呂金波

北京西山屬于太行山。明代北京作為首都，永樂皇帝取了“北京”的名字，嘉靖年間張爵的《京師五城坊巷胡同集》記錄“西山、府西三十里、太行之首”，這樣就有了“北京西山”的名字。后來人們把永定河以東、接近城區的山體部分俗稱“北京小西山”。

下面就從小西山地理、小西山地質、小西山北部溫泉成因、三山五園地質背景4個方面給讀者介紹一番。

小西山地理

地理上，“小西山”沒有嚴格的定義，就是北京西山向東部北京城區方向凸出的山體部分，由于離京城較近，人們登山郊游方便，于是逐漸有了“小西山”的俗稱。皇家園林也不例外，著名的“三山五園”就位列其中。所以小西山地理顯得非常重要。

小西山四至范圍：西起永定河谷的軍莊-三家店，東至圓明園-清華大學；南起石景山區老山-八寶山，北至海淀區溫泉-屯佃。地理坐標：北緯39°53′～40°03′，東經116°03′～116°17′。區域內的最高峰克勤峪海拔797.60米，鬼見愁海拔536.00米，八大處寶珠洞海拔428.40米，石景山海拔182.80米。永定河水自軍莊西，經三家店水庫，在石景山西南流入北京平原，構成小西山的西部邊界，《水經注》中稱為“清泉河”。萬園之園的圓明園、以及南面的暢春園和北京大學清華大學是一片濕地，構成小西山的東部邊界。老山-八寶山構成了小西山的南部邊界。陽坊花崗巖體阻止了溫泉村南石灰巖含水層的地下水流動，冒出地表，形成以“溫泉”為標志的北部邊界。

北京小西山地質圖

小西山地質

地質上，“小西山”西起永定河斷裂，東至黃莊-高麗營斷裂；南起永定河沖洪積扇，北至陽坊花崗巖體的南部邊緣。

可以將小西山地質分為地層（包括第四紀冰川遺跡和永定河沖洪積扇）、構造分述如下：

地層

小西山地層從老到新有：霧迷山組（Jxw）、馬家溝組（Om）、太原組（Ct）、山西組（CPsh）、石盒子組（Psh）、雙泉組（PTsh）、杏石口組（Tx）、侏羅紀地層（J）和第四紀地層（Q）。

霧迷山組（Jxw），32頁圖中的Jx代表薊縣紀、w代表霧迷山組，出露在老山南和八寶山南。為距今15億年前陸表海沉積的硅質條帶白云巖，其中硅質的化學成分為SiO2，白云巖的化學成分為MgCO3和CaCO3。霧迷山組為1934年北京大學學生高振西、熊永先、高平在天津薊縣實習時創名，把當地人稱呼二十里鋪附近的“無名山”誤記成“霧迷山”。

馬家溝組（Om），其中O代表奧陶紀、m代表馬家溝組，出露在北部溫泉南側、西部軍莊西側和玉泉山南。為距今4.6億年前海洋沉積的石灰巖，化學成分主要為CaCO3。馬家溝組為1922年北京大學教授美國人葛利普在河北省開平馬家溝村創名。

太原組（Ct）和山西組（CPsh）為恐龍出現之前的含煤地層。北京的次層型剖面位于灰峪（周口店第18地點）東山梁。

石盒子組（Psh）為山西大學瑞典人那琳1922年在太原市東山陳家峪石盒子溝創名。北京的次層型剖面位于軍莊東側。現在把原來北京的紅廟嶺組紅色砂巖并入到石盒子組上部。

雙泉組（PTsh），其中P代表二疊紀、T代表三疊紀，sh代表雙泉組，在雙泉寺附近創名，代表距今2.5億年前的地層。古人對地下冒出的泉水很關注，覺得很神奇，冒出兩股泉水的地方就更加神奇了，京西有雙泉寺。而地質上的雙泉組指的是雙泉寺附近的地層，為一套砂礫巖夾頁巖的河湖相沉積地層。

