郑州市地质地貌调查报告

郑州市地质地貌调查报告吴艺楠郑州市概况郑州，位于东经11242-11413，北纬3416-3458，东西宽166公里，南北长75公里，总面积约为7446.2平方公里，其中市区面积约10103平方公里，山地面积约2377平方公里，水面面积约11.4平方公里。郑州北临黄河，西依嵩山，东南为广阔的黄淮平原，东面是七朝古都东京开封市，西面为十三朝古都洛阳市，南面是许昌市，北面为焦作市和新乡市。郑州市横跨中国二、三级地貌台阶，西南部嵩山属第二级地貌台阶前缘，东部平原为第三级地貌台阶的组成部分，山地与平原之间是低山丘陵地带。郑州最高点位于登封市的少室山，连天峰海拔约1512.4米；最低点位于中牟县韩寺镇胡辛庄，海拔73米。邙山位于郑州市西北隅，邙山的地貌主要为黄土台地和黄土丘陵，由于黄河的侧蚀和众多沟谷侵蚀作用，使得黄土丘陵形态显得异常陡峻。地形地貌郑州地区位于丘陵岗地与泛滥平原相交接地带,为华北的平原一部分。地形比较平坦,地势由西南向东北倾斜,坡降为46编至3编。郑州区内地貌类型复杂多样,按其形态区内地貌依次分为:丘陵岗地,波状平原,倾斜平原及泛滥平原。具体分布见图2。各地貌单元的分布及特征分述如下：1.丘陵岗地:分部于本区西南部，占面积较小。地面标高130.0210.0m。地面起伏,纵坡度变化大,坡降10一46编。冲沟发育,无定向,大多相互连通,粗短且深,切割密度O一61%，切割深度6.0一48.0m,呈“V”向“U”型过渡。发育程度由丘陵向岗地逐渐减弱、消失。地表为晚更新世黄褐色风积黄土覆盖,沟底可见中更新世棕色亚粘土（离石黄土）2. 波状平原:位于五龙口,华山路,闰炯,黄岗寺,荆湖一线以西,占全区面积的1/4一1/3,大多为未建成区，地面标高120.0170.0m。地面波状起伏，波降3一21%0。冲沟发育一般,呈南北向或北东向展布,平面呈树枝状或平行状排列,廷伸长,彼此间隔均匀,切割密度8一25%,切割深度过1.5一20.0m，多呈“U”形,沟中沟发育。地表为浅黄,黄褐色晚更新世风积黄土（马兰黄土）覆盖。3. 倾斜平原:分布于五龙口一华山路一黄岗寺一荆湖一站马屯一线以东至刘寨一南阳路一凤凰台一南岗一线之间的范围,呈北西向条状展布,占全区面积的1/3。地面标高95.0130.0m。地面平坦，地势向东北倾斜,坡降为2一11%0。冲沟较少，一般为浅，短，窄小冲沟，呈南北向展布，切割密度4一8%,切割深度为2.5一6.0m。近河岸处冲沟切割较深,近市区多被人工改造夷平。地面为上更新世冲洪积粉土、粉质粘土所覆盖，倾斜平原由西南向东北逐渐过渡泛滥平原。4.泛滥平原分布于本区的东北部,占全区面积的1/30地面标高85.0一101.0m,地面平坦开阔，微向东北倾斜,纵坡降O3编。地表无冲沟发育。在泛滥平原东北及东南分布波浪状砂岗或砂丘。地表岩性为全新世冲积粉土、粉质粘土、含淤泥质,色呈浅黄褐色、浅灰色、灰褐色。基底构造郑州市位于豫皖断块的西北部的郑汁坳陷中，处于三个二级构造单元(即太行断块，冀鲁断块，豫皖断块)的结合部位。基底为一自西南向东北倾斜的单斜构造。构造形迹以断裂为主,多隐伏于第四纪松散堆积物之下，仅在西南丘陵岗地有所出露。构造格局主要受东西向应力场控制，呈东西向展布，北西及北东向构造与其配套。根据河南省地质科学研究所，国家地震局地球物理勘探中心,河南省地震局，郑州市地震局等几家勘探研究的结果，郑州市区及其周围有以下几条主要断层ES4郑州市及站周園斷燧盘蛊略图L凍*玄一力畀甫*厦*3Mitt4(I)老鸦陈断裂(F:)北起黄河老桥,从邝山东侧通过,向东南方向延伸,经老鸦陈、省体育馆、市体育场一线,穿过郑州市区。断层走向315-330。，倾角60。一75。，倾向北东,全长约35km。最上部断点距地表仅3.5m。为第四纪晚期仍有活动的张性正断裂。(2) 上街断层(FZ)西起上街,经郑州市区的冉屯,老金水区政府向东延伸至开封一带,并被北东、北西向断层切成数段,延伸长度可达120km，走向近东西，倾向北，倾角70，垂直断距ZOO.Om左右，断层宽约为400.om，断张性正断层,上第三系没有错断。(3) 须水断层(F3)西起南新庄，向东经须水、路寨、凤凰台至圃田，全长约会50km,走向近东西,倾向北，视倾角65，断距200.0m左右，宽约300.0m左右。断层附近上第三系连续性好，但基底明显错断，为张性正断层。(4) 古荣断层(F4)自市区西北插入市区，经柿园、碧沙岗，在市区内尖灭。走向北西西，倾向北东，倾角70。左右，断距400.0m左右，宽约200.0m左右。(5) 花园口断层(Fs)位于市区东北，通过马李庄、枣庄东、张花庄。走向北西，倾向北东，断层宽约350.0m左右，张性。(6) 郭小寨断层(F6)位于市区南部的郭小寨村，走向NWSE，压性，断距大于400.0m。