河南新乡第四纪地层划分与沉积环境分析

日期:2019.12.24 阅读数:24

【类型】期刊

【作者】郑建彬,陈建强(中国地质科学院地质研究所;中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)

【作者单位】中国地质科学院地质研究所;中国地质大学(北京)地球科学与资源学院

【刊名】现代地质

【关键词】 第四纪;地层划分;沉积相;沉积环境;河南新乡

【资助项】河南省地震局“新乡市活断层探测与地震危险性评价”项目(hp-2011-502-5)

【ISSN号】1000-8527

【页码】P81-91

【年份】2019

【期号】第1期

【期刊卷】1;|7;|8;|4

【摘要】新乡位于豫西北山地与豫东平原过渡位置,黄河冲积扇的不断发展以及第四纪早期的新构造运动对该区第四纪沉积过程产生影响。通过对新乡多个钻孔岩心进行系统性描述、年龄测试、沉积相分析以及钻孔地层间对比分析,结果显示:黄河冲积扇的发展及黄河主河道的南北向迁移,是研究区第四纪沉积过程的重要影响因素,研究区第四纪沉积相以河流相为主,横向上对比良好;多个场地的钻孔揭示研究区全新统厚度约10 m,平均年龄9.5 ka左右;更新统上部厚度约69 m,平均年龄129 ka左右;更新统中部厚度约55 m,平均年龄小于829 ka;更新统下部未见底。在第四纪早期,黄河冲积扇主河道在研究区西侧,尚未发育到新乡地区,对该区的影响较小,以细粒的泛滥平原沉积物为主;第四纪中期,黄河冲积扇快速向东部发展,河道迁移至研究区北东侧,沉积了明显的河流相,砂体厚度明显增加;第四纪中晚期,基本继承前期的河流相沉积,随着河道南迁,砂体含量有所下降。受到新构造运动的影响,新乡地区第四纪地层北东部出现沉积间断,并且局部地区出现差异沉降,北东侧地势高于南西侧。

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河南新乡第四纪地层划分与沉积环境分析

河南新乡第四纪地层划分与沉积环境分析

郑建彬1,陈建强2

(1.中国地质科学院 地质研究所,北京 100037;2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院,北京 100083)

摘要:新乡位于豫西北山地与豫东平原过渡位置,黄河冲积扇的不断发展以及第四纪早期的新构造运动对该区第四纪沉积过程产生影响。通过对新乡多个钻孔岩心进行系统性描述、年龄测试、沉积相分析以及钻孔地层间对比分析,结果显示:黄河冲积扇的发展及黄河主河道的南北向迁移,是研究区第四纪沉积过程的重要影响因素,研究区第四纪沉积相以河流相为主,横向上对比良好;多个场地的钻孔揭示研究区全新统厚度约10 m,平均年龄9.5 ka左右;更新统上部厚度约69 m,平均年龄129 ka左右;更新统中部厚度约55 m,平均年龄小于829 ka;更新统下部未见底。在第四纪早期,黄河冲积扇主河道在研究区西侧,尚未发育到新乡地区,对该区的影响较小,以细粒的泛滥平原沉积物为主;第四纪中期,黄河冲积扇快速向东部发展,河道迁移至研究区北东侧,沉积了明显的河流相,砂体厚度明显增加;第四纪中晚期,基本继承前期的河流相沉积,随着河道南迁,砂体含量有所下降。受到新构造运动的影响,新乡地区第四纪地层北东部出现沉积间断,并且局部地区出现差异沉降,北东侧地势高于南西侧。

关键词:第四纪;地层划分;沉积相;沉积环境;河南新乡

0 引 言

传统地层学可以从岩石地层学、生物地层学等方面对较老岩层进行客观地、明了地、精细地划分,主要是基于老地层固结成岩通常保留了很多重要的岩石学等方面特征;而第四纪沉积物具有广泛性和多样性的特点,多以松散碎屑沉积物为主,因此在研究方法上,尤其是对其进行传统地层学的研究当中,存在较多不便,需要更为细致的分析方法与详实的基础资料[1-4]。 “十一五”以来,国家重点工程项目“城市活动断层探测与地震危险性评价”项目的实施,为第四纪研究提供充分的基础资料。本文依托“新乡市城市活动断层探测与地震危险性评价项目”,对该地区第四纪沉积特征进行研究和探讨。

