呂金波

“化石”是在遠(yuǎn)古地層里發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)然與地質(zhì)學(xué)緊密相關(guān)。漢語中的“地質(zhì)”一詞最早出現(xiàn)在三國時期王弼對《易·坤》的注釋“居中得正，極於地質(zhì)，任其自然而物自生”。1853年-1854年，上海墨海書館出版了英國蘇格蘭傳教士慕維廉的《地理全志》，書中將英文‘Geology’翻譯成漢語“地質(zhì)”，從此中國有了現(xiàn)代科學(xué)意義的地質(zhì)學(xué)?！侗本┪魃降刭|(zhì)志》是中國第一批地質(zhì)學(xué)家編寫的第一部地質(zhì)學(xué)著作，恰逢2020年出版百年，寫文紀(jì)念。

中國第一部地質(zhì)學(xué)著作

北京西山屬于太行山，最早記錄在秦代《呂氏春秋》中的九山；東晉的《述征記》記錄太行山首始于河內(nèi)，那么北京西山就是太行之尾了；明代北京作為首都，永樂皇帝取了“北京”的名字，后來的《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。

北京西山是中國最早開展地質(zhì)調(diào)查的地方，1863年9月美國學(xué)者崩派來調(diào)查北京西山地質(zhì)，提出了“震旦抬升系”和“震旦革命”。1869年和1871年德國學(xué)者李希霍芬兩次到北京西山調(diào)查，提出了“震旦系”和“北京灣”。1920年中國學(xué)者出版了中國第一部地質(zhì)學(xué)著作《北京西山地質(zhì)志》，為后來“燕山運動”的提出、“北京猿人”的發(fā)現(xiàn)以及“鷲峰地震臺”的建立奠定了基礎(chǔ)，也為后來北京地區(qū)乃至整個中國的地質(zhì)工作奠定了基礎(chǔ)，所以北京西山素有“中國地質(zhì)工作的搖籃”之稱。

地質(zhì)調(diào)查所——中國第一個地質(zhì)調(diào)查機(jī)構(gòu)

1913年-1916年創(chuàng)建的農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所和地質(zhì)研究所，實際上是一所高等地質(zhì)?？茖W(xué)校，創(chuàng)始人為章鴻釗、丁文江和翁文灝3位老師，共結(jié)業(yè)22位學(xué)生（卒業(yè)證書者18人，修業(yè)證書者3人，未獲證書者1人），其中13位學(xué)員參與了《北京西山地質(zhì)志》的調(diào)查與編寫，他們是中國自己培養(yǎng)的第一批地質(zhì)人才，其中很多人后來成長為中國著名的地質(zhì)學(xué)家，并做出杰出貢獻(xiàn)。今天的中國科學(xué)院古脊椎與古人類研究所的前身就是后來在1929年4月建立的地質(zhì)調(diào)查所新生代研究室。

地質(zhì)調(diào)查所（西四路口南兵馬司胡同）

三位老師和《北京西山地質(zhì)志》部分作者在地質(zhì)調(diào)查所圖書館門前合影

瑞典人安特生顧問的護(hù)照

《北京西山地質(zhì)志》的作者

左欄上圖是1916年農(nóng)商部地質(zhì)研究所師生的合影，照片上的人物是：老師章鴻釗（一排中）、丁文江（一排右）和翁文灝（一排左）培養(yǎng)的學(xué)員葉良輔（三排左二）、王竹泉（二排左七）、謝家榮、劉季辰（三排左六）、徐淵摩（三排左三）、譚錫疇（二排左五）、朱庭祜（二排左二）、盧祖蔭（三排左四）、馬秉鐸、李捷（三排左五）、仝步瀛（二排左一）、陳樹屏和趙汝鈞。

中國地質(zhì)學(xué)屬于西學(xué)東漸的產(chǎn)物，于是地質(zhì)調(diào)查所聘請了瑞典人安特生做顧問。安特生在1918年發(fā)現(xiàn)了宣龍式鐵礦、周口店遺址和仰韶文化遺址，提供了《北京西山地質(zhì)志》中第四章地文和第五章經(jīng)濟(jì)地質(zhì)章節(jié)的素材。

教育界的人士常說：“給學(xué)生一杯水，教師應(yīng)有一桶水”，老師的作用和水平是不可低估的。資格最老的章鴻釗留學(xué)日本，是講授地質(zhì)課程的第一人；發(fā)出地質(zhì)調(diào)查首令的所長丁文江取得英國格拉斯哥大學(xué)地質(zhì)學(xué)和動物學(xué)雙學(xué)士，倡導(dǎo)“登山必到峰頂、移動必須步行，近路不走走遠(yuǎn)路，平路不走走山路”；“燕山運動”的提出者翁文灝是中國的第一位地質(zhì)學(xué)博士，親自編寫了《北京西山地質(zhì)志》中的第二章火成巖章節(jié)。

