北京地区的山川景观和地质历史

在人们的眼里，大地常被认为是最稳定不过了。雄伟的西山一动不动，耸立在那里已不知有了多少世纪。尽管人世间经历了千变万化，而江山似乎依然如故。

其实，高山大海都是在不断变动的。古代不少人已看出了这一点，所以有“江山易改”“沧海桑田”这些成语流传下来。我们今天看到北京背倚群山、前临平原的态势，正是沧桑变迁过程中的一个场景。

今天的北京山区，在地球历史上曾多次被水淹没，大量泥沙和矿物质被流水搬运到这里堆积起来，最后变成了岩石。在这里生长的动植物死后，也埋藏在这些泥沙里，最终成为煤炭或化石。

大约在一亿几千万年前，在一场强烈的地壳运动中，燕山从海底崛起，这场在中国造成了许多大山的地壳运动，也由此得了个燕山运动的名称。这轮强烈的造山运动平息之后又过了几千万年，在喜马拉雅山升起的时候，北京地区又一次受到强烈的造山运动的影响，燕山再次升高。这回的变动，造就了今天北京的山川。

在周口店、门头沟、密云、昌平的山区，常常可以看到河流的两岸有着台阶似的平地，遥遥相对。这种平地是河水向两岸侵蚀和开拓出来的，原本应和河面的高度相近，但现在它们跑到高处去了，在地质学中，它们被称为阶地。阶地的出现，说明这里的地势在升高，出现在山区的峡谷，也是地势上升的证据。

北京山区中的阶地、峡谷都不少，不过除了雨季，经常是河中没有多少水，峡谷也就不壮观。河中水少，原因之一是北京山区与平地间的落差太大，有点水很快就流走了。有些河流上修了大坝拦水后，峡谷就比较壮观了。

山区与平地，一边上升，一边下沉，落差自然要加大。在北京地区，西北部上升成为山区，东南部下沉成为平原，是总的格局；而在山区中也有局部下陷形成的小块平原或洼地，密云水库所在的地方，就是一块这样的山间洼地；在平原中，虽是都在下降，但沉降的快慢也不一样。因此，这些升、沉变动的结果，表现为地面形态的多样性，也正因为这样，才出现了燕京若干景。

需要指出的是，在这上升和下沉的不同地区之间的分界，通常是地壳中存在的断裂地带，也正因为有断裂的存在，两边的地面形态才会有如此截然不同的差异。

说到断裂，你可能会联想到地震。地震的确多发生在地下存在断裂的地方，北京地区的地震不算少，中国第一个用现代科学仪器观测地震的台站设在西山的鹫峰，想来是考虑到了这一点。不过这些地震大都不很强烈，历史上北京城受到过的几次地震的破坏，都是发生在别处的大地震波及的结果。这是因为北京地区的这些断裂两边的地盘经常在上升下降、不停错动，即这些常有的小地震不断将能量释放出来，就像装了个安全阀，大的地震反而不容易在这里发生了。

上面说的，仅仅是地球最近历史时期北京山川变动的情况，因为距离的时间还算近一点，我们较易了解。而在地球形成以来的几十亿年中，更不知发生过多少变动了。

永定河原名卢沟，俗称“无定河”，因为历史上它经常泛滥成灾，从来没有长期安定过。清康熙三十七年（1698年）治理后，康熙皇帝将它改名为“永定河”。实际上这只能是文字游戏，治理后也许一时的水患能有所减轻，但作为河流，它不可能永远安定。

天下没有不变的河，因为它不是静止不动的，滔滔流水终年不断。水流动时的力量不断对河床冲刷破坏，并将岩石破坏后的产物搬运、堆积到低处。

北京山区地势比平原高出了许多，而且从山区到平原地势陡落。在山中，河水流得快，力量大，挟带的泥沙也就多，历史上曾记录到，在官厅附近，100克河水中含有36.6克泥沙！这些含有大量泥沙的河水，一下子泻落平川，水流马上减缓，力量骤然变弱，泥沙大量沉积下来，填塞河床，将河底垫高，再来洪水，河床容纳不下，自然要向平坦的两岸泛滥，这时水灾就发生了。

在北京地区及永定河的上游地区，一年四季的降水量，半数以上集中在夏末秋初。这时，平时不起眼的细流，一下子变成波涛汹涌的大河，而山洪来也匆匆，去也匆匆，等洪水一退去，大量泥沙、砾石留了下来，不仅淤积在河床里，也覆盖到两边的河滩乃至河岸上。古代治河，主要也就是把淤积在河床中的泥沙挖走，以使河道畅通。

