中元古代长城群沉积地层主要分布在西侧，出露层位由常州沟组到高于庄组，层序基本正常，其间发育东西向断裂，局部地层有缺失现象。因燕山期推覆构造作用，北部的太古宙变质岩被推覆到中元古代地层之上，而南侧的中元古代地层与太古宙变质岩为角度不整合关系。中生代陆相火山-沉积盆地(遥桥峪盆地的西北部)向南东方向出露面积较大，主要由中侏罗世地层九龙山组、髫髻山组和土城子组构成。九龙山组为一套由杂色粉砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成的浅湖相沉积，在南部直接超覆于元古宙地层或太古宙变质岩之上。髫髻山组为一套中性火山岩。土城子组由下而上可分3段，岩性为紫红灰紫色砾岩、砂质砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩，形成于冲积扇、三角洲到滨浅湖的沉积环境中。中-晚元古代侵入岩沿断裂北侧分布，岩性为斑状钾长花岗岩。
(2)古北口盆地
古北口盆地是以古北口断层为边缘主控断层的盆地，所以称之为古北口盆地。盆地内沉积了厚层的土城子组砾岩、砂岩和泥岩。自下而上由3个主要层段组成，如图818所示。
下段为冲积扇沉积环境，为火山碎屑沉积岩与砾岩、砂岩互层，厚度估计约400m，砾岩及砂岩侧向延续较差，且厚度一般小于2m。其砾岩中砾石成分主要为安山岩，砾石呈棱角状且磨圆差，分选也差，表明为近源沉积，流向为自北向南，所以其物源可能为盆地北部的髫髻山组火山岩地层，叠瓦状构造不明显。砂岩中交错层理发育，且含有大量泥质碎屑。
根据上述特征推测其可能属于冲积扇到辫状河环境。
中段为曲流河环境，紫红色含砾粗砂岩、粉砂岩和页岩互层，并夹有火山碎屑流成因的砾岩，厚度估计约200m。砂岩层底部沉积颗粒一般较粗，有时含有泥岩碎屑及安山质火山岩砾石，与下伏岩层呈冲刷接触；内部发育槽状交错层理、板状交错层理。砂岩中存在的板状交错层理指示古流向为自东向西。粉砂岩和泥岩层中含有丰富的钙质结核或古土壤层。根据上述特征推测其可能为砂质曲流河沉积环境。
上段为中到粗砾岩沉积，厚度估计约800m。砾石大小一般为5~20cm，次棱角状。砾石成分主要为碳酸盐岩。砾岩中交错层不十分发育，有时可见低角度交错层理。叠瓦状构造的砾石和砂岩中交错层理指示古流向为自北向南。粗砾岩中含有大量透镜状粗砂岩和细砾岩，其侧向延伸较好，厚度一般都超过1m，透镜体附近可见叠瓦状砾石。推测其可能为冲积扇环境。在古北口盆地中，自北向南逆冲的古北口断层为盆地的北缘主控断层，严格地控制着古北口盆地的发展演化。
(3)潮河
古称大榆河、濡河，又称鲍丘(邱)水，因其“时作响如潮”而称潮河。发源于河北省丰宁满族自治县草碾子沟南山下，经滦平县，自古北口入密云县境，在辛庄附近注入密云水库，境内河长72km。
2.实习内容
1号观测点：古北口火车站，观察卧虎山及古北口盆地。
(1)卧虎山岩性特征
侏罗系：由砂岩、砾岩、页岩组成，岩石破碎风化严重，分布在卧虎山山前及2号铁路隧道以东靠河一侧，由这套岩层组成的山体均不稳定。
震旦系：主要由白云质灰岩和石英岩组成，也是卧虎山的主要组成部分。白云质灰岩，灰白色，隐晶质结构，块状构造，主要矿物是方解石，含少量白云岩，节理发育，岩石较破碎，水的溶蚀较强。石英岩，灰白色，结构致密，质地坚硬，由石英砂岩变质而来，有2号隧道穿越石英岩中。
太古界：主要是片麻岩，变质程度深，呈变晶结构，片麻构造，主要矿物成分有斜长石、石英、角闪石、黑云母等。表层岩石破碎，风化严重，分布在长城以北至桃山隧道间。
此外，该区出露的岩浆岩主要为燕山期的花岗岩，肉红色，中粗粒结构，块状构造，主要矿物成分为石英、正长石、角闪石等，岩体中节理发育，有3号隧道穿过花岗岩体。
(2)构造特征介绍
该区断裂构造相当发育，岩体中节理密集，小断层及形成的糜棱岩、角砾岩及擦痕、磨光面随处可见，最大的断裂构造属于卧虎山断层及桃山隧道近东西向的断层破碎带。卧虎山断层走向为北东-南西向，倾向北西，倾角近于直角，上盘为震旦系白云质灰岩，下盘为侏罗系砂砾岩，从上下盘相对位移看为逆断层，在地形上形成的断层崖直观醒目。
