织结构等许多领域，都进行了较深入研究，获得了丰富的成果，并推动了中国第四纪黄土研究向纵深发展。

（3）马兰黄土浅灰黄色—淡棕黄色，岩性与结构同下述马兰黄土层，但是，黄土中黏粒含量增加。此外，同样有时会发现有细小的角砾。　　　　　　厚4.5m

（2）埋藏土壤在马兰黄土层中部，含埋藏土壤一层。埋藏土为灰褐色，结构较致密，质地黏重，含少量铁质斑点和较多白色CaCO₃结核，尤其在该土壤层的底部淀积层中，可见较多成形和较大的钙结核。　　　　　　厚1m

（1）马兰黄土浅灰黄色，结构疏松，岩性以粉砂粒级为主，质地均匀，但局部地段夹含细小角砾，大孔隙和柱状节理发育，无层理，成壤作用明显，沿虫孔和根孔有较丰富的白色CaCO₃充填，有时见星散状分布的小钙结核。下部淀积层含较多成形的钙结核。　　　　　　厚3m

严富华等（1986）分析，斋堂马兰黄土中孢粉植物与灵岳寺和模式口等地马兰黄土中孢粉植物十分相似。主要花粉为灌木及草木植物，其次为乔木植物，蕨类植物孢子含量稀少。在占绝对优势的灌木和草本植物中，蒿属含量最高，其次为藜科，含量较少的有禾本科、菊科、榛属、麻黄属、蓼属、伞形科和葎草属。在乔木植物花粉中，主要成分为松属、桦属及少量冷杉属和胡桃属。蕨类孢子植物中主要为卷柏属、水龙骨科和真蕨纲等。从这些孢粉植被总貌看，当时斋堂盆地地表覆盖的植物主要是灌木和草本植物，中间有少数乔木，自然景观为稀树草原。

四、上更新统后期马兰砾石层

“马兰砾石层”一词系安迪生（1923）首先提出的，并一直沿用至今。现在马兰砾石层同马兰黄土层同为中国北方晚更新世的标准地层单位。经作者等的多年调查研究，过去学术界存在争议的马兰砾石层与马兰黄土层的时代先后关系问题已经得到解决。马兰砾石层堆积在马兰黄土之上，其时代应晚于马兰黄土。

马兰砾石层剖面位于清水河南岸马兰峪沟口马兰台地的边缘，其剖面地质结构如图6.3。

图6.3　斋堂镇马兰峪沟口马兰砾石层地质剖面

1.黄土质砾石　2.砂砾石　3.马兰黄土　4.推测的马兰黄土　5.不整合　6.推测的岩性界线　7.人工挖坑　8.热释光样品采集点

马兰砾石层砾石层呈黄褐色，结构松散，成分较均匀，可以说该砾石层是砾石，粗砂与黄土等三者的混合物。大层理结构不明显，小的不连续夹层层理较清晰。砾石成分主要为侏罗纪紫红色火山岩、凝灰岩、辉绿岩、火山角砾岩及少量砂岩、花岗岩和页岩。砾石分选性较差，一般砾径为5～10 cm，较大为50～80 cm，最大达100 cm以上。砾石滚圆度和扁平度都较高。砾石表面都较新鲜，具定向排列。马兰台是山前一系列连续梯状台地的末端，因而其成因应为山前梯地，即洪积物。1993年，斋堂村民曾在该剖面底部挖了一个土坑，揭露了马兰砾石层下伏的马兰黄土，其热释光年龄为（50.95±0.48）kaB.P.。1996年6月，在该剖面西约100m处挖了一个平洞，深约5m，表明马兰砾石层下部全是马兰黄土。这说明马兰黄土沉积系在马兰砾层之前，从而解决了长期以来悬而未决的马兰砾石层与马兰黄土堆积的地层时代先后关系问题，这在第四纪地层学研究上具有重要意义。

