1.构造
北京地区位于华北板块（Ⅰ）中部，太行山褶皱带（Ⅱ1）、燕山褶皱带（Ⅱ2）和冀辽断陷盆地（Ⅱ3）交汇地带，平原区属冀辽断陷的一部分。本区地壳厚度30～34km，新生代第四系沉积最厚约1100m，新近系和古近系沉积最厚约2000m，远低于华北盆地内部的5000～10000m，见图2-1。
图2-1 北京市构造单元划分示意图
Ⅱ1—太行山褶皱带；Ⅱ2—燕山褶皱带；Ⅱ3—冀辽断陷盆地；Ⅲ1—西山褶皱带；Ⅲ2—北山褶皱带；Ⅲ3—北京断陷；Ⅲ4—大兴隆起；Ⅲ5—大厂断陷；Ⅲ6—固安—武清断陷；Ⅲ7—承德褶皱带
在漫长构造发展过程中，北京地区经历了多期的构造变动。早在太古宙时期华北地区已经形成多个微陆块，直至太古宙末微陆块拼合形成统一的华北陆块。古元古代除个别地区外华北古拉通化已基本形成，中、新元古代在一些固结硬化程度不高的地带仍有强烈的沉降和火山活动，形成燕山古裂陷，裂陷中心位于蓟县一带，南西方向伸入太行山区。从中元古代—晚古生代华北地区经历了稳定盖层形成时期，这也标志刚性古陆的最终形成时间，中、新生代的块断活动又使华北陆块进一步复杂化，形成了多个大型隆起、大型盆地和大型新生代地堑。
本区在太古宙—古元古代克拉通基底固化形成的基础上，经历了中—新元古代拗拉槽堆积（以蓟县剖面为代表，沉积时限为1850～800Ma，以浅海陆源碎屑岩及镁质碳酸盐岩为主，富含叠层石。新元古代末晋宁运动结束了此次沉积，本区上升为陆缺失震旦系）和寒武纪至早—中三叠世稳定的克拉通盖层发育阶段（寒武系和奥陶系以浅海碳酸盐岩为主，岩相和厚度均很稳定，分布广泛；上奥陶统至下石炭统缺失；中上石炭统至下二叠统为滨海相到海陆交互相含煤沉积；上二叠统及其以上地层均为陆相盆地沉积），从晚三叠世开始，又进入了一个崭新的构造活动时期，以发育巨厚的陆相火山—沉积岩系，较为强烈的构造变形，多期次强烈的火山喷发与岩浆侵入，以及广泛的成矿作用为主要标志的中—新生代陆内（板内）造山运动（以印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动为代表）。
始太古代—古太古代末是北京最古老的大陆地壳生成阶段（表壳岩生成），中太古代的迁西运动和新太古代的阜平运动，才形成真正意义上的固化陆壳或克拉通（雏地台形成）。目前可辨认出来的此阶段的构造形迹和古构造型式主要为不同规模原始的花岗岩—片麻岩穹隆构造、原始卵形褶皱构造或穹状褶皱构造。
早元古代的吕梁运动以后，整个华北陆台固结，形成统一的陆壳（华北地台正式形成）。至晋宁期（包括中、新元古代）中元古代早期地壳破裂拉开，北京地区开始了东西向的燕山裂陷槽沉积阶段。其特点是在伸展机制下的升降运动。
长城纪初期（常州沟期），海水由东向西进入盆地，并不断向西扩展，开始了河流—浅海沉积。中晚期（大红峪期）地壳裂陷作用加强，平谷—蓟县一带出现火山喷溢。高于庄期为长城纪最大海侵期，菌藻类开始大量繁殖。
晋宁期滦县上升结束了高于庄期的广泛海侵，太行—五台古陆抬生，南部古陆界线北移，使杨庄期海盆收缩于燕山地区。
雾迷山期海域北界大致在赤城—长哨营—承德一线，向西南发生广泛海侵超覆，海侵可达山西境内，超覆在高于庄组或更老地层之上。洪水庄期海侵最广泛，海水加深，在燕山裂陷槽的中心海域形成以黑色泥岩为主的“饥饿”沉积。铁岭期海水逐渐回落，因此在河北省怀来县一带有暴露成土作用发生，标志着因海水退造成的陆上不整合。铁岭期末期发生“芹峪上升”，使燕山地区沉积中心西移到青白口和怀来一带，其基本地形为北东向狭长凹陷，向北东可延伸到辽宁铁岭一带。下马岭中期仍在沉积中心青白口和怀来一带，而蓟县等地上升为陆地，缺失下马岭组二至四段。晚期发生蔚县上升，北京地区处于风化剥蚀环境，形成龙山期陆相—海陆交互相碎屑岩。景儿峪末期发生蓟县运动，本区整体上升为陆，结束了中—新元古代沉积发育史。
自震旦纪开始至寒武纪几乎都处在赤道附近的低纬度区，北京地区同华北板块一样自青白口期末抬升（兴凯运动）以来，长期处于剥蚀状态。寒武纪由上升逐渐转为沉降，海水由南向北侵入华北地台，形成一个坡度很小的缓坡型碳酸盐岩台地。其间先后发生过3次海侵，形成了昌平组、馒头组至亮甲山组和马家沟组三套各具特色的沉积地层组合。
加里东运动时期（包括寒武纪、奥陶纪、志留纪），古华北板块在逐渐向北移动中首先与扬子板块拼合，然后在志留纪末加里东运动使祁连海槽褶皱隆起，并与柴达木板块和华北板块连为一体，古中国大陆形成。这一时期的应力状态先是南北向挤压，后转为东西向挤压，东西向或南北向褶皱应是这一时期的典型构造形态。
