鄭州市鄭東新區(qū)地層年代劃分探討

宋 戰(zhàn) 旺

(1.河南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，河南 鄭州 450009； 2.河南省地質(zhì)物探工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000)

0 引言

地層劃分是一個(gè)地質(zhì)人員在從事具體地質(zhì)工作中最基本的工作，也是進(jìn)行下一步工作的基礎(chǔ)。近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)許多巖土工程勘察報(bào)告中對(duì)同一區(qū)域場(chǎng)地地層年代的劃分差異很大，比較隨意，相鄰場(chǎng)地報(bào)告時(shí)常出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象。為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，本文結(jié)合鄭州市東區(qū)地震小區(qū)劃項(xiàng)目中一標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)鉆孔DLZK16的地質(zhì)資料，通過(guò)巖芯描述、室內(nèi)試驗(yàn)及孢粉試驗(yàn)等方法采集原始資料，分別根據(jù)巖性、巖相特征進(jìn)行巖石地層劃分，然后根據(jù)孢粉試驗(yàn)進(jìn)行生物地層劃分，最后兩者進(jìn)行對(duì)比分析，給出一地層劃分標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而建立鄭州市東區(qū)地層年代地層順序表。

1 鉆探及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

鄭州市東區(qū)地面標(biāo)高在89 m～100 m范圍內(nèi)，地貌單元屬黃河沖積平原，地表多砂崗和池塘。

鄭州市鄭東新規(guī)劃過(guò)程中，我單位參與了該區(qū)域的地震小區(qū)劃項(xiàng)目工作。本次我們利用該地震小區(qū)劃項(xiàng)目中一綜合地質(zhì)鉆孔DLZK16的鉆探地質(zhì)資料，對(duì)本區(qū)域地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析,見(jiàn)表1。根據(jù)DLZK16鉆孔地質(zhì)鉆探及野外描述，依據(jù)土類(lèi)名稱(chēng)、顏色和性狀上的差異，將該孔地層從上往下做以下劃分：

①粉土夾粉砂：褐黃色，灰黃色，以粉砂為主，局部夾有粉土薄層，含少量植物根系，底部有青灰色～灰黑色粉質(zhì)粘土薄層，濕，可塑，稍密～中密。

②粉細(xì)砂：灰黃色，以石英和長(zhǎng)石為主，云母片等暗色礦物少量，砂呈粒狀，磨圓度較差，級(jí)配一般，分選性一般，飽和，密實(shí)。

③粉質(zhì)粘土：淺褐黃色，棕紅色，含少量鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)和條紋，可見(jiàn)淺灰色斑塊和鈣質(zhì)結(jié)核，可塑。

④粉質(zhì)粘土：灰黃色，淺褐黃色，可見(jiàn)淺灰色斑塊，含少量鈣質(zhì)結(jié)核和鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，可塑～硬塑。

⑤粉砂：灰黃色，以石英和長(zhǎng)石為主，云母片等暗色礦物少量，砂呈粒狀，磨圓度較差，級(jí)配一般，分選性一般，飽和，密實(shí)。

⑥粉質(zhì)粘土：褐紅色，褐黃色，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，直徑為3 cm～6 cm，夾少量粉質(zhì)粘土薄層，可塑～硬塑。

⑦細(xì)砂巖：淺褐黃色，成分以石英和長(zhǎng)石為主，泥質(zhì)膠結(jié)，呈短柱狀。

⑧粉質(zhì)粘土：褐黃色，褐紅色，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，直徑為1 cm～4 cm，夾少量粉土和粉砂薄層，硬塑～堅(jiān)硬。

⑨粘土：灰白色，灰綠色，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，直徑為1 cm～3 cm，局部粉質(zhì)較高，局部姜石富集，呈半膠結(jié)狀，切面光滑，有油脂光澤，硬塑～堅(jiān)硬。

⑩粉質(zhì)粘土：褐黃色，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，直徑為1 cm～4 cm，粉質(zhì)較高，硬塑～堅(jiān)硬。

表1 場(chǎng)地地層厚度、層底深度及層底標(biāo)高統(tǒng)計(jì)表 m

根據(jù)已有資料顯示，河南省第三紀(jì)末期以來(lái)的氣候演變分為9個(gè)氣候期，其中有5個(gè)暖期，4個(gè)冷期。冷暖期依時(shí)間早晚順序排列為：晚第三紀(jì)末期(暖期)、早更新世的早期(冷期)、早更新世中期(暖期)、早更新世晚期(冷期)、中更新世早期(暖期)、中更新世的晚期(冷期)、晚更新世早期(暖期)、晚更新世的晚期(冷期)和全新世(暖期)。在大的氣候期中也孕育了許多小的氣候波動(dòng)。

這些氣候期的劃分，與重礦物、氧化物和地層宏觀特征等資料相吻合。

在暖期，氣溫較高，原生礦物被氧化較充分，礦物氧化物多呈深色，如褐紅色、棕紅色，灰黑色等，姜石分布較多，而冷期，氣濕較低，各個(gè)礦物氧化物顏色較淺，以灰白色，灰黃色居多。冷暖期交替變化，在地層方面形成了一定的沉積韻律，這些特點(diǎn)有助于地層劃分。