杏石口組（Tx），T代表三疊紀，x代表杏石口組，出露在杏石口村南，現在地質學定義為玄武巖下伏的地層，在距今2億年前河流沉積的石頭里含有豐富的植物化石，其中的寶珠洞礫巖是底礫巖。順便講一個故事，原來杏石口村附近有玄武巖，屬于噴出的火山巖，發育許多的氣孔，后來氣孔中充填了許多外來的物質，形似我們日常吃的杏仁，所以老百姓形象地將八大處附近的村落稱為杏石口村。不過現在經過地層清理，“杏石”在地質學上已經置于上覆的南大嶺組了。

侏羅紀地層的符號圖語為J，共有5個地層“組”，每個組都有一個專有的符號：“n”代表南大嶺組、“y”代表窯坡組、“l”代表龍門組、“j”代表九龍山組、“t”代表髫髻山組。這些不同的符號，不僅代表著北京西山出露的具體位置，還代表著不同的地層性質。南大嶺組（n）就是大家熟知的香山鬼見愁的玄武巖，因為石英含量很少，科學家定為基性火山巖，也就是全球廣泛分布的玄武巖，如富士山、濟州島、夏威夷、北愛爾蘭的巨人之路等。窯坡組（y），古代把開采煤的礦坑叫“窯”，顧名思義，窯坡就是門頭溝最早開采煤礦的山坡名稱，屬于距今1.8億年前侏羅紀形成的煤層。龍門組（l）位于京西古道上的龍門村，是沿古道北東向延伸的一條礫巖地層，厚達10米以上，地質學稱“龍門礫巖”，形成于1.7億年前。九龍山組（j）為灰綠色火山碎屑巖，金代的整個西山稱為“九龍山”，后來專指門頭溝河灘北坡與永定河谷之間的山嶺。髫髻山組（t）為淺紅色火山巖，遠遠看去，山頭如同古代婦女頭上的發髻，俗稱髽鬏，西山人稱髽鬏山，中國第一代地質學家為了高雅，將山名改為“髫髻山”，并以此建立髫髻山組地層，層型剖面位于門頭溝區田莊東南。

李四光（右一）與納里夫金（左二）考察隆恩寺冰川擦痕（郭鳳九拍攝）

李四光（左二）考察八大處香界寺（六處）門前冰川漂礫（鄒宗平供圖）

第四紀地層是地球演化的最后一頁書，記錄了兩大事件：一個是第四紀冰川遺跡，另一個是人類活動留下的遺跡。

第四紀冰川遺跡：西方地質學家認為歐洲大陸和北美大陸存在第四紀冰川，而中國東部存在第四紀冰川是中國科技界的一面旗幟、地質部長李四光提出來的。他的這一思想體現在小西山，如隆恩寺冰川擦痕、八大處冰川漂礫、模式口冰川擦痕等。對小西山第四紀冰川遺跡考察和研究始于20世紀60年代。1954年，李捷（《北京西山地質志》的作者之一、1927年主持了周口店遺址挖掘）在調查永定河引水渠的工程地質條件時，發現了模式口東面一個小山坡南麓（現為中國第四紀冰川遺跡陳列館），在光滑堅硬的玄武巖表面有許多“釘頭鼠尾”形態的擦痕。后經李四光考察后認定為第四紀冰川遺跡。1959年11月，應邀參加第一屆全國地層會議的前蘇聯納里夫金院士、別夫糾科等一行，在李四光、俞建章、王曰倫、孫殿卿和劉東生等人的陪同下考察此地，納里夫金回國后在前蘇聯（《自然》1960年第8期）雜志上發表文章，將小西山發現的冰川擦痕譽為“亞洲地質史的光輝一頁”。

