土壤地球化学基准值区域性特征分析

如题所述

总体而言,中国东部平原区土壤中元素含量的区域性分布特征主要受流域源岩成分、自然地理条件(影响土壤化学组成的重要因素)、元素地球化学性质及其在风化作用中的行为(控制土壤中元素分散或富集的主要因素)等因素联合控制。气温、雨量决定了化学风化程度,pH、Eh控制着元素迁移和富集方向,因此也就决定了不同平原区各自不同的元素组成特征。对自然环境最敏感的元素是碱金属(主要为Na)和碱土金属。

东北平原是世界上为数不多的黑土平原之一,是北温带极具代表性的低地高寒湿地生态系统,是全球同一气候带上具有较强代表性和典型性的区域。三江平原年平均气温2.5℃,平均降水量约550mm;松辽平原年平均气温为4℃,年平均降水量为600mm。由于三江平原和松辽平原年平均气温和降雨量较低,源岩的风化过程以物理风化作用为主,化学风化作用较弱,导致该地区成壤母质中残留有较多的原生矿物长石(分别为25%、28%)。长石是携带碱金属和碱土金属的重要载体矿物,从而造成这两个平原区土壤中具有较高的碱金属(Na2O、K2O)和碱土金属(Sr、Ba)含量。

位于华北地区的黄淮海平原年平均气温14℃,平均降水量600mm。源岩风化形成土壤过程中,物理风化与化学风化作用基本均衡,除长石矿物携带碱金属和碱土金属外,土壤中的碳酸盐岩矿物也富集碱土金属(CaO、MgO、Sr、Ba)和CO2,使土壤呈碱性。再由于黄河中游(甘肃、陕西、山西)富含碳酸盐岩黄土的大量带入以及海河流域上游(太行山、燕山)元古宇-古生界白云岩和石灰岩风化产物的大量带入,导致黄河下游和海河下游流域土壤中特别富含碳酸盐岩矿物,方解石的大量出现即是很好的例证。

地处华南的鄱阳湖平原年平均气温为18℃,年平均降水量约为1500mm;珠江三角洲年平均气温22℃,平均降水量约1700mm。源岩的风化以化学风化作用为主,物理风化作用较弱,由此导致该区成壤母质中残留的原生矿物长石较少,因此土壤中出现最低的碱金属(Na2O、K2O)和碱土金属(Sr、Ba)含量,土壤呈酸性。W、Sn、Bi、Mo、U、Th、Pb、Nb、Ta、Li、Be、Rb、Cs、Tl和REE等许多不相容元素在华南的鄱阳湖平原和珠江三角洲平原土壤中显著富集,在很大程度上反映的是成壤母质源岩的区域地球化学特征。直接原因之一是江西、广东和广西西部大量出露的燕山期花岗岩中上述元素含量均比较高,并且存在着数量众多、规模巨大的花岗岩-热液型气成高温W、Sn、U、Pb、Li、Be、Ta、REE矿床。这样的区域地质地球化学背景决定了其下游冲积平原区土壤的物质组成和化学元素含量特征。

由于气温和降雨量增加,导致中国东部典型平原区自北向南土壤中Hg、Se、Sb等易挥发元素呈现逐步富集的趋势。例如与位于华北的黄淮海平原相比,地处华南的鄱阳湖平原、珠江三角洲土壤中Hg、Se、Sb含量明显增高。气温高、雨量大,增加了这些元素再循环的速度。通过雨水回收了来自陆地、海洋和火山等各种成因的易挥发元素,经过黏土、有机质和胶体的吸附,使它们聚集在土壤中,个别元素甚至能够形成次生硫化物矿物。

进一步的试验研究结果表明,土壤中元素基准值除受流域成壤母质物质来源和自然景观条件差异影响而出现区域性变化以外,更直接的影响因素是土壤物质组成,特别是粒级组成。也就是说,对冲积平原区土壤而言,影响其元素含量区域性变化的根本因素是土壤质地,而并非单纯的产出地域。基于这一认识,按照土壤质地类别分别统计了东部平原区土壤地球化学基准值,取得了令人满意的研究成果。

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