1 区域地质概况

新乡位于豫西北地区黄河中下游,西北依太行山东南麓,东南邻黄河冲积平原,是太行山脉与华北平原的过渡地带。新乡及附近地区大地构造上属于华北地台,其结晶基底为太古宙—古元古代变质岩系,其上沉积中、新元古代和古生代沉积盖层。中—新生代发生裂陷作用,发育伸展构造,局部地区沉积物厚度达数千米。研究区位于太行山隆起的最南端,汤阴地堑的西南缘。近南北向的汤东断裂、东西向的新乡—兰考断裂与焦作新乡断裂在本区域附近发育[4-5]。新乡所在的河南北部第四系研究成果主要集中在三门峡一带,前人对本地区的第四纪研究较少[6]

河南省地质局地质研究所曾提出,将河南省第四系划分为东西两个不同的沉积区,分别是豫西黄土区和豫东黄泛区[7]。自该方案提出至今,划分方案变更数次,但各个方案主要将整个河南地区分为4区:豫西北小区、豫东北平原小区、豫东南小区(南阳盆地)以及豫西南小区(淮河流域小区),其中对本研究区影响最大的分别是豫西北小区与豫东北平原小区[8-9](图1)。

研究区新乡市位于豫西北小区与豫东北平原区的过渡地带。豫西北小区位于太行山前,其沉积过程及沉积物性质受太行山活动影响较大,以山前坡积物的性质较为突出,而豫东北小区主要属于平原地貌,第四纪沉积物面貌以洪冲积物特征为主。

本文主要结合前人对河南地区和华北平原地区第四纪的研究成果[10-12],以及全国地层委员会2013年发布的中国第四系划分方案[13],通过钻孔资料,结合野外岩心岩性、样品测年数据以及室内整理数据[14],对新乡市第四纪沉积地层和沉积相进行划分,提出地层划分方案,并初步探讨研究区第四纪以来沉积环境特征(图2)。

2 数据采集和工作方法

前第四纪地层的测年方法,主要采用同位素测试方法,而第四纪沉积物由于其松散沉积的特殊性质,测年方法有所不同。其中,14C测年方法用于含炭质、骨质较多的沉积碎屑,适用范围在不超过一万年的范围是相对精准的;光释光(OSL)测年主要用于河、湖、海的碎屑沉积物;电子自旋共振(ESR)测年则用于碎屑沉积物、化学沉积物以及化石沉积物,后两种技术在测定较老的至百万年以上的地层时,数据结果更为稳定可靠 [15]。本文主要以这三种测年方法相结合,获得测年数据并进行年代地层学分析。

图1 研究区第四纪地层分区及钻孔位置(据文献[4-5,7-9])
Fig.1 Stratigraphic subregion of Quaternary and drillholes in the study area (according to references of [4-5,7-9])

①汤阴地堑;②东濮地陷;③开封凹陷;④洛阳—洛宁盆地;⑤三门峡—灵宝盆地

图2 研究区第四纪地层划分沿革
Fig.2 Evolution of Quaternary stratigraphic division of the study area

2.1 钻孔参数和取样方法

本研究在新乡地区实施的联合钻孔位于洪门镇、邢李庄、张河村等地。钻探施工中,尽量避免因钻杆扰动而引起岩心结构变化。采样时,剔除岩心表面的泥浆等污物,并将外部岩心剥掉,保证采取长度为10 cm左右的长方体岩心,置于遮光密封材料中密封。在每一个地层单元内保证样品数不少于2个,采样平均间隔保持在1.5 m左右。根据测试方法的精度和特点,从地表到井深20 m左右范围内采用14C测年,至120 m左右采用OSL测年,以下更老的地层采用ESR测年。

对BK2孔(35°16′34.49″N、113°55′32.21″E)、XZ2-3孔(35°14′38.39″N、114°4′54.6″E)与XZ1-2孔(35°24′39.3″N、114°10′33.59″E)中采集的样品进行了14C测年、OSL测年、ESR测年、室内粒度测试,为本文的地层划分及沉积相分析提供了主要依据。

