郑州市郑东新区地层年代划分探讨

宋 战 旺

(1.河南省煤田地质局物探测量队，河南 郑州 450009； 2.河南省地质物探工程技术研究中心，河南 郑州 450000)

0 引言

地层划分是一个地质人员在从事具体地质工作中最基本的工作，也是进行下一步工作的基础。近年来，发现许多岩土工程勘察报告中对同一区域场地地层年代的划分差异很大，比较随意，相邻场地报告时常出现矛盾的现象。为了统一认识，本文结合郑州市东区地震小区划项目中一标准地质钻孔DLZK16的地质资料，通过岩芯描述、室内试验及孢粉试验等方法采集原始资料，分别根据岩性、岩相特征进行岩石地层划分，然后根据孢粉试验进行生物地层划分，最后两者进行对比分析，给出一地层划分标准，进而建立郑州市东区地层年代地层顺序表。

1 钻探及实验结果分析

郑州市东区地面标高在89 m～100 m范围内，地貌单元属黄河冲积平原，地表多砂岗和池塘。

郑州市郑东新规划过程中，我单位参与了该区域的地震小区划项目工作。本次我们利用该地震小区划项目中一综合地质钻孔DLZK16的钻探地质资料，对本区域地层结构进行具体分析,见表1。根据DLZK16钻孔地质钻探及野外描述，依据土类名称、颜色和性状上的差异，将该孔地层从上往下做以下划分：

①粉土夹粉砂：褐黄色，灰黄色，以粉砂为主，局部夹有粉土薄层，含少量植物根系，底部有青灰色～灰黑色粉质粘土薄层，湿，可塑，稍密～中密。

②粉细砂：灰黄色，以石英和长石为主，云母片等暗色矿物少量，砂呈粒状，磨圆度较差，级配一般，分选性一般，饱和，密实。

③粉质粘土：浅褐黄色，棕红色，含少量铁锰质斑点和条纹，可见浅灰色斑块和钙质结核，可塑。

④粉质粘土：灰黄色，浅褐黄色，可见浅灰色斑块，含少量钙质结核和铁锰质斑点，可塑～硬塑。

⑤粉砂：灰黄色，以石英和长石为主，云母片等暗色矿物少量，砂呈粒状，磨圆度较差，级配一般，分选性一般，饱和，密实。

⑥粉质粘土：褐红色，褐黄色，含少量钙质结核，直径为3 cm～6 cm，夹少量粉质粘土薄层，可塑～硬塑。

⑦细砂岩：浅褐黄色，成分以石英和长石为主，泥质胶结，呈短柱状。

⑧粉质粘土：褐黄色，褐红色，含少量钙质结核，直径为1 cm～4 cm，夹少量粉土和粉砂薄层，硬塑～坚硬。

⑨粘土：灰白色，灰绿色，含少量钙质结核，直径为1 cm～3 cm，局部粉质较高，局部姜石富集，呈半胶结状，切面光滑，有油脂光泽，硬塑～坚硬。

⑩粉质粘土：褐黄色，含少量钙质结核，直径为1 cm～4 cm，粉质较高，硬塑～坚硬。

表1 场地地层厚度、层底深度及层底标高统计表 m

根据已有资料显示，河南省第三纪末期以来的气候演变分为9个气候期，其中有5个暖期，4个冷期。冷暖期依时间早晚顺序排列为：晚第三纪末期(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)。在大的气候期中也孕育了许多小的气候波动。

这些气候期的划分，与重矿物、氧化物和地层宏观特征等资料相吻合。

在暖期，气温较高，原生矿物被氧化较充分，矿物氧化物多呈深色，如褐红色、棕红色，灰黑色等，姜石分布较多，而冷期，气湿较低，各个矿物氧化物颜色较浅，以灰白色，灰黄色居多。冷暖期交替变化，在地层方面形成了一定的沉积韵律，这些特点有助于地层划分。

综上分析，我们认为可将该孔地层之地质时代作以下初步划分：

2 孢粉试验原理及分析结果

在DLZK16号钻孔20 m以下非砂地层中取样进行了孢粉化验，取样间距为2.0 m～3.0 m，取样42个。

孢粉是孢子和花粉的简称。不同的孢子植物产生特有的孢子和花粉，在各个沉积地层中均可保存为化石。而不同的地质历史和地理条件，会生长特有的植被，又产生特定形态的孢粉组合，成为指示地层历史的一个标志。因此，根据不同时代的孢粉组合特征及其组合面貌和性质，可用于地层的划分和对比，推断及测定沉积物或沉积层的地质时代或年代。

