不同地質(zhì)建造類型的生態(tài)環(huán)境功能特征
——以西昌地區(qū)為例

張騰蛟, 劉洪,, 歐陽淵, 張景華, 張振杰， 李樋

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081； 2.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059; 3.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083)

0 引言

地表基巖經(jīng)風化作用形成的疏松表層土壤是陸地植物圈生長的基質(zhì)，在相同、相近的氣候條件下，不同建造單元會孕育不同的生態(tài)環(huán)境特征，從而影響動植物的空間分布格局[1-5]。在地質(zhì)學中，在一定的大地構(gòu)造條件下所產(chǎn)生的具有成因聯(lián)系的一套巖石的共生組合，稱為地質(zhì)建造。因此，在一定的氣候條件下，不同的地質(zhì)建造會直接影響其上覆生態(tài)系統(tǒng)，產(chǎn)生不同的生態(tài)環(huán)境效應。在全球構(gòu)造運動的大背景下，形成了以全球性的構(gòu)造演化和構(gòu)造活動為背景的陸海分布格局，形成了不同的大陸性和海洋性氣候[6]。同時區(qū)域性的地質(zhì)運動決定了區(qū)域地貌格局、地表組成、成土過程、自然環(huán)境與生態(tài)組成等生態(tài)環(huán)境因子和生態(tài)系統(tǒng)過程[7]，造成區(qū)域性生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能的分異，也是影響地球表面非地帶性規(guī)律的決定性因子，控制著生態(tài)系統(tǒng)演化的方式與方向。巖石圈及其構(gòu)造運動，尤其是新近紀以來的新構(gòu)造運動，繼承了老構(gòu)造運動的特征，是造就現(xiàn)今海陸分布、地表形態(tài)、海洋環(huán)流、大氣環(huán)流以及“陸-海-大氣”之間相互作用格局的最重要驅(qū)動力[7]，從而也是形成現(xiàn)今不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)演變方式、方向和速率方面存在差異的重要力量之一。地質(zhì)建造是形成現(xiàn)今區(qū)域生態(tài)環(huán)境格局的物質(zhì)基礎，并與海拔、地貌、氣候和人類活動等其他地質(zhì)生態(tài)條件一起，塑造了現(xiàn)今的生態(tài)環(huán)境特征[8]。因此，深入研究生態(tài)系統(tǒng)與地質(zhì)建造及構(gòu)造活動的關(guān)系，探討不同地質(zhì)建造單元的生態(tài)環(huán)境效應，對服務生態(tài)保護修復和國土空間規(guī)劃具有十分重要的意義。本文基于詳盡的野外實地調(diào)查和地球化學分析，采用主成分分析法從復雜的地質(zhì)、地理條件和地球化學成分中尋找元素的繼承性關(guān)系； 通過不同建造單元之間的元素變化分析不同建造單元之間的差異性和相似性，為下一步生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作提供思路。

1 西昌地區(qū)地質(zhì)建造劃分

西昌市位于上揚子古陸西緣的康滇斷隆帶中北部(圖1[8-10])，在地貌上兼具干熱峽谷(如雅礱江河谷等)、高寒山區(qū)(如牦牛山—磨盤山區(qū)、螺髻山區(qū)等)、中高侵蝕山區(qū)(北山、東河、普詩等地)和中山寬谷盆地(如安寧河谷、邛海盆地等)等地貌類型[8，11-13]。

圖1 西昌市大地構(gòu)造位置(據(jù)[8-10]修改)

古太古代至中新元古代，西昌地區(qū)變質(zhì)結(jié)晶基底形成[14]，該階段演化進程經(jīng)歷了原始陸核形成，陸內(nèi)裂谷，元古宙洋盆打開、俯沖、閉合，再到陸-陸碰撞造山，形成揚子板塊聯(lián)合古陸[15]，為一個完整的威爾遜旋回。中生代時揚子板塊西緣經(jīng)歷碰撞造山、攀西裂谷期和陸相盆地發(fā)展期，總體為匯聚型構(gòu)造背景[16]。新生代，印度板塊和歐亞板塊碰撞，側(cè)向走滑擠壓及青藏高原隆升，是大涼山區(qū)現(xiàn)代地質(zhì)構(gòu)造的形成期[17-18]。經(jīng)過多期次的構(gòu)造演化，在該地區(qū)逐步形成了底部的前震旦紀基底，西部的復雜造山帶(牦牛山—磨盤山區(qū))，中部的河谷盆地(安寧河谷、邛海盆地)以及東部的震旦紀—白堊紀沉積蓋層(瀘山—北山—普詩一帶)。按照沉積建造特征及其演化、空間分布、大地構(gòu)造屬性、巖漿活動等重要標志，集合各建造單元的生態(tài)地質(zhì)屬性，劃分適用于生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的建造構(gòu)造單元有11個類(表1，圖2)。

