（一）下更新统泥河湾组
平原区的泥河湾组为延庆妫水盆地等的早更新世沉积物，均隐伏于中上更新统之下，在京西隆起、北京凹陷、大兴凸起和大厂凹陷均有分布。主要岩性为粉砂质黏土与细（粉）砂，或黏性土夹砾石。由于断裂活动的影响，使不同地块有不同的运动方式，形成第四纪凹陷和凸起，因此，其地层厚度变化较大，凸起区小于百米，凹陷区较厚（如沙河、顺义、牛栏山、大兴郭家务、通县牛堡屯、平谷地区）一般200~300 m。
1.代表剖面
顺义县西南温榆河顺义1号孔剖面
上覆地层 中更新统周口店组粉砂质黏土夹粉细砂
——整 合——
泥河湾组（厚353.0 m）
8.灰、灰黄色粉砂质黏土，黏质砂土夹中粗砂。顶部为灰绿色细砂、粉砂夹粉砂质黏土，水平层理，含钙核及植物化石碎片。产腹足类、介形虫类和鱼化石74.0 m
7.灰色粉砂质黏土夹灰黄色中、细砂，水平层理。含钙核、炭屑，产腹足类、双壳类化石76.0 m
6.灰黄色中细砂与灰色粉砂、粉砂质黏土互层，水平层理。含钙核、炭屑。产腹足类、双壳类化石33.0 m
5.灰色粉砂质黏土夹灰黄色中、细砂，含钙质结核、炭屑。产腹足类化石：Helisonia sp。，Bithynia sp。B。csierrraia，Gyranlus sp。，Succinea sp。；介形类：Candoniella albicans，Cantona sp。，Cyclocypris sp。，I lyocypris biplicata，I。errabundis Mondelstam，Metacypris sp。；以及鱼化石和双翅目昆虫化石37.0 m
4.黄灰、深灰、灰白色砂质黏土、粉砂与中细砂互层，局部含砾，具水平层理及斜层理，底部含较多锰结核，含腹足类、介形类化石：Cyprinotus sp。，Candonilla albicans，Limnocythevec？（？表示不能完全确定的种属）sp。，Candona sp。，Candoniella sp。，Bithynia（Sierraia）sp。，以及双翅目昆虫和鱼化石133.0 m
——整 合——
下伏地层：上新统天竺组砾岩含砾砂岩及薄层砂岩。
2.岩性岩相变化
平原地区在早更新世期间表现为大面积的沉降，在昌平（沙河）、顺义、平谷、通县（夏垫）等地区为河湖相沉积，岩性为黏性土夹砾石，砂与黏性土互层，厚度100~300 m。在凸起区以坡洪积、洪积为主，岩性为黏性土夹砾石，或黏性土与砂互层，局部地段含钙质结核或钙板。由西向东，砾石砾径由大变小，岩性粒级由粗变细，厚度由薄变厚，凸起区以城中心区为界，以西厚度小于40 m，以东大于100 m。
3.生物特征及时代归属
在海相沉积中富含浮游类和底栖类有孔虫化石。在顺义、通县、朝阳区等钻孔中埋深150~600 m的部位（集中于400~500 m）发现广海窄盐性有孔虫化石群，其中浮游类有：泡状抱球虫（Globigerina bulloides），厚壁抱球虫（G。pachyderma）等（汪品先等，1974；王乃文等，1982）；底栖类有波罗的透明虫（Hyalina baltica），冷水面颊虫（Buccella frigida），北极小希望虫（El-phidiella arctica）等（安芷生等，1979；王乃文等，1982、1983）。该有孔虫层位中均含丰富的钙质超微化石群（颗石类），其时代属早更新世。在顺义5号孔作了系统古地磁年龄测定，在孔深428.6 m 处含有孔虫和钙质超微化石群，砂质黏土的古地磁年龄为226 Ma B。P。，与震平—1号孔Ⅱ段上部所测古地磁年龄基本一致。