2.2 年代数据及分析

本文OSL测年由国土资源部海洋地质实验检测中心完成,采用Daybreak 2200型释光测量仪对固体样品进行测试;样品ESR测年由成都理工大学应用核技术研究所完成。另外BK2孔上部层位的3个样品由美国Beta Analytic Incorporation完成14C测年。所获年龄数据列于表1—表3。

根据所获测年数据,将相同深度样品的结果进行比较,可以划分出4个沉积速率相当的层段, 其中130 ka以来,XZ2-3孔与XZ1-2孔所显示的地层沉积速率与深度数据基本一致:(1)6 ka左右时间界面上,XZ2-3孔深5.5 m处沉积速率(0.87 mm/a与XZ1-2孔深5.2 m处沉积速率0.84 mm/a)相当。(2)55~60 ka界面上,XZ2-3孔深22 m处沉积速率(0.40 mm/a)与XZ1-2孔深22 m处沉积速率(0.36 mm/a)相当。(3)110 ka时间界面上,XZ2-3孔深48 m处沉积速率(0.45 mm/a)与XZ1-2孔深50 m处沉积速率(0.43 mm/a)及BK2孔深53.5 m处沉积速率(0.49 mm/a)相当。(4)在130 ka左右,XZ2-3孔深69 m处沉积速率(0.66 mm/a)与XZ1-2孔深68 m处沉积速率(0.57 mm/a)及BK2孔66.2 m深度处的沉积速率(0.58 mm/a)接近。以上数据显示,研究区更新世晚期,在等时界面上,沉积速率相当的层位其孔深位置也比较一致,反映这部分地层在北东向上是稳定的,基本上处于同一水平面沉积。而在中更新世中后期,出现在等时界面上沉积层位表现不一致:在140ka左右,XZ2-3孔深102.6 m处沉积速率(0.72 mm/a)与XZ1-2孔深109.5 m处沉积速率(0.76 mm/a)、BK2孔深108 m处沉积速率(0.78 mm/a)相当。中下部的数据显示,位于南西侧的地层(XZ2-3)与北东侧的地层(XZ1-2)存在差异:相同沉积速率的地层在南西侧层位较低,而在北东侧较高,平均层位差达到8.25 m,说明在二者之间可能存在由构造活动引起的差异沉降。

表1 XZ2-3孔样品测年结果及测试方法

Table 1 Dating results and test methods of samples from drillhole of XZ2-3

样品编号深度/m岩性年龄/kaBP平均沉积速率/(mm/a)测试方法XZ2⁃3O15 5黏土 6 3±0 60 87OSL测年XZ2⁃3O322 0粉砂质黏土54 1±2 40 40OSL测年XZ2⁃3O448 0黏土 105 5±10 60 45OSL测年XZ2⁃3O869 0粉砂质黏土134±100 66OSL测年XZ2⁃3O12102 6黏土 143±140 72OSL测年XZ2⁃3O11129 1黏土 186±180 70ESR测年XZ2⁃3O11134 0黏土 244±200 54ESR测年XZ2⁃3O13157 8黏土 335±300 47ESR测年

表2 XZ1-2孔样品测年结果及测试方法

Table 2 Dating results and test methods of samples from drillhole XZ1-2

样品编号深度/m岩性年龄/kaBP平均沉积速率/(mm/a)测试方法XZ1⁃2O15 2黏土 6 2±0 60 84OSL测年XZ1⁃2O322 0细砂 61 3±6 10 36OSL测年XZ1⁃2O1150 0中细砂115 4±11 50 43OSL测年XZ1⁃2O1668 7中细砂129 1±12 20 57OSL测年XZ1⁃2O1878 6黏土 116 8±10 70 67OSL测年XZ1⁃2O28109 5黏土 144 1±13 40 76ESR测年XZ1⁃2O26104 0黏土 153±150 68ESR测年XZ1⁃2O29114 5细砂 270±250 42ESR测年