表1 西昌地區(qū)建造單元劃分方案

圖2 西昌地區(qū)建造構(gòu)造簡圖

2 土壤的元素繼承性和風化程度

2.1 土壤主成分分析

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是一種統(tǒng)計方法。通過正交變換將一組可能存在相關(guān)性的變量轉(zhuǎn)換為一組線性相關(guān)的變量，轉(zhuǎn)換后的這組變量叫主成分。通過對研究區(qū)樣品的主成分分析，得到3種介質(zhì)(土壤、成土母質(zhì)、基巖)的載荷信息，累加得到綜合地球化學信息(表2)。

表2 3種介質(zhì)的PCA載荷

從3種介質(zhì)的地球化學綜合信息來看，土壤層、母質(zhì)層基本上繼承了基巖層的地球化學特征。從相關(guān)系數(shù)的變化來看，土壤層與母質(zhì)層的相關(guān)系數(shù)高達0.8(表3)，母質(zhì)層與基巖層的相關(guān)系數(shù)為0.65，土壤層與基巖層的相關(guān)系數(shù)為0.7。整體來看在成壤過程中基巖的地球化學特征得到了繼承，但在成壤過程中其他原因?qū)е铝瞬糠值厍蚧瘜W元素的變化。

表3 3種介質(zhì)的相關(guān)系數(shù)矩陣

西昌地區(qū)的土壤地球化學綜合信息圖(圖3(a)，(b)，(c))表明3種介質(zhì)中元素遷移基本穩(wěn)定，土壤中的Cu基本上繼承了母質(zhì)層和基巖的Cu的分布特征(圖3(d)，(e)，(f))，在基巖風化成母質(zhì)層及成壤后活動性較大，遷移能力較強(表4)。土壤中的Zn元素基本繼承了母質(zhì)層Zn元素的特征(圖3(g)，(h)，(i))，但在螺髻山區(qū)北側(cè)，Zn元素表現(xiàn)為從基巖到土壤逐漸升高的趨勢(表4)。Mo元素在母質(zhì)層和基巖層中的分布形態(tài)基本一致(圖3(j),(k),(l))，但二者與土壤中的分布形態(tài)有一定差別，說明在基巖風化過程中Mo元素遷移能力極弱，但成壤以后遷移能力極強(表4)。此外，Mo元素在表層土壤中明顯趨于富集。Mn元素在風化過程中遷移能力較強，很容易淋濾掉，導致了母質(zhì)層中Mn元素與基巖有一定差別(圖3(m),(n),(o))，但成壤以后，Mn元素遷移能力較弱，土壤層基本上繼承了母質(zhì)層的特征(表4)。土壤中的Sr基本上繼承了母質(zhì)層的Sr(圖3(p),(q),(r))，在基巖風化成母質(zhì)層的過程中Sr的活動性比較大，而成壤后遷移能力較弱(表4)。土壤中的B元素與Sr元素類似(圖3(s),(t),(u))，基本上繼承了母質(zhì)層的B，在基巖風化成母質(zhì)層的過程中B的活動性比較大，具有較強的遷移能力，而成壤后遷移能力較弱(表4)。

表4 6種營養(yǎng)元素含量在3種介質(zhì)間的相關(guān)性

圖3-1 研究區(qū)地球化學綜合信息

圖3-2 研究區(qū)地球化學綜合信息

不過，不論是PCA地球化學綜合信息還是以上幾種營養(yǎng)元素圖中，在螺髻山北部地區(qū)的黃棕壤母質(zhì)層和土壤層卻表現(xiàn)出了與基巖完全不同的地球化學特征，可能是由于其位于地形的梯度帶，地形較為陡峭，且位于山體陰坡。山頂上的紫色土中的部分地球化學元素可能隨流水進行了一定距離的遷移，造成了該區(qū)的母質(zhì)層和土壤層地球化學元素特征的不一致變化。

經(jīng)風化成壤作用過程，表層土壤元素含量特征總體承襲了土壤母質(zhì)和基巖的地球化學特點，基巖的類型是土壤元素豐缺的重要決定因素，但是由于不同元素的化學性質(zhì)差異，在遷移過程中表現(xiàn)出不同程度的富集和流失，同時在成壤過程中，海拔的變化和植被種類也對土壤層的化學性質(zhì)有一定影響。