根据介形类化石组合面貌看，大量发育Ilycypris cornae，I。kaifengensis，I。sp。，Candoniella albicans，Candoniella suzini，Cyprinotus Heterocypris soli-nus Brady，Cypris subglobosa Sowerby，Cyclocypris pisiformis Huanq等，其时代也应置于下更新统。
Ilycypris kaifengensis出现于泥河湾组，在华北地区一般以它的开始出现划分第四纪，其时代一般不早于早更新世。
在该组沙质黏土中发现颇多昆虫化石；步行虫科（Harpalidae gen。et。sp。indet）、粉蠹虫科（Lyctidae gen。et。sp。indet）；还有北京齿爪金龟（Holotrichia（s。str。）beijingensis Wang），其特征与齿爪金龟亚属一致，与现代四川金龟相似，在我国下更新统中首次发现（王安德等，1982）。
此外腹足类化石为：Panorbarius sp。，Gyraulus sp。Radix sp。，Par-dfossarlus striatus，Spiroconcentric type，Bithynia sp。，Cinoinnatia sp。，Seg-mentorhis sp。，Pupilacea，Vallonia sp。，Stenothyra sp。等。并见有腹足类口盖化石：旋轮型口盖Spiroconcentric type Form1.还有Spharium sp。。
轮藻化石有 Tectochara sp。等。鱼类化石有锂科鱼类喉齿 Cyprinidae indet。，还有脊椎、下颌骨以及爬行类牙齿等。以上各门类均属河湖淡水相（李鼎容等，1979）。
孢粉组合（王乃文，1982）以Artemisia和Chenopodiaceae仍占优势，木本植物以针叶树种花粉为主（其中Pinus占88%），阔叶树种花粉极少（Betula占1%），此外尚有少量第三纪孑遗植物的花粉，如木兰（Magnolia），罗汉松（Podocarpus）等，反映了早更新世植被特点。
（二）中更新统周口店组
中更新统周口店组主要隐伏于平原区东部和北部，其中以通县一带最为发育。由于所处构造部位不同，沉积类型与沉积厚度也不一致。在凹陷区沉积了河湖相的黏性土和砂层，厚60~200余米。在凸起区为山麓相黏性土与砾石沉积，厚度不小于20 m。该组发现有丰富介形虫、腹足类动物及植物、孢粉化石。它与下伏泥河湾组平行不整合接触，其底界以布容正极性世与松山倒转极性世为界，距今约70 Ma B。P。
1.代表剖面
顺义县天竺村钻孔剖面。
上覆地层 上更新统马兰组中细砂夹砾石及黏土层
周口店组（厚236.0 m）
46.灰褐色砂质黏土，结构致密，顶部及下部夹粉砂层，可见铁锈斑，局部含钙质结核，含介形虫：Candoniella albicans，C。suzini，Candona houae，C。kirgizica，Ilyocypris bradyi，I。kaifengensis I。cornae；轮藻：Charites sp。，腹足类：Myxas sp。，Hippeutis sp。，Pianorbarios？sp。；孢粉：藜科（Chenopodiaceae）占37.5%，十字花科（Cruciferae）占24%~25%，蒿属（Artemisia）占5%~20.4%，柳属（Salix）占11%，麻黄属（Ephedra）占5%，水龙骨单健孢Polypodiaceae个别出现46.0 m
45.为灰白色粉砂，下部为黑色粉砂夹淤泥，含介形虫 Candoniella suzini，Ilyocypris bradyi 10.0 m
44.灰黑色黏质砂土中夹薄层致密砂质黏土，含介形虫 Candoniella suzini，Cndona kigizica，C。houae，Ilyocypris cornae 48.0 m
