主要分布在西山各向斜的两翼，为一套经多次喷溢活动形成的玄武质熔岩流。在三家店一带可见32次喷溢。每次喷溢之间，可见有1~2cm的浅色喷发间断面(或所谓氧化冷凝面)。每一喷发层厚度为5~15m不等，但都有底部小杏仁构造带、中部致密块状带和顶部大杏仁构造带等，杏仁体主要为石英、玉髓、方斛石、蛋白石、绿帘石等。柱状节理发育，球形风化明显。本组玄武岩的喷发，受北东方向的断裂构造所控制，喷发类型属于裂隙式喷溢。岩层厚度变化较大，自东向西变薄。
(3)中侏罗世髫髻山组火山岩
主要分布在门头沟区一带，即百花山、髫髻山、妙峰山，呈北东向横贯门头沟区，在地形上组成了一系列高山；其次在昌平、怀柔、延庆、密云也有较大面积的出露。
本组火山岩占北京火山岩的80%左右，由一套中性火山物质构成的砾岩、熔岩及火山碎屑岩互层组成。火山岩系的岩性和厚度变化都很大，岩石组成也较复杂，主要的有辉石安山岩、角闪安山岩及火山角砾岩等。
(4)晚侏罗世东岭台组火山岩
主要分布在北京市西部和北部，西起沿河城，往东经岔道北，沿北东方向断续分布，形成许多孤立的岩穹。分布范围较早、中侏罗世的火山岩系明显北移，在河北省境内也有大面积出露。
本组是由一套酸性、中性及偏碱性岩类组成，主要以流纹岩、英安岩及粗面岩为主，并形成相应成分的火山角砾岩和凝灰岩。由西往东，沿河城一带以流纹岩为主，相应的有流纹质火山角砾岩；小张家口则以流纹岩、英安岩、粗面安山岩及相应成分的火山碎屑岩为主。
7.3地质构造
1.地质构造分区
北京市大地构造处于华北地台中部——燕山沉降带的西段。在漫长的地质历史中既经历过大幅度的下降、接受巨厚的沉积，又产生过剧烈的造山运动。特别是在中生代以燕山运动为主的构造变动，奠定了北京地区地质构造的基础骨架及地貌发育的雏形。
伴随着地壳运动的发展，褶皱变动与断裂变动广泛发育，岩浆活动也很频繁，特别是酸性深成侵入岩体和中性喷出岩体的分布最广，反映了中生代燕山运动的强烈活动程度。再加上新生代自第三纪以来的新构造运动的影响，使北京市的地质发展历史和地貌类型更加复杂化和多样化。
北京市除去最北端(指怀柔区长哨营以北地区)外，其余地区都位于燕山沉降带范围之内。在此区间内，中、上元古界特别发育，是一套基本上没有变质的沉积岩系，呈明显不整合关系覆盖在变质岩系之上，成为古老变质岩系之上的第一个盖层。属于华北地台上一个狭长下陷地带。再根据地质构造和岩浆活动等特点，可将北京市划分为3个大的地质构造区。
(1)西山凹陷
包括北京西山山区和平原区的大部分。地质特征是自晚古生代到中生代期间，地壳运动一直处于下降凹陷状态，因而堆积了巨厚沉积物，称之西山凹陷。后经燕山运动影响，西部褶皱隆起成山(即北京西山)，其东部则下沉埋藏于现代平原之下，上面覆盖有新生代的松散沉积物，形成北京平原。根据地质构造变动的差异，本区又可划分为3个地质构造单元。
①北京西山褶皱隆起区：位于西山凹陷的西北部，包括整个北京西山地区及山前隐伏地带，简称京西隆起。主要由几个大型向斜和背斜构造组成隔档式褶皱构造区，其中包括髫髻山向斜、九龙山-香峪大梁向斜、北岭向斜。
上述3个向斜构造之间都存在有较为狭窄的背斜构造，遂形成宽向斜与窄背斜相间分布的隔档式褶皱，构成北京西山在地质构造上的主体。在地貌上，凡是向斜构造部位，其核部多构成高山；而背斜构造部位往往成为低谷或洼地。另外，由几个以孤立的侵入岩体为核心的小型穹窿构造区，也因差别风化等原因形成负地形，构成低矮的丘陵区，如上苇店穹窿和房山花岗闪长岩体等地。
②北京向斜区(北京凹陷)：位于北京城之下，呈北东-南西向展布，上面覆盖有新生界的松散沉积物，呈平原地貌。
中生代末期，在北京西山地区褶皱隆起的同时，平原地区相对下降，继续接受白垩纪和第三纪的沉积，形成向斜构造，上面覆盖有第四纪的松散沉积物。在向斜不断下降的同时，断裂变动也很发育，向斜内产生了一系列与轴向一致的断裂带，也呈北东-南西向。着名的八宝山-高丽营断裂带就位于本向斜的西北边界上。东南侧有南苑-通县断裂。因而，在原有向斜构造的基底上又形成以城区为中心的地堑构造格局。
