成都市土壤元素地球化學(xué)背景

1、成都市土壤元素地球化學(xué)背景四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局區(qū)調(diào)隊(duì) 朱禮學(xué) 劉志祥 陳斌 郵編610213國(guó)土資源部成都巖礦測(cè)試中心 李小英 郵編610081 摘要：本文扼要介紹了成都市轄區(qū)環(huán)境背景及土壤環(huán)境地球化學(xué)背景的調(diào)查方法，重點(diǎn)介紹了成都市土壤第一環(huán)境、第二環(huán)境地球化學(xué)元素的背景值及元素分布特征，地球化學(xué)分區(qū)，首次揭示本區(qū)土壤的地球化學(xué)背景。 關(guān)鍵詞：成都市，土壤，地球化學(xué)背景。 成都市位處四川省中部，四川盆地西部，成都平原腹地，地跨東經(jīng)1020 551050 53北緯300 6310 26，東西長(zhǎng)192km，南北寬148km，幅原12900多平方公里，境內(nèi)有平原、臺(tái)地、丘陵、山地等多種地貌，海拔3

2、875364m，氣候?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，是四川省工農(nóng)業(yè)、政治、經(jīng)濟(jì)文化中心，隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，資源與環(huán)境日漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，土壤與水、大氣、陽光一樣是萬物生長(zhǎng)之源，其環(huán)境背景及現(xiàn)狀倍受人們關(guān)注。由中國(guó)地調(diào)局部署，四川地勘局實(shí)施的國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目“成都平原多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查”首次揭示了成都市土壤環(huán)境地球化學(xué)背景值及元素分布特征。一、成都市土壤環(huán)境背景 成都市轄區(qū)北西部為龍門山區(qū)，南東為龍泉山區(qū)，腹地為平原，平原與山地間分布有淺丘臺(tái)地，龍門山區(qū)為淺覆蓋深切割區(qū)或基巖裸露區(qū). 龍泉山區(qū)為淺切割、淺覆蓋地區(qū)，平原區(qū)為深覆蓋地區(qū)，全區(qū)覆蓋及切割特征見圖1。 除龍門山基巖裸露區(qū)外，全市土壤

3、是以第四系、第三系、侏羅系、白堊系母巖為基礎(chǔ)發(fā)育而成的。主要有水稻土、紫色土、黃土、棕壤等主要土壤類型（圖2）。 全市土地農(nóng)業(yè)綜合分區(qū)可劃分為五大區(qū)： 近郊平原、淺丘糧、油副食品區(qū)；中部平原農(nóng)、牧、漁區(qū)；中部丘陵糧、果（經(jīng)作林、枚區(qū)）；遠(yuǎn)郊中低山林、土特產(chǎn)區(qū)，遠(yuǎn)郊高山水源涵養(yǎng)區(qū)（圖3）。二、土壤環(huán)境元素地球化學(xué)背景調(diào)查方法 不同地球化學(xué)景觀區(qū)，土壤成土母質(zhì)、成土作用、覆蓋厚度、農(nóng)業(yè)土壤利用存在著較大差異。地球化學(xué)背景的影響因素亦較為復(fù)雜，用以確定本地區(qū)地球化學(xué)背景的樣品的采集深度、層位、采集密度、樣品分析介質(zhì)的粒度等應(yīng)力求一個(gè)科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)可行的、易于實(shí)施的模式。經(jīng)國(guó)土資源部物化探研究所（河北廊

4、坊）周國(guó)華等人研究評(píng)估（2000年）認(rèn)為:本地區(qū)土壤第二環(huán)境淺層采集深度00.2m ，第一環(huán)境（深層）深度在0.8m以下，分析樣土壤粒度平原區(qū)過干篩-20目，低山丘陵區(qū)紫色土-40目，土壤樣品中地球化學(xué)元素的分布能較好地反映采樣區(qū)的土壤環(huán)境地球化學(xué)背景。 （一）采樣方法技術(shù) 平原區(qū)采樣深度1.501.80m，丘區(qū)紫色土地區(qū)采樣深度0.400.80m，龍門山區(qū)0.80m以圖1 成都市地層剝蝕與第四系沉積等量線關(guān)系圖圖2 成都市土壤類型分布圖圖3 成都市農(nóng)業(yè)綜合分區(qū)圖下、蒲江地區(qū)部分古河床、古河道地區(qū)由于土壤下1.20m左右存在大面積礫石層，故采樣深度在1.20m左右。 采樣密度：第一環(huán)境樣以4&

