长城分布与地质关系的探讨
——河北、北京部分地段1
陶宏，王根厚，王艳丽，林琳
中国地质大学地球科学与资源学院，北京（100083）
E-mail ：
摘 要：长城是全世界华人的骄傲，一直以来，长城都倍受人们关注。前人对长城的地理、历史、军事、文学等方面已做了大量的研究；同时在地质学界里，长城系的相关地质研究也已涉及到地层、岩石、构造、古生物等诸多方面。而我们通过一年的调查研究，综合这两方面，以北京、河北为例，对长城进行研究分析，现已找到了北京、河北部分地段的长城分布与地质的关系的几条简单规律。
关键词： 长城，明长城，长城系，断层，岩性
中图分类号： k9
1. 引 言
众所周知，长城是中华民族的象征，是中国古代社会最宏伟、持续修筑时间最长、最系统的军事防御工程，是第一批全国重点文物，是重要的世界遗产，也是世界八大奇迹之一，更是中国古代劳动人民智慧和力量的结晶。长城始筑于楚文王二年（公元前688年）南方楚国人地，时称方城，此后战国时的齐、楚、燕、赵、魏、秦及中山等国都修了长城。秦始皇修筑举世闻名的万里长城，其后的许多朝代，都修缮不辍，明代更达到了顶峰[1,2]。现代地图中所绘长城大都为明朝所建。长城总长超过5万公里，分布达17个省、市、自治区[3]。
近年来，人们对长城的研究有了许多新成就，其中各个历史时期长城的修筑、长城的历史和军事价值、长城美学思想、长城与古代民族关系，长城沿线的经济发展等问题的研究与讨论，更是开拓性的。在地质学里，有一套以“长城”命名的地层，叫长城系；长城系的相关地质研究已涉及到地层、岩石、构造、古生物等诸多方面。但将文理联系起来，人们对长城分布与地质关系的研究却是一个空白。
本文主要对河北、北京部分地段，以查阅收集文献资料为主，并适当结合实地考察，探讨长城分布与地质关系的规律，其目的在于为长城保护和长城研究等方面启发新思路，开拓新领域。
2. 长城修筑年代及其地理分布简述
所研究地段包括河北和北京两个地段，分别介绍如下：
河北喜峰口一带的长城最早修筑于燕国。潘家口库区的长城，属于明长城的一部分，自喜峰口沿着库区南岸的山峰蜿蜒向西，经潘家口折向北面山峰，直至小河口，横跨库区达十几公里[4]。
北京地区的长城东北接河北、东南接天津，绵亘百余里。这百余里长城，与八达岭长城、慕田峪长城、黄崖关长城一起，同为明朝戚继光任蓟镇总兵时所筑。除平谷外北京地区长城皆为砖城[5]。 1本课题得到中国地质大学(北京) 校团委和地球科学与资源院“创新杯”学生课外学术科技立项资金的资助。
图1 北京部分地段长城分布与断层的关系（根据[8]修改）
Fig ．1 the connection between the Great Wall n Beijing and faults
红色线段或图形代表断层；黑色锯齿状图形代表长城
图2 河北部分地段长城分布与断层的关系（根据[8]修改）
Fig ．2 the connection between the Great Wall Hebei and faults
红色线段或图形代表断层；黑色锯齿状图形代表长城
3. 长城分布与地质的关系
历时一年，利用假期时间，通过对北京、河北两个典型地段的实地考察以及对相关资料的查阅分析，我们发现（在所研究地段）：
3.1长城分布多与断层平行或近平行
从图1，2中我们不难看出北京地段长城沿着断裂而建，与断裂几乎完全平行。即使不平行的，也几乎没有与断裂相交。巧合的是，河北潘家口、喜峰口段也符合这一规律，这就不能不引起我们的注意。
3.2长城分布在长城纪地层上
然而通过查阅相关地质图，我们得到以下信息：长城主要分布在长城系地层上或其周围。长城系的命名处并不在此，但这两个地段大部分长城为何如此分布，难道这是一个巧合吗？
3.3长城下的岩层呈高角度倾斜
根据我们实际的考察，我们发现长城城墙的直立方向与地层的层面呈锐角相交，角度基本为30-42度；即长城之下的岩层均为高角度倾斜的。在山区，这个角度已很不适宜建筑，主要因为在这个角度范围下发生山体滑坡的可能性很大，但为什么长城能在如此高角度下幸存这么久呢？我们初步分析原因有以下两点：一是它所在的山峰恰好缺乏有效凌空面；二是地质事件发生的时间要比人类活动的时间漫长的多。
4. 讨论
4.1地史意义方面