2.2 土壤的淋溶系數(shù)和風化指數(shù)分析

土壤是在成土母質(zhì)、氣候、生物、地形和時間等眾多成土因素作用下形成的歷史自然體[20-21]，在一定的區(qū)域內(nèi)，成土母質(zhì)與下伏地質(zhì)建造有關(guān)，氣候、生物等因素則與海拔直接相關(guān)[5]。因此，在一定的自然地理條件下，影響巖石成土速率最大的2個因素應該為母巖巖性和海拔。西昌地區(qū)不同調(diào)查點的β值隨著海拔的升高表現(xiàn)出微弱的下降趨勢(圖4(a))，表明高海拔地區(qū)的淋溶作用比低海拔地區(qū)強，原因是由于在西昌地區(qū)內(nèi)高海拔地區(qū)的采樣點的地貌類型均為高地山頂，地勢平緩，基本上不存在基巖裸露區(qū)，主要植被為草地，土壤多為山頂殘積物和緩坡殘積物，這種條件有利于淋溶作用的發(fā)生和鉀、鈉氧化物的積累，而低海拔地區(qū)土壤層較厚，坡積物較多，人類活動強，坡形較陡，母質(zhì)、殘積物無法保存，水土流失較為嚴重，淋溶作用很難穿透其土壤層。不同調(diào)查點的μ值隨著高程的增加呈現(xiàn)出微弱的下降趨勢(圖4(b))，表明隨著海拔的升高，風化程度降低。這與野外現(xiàn)象較為符合： 海拔較低(2 000 m以下)的區(qū)域人類活動強，植被覆蓋低，風化程度高，基巖出露較少。值得注意的是，不管是土壤淋溶系數(shù)(β)還是土壤風化指數(shù)(μ)，巖漿巖類調(diào)查點的數(shù)據(jù)均大于砂巖類和泥巖類的調(diào)查點，說明在相同的海拔等環(huán)境因素下，巖漿巖類建造區(qū)的成土速率大于砂巖類建造區(qū)和泥巖類建造區(qū)，而砂巖類建造的成土速率和泥巖類建造區(qū)應該相當。

(a) β與海拔相關(guān)性圖解 (b) μ與海拔相關(guān)性圖解

但在巖石風化成壤的過程中，不同的元素具有不同的地球化學性質(zhì)和行為。例如，化學性質(zhì)活潑的堿金屬和堿土金屬元素或氧化物極易發(fā)生流失，如K2O、Na2O、CaO、MgO 等； 而一些化學性質(zhì)穩(wěn)定的元素或氧化物在風化搬運與沉積過程中性質(zhì)穩(wěn)定，受后期作用影響較小不易遷移，如主量氧化物SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、P2O5，高場強元素Th、U、Zr、Hf、Nb、Ta、Y以及稀土元素等[22]。因此，在基巖風化、成壤作用以及后期保持等過程中不同元素具有不同的分布特征，不同程度地反映了下伏基巖的地球化學性質(zhì)。

2.3 土壤地球化學元素分布和遷移規(guī)律

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡等機器學習方法對西昌地區(qū)地球化學(巖石、母質(zhì)層和土壤)、氣候(降水和氣溫)、地形(海拔、坡向、坡角)和植被(類型和長勢)等數(shù)據(jù)進行深度挖掘，進而獲取區(qū)內(nèi)土壤地球化學分布和遷移規(guī)律(圖5)。

(a) 按照基巖地球化學重要性排列，越靠右的元素和氧化物受基巖影響越大

進一步研究表明，除Nb、Zr和Cr 3種元素外，Ni、Sm、Ba、Ce、Sn、K、Cu、U、Er、Th等元素分布也明顯受基巖地球化學控制(圖5(a)，(c))，而Hg、Si、N、Yb、Mn、Eu、Ge、Mo、Fe、P、Ti、La、Nd、Se、Sr、As、S、Y、Dy、Lu、Tm、B等元素受地形影響較為顯著(圖5(b)，(c))，而植被和氣候?qū)Ρ緟^(qū)土壤地球化學分布的影響并不如地形和基巖地球化學2種因素顯著。這是因為氣候和植被往往在大尺度范圍內(nèi)影響土壤類型和其地球化學元素的分布，而在小尺度范圍內(nèi)地形的變化往往干擾著土壤的空間分布特征[23]。地形可以改變小范圍內(nèi)的水流方向和速率，進而影響著局部的有效水巖比，巖石風化和成壤作用產(chǎn)生的黏土一般不會留在原地，而是通過溶液或懸浮液從斜坡的高處向低洼處轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移距離可達數(shù)百米[23]，不同元素地球化學性質(zhì)的差異造成了轉(zhuǎn)移過程中物質(zhì)重組和再分配的不均等性，形成了地球化學元素分布的顯著差異。地形還影響著溫度和植被的長勢，它們均會影響巖石風化和成壤作用的物理和化學過程，溫度和植被的差異造成了這種物理和化學過程的差異，從而也影響著土壤地球化學元素的分布。例如： 在酸性土壤中，有機化合物能夠在溶液中或膠態(tài)懸浮液中遷移，其中富含的絡合有機酸，可固定鋁、鐵或其他金屬，使得原本在這種pH值和Eh值條件下不能溶解的鋁和鐵等元素可以移動； 而不同長勢的植被的腐敗會造成土壤中有機質(zhì)含量的顯著差異，從而造成Al和Fe等元素的不均勻遷移。