1916年夏，葉良輔、趙汝鈞、劉季辰、陳樹屏、王竹泉、朱庭祜、譚錫疇、謝家榮、馬秉鐸、盧祖蔭、李捷、徐淵摩、仝步瀛13名學(xué)員正式參加工作，成為地調(diào)所調(diào)查員，“所長丁文江首令完成五萬分之一之西山地質(zhì)圖”，13人在北京西山測制1∶5萬地形地質(zhì)圖。當(dāng)年8月，用平板測量法調(diào)查，僅用了一個月就基本完成了大部分地區(qū)的測量，有一、二片區(qū)域直到1918年春天才補齊。在地形地質(zhì)測量的基礎(chǔ)上，從1918年冬天開始，由英文較好的葉良輔主筆，1919年7月成書，1920年出版《北京西山地質(zhì)志》。

13位學(xué)員中，葉良輔與趙汝鈞兩位學(xué)員調(diào)查了溫泉、陽坊、楊家屯、三家店、模式口、青白口、田家莊和高崖口一帶的地質(zhì)，謝家榮（后來擔(dān)任地質(zhì)部總工程師）與馬秉鐸兩位學(xué)員調(diào)查了煤窩、大鞍山一帶的地質(zhì)，李捷（后來發(fā)現(xiàn)模式口冰川擦痕）與盧祖蔭兩位學(xué)員調(diào)查了清水澗、髫髻山和王平村一帶的地質(zhì)，王竹泉（后來擔(dān)任煤炭部總工程師）與朱庭祜兩位學(xué)員調(diào)查了齋堂和清水河沿岸的地質(zhì)，劉季辰與陳樹屏兩位學(xué)員調(diào)查了琉璃渠、門頭溝和大灰廠一帶的地質(zhì)，徐淵摩與仝步瀛兩位學(xué)員調(diào)查了坨里和萬佛堂一帶的地質(zhì)，譚錫疇調(diào)查了周口店、長溝峪、紅煤廠、柳林水、妙峰山澗溝一帶的地質(zhì)。

《北京西山地質(zhì)志》著作的主要內(nèi)容

《北京西山地質(zhì)志》章節(jié)分為地層系統(tǒng)、火成巖、構(gòu)造地質(zhì)、地文、經(jīng)濟(jì)地質(zhì)和附錄。

第一章地層系統(tǒng)，根據(jù)13名學(xué)員野外調(diào)查記錄而成，其中的古生物化石由安特生顧問在坨里礫巖之黃色頁巖地層中首先發(fā)現(xiàn)蘇鐵杉、鞍帶石斑魚和長葉杉等，后在髫髻山南北繼續(xù)發(fā)現(xiàn)若干同類化石麗鱉屬，寄往瑞典王家博物院赫勒博士鑒定。地層系統(tǒng)（從新到老）如下：

新生界之地層：（一）紅色粘土、（二）齋堂老黃土、（三）高崖口梯地（即馬蘭臺地）、（四）新黃土。

上侏羅紀(jì)（髫髻山系）：火山巖，與下伏的九龍山層呈不整合接觸，即后來提出的“燕山運動”。

下侏羅紀(jì)（九龍山系）：火山成因的紫綠色砂巖、頁巖與礫巖交互成層，不含煤層，與上層不整合。

下侏羅紀(jì)（門頭溝煤系）：恐龍時代的煤系地層，西山主要開采的含煤層，產(chǎn)大量植物化石。

二疊三疊紀(jì)（紅廟嶺砂巖層）：淺海沉積，如頤和園萬壽山紅色砂巖，富含石英的砂巖，硬度大。

石炭紀(jì)（楊家屯煤系）：海陸交互相沉積，恐龍出現(xiàn)之前的沼澤相煤系地層，含豐富的植物化石。

奧陶紀(jì)（上震旦系）：得名英國奧陶族，震旦中國古名。深海沉積石灰?guī)r，含角石化石，筆石的時代。

寒武紀(jì)（下震旦系）：得名北威爾士，震旦中國古名。海洋沉積石灰?guī)r，顯生宙開始，含三葉蟲化石。

下馬嶺層：命名于門頭溝區(qū)下馬嶺村附近，為淺海沉積富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖，現(xiàn)在研究產(chǎn)頁巖氣。