这两段长城何以如此巧合都分布在断裂附近，而又非与之相交，而是平行而建；又为何长城所在之地都是长城系或其附近。我们认为这在某种程度上，又以事实证明了我国古代人民的勤劳与智慧，应该可以推测修建长城的人们对基础的地质知识有所了解，而他们究竟了解到什么程度还需要我们的进一步考证。如果这一结论成立的话，我们可以顺着这个思路往前推，我国更加古代的人们在修筑长城等其他建筑时，除地形因素外，是否也已考虑到地质因素了？我国的地质学家认为，我国的地质学史起源于“东晋道教理论家葛洪(284—364)的《神仙传》中关于‘东海三为桑田’的记载，体现了海陆经常变迁的朴素而辩证的初步认识。”通过对长城的修建者对地质知识的了解的调查是否能刷新这一历史呢？
4.2长城建筑方面
明代修筑长城是一项规模宏大而又艰巨的工程。据前人考证在所用的建筑材料中，除了大量的土、石、灰之外，还有木料、瓦件及砖，多为就地取材 [6] 。
北京地区长城系是位于高于庄组之下、老变质基底岩系之上的一套地层。1) 区内发育两层稳定的凝灰岩-一翠绿色层和棕红色层；2) 长城系底部的砂岩、页岩具穿时性，大红峪组存在明显的相变关系[7] 。
我得到了以下三种启示：一，难道长城系地层的岩石适宜建长城类的建筑物？二，“就地取材”的思想值得注意，相同岩性的岩石建在原来的岩层上？三，是否是长城的独特结构使其能建在如此的地形地质条件下？
4.3长城历史研究方面
长城是一座建筑，也是一段历史。它的每一次建造或修缮必然是与当时朝代的政治、经济、文化、军事、民族、经济等方面的情况息息相关。从第一座长城的修筑至今，已有2694年，这期间的历史文化沉重而且意味深远。因此长城的研究具有极高的研究价值。
庆幸的是，人们已经认识到这一点：由中国长城学会、首都博物馆和香港历史博物馆、香港大学中文系等单位联合举办的，“万里长城历史文化研讨会”于2001年11月28~29日在香港历史博物馆召开。来自中国大陆和台湾、香港的专家学者90余人参加了研讨会[9]。
最后，我们希望此文能引起各界人士的注意，使更多的人关注长城、保护长城、研究长城，在此方面取得更大的进步。
5. 致谢
本项目中国地质大学（北京）校团委和地球科学与资源学院的资金资助；野外调查工作得到河北省水利部潘家口水利枢纽管理局及当地百姓的大力协助；论文在完成过程中受到王根厚教授的悉心指导；得到了苏尚国、王平、陈兴隆、李元庆、李秋实、刘小兵、宋艳波等人的热情帮助；本文在完成过程中，我们阅读了大量专家学者的文献；在此，一致对所有向我们提供帮助和资助的友人表示感谢！
参考文献
[1]陈友兴．论长城之地理背景［Ａ］．扬州教育学院学报，2002,l0（3）：43-47．
[2]贺金峰．“方城”是中国历史上最早修筑的长城［Ａ］．开封大学学报，2002，16(3)：1-7．
[3]中国大百科全书· 中国地理［Ｍ］．中国大百科全书出版社，1993：44．
[4]曹建民．紫塞明珠—潘家口［Ｍ］．天津人民出版社，1998：25．
[5] 柴福善．京东第一关在何处［Ｚ］．http://www.huaxia.com，2005．
[6]穆远学君．明长城建筑构件［Ｊ］，文物春秋，1998，(41)：47-58．
[7]林晓晖．北京地区长城系［Ｊ］．前寒武纪研究进展，2000，23(3)：173-178．
[8]河北省地质矿产局．河北省北京市天津市大地构造图［Ｚ］．地质专报·河北省北京市区域地质志，地质出版社，1983．
[9]李鸿宾．“万里长城历史文化研讨会”简述［Ａ］．中央民族大学学报，2002，142：144．
[10]李文龙．中国古代长城的四个历史发展阶段［Ａ］．文物春秋，2001（2）：37-43．
[11]肖华锟．中国最早的长城—南阳楚方城［Ａ］．河南社会科学，1997（4）：65-66．
[12]李文龙．中国古代长城的四个历史发展阶段［Ａ］．文物春秋，2001（2）：37-43．
[13]张殿仁．长城的保护与管理［Ｊ］．文物春秋．1998，41：73-74．
[14]志刚．正在消失的万里长城［Ｊ］． forest&humankind．2004： 28-30．
[15]王寅，夏榆，程亚婷．长城之毁［Ｊ］．文化视线．47-49．
[16]冯嘉苹，程连生，徐振甫．万里长城的地理界线意义［Ｊ］．人文地理，1995，10（1）：50-54．
[17]中国名胜词典［Ｍ］． 国家文物事业管理局主编，上海此辞书出版社，1981：1137．