孢粉分析的研究对象是岩石或沉积物中的化石孢粉，它是通过对沉积物的物理化学分析及处理，将沉积物中的孢粉分离出来，根据孢粉组合的变化进行数理统计和分析的研究方法。

根据中国地震局地震动力学国家重点实验室出版的《郑州市郑东新区DLZK16孔孢粉分析结果报告》显示，该孔剖面下部或Ⅰ段(113.0 m～165.5 m)深度之孢粉，压扁程度甚强，其立体性甚差及色深，该孔剖面上部或Ⅲ段(23.0 m～48.0 m或23.0 m～49.5 m)之孢粉，其立体性不仅较强，压扁程度相对较轻，且颜色亦相对较浅。

该孔剖面底部(163.8 m～165.5 m)冷杉植物亦相对较多，在该孔剖面之Ⅰ段及Ⅱ段之沉积物中，可见少量山核桃及枫香等第三纪亚热带与残遗植物花粉，在Ⅲ段中则无。

上述特征与我国华北一些地区第四纪早期、中期及晚期时之古环境特征均大致相似，经过对比，基本确定可将该孔剖面之Ⅰ段(113.0 m～165.5 m)沉积物(层)之地质时代划为早更新世(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～113.0 m)沉积物(层)之地质时代为中更新世(Q2)，将Ⅲ段(23.0 m～48.0 m或23.0 m～49.5 m)沉积物(层)之地质时代划为晚更新世(Q3)。

据该孔剖面之孢粉分析结果，不仅可将该孔之孢粉组合分为三个花粉带，且对该孔沉积时期之古气候及古植被也可分为三个期及段。据该孔剖面下(Ⅰ段)中(Ⅱ段)及上(Ⅲ段)部沉积物形成时期之古环境特性与我国华北一些地区第四纪早期、中期及晚期时之古环境特征均大致相似。以生物地层，气候地层及孢粉地层为划分依据，似亦拟可将该孔沉积物(层)之地质时代由下而上予以三分：即将Ⅰ段(111.5 m～165.5 m或113.0 m～165.5 m)沉积物之地质时代划为第四组纪早期(Q1)，Ⅱ段(49.5 m～111.5 m或49.5 m～113.0 m)沉积物(层)之地质时代划为第四纪中期(Q2)，将Ⅲ段(0 m～48.0 m或0 m～49.5 m)沉积物(层)之地质时代划为第四纪晚期(Q3及Q4)。

因未于该孔23.0以上之细砂层采集孢粉样品，所以该孔全新世下限置何深度难以论定，我们推论该孔全新世之底界或下限可能在0 m～15.0 m或0 m～20 m。

综上分析，我们认为可将该孔沉积物之地质时代作以下划分：即将1)108.0 m～165.5 m或111.5 m～165.5 m或113.0 m～

165.5 m定为或划为早更新世(Q1);2)47.0 m～108.0 m或48.0 m～111.5 m，或49.0 m～113.0 m划为中更新世(Q2)；3)15.0 m～47.0 m或20.0 m～48.0 m划为晚更新世(Q3)；4)0.0 m～15.0 m或0.0 m～20.0 m划为全新世(Q4)，见图1。

3 结论和建议

依据钻探描述和孢粉分析，结合邻近区域地层划分特点，确认本地区地层年代划分如下：1)将第⑩层～第层(即深度108.0 m～174.0 m)土划为早更新世(Q1)；2) 将第④层～第⑨层(即深度47.0 m～108.0 m)土划为中更新世(Q2)；3)将第②层～第③层(即深度20.0 m～47.0 m)划为晚更新世(Q3)；4)将第①层0.0～20.0划为全新世(Q4)。具体见图1。

建议在具体实践中，早更新世(Q1)与中更新世(Q2)划分标志层为第⑨层灰白色，灰绿色粘土层，其层底以下为早更新世(Q1)地层，其层底以上为中更新世(Q2)地层；中更新世(Q2)与晚更新世(Q3)划分标志层为第③层浅褐黄色，棕红色可塑状粉质粘土层，其层底以下为中更新世(Q2)地层，其层底以上为晚更新世(Q3)地层；晚更新世(Q3)与全新世(Q4)划分标志层为第②层密实状粉细砂层，其层顶以下为晚更新世(Q3)地层，其层顶以上为全新世(Q4)地层。本地区具体深度可根据标志层来确定。