43.灰色、灰黑色中细砂，成分以石英、长石为主，云母次之6.0 m
42.灰色黏质砂土14.0 m
41.灰白色细砂，颗粒均匀，成分以石英、斜长石为主，云母次之11.0 m
40.灰白色黏质砂土，含介形虫：Ilyocypris cornae，I。kaifengensis 7.0 m
39.灰白色粗中砂夹砾石，砾径一般2~4 cm，磨圆度较差12.0 m
38.灰色粉砂层，含钙质结核，上部为薄层灰色黏质砂土10.0 m
37.深灰色黏质砂土，近底部夹薄层粉砂，含腹足类动物化石25.0 m
36.黏土5.0 m
35.砂砾石层，上部夹灰白色砂及砂质黏土；下部为黄色粗-中砂含砾石
35~36层含介形虫：Candoniella suzini，Ilyocypris cornae，I。brady，Cyprinotus sp。；轮藻：Amblyochara sp。Charites sp。，腹足类：Bradybaern？sp。19.0 m
34.浅褐、深灰和灰褐色砂质黏土，含铁质结核及腹足类动物化石碎片，底部夹灰褐色黏土23.0 m
~~~~~平行不整合~~~~~
下伏地层：下更新统泥河湾组粉砂含黏质砂土。
2.岩性岩相变化
本组一般均埋藏于地表50~70 m之下，西部地区较浅，自昌平沙河、顺义天竺往南至通县、大兴南部。其下部为黄棕、棕红色砂性土，含砾粗砂及砾石层，局部地区为灰黑色黏性土含砂，底部为黏性土含砾、砂砾石和钙质结核混杂的堆积物；个别地段为黄褐色黏性土含砾，砾石成分为燧石、变质岩等，形状不规则，大小混杂，砾径4~5 cm，砾石有风化现象。下部地层在沙河、顺义以南厚80~90 m，大兴南部厚100~110 m；其上部为棕黄色夹灰绿色砂质黏土，局部为黄褐色粉砂层，致密坚硬，含钙质结核，沙河、顺义以南厚40~90 m，大兴南部厚75~80 m。
3.生物特征及时代归属
该组生物化石以淡水介形虫类为主，主要有Ilyocypris kaifengensis Lee，I。cornae，I。gibba，Candoniella albicans，Cyclocypris sp。，Eucypris sp。；其他有轮藻及腹足类化石等。这些化石因延续时间较长，其时代意义仅供参考。孢粉仍以蒿属（Artemisia）和藜科（Chenopodiaceae）占优势，针叶树种花粉占16%。温暖带常见的阔叶树种花粉明显增加，如柳（Salix）、栎（Quercus）、榆（Ulmus）、椴（Tilia）等属花粉达24%。这些孢粉特点与山区有相似之处，但还不完全一致。从本组上、下层位化石发育情况与区域资料对比，应划归中更新世。
（三）上更新统马兰组
1.代表剖面
上更新统马兰组，主要出露于平原区北部的二级阶地之上，至南部则隐伏于全新统之下。其主要岩性为冲洪积相砂、砂砾石，或黄土质黏质砂土（砂质黏土），一般厚30~50 m，凹陷中心厚60~70 m，城区以西小于20 m。与下伏地层接触关系为平行不整合。马兰组上段以北京地铁工程钻孔剖面为代表。下段以朝阳区双桥钻孔剖面为代表。
上覆地层 全新统中细砂
~~~~~平行不整合~~~~~
马兰组上段（厚4.1 m）
6.灰褐色砂质黏土夹棕黄色薄层中、细砂，顶部含有机质及腹足类化石1.1 m
5.灰黄色粗、细砂，具层理，富含有机质及腹足类化石0.1 m
4.砂砾石层，砾石滚圆度良好。砾径一般2~4 cm，成分以石英岩为主 0.2 m
3.黄色细砂层，上部具锈黄色斑点和条带，下部夹黑色条带0.8 m
2.深色淤泥层，上、下部均含榆树树干，已碳化，经14C测定为29，300±1，350 a 1.0 m
1.锈黄色细砂层，具水平层理&；gt；0.9 m
——整 合——
马兰组下段（厚56.0m）
24.上部为深灰色砂质黏土，含铁锈斑及少量云母，可见植物根；下部为黑褐色黏质砂土夹薄层粉砂，含介形虫（Candonilla albicans）5.5 m