[18]杨向奎. 自然哲学与道德哲学［Ａ］．民族国家的道德范畴， 1995：59-260．
Exploring the Location of the Great Wall in Geology
——Mainly in Beijing and Hebei
Tao Hong, Wang Genhou, Wang Yanli, Lin Lin
China University of Geosciences, Beijing (100083)
Abstract
As is known to all, it is universally acknowledged that the great wall is one of the marvelous of the ancients the days gone by. Experts have done a lot of researches in geography,history,military affairs,literature,and so on about the Great Wall. At the same time in geology field, some correlative researches on Changcheng system have referred stratum,rock,paleontology,etc .Having done a lot of researches we have found that the connection between the locus of the Great Wall and geology, and in this article we will take the Great Wall in Beijing and Heibei for examples to analyze them synthetically .
Keywords: the Great Wall Ming Great Wall Changcheng system fault rock
长城分布与地质关系的探讨
——河北、北京部分地段1
陶宏，王根厚，王艳丽，林琳
中国地质大学地球科学与资源学院，北京（100083）
E-mail ：
摘 要：长城是全世界华人的骄傲，一直以来，长城都倍受人们关注。前人对长城的地理、历史、军事、文学等方面已做了大量的研究；同时在地质学界里，长城系的相关地质研究也已涉及到地层、岩石、构造、古生物等诸多方面。而我们通过一年的调查研究，综合这两方面，以北京、河北为例，对长城进行研究分析，现已找到了北京、河北部分地段的长城分布与地质的关系的几条简单规律。
关键词： 长城，明长城，长城系，断层，岩性
中图分类号： k9
1. 引 言
众所周知，长城是中华民族的象征，是中国古代社会最宏伟、持续修筑时间最长、最系统的军事防御工程，是第一批全国重点文物，是重要的世界遗产，也是世界八大奇迹之一，更是中国古代劳动人民智慧和力量的结晶。长城始筑于楚文王二年（公元前688年）南方楚国人地，时称方城，此后战国时的齐、楚、燕、赵、魏、秦及中山等国都修了长城。秦始皇修筑举世闻名的万里长城，其后的许多朝代，都修缮不辍，明代更达到了顶峰[1,2]。现代地图中所绘长城大都为明朝所建。长城总长超过5万公里，分布达17个省、市、自治区[3]。
近年来，人们对长城的研究有了许多新成就，其中各个历史时期长城的修筑、长城的历史和军事价值、长城美学思想、长城与古代民族关系，长城沿线的经济发展等问题的研究与讨论，更是开拓性的。在地质学里，有一套以“长城”命名的地层，叫长城系；长城系的相关地质研究已涉及到地层、岩石、构造、古生物等诸多方面。但将文理联系起来，人们对长城分布与地质关系的研究却是一个空白。
本文主要对河北、北京部分地段，以查阅收集文献资料为主，并适当结合实地考察，探讨长城分布与地质关系的规律，其目的在于为长城保护和长城研究等方面启发新思路，开拓新领域。
2. 长城修筑年代及其地理分布简述
所研究地段包括河北和北京两个地段，分别介绍如下：
河北喜峰口一带的长城最早修筑于燕国。潘家口库区的长城，属于明长城的一部分，自喜峰口沿着库区南岸的山峰蜿蜒向西，经潘家口折向北面山峰，直至小河口，横跨库区达十几公里[4]。
