北京沧海桑田系列 - 虎峪站② 昌平虎峪，有多少你不知道的地质现象

昌平虎峪，有多少你还不知道的地质现象？

虎峪属国家2A级旅游风景区，位于昌平西北八达岭高速路北侧，集自然与人文景观于一体，大小景点多达三十余处。如明代《昌平州志》列为“燕平八景”之一的“虎峪辉金”，描写了虎峪村南的小金山反射出的金色光辉（图1,2），“虎峪晴岚”则为居庸八景之一；

图1 虎峪风景区的大门——“虎峪辉金”的联想 （京津冀消息通，2022）

图2 “虎峪辉金” （春雷摄，2016）

而所谓的羊尾巴湖则是奔泻的瀑布，在冬季被冻为冰瀑，像极了洁白如玉的绵羊尾巴（图3）。

图3 虎峪冰雪瀑与攀冰活动 （京津冀消息通）（2022）

1 “虎峪”名称的由来

古时候，昌平多虎，因此，留下了大量以“虎”命名的地名。十三陵盆地西北的虎峪山，自东向西又可分为卧虎山、小虎峪山（虎峪沟东）和大虎峪山。虎峪山下的山沟叫虎峪沟，而虎峪沟内的虎峪口，是明代居庸关东路的重要隘口。虎峪沟内的虎眼泉是虎峪沟的主要水源，而虎眼泉又是汇入白浮瓮山河（图4，白浮为昌平白浮泉，瓮山为颐和园万寿山）的众多泉水之一。

图4 白浮瓮山河的流经线路（阙维民，2020）

南口虎峪村坐落在虎峪山下。源源不断的虎眼泉水把虎峪山冲成了沟谷，冲成了沟壑，又在山前冲积了平原，并形成了现在的虎峪、红泥沟、雪山等地的地形地貌。元代监察御史周伯琦将这里的地形概括为“苍龙左蟠拿，白虎右踞蹲”。

唐代狄仁杰“审虎”的故事曾在昌平广为流传，并载入了清代《昌平州志》。话说狄仁杰任昌平县令的时候，辖区内有一对母子相依为命。有一天，儿子入山砍樵不幸命丧虎口，老婆婆痛失爱子，便击鼓鸣冤，向狄仁杰控诉老虎的罪行。狄仁杰传檄山神，约定日期驱逐老虎。到了期限，狄仁杰要求群虎为老婆婆养老送终，方可免于一死。群虎许下诺言，每天按时给老婆婆送上獐、鹿等食物。在老婆婆去世后，群虎将她背负到旷野之地，“覆以土乃去”，最终完成了与狄仁杰的约定。

清代王士禛《居易录》记了一个《熊道饲虎》的传说，讲述了人与老虎之间的相互交流。这个故事说的是樵儿涧住着的一位道人，姓熊。熊道人有道行，能辟谷十余日，他平时饲养了一只老虎。乡人经常看见熊道人与老虎一同坐卧在道观前的石台上，有人便问其驯虎之法。熊道人说，“人忘机于物，物亦忘其机，何术之有”？意思是说，我忘其为虎，待其如友；虎忘己为兽王，视我若师；故而其乐融融。

直到明代天顺年间，朝廷为了护卫天寿山皇陵，还组织起一百人的杀虎队，围捕猎杀，以平息当时的虎患。清代麻兆庆在《昌平外志/金石记卷四》中记载，乾统五年（1105年）崇寿寺镫幢记云：“大辽国幽燕之北，虎县之东龙门乡兴寿里，不曰昌平县而曰虎县，其辽末改昌平为虎县邪？”这一记载说的是，昌平这个地名，可能在历史上曾经被称为“虎县”。

2 “虎峪”风景区形成的地质背景

北京所在的“北京湾”是被西侧的太行山和北侧的燕山怀抱着的，昌平则处于北京湾的西北部位。从遥感影像图上看，在军都山隆起与京西丘陵平原之间有一条齐展展的直线。在地质学上，这条直线被称为“南口断裂”（图5）。