2号观测点：古北口镇潮河西岸河西村，潮河大拐弯处。
(1)河流地貌特征
潮河流经古北口后，蛇曲发育，在地貌上形成Ω形。在古北口镇南，潮河由东向西流，对沿岸山坡进行猛烈冲刷，洪水季节侵蚀更为强烈，山坡坡脚被掏空，造成山体崩塌，山坡后退变陡不稳定。
(2)不良工程地质现象
滑坡：在铁路旧线南端有几个古滑坡连在一起，形成滑坡群，在地形上表现出典型的圈椅状地貌。滑坡边界为弧形展布的陡壁；滑体上有几级滑坡台阶，其上有醉林生长，树干向下倾斜；滑体中岩石破碎、零乱，是在急剧滑动中伴有崩塌的结果，属于崩塌型滑坡。北端连一个古滑坡与新滑坡组合的滑坡群，三个滑坡壁一个套一个形成滑坡群。1962年，预计产生的一侧滑坡滑体长宽约为60~80m，滑坡舌深入潮河河床(如图819、图820和图821所示)。
崩塌与岩堆：沿河山体陡立而破碎，崩塌不断发生，雨季尤烈，崩塌下来的物质堆积形成坡积裾，沿潮河凹岸的山坡坡脚下形成一系列小型岩堆。
洪积扇：靠河一侧山体中发育的几条冲沟均是泥石流沟，沟壁两侧岩体风化严重，岩体破碎，崩塌经常发生。坍塌下来的物质到雨季被洪水冲到沟口外堆积下来，形成典型的洪积扇地貌。
3号观测点：铁路潮河关线改线处。
(1)分析工程活动与地质环境的相互影响
潮河关新2号隧道洞身是由震旦系石英岩组成，而向外出露的是侏罗系的砾岩、砂岩、页岩、泥岩，与石英岩呈假整合接触。靠河一侧，由于岩性软，易风化，张裂隙极为发育，岩体十分破碎，潮河在这段弯曲度很大，水流对山坡坡脚不断冲刷，挖空坡脚，使山体失稳，岩体崩塌、下滑。从残存的滑坡壁看，山体的滑动不是一次，也不是一处，而是从旧2号隧道至旧4号隧道靠河一侧的整个山体都处于不稳定状态。施工过程中，破坏了岩体的极限平衡状态，引致山体大规模坍塌和滑动，引起古滑坡复活，隧道口坍塌堵塞，或受偏压过大，引致拱圈压裂，边墙挤垮，工程无法进行，被迫改线，如图822所示。
旧线潮河关2号隧道出口，原设计为深路堑。边坡为侏罗系灰绿色页岩，风化破碎，施工时产生大规模塌方。塌方由坡脚向上发展，上部坍塌边缘接近古长城，沿由灰白色的泥质物质组成的古构造滑动并塌方。其构造面长达40余米，厚0.5m，被松动了的山体长300多米，宽150m，厚10m，土方达几十万方，塌方后在上部刷方减重处理，但无显着效果。
旧线3号隧道出口，同样是在施工过程中，破坏了山体的平衡状态，山体下滑，仰坡坍塌，造成洞口偏压严重，边墙拱圈挤裂，塌方体堵塞洞口而废弃，如图823所示。
旧线潮河关4号隧道进口(北京方向)置于构造滑动带上，以致山体偏帮太薄，在施工中引起山体滑动。隧道拱圈抵抗不住强大的侧向偏压力，造成拱圈纵横开裂，洞口上方构造面极为发育，层间滑动形迹十分清楚。
4号观测点：桃山隧道口。
分析桃山隧道位置的选择及桃山隧道漏水问题。原桃山隧道进口(北京方向)设置在断层带的滑动体上，施工方法采用全断面开挖，先拱后墙，拱厚45cm，围岩为风化破碎的片麻岩，在沟边可见糜棱岩化片岩。由于岩层破碎，施工方法不当，从而破坏了山体的平衡状态，引致山体的侧方滑动，将已经做好的拱圈压裂。
新桃山隧道的漏水问题。新桃山隧道，地质条件比较复杂，尤其在K124+70至K124+265段，塌方、涌水极为严重。从岩性上看由片麻岩、风化片岩、石灰岩、糜棱岩组成。
从工程性质上看，片麻岩坚硬无水，工程性质较好；片岩，风化破碎，含散流状裂隙水；石灰岩节理发育，十分破碎(塌方严重)，裂隙水丰富，并有溶洞水；糜棱岩，质软破碎，水较丰富。发生塌方、涌水的原因是片麻岩与片岩之间的断层带、风化的片岩、节理溶洞发育的石灰岩，以及质软破碎的糜棱岩造成的。施工过程中，大塌方量共达到25000m2昼夜，洞内涌水深度大于1m，给施工带来极大困难。更为严重的问题是，K124+313段距洞顶74m的地表正是四道沟，该沟的6个泉眼突然干涸，使四道沟无水，导致十几户居民不得不离开可爱的家乡，国家赔偿损失达70万元，如图824所示。
