淺析冊亨縣土壤中元素含量與成土母巖的關(guān)系

劉宇翔，婁經(jīng)雙，但仕生，張 安

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,貴州貴陽 550005)

本次調(diào)查主要以貴州省冊亨縣農(nóng)用地為主要對象，以生態(tài)地球化學(xué)理論為指導(dǎo)，開展1∶5萬土壤地球化學(xué)調(diào)查，客觀評價總體的、綜合的生態(tài)地球化學(xué)狀況和耕地生產(chǎn)質(zhì)量水平，重點評價重要的、起主導(dǎo)作用的生態(tài)地球化學(xué)問題，為耕地利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)劃、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境治理等提供地球化學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

縣域內(nèi)主要發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系，其中石炭系地層地表面積約33km2，占縣總國土面積的1.3%；二疊系地層地表面積約104km2，占縣域面積的4%；其它主要為三疊系地層（圖1），各地層巖性見表1。

石炭系發(fā)育面積較少，于縣城北面賴子山地區(qū)的南北走向背斜中心部位，主要為威寧組（CP1w）；二疊系主要在賴子山地區(qū)由南向北圍繞石炭系呈條帶狀半圈閉發(fā)育，其它呈東西向橢圓狀發(fā)育于南盤江北面的板其至納板附近，包括猴子山組（P2h）、吳家坪組（P3w）及合山組（P3h）；其它區(qū)域主要發(fā)育三疊系，包括羅樓組（T1l）、安順組（T1a）、新苑組（T2x）。

主要巖性：

黑苗灣組（T3hm）：砂泥巖夾灰?guī)r、礫屑灰?guī)r。

邊陽組（T2b）：砂巖、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖，夾粘土巖。

壟頭組（T2l）：淺灰色中厚層至塊狀淀晶石灰?guī)r、凝結(jié)藻灰?guī)r。

坡段組（T2p）：灰、深灰色中厚層狀至厚層狀內(nèi)碎屑灰?guī)r。

許滿組（T2xm）：為粉砂質(zhì)粘土巖夾砂巖、鈣質(zhì)砂巖及灰黑色灰?guī)r、上部為灰色泥灰?guī)r。

新苑組（T2x）：為粘土巖、砂巖夾泥巖、局部夾泥灰?guī)r。

安順組（T1a）：灰、淺灰色中—厚層狀細(xì)至粗粒白云巖。

羅樓組（T1l）：灰、深灰、灰綠、紫紅色粘土巖夾泥灰?guī)r。

吳家坪組（P3w）：灰、淺灰色厚層灰?guī)r為主，夾燧石灰?guī)r及鮞?；?guī)r。

合川組（P3h）：灰、深灰色厚層狀塊狀灰?guī)r，夾少量燧石灰?guī)r及粘土巖、粉砂巖。

猴子關(guān)組（P2h）：以灰、淺灰色厚層塊狀泥晶灰?guī)r、生物屑灰?guī)r為主。

威寧組（CP1w）：灰、淺灰色中厚層狀至塊狀泥晶灰?guī)r。

許滿組（T2xm）、坡段組（T2p）、壟頭組（T2l）、邊陽組（T2b）及黑苗灣組（T3hm）及第四系（Q）主要發(fā)育于溝谷兩邊及小盆地低洼地段。硅質(zhì)蝕變帶分布于南盤江北面的板其和納板附近。

1.2 構(gòu)造

調(diào)查區(qū)地處右江盆地西北部，毗鄰揚子陸塊西南邊緣[1]，晚古生代以來為陸內(nèi)斷陷盆地沉積，早三疊世主要是被動大陸邊緣沉積，中三疊世淪為陸源碎屑復(fù)理石盆地。二疊紀(jì)有偏堿性基性巖漿活動，印支—燕山期是主要構(gòu)造變形期并伴有淺層區(qū)域變質(zhì)作用，造山期有偏堿性超基性巖侵位。主要構(gòu)造線呈北東、北西、近東西及南北向展布，構(gòu)造變形期屬印支—燕山期。