图5 西北昌平的南口断裂

断裂（或断层）是岩石受力发生破裂，两侧的岩块沿破裂面发生了显著相对位移的构造地质现象。断裂按两侧岩石的相对运动关系，可分为正断层、逆断层和走滑断层（图6）。南口断裂的性质是正断层，因此，虎峪风景区（沟谷）是由于南口断裂下盘隆升，使得虎峪河多次强烈下切形成的。

图6 不同类型的断裂模式图：A-正断层；B-逆断层；C-走滑断层（David，2019）

据车兆宏等（1996）的研究，南口断裂宽20-100m，走向NE，全长61km，可分为铁矿峪-上口、上口-南口、南口-白羊城和白羊城-马刨泉等四段。该断裂主要断错中元古界，形成于燕山早期，为逆冲性质；早、中更新世甚至晚更新世转变为张性正断层（冉洪流等，1996）。虎峪风景区位于上口-南口段，活动年代较晚，构造强度较弱。在虎峪水库大坝东侧沟壁见一宽20m的破碎带（图7），由碎裂岩、糜棱岩构成，中间夹厚15cm的断层泥。在断层泥上覆未错断的砂砾层中取TL测年样品，获年龄值为3.598-0.306万年，说明断裂的最晚活动年代为晚更新世晚期。据地震台网监测资料，在南口断裂两侧约4km的范围内，共计发生了2.0级以上地震达35次。另据江娃利等（2001）研究，南口-孙河断裂近一万年以来曾有三次活动，同震垂直位移分别为1-2m，换算相当于7.7-7.9级地震的震级。

图7 虎峪水库大坝东侧断裂剖面图（刘广平等，2001）

上口-南口段断裂长15km，展布于中低山地的山前，与其相关的线性谷地发育多级地貌陡坎、阶地。有一个值得关注的问题，是虎峪以南、关沟以北的第四纪洪积台地。台地中部有近南北向的带状隆起，地表出露了泥石流堆积的上新世N2红土、砾石层，向东西方向，地层均逐渐变新。刘广宁等（2001）认为，该隆起的成因与南口-孙河隐伏断裂晚新生代以来左旋水平运动，在南口断裂部位受阻发生隆升有关。

这套N2红层是否由虎峪河冲积而成呢？前人沿虎峪河向上游追索，发现南口断裂下盘在晚新生代急剧上升，导致虎峪河上游的冲沟强烈切割基岩山地。由于在冲沟上部的基岩裂缝或基岩缓倾斜部位偶见N2红层残留，可以推测上述的洪积台地顶部的N2红层是由虎峪河冲积而成的。现今的虎峪河位置距离N2红层约1.5-2km，这一现象暗示南口断裂具有右旋走滑分量，使得早期在虎峪河堆积的N2红层向南西方向错移近600m，抵达现今的红泥沟村位置。

南口断裂（虎峪剖面）的野外识别标志如下（齐立华等，2015）：

l 地形地貌标志：在白羊城-虎峪一带构成山地和平原的分界线，在虎峪剖面的山脊处形成鞍状凹陷；

l 断层面标志：在南口采石场、东园子一带发育断层三角面，在虎峪剖面见平整光滑的下盘断面，沿断面发育绢云母、叶腊石等蚀变矿物组合；

l 构造岩标志：虎峪剖面发育巨厚（水平宽度约80m）的断层角砾岩、断层泥；

l 派生构造标志：发育牵引褶皱和次级断裂；

l 缺失地层标志：大红峪组及团山子组顶部缺失、高于庄组底部部分缺失。

3 虎峪河下切的地质证据：河流阶地

河流阶地是指过去某个时段的活动河床由于外因/内因的变化而引起河流下切，致使原来的活动河床被废弃而形成的河流地貌（Schumm，1987）。据形成过程和驱动机制，河流阶地可分三种类型，即加积型阶地、加积-切割型阶地、宽谷型阶地或基座阶地（Bull，1991）。河流阶地的成因并非是受某种单一因素制约的简单线性过程，而是同时受几种因素共同控制的复杂响应过程（图8）。