华力西期（包括泥盆纪至二叠纪）在早加里东运动（马家沟期末）使本区上升成陆的基础上，遭受剥蚀长达140Ma之久，晚古生代中、晚石炭世超覆又整体沉降，接受了直到早中生代三叠纪的沉积。其沉积环境从初期的短暂陆表浅海，向着海陆交替的过度环境发展，呈现海水由北向南缓慢退出的总趋势，最终成为大陆环境。因此，二叠纪是中国构造演化的一个重要转折时期，华北、柴达木自此起已基本脱离海洋环境。
印支运动时期（包括三叠世与早侏罗世早期），晚二叠世末，华南、华北板块碰撞拼合，本区在南北向挤压力环境下，沉积盖层发生近东西向褶皱及逆冲断裂，卷入褶皱的地层包括蓟县系到三叠系双泉组。燕山早中期受太平洋板块影响，NNW—SSE向挤压并左旋剪切。燕山末期地应力转为张性，产生NNE向深断裂（如紫荆关断裂、黄庄断裂），开始形成断陷，下降盘接受早白垩湖相沉积，随着断陷不断扩大，沉积中心不断向北东和南西发展。早期沉降中心在坨里，中期在琉璃河和丰台，后期在东坝。中白垩末，北京地区整体抬升遭受剥蚀，形成遍及平原区的中山代剥蚀面。
在喜山期早期，北京地区形成了一个规模比较大的剥蚀面，随后地应力发生变化，印度板块向欧亚板块俯冲，形成NNE向主压应力场。在太平洋弧后的引张和异他弧南移的右旋剪切作用下，本区主应力轴渐渐顺时针旋转，形成了一系列张性断裂和断陷盆地。盆地受表层铲式正断层和深部陡直走滑断层的共同作用，断陷盆地接受了新生代沉积，并有多次火山岩喷发。新近纪末，主压力场转为近东西向，南北向引张，形成了一系列北西向张性断裂和第四系沉积盆地，如马池口盆地、后沙峪盆地以及南口—孙河断裂等，最终形成了现今北京平原区的构造格局和地形地貌。
2.地层概况
北京市属华北地层大区，晋冀鲁豫地层区的燕辽地层分区和华北平原地层分区，除普遍缺失古元古界、新元古界的震旦系、古生界的上奥陶统至下石炭统外，从太古宇至第四系都很齐全（图2-2）。
太古宙变质岩主要分布于北京市东北部的密云县、怀柔县和平谷县，少量分布在昌平区德胜口一南口、延庆县红旗甸及房山区周口店一带。太古宙变质岩大部分为变质程度高、原生结构、构造已基本消失的古老变质侵入体；表壳岩系称密云岩群，经区域变质与变形作用改造，地层层序严重破坏，多为小面积分散孤立产出在古老变质侵入体中。
中—新元古界分布广泛，发育齐全，厚度巨大，约占北京山区面积的1/3；此外，也见于平原新生代沉积物之下的基岩中。厚度约6000m。岩石类型为滨海—浅海相富镁碳酸盐岩、碎屑岩和粘土岩，夹少量碱性玄武岩系列火山岩。产叠层石、微体及微古植物化石等。十三陵剖面为华北地区中—新元古界重要的层型辅助剖面之一。
寒武系—奥陶系属稳定地台型沉积，主要分布于西山地区，其次为北山和京东地区。发育陆表浅海碳酸盐岩及少量泥砂质岩，地层总厚度1300m左右，沉积稳定，横向变化小。三叶虫、头足类、腹足类、牙形石等动物十分昌盛，其中三叶虫为划阶的标准化石。
图2-2 北京市地质图
上石炭统一三叠系亦为地台型沉积，主要分布于京西门头沟区和房山区，向东延续，被掩埋在平原地区新生代沉积物之下，为一套海陆交互相—陆相含煤碎屑岩与红色碎屑岩沉积，产莛类、腕足类、双壳类等海相生物化石及典型华夏植物群化石，厚度约700m。
侏罗系—白垩系为产于陆相火山—沉积盆地内的一套复杂多变的火山沉积岩系，广泛分布于北京西山、北山的向斜构造及断陷盆地内。侏罗系从早期的基性火山岩、含煤碎屑岩发展为中、晚期的中性火山岩—火山碎屑沉积岩，含有著名的门头沟植物群及门头沟双壳动物群化石；下白至统早期发育中性、酸性火山岩—火山碎屑岩沉积，以后发育河、湖相砾岩与泥、砂岩沉积，含著名的热河生物群及房山生物群化石。总厚度约7700～12000m。
北京地区的新生代地层集中分布在北京平原区、延庆县的妫水盆地以及各条河谷与山麓地带。从始新世至全新世各时代地层发育齐全，只缺失古新世沉积。古近系和新近系以河流相泥砂质堆积为主，间夹玄武岩层，局部含油、含褐煤层，厚1100～3400m。第四系沉积物类型多样，有河、湖相的冲积、洪积、湖积，洞穴堆积，风成沙丘和冰川遗迹等等。厚度从几米至数十米不等，平原区第四纪堆积最大厚度超过1000m。新生代是高等哺乳动物和高等被子植物发展的时代，生物界已演化到一个高阶段，所产化石有介形虫、有孔虫、腹足类、古植物与孢子花粉。北京更有驰名中外的古人类文化遗迹——周口店北京猿人遗址。