通過系統(tǒng)聚類分析，研究區(qū)內(nèi)的地球化學元素控制因素可進一步分為4類： I類為難遷移元素，主要為受控于基巖的成分，包括Pb、Cu、Sn、K、Cr、Zr和U等元素，此類元素在后期巖石風化及成壤作用中發(fā)生水-巖反應的比例較低，總體遷移能力較弱； Ⅱ類為較易遷移元素，受控于基巖和其他后期因素的綜合影響，包括Ti、Mg、Fe、Si、B、Zn、和Al等元素，此類元素在后期巖石風化及成壤作用中較易發(fā)生水-巖反應，總體遷移能力一般； Ⅲ類元素為易遷移元素，主要受控于地形和氣候等后期因素的影響，包括S、Cl、As、Yb、Hg、N、P、Se、Mn和Mo等元素，此類元素在后期巖石風化及成壤作用中極易發(fā)生水-巖反應，總體遷移能力強； IV類元素可能為受后期生物或者污染影響嚴重的元素，包括Ca、Pr和Cd元素。

總體上來說，在西昌地區(qū)存在一套完整的基巖—母質(zhì)—土壤—植物的營養(yǎng)元素傳導鏈，對于不同建造單元的評級評價中，對于難遷移元素可以適當降低其他生態(tài)地質(zhì)要素的影響權(quán)重，對于易遷移元素則可以降低建造單元的化學性質(zhì)權(quán)重，而對于較易遷移的元素需要充分考慮各種生態(tài)地質(zhì)要素的影響。

3 地質(zhì)建造類型與生態(tài)環(huán)境

3.1 土壤和植被分布特征

根據(jù)涼山州農(nóng)業(yè)局編纂的《涼山州土種志》和生態(tài)地質(zhì)調(diào)查成果，本區(qū)除較廣的紅壤(鐵鋁土綱)、水稻土(人為土綱)和紫色土(初育土綱)外，還有黃棕壤(淋溶土綱)、棕壤(淋溶土綱)與黑氈土(高山土綱)。西昌市土壤分布具有明顯的垂直分帶和水平分帶特征。在中部的安寧河谷和邛海盆地等低洼地區(qū)分布的主要土壤為水稻土，東部褶皺山區(qū)分布的土壤主要為紫色土，褶皺山區(qū)的較高海拔地段還分布有暗棕壤和黑氈土，南部的螺髻山從山麓往上依次為紅壤、黃棕壤，西側(cè)的牦牛山麓主要分布著紅壤和紫色土，往上依次為棕壤、黃棕壤，山頂為黑氈土。

