屈家?guī)X管理區(qū)土壤硒元素地球化學(xué)特征及來(lái)源分析

楊栩玥， 阮業(yè)東， 劉冬勤， 楊偉衛(wèi)， 蔡恒安， 王 磊

(湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 大冶 432500)

富硒土壤資源是重要的土壤資源之一,查明土壤硒元素地球化學(xué)分布特征及來(lái)源,有利于富硒土壤資源的圈定和評(píng)價(jià),能夠?yàn)榍規(guī)X地區(qū)富硒農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)提供地球化學(xué)依據(jù)。

研究區(qū)位于湖北省荊門市東南部,背靠大洪山麓,面向江漢平原。自然條件優(yōu)越,地形地貌復(fù)雜多樣。地處鄂中丘陵與漢江平原的過(guò)渡地帶,中部和南部為漢江沖擊平原,漢江兩側(cè)依次為丘陵和低山,東北部為大洪山余脈,西部為鄂西荊山余脈。研究區(qū)及周邊地層屬揚(yáng)子地層區(qū),主要出露有古生界的志留系、泥盆系、石炭系、二疊系,中生界的三疊系、白堊系及新生界的新近系、第四系等。

1 樣品采集與測(cè)試

本次研究共采集表層土壤樣品1 766件,重復(fù)樣35件;巖石樣13件;土壤垂直剖面10個(gè)(采集深層土壤樣品50件)。

本次所有樣品測(cè)試分析均由具有國(guó)家級(jí)資質(zhì)認(rèn)證的湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)。樣品分析準(zhǔn)確度和精密度等質(zhì)量要求按照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,所有數(shù)據(jù)均通過(guò)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局區(qū)化樣品質(zhì)量檢查組的驗(yàn)收。

2 屈家?guī)X地區(qū)硒地球化學(xué)分布特征及來(lái)源分析

2.1 土壤硒元素地球化學(xué)特征

土壤硒元素地球化學(xué)特征值列于表1,從該表可以看出,研究區(qū)硒元素含量平均值與江漢平原平均值相當(dāng),高于中國(guó)土壤(A層)中值。硒元素含量平均值是江漢平原平均值的0.92倍[1-2],是中國(guó)土壤(A層)中值的1.38倍。土壤硒元素含量一般為0.087～4.467 mg/kg,平均值為0.285 mg/kg。

表1 土壤硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

2.2 不同酸堿性土壤中硒元素特征

不同酸堿性土壤硒元素地球化學(xué)特征值見表2,平均值對(duì)比柱狀圖見圖1。由上述圖表得知,酸性土壤與全區(qū)土壤硒含量相當(dāng),不同酸堿性土壤,硒元素表現(xiàn)為堿性土壤>酸性土壤>中性土壤,表明堿性土壤更有利于硒的聚集,通過(guò)相關(guān)性分析,pH值與Se的相關(guān)系數(shù)為0.072,為正弱相關(guān)關(guān)系。

表2 不同酸堿性土壤硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

圖1 不同酸堿性土壤硒元素平均含量對(duì)比柱狀圖

2.3 土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)硒含量的控制

根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)的含量百分比,分為缺乏、較缺乏、中等、豐富、很豐富五個(gè)等級(jí),不同有機(jī)質(zhì)土壤等級(jí)中的硒元素地球化學(xué)特征值見表3,平均值對(duì)比柱狀圖見圖2。由上述圖表得知,不同含量的有機(jī)質(zhì)土壤,硒元素表現(xiàn)為豐富>較豐富>中等>較缺乏>缺乏,通過(guò)相關(guān)性分析,有機(jī)質(zhì)與Se的相關(guān)系數(shù)為0.262。

表3 土壤有機(jī)質(zhì)分級(jí)中硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

圖2 不同含量有機(jī)質(zhì)土壤硒元素平均含量對(duì)比柱狀圖

2.4 土壤硒垂向分布特征

土壤垂直剖面硒元素含量見表4,垂直剖面硒元素含量見圖3。從表4和圖3可看出,10個(gè)土壤垂直剖面點(diǎn)硒含量特征較為相似,Se在表層土壤中有明顯富集的特征,這可能與表層土富含有機(jī)質(zhì)有較大的關(guān)系,QJL1CP06、QJL1CP07、QJL1CP08等剖面為砂質(zhì)潮土,土壤中硒元素容易流失,從而造成深部硒微弱富集。

表4 土壤垂直剖面硒元素含量表(mg/kg)

圖3 土壤垂直剖面硒元素含量圖

2.5 不同成土母質(zhì)硒元素特征

不同成土母質(zhì)土壤硒元素地球化學(xué)特征值見表5，平均值對(duì)比柱狀圖見圖4。從表5和圖4可看出,不同成土母質(zhì)硒含量平均值在0.230～0.397 mg/kg,總體表現(xiàn)為土壤硒含量平均值：茅口組>梁山組、棲霞組并層>全區(qū)>全新統(tǒng)>云臺(tái)觀組>吳家坪組、大隆組并層>大埔組、黃龍組并層>更新統(tǒng)>大冶組>羅鏡灘組>紅花套組>紗帽組。表明屈家?guī)X地區(qū)土壤硒元素在二疊系地層中相對(duì)富集,二疊系地層為硒的主要來(lái)源。