五、洞穴堆积

北京山区洞穴堆积十分丰富，洞穴很发育，保存亦较好，例如，周口店北京猿人洞、山顶洞、石花洞，上方山云水洞、银狐洞、石佛洞及周口店太平山北坡的若干洞穴。但是对洞穴堆积物的研究程度却存在着很大的差别，其中以周口店北京猿人洞和山顶洞研究程度最高，举世闻名，其次是周口店太平山的若干新近发现的洞穴堆积物研究程度亦较高，使我国洞穴堆积研究取得不少新进展。有关这些山区洞穴堆积和平原地区的地层研究成果，北京市地质矿产局在编写《北京市区域地质志》时由陈菊蓉（1991）作了系统总结，这里作者除了部分删节和修改外，全部引用之。

（一）下更新统泥河湾组

泥河湾组含义为：含早更新世泥河湾动物群（相当于欧洲维拉方动物群）化石的不同类型地层或可与之对比的地层；古地磁测量位于马莫斯事件底部以上及布容极性世之下（包括松山反极性世及高斯正极性世上部）的沉积层，相当于阳原—泥河湾盆地早更新世泥河湾组。该组主要有洞穴堆积与山间盆地河湖相沉积两种类型。太平山北坡大砾岩山下洞穴堆积以黏土、亚黏土、砂土、亚砂土为主，含次生钙质结核及灰岩石块，发育哺乳动物化石，厚大于9.5m。山间盆地河湖相沉积主要发育于延庆盆地，并隐伏于中、上更新统之下，据钻孔揭露盆地中心为湖相沉积，以灰色、灰绿色黏土为主，上部含淤泥质黏土；盆地边缘由湖相过渡为河流相，下部以粗砂、砾石及含黏性土砾石层为主，上部以砂质黏土和砂土为主，厚数百米至800余米。

1．代表剖面

（1）太平山北坡大砾岩山下洞穴堆积剖面

下更新统太平山组（厚9.47m）

9．红色亚黏土含少量钙质结核，顶部有古冰楔。

8．红色亚砂土夹3～4层薄层灰色、黄色黏土，发育古冰楔。

7．棕红色与黑灰色薄层黏土互层，发育古冰楔；含小型哺乳动物化石艾克氏变异仓鼠（Allocricetus ehiki Schaub），姬鼠（Apodemus sp.）及蛇化石；孢粉含量较少，草本植物可达60%，主要为藜科、菊科等。　　　　　　厚0.65m

6．红色含砾砂层与黏土组成韵律层，含次生钙质结核及少量钟乳石块，化石丰富，主要有：Allocricetis ehiki Schaub，Cricetulus cf.F Kvarians翁氏野兔（Zdansky，Lepus wongi Young），田鼠（Microtus sp.），麝鼠（Crocidura wongi Pei）等，顶部被冰楔切入。　　　　　　厚0.85m

—侵蚀面—

5.黄土状亚黏土，较松散，含钙质结核，呈透镜状分布于剖面东部。厚0.32m

4.巧克力色薄层黏土，底部有一层厚20 cm的连续圆形钙质结核层，含少量Allocricetus，sp.。　　　　　　厚0.40m

3.棕黄色薄层亚砂土，含不连续钙质结核及Vemes sp.。　　　　　　厚0.30m

2.灰黑色薄层有机质黏土与粉砂互层，具水平层理，含次生钙质结核与石灰岩巨块。含Artemisia（70%）；Pinus，Picea，Abies，Cupressaceae（5%～20%）；Quercus，Celtis，Betula，Juglans（5%～40%）；Pteris（40%～80%）。　　　　　　厚4.50m