表3 BK2孔样品测年结果及测试方法

Table 3 Dating results and test methods of samples from drillhole BK2

样品编号深度/m岩性年龄/kaBP平均沉积速率/(mm/a)测试方法BK2C13 2粉砂质黏土1 650±0 031 9414C测年BK2C28 9粉砂质黏土4 035±0 03(误差较大)2 2114C测年BK2C319 9泥质粉砂 16 865±0 11 1814C测年BK2⁃T153 5粉砂质黏土108 1±10 60 49OSL测年BK2⁃T266 2泥质粉砂 125 1±11 50 58OSL测年BK2⁃T577 3泥质粉砂 124 7±12 50 68OSL测年BK2⁃T9108 0细砂 137 6±13 80 78OSL测年BK2⁃T15126 6粉砂质黏土153 1±15 30 83OSL测年BK2⁃T19160 2泥质粉砂 484±480 28OSL测年BK2⁃T20171 8泥质粉砂 829±820 21ESR测年BK2⁃T24192 6泥质粉砂 949±940 20ESR测年

从上述沉积速率来看,阶段沉积速率有大小变化,整体上,从更新世早期到全新世研究区的沉积速率呈增加的趋势(表1至表3),最大沉积速率都在全新世范围内:XZ2-3与XZ2-3两钻孔在5 m左右达最大值,BK2钻孔沉积速率最高值在3 m附近,样品测试结果为6~7 ka,为全新世中后期,此时正值末次冰期晚期,相当于MIS 4阶段,是末次冰期之后的一个高温期[16-18],也是第四纪晚期最大海侵的时间范围[19-20],因而此时降水量大增,冰川退缩地表径流增加,西部山川积累的大量碎屑物质被河流搬运至山前,形成全新世中晚期以冲洪积物为主的沉积物特征。

笔者制作了三个代表性钻孔地层深度与年龄的曲线关系图(图3),每个钻孔的曲线均为三段式,且每段的斜率相当,表明研究区的地层按照年龄与沉积速率的变化大致经历了三个比较主要的沉积阶段。按照地层从老到新,最下部地层的平均沉积速率最缓,此阶段正值更新世早中期,黄河冲积扇主体尚未较大范围覆盖本区,早期的黄河河道并未携带大量碎屑物质在本区快速沉积。此外,三个钻孔样品年龄曲线的变化规律具有一致性,间接说明测年数据的可靠性,为本文研究提供旁证。

图3 代表性钻孔深度与年龄关系图
Fig.3 Relationship between drilling depth and dating result of samples

3 岩石地层分析与沉积相划分

3.1 岩石地层划分

研究区位于豫北山区与豫东平原过渡地带,其第四纪沉积地层兼有两个沉积小区的特点,且中后期随着太行山活动带影响增强,以及黄河在本区的发育,呈现明显的陆相河流沉积特点。参考前人对两个沉积区第四纪地层的划分[7-9],现将本次研究的第四纪岩石地层做如下划分:以杂色、分选性较差的冲洪积物为主的濮阳组Qhp,平均厚度10 m;以灰色、黄灰色粗砂、中细砂及灰褐色粉砂质黏土、黏土构成的河流相二元结构为主的会兴镇组Qp3h,平均厚度69 m;以河流相为主,其中河漫滩发育的陕县组Qp2s;三门组Qp1s,属泛滥平原上细粒的浊流沉积,以深色较细碎屑物为主,平均厚度55 m(未见底)(图4)。

3.2 沉积特征与沉积相划分

河南第四纪沉积具有一定的继承性,新生代的沉积作用延续了中生代以来以陆相碎屑沉积为主的沉积特征。本文对代表性钻孔BK2的样品做了粒度分析测试,结合野外钻孔岩心的岩性描述对岩石地层进行划分。样品粒度分析在中国地质大学(北京)海洋学院用激光粒度测试仪完成。首先对粒度数据绘制粒度参数散点图,以对研究区的沉积环境有宏观认识。粒度参数散点图由弗里德曼提出,可分析现代不同沉积环境沉积物粒度参数分布在不同区域的特征,据此可推断沉积物的古沉积环境[21]。本文将所获得的所有BK2孔粒度数据,以标准偏差、偏度为参数绘制散点图(图5)。对比弗里德曼归纳出的海滩、河流经典模式图[21],所测试样品主体上位于河流沉积的区域,据此推断研究区主体为河流沉积。在散点图上可以较明显地划出两个分区,在A区的粒度样品标准偏差相对较小,最小值在1.1~1.2范围内,表示该部分样品的分选程度较高,代表了水动力较强的牵引流沉积环境,是更靠近河道的沉积环境。B区样品的标准偏差较大,最大可到2左右,表示这一部分沉积物的分选程度较差,可能是浊流在水动力骤降时沉积物来不及分选而形成的产物,这部分样品主要集中在钻孔最底部的更新统下部。