图8 河流阶地的发育模式图（胡春生，2014）

(a)河流阶地发育阶段；(b)地面上升驱动阶地发育模式；(c)气候变化驱动阶地发育模式；(d)基准面下降驱动阶地发育模式

由于南口断裂下盘的强烈上升，在北侧山地的部分地段形成深达500m的下切峡谷，且越往上游，切割越深。虎峪的冲沟长约4km，宽600-1000m，在虎峪河两岸发育六级河流阶地。除T1、T2为基座阶地外，其余均为侵蚀阶地。针对虎峪河，当河流横向摆动时制造出一个宽而平的谷地，这段时间为构造平静期，沉积物以垂向堆积为主；但在随后增强的构造运动主导下，上下游高差加大，河流所携带的相对能量增加，河水继续下切从而形成阶地（图9）。

图9（据李龚健修改，2010）

在虎峪河下游两岸可见3级不对称的阶地及河漫滩，阶地发育二元结构，即下部为砂砾层，上部为粉砂质粘土层（图10）。越靠近河床，阶地间的相对高差越小，其差值依次为5m、3m和1m。随着虎峪河坡降的逐渐平缓，河流下游出现蛇曲，河漫滩最宽达20 m，反映近期地壳运动相对较为稳定（李龚健等，2010）。

图10 昌平虎峪沟中的虎峪河阶地和虎峪水库

4 虎峪河创造了昌平人的生活环境：

昌平冲积扇

有人说，群山作屏、大河开道，西山与永定河作为山川合一的整体，哺育了北京城，那么，从军都山流出来的虎峪河则孕育了昌平人类的祖先。在距今约六千年前的新石器时代，虎峪一带曾有昌平先民的足迹。在20世纪50年代，虎峪河西岸的雪山村出土了大量的人类活动遗迹。

山区河流从山麓出口进入开阔平坦地区，由于河床坡度变缓，流速减小，水流呈放射状向外流动，搬运能力迅速减弱，河流携带的碎屑物质快速堆积下来，形成上窄下宽的扇形冲积堆。由于其外形似扇，故称冲积扇（图11）。

图11 昌平冲积扇形成模式图

西北北京的构造地貌单元，由延庆山间盆地、京西隆起山地和北京地堑平原组成，表现为西北山地向东南平原呈阶梯状下降，构成中山、丘陵、洪冲积扇、基岩残丘及平原等。海拔高于1000m的中山为莲花山、风陀梁和磨盘山，然后是小于1000m的低山，再为低山与平原交界的山前丘陵，高程一般为几十至百余米不等。这种层状地形面的普遍发育，反映了新近纪以来山区的间歇性抬升作用。中、晚更新世和全新世洪冲积扇环绕山麓呈带状分布。

昌平冲积扇位于南邵一带（剖面位置见图5），是由碎屑流-辫状河共同控制的冲积扇沉积体系。冲积扇剖面长约150m，可视高度6-8m，走向近东西向，与物源方向近于垂直。剖面主体以粗砾岩为主，夹中砾岩和不同粒度的砂岩，向东变细，可见中细砂岩及粉砂岩。不同粒度的砾石呈杂乱堆积状，且可见直立状砾石，砾石分选磨圆较差，体现了岩石结构成熟度和成分成熟度很差，具备典型碎屑流沉积特点。砂岩中可见各种小型板状交错层理、平行层理等沉积构造，具备牵引流的沉积特点（图12）。因为昌平冲积扇被大面积绿色植被覆盖，沉积体的扇形观察并不明显。上述剖面出露位置应该为典型的冲积扇扇根部位。

图12 冲积扇内部的典型岩石相特征（印森林等，2015）

以上是以昌平虎峪的形成演化作为背景，介绍了虎峪相关的几个典型地质现象。希望能够帮助你在未来的虎峪风景区旅游中，能够发现更多的更有趣的地质景观。虎峪等着你。

昌平虎峪，有多少你还不知道的地质现象？

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文章作者:三叶萌芽团队 李明强

排版制作:南欣宏

指导教师 :朱义清 杨明慧 邓秀焕