1959年7月，李四光在八大處香界寺（六處）門口下邊的小橋旁尋找到具有“釘頭鼠尾”的冰川擦痕，隨后在帶有冰溜擦痕的巨型巖塊上題詞：“冰川漂礫”，并作科普解釋。1960年3月中旬在北京舉行中國第四紀冰川研究工作座談會，交流有關第四紀冰川遺跡的考察資料，并對北京西山的隆恩寺、八大處、模式口等地點第四紀冰川遺跡進行考察，成立了以李四光為首的“中國第四紀冰川研究工作中心聯絡組”，大大推動了第四紀冰川的考察研究。當然，直到今天，中國東部是否存在第四紀冰川的說法在科學界尚有爭論。

北京平原為第四紀地層，符號為Q。永定河形成一個大的沖洪積扇，石景山區為頂部帶，北京城區為中部帶，東部朝陽區、北部海淀區和南部南海子為溢出帶。12000年前，地球還處在冷期，永定河沖洪積扇由砂礫石層組成。8000年前，氣候轉暖，北京平原的堆積速率達到最高，以泛濫平原泥砂沉積為主，北京平原地貌基本定型。4000年前，大暖期到來，雨水增多，造成河道兩岸決口，河流泛濫加劇，淤積的泥砂形成了北京平原。我們在進行五萬分之一比例尺精度的地質調查時，通過對王府井東方廣場基坑（右圖中△1）和南海子小紅門深坑（右圖中△2）的年齡測試、孢粉和粒度分析，證實4000多年前有洪水泛濫，與傳說的“大禹治水”史前大洪水時期相當，沉積速率達到最旺期，地質學稱為“晚第四紀堆積期”。

構造

小西山有2個褶皺構造（南部為八大處背斜，北部為香峪大梁向斜）、3條斷裂（永定河斷裂、八寶山斷裂和黃莊-高麗營斷裂）。

八大處背斜為印支運動時期的構造形跡，呈近東西（北東東）向展布，八大處后山杏石口組與雙泉組之間不整合是印支運動的直接證據。香峪大梁向斜是燕山運動時期的構造形跡，呈北東向展布，向斜成山成就了向斜核部的克勤峪和鬼見愁。向斜形成后，永定河斷裂左行運動，錯斷了永定河西部的九龍山向斜和東部的香峪大梁向斜，致使九龍山向斜軸靠南，香峪大梁向斜軸靠北，斷距達1千米，1932年8月30日，計榮森和孫殿清命名“沿渾河之斷層”，后來稱為“永定河斷裂”。《北京西山地質志》描述了大灰廠之東北斷層，向東延伸至平原殘丘部分后來稱為“八寶山斷裂”，為不具活動性逆斷層。1966年石油部646廠利用人工物探方法發現了“黃莊-高麗營斷裂”，為北京凹陷的西北邊界，為具活動性正斷層。

永定河沖洪積扇:1.山地；2.永定河沖洪積扇；3.觀測點（1東方廣場、2小紅門）

小西山北部溫泉成因

小西山北部有個地名“溫泉”，溫泉舊址位于現在的北京市海淀寄讀學校內，1957年測量水溫35℃，流量2.5L/s，20世紀50年代后期逐漸斷流。現在留有民國時期馮玉祥將軍題寫的“精神不死”碑立在南面的石灰巖山頂上。

南面山體為奧陶紀馬家溝組石灰巖，北面為修建十大建筑（人民大會堂、中國歷史博物館與中國革命博物館、中國人民革命軍事博物館、民族文化宮、民族飯店、釣魚臺國賓館、華僑大廈、北京火車站、全國農業展覽館和北京工人體育場）地基石材的陽坊花崗巖體，白堊紀形成的陽坊花崗巖體阻止并加熱了地下水，在溫泉村北形成溫泉。由于區域性地下水潛水面下降，溫泉斷流，遺址尚存。

