广西兴安县土地质量地球化学评价研究

周琪 1,2

1.广西三一〇核地质大队，桂林 541213 2.中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉 430074

摘 要：在地球化学等空间数据特征的基础上，对数据整理分析，根据原始分析数据的类别把原始数据进行分解，剔除标准样分析数据后，把基本样和重复样分析数据与实际采样坐标进行配对，然后分别编制基本样及重复样的Excel数据文件，以该数据文件作为数据入库、地球化学参数统计和各类图件编制的基础数据文件。按全区数据分布作直方图和基本参数统计，直方图采用GeoIPAS V3.2化探专业版数据系统软件编制，包括全区、土地利用类型、地质单元、主要土壤类型统计直方图等。通过土壤地球化学数据分析，全面研究评价了土壤地球化学分布特征。

关键词：土地质量；地球化学；调查评价；兴安县；元素总体分布

广西兴安县土地质量地球化学项目评价区图斑面积为748.21km²，图斑地类面积为718.04km²，其中水田、旱地和园地的图斑地类面积之和为367.75km²，占全县同类土地（407.96km²）的90.14%，基本囊括了兴安县主要农耕用地，满足本次评价工作的要求。本次开展1:50000土壤地球化学调查，查明土壤中地球化学分布特征，研究有益、重金属元素的生物有效性、对土地生产功能和生态安全的影响程度，划分了土壤质量地球化学等级。

1地质概况

区域内地层分布主要沉积岩为主，出露的地层由老到新有晚元古界、震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、白垩系及第四系，其中以泥盆系出露面积最大、分布最广，占全县面积的50%，奥陶系次之。

评价区主要褶皱为兴安向斜。分布评价区中部兴安县一带，呈近南北向展布，东翼被兴安断裂纵切，西翼以角度不整合盖在寒武纪地层之上，南端被花山岩体吞没，北端延伸出图外，褶皱中部被数条近平行的南北向断层纵切，褶皱形态不完整。评价区内主要断裂构造走向为近南北向及北东东向。其中兴安断裂为区域主要断裂，位于评价区中部兴安县城西面，沿广西兴安县金沙冲水库、严关镇一线向南延伸。向北延伸出评价区，贯穿整个评价区，为区域性大断裂。

兴安县西北部，岩浆岩活动频繁，以酸性岩浆侵入为主，形成了越城岭褶皱带中的苗儿山岩体。苗儿山岩体成因属陆壳改造型，岩性主要为加里东期中粗粒、粗粒斑状黑云母花岗岩。苗儿山岩体具有多期多阶段的活动特点，主体为加里东期，伴随着印支期、燕山早期和燕山晚期的花岗岩补体侵入，形成了复杂的复式岩体。

评价区内矿产资源主要有铁、煤、铅、锌、钨、锑、铀、锰、铜、金、重晶石、石英、花岗岩和石灰石等十几种。兴安县成土母质主要有河流冲积物、第四纪红土、洪积物、花岗岩、砂页岩、石灰岩和紫色页岩7种类型。 兴安县主要耕地土壤类型共分为水稻土、红壤、石灰（岩）土、紫色土、冲积土五大类。

2 土地质量地球化学评价方法

2.1 确定评价尺度

本次评价比例尺为1:50000。查明评价区优势土地资源和重要的生态地球化学问题，为土地利用规划、农业经济区划、种植结构调整及生态环境治理等提供依据。

2.2 建立评价单元

本次土地质量地球化学评价图斑是指能满足调查精度和要求的土地自然单元和社会单元的综合体，既考虑评价成果的应用转化而注重土地的社会属性，又重视评价工作的科学研究而注重土地的自然属性。调查评价单元建立以土地利用和管理方式为划分的重点依据，同时充分考虑土地的地质背景、土地利用方式和土壤类型。

2.3 评价等级划分

土壤质量地球化学综合等级由评价单元的土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级叠加产生，它综合反映了土壤环境质量和土壤养分丰缺程度。土壤质量地球化学综合等级的划分标准以及表达形式见表1。

表1 土壤质量地球化学综合等级表达图示与含义

3 元素总体区域地球化学特征

对影响评价区土地质量的内部因素及外部因素进行地球化学特征研究，影响土壤质量的内部因素主要指土壤中的元素含量、土壤pH值和土壤有机质等，可以大致分为两大类：土壤植物营养元素和重金属元素。主要从元素地球化学特征和元素空间分布特征来研究土壤质量的内部因素地球化学特征，对兴安县植物营养元素的丰缺和重金属元素的污染情况作出了评价，总结不同成土母质及其成土过程对土壤元素的影响及土地利用现状对土壤元素含量变化的影响。