5、#215;4km為一采樣大格采集一件樣品，第二環(huán)境樣以1×1km為一采樣大格采集一件樣品，采樣點(diǎn)布置遵從全域均勻的原則，同時(shí)兼顧采樣位置盡可能控制采樣格中的主要有代表性的土壤類型，采樣工作由四川省地勘院完成。 （二）樣品分析測(cè)試 樣品分析測(cè)試由國(guó)土資源部成都巖礦測(cè)試中心完成，第一環(huán)境樣品以4×4km為一分析單元，第二環(huán)境樣品以2×2km為一樣品分析單元，將4件單點(diǎn)樣等量組合為一個(gè)分析樣，第一環(huán)境分析點(diǎn)樣832件，第二環(huán)境分析組合樣品2472件，樣品分析方法見表1樣品分析采取了嚴(yán)密的質(zhì)檢措施，設(shè)置了重復(fù)樣、密碼樣及國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對(duì)樣品分析的準(zhǔn)確度和精確度進(jìn)行考評(píng)

6、，考評(píng)結(jié)果分析質(zhì)量?jī)?yōu)良。所提供分析數(shù)據(jù)基本上客觀，準(zhǔn)確地反映了元素的分布。三、土壤環(huán)境元素地球化學(xué)背景及元素分布特征 為排除特殊異常點(diǎn)及采樣、分析等因素所導(dǎo)致的干擾背景值統(tǒng)計(jì)過程中采用了特殊值（Xi 2X+3S）剔除處理，表2、3為成都市土壤第一環(huán)境、第二環(huán)境元素統(tǒng)計(jì)特征參考數(shù)，其中X2為土壤環(huán)境地球化學(xué)背景平均值。表1樣品分析方法一覽表元素方法代號(hào)元素方法代號(hào)元素方法代號(hào)元素方法代號(hào)CaOJYBeJYLiAAS2SeAFSMgOJYCdAAS1LaJYScJYTFe2O3JYCoJYMnJYSCOMAl2O3XRFCrXRFMoPOLTiJYK2OXRFCuXRFNbXRFThXRFNa2O

7、XRFClXRFNiJYULFSSiO2XRFCcJYN*VJYAuAAS1CCOMPbICPWPOLAsAFSFISPXRFYXRFAgICPGaXRFPH*ZnXRFBiAFSGePOLRbXRFZrXRFBICPHgAFSSnICPBaJYHAAS1SrXRF 注：Au單位為10-9，氧化物和碳單位為×10-2，其余元素單位為×10-2；JY-等離子體光量計(jì)法；XRF-X熒光法；AAS1-無焰原子吸收法；AFS-原子熒光法；ICP-發(fā)射光譜法；AAS2-火焰原子吸收法；COM-燃燒法；IS-離子選擇電極法；POL-極譜法；*-蒸餾法；*去CO2水浸法 （一）土壤環(huán)境元

8、素地球化學(xué)背景為定量描述成都平原土壤地球化學(xué)元素的背景，本文應(yīng)用以下地球化學(xué)特征參數(shù)：X1-元素含量的算術(shù)平均值（其中Au為10-9、氧化物為10-2其余元素為10-6不同）S1-為標(biāo)準(zhǔn)差X2-為元素分析資經(jīng)特殊值剔除處理后（剔除X+3S）算術(shù)平均值S2-為特殊值剔除處理后統(tǒng)計(jì)所得標(biāo)準(zhǔn)鎘差 SiCvi-為變異系數(shù)，計(jì)算公式為：Cvi= XiD-疊加強(qiáng)度，計(jì)算公式為：D=X1·S1/ X2·S2Ki-為濃集克拉克值（Clarke of contration）1 1土壤第一環(huán)境中Fe、Cd、B、Au、Ni、F、Sn、Be、Li、V、Hg、Tl、Cr、Co、Y、Mn、N、Nb、Z

