下部以灰白、褐黄、绿灰色粉砂岩及褐黄、黄褐色火山岩屑砂岩为主，其次为灰白、灰绿色页岩、钙质页岩及泥灰岩。砂岩中有时含砾石，局部可相变为砾岩。中部以灰黄、黄褐色火山岩屑砂岩及含砂砾火山岩屑砂岩为主，有较多的灰白、褐黄色薄层状或纸状页岩及粉砂岩，夹3层砾岩。砾岩中砾石一般分选性差，磨圆度较好，砾径为2~5cm，大者可达10cm。上部为紫红、紫灰色粉砂岩与褐黄、黄绿色火山岩屑砂岩、砂砾岩及砾岩互层，夹泥灰岩、泥质灰岩。砾岩的砾石磨圆度较好，分选性稍差，砾径为0.5~2cm，大者可达5cm，成分以中、酸性火山岩为主，泥砂质胶结，部分为钙质胶结。
本组含腹足类、瓣鳃类、叶肢介、介形虫及植物化石。全组厚约585m。
6.新生界
新生界包括第三系和第四系。第三系在北京山区发育不全，出露零星，在平原之下有较厚的沉积物。第四系在山区各大水系的沟谷地带、山区盆地、山前地带的丘陵区、山麓地带及广大平原地区均较发育。新生界分布面积广泛，厚度巨大，含古生物化石丰富。在东部平原尤为发育，除古新统外，由始新统至全新统均有沉积。周口店一带的洞穴堆积，有北京人、山顶洞人等古人类化石及其活动遗迹，还有其他大量古生物化石。在山区及平原钻孔内，均发现大量第四系冰川堆积物，且有古生物化石佐证。
新生界的成因类型与上述内容相比较要复杂得多，有河流相、湖相、洪积相、冲积相、坡积相及冰川相。岩石大多数松散，胶结不好，主要组成为砾石、泥沙和黏土等。
1)第三系(R)
第三系在北京山区发育不全，只有始新统(长辛店组)零星出露，在平原之下埋藏有较厚的沉积物，除缺失古新统外，应包括始新统、渐新统、中新统和上新统。现由老至新简述如下。
(1)下第三系(E)
①长辛店组(E2c)分布于长辛店至大灰厂一带，良乡城东亦有零星出露，平原区见于中山公园等处钻孔，埋深在1400m左右，厚百余米。主要由砾石层组成，岩性为砖红色砾岩夹粉砂质泥岩、泥岩及粗砂岩，泥岩含火山灰。与下白垩统为不整合接触。
②前门组(E2-3q)地表未见出露，据钻孔资料，主要分布在北太平庄、西四以东，东至垂杨柳一带，集中在东南城区，厚200~500m。岩性为灰、灰绿、黑色砂页岩，局部含角砾凝灰岩，上部夹少量红棕色泥岩。顶、中、底夹有3~5层玄武岩。
(2)上第三系(N)
①天坛组(N1-2t)主要分布在城区及东南郊平原地区第四系之下；地表仅在翠微路一带有零星出露。为紫红色粉砂质泥岩、泥岩及砾岩，中下部夹少量灰白、灰绿色砂、砾岩。
②天竺组(N2tz)主要分布于顺义县天竺一带，地表未见出露。岩性为灰色、棕黄色半胶结泥岩、粉砂岩及砾岩。
此外，有洞穴堆积，洞穴为浅袋状，为地下河流冲积物所填充。岩性下部为棕黄色粉细砂岩；上部为红土夹灰岩碎石。此洞高出现代河床70~80m。含鱼化石极多，为鲤鱼科的魞鱼属。
2)第四系(Q)
北京第四系发育很全，特别是在平原区分布广泛，并产有世界闻名的中国猿人和山顶洞人化石及冰川活动遗迹。
北京地区可分出4个冰期、3个间冰期和1个冰后期及其相应的堆积物。自山前到平原厚度由数十米到三四百米，局部受构造控制，第四系厚达500~800m，延庆盆地内第四系可厚达千米以上。
(1)下更新统(Q1)
①朝阳冰期堆积(Q1c)在山区分布于周口店、管坨岭等地；平原区广泛分布，在东南郊埋深300m左右，西郊一带埋藏较浅。此次冰期规模最大，泥砾层在平原区第四系底部普遍分布。