表5 不同成土母質(zhì)土壤硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

圖4 不同成土母質(zhì)土壤硒元素平均含量對(duì)比柱狀圖

2.6 不同土壤類型硒元素特征

不同土壤類型土壤硒元素地球化學(xué)特征值見表6,平均值對(duì)比柱狀圖見圖5。從表6和圖5可看出,不同土壤類型硒含量平均值在0.263～0.561 mg/kg,總體表現(xiàn)為石灰土>黃棕壤>潮土>全區(qū)>黃褐土>水稻土。石灰土、黃棕壤主要分布于二疊系地層一帶,與前述二疊系地層是土壤硒主要來(lái)源相吻合。

表6 不同土壤類型硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

圖5 不同土壤類型硒元素平均含量對(duì)比柱狀圖

2.7 不同土地利用硒元素特征

不同土地利用土壤硒元素地球化學(xué)特征值見表7,平均值對(duì)比柱狀圖見圖6。從表7和圖6可看出,不同土地利用方式硒含量平均值變化范圍為0.263～0.559 mg/kg,總體表現(xiàn)為采礦用地>自然保護(hù)地>林地>居民用地>旱地>全區(qū)>其他園地>果園>設(shè)施農(nóng)用地>水田。采礦用地以基巖出露區(qū)為主,地層主要為二疊系地層,同樣說(shuō)明二疊系地層是土壤硒的主要來(lái)源。

表7 不同土地利用土壤硒元素地球化學(xué)特征值表(mg/kg)

圖6 不同土地利用方式硒元素平均含量對(duì)比柱狀圖

2.8 不同地層單元基巖中硒元素富集特征

研究區(qū)茅口組地層硒含量明顯高于其它地層。根據(jù)表8和圖7,巖石樣品中硒的含量特征表明：Se含量與巖石的巖性及形成的時(shí)代密切相關(guān),而在各時(shí)代形成的巖石中,二疊系茅口組的含量最高,而且含量遠(yuǎn)高于其他時(shí)代的巖石含量;其次,二疊系梁山組、泥盆系云臺(tái)觀組、志留系紗帽組巖石中Se含量也較高,含量分別為0.20 mg/kg 、0.19 mg/kg 和0.16 mg/kg;三疊系大冶組，二疊系吳家坪組、大隆組并層巖石中Se含量略高于大陸地殼,含量分別為0.10 mg/kg 、0.11 mg/kg,石炭系黃龍組、大埔組并層地層Se含量較低,與大陸地殼值接近[3]。研究區(qū)出露的地層中,二疊系茅口組、三疊系大冶組出露最為廣泛,分布于研究區(qū)北東角,為區(qū)內(nèi)土壤中的硒提供了主要物質(zhì)基礎(chǔ)。二疊系地層巖系中以富硒為特征,風(fēng)化后形成殘坡積物,未經(jīng)遠(yuǎn)距離遷移,成為原生帶硒富集的主體天然來(lái)源。

研究區(qū)土壤硒元素分布特征較為明顯(圖8),表現(xiàn)為北東角葉坡生產(chǎn)隊(duì)、鴉谷山生產(chǎn)隊(duì)、郭灣生產(chǎn)隊(duì)等基巖出露地區(qū)普遍較高,高異常區(qū)與茅口組地層出露較為一致,說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)茅口組是主要富硒地層,茅口組地層為研究區(qū)土壤中的硒元素提供了主要的物質(zhì)來(lái)源。

表8 不同地層單元硒元素含量表

圖7 不同地質(zhì)時(shí)代巖石中硒含量對(duì)比圖

3 結(jié)論

(1) 研究區(qū)硒元素空間分布主要受成土母質(zhì)控制,總體表現(xiàn)為高值區(qū)主要分布于北東部崗地地區(qū),該地區(qū)以林地為主,二疊系地層普遍出露。具體表現(xiàn)為：研究區(qū)高值區(qū)分為四個(gè)部分,即葉坡生產(chǎn)隊(duì)北東角、鴉谷山生產(chǎn)隊(duì)北東角采石場(chǎng)、郭灣生產(chǎn)隊(duì)北東角基巖出露區(qū)、東岳生產(chǎn)隊(duì)前磚廠遺留區(qū)。

(2) 研究區(qū)二疊系地層為土壤硒元素主要物質(zhì)來(lái)源,在第四系平原區(qū),Se在表層土壤中有明顯富集的特征,這可能與表層土壤富含有機(jī)質(zhì)有較大的關(guān)系,但土壤為砂質(zhì)潮土?xí)r,土壤中硒元素容易流失,從而造成深部硒微弱富集。

圖8 研究區(qū)硒元素地球化學(xué)圖