9、n、Pb等20種元素的背景分布高于全國(guó)土壤背景平均值，其中Fe、Cd、B、Au顯著富集，F(xiàn)e、Cd兩元素K1 值均達(dá)到1.63。 1地質(zhì)辭典（二） 地質(zhì)出版社 1981 P250表2成都市土壤第一環(huán)境地球化學(xué)背景統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)表X1S1Cv1X2S2Cv2K1K2DSiO265.4927.4860.11466.1855.7840.0871.010.991.28Al2O313.3532.620.19613.3732.4840.1861.061.021.05Fe2O35.6391.5430.2745.5441.3540.2441.631.041.16CaO2.3413.8861.661.3721.2

10、710.9270.430.774.8Na2O0.8770.5940.6770.8450.5380.6370.530.931.15K2O2.2310.6380.2862.2160.6070.2740.891.051.06MgO1.7721.2230.691.5990.6450.4030.8912.1Ag0.0820.1351.6420.0730.0140.1980.910.9210.83As9.665.9840.6199.1524.7570.520.921.021.33Au2.7535.832.1172.1140.5480.2591.510.8513.85B62.90527.4740.43760

11、.94222.1250.3631.520.911.28Ba445.005124.910.281445.374121.4850.2730.890.971.03Be2.2320.5990.2692.2270.5810.2611.241.041.03Bi0.2990.120.40.2930.1010.3430.980.861.21C0.8571.1081.2940.6130.510.8323.04Cd0.1650.1080.6560.1470.0520.3521.630.712.33Ce67.56318.360.27267.21616.3530.2430.930.941.13ClCo16.146.4

12、830.40215.4334.5110.2921.191.041.5Cr83.32330.2820.36377.71917.340.2231.21.021.87Cu31.50447.9631.52226.2558.5650.3261.090.886.72F630.883225.9530.358611.207170.180.2781.271.041.37Ga17.9465.8840.32817.6275.3190.3021.040.881.13Ge1.390.2290.1651.3990.1990.1421.0811.14Hg0.0560.0711.2570.0490.0270.561.220.

13、453La34.8317.850.22534.7526.940.20.910.951.13Li37.83912.6230.33436.979.9580.2691.230.931.3Mn737.019398.1590.54708.188303.1140.4281.181.21.34Mo0.8140.5870.7210.7520.330.4390.940.951.93N651.552498.0050.764533.469280.8380.5261.140.42.17Nb18.2574.2070.2318.2363.9130.2151.141.031.08Ni36.02215.7490.43734.

14、1239.8940.291.311.011.68P480.253246.8050.514453.019197.9320.4370.870.631.32Pb27.28313.6340.525.5138.290.3251.110.781.76Rb105.26831.3370.298104.39629.9890.2871.041.081.03S 190.028359.5691.892118.84470.910.5970.790.338.1Sb0.6760.3650.5410.6460.3110.4820.810.751.23Sc11.6523.4070.29211.4862.9430.2561.04

15、1.011.17Se0.1510.2181.4410.1190.0650.5490.60.454.26Sn3.1890.7950.2493.1410.7010.2231.260.921.15Sr118.19567.0960.568109.95649.90.4540.650.921.45Th13.6888.9620.65513.2164.5970.3481.060.882.02Ti4703.1881311.3820.2794589.878989.0730.2151.071.011.36Tl0.7320.1510.2060.730.1460.21.221.251.04U2.7161.0720.39

16、52.6030.8140.3130.990.971.37V103.63331.3250.302100.72124.7450.2461.230.991.3W1.7830.6290.3531.7610.5980.340.980.971.08Y27.4374.8310.17627.3354.2580.1561.191.021.14Zn81.15531.1730.38477.84817.3860.2231.140.911.87Zr254.27265.3850.257252.06753.2590.2111.0111.24為原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值。為特異值經(jīng)處理后的統(tǒng)計(jì)值。數(shù)術(shù)平均值 離差 變異系數(shù)CV=S/X

17、與全國(guó)土壤平均值（鄢明才·7）之比 與淺層樣背景平均值之比 表三 Ca、Na、Se、Sr、S、Sb、P、Ba、Mg、K等元素背景低于全國(guó)平均水平，其中Ca、Na顯著貧乏，Ca元素K1值僅0.43，其分布水平低于全國(guó)土壤背景一倍多。Cu、Ge、Ti、Al、Th、Ga、Rb、Sc、Si、Zr、U、Bi、W、Mo、Ce、As、Ag、La等元素背景分布水平與全國(guó)土壤相當(dāng)，其K1值近于1.0。 全域?yàn)镕e高背景區(qū)，從區(qū)域分布看，高Fe分布區(qū)主要集中于龍門山彭灌雜巖分布區(qū)及岷江、湔江兩沖積扇區(qū)，其余地區(qū)次之。 全域Cd分布變化差異波動(dòng)大，高鎘區(qū)主要分布于龍門山區(qū)；江安河及府河下游地區(qū)有零星鎘富集