三山五園地質背景

海淀區山后地區溫泉遺址

三山五園是對北京小西山范圍內、以清代皇家園林為代表的歷史文化遺產的統稱，其實在清代皇家檔案中并沒有發現“三山五園”的專稱。“三山”是指自西向東的香山、玉泉山和萬壽山，《大清會典·內務府園囿》中記錄了“三山執掌”條目。“五園”的說法頗多，且和三山有重疊，五園是指靜宜園、靜明園、頤和園、暢春園和圓明園。本文將三山與五園合并，重新劃分為香山和靜宜園、玉泉山和靜明園、萬壽山和頤和園、暢春園圓明園以及北大勺園，將其地質背景分別敘述如下：

香山和靜宜園的地質背景——侏羅紀南大嶺組玄武巖

香山和靜宜園的地質背景處于香峪大梁向斜的核部，侏羅紀早期地下噴發的玄武巖，形成以玄武巖為背景的基性火山巖地層，同時也證明穩定了14億年的華北板塊開始活化。

香山和靜宜園屬向斜成山，核部地層為1.8億年前侏羅紀噴發的基性火山巖（石英含量少），地質學稱為“南大嶺組玄武巖”，有氣孔杏仁構造，呈現黑綠色，與冬天的白雪形成鮮明的對比（日本的富士山也是這種巖石），形成上白下綠的美麗景色。

“南大嶺組”是1961年北京地質學院（現在的中國地質大學·北京）師生填圖時在門頭溝區南大嶺創名，巖性以灰綠色基性玄武巖為主，夾少量凝灰質砂頁巖。

香山是著名燕京八景之一的“西山晴雪”所在地，指的是香山一帶冬天的雪景，如今香山的知名景色已被秋天的紅葉代替了。金代稱“西山積雪”，元代改稱“西山晴雪”，明代稱“西山霽雪”。清代乾隆皇帝題寫的“西山晴雪”碑，立在香霧窟北側山坡。香山一帶冬天下雪，山頂為白色，山下為綠色，形成“西山晴雪”景觀，類似布達拉宮，信奉藏傳佛教的乾隆皇帝非常喜歡，賦詩云：“久曾勝跡紀春明，疊嶂嶙峋信莫京。剛喜應時沾快雪，便教佳景入新晴。寒村曉炊依林裊，古寺諫鐘隔院鳴。新傍香山構精舍，好收積玉煮三清”。是說古代留下來的名勝古跡依舊，古村古寺環境幽靜，雪后的景色在晴空里更加新穎。

值得一提的是，1949年毛澤東主席住在雙清別墅，指揮渡江戰役，解放了全中國，并在這里留下了《中國人民解放軍占領南京》的詩句：“鐘山風雨起蒼黃，百萬雄師過大江。虎踞龍盤今勝昔，天翻地覆慨而慷。宜將剩勇追窮寇，不可沽名學霸王。天若有情天亦老，人間正道是滄桑”。

玉泉山和靜明園的地質背景——沉積間斷達1.4億年的層間水冒出成泉

玉泉山和靜明園的地質背景與著名的周口店遺址-石花洞一帶的地質背景相似，4.6億年前海洋沉積的奧陶紀馬家溝組石灰巖地層之上直接覆蓋石炭紀含煤地層，缺失了華南才有的志留紀和泥盆紀地層（如桂林山水石灰巖和張家界石英砂巖），沉積間斷達1.4億年之久，在周口店-石花洞一帶的石灰巖頂部形成了喀斯特洞穴，而在玉泉山儲存了大量的層間地下喀斯特水，這種承壓水沿著地層面冒出地表，形成泉。

