北京市北接滦平、丰宁、赤城和承德等县、市；西临怀来、涿鹿等县；南临涞水、涿县、永清、固安、廊坊及天津市的武清等县、市；东与大厂、香河、三河、兴隆和天津市的蓟县等县为邻。
北京市的地理坐标，以天安门的地理坐标为准(东经115°2317″，北纬39°5427″)，南起北纬39°28，北至北纬41°05，西起东经115°25，东至东经117°30，南北横跨纬度1°37，东西经度相间2°05。由于地处中纬地带，因此气候具有明显的暖温带、半湿润大陆性季风气候，这对北京市其他的自然要素有深刻的影响。
北京市位于华北平原的北端，北以燕山山地与内蒙古高原接壤，西以太行山与山西高原毗连，东北与松辽大平原相通，东南距渤海约150km，往南与黄淮海平原连片。因其傍山面海，腹地辽阔，自然条件优越，所以地理位置极为重要。
北京山区外露的基岩，包括从新生代到太古代的绝大部分岩层和不同时期的岩浆岩，地质构造比较复杂。平原部分，大多被第四纪沉积物所覆盖，近年来，随着地震地质、工程地质和地热地质工作的开展，通过物探和钻孔资料，对平原下的基岩和地质构造也有了初步的了解。
7.1北京地区的地层
北京的地层发育比较齐全，除缺少震旦系、上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、三叠系及上白垩统外，其他地层都有发育，总厚度达60000m以上。岩石类型也很齐全，包括各种沉积岩、变质岩和岩浆岩。大部分岩石出露在西部和北部山地，平原区则广泛分布着第四纪松散沉积物。
1.太古界
太古界变质岩系主要分布在密云县境和怀柔区东北部，延庆县及昌平、平谷等区亦有零星分布。根据沉积建造、岩浆活动、变质程度及混合岩化等特征分为2个群，共7组。密云群为本区出露最老的地层，分3组，由老至新为沙厂组、大漕组、阳坡地组，总厚度达30000余米。张家坟群分4组，由老至新为石城组、椴树梁组、山神庙组、宋营子组，总厚度达8000余米。它们的走向为北东至北东东，从总体外观上看，呈向西北倾斜的单斜构造。密云群的变质程度较深，张家坟群的变质程度较浅，两群均含铁矿。
两群之间为断层接触。
1)密云群(Army)
主要分布于密云县北部及东部广大地区，为北京市出露最老、变质最深的岩层，属于中深及深区域变质程度，岩性为各类片麻岩及麻粒岩，普遍受较强的混合岩化作用。
可分为3组。
①沙厂组(Ars)分布于密云县墙子路、大城子、沙厂、穆家峪等地。岩性以角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩为主。出露总厚度约为17346m。
②大漕组(Ard)分布于沙厂以北，龙潭沟-沙岭子以南。包括东庄禾、太师屯、放马峪以西、上甸子、不老屯、石城以东一带。岩性以黑云斜长片麻岩为主，夹大量花岗片麻岩，角闪斜长片麻岩等。出露厚度约为9734m。
③阳坡地组(Ary)分布于半城子-黄土坎以西、白马关-杨房子以南、冯家峪-赶河厂以东地区。岩性以黑云斜长片麻岩、角斜片麻岩为主。本组厚度约为4692m。
2)张家坟群(Arzj)主要分布于密云西北部及怀柔中部地区，围绕云蒙山花岗岩体，呈向北突出的弧形分布。为一套以片麻岩、片岩为主，下部含较多的石英岩、大理岩的浅变质岩石。其大型构造为短轴背斜。自下而上可分为4组。
①石城组(Arsh)围绕云蒙山岩体呈带状分布，主要分布在岩体的东侧及北侧，即密云县石城至张家坟一带，西侧仅零星出露。岩性以黑云母石英片岩、黑云角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩夹石英岩为主。出露最大厚度为486m，与下伏密云群阳坡地组之间为断层接触关系。