（1）斷層：調(diào)查區(qū)境內(nèi)斷層主要從南西向北東向延伸的逆斷層，斷層傾角大約60°～70°，此外境內(nèi)同時發(fā)育北西—南東方向的逆斷層及性質(zhì)不明斷層。

(2)褶皺：調(diào)查區(qū)境內(nèi)主要發(fā)育賴子山背斜及板其背斜，背斜核部形成高山，核部最老地層為石炭系—二疊系下統(tǒng)威寧組（CP1w），在背斜核部節(jié)理裂隙較為發(fā)育。

1.3 礦產(chǎn)資源概況

調(diào)查區(qū)主要礦產(chǎn)有金、銻、砷、汞、褐鐵、水晶石等礦產(chǎn)資源。調(diào)查區(qū)位于桂西北樂業(yè)金礦，高龍—馬雄金礦田，滇東南富源、羅平金礦區(qū)和貴州省西南部諸金礦田所組成的金三角成礦區(qū)，也稱滇、黔、桂金三角地區(qū)，境內(nèi)蘊藏著豐富的黃金礦產(chǎn)資源[4]。全縣十二個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）中現(xiàn)已探明有巧馬鎮(zhèn)、丫他鎮(zhèn)、者樓街道、冗渡鎮(zhèn)、巖架鎮(zhèn)、百口鄉(xiāng)等六個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）蘊藏著黃金礦產(chǎn)[2-3]。

2 土壤元素總體特征

本次調(diào)查獲得了3543件耕地表層土壤樣品的有機(jī)質(zhì)、氮（N）、磷（P）、鉀（K）、硼（B）、錳（Mn）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉬（Mo）、硒（Se）、鍺（Ge）、碘（I）、氟（F）、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鈷（Co）、鎳（Ni）、釩（V）等共20余項，用于研究土壤養(yǎng)分和環(huán)境的地球化學(xué)特征與等級。

為了直觀地表述測區(qū)地球化學(xué)信息及特征，對調(diào)查區(qū)采集的3543 件樣品進(jìn)行以下地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計（表1）。

（1）平均值（Xˉ）：分別為調(diào)查區(qū)某一元素含量的算術(shù)平均值Xˉ。

（2）標(biāo)準(zhǔn)離差（S）：分別反映元素原始含量的離散狀況，即元素含量值與其平均值的偏離程度。

（3）變異系數(shù)（Cv）：分別用公式Cv=S/Xˉ求得，并用百分?jǐn)?shù)表示，反映元素在地質(zhì)地球化學(xué)作用過程中分散與集中的程度及元素含量的分異強(qiáng)弱變化。

（4）背景值：經(jīng)Xˉ±3S反復(fù)剔除異常值后的背景平均值。

評價區(qū)土壤中，12個養(yǎng)分元素，P、K、Mn、Mo含量較低，其余養(yǎng)分元素平均值較高，從土壤酸堿度來看，調(diào)查區(qū)土壤整體呈酸性土壤。

3 不同成土母巖土壤各元素含量或指標(biāo)值

按照采樣點所處的成土母巖進(jìn)行分類統(tǒng)計，不同成土母巖含量平均值見表2。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，各元素在不同成土母巖中分布特征（圖2、圖3）如下：

表2 成土母巖在土壤中平均含量對比表

（1）大量營養(yǎng)元素中，K 元素砂巖、泥巖中元素平均含量較碳酸鹽巖高，其他元素在成土母巖為白云巖時，N 元素、有機(jī)質(zhì)含量平均值最高，在成土母巖為灰?guī)r時，P元素含量最高，N、P總體含量趨勢為：碳酸鹽巖＞碎屑巖，但各成土母巖中元素平均值含量變化不大。