玉泉山是著名的燕京八景之一的玉泉趵突，是指玉泉山下噴涌的泉水形成的美景，原稱“玉泉垂虹”，康熙皇帝稱“玉泉流虹”，乾隆皇帝稱“玉泉趵突”。玉泉山為一個南北延伸的丘陵小山包，南面為奧陶紀馬家溝組石灰巖，北面為含煤頁巖，之間缺少了距今4.6億～3.2億年前的地層，缺失的地層之間儲存了地下水，形成層間水，在壓力的作用下，成為承壓水上涌冒出地表生成泉水，就像濟南的趵突泉一樣，被譽為玉泉趵突。《燕京八景圖》記載：“山有石洞三，一在山之西南，其下有泉，深淺莫測。一在山之陽，泉自山而出，鳴若雜佩，色如素練，泓溦百頃，鑒形萬象，莫可擬極。一在山之根，有泉涌出，其味甘冽，門刻玉泉二字……”。乾隆皇帝題詩云：“玉泉昔日此垂虹，史筆誰真感慨中。不改千秋翻趵突，幾曾百丈落云空！廊池延月溶溶白，倒壁飛花淡淡紅。笑我亦嘗傳耳食，未能免俗且雷同”，解釋了由“玉泉垂虹”改為“玉泉趵突”的原由：“西山泉皆流，至玉泉山勢中豁，泉噴躍而出，雪涌濤翻，濟南趵突不過是也。向之題八景者，目以垂虹，失其實矣，爰正其名”，遂改為“玉泉趵突”。由于玉泉山水質好，用以灌溉的水稻，芳香四溢，盛產享有盛名的“京西稻”。古代皇家飲用玉泉山泉水，著名的天下第一泉流量：1934年9月首次觀測為2立方米/秒，1947～1974年平均流量0.26～1.66立方米/秒，1958年8月達2.59立方米/秒；水溫12～14℃。泉的水質為HCO3-SO4-Ca·Mg型，pH7.30～7.98，礦化度0.287～0.352克/升。20世紀70年代逐漸斷流。

萬壽山和頤和園的地質背景——二疊紀石盒子組石英砂巖

萬壽山和頤和園為湖光山色，山是稍微發紅的二疊紀石盒子組上部的石英砂巖，湖的成因與玉泉山類似，湖底下面的基巖同樣缺少了距今4.6億～3.2億年前的地層，缺失的地層之間儲存了地下水，形成層間水，在壓力的作用下，成為承壓水上涌冒出地表，生成昆明湖。

石盒子組是距今2.4億年前石炭紀-二疊紀形成的。因其在門頭溝的紅廟嶺出露比較完整，所以1920年出版的《北京西山地質志》命名為“紅廟嶺砂巖層”。經過地層學清理，現在并入石盒子組地層的上部。

頤和園的萬壽山，元代稱為“翁山”，清乾隆皇帝為母親慶壽，改稱“萬壽山”。萬壽山巖石為堅硬的長石石英砂巖，四盒子組上部石英砂巖在頤和園形成了萬壽山，古人將香山東北部由西向東到達紅山口（石英砂巖在陽光照射下閃閃發光）的山命名為金山，曹雪芹將山下的書屋命名悼紅軒，創造了不朽的《紅樓夢》。

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。全園以萬壽山為中心，占地2.9平方千米，其中湖泊面積約占3/4。1998年被列入《世界文化遺產名錄》。昆明湖底部的基巖為奧陶紀馬家溝組石灰巖，地下水流動遇到萬壽山石盒子組上部砂巖的阻隔上涌，形成諸多泉水。1996年12月28日，昆明湖進行了240年以來的第一次清淤，科學家通過取樣分析湖相層的顏色、物質組成、生物遺骸組合、化學元素獲知：昆明湖水起始于3500年前，3000年前穩定成湖，水生植物開始繁衍，1750年前屬于天然湖泊。1750年對湖區進行開挖，湖水的面積增加了1倍，從此變為人工湖。

