第三节　桑干河的形成

桑干河的形成是地壳内外营力共同作用的产物，也与数百万年以来人类的盲目开发利用有关系。桑干河（包括下游永定河）地貌形态与组成物质、地质构造以及地壳运动的性质和强度有关；同时受到气候、土壤、植被、水文和人类活动等因素的影响。桑干河最后形成的时间，其上游、中游和下游是不一致的，有先有后，但总体是在大约距今1000万和300万年之间。桑干河上游形成河湖时期（约600万年之前），而下游永定河年龄则在距今600万年以后，个别河段甚至只有300万年。根据2004年国土资源部和北京市政府联合调查：地质历史上永定河上下游并不连通，永定河的形成时代是指永定河上下游连通，即延庆古湖与北京古湖连通的时间。又根据地质钻探资料分析：永定河是历经早更新世的河湖时期、中更新世的黄土覆盖时期和晚更新世的阶地形成时期而逐渐形成的。

 

一、地壳演化

 

人们根据地层顺序、生物演化阶段、地壳运动和岩石的年龄等，把地球的历史分成五个代：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代；每个带又分为若干个纪。人们把组成地壳的全部地层所代表的时代，总称为地质年代。

太古代（距今46亿～24亿年），地球上是一片深浅多变的广阔海洋。后期海水中逐渐形成了一种类似蛋白质的有机质，慢慢就成为最原始的生命体。

元古代（距今24亿～6亿年），现在的陆地在那时仍然大部分被海洋所占据。那时地壳运动剧烈，至晚期出现了若干大片陆地。海水里已有藻类、海绵等低等的多细胞动物出现。

古生代（距今6亿～2.5亿年）是地壳发生剧烈变动的时期，许多地方反复上升和下降，中后期陆地面积大大增加，亚欧大陆和北美大陆的雏形已基本形成。我国东北地区和包括桑干河流域基底在内的华北地区已抬升成陆地。古生代初期生物大大发展，是海生无脊椎动物空前繁荣的时代，海水里出现了三叶虫、珊瑚等几千种动物。到中期出现了鱼类，以后鱼类逐渐演化成两栖类，动物从海洋向陆地发展。北半球的陆地上出现了植物，特别是蕨类植物繁生，森林茂密。古生代是重要的造煤期，现在桑干河流域的平朔煤田、大同煤田、下花园煤田和门头沟煤田的煤炭都是在这一时期形成的。

中生代（距今2.5亿～0.7亿年），我国大陆轮廓已基本形成。环太平洋地带地壳运动激烈，形成高大山系。爬行动物盛行，大大小小的恐龙繁生。后来空中出现始祖鸟，爬行动物开始向鸟类发展。

新生代（距今0.7亿年至今）分第三纪和第四纪两纪。第三纪从距今7000万～1200万年，又分古新世、始新世、渐新世、中新世和上新世五世。古新世哺乳动物兴起，始新世出现最早的灵长类动物，渐新世出现猿类，中新世出现“正在形成中的人”（南猿），上新世出现“完全形成的人”。第四纪的更新世从大约距今300万年（或者更早）至距今15万年或10万年。此后进入全新世。

 

二、造山运动

 

在地球形成的46亿年中，曾经有过许多次大的造山运动，深刻地影响和作用着现代山川湖海的地质地貌。有25亿年前的嵩阳运动，19亿年前的大别运动，古生代的吕梁运动、阜平运动、五台运动、普宁运动、格林威尔运动、华力西运动、印支运动，中生代的燕山运动和新生代的喜马拉雅山运动（又称喜山运动）等。桑干河流域经历了复杂的多期的地质构造变动。按其活动特点大致可划分为相互联系的四个阶段：一、太古代的沉积变质、基底褶皱和岩浆活动阶段；二、古生代（加里东、海西期）以升降差异构造变动为主的较为稳定的沉积阶段；三、中生代（燕山期）以断裂变动为主，伴随沉积作用，岩浆活动强烈变化阶段；四、新生代（喜山期）以来断陷、堆积、火山活动较为活跃的阶段。

中生代的燕山运动对桑干河流域的地形地貌影响巨大。陆地上出现大规模的凹陷，且凹陷基底开始失去平衡，变质岩沿断裂带急剧上升甚至逆掩，桑干河逆冲断裂形成。至喜山运动时，断裂活动甚为强烈，由于应力场的改变，原压性断裂（逆断层）变为张性断裂，桑干河流域内各个盆地的基底开始破裂下降，四周山脉进一步上升，喜山运动的结果奠定了桑干河流域现今的构造格局和地貌的基本轮廓。

 

三、盆地与古湖

 