3.问题思考
①作滑坡素描图，辨别滑坡的野外地貌特征。
②区分滑坡与崩塌的特征。
③结合铁路改线，分析山体边坡稳定性对铁路隧道的影响。
8.6丰沙Ⅱ线铁路沿河城车站实习路线沿河城位于门头沟区西北沿河城乡，距北京城区100余千米。城东西长约1km，宽250m。城北部紧邻永定河大峡谷，故称沿河城。永定河大峡谷全长约110km，地势西北高、东南低，沿途有黄草梁、妙峰山、九龙山、灰峪山等山峰，基础地层发育比较齐全，基本上囊括了从远古到全新世的全部基础地质。其中最窄处为幽州至沿河城之间的老虎岬，河宽仅七八十米。山峡两岸崇山峻岭，峭壁陡峻，高山连亘，水流随山弯曲。山峡两岸有十几条支流汇入，大都是山溪。丰沙线铁路沿河城至官厅站区段，一侧高山林立，另一侧河谷蜿蜒，属典型的北方山区铁路。野外实习区段河流主要沿幽州背斜核部流动。
1.地质概况
地质资料表明，该区地质构造的演化大体经历了5个阶段：早前寒武纪结晶基底形成阶段，中、上元古代至中三叠世沉积盖层形成阶段，印支运动阶段，燕山运动阶段及喜山运动阶段。早前寒武纪结晶基底形成阶段与华北地区基本一致，对峡谷的形成起着重要作用；中元古代至中三叠世沉积盖层形成阶段，元古代至早古生代漫长的过程中，构成了门头沟地区南部隆起，北部凹陷的格局；早三叠纪和侏罗纪的印支运动阶段对大峡谷产生了剧烈的影响，形成了横岭-沿河口、沿河城断裂及清白口、下苇店穹隆；中生代从三叠纪延至白垩纪的燕山运动阶段促进了火山沉积的花岗岩的形成；进入晚白垩纪喜山运动阶段，河谷深切、沟壑纵横的地貌基本形成。中生代峡谷两岸的九龙山-香峪大梁造就了三叠纪、侏罗纪、白垩纪火山碎屑沉积岩系，成为当地重要的资源。新生代在峡谷下游形成的河谷平缓的斜坡地带，各种沙砾岩、沙层、黏土、亚黏土为现代人的生产生活提供了丰富的物质资源。其中，大部分山体由石灰岩、页岩、沉积岩、砂石土混杂构成，节理发育，岩层破碎，风化塌落，稳定性差，常有危石脱落，碎石溜坍。另外，还有部分地段为层积岩、黏土类路基。
2.实习内容
(1)观察岩性特征
丰沙线沿河城车站左右1km的范围内，岩性较单一，从南到北为震旦系硅质灰岩、大理岩化硅质灰岩、大理岩及燕山期的花岗岩，如图825所示。
(2)观察构造特征
构造比较复杂，南部岩层产状平缓，向北逐渐变陡，而接近岩体的一段产状近乎直立。
在硅质灰岩当中小断层很发育，中部有两条很明显的张性断层，断层面张开，直通坡顶。
(3)河流沉积物特征
永定河此段为峡谷段，两岸陡峻，河流深切，水流湍急，地壳运动活跃，在路堑边坡上还能见到阶地的残留物——砾石层，高出现在的河床达几十米。
(4)观察工程地质问题
①岩性破碎引起的边坡稳定性问题。由于燕山期地壳运动强烈，造成岩层的倾斜、断裂，并且有岩浆侵入。岩浆的温度很高，使其周围的岩石发生变质，原来的硅质灰岩变质成为大理岩，局部变质成为蛇纹岩、大理岩化的灰岩。变质带宽达几十米，带内岩石破碎，每逢雨季边坡坍塌严重，边坡变形急剧。为防治边坡坍塌设置了石挡墙，但屡遭坍塌物的冲击毁坏，又筑新墙，位置向路线方向移动，且加高加长，致使原设计路线废弃。
②路基稳定性问题。南站外山脚下，有一处发育较大的岩堆。岩堆表面已长满植被，是暂时稳定的岩堆，但到雨季仍有岩块崩落下来，现在明洞洞顶还能见到大石块。路线通过岩堆时，被误认为是坡积层而先以路堑形式通过，施工中破坏了岩堆的自然平衡，每逢雨季不断崩落大岩块，塌方断道，后又将深路堑回填成明洞。
③站区内高边坡不稳定原因分析。花岗岩侵入时不仅使围岩变质，而且使其拱起破碎。
这种接触变质带往往对工程稳定带来危害。另外，硅质灰岩硬而脆、节理发育，施工中大炮的使用加重了岩体的不稳定性。
3.问题思考
①作沿河城地质剖面图，测量岩层产状，比较岩层产状变化特征。
②分析变质带的岩性变化特征，测量变质带的宽度。
③观察岩堆地段铁路路基的稳定性及防治工程措施。
④观察路堑边坡的物质组成特征，并比较现代永定河沉积物的特征。