流水的活动起着将地面高处削低、低处垫高的作用，最终是把这里夷平。永定河也是这样“做”的，它曾经把高山夷平过。那时的北京地区看不见大山，河流两岸都是平原，流水向下侵蚀的力量较微弱，而向两岸的开拓作用较大，河岸凹进部位受到河水的冲击力量最大，遭到的破坏最快，河岸也就越来越凹；而水流遇到河岸凸出的地方，速度减慢，泥沙在此淤积，河岸就越来越凸，时间久了，河道就变得弯弯曲曲了。在今天门头沟地区三家店以上的永定河，就可以见到这种弯曲的河道。不过，现在的两岸并不平坦，而是高山夹峙。这是后来北京山区地势继续抬升，而且至今未止的结果。尽管河水这个“愚公”挖山不止，但这两岸的地势不断升高，于是我们看到了这弯弯曲曲的峡谷。

今天我们见到的永定河，在三家店流出山区进入平原后，急转南流。而在先前，它本是继续向东，从北边流过的，这是因为平原地区地势下降的时候南部降得较快，北部相对较高，水就自然改向南流了。改道前的古河床现在还保存在那里，成为人们挖取沙子供建筑使用的场所。这种古河道在北京地区许多地方都有，说明河流都是会改道的。

河流无定并非永定河才如此，黄河的改道更为有名。人们曾为它们这样的无定感到非常头痛，但也应看到，要是没有它们这种无定的“性格”，何来今天肥沃的北京、河北直至华北的平原？更重要的是，我们在了解到它们活动的规律后，如能顺应自然规律，调协和它们的关系，人和河流就能够和谐相处。

静静的群山盘踞在北京的西部和北部。山间草木丛生，牛羊上下，显得十分安宁。然而你可曾想到，在亿万年前，这里曾经出现过浓烟蔽日、火光冲天、大地轰鸣、熔岩奔腾的壮观场面。在北京地区的地质历史上，发生过多次强烈的火山活动。

大约十几亿至八亿年以前，北京地区曾是一片汪洋，而就在这大海之下，火山活动起来了，喷出的大量熔岩在海底流布，有时还有碎屑物喷出，它们都被保存在了那时形成的地层中。

1949年夏天，马杏垣先生带领我们几个学生去燕山作地质调查。到了平谷县罗峪沟，我们发现这里是丛山中的一块圆形洼地。洼地和周围的山岭之间，不仅在地形上差异很大，而且构成洼地的岩石也明显与周围的岩石不同，这是火山喷发的产物。马先生判断这是一个火山口的残余。以后别人在其他地方也发现了一些类似的构造。(www.xing528.com)

火山喷发的出口为数不多，因此不容易碰到，但火山喷出的熔岩流布的面积较广，所以不难找到。在今天西自怀柔，东到遵化，北起兴隆，南至蓟县，以及河北省的许多地区，都已找到当时的喷出物形成的火山岩。

到了距今一亿几千万年前，北京地区的火山又强烈活动起来，此时这里早已从沧海变成陆地，火山的活动是从地下的裂缝中流出大量的熔岩。一种比较黏滞的熔岩覆盖了今天北京西部的许多地区，而且火山一次又一次地喷发了许多次，所以熔岩堆积得很厚，有的地方有三十几层。这些熔岩构成了高峻而且形象特别的山峰，它们所形成的岩石，常是红中带紫，色调鲜明，明显不同于一般的岩石。今天的百花山、髫髻山、妙峰山能成为旅游的好去处，都是火山做出的“贡献”。

在这种大量流出熔岩的火山活动停息后，又过了几千万年，北京地区的火山再次强烈活动起来。这回是从通道中喷出熔岩，并伴有强烈的爆炸，产生了大量碎屑物质，它们被抛起又落回地面后，有的以这些碎屑物为主，有的夹杂在其他沉积物中，堆积形成了很厚的岩层，最厚的地方超过1000米。

在这一阶段的火山活动过去后，北京附近的燕山已经崛起。在这一过程中，地下的岩浆活动也很强烈，但不喷到地面，而是就在地下凝结，形成了许多花岗岩和类似花岗岩的坚固岩体。在周口店、南口都能看到有花岗岩体露出地面。岩浆在地下凝结，使这里的地壳得到加固，火山也不会再在北京地区活动，而只能成为一种地质历史的遗迹供人们考察研究了。