新元古界矽質(zhì)灰?guī)r層：為陸表海沉積的硅質(zhì)條帶白云巖，富含早期菌藻類生命化石——疊層石。

第二章火成巖，系翁文灝博士編作。13名學(xué)員大半致力于測量，未能詳細(xì)研究，那只有依托翁文灝博士編寫了。地質(zhì)圖上火成巖分為花崗巖、輝綠巖和斑巖3大類，花崗巖描述了羊（陽）坊之花崗巖（地質(zhì)圖北面的紅色區(qū)域）、周口店之花崗巖（地質(zhì)圖南面的紅色區(qū)域）、輝綠巖描述了后來稱之為南大嶺組的玄武巖（翁文灝博士仍趨重于侵入說），斑巖描述了齋堂盆地之斑巖、清水尖妙峰山一帶之斑巖以及零星小塊之火成巖。

第三章構(gòu)造地質(zhì)，褶皺描述了梁家坨之外斜層（幽州背斜）、花木嶺之外斜層（青白口半穹窿）、清水尖廟安嶺內(nèi)斜層（廟安嶺向斜）、九龍山之內(nèi)斜層（九龍山向斜）、北嶺內(nèi)斜層（北嶺向斜）。斷層描述了大灰廠之東北斷層（八寶山斷裂）、三家店南之炭峪溝北斷層、自紬兒嶺至琉璃渠斷層、渾河西北斷層（永定河斷裂）、南莊斷層、淤泥坑斷層、齋堂清水河斷層、花安嶺西北斷層、自黑龍觀至滴水崖斷層、八十畝地之西斷層和上萬村斷層（黃莊——高麗營斷裂）。

第四章地文，援引安特生顧問觀察較多。山脈描述了北京平原（或稱北京灣），河流描述了永定河（渾河）、清水河和琉璃河，地文期描述了唐縣期之地面、汶河期自上而下之侵蝕、馬蘭期之梯地和板橋期自上而下之侵蝕。黃土研究引自安特生顧問，從上至下分3層：

含脊椎動物遺骸的次生黃土（全新世黃土）

含脊椎動物遺蛻的風(fēng)成黃土（更新世馬蘭黃土）

富于野馬Hipparion化石的上新統(tǒng)紅色粘土（上新世三趾馬紅土）

第五章經(jīng)濟(jì)地質(zhì)，援引安特生顧問觀察較多。北京西山為中國北部礦產(chǎn)豐富之區(qū)，有煤、石灰及石料。煤田產(chǎn)于九龍山內(nèi)斜層、廟安嶺內(nèi)斜層和北嶺內(nèi)斜層。煤田描述了門頭溝、琉璃渠（即琉璃局）劉家?guī)X鎗峰嶺一帶、炭峪、響峪、玉泉山白家疃、王平村安家灘王平口、煤嶺佛門溝、石板場馮村、清水尖大臺穿石臺東板橋西板橋莊戶千里臺大寒嶺煤窯劉家臺等處、木場子禪房、齋堂、長溝峪、安子北窖英水窖兒杏園等處、周口店金陵萬佛堂佛子莊中窖南窖長流水等處、東桃園曹家園劉公溝淤泥坑煤臺。金屬礦描述了鐵、銅、鉛、金，非金屬礦描述了石棉、滑石、石材和石灰業(yè)。

《北京西山地質(zhì)志》圖件

附錄，石景山附近永定河遷流辯。

《北京西山地質(zhì)志》的圖件

從某種意義講，著作是圖件的說明書，圖件非常重要?！侗本┪魃降刭|(zhì)志》圖件是由13名學(xué)員野外以五萬分之一的精度調(diào)查，縮編成十萬分之一的精度出版。圖件由仝步瀛學(xué)員和李彝榮繪制。

北京西山地質(zhì)圖（縮尺十萬分之一）的范圍，北至高崖口—向陽口，南至?？谟芸诘?，西至清水—蓮花庵，東至肖家河—頤和園。1920年，與《北京西山地質(zhì)志》著作一起出版。

地層總剖面及其對后來中國大地構(gòu)造劃分的影響

《北京西山地質(zhì)志》用中英兩種文字出版，中文中沒有插圖，插圖全部在英文版中。下面的地層總剖面圖在英文版的第2頁，圖中5個不整合對后來中國構(gòu)造運動的命名和劃分起了關(guān)鍵性作用，筆者為恢復(fù)高考后的第一批地質(zhì)工作者，常年工作在北京西山，對《北京西山地質(zhì)志》內(nèi)容頗為熟悉，感覺英文版圖1很重要，翻譯成下面的表格，便于大家一起討論。