除以上断层外，还有北西西向侯寨断层(F7),北西西向齐礼闰断层(FS)等。区内新构造运动强烈，主要表现为东西部分差异性升降运动，东部自全新世以来，拗陷沉降形成泛滥平原;西部则差异性上升，形成丘陵岗地和波状、倾斜平原。除此，西部表现尤为明显，冲沟每年以0.1一0.2m的速度下切，沟中沟发育;新第三系泥灰岩近东西向较大规模断裂抬升(断距近百米);邝山黄土与丘陵岗地间差异性升降，形成拗陷波状平原，堆积有风积马兰黄土。地貌形状及构造形迹表明，西部新构造运动较东部发育。总之，区内构造运动主要表现在以下几个方面:(1) 地震活动较多，但震级较小，一般在5级以下。(2) 构造运动的周边性、振荡性、补偿性明显可辩。(3) 区内较广泛分布着活动断裂。既有第三纪以来活动的断裂，又有第四纪仍在活动的活动性断裂。尤其明显的是穿过郑州市中心的地带的老鸦陈断层，其上部断点距地表仅3.5m。（4）近些来垂直变形监测资料表明,该区地层的垂直形变有升有降。主要地质问题（1）地面沉降地面沉降是一种人为地质灾害,主要表现为地面缓慢、难以察觉的垂直向下运动,即地面高程降低。软土及高压缩性土层的存在是引起沉降的因素,过量抽取地下水,促使土体内部结构变化,土颗粒表层释水变形是产生地面沉降的外动力。因此能否产生地面沉降,一是取决于土体组合模式,有无产生沉降的软土（或高压缩土）及机理,二是开采地下水强度。郑州市区由于二十多年来过量开采地下水（超采量1.6一4.1万吨旧,据1982年统计资料）,致使地下水位急剧下降,复合下降漏斗面积达162km2。处于漏斗范围倾斜平原区和泛滥平原区，均存在有孔隙比大,高压缩性土层,因此可以预测,在上述地区内,地下水位急剧下降的同时,将引起地面沉降。本地区各种建筑规划和布局应充分考虑这一因素,以免留有隐患。要认真做好地面沉降的预测,分析本区发生地面沉降的可能性及其危害程度,同时采取一些有效措施来防止和控制地面沉降。在本区防止控制地面沉降发生可采取以下对策:1. 限制地下水的开采量;2. 加大引黄力度或采取远距离引地面清洁水供城市之用,停止开采地下水;调整地下水开采层次;人工回灌地下水。（2）地面塌陷问题多年来,在夏、秋多雨季节,每逢暴雨过后,市区部分地段常出现地面塌陷。据不完全统计,仅1983年5月21日、8月10日、9月7日3次暴雨过后,就出现地面塌陷十八处,近些年来也时有发生,以火车站、德化街为中心,范围达十多平方公里,最为严重的是德化街等处。地面塌陷造成房屋裂缝倒塌;地下巷道涌水、塌顶;地下管道断裂;电线杆和树木倾倒,交通受阻,数人伤亡。经济损失严重。本区引起地面塌陷的因素,分析有如下三个方面1. 地质地貌因素:地面塌陷区位于倾斜平原与泛滥平原的交接处,地形平坦开阔。地面以下10.0m范围内土体岩性:倾斜平原区为冲洪积物（Q尸+P,）岩性为粉土、粉质粘土;泛滥平原区为冲积物，岩性为粉土、粉质粘土、粉细砂。岩性分布不连续,孔隙比一般大于0.7。在一定的水动力条件下,粉土和细砂易形成流砂而被水流潜蚀掏空。不良的地质地貌条件,是地面塌陷的重要因素。2. 气象因素:郑州市四季分明,暴雨多集中在夏、秋季节。暴雨时间集中,暴雨频繁,一次降雨量大。往往给地下排水管道造成很大压力,地表形成积水。大量的水向地下渗流,潜蚀地下巷道周围土体,引起地面塌陷。每次暴雨过后,都伴有或轻或重的地面塌陷产生。3. 其它因素:地下巷道规划、设计不合理、施工质量差和地下排水管道年久失修,严重漏水是形成地面塌陷的主要原因。郑州市地下水巷道一般是在“文革”期间规划、设计和施工的,质量存在不少问题（如埋深浅、离地下水排水管道距离太近;部分区段无衬砌或有衬砌,但衬砌质量差,已主产生裂缝;巷道施工、掩埋电缆、水管等开挖后回填写不实,等等）。另一方面,市区地下排水管道为砖砌管道和混凝土管两种类型,尤其是砖砌管道,多建于五十年代,已经不能满足目前要求。年久失修,许多地方己经破损,漏水严重。所漏失的水不断渗入到地下巷道周围土体中。长期这样,巷道周围的土体不断受到水流潜蚀,形成地下空洞。暴雨时,地面积水就大量流入潜蚀空洞或直接由巷道通风口等进入巷道,使地下巷道积水及地下潜蚀空洞增大,发生地面塌陷。地下巷道周围土体中有与外界联系的潜蚀空洞的存在,最终必然导致地面塌陷。地面塌陷虽是暴雨时产生的,但它是地下巷道周围土体遭受水流的潜蚀掏空、形成地下空洞过程中由量变到质的最终表现,是由多方面的因素造成的。暴雨只是地面塌陷的诱发因素。地下空洞的存在和土体工程地质差是导致地面塌陷的主要原因。地面塌陷已给本区人民生命和财产带来了严重的损失。过去多次发生地面塌陷的地方,仍将是今后地面塌陷的多发地段。过去地面塌陷轻微的地方或多或少地存在着可能导致地面塌陷的不良因素,不可忽视。查明各种隐患,杜绝地面塌陷的产生，是一个必须解决的问题。