岩性以杂色和绛红色泥砾为主，局部为灰色、褐色泥砾，分选性很差，砾石风化强烈，有的松散成砂粒状，含少量孢粉。
②泥河湾组(Q1n)在平原区广泛分布，埋深不等，在东南郊埋深约250m左右。山区由于后期的侵蚀作用，无沉积物保存，但在灰峪和周口店等地有洞穴堆积。湖积分布在怀来盆地。岩性在平原下以深灰、灰色黏土为主，夹少量砂砾石层，致密坚硬，含铁锰结核及钙质结核。本组厚25~330m。
洞穴堆积为半地面的裂隙堆积。岩性为微红色黏土夹角砾，含三门马和直隶狼等哺乳类化石。
(2)中更新统(Q2)
①龙骨山冰期堆积(Q2l)在山区出露较广，主要分布于周口店、八达岭、南口、潭柘寺和香山等地；在妫水河盆地一般埋在距地表下10~25m；在平原地区埋深在160m左右，最深可达250m。岩性为棕、棕红色泥砾岩，局部为灰色泥砾，夹有冰水沉积的砂砾石层，含孢粉、介形虫等。厚40~80m。
②周口店组(Q2z)在山区主要分布于周口店、南口及永定河下游三级阶地上；冲洪积多分布在山前地带及大河河谷二级阶地上，坡积物在延庆、密云等山坡上发育良好。平原地区广泛分布于深部，东南郊一般埋深100~140m，西郊地区埋藏较浅。
岩性为棕色、棕红色砂质黏土和黏质砂土，夹少量碎石及小砾石，含有丰富的孢粉、介形虫、腹足类等化石。本组代表性剖面是顺义区天竺村第四系钻孔剖面。
洞穴堆积以周口店为代表，主要为角砾岩夹红黏土与黑色灰烬等，厚12m。含有丰富的动植物化石。其中最为着名的是北京人化石。
(3)上更新统(Q3)
①碧云寺冰期堆积(Q3b)在北京山区出露面积较小，仅在香山、百花山、大石河流域一带有所分布。岩性为黄、褐及灰黑色泥砾，分选性差，泥、砂混杂。厚度为20m。含孢粉及介形虫化石。
②马兰组(Q3m)冰期堆积物在山区出露较广，主要分布于河流二级阶地上。平原地区40m以下分布也很广泛，此外还有洞穴堆积。岩性主要为棕黄色黄土类土，局部夹砂及钙质结核，垂直节理发育；山区可见1~2层古土壤；底部含有一层灰黑色的淤泥。含哺乳类化石，如斑鹿和纳玛象等。堆积厚度为30~60m。
③百花山冰期堆积(Q3b)分布于百花山、周口店、斋堂及永定河两侧的低阶地上，平原区距地表7~20m以上，40m以下亦有广泛分布。平原地区岩性以淡黄色冰水砂砾石为主，局部夹灰黑色淤泥、黄土质、黏质砂土及砂质黏土；砂、砾石层分选较好，具有水平层理；堆积层厚约30m。
洞穴堆积以周口店山顶洞为代表，堆积物为松散的灰岩碎块，其中夹灰色土，最下部稍有胶结。产有重要的山顶洞人和哺乳类化石。
(4)全新统(Q4)
①肖家河组(Q4x)在平原地区分布广泛，埋藏地表5~6m以下，东南郊达15m以下。岩性为灰白色砂质黏土，细砂及砾石层；上部夹薄层黑色淤泥，局部有浅棕黄色次生黄土。含孢粉及介形虫化石。本组厚4m。
②尹各庄组(Q4y)在山区主要分布于山间小型盆地及沟谷低洼处，平原区分布在冲洪积扇地下水溢出带附近及古河道牛轭湖等处。岩性为灰黑色淤泥夹黑、灰黄色泥炭层，下部有机质较多，富含动植物化石。
③刘斌屯组(Q4l)主要分布在永定河、大石河及其支流等河谷地带，平原地表广泛分布。由褐色耕土、棕黄、灰黄色砂质黏土组成，其中夹少量黄色细砂及黑灰色淤泥。分布于河床、河漫滩上的为砂、砂砾石层。该组底部发现有铜、铁器及金、元时代的陶壶，并含有较为丰富的孢粉及介形虫化石。本组厚2~3m。