3.1元素总体含量特征研究

本次工作开展的1:50000土壤地球化学调查，全面、精细、精准地查清了评价区表层土壤营养元素（指标）N、P、K₂O、Corg、CaO、MgO、Na₂O、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、B、Mo、Mn、Cu、Zn、Se、Ge、F、S及环境元素（指标）As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、pH的含量、组合、强度和分布地区、范围、面积等地球化学特征。本次评价区表层土壤元素地球化学背景统计列于表2。

表2 评价区表层土壤地球化学背景与区域背景对比表

注：氧化物、Corg为%，pH值为无量纲，其它元素为mg/kg。广西及全国表层土壤背景值来源于《中国土壤元素背景值》，北京：中国环境科学出版社（1990年），中国环境监测总站主编。K₁=本区背景值/广西表层平均值，K₂=本区背值/全国平均值。

图 各元素K₁、K₂比值对比图

（K₁=本区背景值/广西表层平均值，K₂=本区背景值/全国平均值）

通过评价区元素或指标的背景值与全国的平均值进行比较也发现本区土壤显著的地球化学特征是多元素富集（图1）。浓集比率（K2）大于1.2的指标均有9个，占分析指标总数的34.62%。N、P、S、SiO₂缺少相应全国表层土壤背景值，未计算浓集比率（K2）。与全国土壤背景值相比，本区土壤非常缺乏CaO、Na₂O、MgO、Mn、Mo，浓集比率小于0.65，其中CaO和Na₂O仅分别为0.13和0.12。As、Al₂O₃、Corg、K₂O、Ge、Ni、pH浓集比率介于0.76-1.15之间，与本区背景值与全国平均值相接近。其它浓集比率大于1.3的元素表现为强烈的富集现象，其中Se和Cd本区的背景值与全国平均值的比值为2.17和2.89，表明本区土壤富硒、镉。

从表2可以看出，除了缺少N、P、S和SiO₂指标的广西区背景值，把评价区其它元素或指标的背景值与广西全区的背景值进行比较发现，本区土壤非常缺乏Mo，浓集比率（K1）小于0.5。评价区元素含量与广西区域背景值相比，浓集比率（K1）介于0.97-1.2之间的指标有8个，为As、Al₂O₃、Corg、Fe₂O₃、Ge、Mn、Se、pH。其它元素浓集比率大于1.2，其中显著富集的元素是Cd，其背景值与广西平均值的比值为3.50。

3.2元素总体分布特征研究

为研究评价区元素总体分布特征，先统计好各元素的变异系数，做出各元素变异系数柱状图，见图2。若变异系数小于0.5，表示数据离散程度较低，具有较弱的分异性，空间分布较均匀；若变异系数介于0.5～1.0之间，表示数据离散程度较高，具有较强的分异性；若变异系数大于1.0，表示数据离散程度高，具有强分异性。

由图2可知，评价区各元素（指标）分布差异明显。其中，Mn、Cd、Mo和CaO分布极不均匀，变异系数在1.18～2.82之间，CaO变异系数最高；SiO₂、Ge、pH分布分异性极弱，变异系数不超过0.17；分异性较弱的为Cr、Al₂O₃、B、Fe₂O₃、N、F、Corg、K₂O、Na₂O、P，变异系数介于0.27～0.48；而Cu、S、Se、MgO、Zn、Ni、Hg、Pb、As变异系数在0.51～0.91之间，数值分异性较强。

图2 评价区各元素变异系数柱状图

4 结论

通过对兴安县评价区1:50000土地质量地球化学评价，得出以下结论：

（1）与全国土壤背景值相比，评价区表层土壤中CaO、Na₂O、MgO、Mn、Mo等元素表现为缺乏特征，B、Cd、Cr、Cu、F、Fe、Hg、Pb和Se等元素表现为富集特征；与广西区域背景值相比，评价区表层土壤中Mo元素表现为缺乏特征，B、CaO、Cd、Cr、Cu、F、Fe、Hg、K₂O、MgO、Na₂O、Ni、Pb和Zn等元素表现为富集特征。各元素或指标的分布趋势受地质背景和地形地貌的影响较大。

（2）评价区大气干湿沉降全年通量存在一定的差异，除Hg元素外，其他元素上、下半年大气沉降年通量均值相差较大。各元素干湿沉降年通量高值区多集中在城镇化程度较高、城镇集中重点发展企业较多及交通较发达的地区，易受外界因素干扰。

（3）灌溉水和化肥中各指标基本符合相应标准的限量要求，处于较安全的等级。流动性较弱的水库水中Cd和Hg元素含量较高，流动性较强的河流水，易受农业生产和工业活动的影响。

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作者：周琪

作者简介：周琪（1984—），男，2011年毕业于桂林理工大学勘查技术与工程本科专业，现在攻读中国地质大学（武汉）地球探测信息与技术专业硕士学位，主要从事放射性地球物理勘查工作，工程师。