北京地区的长城东北接河北、东南接天津，绵亘百余里。这百余里长城，与八达岭长城、慕田峪长城、黄崖关长城一起，同为明朝戚继光任蓟镇总兵时所筑。除平谷外北京地区长城皆为砖城[5]。 1本课题得到中国地质大学(北京) 校团委和地球科学与资源院“创新杯”学生课外学术科技立项资金的资助。
图1 北京部分地段长城分布与断层的关系（根据[8]修改）
Fig ．1 the connection between the Great Wall n Beijing and faults
红色线段或图形代表断层；黑色锯齿状图形代表长城
图2 河北部分地段长城分布与断层的关系（根据[8]修改）
Fig ．2 the connection between the Great Wall Hebei and faults
红色线段或图形代表断层；黑色锯齿状图形代表长城
3. 长城分布与地质的关系
历时一年，利用假期时间，通过对北京、河北两个典型地段的实地考察以及对相关资料的查阅分析，我们发现（在所研究地段）：
3.1长城分布多与断层平行或近平行
从图1，2中我们不难看出北京地段长城沿着断裂而建，与断裂几乎完全平行。即使不平行的，也几乎没有与断裂相交。巧合的是，河北潘家口、喜峰口段也符合这一规律，这就不能不引起我们的注意。
3.2长城分布在长城纪地层上
然而通过查阅相关地质图，我们得到以下信息：长城主要分布在长城系地层上或其周围。长城系的命名处并不在此，但这两个地段大部分长城为何如此分布，难道这是一个巧合吗？
3.3长城下的岩层呈高角度倾斜
根据我们实际的考察，我们发现长城城墙的直立方向与地层的层面呈锐角相交，角度基本为30-42度；即长城之下的岩层均为高角度倾斜的。在山区，这个角度已很不适宜建筑，主要因为在这个角度范围下发生山体滑坡的可能性很大，但为什么长城能在如此高角度下幸存这么久呢？我们初步分析原因有以下两点：一是它所在的山峰恰好缺乏有效凌空面；二是地质事件发生的时间要比人类活动的时间漫长的多。
4. 讨论
4.1地史意义方面
这两段长城何以如此巧合都分布在断裂附近，而又非与之相交，而是平行而建；又为何长城所在之地都是长城系或其附近。我们认为这在某种程度上，又以事实证明了我国古代人民的勤劳与智慧，应该可以推测修建长城的人们对基础的地质知识有所了解，而他们究竟了解到什么程度还需要我们的进一步考证。如果这一结论成立的话，我们可以顺着这个思路往前推，我国更加古代的人们在修筑长城等其他建筑时，除地形因素外，是否也已考虑到地质因素了？我国的地质学家认为，我国的地质学史起源于“东晋道教理论家葛洪(284—364)的《神仙传》中关于‘东海三为桑田’的记载，体现了海陆经常变迁的朴素而辩证的初步认识。”通过对长城的修建者对地质知识的了解的调查是否能刷新这一历史呢？
4.2长城建筑方面
明代修筑长城是一项规模宏大而又艰巨的工程。据前人考证在所用的建筑材料中，除了大量的土、石、灰之外，还有木料、瓦件及砖，多为就地取材 [6] 。
北京地区长城系是位于高于庄组之下、老变质基底岩系之上的一套地层。1) 区内发育两层稳定的凝灰岩-一翠绿色层和棕红色层；2) 长城系底部的砂岩、页岩具穿时性，大红峪组存在明显的相变关系[7] 。
我得到了以下三种启示：一，难道长城系地层的岩石适宜建长城类的建筑物？二，“就地取材”的思想值得注意，相同岩性的岩石建在原来的岩层上？三，是否是长城的独特结构使其能建在如此的地形地质条件下？
4.3长城历史研究方面
长城是一座建筑，也是一段历史。它的每一次建造或修缮必然是与当时朝代的政治、经济、文化、军事、民族、经济等方面的情况息息相关。从第一座长城的修筑至今，已有2694年，这期间的历史文化沉重而且意味深远。因此长城的研究具有极高的研究价值。
庆幸的是，人们已经认识到这一点：由中国长城学会、首都博物馆和香港历史博物馆、香港大学中文系等单位联合举办的，“万里长城历史文化研讨会”于2001年11月28~29日在香港历史博物馆召开。来自中国大陆和台湾、香港的专家学者90余人参加了研讨会[9]。
最后，我们希望此文能引起各界人士的注意，使更多的人关注长城、保护长城、研究长城，在此方面取得更大的进步。
5. 致谢