23.深灰色砂质黏土夹两层灰黑色粉砂层，含少量砾石及钙质结核，含腹足类化石，孢粉以松属为主，含量84%~94%，其他还有Carpinus，Tilia及Juglans等22.5 m
22.上部为黄色粉砂层，含少量黏性土，可见云母碎片，下部以黄色中、细砂层为主，含少量砾石、黑色砂质黏土及钙质结核，含腹足类动物化石 11.0 m
21.黄色砂质黏土，上部夹少量黏土，见铁锈斑，底部含圆形钙质结核，含腹足类化石，孢粉以Pinus为主，含量89%，其次为Pinaceae占9%，Picea 占1.5%17.0 m
~~~~~不整合~~~~~
下伏地层：中更新统周口店组砂砾石层。
上段的孢粉组合特征：以松属等针叶树占绝对优势，高达82%。其中Pi-cea占17.9%，Abies占30.8%；阔叶树种较少，有Betula，Ulmus，Tilia，Acer，Carpinus，Quercus，Juglans，Salix等；林下灌木有Corylus，Ericaceae等；蕨类有Polypodium，Lycopodium，Selaginella，Osmunda，Bryophyta等。林间草本植物有Artemisia，Chenopodiaceae，Gramineae，Cyperaceae，Pedicularis，Car-yophyllaceae，Liliaceae等；草原中还混有Ephedra，Lycium等。此外湖沼中生长有Typhaara，potamogton等。
2.岩性岩相变化
平原区上更新统的岩性岩相变化较大，在山麓地带大部分为坡洪积扇（或黄土台地），岩性为砂砾石，往平原区颗粒逐渐变细，至西郊以西地区。下部为砂砾石层、结构松散、砾石成分为安山岩、玄武岩、白云岩、石英岩等，呈圆状、次圆状，砾径一般2~8 cm，大者可达30 cm，并由西往东和由北往南逐渐变小，砾石表面有轻微风化，砂以粗中砂为主，由上至下渐含黏性土，厚8~20 m。本层为地下水主要开采层，近十多年来，在西部地区因过量抽取地下水，导致地下水位逐年下降，在砂砾石层较薄的地段近于枯疏干。上部黄色、棕黄色黏质砂土，厚度小于10 m。
在西郊以东属冲洪积相砂砾石层或砂层与褐黄、黄灰色黏性土与砂性土互层，由西至东砾石直径由大变小，到东八里庄附近砾石开始消失，东八里庄以东为中细砂、部分为粉砂层。局部地区如顺义牛栏山、昌平沙河等地为湖沼相沉积，以灰、灰绿色黏性土、砂土为主夹砾石层，砂层多为细砂及中砂，含钙质结核。当黏性土中灰质、炭质成分较高时呈黑色，局部见锈黄色斑点、砂质团块及铁质结核。
3.生物特征及时代归属
近年来，在晚更新世河湖相地层中，相继发现了20多个哺乳动物化石地点，计有10余种化石，其中以古菱齿象（Palaeoloxodon）较丰富，而披毛犀（Coelodonta）发现很少。在阜城门地铁槽北侧地下17 m下部砂砾石层发现披毛犀下颌骨（Coelodonta antiquitatis Blumenbach），上述哺乳动物化石绝大部分分布在平原或山前地带，多埋藏在距地表深度10~20 m处具交错层理的砂砾层下部。对阜城门产披毛犀的相应层位中的树木用 14C法测定同位素年龄为32 ka B。P。，这与遍布欧亚大陆北部距今12~40 ka的披毛犀-猛犸象动物群可以对比。120 kaB。P。的孢粉组合以Artemisia和Chenopodiaceae占优势，木本植物中以针叶树种花粉（Pinus，Abies，Picea）为主，阔叶树种花粉种类和数量均少。
根据孢粉及 14C年代测定资料，晚更新世时距今30~23 ka为云杉、冷杉发育的温冷期；距今23~13 ka为草原的干冷期；至12 ka又为云杉、冷杉发育的较湿冷期，可与山区斋堂马兰黄土上部（L1-3）的气候对比。