18、區(qū)存在，盆周高鎘區(qū)明顯受龍門山構(gòu)造帶中中低溫?zé)嵋撼傻V元素Pb、Zn、Cu的局部礦化富集影響，而平壩地區(qū)高Cd成因不明，可能一定程度上受人為因素的影響。 岷江沖積扇及龍泉山紫色土地區(qū)相對(duì)富集硼元素。 受特殊成土作用影響，全域淋溶土綱及鐵鋁土綱土壤分布區(qū)Ca、Na普遍貧乏，主要貧乏區(qū)有蒲江流域，龍泉山北西向緩丘平壩區(qū)。全域貧硒地區(qū)集中分布于龍泉山及其北西緣緩丘平壩地區(qū)，其中成都市及其東南為極端貧硒地區(qū)，Se最低僅0.013×106 （全國(guó)土壤0.2×106 ，鄢明才，1997）。 2土壤第一環(huán)境與第二環(huán)境相比明顯相對(duì)富集Tl、Mn，第一環(huán)境Tl是第二環(huán)境的1.25倍（K2值），

19、Mn 1.2倍（K2值）；第一環(huán)境中S、N、Se、Hg、P、Cd、Sb、Ca、Pb、Au、Bi、Th、Ga、Cu等元素明顯低于土壤第二環(huán)境，其中S僅為第二環(huán)境背景平均值的三分之一，（K2=0.33），N為2.5分之一（K2=0.4），Hg、Se不足一半（K2=0.45）。 Rb、K、Fe、Be、Co、F、Nb、Al、As、Cr、Y、Ni等32種元素在土壤第一環(huán)境和第二環(huán)境中的分配差異極小，背景平均值相近，K2值在1.0左右（表2）。 3土壤第一環(huán)境中元素分布大致可劃分為三種概型： 強(qiáng)分異型（Cv10.5）中分異型（0.2Cv0.5）弱分異型（Cv0.2） （1）強(qiáng)分異型的元素有：Au、S、Ca

20、、Ag、Cu、Se、C、Hg等近20種元素，其直方圖分兩種概型： 單峰右偏型：如Ag、Au、S等元素，該類元素空間分布有如下特點(diǎn)：全域元素近背景分布的觀測(cè)點(diǎn)頻率極高，局部有少量極高值點(diǎn)分布，高值點(diǎn)表現(xiàn)為單點(diǎn)極高異常場(chǎng)，梯度變化極大與背景場(chǎng)極不協(xié)調(diào)。 平緩單峰多峰型：元素分布服從單一正態(tài)或多重正態(tài)分布，典型單峰元素有：As、C、Hg、N、Mo、Mg、Cd等，地球化學(xué)場(chǎng)表現(xiàn)為梯度變化明顯，正負(fù)異常場(chǎng)與背景場(chǎng)梯度變化呈逐變的梯度變化，異常清淅。少量元素如Ca、P、Na等元素表現(xiàn)為多重正態(tài)雙峰結(jié)構(gòu)。地球化學(xué)場(chǎng)表現(xiàn)為不同級(jí)次的區(qū)域地球化學(xué)場(chǎng)分區(qū)明顯，梯度變化大而清晰，元素空間分布與分配受控于不同的母體。

21、 （2）中分異型元素有：B、Ba、Be、Bi、Ce、Cr、F、Ga、Ni、Nb、Pb、La、Li、Rb、Sn、Ti、U、V、Fe、K等25種元素，直方圖為緊湊型單峰，元素含量集中在背景值附近波動(dòng)變化，變幅較小。地球化學(xué)場(chǎng)空間波動(dòng)變化平穩(wěn)，梯度小。 （3）弱分異型元素有：Al、Y、Ge、Si等，直方圖為極高右傾孤峰，地球化學(xué)場(chǎng)空間波動(dòng)變化極小，平緩而無梯度變化。 4全域元素疊加強(qiáng)度D在1.0313.85之間變化。 強(qiáng)疊加元素（D2）有：Au、Ag、S、Cu、Ca、Se、C、Hg、Cd、N、Mg、Th等。以上元素在第一環(huán)境中的分布與分配，受成土過程中不同地質(zhì)起因及人為因素的影響，局部強(qiáng)烈富集，形成