根据粒度数据,对BK2孔不同层段的沉积物做出C-M图解。C-M图是Passega总结归纳大量现代环境沉积特征提出的一种综合性成因图解[22-23]。结合岩心特征,识别出的沉积相以河流相为主。将Qp1段26个样品粒度数据投点做C-M图(图6),该段的样品主要发育RS段与QR段。QR段的沉积特征是图像与C=M基线平行,C值与M值成比例地增加,是悬浮沉积的标志,也是本段样品最集中的部分。此外,这部分样品的RS段也比较发育,是均匀悬浮的沉积过程。整体上该段比较符合浊流沉积的特点[23-24]

在岩性特征方面,最底部Qp1旋回为整个钻孔岩性粒度最细的部分:下部主要是厚层黏土,向上逐渐过渡为粉砂质黏土,最顶部可见泥质粉细砂,整个旋回的颜色呈灰黑色、灰色。这些特征反映了水动能极弱甚至静水环境的沉积,并且沉积环境属于较强的还原性环境。郭书元等在以往的研究中认为,在早更新世早期,在豫东区以开封—民权为界分布着南北两大湖泊区,在这些区域还分布着众多小的湖泊,而湖泊沉积物的来源明显来自于西部山区[24]。研究区在位置上正处于上述北部湖泊区的西缘,并且在地质背景上呈现豫西北西高东低的地势;结合研究区更新世早期的沉积物粒度C-M浊流沉积特点,认为更新世早期,本区的河流携带碎屑物质自西向东注入东北部平原-低洼地区的过程中,动力减小,负载能力降低,以较细粒的泥砂为主,当水流漫越河滩,流速骤减,所携带的细粒的沉积物来不及分选,因而在泛滥平原区形成了浊流沉积。

将Qp2-Qp3段73个样品粒度数据投点做C-M图(图6),整体呈现牵引流“S”型特征[22-23],发育RS段、QR段、PQ段与PO段,缺乏NO段。也即本区缺少分选极好的粗粒相河床底部沉积。而OP段是滚动物质增加的情况下,滚动和悬浮物质的混合,反映研究区以河道偏上部分以及泛滥平原等滚动与悬浮相混合的沉积环境为主。

图4 BK2孔钻孔柱状图及沉积相划分(据文献[9])
Fig.4 Lithological column and sedimentary-facies classification of drillhole BK2(according to reference [9])

图5 钻孔BK2样品粒度参数散点图
Fig.5 Scatter diagram of grain size parameters of samples from drillhole BK2

图6 钻孔BK2沉积物特征与粒度C-M图解(岩性说明同图4)
Fig.6 Sedimentary characteristics and C-M pattern of sediments in drillhole BK2

岩性特征方面,底部的含砾粗砂、粗砂与中细砂构成下部单元,其含水量高,质地松散,成形程度差;上部由较细粒的细砂、粉砂、粉砂质黏土及黏土构成上部单元,整体上以黏土为主,质地较硬,成形程度好。上下两个单元整体上呈现明显的二元沉积结构,属于典型的河流相沉积。这种旋回性结构在研究区的地层中广泛发育,横向上对比良好,是研究区域地层对比的重要旋回标志。除此之外,北东侧会兴镇组上部,在河流相二元结构的上部可识别出韵律层理明显的旋回,主要由两种岩性不同的薄层组成频繁的结构,划分为河漫滩泛滥平原,以牛轭湖、堤岸沉积为主。其中可见层厚50~60 mm的很细的砂泥互层结构,颜色呈灰色、灰褐色,指示水动力较弱且频繁变动不稳定,造成搬运能力不断变化,具有泛滥平原的沉积特点。

4 研究区第四纪地层沉积环境分析

结合钻孔测年数据、岩心岩性变化等资料,以及“河南省地震局新乡市活断层探测与地震危险性评价项目”所提供的新乡地区联合钻孔资料,绘制了新乡地区第四纪地层展布图(图7)。