暢春園、圓明園以及北大勺園的地質背景——馬池口凹陷形成的濕地

今天的暢春園、圓明園以及北京大學和清華大學一帶，是昌平馬池口松散沉積物收縮形成的一片濕地的南面。因為揭示這片濕地最早是深達600多米砂礫石大坑的馬池口鉆井，所以地質學家將這片濕地所在的范圍命名為“馬池口凹陷”。以北京大學為例，最早是明代萬歷年間著名書法家米萬鐘的勺園。米萬鐘曾于萬歷四十五年（1617年）親手繪《勺園修圖》，現存北京大學圖書館，可以讓我們一睹當年的輝煌。勺園一詞取自“淀之水濫觴一勺”詩句，侯仁之在《燕園史話》中介紹：“它的面積不過百畝，但是細流瀠洄，湖泊連屬，崗巒起伏，林木幽深”。毛澤東主席的一篇《別了，司徒雷登》的文章讓我們知道了司徒雷登的名字，然而民國時期美國人司徒雷登在此創辦了燕京大學，知道的人相對就少了。其實現在北京大學里那些古香古色的建筑大多是燕京大學時期建成的。解放后城里沙灘的北京大學與燕京大學合并，成為今天的北京大學。那么5000年前的先人們如何進駐北大燕園這個地方的呢？以文史哲著稱的北京大學圖書館是查不到的，只能在地質學中尋找證據了。

北京大學靜園草坪地熱井（京熱-119井）

北京大學和清華大學位于玉泉山諸泉（泉群）的東面、馬池口凹陷的南面，與暢春園和圓明園一起處于自然形成的一片濕地中，屬于“巴溝低地”的一部分。大多數人知道北京在春秋戰國時期稱為燕國，其實北京的位置在那個時期屬于薊國，后來燕強薊弱，薊國被燕國滅掉并入了燕國。“薊”這個地名不僅在后來的史書中有記載，在出土文物里也得到了證實。

5000年前的暢春園、圓明園以及北京大學和清華大學一帶處于濕地的南部，是“薊”的一部分，1958年在濕地北部的昌平山前丘陵（小山包）-雪山（因為山形像靴子而名靴山，念白了諧音雪山），北京大學教授們發現雪山文化遺址，分布在雪山東南的臺地上，分別埋藏了6000年前與仰韶文化和紅山文化相當的早期文化遺址、5500年前與龍山文化相當的中期文化遺址、4000年前與夏家店文化相當的晚期文化遺址。

這片濕地為溫榆河流域，朔源侵蝕沒有切穿北京灣西北的山地，源頭限定在了山頂分水嶺，所以溫榆河流域屬于北京境內河流。

從大的地貌來講，北京居庸關為太行山與燕山的分界，居庸關所在的關溝為太行八陘之一的軍都陘（太行山最北的古道）。在兩大山脈交匯之處，源于山地分水嶺內的諸多小河在山前形成了沖洪積扇群，在這些沖洪積扇群下面，形成一個水流溢出帶，也就是我們今天所講的濕地，而濕地中多余的水流入溫榆河，在《水經注》中稱濕余水。又因為有小湯山溫泉流入，又稱溫余水，直至演化成現在溫榆河的稱呼。

地質鉆探證實北京大學以及北面的圓明園曾經是連為一體的大片濕地，地下埋藏著多層泥炭，也就是說，今天的泥炭就是過去濕地的遺存。距今1萬年以來，馬池口凹陷所在的區域（溫榆河上游）靠近山前部位，各個山口的沖洪積扇面積較小，眾多的溢出帶發育大量的泥炭，如海淀區高里掌、昌平區辛力屯等。2001年，地質工作者在北京大學院內的靜園和校醫院西南開鑿兩口深度超過3000米的地熱井。其中靜園的京熱-119井，井深3168米，上部的松散沉積物厚217.44米，在井深127～139米發現“含田螺貝殼的灰黑色泥炭層”，證明北京大學在遠古時期為一片濕地。

5000年前入住北京大學一帶的先人們在濕地北岸的昌平雪山留下遺存，被20世紀50年代的北京大學教授們發現，并且命名為“雪山文化”，不能不說是一個有趣的巧合。

后來的“雪山人”沿著濕地的邊緣向南行走（“奤夿屯”為蒙古語“水邊”之意），找到了濕地南面的高地“薊丘”，建立薊城，開啟了從古到今北京城市的規劃與建設。