3.2 土壤和植被分帶性

西昌地區(qū)土壤類型與海拔、地質(zhì)建造類型具有明顯的相關(guān)性(圖6，圖7)。水稻土屬于人為土，是由各種地帶性土壤、半水成土和水成土經(jīng)過水耕熟化培育而成[24]。因此，水稻土的分布主要受人為活動影響明顯，主要分布在人類耕作活動較多的低海拔第四紀陸相松散堆積建造區(qū)。紫色土屬于初育巖性土，其形成受制于成土母質(zhì)的類型。西昌市紫色土主要分布在瀘山、北山、蕎地、螺髻山等海拔1 300～3 000 m的中高山地和丘陵區(qū)，并主要與侏羅紀—白堊紀陸相碎屑巖建造出露位置相吻合。在這個建造單元中，除較高海拔地區(qū)分布著黑氈土、黃棕壤和暗棕壤外，其他地區(qū)基本分布為紫色土(圖6,圖7)。紅壤屬于鐵鋁土，是中亞熱帶生物氣候旺盛的生物富集和脫硅富鐵鋁化風化過程相互作用的產(chǎn)物，能風化形成的紅壤的巖石較多，主要包括紅色黏土、紅色砂泥巖、花崗巖、千枚巖、玄武巖等，主要分布在新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造、三疊紀陸相碎屑巖建造、三疊紀中酸性巖建造、二疊系陸相基性巖建造及前寒武紀中酸性巖建造的地區(qū)。西昌地區(qū)的紅壤集中分布于以下4個地帶： 牦牛山銀廠鄉(xiāng)西側(cè)的溝谷，且寬度向雅礱江逐漸變窄； 北自安寧河谷西側(cè)丘陵地帶的民盛，經(jīng)開元，轉(zhuǎn)西至馬鞍山連片分布； 安寧河谷東側(cè)四合至黃水呈斷續(xù)分布； 螺髻山北麓以及大箐梁子到安哈一帶。從紅壤分布可以看出，紅壤主體分布在河谷向中高山過渡的丘陵地區(qū)，僅有少量的紅壤插入分布在山地和中高山之上(圖6，圖7)。棕壤、黃棕壤和暗棕壤屬于淋溶土，它們分布在較高海拔山區(qū)，而黑氈土屬于高山土，它是本區(qū)分布最高的土壤(圖6，圖7)。

注： 土壤數(shù)據(jù)來源于國家科技基礎條件平臺——國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)中心(http: //www.geodata.cn)。

(a) 不同建造單元的土壤類型與海拔關(guān)系圖 (b) 研究區(qū)不同土壤類型采樣位置

這幾種土壤類型具有明顯的分帶性: 從河谷到山梁，隨著高程的升高，土壤類型由耕作區(qū)和中-低山區(qū)的水稻土、紅壤、紫色土逐步過渡為山區(qū)的黃棕壤、棕壤(海拔2 200～3 000 m)，局部地段海拔3 000 m以上過渡為高山草甸區(qū)的黑氈土。黑氈土是發(fā)育于高原亞熱帶草甸植被下的土壤[24]，其受建造背景控制作用較小，主要由上覆草地腐殖而產(chǎn)生。

土壤是在成土母質(zhì)的基礎上形成和發(fā)育的“獨立自然體”，是人類周圍環(huán)境中變化最復雜、最頻繁，各種信息最豐富、最敏感的部分[25]，處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈的交接地帶，各種界面反應、元素遷移、能量轉(zhuǎn)換等過程長期而持久[26]。地質(zhì)建造是土壤形成的物質(zhì)基礎，土壤下的基巖為上述反應提供了物質(zhì)基礎和地球化學背景。而土壤中的微生物、植物等又在其自身的發(fā)展過程中結(jié)合氣候、環(huán)境、地形等多種因素對土壤進行改造，土壤的發(fā)育又會加速巖石的風化與分解。這種復雜而又巧妙的過程，使土壤成為各個圈層之間的交互地帶。土壤在形成過程中，其成土母質(zhì)的許多特性，如質(zhì)地、顏色、礦物成分等，都被不同程度地繼承下來。但不同地質(zhì)建造單元形成的同一種土壤，其化學組成差別也非常大，同一地質(zhì)建造上形成的不同土壤，物理化學性質(zhì)也具有顯著差別。土壤的物理化學性質(zhì)可受到各個圈層之間的相互作用而改變，因此，對于土壤營養(yǎng)元素含量的評價，應將其所處的地質(zhì)建造單元作為重要的評價因素，并綜合考慮海拔、植被、氣候環(huán)境等其他因素的影響。

4 不同地質(zhì)建造單元的生態(tài)功能屬性

不同的地質(zhì)建造單元在不同的沉積和構(gòu)造環(huán)境條件下形成，母巖風化可造成土壤中的營養(yǎng)元素含量不同，尤其是微量元素的含量及其對植物生長的適宜性更是至關(guān)重要，因而不同地質(zhì)建造單元具有不同的營養(yǎng)元素適宜性等生態(tài)地質(zhì)屬性，呈現(xiàn)差異化的生態(tài)功能屬性。