1.红棕色黏土，层理不明显，含次生钙质结核及灰岩角砾，未见底＞1.25m。

（2）延庆县官厅水库东岸延庆农场震平-1号钻孔剖面

上覆地层为中上更新统灰色砂质黏土夹黑褐色淤泥层，含软体蚌壳化石。

—平行不整合—

下更新统泥河湾组（厚923.0m）

Ⅴ段（6～12层）灰、灰绿、黄白色砂质黏土夹薄层粉砂，含丰富的介形虫化石，主要为Limnocythere-Ilyocypris-Candona组合（庞其清，1984），共生化石有双壳类、腹足类、鱼骨、鱼刺、鱼耳石和果壳等。古植被以松及阔叶树种的榆、椴为主，水生植物有黑三棱属、眼子菜属、孤尾藻属及泽泻属，亚热带残留种属有山核桃、罗汉松、铁杉、胡桃等。　　　　　　188.0m

Ⅳ段（13～14层）灰绿色砂质黏土灰色粉细砂和少量粉砂。含丰富的介形虫化石，为Ilyocypris-Leucocythere-Candoniella组合。古植被为含桦和榆的针阔叶混交林，草本植物中藜科含量占45%，蒿属含量占35%，其他蕨类孢子也有少量出现，残留种属有山核桃、罗汉松、泪杉等。　　　　　　113.0m

Ⅲ段（15～24层）灰色粉砂与灰色砂质黏土互层并灰色中砂、中细砂和黏土。含丰富的介形虫化石，为Ilyocypris-Leucocythere-Candoniella组合。共生的化石有轮藻：Charies sp.和双壳类、腹足类等。古植被为含桦较多的阔叶林，同时蕨类孢子及水生植物非常繁茂，仍残留有山核桃、罗汉松、铁杉等。　　　　　　79.0m

Ⅱ段（25～30层）灰绿色砂质黏土，下部夹薄层粉细砂和少量红棕色砂质黏土，中部夹薄层（10 cm）泥炭。本段除含FK Ilyocypris-Leucocythere-Candoniella组合的介形虫化石外，上部发现有孔虫化石Evolutononion shanxiensisWand（王乃文，1981），古植被在上部为含阔叶树的针叶林，草本植物中的黎科、蒿属的平均含量为50%左右；下部为针阔混交林，草本植物一般变化不大，而水生植物大量出现，如黑三棱属、眼子菜属及孤尾藻等，蕨类孢子中有水龙骨科、凤尾蕨等出现。本段残留的亚热带种属有罗汉松、胡桃、泪杉、铁杉、山核桃等。　　　　　　302.0m

Ⅰ段（31～34层）棕褐色砂质黏土为主，中部灰绿色砂质黏土夹薄层粉细砂，下部浅黄褐色粘砂夹砾石，砾石成分以岩浆岩和沉积岩为主，黏质砂土胶结。本段仅见少量介形虫，为Candoniella属的两种。古植被中上部以松桦林为主，下部以草原类型蒿属和十字花科为主　　　　　　141.0m

—整合—

下伏地层为上新统天竺组红色黏土夹砾石层。

震平-1号孔早更新统的磁性地层年代与蔚县盆地泥河湾组红崖剖面基本一致（李华梅，1985），但比它早0.15Ma。

2．岩性岩相变化

该区内相当于下更新统泥河湾组同期的沉积物有洞穴堆积、红色黏土砾石堆积与河流相堆积。

（1）洞穴堆积分布于太平山北坡大砾岩山下、周口店中国猿人洞第一地点探井中第14～17层、军庄灰峪第18地点以及怀柔龙牙洞等地。周口店猿人洞探井14～17层的主要岩性为棕黄色含砾粉砂质粗砂、灰色薄层黏土质粉砂及红色黏土砾石，未发现动物化石，厚约10m。怀柔龙牙洞的洞穴堆积发育在奥陶纪石灰岩中，其下部为浅黄色砂质黏土（钙质胶结），含角砾与薄层方解石互层，厚约0.9～1.0m，含哺乳动物化石（黄万波等，1983）：燕山尖齿鼠（Hyperacrius中yenshanensis sp.nov），杨氏原鼢鼠（Arvicola terraerubrae Teilhard Prosiphneus youngi Teilhard），拉氏豪猪（Hystrix lagrelii Lonnberg），额鼻角犀（Dicerorhinus sp.），三门马（Quus sanmeniensis T.et P.），鹿（Cervus sp.），牛类（Bovidaegen.et sp. indet）；上部为黄色砂质黏土，钙质胶结，未见化石，厚1.45～1.95m。