玉泉山的泉水号称“天下第一泉”。虽然乾隆皇帝仅凭水的轻重来定水质的高下未必准确，但总不失为一种较为科学的评判方法。玉泉的水质确是很好的。这泉水涌出已不知有多少年了，但还是等到北京成为帝王之都后才闻名于世。辽、金两代，这里建起了皇帝的行宫。明、清两代，这里的泉水供宫廷专用，并围绕玉泉山，修建起园林，成为燕京（即北京）一景。

为什么会有泉水在玉泉山涌出呢？

你去实地看一下就不难明白。

你可以看到，在玉泉山脚下，构成山体的岩石是一层一层叠在一起的，大部分都向北倾斜。组成这些岩石的矿物颗粒有粗有细、有软有硬；岩石的内部有的孔隙多而且大，容易透水；还有的结构致密，难以让水通过。

当两层不透水的岩层夹着一层透水的岩层时，便形成了一个储存和输送地下水的最佳环境。水藏在居于中间的透水的岩石里面，并受到上下不透水岩层的约束，水在里面就像在自来水管子里似的，可以沿着透水岩层运动。

自来水是由于水塔高于出水口产生压力而运动的，那么玉泉山的泉水的“水塔”在哪里呢？

“水塔”就是那广大巍峨的西山。构成西山的岩层和玉泉山，以及平原底下的岩层都是当初在同一水域里沉积而成、有秩序地在地下分布的，这种天然的“水管”可以延展很远很远。玉泉山的泉水，是“水管”在这里破了，水便从缺口中喷出来，所以它的水量很大。元代曾开发它作为京东大运河的水源，那时的船只可以一直航行到玉泉山下。

“水管”为什么会在这里破裂呢？是一条断裂地带经过了玉泉山的中部。在断裂出现的地方，因为岩层在这里发生了错动，紧贴断裂面的岩石破碎变形，容易风化，所以，在今天，人们很远就能望见玉泉山南北两个山头之间下凹了一大块。

玉泉山的泉水，来自大自然给地下的“水管”打开的缺口，而用人工的方法也能打开缺口，这就是打井。由于这种夹在两个不透水层之间的地下水一般埋藏较深，所以井打浅了穿不透盖在上面的不透水层，就得不到水，而一旦穿过，地下的水就会自动涌出，成为自流泉。

由于西山这个“水塔”又高又大，地下的含水层和夹着它的不透水层向平原地区延展得很广很远，所以在这些地方打井一般都能得到水，而这也是人们选择在这里兴建北京城的一个重要原因。

北京的海淀一带，靠近西山，地上、地下的水早先就比较丰富，所以能积水成淀。在这里，取用地下水比较容易，井不必打得很深，地下水就能自动涌出。1924年，在燕园，即当时的燕京大学打的一口井，仅钻到37.2米的深度，每小时就能得到72.96吨水。1964年，我在清华园西门外拍得自流井照片，当时地下水正强有力地喷出。

可是，在1978年3月26日的《光明日报》上，我曾见到这样的报道：玉泉山的泉水，在20世纪60年代，1000米外就能听到它“哗哗”的响声，现在听不到了，它不自流了。1980年8月24日，我专程前去看过，确实不见泉水了，在干枯的水渠旁，空留着点缀昔日名泉的汉白玉建筑物。原来临水的石栏杆和刻着对联的石牌楼，让人联想到那“天光水态披襟袖，岸芷汀兰入画图”的“烟柳春佳”胜景。

出现这种煞风景的局面，是人类对地下水取用过度带来的后果。这一情形在北京成为帝王之都后就已开始，金章宗时（1190—1208年），这泉水的流量很大，从一个石雕的龙头口中流出形成瀑布，所以，金章宗将这一景色取名为“玉泉垂虹”。等到乾隆皇帝（1736—1795年）看到它时，泉水的流量已不足以形成瀑布，而是从石缝中涌出，有点像济南的趵突泉，但还没有趵突泉水涌得高，乾隆皇帝认为金章宗给它取的名字不对，遂将这一景改称“玉泉趵突”。其实金章宗没错，直到元代，玉泉山的泉水还很多，不仅供饮用，郭守敬还将它引去作为大运河的水源。问题是过了五百多年，泉水的量减少了！

自然界是在变化的，而在人类出现并参与到这些变化中去以后，在有些方面，变化的速度是大大加快了。人可要正确地发挥自己的作用啊！