淺析冊亨縣土壤中元素含量與成土母巖的關系

劉宇翔，婁經雙，但仕生，張 安

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查局地質礦產勘查院,貴州貴陽 550005)

本次調查主要以貴州省冊亨縣農用地為主要對象，以生態地球化學理論為指導，開展1∶5萬土壤地球化學調查，客觀評價總體的、綜合的生態地球化學狀況和耕地生產質量水平，重點評價重要的、起主導作用的生態地球化學問題，為耕地利用規劃、農業經濟區劃、種植結構調整、發展現代農業及生態環境治理等提供地球化學依據。

1 地質概況

1.1 地層

縣域內主要發育石炭系、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。

石炭系發育面積較少，于縣城北面賴子山地區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由南向北圍繞石炭系呈條帶狀半圈閉發育，其它呈東西向橢圓狀發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）；其它區域主要發育三疊系，包括羅樓組（T1l）、安順組（T1a）、新苑組（T2x）。

主要巖性：

黑苗灣組（T3hm）：砂泥巖夾灰巖、礫屑灰巖。

邊陽組（T2b）：砂巖、鈣質砂巖、粉砂巖，夾粘土巖。

壟頭組（T2l）：淺灰色中厚層至塊狀淀晶石灰巖、凝結藻灰巖。

坡段組（T2p）：灰、深灰色中厚層狀至厚層狀內碎屑灰巖。

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

新苑組（T2x）：為粘土巖、砂巖夾泥巖、局部夾泥灰巖。

安順組（T1a）：灰、淺灰色中—厚層狀細至粗粒白云巖。

羅樓組（T1l）：灰、深灰、灰綠、紫紅色粘土巖夾泥灰巖。

吳家坪組（P3w）：灰、淺灰色厚層灰巖為主，夾燧石灰巖及鮞?；規r。

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

猴子關組（P2h）：以灰、淺灰色厚層塊狀泥晶灰巖、生物屑灰巖為主。

威寧組（CP1w）：灰、淺灰色中厚層狀至塊狀泥晶灰巖。

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）主要發育于溝谷兩邊及小盆地低洼地段。硅質蝕變帶分布于南盤江北面的板其和納板附近。

1.2 構造

調查區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理石盆地。二疊紀有偏堿性基性巖漿活動，印支—燕山期是主要構造變形期并伴有淺層區域變質作用，造山期有偏堿性超基性巖侵位。主要構造線呈北東、北西、近東西及南北向展布，構造變形期屬印支—燕山期。

（1）斷層：調查區境內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°，此外境內同時發育北西—南東方向的逆斷層及性質不明斷層。

(2)褶皺：調查區境內主要發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—二疊系下統威寧組（CP1w），在背斜核部節理裂隙較為發育。

1.3 礦產資源概況

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

2 土壤元素總體特征

本次調查獲得了3543件耕地表層土壤樣品的有機質、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，用于研究土壤養分和環境的地球化學特征與等級。

為了直觀地表述測區地球化學信息及特征，對調查區采集的3543 件樣品進行以下地球化學參數統計（表1）。

（1）平均值（Xˉ）：分別為調查區某一元素含量的算術平均值Xˉ。

（2）標準離差（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（Cv）：分別用公式Cv=S/Xˉ求得，并用百分數表示，反映元素在地質地球化學作用過程中分散與集中的程度及元素含量的分異強弱變化。

（4）背景值：經Xˉ±3S反復剔除異常值后的背景平均值。

評價區土壤中，12個養分元素，P、K、Mn、Mo含量較低，其余養分元素平均值較高，從土壤酸堿度來看，調查區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值

按照采樣點所處的成土母巖進行分類統計，不同成土母巖含量平均值見表2。根據數據分析，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、有機質含量平均值最高，在成土母巖為灰巖時，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）微量營養元素中，B元素在成土母巖中變化無明顯規律。其他微量中金屬元素在灰巖、白云巖含量急劇增加。微量營養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 中含量遠大于碎屑巖中。微量營養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＞灰巖＞砂巖＞泥巖。其他環境元素總體變化趨勢為：灰巖＞白云巖＞砂巖＞泥巖。其中多數環境元素灰巖與白云巖平均含量差距較小，砂巖與泥巖含量差距小，而成土母巖為灰巖、白云巖時元素的平均含量遠大于在砂巖、泥巖中。

4 土壤中元素地球化學特征

4.1 土壤養分元素分布特征

土壤養分元素或指標包括有機質、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。

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

4.2 土壤環境元素分布特征

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

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

5 結論

根據元素（或指標）地球化學圖及不同成土母巖下的元素含量可得：評價區土壤N、P、K、有機質等含量空間分布表現為平壩顯著高于山地，主要受控于耕作習慣及施肥種類；Cd、As、Hg、Pb、Zn 等元素高背景與區域成礦作用有關，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，區域內的碳酸鹽巖為脆性巖石，在構造運動發生后，形成容礦空間（通道），下部的巖漿通過容礦通道向上運移[5]，經過成巖、風化、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，當成土母巖為碎屑巖時，構造運動發生后，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。