（2）河流相砾石沉积主要分布于长沟峪升平山，破窖山东坡一带和娄子拴马庄一带的Ⅳ级阶地上，与上新世晚期红色黏土（风化壳）平行不整合接触，主要岩性为红棕色砂质黏土、黏质砂土与砾石层，厚4～7m。砾石风化程度较高，定向排列之砾石可从黏质砂土中脱落。砾石层孢粉组合特征：以草本植物为主，其中菊科、藜科较多，禾本科次之；木本植物有松、柏，还有少量桤木、香蒲、睡莲，蕨类植物孢子有卷柏等。

（3）红色黏土砾石层：位于昌平县南口镇东部虎峪、龙虎台、红泥沟一带的红土台地中。据魏兰英等（1982）资料，其主要岩性：下部棕红色黏土砾石，厚约2.5m；中部棕红色黏土含钙核、锰核、根痕、虫孔，厚约4.3m；上部棕红色（杂色）黏土砾石层，风化程度高，砾石成分复杂（花岗岩、灰岩、砂岩等），砾径大小悬殊，圆度较差，胶结物约60%以上，呈紊乱排列的基底式胶结，厚约2.3m。与下伏上新统的棕黄色含砾黏质砂土为平行不整合接触，与上覆中更新统棕红色古土壤间有一个剥蚀面。(www.xing528.com)

该套沉积在军庄灰峪第18地点也有分布。其下部为红黏土并含大小不等的石灰岩碎块，厚约4m；中部为碎石红色黏土，含大量啮齿类动物化石，厚约0.8m；上部黄色黏土含化石甚少，厚约3.2m（贾兰坡等，1982）。

3．生物特征及时代归属

延庆盆地震平—1号孔的泥河湾组Ⅱ～Ⅳ段含丰富介形虫化石，其中主要有Ilyocypris-Leucocythere-Candoniella组合；在Ⅱ段上部灰绿色砂质黏土中发现有孔虫化石Evolutononion shansiensis Wang与介形虫化石Candoniella mirabilis Schneider，C. suzini Schneider，Candona sp.，I lyocypris gibba Ramdon，I.cornae Mandelstam，I.Bradiyi Sars共生。上述组合特征与生物面貌可与河北阳原—蔚县盆地泥河湾组中段对比，并在Ⅱ段上部（孔深600m处）测得古地磁年龄为2.43Ma B.P.，因此，其时代应属早更新世。Ⅴ段介形虫化石为Limnocythere-Ilyocypris-Candona组合，与阳原—蔚县盆地泥河湾组上段合面貌一致，时代置于早更新世晚期。该段上部测得的一组古地磁年龄为0.89～0.90Ma。周口店猿人洞探井第14～17层未发现动物化石，但古地磁测定第13层以下推测年龄大于0.70Ma，相当于早更新世晚期堆积。

太平山北坡洞穴堆积中发现的主要是啮齿类小型哺乳动物化石，其中以Allocricetus ehiki Schaub最为重要，这种化石在华北地区分布十分广泛，最早见于陕西洛川午城黄土底部。该化石层地磁年龄在松山反极期，距今0.73～0.92MaB.P.，属早更新世晚期动物群，为此推测侵蚀面之下1～5层时代有可能更早些。

