北京平原区第四系厚度变化大（图2-3），在不同地区受断裂活动影响和地理环境限制，沉积厚度有明显的差异，形成几个不同的古盆地沉积中心，即沙河-南口凹陷、顺义凹陷、平谷凹陷等。第四系厚度以顺义凹陷内的后沙峪凹陷为最厚，可达1000m以上；其次为马池口、平谷和采育—凤河营一带，厚度达400m以上；北京城区及石景山、丰台一带则不足100m。第四系沉积厚度由西向东逐渐增大，市区范围内厚度一般为50～120m。
图2-3 北京平原区第四系等厚图
河流作用强烈、冲洪积扇遍布是北京城市地质背景的一个显著特征。永定河、潮白河、温榆河等几大河流在漫长的地质历史时期中屡遭变迁，联合作用而形成的冲、洪积平原。通过卫星像片解译，可以清晰的看到北京平原是由多个冲积扇组成（图2-4）。大致以温榆河为界，东部为潮白河冲积扇，西部为永定河冲积扇。北京城就坐落在永定河冲积扇之上。卫星像片清晰的反映出由于全新世以来构造运动的影响，永定河由北向南的迁移，表现出冲积扇的移动叠加。冲洪积扇扇顶地区，山前水动力条件比较强，沉积的颗粒物粗大，形成单一砂卵砾石层结构，地下水可直接接受大气降水补给，含水层性质为潜水含水区，地层渗透性好，富水性强，该区域钻凿热源井抽灌地下水容易，是采用地下水地源热泵系统的首选地区，同时是地埋管地源热泵系统经济性较差地区。
图2-4 北京平原区冲积扇分布略图
冲洪积扇扇中地区，地层结构为粘性土层、砂层与砂砾石互层，含水层性质为潜水－弱承压水，地层渗透性较好，富水性较强，在该区域钻凿热源井抽灌地下水比较容易，是采用地下水地源热泵系统的次选地区，同时是地埋管地源热泵系统经济性较好地区。
冲洪积扇下游地区，地层结构为粘性土层、砂层互层，粘性土层数多且稳定，累积厚度增大，含水层性质为承压水，含水层渗透性一般，富水性一般，该区域地下水回灌难度大，不适宜采用地下水地源热泵系统，而该区域的地埋管地源热泵系统经济性好，是地埋管地源热泵系统的重点推广地区。
从冲洪积扇顶部向下部，其含水层的颗粒由粗变细，含水层次由单一砂卵石层逐渐变成多层的砂卵石层、砂层，由潜水区逐渐过渡为潜水－承压水区，透水性及富水性由强变弱（见图2-5、图2-6及图2-7）。
图2-5 密云水库—年丰—北务水文地质剖面
图2-6 门头沟—凤河营水文地质剖面
图2-7 大石河—码头镇水文地质剖面