更新统下部沉积相对不是很稳定。早期研究区位于汤阴地堑南端,地势较低。南北方向上,在XZ2-3与XZ2-4孔之间,可见明显的台阶式上升,北部地层整体抬升,埋深逐渐变浅,甚至在最北侧,由于抬升幅度较大,地层受到风化剥蚀,底部已出露上新统地层,并且可见棕红色的氧化环境下的硬质砂质黏土风化现象,缺失更新统下部沉积,使得更新统中部与上新统呈明显的不整合接触。推断沉积间断是由于构造运动所影响[25](图8)。此外,根据前文已述的年龄数据,本段沉积速率由平均0.23 mm/a突变至0.80 mm/a,结合由河北省工程地震勘察研究院提供的“VSP测井报告(2012年)”来看,双程反射界面在166 m处,反映了在此处附近地层岩性的突变,表明此段存在沉积间断。研究区第四纪早期的沉积过程可能受到新构造运动的影响,造成地层错断,北部地层相对抬升,沉积物遭到严重的风化剥蚀,导致该时期地层缺失,形成了现在更新统中部不整合于上新统地层之上的格局[26]。因此,研究区第四纪中早期沉积环境稳定性较差,与发育在本区的断裂活动有密切关系。

更新统中部层段分布较稳定,识别出的河流相在横向上对比较好,本层段二元结构明显,并且上部端元黏土、砂质黏土多于前者,可识别出明显的堤岸沉积环境;下部层段变化较大,研究区更新统中部会兴镇组的平均厚度为160 m左右。

图8 研究区北部不整合接触
Fig.8 Unconformable contact of cores form the north of the study area

更新统上部,沉积物以灰色、黄灰色、褐灰色细砂、粉砂、泥质粉砂为主,其次为黏土和粉砂质黏土,可以识别出二元结构明显的河流相,此外还可识别出以深色黏土、砂质黏土沉积为主的细粒度湖泊沉积,沉积相带在横向上能够对比良好。更新统上部区域上的平均厚度在80 m左右。在区域钻孔对比图中可明显看出,更新统上部地层在南部较厚,向北东方向有逐渐变薄的趋势;南部识别出较为明显的泛滥平原沉积,向北部厚度减薄至消失。

全新统冲洪积层,在全区范围内均有分布。平均厚度在10 m左右。以棕褐色耕植土、人工填土、黄褐色黏土及黄褐色细砂、粉砂为主,沉积物粒度偏细,分选程度较差,反映了沉积物未经充分的分选而沉积的洪泛平原沉积环境。

5 研究区第四纪古地理演化

本区的古地理演化在前第四纪地质背景下,与黄河的发展息息相关。郭书元等对黄河冲积扇的发展过程做出归纳总结,认为在第四纪期间随着时间的推移,黄河主河道存在南北向的迁移[24,27],对黄河两岸的地层沉积造成一定影响。根据研究区多个钻孔进行详细的地层划分与对比,结合前人研究成果,以现今黄河主河道位置为对比,恢复了新乡地区早更新世晚期以来各阶段的古地理演化简图(图9)。

图9 研究区黄河冲积扇体第四纪古地理演化(据文献[24,27]修改)
Fig.9 Evolution of paleogeography of the Yellow River alluvial fan in the study area in Quaternary(modified after references of[24] and [27])

(1)早更新世中晚期:此阶段黄河冲积扇尚不发育,在北部早更新世地层出露不完整,东部零星出现泛滥平原沉积,笔者认为也是河流沉积的产物。这与前人研究得出的本区为湖泊沉积为主的观点有所不同,由于资料的不完备性,尚需进一步探究。

(2)中更新世早期至中期:此阶段黄河冲积扇快速向东部发展,主河道向北东向发展,研究区西部的焦作地区在本阶段发育有较厚的反映河道沉积的砂体[28],而在研究区此阶段的河道砂体厚度较小,以泛滥平原为主,呈现冲积扇前部较细粒沉积的形态。这反映了此时黄河冲积扇体的主体向东扩展的范围不是很大,研究区尚处于扇体东部边缘。