周口店洞穴之外的长沟峪、娄子水一带河流相砾石沉积中，孢粉面貌与洞内第16～17层孢粉组合基本一致，因此它的发现填补了周口店地区洞外早更新世晚期地层的空缺。

灰峪第18地点和怀柔龙牙洞发现哺乳动物化石其时代相当于早更新世。

（二）中更新统周口店组

周口店组（厚38.25m）以其丰富的哺乳动物化石、古人类化石及古文化遗迹等闻名于世界，是由杨钟健、裴文中、贾兰坡等中外学者于1959年创建的，将其定名为周口店组。该组指猿人洞第1～13层的洞穴堆积，自上而下厚约40m，是著名北京人（Homo erectus pekinensis）化石产地。

1．代表剖面

周口店第一地点剖面北京猿人（北京人）化石产地。上覆地层：上更新统山顶洞堆积。

------侵蚀面------

周口店组（38.25m）

1～2．粉砂角砾岩夹钙板层　　　　　　1.70m

3．巨大角砾岩及钟乳石，1966年在此层发现北京猿人头盖骨　　　　　　3.50m

4．灰烬层（上文化层）　　　　　　6.90m

5．黑青色硬钙板，向西渐变为钟乳石层　　　　　　0.65m

6．角砾石　　　　　　8.70m

7．灰色含云母碎屑细粉砂层　　　　　　1.80m

8～9．角砾岩夹灰烬层（下文化层）、1929年在此层发现北京猿人第一头盖骨　　　　　　6.90m

10．红色泥土及灰烬层，1959年在此层发现北京猿人下颌骨　　　　　　0.80m

11．角砾岩层　　　　　　0.90m

12．棕褐色含角砾粗砂层　　　　　　1.50m

13．红色粉砂质黏土夹角砾层　　　　　　4.90m

-------侵蚀面-------

下伏地层：下更新统第14层红色黏土质砂砾石层

2．岩性岩相变化

中更新世在北京地区不仅发育了闻名中外的周口店组洞穴堆积，而在其洞外也有同期的下砾石层与离石黄土堆积。下砾石层：距北京猿人遗址大约220m的老牛沟沟口，构成周口店河西岸的第三级阶地，断面出露约1 km。按岩性可分为三段；下段风化砾石层：中段黄红色含碎石黄土状土；上段红土—碎石堆积层。出露厚度不一，最厚达13.4m。

在延庆盆地边缘刘家堡、玉皇山、小张家口等地，沟谷中也见有棕红、浅赭（红）及赭（红）色、浅黄灰绿色黏质砂土和砂质黏土层（徐志华等，1985）。在官厅水库附近及八达岭一带主要为棕红、褐红色泥砾层，其中夹有棕红色较致密的黏质砂土、砂质黏土，中粗砂及砂砾石层，厚10～20m。泥砾中红黏土致密坚硬，砾石具棱角、次棱角状，大小不等，最大直径可达1m左右；砾石有轻微风化现象，成分复杂，有火成岩、灰岩、花岗岩等。砂层、砂砾石层为含水层。含孢粉以云杉属为主，占47%；阔叶树种几乎全部消失，亚热带植物也全部消失。

3．生物特征及时代归属

周口店组生物繁盛，不论是哺乳动物化石还是鸟类化石均闻名于世。当时植物昌盛构成一个极好生物链。

周口店第一地点除发现北京人（Homo erectus pekinensis）化石和大批石器外，哺乳动物化石十分丰富，据统计约有100种哺乳类动物化石，其中包括54种大型哺乳类（食肉目、长鼻目、奇蹄目和偶蹄目）。有确切层位记录的约占70%（北京市地质矿产局，1991）。周口店组所含如此丰富的哺乳类化石组合，被命名为周口店动物群，表6.1是我国北方中更新世动物群的主要代表，此外堆积物中还含有大量的石器，其中刮削器最为丰富。

周口店第一地点中更新世早期的鸟类动物群化石其数量之大、种类之多也在世界上极为少见，计有9目19科48属62种，总计在1 000件以上，以鸡形类和雀形类最多（侯连海，1985），但无真正的水鸟类化石发现。