（2）微量營養(yǎng)元素中，B元素在成土母巖中變化無明顯規(guī)律。其他微量中金屬元素在灰?guī)r、白云巖含量急劇增加。微量營養(yǎng)元素在不同成土母巖總體變化趨勢為：碳酸鹽巖＞碎屑巖。

（3）有益元素中，Ge元素在成土母巖中元素含量變化不大。在成土母巖為碳酸鹽時Se、I、F 中含量遠(yuǎn)大于碎屑巖中。微量營養(yǎng)元素在不同成土母巖中的含量總體變化趨勢為：碳酸鹽＞碎屑巖。

（4）環(huán)境元素中，Pb元素在成土母巖為白云巖時含量最高，變化趨勢為：白云巖＞灰?guī)r＞砂巖＞泥巖。其他環(huán)境元素總體變化趨勢為：灰?guī)r＞白云巖＞砂巖＞泥巖。其中多數(shù)環(huán)境元素灰?guī)r與白云巖平均含量差距較小，砂巖與泥巖含量差距小，而成土母巖為灰?guī)r、白云巖時元素的平均含量遠(yuǎn)大于在砂巖、泥巖中。

4 土壤中元素地球化學(xué)特征

4.1 土壤養(yǎng)分元素分布特征

土壤養(yǎng)分元素或指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)、氮（N）、磷（P）、鉀（K）、硼（B）、錳（Mn）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉬（Mo）、硒（Se）、鍺（Ge）、鈷（Co）、釩（V）、碘（I）、氟（F）共12項指標(biāo)。

通過對區(qū)域養(yǎng)分元素的地球化學(xué)成圖表明，除了鉀（K）、硼（B）、鍺（Ge）外，土壤中養(yǎng)分元素含量呈西北高、東南低的總體趨勢，與縣域內(nèi)碳酸鹽巖的分布關(guān)系密切。碳酸鹽巖大面積分布的區(qū)域，養(yǎng)分元素含量高；碎屑巖大面積分布的區(qū)域，養(yǎng)分元素含量普遍低（圖4）。

4.2 土壤環(huán)境元素分布特征

土壤環(huán)境元素包括鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、銅（Cu）鎳（Ni）、鋅（Zn）共8項指標(biāo)。

通過對區(qū)域環(huán)境元素的地球化學(xué)成圖表明：土壤中環(huán)境元素含量呈西北高、東南低的總體趨勢，與縣域內(nèi)碳酸鹽巖的分布關(guān)系密切。碳酸鹽巖大面積分布的區(qū)域，環(huán)境元素含量高；碎屑巖大面積分布的區(qū)域，環(huán)境元素含量普遍低（圖5）。

5 結(jié)論

根據(jù)元素（或指標(biāo)）地球化學(xué)圖及不同成土母巖下的元素含量可得：評價區(qū)土壤N、P、K、有機(jī)質(zhì)等含量空間分布表現(xiàn)為平壩顯著高于山地，主要受控于耕作習(xí)慣及施肥種類；Cd、As、Hg、Pb、Zn 等元素高背景與區(qū)域成礦作用有關(guān)，Cr、Ni、Co、V、Cu、鉬、硼、Mn 等親鐵元素主要與碳酸鹽巖地層分布密切相關(guān)，區(qū)域內(nèi)的碳酸鹽巖為脆性巖石，在構(gòu)造運動發(fā)生后，形成容礦空間（通道），下部的巖漿通過容礦通道向上運移[5]，經(jīng)過成巖、風(fēng)化、成土、人為改造等過程，致很多元素在成土母巖為碳酸鹽巖中時含量較高；反之，當(dāng)成土母巖為碎屑巖時，構(gòu)造運動發(fā)生后，不能形成容礦空間（通道），下部的巖漿無法向上運移，成土介質(zhì)全部源于原砂巖、泥巖等碎屑巖，因此，Cd、As、Hg、Pb、Zn等金屬元素及親鐵類元素含量低。