植物所需的營養(yǎng)元素有17種，其中C、H、O是植物體的重要組成部分，約占植物體質(zhì)量的90%以上，它們主要來源于空氣和水，通常不會缺乏。其余的14種元素，都主要由土壤補給[24]。土壤中的營養(yǎng)主要來自于母巖的風化，同時，一些營養(yǎng)元素還以有機態(tài)形式貯存。按照植物生長所需要的數(shù)量，可分為大量元素和微量元素。土壤中存在的8種主要微量元素為Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl和Ni。之所以被稱為微量元素是因為植物對它們的需要量很小，它們在土壤中的含量也極少。盡管如此，微量元素對植物的健康生長起著極其重要的作用，有時甚至超過大量元素的作用。植物缺乏微量元素時，可出現(xiàn)植株矮小、低產(chǎn)、早衰或死亡等。過量的微量元素也會造成植物的中毒[27-28]。在自然環(huán)境條件下，土壤中的微量元素主要受地質(zhì)背景的控制，因此，通過收集研究區(qū)1∶20萬區(qū)域地球化學測量數(shù)據(jù)，并結(jié)合《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》，選取了研究區(qū)的5種微量元素(Cu、Zn、Mn、Mo、B)作為評價各建造構(gòu)造單元生態(tài)功能的重要指標。將這5種微量元素分為過量、很豐、豐、適中、較缺、缺乏等6個標準(圖8)。

JKms.侏羅紀—白堊紀陸相碎屑巖建造； Tss.三疊紀陸相碎屑巖建造； Tγδ.三疊紀中酸性巖建造； ZPca.震旦紀海相碳酸鹽巖建造； Ptpr.元古宙火山碎屑巖建造； Ptγδ.元古宙中酸性巖建造。

(1)第四紀陸相松散堆積建造。該建造單元巖石結(jié)構(gòu)疏松，風化層較厚，質(zhì)地較均勻、黏細，在不同環(huán)境下風化形成泥炭土、沼澤土和水稻土等，河谷和山麓區(qū)的不同土壤也易經(jīng)耕作熟化形成水稻土(圖9(a))，土壤呈微酸性。該建造分區(qū)內(nèi)的水資源十分豐富。地表水系發(fā)育，有安寧河及其支流等大小河流，也存在邛海等斷陷湖； 地下水以盆地孔隙水和層間水為主，其厚度一般在50 m，水位一般埋深1～5 m，水質(zhì)較好?？傮w來看，河谷中的水稻土土層深厚，營養(yǎng)元素豐富，適合作物生長，其中安寧河谷已經(jīng)成為四川省重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)。

(2)新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造。母巖主要為昔格達組半成巖，膠結(jié)物主要為鈣質(zhì)。該類巖石裂隙發(fā)育，軟硬不一，結(jié)構(gòu)疏松，易風化解體(圖9(b))。風化層較薄，質(zhì)地為重壤或中壤，砂礫粒含量高； 風化形成的土壤一般為紫色土，經(jīng)淋溶后呈弱酸性，富含K和Mg，而較貧乏有機質(zhì)和氮。區(qū)內(nèi)的水資源豐富。地表水系發(fā)育，有安寧河及其支流等大小河流，同時也存在邛海等斷陷湖； 地下水以盆地孔隙水和層間水為主，分布于河漫灘和一級階地，水位一般埋深1～5 m，水質(zhì)較好。總體上看，該建造內(nèi)微量營養(yǎng)元素整體可以滿足植物生長的要求，水文條件良好，但有機質(zhì)缺乏，可以注意后期的補給。

(3)侏羅紀—白堊紀陸相碎屑巖建造。在中低海拔區(qū)易形成紫色土，在高海拔區(qū)可形成高山土和淋溶土。該區(qū)整體土體淺薄(圖9(c))，質(zhì)地為重壤或中壤，呈弱酸性，在成土過程中，鹽基淋溶、堿土金屬殘存不多，土壤中的硅酸鹽因遭受破壞后Si元素逐漸遷移流失,土壤中Cu、Zn、Mo和B等營養(yǎng)元素含量適宜，土壤含水豐富，構(gòu)造活動不強烈，地質(zhì)災害較少。地表水系較發(fā)育，有孫水河、東河、鵝掌河等大小河流； 地下水主要類型為孔隙裂隙水，孔隙裂隙水以大氣降水補給為主，水量受季節(jié)變化影響大，以孔隙裂隙水或?qū)娱g孔隙水的形式排泄，對生態(tài)影響不大?？傮w上看，該建造區(qū)的營養(yǎng)元素適宜，水文條件良好，地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定，但土體較薄，缺乏有機質(zhì)，地勢起伏多變，對該建造區(qū)的生態(tài)群落類型具有一定的影響。

(a) 第四紀陸相松散堆積建造典型景觀和上覆水稻土剖面 (c) 新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造典型景觀和上覆紫色土剖面