周口店期植物茂盛，蕨类、灌木、草本与乔木植物的孢粉发育（表6.1及表6.2），它大体反映了0.70～0.023Ma期间周口店地区的植物类型及其发展状况，且根据其他综合因素（重矿物组合、黏土矿物组合）可推测该时期的环境及气候特点。根据骨化石铀含量年龄测定法，测得北京猿人年龄为0.50Ma B.P.左右；并应用古地磁方法测得第一地点洞穴堆积第13层以上属布容正极性世，年代小于0.70Ma B.P.。

表6.1　周口店第一地点洞穴堆积层、年龄及其所含哺乳动物群化石

续表6.1

注：引自北京市地质矿产局周口店综合研究资料，胡长康补充第12层、第13层资料。

表6.2　周口店中更新统地层对比表

续表6.2

（三）上更新统马兰组

1．代表剖面

下伏地层：中更新统周口店组离石黄土。

（1）以羊耳峪村东岭子洞及周口店第四地点西侧新洞中之堆积物为代表

1）羊耳峪村东岭子晚更新世洞穴堆积（图6.4）

1．灰黄色亚砂土，含Hypolagus sp.，Cervus（Pseudaxis）sp.

2．灰黄色钙质胶结的砂土与含细灰岩角砾亚砂土互层　　　　　　0.8m

3．黄色角砾亚黏土，含哺乳动物化石碎片及石钟乳碎块　　　　　　2.0m

4．棕红色亚黏土层，含石钟乳碎块，含哺乳动物化石Microtus sp.，teilhardi Zheng，Cricetulus sp.，Cervus（pseudaxis）sp.及鹿的两只角、上颌骨等。石钟乳经赵树森测定，铀系年龄上限为（114.7±4.9）×10³ a，下限＞350×103 a　　　　　　1.6m

2）第四地点西侧，新洞晚更新世洞穴堆积，以黄色砂质黏土夹大量石灰岩块为主，呈角砾状，块径最大可达1m。堆积物中含黑色或红色灰烬层（一般宽1.1m，厚0.9m），松散，中间夹有3～4层钟乳石层，厚6m。

该期动植物化石有两栖类：蟾蜍（Bufo bufo），青蛙（Rana ssp）；哺乳类：刺猬（Erinaceus sp.），马铁菊头蝠（Rhinolophus ferrum-equinum），岩松鼠（Sciurotamias dardianus），大仓鼠（Cricetulus triton），小家鼠（Musmusculus），獾（Meles Ieueurus），银鼠（Mustela nivalis），葛氏斑鹿（Pseudaxis grayi），赤鹿（Cervuscanadensis），象科（Elephantidae），硕猕猴（Macaca robustus），新洞人（Homo sapiens-XiongMan）。植物化石孢粉有朴属（Celtis），桑科（Moraceae），柏科（Cupressaceae），豆科（Leguminosae），藜科（Chenopodiaceae），禾本科（Gramineae），蓼科（Polygonaceae），蒿属（Artemisia）。

（2）以昌平县龙骨洞（黄万波，1981）与周口店山顶洞洞穴堆积为代表

1）昌平县龙骨洞，洞深40m，自下而上堆积有：

1．浅红色钙质层　　　　　　　　　　　　　　　＞0.5m

2．黄棕色砂质土夹灰烬及砂厚　　　　　　　0.15～0.2m

3．灰白色钙质土球呈条带分布厚　　　　　　0.15～0.2m

4．浅黄色黏土夹灰烬厚　　　　　　　　　　　　　0.3m

5．黑色及黄红色灰烬厚　　　　　　　　　　　 　0.16m

6．黄棕色含角砾的砂及砂土，钙质胶结，含Crocidurasuaveolens，Socaptochirus moschatus，Lepus europaeus，Sciurdae indet，Microtus brandtoides，M. epiratticeps.Cricetulus barabensis，C. trition，Merionesmeridianus，Mus musculus，Apodemus sylvaticus，Ursus sp.，Meles sp.，Cervus sp.其时代相当于晚更新世晚期　　　　　　厚4m