本项目中国地质大学（北京）校团委和地球科学与资源学院的资金资助；野外调查工作得到河北省水利部潘家口水利枢纽管理局及当地百姓的大力协助；论文在完成过程中受到王根厚教授的悉心指导；得到了苏尚国、王平、陈兴隆、李元庆、李秋实、刘小兵、宋艳波等人的热情帮助；本文在完成过程中，我们阅读了大量专家学者的文献；在此，一致对所有向我们提供帮助和资助的友人表示感谢！
参考文献
[1]陈友兴．论长城之地理背景［Ａ］．扬州教育学院学报，2002,l0（3）：43-47．
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[3]中国大百科全书· 中国地理［Ｍ］．中国大百科全书出版社，1993：44．
[4]曹建民．紫塞明珠—潘家口［Ｍ］．天津人民出版社，1998：25．
[5] 柴福善．京东第一关在何处［Ｚ］．http://www.huaxia.com，2005．
[6]穆远学君．明长城建筑构件［Ｊ］，文物春秋，1998，(41)：47-58．
[7]林晓晖．北京地区长城系［Ｊ］．前寒武纪研究进展，2000，23(3)：173-178．
[8]河北省地质矿产局．河北省北京市天津市大地构造图［Ｚ］．地质专报·河北省北京市区域地质志，地质出版社，1983．
[9]李鸿宾．“万里长城历史文化研讨会”简述［Ａ］．中央民族大学学报，2002，142：144．
[10]李文龙．中国古代长城的四个历史发展阶段［Ａ］．文物春秋，2001（2）：37-43．
[11]肖华锟．中国最早的长城—南阳楚方城［Ａ］．河南社会科学，1997（4）：65-66．
[12]李文龙．中国古代长城的四个历史发展阶段［Ａ］．文物春秋，2001（2）：37-43．
[13]张殿仁．长城的保护与管理［Ｊ］．文物春秋．1998，41：73-74．
[14]志刚．正在消失的万里长城［Ｊ］． forest&humankind．2004： 28-30．
[15]王寅，夏榆，程亚婷．长城之毁［Ｊ］．文化视线．47-49．
[16]冯嘉苹，程连生，徐振甫．万里长城的地理界线意义［Ｊ］．人文地理，1995，10（1）：50-54．
[17]中国名胜词典［Ｍ］． 国家文物事业管理局主编，上海此辞书出版社，1981：1137．
[18]杨向奎. 自然哲学与道德哲学［Ａ］．民族国家的道德范畴， 1995：59-260．
Exploring the Location of the Great Wall in Geology
——Mainly in Beijing and Hebei
Tao Hong, Wang Genhou, Wang Yanli, Lin Lin
China University of Geosciences, Beijing (100083)
Abstract
As is known to all, it is universally acknowledged that the great wall is one of the marvelous of the ancients the days gone by. Experts have done a lot of researches in geography,history,military affairs,literature,and so on about the Great Wall. At the same time in geology field, some correlative researches on Changcheng system have referred stratum,rock,paleontology,etc .Having done a lot of researches we have found that the connection between the locus of the Great Wall and geology, and in this article we will take the Great Wall in Beijing and Heibei for examples to analyze them synthetically .
Keywords: the Great Wall Ming Great Wall Changcheng system fault rock