②椴树梁组(Ards)分布于密云县贾峪、椴树梁、二道城至四合堂及怀柔区梧桐豪等地，即围绕云蒙山岩体的东、北、西三面成环状分布。岩性以石英岩、大理岩为主，还夹有板岩和片岩，顶部夹有一层很薄的赤铁矿层。岩层厚度约为659m。
③山神庙组(Arss)主要分布在云蒙山岩体的北部、西北部，呈弧形带状分布。岩性主要为黑云母石英片岩，黑云母斜长片麻岩及角闪斜长片麻岩，夹有透镜状或似层状磁铁石英岩型铁矿层。岩层总厚度为1631~5264m。
④宋营子组(Arsy)分布于山神庙组的北部及西部，即密云县白马关以西，榆树底至怀柔县大蒲地沟、马圈子、德田沟一带。西部以干沟门-琉璃庙-崎峰茶断层与山神庙组相接触。北部则由断层开始向东延续到白马关以南。岩性以黑云母斜长片麻岩、黑云母角闪斜长片麻岩为主。岩层总厚度为1519~1958m。
2.元古界
北京的元古界缺失下元古界，中、上元古界分布很广，约占全市山区面积的1/3。密云、平谷、怀柔、昌平、延庆、门头沟和房山等区县均有出露。平谷区和天津市的蓟县一带发育最好，成为我国北方的标准地层剖面，也是世界上的典型剖面之一。在蓟县沉积厚度达11000m，向西延至昌平及西山等地，厚度逐渐变薄。北京平原区下的元古界基岩分布也较广。
元古界的特点是在古老变质岩系之上发育的第一个盖层，是一套巨厚的、完整的、没有变质的沉积岩系。底部、下部岩性以碎屑岩(如砾岩、砂岩和页岩)为主，夹有白云质灰岩及火山岩(如安山岩、玄武岩)；中上部以化学岩(如白云质灰岩、页岩等)为主，夹有少量的粉砂岩。在元古代地层中发现只有少量微古植物和叠层石等化石，但沉积矿产丰富，有铁、锰、钾、磷等矿产和石灰岩、白云岩等各种建筑石材。
元古界下分3个系，发育完全，共分12组26段，基本上可与蓟县标准剖面进行对比。
1)长城系(Zc)
主要分布于昌平区、密云县及平谷区一带。本系下部以碎屑沉积岩为主，由石英岩、杂色页岩过渡到灰岩；中部为石英岩、硅质白云质灰岩夹安山熔岩及火山碎屑岩；上部为碳酸盐岩，构成两个显着的沉积旋回，共划分为5组11段。
①常州沟组(Zcc)主要由砾岩、长石石英砂岩及石英岩组成。岩层厚度变化较大，可分3段：第1段、第2段为灰白色薄层厚层含长石石英砂岩，厚59~227m；第3段为白色巨厚层石英岩，灰绿、灰色中层石英岩状砂岩及黄褐色厚层巨厚层石英岩，厚35~329m。
顶部含古植物及其碎片，底部有时含磷和金的矿化，与下伏太古界片麻岩呈角度不整合关系。
②串岭沟组(Zcch)下部为硅质页岩、白云质页岩、硅质粉砂岩，底部夹泥质白云岩透镜体；上部主要为硅质页岩或白云质页岩与黑绿色砂质页岩，偶夹泥质白云岩，底部为白灰色厚层石英岩及石英砂岩或细砂岩。本组厚度为31~105m。含有大量微古植物化石。
③团山子组(Zct)与下伏串岭沟组呈连续沉积。下部为灰白、灰色硅质白云质灰岩，夹白云质粉矿岩，粉砂岩中含泥质白云岩透镜体；中部为淡紫红色硅质白云岩与黄绿色页岩、紫色板岩、粉砂岩互层，白云岩有时具纹带及结核构造；上部为灰白、浅灰色中层硅质白云岩，有时含砂质。本组厚度为76~356m。含微古植物化石和叠层石。
④大洪峪组(Zcd)与下伏团山子组呈假整合接触关系。下部为灰白、黄褐色中层粗粒石英砂岩、长石石英砂岩夹粉砂岩；中部以灰白、灰色中层硅质白云岩为主；上部为浅黄、灰白色石英岩、石英砂岩、粉砂岩，灰色硅质白云岩及泥质白云岩；顶部为灰、深灰色中层厚层硅质白云岩及白云质板岩。在密云县东智一带，底部出现一层安山岩。本组厚约67~285m，含叠层石及微古植物。