2）山顶洞，位于北京猿人化石产地的顶部，共分洞口、上室、下室和下窑4个部分。洞内堆积物为灰色土，含石英岩碎块。最下部稍胶结，含古人类化石山顶洞人（Homo sapiens），洞熊（Ursus spelaeus），最后鬣狗（Hyaena ultina），犀牛（Rhinoceros sp.），野驴（Equushemionus）等48种哺乳类动物化石。山顶洞动物群中的绝灭种有驼鸟、鬣狗、洞熊等，占12.1%，现生种类占87.9%。

图6.4　羊耳峪村东岭子晚更新世洞穴堆积剖面图（曹伯勋等，1994）

1．石灰岩　2．黄色亚砂土　3．断层角砾岩　4．含细角砾钙质层　5．黄色亚黏土　6．黄色含角砾亚黏土　7．红黄色亚黏土　8．红色古土壤　9．石钟乳　10．碳酸钙薄膜　11．石钟乳角砾　12．岩性分层面　13．石灰岩角砾　14．化石层位　15．腹足类化石层位　16．化石编号　17．铀系法样品编号　18．热释光样品编号　19．现代坡积　20．控制剖面导线号

山顶洞动物群中有若干代表南方温暖气候的动物，如香猫、猎豹等。这可能说明在更新世结束时，中国南北两动物区系有相通之处。

从洞中发现的石器、骨针、穿孔石珠等装饰品看，山顶洞文化属旧石器时代晚期。

2．岩性岩相变化

在延庆盆地边缘为洪积相的黄土质砂土，并夹厚层砂土及砂砾石层，至盆地中心渐变为湖沼相的灰色粉细砂和黏性土互层，夹泥炭层。在八家村距地表3.5～7m的黄色黏质砂土中发现披毛犀下颌骨和大角鹿头骨碎片。在妫水河沿岸黄土中见牛轭湖相灰黑色淤泥质粉细砂透镜体。本组底部普遍发育松散砂砾石层，砾石间或表面有铁锰质粉末与薄膜，局部为钙质胶结。山前厚达十余米，至盆地中心仅厚数米或1米许，砂砾石层相变为中细砂层。

3．生物特征及时代归属

晚更新世是早期智人向高级阶段发展的时期，中期含有“新洞人”的牙龄及伴生哺乳动物化石（赵树森、仇世华等，1985），顶部钟乳石经铀系法测定其年龄为98 ka B.P.；晚期含“山顶洞人”化石及其文化遗迹和伴生哺乳动物化石，其下室¹⁴C年龄为49 ka B.P.，上室¹⁴C年龄为1.886 5+0.018 9Ma。相应于洞外在斋堂马兰阶地还发现原始牛、赤鹿等脊椎动物化石。

孢粉是植被缩影，从孢粉资料分析，晚更新世距今约30 kaB.P.。北京丘陵和平原以云杉、冷杉占优势的暗针叶林广泛分布，标志着气温明显下降特点。距今13～24 ka以藜科、蒿、禾本科占优势的草原，气候较今冷干，中间还有波动。12～13 ka以云杉、冷杉、落叶松占优势的暗针叶林，气候较今冷湿，湖沼发育。

此外，对马兰黄土（东斋堂）中棕红色古土壤层（S_1-2）记录了一次相当于拉尚事件的暂短的磁极性倒转事件，其年代约30 kaB.P.前，与山顶洞形成时代相当，底部褐土型古土壤（S₁）中记录了相当于布莱克事件的磁性倒转事件，其年代为80～120 ka前，与周口店新洞堆积相当。