22、極高異常場(chǎng)。受多次地質(zhì)地球化學(xué)疊加作用影響Au、Ag、S、Cu等元素，局部異常場(chǎng)高出背景場(chǎng)幾十倍。 Rb、Be、Ba、Ti、Al等其余37種元素為弱疊加元素，后期地質(zhì)地球化學(xué)疊加作用較弱，異常場(chǎng)偏離正常背景場(chǎng)偏幅極小，一般異常場(chǎng)僅偏離正常場(chǎng)幾倍。 （二）土壤環(huán)境元素地球化學(xué)分布特征 成都市土壤環(huán)境中地球化學(xué)元素的分布嚴(yán)格受不同地域成土母質(zhì)和成土作用的影響，這在土壤第一環(huán)境中表現(xiàn)十分明顯，母質(zhì)分化搬運(yùn)位移小，因此不論土壤第一環(huán)境還是土壤第二環(huán)境元素的分布特征完全與下伏基巖元素特征相似，如在彭灌雜巖地區(qū)系統(tǒng)的親銅、親鐵元素背景較高，這受主要與這一地區(qū)廣泛分布的銅礦化有關(guān)，在龍門山構(gòu)造帶中不同地段均

23、分別有Pb、Zn、Cd等元素的高背景和異常物，這主要與這一構(gòu)造帶忠告背景碳酸鹽巖和局部中低溫?zé)嵋恒U鋅礦化有密切關(guān)系。 在龍門山東南麓廣大的平原、平壩、丘陵低山地區(qū)元素區(qū)域性分布特征十分明顯，這主要表現(xiàn)在不同時(shí)代、不同沉積單元、不同成土母質(zhì)、不同土壤類型之間元素特征的不同。全新統(tǒng)沖洪積堆積（Q4）的岷江扇與山大邑等地的廣漢粘土（Q32）元素分布特征不同，岷江扇與湔江扇元素分布特征不同。龍泉山西麓的成土粘土發(fā)育的水稻土與岷江扇的潮土發(fā)育水稻土元素分布不同。 在分析測(cè)試的51種元素重大部分造巖堿性元素和第一過渡簇元素分區(qū)信差異明顯，這種差異在土壤第一環(huán)境更為突出。稀土、貴金屬簇、親硫重金屬簇元素的分

24、布性差異不甚明顯，龍泉山西麓成都市粘土和蒲陽河以北廣漢粘土土壤第一環(huán)境中由于這一地區(qū)土壤變?yōu)殇笥就?，土壤地下水位較高，土壤中偏堿性，鹽基淋失作用較強(qiáng)，因此這一地區(qū)Na、K、Ca、Mg、Sr、Ba、Mn、N、P、C、B、Se等元素在土壤第一環(huán)境中嚴(yán)重貧化，均表現(xiàn)為區(qū)域低背景，而全城土壤第二環(huán)境除少數(shù)造巖堿性元素存在在區(qū)域性分布差異外，絕大多數(shù)元素分布區(qū)域性變化特征部明顯，且Hg、Cd、Pb等親硫重金屬和Fe、Mn、Cr等第一過渡簇元素受人為因素的影響在大中城市及化工業(yè)區(qū)出現(xiàn)高背景或異常場(chǎng)，縱觀全城土壤第二環(huán)境元素地球化學(xué)分布特征可以看出，除自然因素外，人為因素對(duì)土壤第二環(huán)境的影響是非常巨大的，局部區(qū)域Hg、Pb、Cd等土壤第二環(huán)境中的含量偏離自然背景幾倍甚至幾十倍。 （三）地球化學(xué)分區(qū) 成都市土壤第一環(huán)境地球化學(xué)場(chǎng)可分為A、B、C、D四個(gè)地球化學(xué)背景區(qū)，圖4，各背景區(qū)特征見表4。圖4成都市土壤