7.2北京地区的岩浆岩
北京地区的岩浆岩分布很广，出露的面积达2000余平方千米，约占山区面积的1/5。
在漫长的地质历史过程中，发生过许多岩浆活动，包括各种形式的喷出活动和侵入活动。不同时期的岩浆成分不同、产状各异，其形成的岩浆岩不论从化学成分到矿物组成上，或是从结构到构造上都有很大的差别。
从总体上来看，北京地区岩浆活动受基底断裂构造控制。侵入活动以燕山期最为激烈，规模最大，且特别频繁，构成多次侵入和多次成矿作用，主要出露于北山区。另外，在山前平原地带还有被第四系覆盖的隐伏岩体。现根据岩浆岩的类型和活动特点，将北京市岩浆岩划分为3个区域。
①西山区：包括门头沟和房山区一带。多呈分散孤立状的花岗闪长岩及花岗岩小型侵入岩体，以及大面积出露的中生代中性喷出岩，多构成各大向斜构造的核部。
②北山区：包括延庆县、昌平区、怀柔区一带，是北京岩浆岩的主要分布地区，侵入岩及喷出岩分布面积达80%以上。侵入岩体规模宏大，岩石类型除主要属于花岗岩外，尚有零星出露的辉长岩、辉石岩和橄榄岩等基性超基性岩。喷出岩的分布面积也较大，以中、酸性熔岩为主。
③东北山区：包括密云县和平谷区一带。其中密云县北部是北京市超基性岩的主要分布区，并伴有铬铁矿的生成。另外，在沙厂附近还有元古代侵入的斜长环斑花岗岩体。在平谷区一带的长城系串岭沟组和大洪峪组发育有中性火山喷出岩。
1.侵入活动与侵入岩
根据岩体的接触关系、地质构造对岩浆岩的控制因素、岩体的变质程度及同位素年龄等资料，北京地区的岩浆侵入活动可分为5个时期，每期内又可分为若干次。
(1)五台-吕梁期(早元古代)
本期侵入岩主要为超基性岩类和变质基性岩类。超基性岩类中包括橄榄岩和辉石岩，分布于密云水库的北部及东北部，多呈北东向小型岩体沿断裂带或片麻理侵入太古代的片麻岩中。变质闪长岩类大部分由闪长岩区域变质作用而成，部分为辉长岩和角闪石岩。前者分布于怀北南台子-下窝铺一带。岩体沿片麻理侵入，但又被后期侵入体所蚕蚀，大致呈东西向延伸。高龄一带有呈小型脉状产出的变质辉长岩。
(2)震旦期(中、晚元古代)
本期的岩浆活动有侵入和喷出两类。侵入岩体只发现有斜长环斑花岗岩体(13.17亿年~16.44亿年)、四合村辉石岩体(15.67亿年)和红石湾辉石岩体(8.69亿年)等。
①斜长环斑花岗岩体：位于密云县东面的沙厂一带。岩体沿东西向基底断裂侵入于密云群沙厂组的片麻岩中，与片麻理斜切。岩体出露面积约20km2，东西向延长，是一个北陡南缓，向南倾斜的不对称岩脊。岩石的特点是具似斑状结构，钾长石的斑晶为卵形，外面包围一圈更长石或中长石，很美观。岩体内有棱角状片岩捕虏体。岩体被3次侵入。
②四合村辉石岩体：呈脉状侵入于太古代密云群大漕组花岗片麻岩中，走向北东45°，倾向北西，倾角50°~60°。岩体分南北两个，各长1000余米。北部岩体宽度变化不大，一般为60~70m；南部岩体最宽达112m。岩体主要由二辉岩和橄榄岩两个岩相带组成，但分异不好。岩石蚀变类型主要有蛇纹石化、滑石化、蛭石化和绿泥石化等。二辉岩相具有铂族矿化。矿石集中在北部岩体的东北端。
③红石湾辉石岩体：侵入于太古代角闪斜长片麻岩及花岗质片麻岩中的含铂族的超基性岩体，位于延庆千家店西面的白河左岸。岩体走向为北东-南西向，长540m，宽400m，呈椭圆形，岩体为不对称的岩盆。与围岩接触面在东南翼为60°~80°，西北翼为20°~40°。