桑干河是在盆地、古湖、古湖带以及古湖带湖水下泄的基础上连汇贯通而形成的。

经过地壳演化和造山运动，晋北及毗邻的冀西北地区断裂发育，桑干河流域展布着一系列北东——南西的断陷盆地，如大同盆地、阳原盆地（泥河湾盆地）、怀安盆地、蔚县盆地、怀来盆地、延庆盆地、北京盆地等。仅大同盆地就长约160千米，最宽处40千米，面积达到5086平方千米。阳原盆地（泥河湾盆地），东西长60余千米，南北宽约10千米，面积达600平方千米。

盆地的形成控制了周边地区的水系发育，使多数盆地充水形成大小不等的淡水湖，古湖又互相沟通连成一个串珠式的古湖群，古湖群又分三个古湖带：“大同古湖带”“张家口古湖带”和“怀来古湖带”。在大同古湖带中，最主要的水源来自“大同湖”。在几百万年以前，大同盆地即现今的大同市大部分地区都是碧波粼粼的湖水，湖中的刺鱼、鲤鱼在自由嬉戏；湖边野马、披毛犀、大角鹿在追逐奔跑。森林茂盛，绿草如茵，空气湿润，雨量充沛，一切都显得那样的静谧安详。随着气候的变化，尤其火山爆发，湖水蒸发，湖面逐渐缩小，水流变浅，河流作用加强。冲积的沙砾石渐占优势，大同湖逐渐走向消退，形成独立水系。“大同古湖带”面积1万多平方千米。包括大同市、怀仁县、山阴县、应县、朔州、浑源县、广灵县和河北省的阳原县、蔚县的9个市（县）大部分和一部分地域。“张家口古湖带”包括张家口市、宣化区、万全县、怀安县和山西省的天镇县、阳高诸县地域。“怀来古湖带”横跨河北省和北京市，包括涿鹿县、矾山镇、官厅镇、怀来县和延庆县等地域。“大同古湖”东部边缘有个石匣口，在古湖存在时期，这个峡口就像水闸控制着“大同古湖带”的湖泊水位。经过测定，在中更新世时该古湖带岸线高程大约在现今的海拔1050米左右。之后阳原盆地与怀来盆地间的大断层活动导致石匣山地段急骤下切，使得“大同古湖带”的湖水狂泻， “张家口古湖带”的水位随之下降，湖面收缩，直至最后消亡。大约在第四纪早期，怀来地域以上包括“大同古湖带”和“张家口古湖带”的各个湖泊全部消失，桑干河河道全部露出地面。早在之前，河道两边阶地上已经有人类在活动和生存。

关于永定河的形成时间，以前学界主要有两种观点：一是认为形成于距今700万年前的中更新世；另一种认为形成于距今约240万～500万年的上新世。但这两种观点都缺少充足证据。2004年国土资源部和北京市政府联合进行大规模的地质调查，在永定河冲积扇底部钻孔中发现厚达90多米的“泥包砾”，所谓“泥包砾”是指含卵石的泥沙砾岩。经过古地磁测试，这些“泥包砾”距今大约有300万年。说明永定河最少已经有300万岁的年纪。且从此说，待定。

有河流才会有河流的流域范围，人是在河的流域附近生存的，不可能生存在河中。故河道的形成和河道流域的形成是两个概念。说到桑干河和永定河的生成时间，其实在它们形成之前早已有人类在附近流域生存了。

 

四、河道比降

 

如果从空中俯瞰，桑干河流域像一只头西尾东的“汤匙”，头高尾低；头圆大而尾细长。流水如同下楼梯一般，越流越低、落差有1400多米。官厅水库正好处于头尾（柄）相接处，承上启下。上游处于恒山、阴山和燕山三山余脉相互交错的黄土高原，海拔1500米上下。官厅山峡及下游上段是北京地区，由官厅水库至门头沟三家店，长度108.7千米，平均海拔500～100米，短距离内落差400多米。由于上游地势高，河床坡度大，桑干河水穿山入谷，曲曲弯弯，从三家店出山，入京津平原至渤海口将近90千米，海拔降至100～25米之间。桑干河1000千米的流程，从海拔1500米高处降至20多米的平地，用“陡落”二字形容不为过头。永定河一年四季的水位和流量差异都很大，每年7～8月汛期，河水自燕山峡谷急泄，落差为320︰1，最大流量为每秒5200立方米左右。另西部山区地带在冬春交接之时经常出现冰凌塞河现象。

总之，桑干河水系的一般特征为：河流长度短，河床比降大；季节性水系多，长流水相对较小；洪、枯水流量变化大，水量不稳定；冲蚀严重，河水含沙高；土质松软，水土流失严重；下游地形突然开阔，河道宽、浅、乱；主流摆动频繁，塌岸，毁林，淹地，灾害严重。