(4)三疊紀陸相碎屑巖建造。在中低海拔區(qū)易形成紅壤，在高海拔區(qū)可形成高山土和淋溶土。土層一般較厚，質(zhì)地多為輕壤或中壤土，土壤中Cu、Zn、Mo和B等營養(yǎng)元素含量均適宜，土壤含水豐富。構(gòu)造活動不強烈，地質(zhì)災害較少。地下水主要類型為基巖裂隙水，基巖裂隙水以大氣降水補給為主，水量受季節(jié)變化影響大。該建造區(qū)主要形成紅壤，土層較厚，營養(yǎng)元素含量能滿足植被的需求，鐵鋁元素相對富集，但該建造區(qū)有一定程度的水土流失出現(xiàn)，主要為人為因素引起。

(5)三疊紀中酸性巖建造。在中低海拔區(qū)易形成紅壤，在高海拔區(qū)可形成高山土和淋溶土。土層一般較厚，質(zhì)地多為輕壤或中壤土，呈弱酸性。土壤中Cu、Zn和Mo等營養(yǎng)元素含量均較適宜，但缺乏B，土壤含水豐富。構(gòu)造活動較為強烈，發(fā)育以泥石流為主的地質(zhì)災害，屬于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)。該區(qū)內(nèi)土壤在水土保持措施差的情況下，極易發(fā)生土壤侵蝕，使土壤肥力降低，土壤環(huán)境質(zhì)量變差，并最終影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。地表水主要為安寧河和雅礱江的小支流； 地下水仍以基巖裂隙水為主，裂隙水偏硅酸，具有形成偏硅酸型富Sr優(yōu)質(zhì)礦泉水的條件?；鶐r裂隙水徑流途徑短，以泉水形式排泄?；◢弾r石堅硬，但所處區(qū)域的構(gòu)造活動強烈，仍發(fā)育以泥石流為主的地質(zhì)災害，屬于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)。該建造區(qū)營養(yǎng)元素基本可以滿足植被的需求，但是部分地區(qū)極易發(fā)生土壤侵蝕和地質(zhì)災害，導致生態(tài)功能屬性降低。

(6)二疊紀基性—超基性巖建造。在中低海拔區(qū)易形成紅壤，在高海拔區(qū)可形成高山土和淋溶土。巖石易風化解體，形成較厚的風化層，質(zhì)地一般為壤質(zhì)，保水性能強，呈中性或弱堿性。從植物生長所需的微量元素來看，該建造區(qū)內(nèi)Cu、Zn、Mo和B元素含量均較適宜，整體可以滿足植物生長的要求。地表水有則木河、昭覺河等； 地下水類型為基巖裂隙水，地下水水位埋深較大，且為重碳酸型水。基巖裂隙水沿地勢緩轉(zhuǎn)折處及溝谷地帶以泉水形式排泄，對生態(tài)影響不大。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害受近南北向斷裂控制，沿斷裂兩側(cè)發(fā)育，主要為泥石流、滑坡、崩塌等，但總體屬于地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū)。總體上該建造區(qū)生態(tài)功能屬性良好，適合發(fā)展林業(yè)。

(7)寒武紀海相碎屑巖建造。巖石類型主要為砂巖、泥巖，由于礦物中含大量的石英，抗風化能力較強，風化殘積物厚度較薄，多為原巖的碎屑殘塊堆積，砂質(zhì)和礫石較多，衍生的土壤質(zhì)地黏重，易板結(jié)，透水性差，表土層極易侵蝕?？扇苄猿煞趾图毩Ｎ镔|(zhì)流失，匱乏各種營養(yǎng)元素，導致所形成的土壤宜林性較差，在干旱地區(qū)造林不易存活。

(8)震旦紀海相碳酸鹽巖建造。在西昌地區(qū)，該區(qū)位于中高海拔區(qū)，主要形成淋溶土黃棕壤。巖石經(jīng)風化溶蝕，碳酸鈣受酸性水溶解，流失，其風化物很薄，由巖石中少量黏土礦物等殘留堆積而成。由于碳酸鹽巖地區(qū)巖溶發(fā)育，上覆土體的水分易隨溶洞或地下暗河流失，使土壤顯得干旱缺水，植被生長緩慢且稀疏，宜林性較差。在干旱地區(qū)造林不易成活。地下水以碳酸鹽巖溶水、碎屑巖孔隙裂隙水和基巖裂隙水為主。碳酸鹽巖溶水主要儲存在碳酸鹽巖類地層中，一般以大泉、暗河的方式排出地表； 孔隙裂隙水主要位于碎屑巖出露區(qū)，以大氣降水補給為主，含水程度不一，干、濕季水量變化大，以裂隙水或?qū)娱g孔隙水的形式排泄。該區(qū)由于主要為碳酸鹽巖區(qū)，生態(tài)功能屬性較差，易發(fā)生石漠化，同時也屬于地質(zhì)災害高發(fā)區(qū)。