核部最大厚度为100m，岩体中残留有长条状片麻岩悬垂体，原始顶面为一波状曲面。岩体可分为角闪单斜辉石岩、角闪二辉岩、角闪斜方辉石岩及橄榄辉石岩4个岩相。铂钯矿主要赋存在斜方辉石岩及二辉岩中，并伴有铜、镍、金、银、铂矿化，与金属硫化物矿物共生。
(3)海西期
本期的岩浆活动在北京地区不明显，时代确凿的侵入岩体尚未发现，仅有昌平的上庄辉长岩有可能属于此期产物。上庄辉长岩含钒钛磁铁矿。
(4)燕山期
为北京地区规模最大的一期岩浆活动，广泛分布于西山及北山西部一带。根据地质资料及同位素年龄，北京地区具有多次喷发和侵入活动，大致可分为前后两期5次活动。
早期：活动时代由早侏罗世中期到晚侏罗世末期，同位素年龄为1.80亿年~1.41亿年。侵入岩为中、小型岩株、岩枝的花岗岩类，侵入深度可由浅成至中深成，主要侵入于中、晚元古代地层及侏罗纪火山岩系，受北东及北西向褶皱与断裂控制。据岩体间的接触关系及同位素年龄，本期又可分为3次侵入活动，并构成多次成矿作用，主要有铁、铜、锌、钼、铅、金等矿种，是北京地区接触能交代型及热液型矿床的主要成矿时期。
晚期：活动时代在早白垩世，是北京地区燕山运动晚期岩浆活动最强烈、规模最大的时期。其分布面积可占全区侵入岩的一半。岩浆活动程度由初期的强烈到末期的衰弱，岩体也由大变小。本期又可分为2次侵入活动。
(5)喜马拉雅山期
本期的资料不多。仅据地热钻孔资料，在北京凹陷内城东南一带于深部1100m处见有第三纪杏仁玄武岩，经同位素年龄测定为0.45亿年。并于京热七号钻孔辉绿岩的灰色页岩夹层中取得大量孢粉，经鉴定其时代为始新-渐新世。此外，在大灰厂地区，见有辉绿岩脉侵入老第三系始新统长辛店组的砾岩中，宽度最大可达十余米。由此可见，本期是有岩浆活动的，其岩浆成分为基性岩类。
在深成岩体侵入的同时，北京地区的浅成侵入活动也很频繁。活动时代从晚元古代至第三纪都有代表。浅成侵入岩中的脉岩多分布于岩体边缘或接触带附近，规模小，一般长达数米至数十米。与燕山早期侵入岩有关的脉岩，主要有花岗伟晶岩、细晶岩、微晶闪长岩、煌斑岩、辉绿岩、霏细岩和微晶正长斑岩等；与燕山晚期侵入岩有关的脉岩，主要有花岗伟晶岩、正长岩、微晶花岗岩、细晶岩及正长斑岩、球粒状霏细岩等。
区域性脉岩分布范围较大，规模也较大，可长达数公里，大部分是近南北向及北北西向分布。其脉岩种类有煌斑岩类，包括拉辉煌斑岩、斜闪煌斑岩、正闪煌斑岩、云煌岩及粗玄岩；正长斑岩类，包括隐晶正长斑岩、黑云母正长斑岩、角闪正长斑岩、辉石正长斑岩；酸性脉岩类，包括霏细岩、霏细斑岩、花岗斑岩、石英斑岩、微晶闪长岩。脉岩的产状：暗色脉岩大部分为直立或倾斜的岩墙，浅色脉岩的产状不一。
2.喷出岩
北京喷出岩的分布范围较广，占山区面积的1/3左右。自元古代以来，曾多次产生喷发岩和火山岩系。其间以中生代侏罗纪最为发育，构成北京西山的百花山向斜、髫髻山向斜、九龙山向斜、北岭向斜的核部，北山地区的四海向斜和花盆向斜的核部；在妫水盆地两侧和密云地区的东部也有分布。
(1)元古代的喷发岩体
夹于长城系串岭沟组和大洪峪组内。属中、酸性火山熔岩及火山碎屑岩，呈古火山颈相及海底喷发相产出，以火山角砾岩、安山岩及凝灰岩为主。
(2)早侏罗世南大岭组玄武岩
