鄭州市鄭東新區地層年代劃分探討

宋 戰 旺

(1.河南省煤田地質局物探測量隊，河南 鄭州 450009； 2.河南省地質物探工程技術研究中心，河南 鄭州 450000)

0 引言

地層劃分是一個地質人員在從事具體地質工作中最基本的工作，也是進行下一步工作的基礎。近年來，發現許多巖土工程勘察報告中對同一區域場地地層年代的劃分差異很大，比較隨意，相鄰場地報告時常出現矛盾的現象。為了統一認識，本文結合鄭州市東區地震小區劃項目中一標準地質鉆孔DLZK16的地質資料，通過巖芯描述、室內試驗及孢粉試驗等方法采集原始資料，分別根據巖性、巖相特征進行巖石地層劃分，然后根據孢粉試驗進行生物地層劃分，最后兩者進行對比分析，給出一地層劃分標準，進而建立鄭州市東區地層年代地層順序表。

1 鉆探及實驗結果分析

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

鄭州市鄭東新規劃過程中，我單位參與了該區域的地震小區劃項目工作。本次我們利用該地震小區劃項目中一綜合地質鉆孔DLZK16的鉆探地質資料，對本區域地層結構進行具體分析,見表1。根據DLZK16鉆孔地質鉆探及野外描述，依據土類名稱、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～灰黑色粉質粘土薄層，濕，可塑，稍密～中密。

②粉細砂：灰黃色，以石英和長石為主，云母片等暗色礦物少量，砂呈粒狀，磨圓度較差，級配一般，分選性一般，飽和，密實。

③粉質粘土：淺褐黃色，棕紅色，含少量鐵錳質斑點和條紋，可見淺灰色斑塊和鈣質結核，可塑。

④粉質粘土：灰黃色，淺褐黃色，可見淺灰色斑塊，含少量鈣質結核和鐵錳質斑點，可塑～硬塑。

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

⑥粉質粘土：褐紅色，褐黃色，含少量鈣質結核，直徑為3 cm～6 cm，夾少量粉質粘土薄層，可塑～硬塑。

⑦細砂巖：淺褐黃色，成分以石英和長石為主，泥質膠結，呈短柱狀。

⑧粉質粘土：褐黃色，褐紅色，含少量鈣質結核，直徑為1 cm～4 cm，夾少量粉土和粉砂薄層，硬塑～堅硬。

⑨粘土：灰白色，灰綠色，含少量鈣質結核，直徑為1 cm～3 cm，局部粉質較高，局部姜石富集，呈半膠結狀，切面光滑，有油脂光澤，硬塑～堅硬。

⑩粉質粘土：褐黃色，含少量鈣質結核，直徑為1 cm～4 cm，粉質較高，硬塑～堅硬。

表1 場地地層厚度、層底深度及層底標高統計表 m

根據已有資料顯示，河南省第三紀末期以來的氣候演變分為9個氣候期，其中有5個暖期，4個冷期。冷暖期依時間早晚順序排列為：晚第三紀末期(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。

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，這些特點有助于地層劃分。

綜上分析，我們認為可將該孔地層之地質時代作以下初步劃分：

2 孢粉試驗原理及分析結果

在DLZK16號鉆孔20 m以下非砂地層中取樣進行了孢粉化驗，取樣間距為2.0 m～3.0 m，取樣42個。

孢粉是孢子和花粉的簡稱。不同的孢子植物產生特有的孢子和花粉，在各個沉積地層中均可保存為化石。而不同的地質歷史和地理條件，會生長特有的植被，又產生特定形態的孢粉組合，成為指示地層歷史的一個標志。因此，根據不同時代的孢粉組合特征及其組合面貌和性質，可用于地層的劃分和對比，推斷及測定沉積物或沉積層的地質時代或年代。

孢粉分析的研究對象是巖石或沉積物中的化石孢粉，它是通過對沉積物的物理化學分析及處理，將沉積物中的孢粉分離出來，根據孢粉組合的變化進行數理統計和分析的研究方法。

根據中國地震局地震動力學國家重點實驗室出版的《鄭州市鄭東新區DLZK16孔孢粉分析結果報告》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，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，壓扁程度相對較輕，且顏色亦相對較淺。

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

上述特征與我國華北一些地區第四紀早期、中期及晚期時之古環境特征均大致相似，經過對比，基本確定可將該孔剖面之Ⅰ段(113.0 m～165.5 m)沉積物(層)之地質時代劃為早更新世(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～113.0 m)沉積物(層)之地質時代為中更新世(Q2)，將Ⅲ段(23.0 m～48.0 m或23.0 m～49.5 m)沉積物(層)之地質時代劃為晚更新世(Q3)。

據該孔剖面之孢粉分析結果，不僅可將該孔之孢粉組合分為三個花粉帶，且對該孔沉積時期之古氣候及古植被也可分為三個期及段。據該孔剖面下(Ⅰ段)中(Ⅱ段)及上(Ⅲ段)部沉積物形成時期之古環境特性與我國華北一些地區第四紀早期、中期及晚期時之古環境特征均大致相似。以生物地層，氣候地層及孢粉地層為劃分依據，似亦擬可將該孔沉積物(層)之地質時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)沉積物之地質時代劃為第四組紀早期(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～111.5 m或49.5 m～113.0 m)沉積物(層)之地質時代劃為第四紀中期(Q2)，將Ⅲ段(0 m～48.0 m或0 m～49.5 m)沉積物(層)之地質時代劃為第四紀晚期(Q3及Q4)。

因未于該孔23.0以上之細砂層采集孢粉樣品，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，我們認為可將該孔沉積物之地質時代作以下劃分：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)，見圖1。

3 結論和建議

依據鉆探描述和孢粉分析，結合鄰近區域地層劃分特點，確認本地區地層年代劃分如下：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)。具體見圖1。

建議在具體實踐中，早更新世(Q1)與中更新世(Q2)劃分標志層為第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)劃分標志層為第③層淺褐黃色，棕紅色可塑狀粉質粘土層，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)劃分標志層為第②層密實狀粉細砂層，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。本地區具體深度可根據標志層來確定。