(9)元古宙中酸性巖建造。形成厚層的沙壤質(zhì)或壤質(zhì)風化物(圖9(d))，衍生的土壤通透性良好，土層較厚，土壤呈弱酸性，土壤有適合植物生長的Cu、Zn、Mn元素，而相對缺少B元素。地表水有安寧河等； 地下水以基巖裂隙水為主，裂隙水偏硅酸?；鶐r裂隙水徑流途徑短，常沿地勢緩轉(zhuǎn)折處及溝谷地帶以泉水形式出露?？傮w上該區(qū)生態(tài)功能性較好，適合發(fā)展林業(yè)和特色農(nóng)業(yè)，同時該區(qū)屬于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，應注意地質(zhì)災害防治工作。

(10)元古宙火山碎屑巖建造。巖石類型主要有花崗巖、花崗閃長巖等，質(zhì)地堅硬，易發(fā)生物理崩解，形成厚層的沙壤質(zhì)或壤質(zhì)風化物，土壤通透性良好，SiO2、Na2O、K2O含量較高，Al2O3、Fe2O3、P2O5及黏粒成分含量較低，土壤呈弱酸性，易于微酸性及通氣良好的樹種生長，尤其適合各種松、杉等針葉樹種和果林生長。該建造區(qū)出露面積較小，僅有安寧河的一條小支流經(jīng)過，地下水埋藏較淺，局部出現(xiàn)小泉眼。

(11)元古宙基性—超基性巖建造。巖石類型主要有玄武巖、輝長巖等，風化十分迅速，形成較厚的風化層。風化層含有大量的Ca、Mg和P等元素，而虧損K、Na等元素。玄武巖風化形成的土壤質(zhì)地一般為壤質(zhì)或稍黏重，養(yǎng)分狀況良好，保水性強，但通氣狀況比花崗巖風化物質(zhì)稍差。在較濕潤的地區(qū)，可呈中性反應，在干旱地區(qū)則呈弱堿性反應。地表水主要有安寧河等； 地下水類型為基巖裂隙水，地下水水位埋深較大，且為重碳酸型水?；鶐r裂隙水沿地勢緩轉(zhuǎn)折處及溝谷地帶以泉水形式排泄，對生態(tài)影響不大。總體上該建造區(qū)生態(tài)功能性良好，適合發(fā)展各種經(jīng)濟林和對肥力條件要求比較高的針、闊葉樹種。

5 結(jié)論

(1)地質(zhì)建造背景直接制約了成土母質(zhì)及土壤的物理化學性質(zhì)，營養(yǎng)元素在成土母質(zhì)與土壤之間的遷移存在繼承性。土壤中元素的分布主要與下伏基巖和母質(zhì)成分關(guān)系密切，后期因素中地形和氣候水文條件具有一定影響，植被因素影響相對較弱。

(2)西昌地區(qū)的營養(yǎng)元素從基巖—母質(zhì)—土壤—植物的傳導過程是完整的，在今后的建造單元評價工作中，對于難遷移元素可以適當降低其他生態(tài)地質(zhì)要素的影響權(quán)重，對于易遷移元素則可以降低建造單元的化學性質(zhì)權(quán)重，而對于較易遷移的元素需要充分考慮各種生態(tài)地質(zhì)要素的影響。

(3)土壤和植被的分布特征是地質(zhì)大循環(huán)和營養(yǎng)元素的生物小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一，構(gòu)造運動及其演化是形成土壤和生態(tài)現(xiàn)狀的驅(qū)動力，而建造環(huán)境是形成現(xiàn)今土壤和生態(tài)現(xiàn)狀的基礎，建造構(gòu)造條件與海拔、地貌、氣候和人類活動等其他地質(zhì)生態(tài)條件一起，塑造了大涼山區(qū)現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)特征。

致謝：中國自然資源航空物探遙感中心聶洪峰正高級工程師、肖春蕾高級工程師和郭兆成高級工程師，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心李建星正高級工程師、李富正高級工程師、陳敏華高級工程師和黃勇工程師，四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局攀西地質(zhì)隊謝恩順高級工程師、李雁龍高級工程師、肖啟亮高級工程師、曾建高級工程師、文登奎高級工程師和侯謙工程師，成都理工大學趙銀兵教授、李樋博士生，以及華東冶金地質(zhì)勘查局段聲義助理工程師對本研究的開展和本文的撰寫提供了大量幫助，土壤數(shù)據(jù)收集自涼山彝族自治州農(nóng)村農(nóng)業(yè)局，在此一并表示衷心的感謝。