⑤高于庄组(Zcg)与下伏大洪峪组呈假整合接触关系。根据岩性特征，可分为4段。
第1段，灰白、浅灰、灰黑色厚层巨厚层硅质白云岩，含燧石条带，底部为白色厚层石英砂岩，厚约45~290m。第2段，灰白、灰、灰黑色板状硅质含锰白云岩与中层硅质含锰白云岩互层，夹巨厚层硅质含锰白云岩，底部为含锰页岩，其中“蓟县式锰矿”层位，厚50~274m。第3段，灰白、灰黑色薄层中层白云岩，常呈页片状、板状，局部纹带构造发育，厚111~393m。第4段，浅灰、灰色中层厚层硅质白云岩和白云岩，含燧石团块及稀疏的燧石条带，夹含沥青质白云岩，厚134~481m。本组厚度巨大，岩性稳定，富含叠层石及微古植物化石。
2)蓟县系(Zj)
本系分布较长城系广泛，除蓟县地区发育较好外，平谷区、密云县、怀柔区、昌平区、延庆县和房山区一带出露较全、门头沟区显着变薄。以一套巨厚的碳酸盐岩沉积为主，夹少量砂质页岩。根据岩性特征分为4组。
①杨庄组(Zjy)的底部为白云质石英砂岩及砂质白云岩，有时见紫色泥质页岩、燧石团块白云岩及紫红色巨厚层白云岩；下部及中部为浅灰、浅紫红色中层含砂泥质白云岩及含砂白云岩；上部为土黄色白云质砂岩、石英砂岩与青灰色结晶白云岩。本组厚29~81m，含叠层石及微古植物，与下伏高于庄组呈假整合接触关系。在密云县、平谷区见有底砾岩存在，故以此面作为长城系与蓟县系的分界面。
②雾迷山组(Zjw)以巨厚层燧石条带或团块状白云岩为主，岩性均一，分布广泛。与下伏杨庄组呈整合接触，是元古界中沉积最厚的一组，厚度为204~3315m。含有叠层石。
③洪水庄组(Zjh)以黑色页岩和含白云质页岩为主，有时夹白云岩透镜体。岩层厚度虽小，但岩性稳定，与上覆、下伏地层岩性不同，地貌上呈负地形。顶部和底部偶见白云岩夹层或透镜体。岩层一般厚38~142m。
④铁岭组(Zjt)的岩性稳定、沉积厚度变化不大。按岩性特征可分为2段。下段：底部为绿、浅灰、灰紫色页岩夹薄层灰质白云岩；下部为浅灰色中层厚层灰质白云岩；上部为浅灰、灰色含燧石条带和燧石结核的灰质白云岩，夹含锰灰质白云岩及页岩；顶部为黑、绿色页岩，夹黄褐色含铁石英砂岩及鲕状鱼子状赤铁矿，本段厚43~231m。上段：下部为灰白、浅灰、灰黑色灰岩和白云质灰岩，含燧石团块或硅质条带；中部为灰白、青灰色厚层白云质灰岩；上部为灰色薄层，部分为厚层白云质灰岩，含燧石团块及叠层石，本段厚39~252m。岩层中(尤其是上段)富含叠层石。
3)青白口系(Zq)
本系零星分布于密云县北白岩至太子务，怀柔区兴隆城、黄花城，延庆县四海、三岔口，昌平区十三陵，房山区周口店西，以及门头沟区青白口及四台子等地。可分为3组。
①下马岭组(Zqx)的特点为浅海相灰色、黑色、黄绿色粉砂岩、页岩组成频繁、明显的沉积韵律，岩性变化较稳定，沉积厚度为116~458m，由东向西有逐渐增厚的趋势，青白口以北最厚。本组与下伏铁岭组呈不整合接触，顶部曾受不同程度的剥蚀。
②长龙山组(Zqc)的底部为含砾粗石英砂岩；下、中部为灰白色薄层厚层石英砂岩，夹黄绿色页岩及粉砂岩，交错层理发育；上部为黄褐、灰绿色薄层中层含砾铁质石英砂岩及石英砂岩与粉砂岩互层含海绿石；顶部为暗紫、灰绿及黄绿色页岩。本组与下马岭组假整合在不同层位上，厚约20~191m。