③大兴隆起区：介于北京凹陷与固安-大厂凹陷之间的隆起地段，也呈北东-南西走向，宽度约18km。基底为元古界和寒武系，组成沿走向延伸的平缓褶皱，上覆第四系。其间缺失上侏罗系至上第三系，与两侧沉降区相比为上升隆起地带。其顶部在大兴黄村、旧宫一带，第四系厚度仅五六十米，沿走向(北东-南西)其厚度可增至三四百米甚至五六百米。其地表亦呈平原地貌，与北京向斜区一样都位于北京平原之下。
(2)北山隆起
自元古代末期隆起后，除有零星寒武纪沉积外，一直处于上升隆起环境，特别是经历了中生代大规模造山运动并伴随大量酸性深成岩体的侵入活动，使本区处于长期剧烈剥蚀条件下，致使属于深成侵入岩体的花岗岩体大面积暴露于高山之巅。其间只有一些断陷盆地中沉积了中生代的中性火山岩系。
(3)蓟县凹陷
蓟县凹陷在元古代时是一个以蓟县、兴隆、平谷为中心的沉降区(属于燕山沉降带中心地段)。境内系统地沉积了中、上元古代地层，最大厚度可达万米，成为我国北方中、上元古界的标准地点，也是世界上的典型地区之一，被国际地球科学联合会有关组织推荐为国际上的标准层型候选剖面之一。经国务院批准，已将其列为国家级地质自然保护区。
平谷稳定褶皱区属蓟县凹陷中的一个小区，本区自元古代末期上升成陆，后经地壳运动形成平缓褶皱构造地段。境内元古界广布，之上缺少更新的地层。只有在平原、山前等地带为第四系松散沉积物所覆盖。
2.地质构造格架
根据野外调查和室内分析，北京地区处于燕山纬向构造体系与祁吕-贺兰山构造体系东翼构造带，以及新华夏构造体系的交接部位。另外，境内还有北西向、北东向及南北向等构造体系。所以北京地区的地质构造相当复杂，由它们组成的格架，控制着北京地区的地层建造、岩浆活动、地貌发育及近期地壳活动(如地震)等方面，与找矿、水文地质、工程地质也有密切关系。
(1)东西向断裂构造
表现明显，规模巨大，延伸长远，切割较深，发生的年代也较老。自北向南有4列断裂带展布。
①古北口-长哨营断裂带：这是一条切割较深的断裂带，由一系列压性断层组成，成为燕山沉降带(与内蒙台背斜)的北部边界。本断裂带东西延伸很远，向西与崇礼-赤城大断裂相连，向东可达平泉附近，规模十分可观。断裂带南北宽4km~8km，走向近东西，略成弧形。其组成以大量大致平行的逆冲断层和挤压破碎带为主，断层面的产状呈高角度倾斜并伴有飞来峰构造和地堑式断陷。
②密云沙厂-墙子路褶皱断裂带：由背斜构造与断裂构造所组成，表现明显，向西可延至怀柔、昌平、延庆一带，因受岩浆侵入体的干扰多呈断续出露。
③蓟县-三河-北京东西向断裂带：横贯本市中部，主要由段甲岭-三河断裂带、通县-北京断裂带组成。
④宝坻-桐柏-涿县断裂带：从本市南端通过，掩埋于平原之下，向东可延至唐山一带。
(2)北北东向(即新华夏系方向，这里也包括北东向)断裂构造北京市最为发育的一组断裂构造，规模大，影响深远，分布广。自西而东主要有6列。
①紫荆关-大海坨断裂带：位于北京市西部边缘，规模巨大，带宽有20km，长160km，是一条北北东-南南西向的断裂岩浆活动带。
②沿河城-南口断裂带：西起涞水县境的岭南台附近，经门头沟区的齐家庄、燕家台、沿河城到昌平县境的禾于涧附近。长达60余千米，宽约10余千米，也是一条规模巨大的北东向断裂带，总体倾向南东，倾角一般较陡。
③八宝山断裂带：由南大寨-八宝山断裂和黄庄-高丽营断裂两条相伴而行的主要断裂组成。
南大寨-八宝山断裂：南起房山长沟附近，经南大寨、磁家务、八宝山、北洼，到达海淀附近。八宝山断裂在八宝山表现为雾迷山组逆掩于寒武系-下侏罗统之上的压扭性断裂。
下盘可发生等斜褶皱，上盘的老地层逆掩到下盘之上，也可产生拖曳现象。断层糜棱岩带在某些地段最宽约20~30m。断层面产状因不同地段而异，总体走向为北40°~50°东，倾角20°~30°。
黄庄-高丽营断裂：位于南大寨-八宝山断裂的东南侧，南起房山区境内的石楼，经大灰厂、衙门口、黄庄、八里庄、紫竹院、洼里，到达高丽营附近。本断裂带以在京西八宝山出露而驰名，故简称八宝山断裂、其他地段除了少数有出露外，大部分皆被第四系所覆盖。
④密云-北京断裂群(即北京向斜区内一组平行断裂带)：包括车公庄-德胜门断裂、莲花池-白塔寺断裂、良乡-前门断裂和崇文门-日坛断裂等。本组断裂均发育在北京向斜内，通过北京城区，控制着向斜内的下白垩统、第三系的沉积，使北京向斜断裂成为地堑式构造。