英國北威爾士山的古名寒武山，地質(zhì)學(xué)家喜歡用古老的地名命名地質(zhì)年代，于是將這一帶距今5.41-4.85億年前含有三葉蟲的海洋地層的形成時代命名為“寒武紀(jì)”；“震旦”是古印度人對中國最早的稱呼，地質(zhì)學(xué)家將西山富含疊層石的陸表海沉積形成的硅質(zhì)條帶白云巖形成的時代稱為“震旦紀(jì)”，現(xiàn)在已經(jīng)不用；下馬嶺是門頭溝永定河沿岸的一個村子，地質(zhì)學(xué)家將富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖命名為“下馬嶺層”，現(xiàn)在研究含有頁巖氣。前寒武系與寒武系之間的不整合后來被命名為“薊縣運動”，這個不整合缺失了約2億年的地層，在永定河邊上的下葦?shù)槠拭婵梢砸姷健?/p>

英國北威爾士山最早居住著奧陶族，地質(zhì)學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)了脊索動物門的筆石，感覺很重要，于是把寒武紀(jì)地層之上含有筆石的地層年代命名“奧陶紀(jì)”，這套地層石灰?guī)r很純，可以燒石灰，也可以產(chǎn)生喀斯特洞穴；石炭紀(jì)沉積了恐龍出現(xiàn)之前的煤炭，所以得名，在西山的楊家屯附近發(fā)育，于是命名“楊家屯煤系”。奧陶系與石炭系之間的不整合先前被崩派來命名為“震旦革命（Sinian Revolution）”，但后來沒有人在文章中使用，現(xiàn)在需要重提；這個不整合缺失了約1.4億年的地層，不整合之下形成了周口店洞穴、石花洞喀斯特洞穴和玉泉山喀斯特泉水。

英文版第2頁原圖

北京西山地層總剖面（地層總厚度約6600米）

前寒武系與寒武系之間的不整合（薊縣運動）

二疊紀(jì)名字來源于烏拉爾山脈西坡，恐龍出現(xiàn)之前形成的雙層地層；三疊紀(jì)來源于歐洲中部存在的三層地層，恐龍開始出現(xiàn)，二疊-三疊系在西山為紅廟嶺石英砂巖，巖石在頤和園形成了萬壽山，古人將香山東北部這套巖石在陽光下閃閃發(fā)光的山命名為金山，曹雪芹將山下的書屋命名悼紅軒，創(chuàng)造了不朽的《紅樓夢》；侏羅紀(jì)來源于阿爾卑斯山的侏羅山（今譯汝拉山），是恐龍的繁盛時期，森林發(fā)育，形成了西山的門頭溝煤系；下侏羅統(tǒng)在門頭溝河灘北山發(fā)育九龍山系，上侏羅統(tǒng)在門頭溝髫髻山發(fā)育髫髻山系。二疊-三疊系與下侏羅統(tǒng)之間的不整合后來被翁文灝命名為“印支運動”；下侏羅統(tǒng)與上侏羅統(tǒng)之間的不整合后來被翁文灝命名為“燕山運動A幕”，這就是中國的第一個地質(zhì)學(xué)博士翁文灝，與氣象學(xué)家竺可楨一起參加1926年在日本東京舉辦的第三屆泛太平洋科學(xué)會議上，發(fā)表《中國東部地殼之動作》論文，提出的著名地質(zhì)構(gòu)造運動——燕山運動。

更新統(tǒng)被葉良輔譯成洪積統(tǒng)，當(dāng)時在西山發(fā)現(xiàn)了黃土和哺乳動物化石。這個時期有兩大事件，一個是冰川的出現(xiàn)，一個是人類在亞洲的出現(xiàn)，人類伴隨著冰川一路走來，很不容易??！后來發(fā)現(xiàn)證實周口店猿人生活在距今約50多萬年前的中更新世，山頂洞人生活在距今約3萬年前的晚更新世。上侏羅統(tǒng)與上新統(tǒng)和更新統(tǒng)之間的不整合就是基巖與新生代松散沉積物之間的不整合，全球都是如此。

地質(zhì)志編寫沿革

1920年，農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所出版《北京西山地質(zhì)志》，開啟了中國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的序幕。

1988年-1993年，出版了全國30個省市自治區(qū)的第一版《XXX區(qū)域地質(zhì)志》，其中出版了《北京市區(qū)域地質(zhì)志》，對改革開放以來國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科研教學(xué)等起到了重要作用。

2008年開始，《中國區(qū)域地質(zhì)志》項目在32個省市自治區(qū)、11個構(gòu)造單元（重要成礦區(qū)帶、重要經(jīng)濟(jì)區(qū)、海域）展開，每部志書都包括地質(zhì)志、地質(zhì)圖件和數(shù)據(jù)庫3部分內(nèi)容，名為《中國區(qū)域地質(zhì)志——XXX志》。其中《中國區(qū)域地質(zhì)志——北京志》將于2020年由地質(zhì)出版社出版，以此紀(jì)念《北京西山地質(zhì)志》出版百年。