③景儿峪组(Zqj)的底部为石英粗砂岩(含灰岩角砾)，呈现沉积间断特点；下部为灰色中至厚层灰岩或白云质灰岩；中部为黄绿色薄层泥灰岩或白云质泥灰岩夹灰色灰岩透镜体；上部为灰白、灰黄、紫红、黄绿色薄层板状泥灰岩和白云质泥灰岩，致密细腻，具有泥质条带及缝合线构造。本组与下伏长龙山组呈整合接触，厚约76~204m。
3.下古生界
北京地区的下古生界广泛分布于北京西山地区，北山和东北山区只有零星分布。下古生界岩性基本稳定，厚度不大，化石不够丰富，代表一种典型的稳定浅海沉积。北京地区只有寒武系和中、下奥陶统，而上奥陶统及志留系都不存在。
主要岩性为砂岩、页岩、豹皮灰岩、泥质条带灰岩、竹叶状灰岩、鲕状灰岩和纯厚石灰岩等，总厚度约为1600余米。下古生界含有赤铁矿、菱铁矿、含铜砂岩、含磷沉积岩、石灰岩和白云岩等沉积矿产。
从古生代开始出现大量的海生无脊椎的动物，有三叶虫、腕足类、头足类、珊瑚和古杯海绵等生物。它们的遗体成为化石保留在早古生代地层中。根据化石和岩性特点，下古生界划分如下。
1)寒武系
(1)下寒武统(1)
可分为3组，自下而上分别介绍如下。
①昌平组(1ch)，即府君山组(1f)，主要由豹皮灰岩、白云质灰岩及白云岩等碳酸盐岩石所组成。昌平组厚度变化较大，最厚可达95m，最薄仅13.5m。已发现的化石有中华莱得利基虫、古油栉虫和软舌螺等。本组与下伏景儿峪组之间为假整合接触，两组之间可见波状起伏的接触面，但岩层产状均一致。
②馒头-毛庄组(1m+m0)的下部为角砾状泥灰岩、含角砾泥灰岩；中部为紫红色页岩夹砂质页岩，泥质白云岩与白云质灰岩；上部为紫红色砂质页岩、页岩及绿色页岩，夹薄层细粒结晶灰岩。本组厚50~185m，含三叶虫化石，与昌平组(府君山组)为整合接触，但局部有沉积间断。
(2)中寒武统(2)
本统下分2组，自下而上分别介绍如下。
①徐庄组(2x)以鲕状灰岩为主，可划分为5个沉积韵律。每个韵律起始于细砂岩，经鲕状灰岩与细砂岩或泥质条带灰岩互层，到大量的巨厚层鲕状灰岩出现结束。含三叶虫及古正形贝等化石。
②张夏组(2z)的下部以泥质条带泥灰岩夹页岩为主，有部分鲕状灰岩，上部则以巨厚层鲕状灰岩为主，组成一个沉积旋回。其中下部又可细分为4个韵律，每个韵律起始于页岩，随着钙质增高，出现泥质条带泥灰岩与页岩互层，最后出现了鲕状灰岩与泥质条带灰岩互层。本组厚度为33~267m。含三叶虫化石。
(3)上寒武统(3)
上寒武统主要分布于西山地区，下分3个组。
①崮山组(3g)的下部为灰色泥质条带灰岩、鲕状灰岩、条带状结晶灰岩夹竹叶状灰岩；上部为紫红色粉砂质条带灰岩、鲕状灰岩、结晶灰岩、泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩及少许钙质黏土岩。本组厚59m，含三叶虫化石。
②长山组(3c)以绿灰色泥灰岩、浅灰色泥质条带灰岩及竹叶状灰岩为主，下部有时夹少许灰绿色钙质黏土岩；底部为浅玫瑰色细晶白云岩夹竹叶状灰岩、竹叶状砾石，具有紫红色氧化圈。本组厚29m，岩层中夹几层生物碎屑灰岩，富含三叶虫和腕足类化石。
③凤山组(3f)上部为灰色中层含白云质灰岩、厚层泥质带灰岩夹竹叶状灰岩及黑灰色薄板状灰岩；下部为灰色巨厚层泥质条带灰岩，局部含白云质，夹大量竹叶状灰岩，底部见紫红色含云母铁质条带。本组厚79~97m。下部含三叶虫和腕足类化石。
2)奥陶系
北京奥陶系只有下奥陶统和中奥陶统，与华北广大地区一样都缺少上奥陶统。
(1)下奥陶统(O1)
下奥陶统与下伏岩层(凤山组)呈整合接触关系。本统可划分2组。