⑤南苑-通县断裂：根据物探和钻孔资料，沿前辛庄-南苑-通县北，有一条约呈北40°~50°东的基岩埋深突变带。其西北侧元古界埋深在400m至1000m以上，且覆有巨厚的第三系，而东南侧的寒武系及元古界埋深仅有60m至二三百米，上覆有第四系及少量第三系。这条断裂为北京凹陷与大兴隆起的界限。
⑥永乐店-夏垫-马坊断裂：北京市仅跨其中一段。据资料，自凤河营-永乐店-夏垫-马坊一线也有一个基岩埋深突变带。其西侧凤和营一带，古生界埋深1500余米，而东侧小务村钻孔孔深3162m，尚未穿透新生界，特别是下第三系在断裂两侧沉积厚度尤为悬殊。这条断裂为大兴隆起与大厂凹陷的界限。
(3)南北向断裂构造
其规模和出露程度都不如前面两组明显，特点是走向平直，时代较晚，呈等间距分布。
北京地区自西而东，主要的南北向断裂依次有如下4列。
①西二道河断裂：位于西二道河与小张家口一带，由数条平行断裂组成，产生在侵入岩体与侏罗系之中。
②青石岭断裂：它是本组断裂中最为明显者，规模也较大。北起长哨营附近，南到河防口，长达40km，沿线破碎带及泥石流现象显着，地貌上在山区多呈沟谷状。
③娘子水断裂：位于密云县境内。
④黄崖关断裂：位于京东蓟县境内。
(4)北西向断裂构造带在北京市也很明显，其中主要的有如下4列。
①永定河断裂：位于三家店附近的河床内，将九龙山向斜错开。
②南口-孙河断裂：将八宝山断裂切断。
③德胜口-小汤山断裂：与南口-孙河断裂大致平行，位于它的东北侧。
④二十里长山断裂：由数条平行断裂组成，成为北京向斜与密怀隆起的边界。
7.4地质发展史
北京的地质发展史，也和华北其他地区一样，可以划分为6个阶段。
1.太古代和早元古代阶段
这是地壳最古老的一段历史，经历了极其漫长又复杂的地质演变过程。这个历程至少在三十多亿年以前就开始了。从太古代起，延续到早元古代，是地壳活动性最强烈的阶段，地球表面的岩石圈、水圈、大气圈已经形成，但它们的组成成分、性质和规模等都随时间而变化着，北京密云群的同位素年龄值为23亿年~24亿年，但北京地区的地质历史，可能还要追溯到更古的时代。从岩相和地质构造等可以知道，在发展前期，以巨大、急剧的沉降占优势，整个地区被海水侵漫。在广阔的海洋里，接受了大量的沉积物，可能还有大量火山喷发物的堆积。而在发展的后期，以显着的隆起占优势，伴随着沉积物遭受强烈的褶皱和断裂，大规模的岩浆侵入，以及由于强烈的构造变动和岩浆活动而引起的显着变质作用和混合岩化、花岗岩化作用，形成了褶皱的变质基底岩系。太古代末期的地壳构造变动及其相伴而来的岩浆侵入活动，称为“阜平运动”。这次运动之后，海底隆起抬升为陆地，经受长期的风化剥蚀和夷平作用，因而使本区缺失下元古界。在太古界与上覆岩层之间的不整合面上，普遍发育有红色变质泥岩组成的风化壳。到了早元古代末又发生了“吕梁运动”。总之，太古代和早元古代时期地壳的发展变化比以后的各个时期要复杂得多，主要由各种片麻岩、混合岩、片岩和大理岩等组成，而且形成了很多重要矿产，如沙厂铁矿等，因此是一个十分重要的历史阶段。
2.中-晚元古代阶段
北京在经历过早元古代末吕梁运动以后，进入了中、晚元古代。这个时期是以巨大的下降运动及早期局部地区伴随有海底火山喷发活动为特征的，并形成很厚的海相沉积岩层和局部火山岩层。它们几乎很少遭受变质作用，岩浆活动也比较微弱而且范围不广。大约经历了长达11亿年左右时间的沉积，原有的地壳逐渐加厚加固起来，到了晚元古代末期“蓟县运动”后，北京地区与华北广大地区一起变成相对稳定的古陆。
北京位于燕山沉降带之内。中、上元古界的标准剖面在十三陵一带也很典型，以德胜口-龙山剖面为代表。这个剖面具有顶底界限清楚、层序完全、变质轻微、构造简单、露头良好等特点。
元古代的生物界主要由微古植物和叠层石两大类组成。前者是指一些单细胞藻类的有机体，可以保存在较老地层中。进入中元古代，微古植物出现膜壳较厚、纹饰复杂的类型，同时还出现了较高级的褐藻。叠层石是藻类和菌类成岩作用的沉积集体，被大量地保存在中、晚元古代地层中，成为鉴定地层的重要依据。