(3)中更新世晚期至晚更新世早中期:随着气候相对变暖,降水量增加,黄河冲积扇发育到最繁盛时期,研究区整体处于冲积扇主体范围内,有明显的河道沉积、泛滥平原沉积组成的二元沉积结构,受黄河河道在本区发展的影响,此阶段沉积地层的砂体厚度较大。同样的,砂体明显增多,也出现在西侧的焦作地区。

(4)晚更新世晚期至全新世:在此阶段,地貌上基本继承了前一阶段的状态,主要以陆相沉积为主。由于新构造运动,使得北东侧地势有所上升,并且研究区与西侧焦作地区的地层整体含砂量有所下降,反映了此时黄河河道主体已经开始向南迁移,对本区的沉积影响减弱。这与前人研究的第四纪晚期黄河河道稍向南迁移,并且部分支流向南流入安徽保持一致[29-30]

6 结 论

通过对新乡地区标准钻孔的野外岩性描述、岩相划分、年代地层与岩石地层划分,结合前人的研究成果,得到以下认识:

(1)多个钻孔共同反映了新乡地区全新统地层厚度约10.1 m,更新统上部厚度约69 m,更新统中部厚度约55 m。

(2)新乡地区第四纪主要是陆相沉积,其中第四纪早期属于粒度较细的泛滥平原沉积,中期、晚期以河流相二元沉积为主,末期见较薄的洪冲积相。

(3)受黄河由南向北再向南迁徙的影响,本区地层也出现相应的掀斜式变形;第四纪晚期地层稳定性较好,但第四纪早期地层稳定性差,北东部地层出现沉积间断,局部有差异升降运动表现,说明新构造活动对本区第四纪沉积造成一定影响。

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Stratigraphic Subdivision and Sedimentary Facies of Quaternary Sediments in Xinxiang of Henan Province

ZHENG Jianbin1,CHEN Jianqiang2

(1.Institute of GeologyChinese Academy of Geological SciencesBeijing 100037,China;2.School of Earth Sciences and ResourcesChina University of GeosciencesBeijing 100083,China )

Abstract:Xinxiang is located between the mountainous region of northwest Henan and the plain of east Henan. Both the evolution of Yellow River alluvial fan and the Neotectonic movement have significant effect on the sedimentary process of the study area in Quaternary. This research dated core samples’ age and compared sedimentary facies of the stratigraphy in the study area according to the description of the core. The result implies that both the evolution of the Yellow River alluvial fan and the movement of the river channel from north to south play an important role in the sedimentation of the study area in Quaternary. Fluvial facies are the main sedimentary facies in this area. And all the drillholes reveal that the thickness of Holocene series is 10 m with the average age of about 9.5 ka, and the thickness of the Upper Pleistocene series is 69 m with the average age of 129 ka, and the thickness of the Middle Pleistocene series is 55 m with the average age less than 829 ka. This study didn’t find the bottom interface of the Lower Pleistocene series. In Early Quaternary, the Yellow River alluvial fan located at the west of the study area, and the river channel’s evolution had little effect on Xinxiang. The main sediments were of fine grained flood plain. As with the movement of the Yellow River from southwest to northeast, the main sediments were of the fluvial facies, and the sand became more than ever. In the Late Quaternary, the river channel moved to the south, thus the Yellow River alluvial fan had less impact on the study area than in the middle period of Quaternary, and the sand content decreased. In addition, this research suggests that the hiatus of the northeast of the study area and the differential subsidence in some region are the result of the Neotectonic movement in Early Quaternary. And the terrain in the northeast of the study area is higher than that in the southwest.

Key words:Quaternary;stratigraphic subdivision;sedimentary facies;sedimentary environment;Xinxiang of Henan Province

收稿日期:2015-11-16;改回日期:2016-10-10;责任编辑:潘令枝。

基金项目:河南省地震局“新乡市活断层探测与地震危险性评价”项目(HP-2011-502-5)。

作者简介:郑建彬,女,博士研究生,1990年出生,古生物学与地层学专业,主要从事沉积学和古地理学研究。

Email:jianbinZheng_1990@126.com。

通信作者:陈建强,男,教授,博士生导师,1957年出生,古生物学与地层学专业,主要从事沉积古地理学、古生物学及第四纪地质学研究。Email:chenjq2997@163.com。

中图分类号:P535

文献标志码:A

文章编号:1000-8527(2017)01-0081-11

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