綜上分析，我們認(rèn)為可將該孔地層之地質(zhì)時(shí)代作以下初步劃分：

2 孢粉試驗(yàn)原理及分析結(jié)果

在DLZK16號(hào)鉆孔20 m以下非砂地層中取樣進(jìn)行了孢粉化驗(yàn)，取樣間距為2.0 m～3.0 m，取樣42個(gè)。

孢粉是孢子和花粉的簡(jiǎn)稱(chēng)。不同的孢子植物產(chǎn)生特有的孢子和花粉，在各個(gè)沉積地層中均可保存為化石。而不同的地質(zhì)歷史和地理?xiàng)l件，會(huì)生長(zhǎng)特有的植被，又產(chǎn)生特定形態(tài)的孢粉組合，成為指示地層歷史的一個(gè)標(biāo)志。因此，根據(jù)不同時(shí)代的孢粉組合特征及其組合面貌和性質(zhì)，可用于地層的劃分和對(duì)比，推斷及測(cè)定沉積物或沉積層的地質(zhì)時(shí)代或年代。

孢粉分析的研究對(duì)象是巖石或沉積物中的化石孢粉，它是通過(guò)對(duì)沉積物的物理化學(xué)分析及處理，將沉積物中的孢粉分離出來(lái)，根據(jù)孢粉組合的變化進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和分析的研究方法。

根據(jù)中國(guó)地震局地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室出版的《鄭州市鄭東新區(qū)DLZK16孔孢粉分析結(jié)果報(bào)告》顯示，該孔剖面下部或Ⅰ段(113.0 m～165.5 m)深度之孢粉，壓扁程度甚強(qiáng)，其立體性甚差及色深，該孔剖面上部或Ⅲ段(23.0 m～48.0 m或23.0 m～49.5 m)之孢粉，其立體性不僅較強(qiáng)，壓扁程度相對(duì)較輕，且顏色亦相對(duì)較淺。

該孔剖面底部(163.8 m～165.5 m)冷杉植物亦相對(duì)較多，在該孔剖面之Ⅰ段及Ⅱ段之沉積物中，可見(jiàn)少量山核桃及楓香等第三紀(jì)亞熱帶與殘遺植物花粉，在Ⅲ段中則無(wú)。

上述特征與我國(guó)華北一些地區(qū)第四紀(jì)早期、中期及晚期時(shí)之古環(huán)境特征均大致相似，經(jīng)過(guò)對(duì)比，基本確定可將該孔剖面之Ⅰ段(113.0 m～165.5 m)沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代劃為早更新世(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～113.0 m)沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代為中更新世(Q2)，將Ⅲ段(23.0 m～48.0 m或23.0 m～49.5 m)沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代劃為晚更新世(Q3)。

據(jù)該孔剖面之孢粉分析結(jié)果，不僅可將該孔之孢粉組合分為三個(gè)花粉帶，且對(duì)該孔沉積時(shí)期之古氣候及古植被也可分為三個(gè)期及段。據(jù)該孔剖面下(Ⅰ段)中(Ⅱ段)及上(Ⅲ段)部沉積物形成時(shí)期之古環(huán)境特性與我國(guó)華北一些地區(qū)第四紀(jì)早期、中期及晚期時(shí)之古環(huán)境特征均大致相似。以生物地層，氣候地層及孢粉地層為劃分依據(jù)，似亦擬可將該孔沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代由下而上予以三分：即將Ⅰ段(111.5 m～165.5 m或113.0 m～165.5 m)沉積物之地質(zhì)時(shí)代劃為第四組紀(jì)早期(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～111.5 m或49.5 m～113.0 m)沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代劃為第四紀(jì)中期(Q2)，將Ⅲ段(0 m～48.0 m或0 m～49.5 m)沉積物(層)之地質(zhì)時(shí)代劃為第四紀(jì)晚期(Q3及Q4)。

因未于該孔23.0以上之細(xì)砂層采集孢粉樣品，所以該孔全新世下限置何深度難以論定，我們推論該孔全新世之底界或下限可能在0 m～15.0 m或0 m～20 m。

綜上分析，我們認(rèn)為可將該孔沉積物之地質(zhì)時(shí)代作以下劃分：即將1)108.0 m～165.5 m或111.5 m～165.5 m或113.0 m～

165.5 m定為或劃為早更新世(Q1);2)47.0 m～108.0 m或48.0 m～111.5 m，或49.0 m～113.0 m劃為中更新世(Q2)；3)15.0 m～47.0 m或20.0 m～48.0 m劃為晚更新世(Q3)；4)0.0 m～15.0 m或0.0 m～20.0 m劃為全新世(Q4)，見(jiàn)圖1。

3 結(jié)論和建議

依據(jù)鉆探描述和孢粉分析，結(jié)合鄰近區(qū)域地層劃分特點(diǎn)，確認(rèn)本地區(qū)地層年代劃分如下：1)將第⑩層～第層(即深度108.0 m～174.0 m)土劃為早更新世(Q1)；2) 將第④層～第⑨層(即深度47.0 m～108.0 m)土劃為中更新世(Q2)；3)將第②層～第③層(即深度20.0 m～47.0 m)劃為晚更新世(Q3)；4)將第①層0.0～20.0劃為全新世(Q4)。具體見(jiàn)圖1。

建議在具體實(shí)踐中，早更新世(Q1)與中更新世(Q2)劃分標(biāo)志層為第⑨層灰白色，灰綠色粘土層，其層底以下為早更新世(Q1)地層，其層底以上為中更新世(Q2)地層；中更新世(Q2)與晚更新世(Q3)劃分標(biāo)志層為第③層淺褐黃色，棕紅色可塑狀粉質(zhì)粘土層，其層底以下為中更新世(Q2)地層，其層底以上為晚更新世(Q3)地層；晚更新世(Q3)與全新世(Q4)劃分標(biāo)志層為第②層密實(shí)狀粉細(xì)砂層，其層頂以下為晚更新世(Q3)地層，其層頂以上為全新世(Q4)地層。本地區(qū)具體深度可根據(jù)標(biāo)志層來(lái)確定。