屈家岭管理区土壤硒元素地球化学特征及来源分析

2021-04-01杨栩玥阮业东刘冬勤杨伟卫蔡恒安

资源环境与工程 2021年1期

杨栩玥，阮业东，刘冬勤，杨伟卫，蔡恒安，王磊

(湖北省地质局第一地质大队,湖北大冶 432500)

富硒土壤资源是重要的土壤资源之一,查明土壤硒元素地球化学分布特征及来源,有利于富硒土壤资源的圈定和评价,能够为屈家岭地区富硒农产品开发提供地球化学依据。

研究区位于湖北省荆门市东南部,背靠大洪山麓,面向江汉平原。自然条件优越,地形地貌复杂多样。地处鄂中丘陵与汉江平原的过渡地带,中部和南部为汉江冲击平原,汉江两侧依次为丘陵和低山,东北部为大洪山余脉,西部为鄂西荆山余脉。研究区及周边地层属扬子地层区,主要出露有古生界的志留系、泥盆系、石炭系、二叠系,中生界的三叠系、白垩系及新生界的新近系、第四系等。

1 样品采集与测试

本次研究共采集表层土壤样品1 766件,重复样35件;岩石样13件;土壤垂直剖面10个(采集深层土壤样品50件)。

本次所有样品测试分析均由具有国家级资质认证的湖北省地质局第六地质大队实验室承担。样品分析准确度和精密度等质量要求按照中国地质调查局相关技术标准有关规定执行,所有数据均通过中国地质调查局区化样品质量检查组的验收。

2 屈家岭地区硒地球化学分布特征及来源分析

2.1 土壤硒元素地球化学特征

土壤硒元素地球化学特征值列于表1,从该表可以看出,研究区硒元素含量平均值与江汉平原平均值相当,高于中国土壤(A层)中值。硒元素含量平均值是江汉平原平均值的0.92倍[1-2],是中国土壤(A层)中值的1.38倍。土壤硒元素含量一般为0.087～4.467 mg/kg,平均值为0.285 mg/kg。

表1 土壤硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

2.2 不同酸碱性土壤中硒元素特征

不同酸碱性土壤硒元素地球化学特征值见表2,平均值对比柱状图见图1。由上述图表得知,酸性土壤与全区土壤硒含量相当,不同酸碱性土壤,硒元素表现为碱性土壤>酸性土壤>中性土壤,表明碱性土壤更有利于硒的聚集,通过相关性分析,pH值与Se的相关系数为0.072,为正弱相关关系。

表2 不同酸碱性土壤硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

图1 不同酸碱性土壤硒元素平均含量对比柱状图

2.3 土壤有机质对硒含量的控制

根据土壤有机质的含量百分比,分为缺乏、较缺乏、中等、丰富、很丰富五个等级,不同有机质土壤等级中的硒元素地球化学特征值见表3,平均值对比柱状图见图2。由上述图表得知,不同含量的有机质土壤,硒元素表现为丰富>较丰富>中等>较缺乏>缺乏,通过相关性分析,有机质与Se的相关系数为0.262。

表3 土壤有机质分级中硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

图2 不同含量有机质土壤硒元素平均含量对比柱状图

2.4 土壤硒垂向分布特征

土壤垂直剖面硒元素含量见表4,垂直剖面硒元素含量见图3。从表4和图3可看出,10个土壤垂直剖面点硒含量特征较为相似,Se在表层土壤中有明显富集的特征,这可能与表层土富含有机质有较大的关系,QJL1CP06、QJL1CP07、QJL1CP08等剖面为砂质潮土,土壤中硒元素容易流失,从而造成深部硒微弱富集。

表4 土壤垂直剖面硒元素含量表(mg/kg)

图3 土壤垂直剖面硒元素含量图

2.5 不同成土母质硒元素特征

不同成土母质土壤硒元素地球化学特征值见表5，平均值对比柱状图见图4。从表5和图4可看出,不同成土母质硒含量平均值在0.230～0.397 mg/kg,总体表现为土壤硒含量平均值：茅口组>梁山组、栖霞组并层>全区>全新统>云台观组>吴家坪组、大隆组并层>大埔组、黄龙组并层>更新统>大冶组>罗镜滩组>红花套组>纱帽组。表明屈家岭地区土壤硒元素在二叠系地层中相对富集,二叠系地层为硒的主要来源。

表5 不同成土母质土壤硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

图4 不同成土母质土壤硒元素平均含量对比柱状图

2.6 不同土壤类型硒元素特征

不同土壤类型土壤硒元素地球化学特征值见表6,平均值对比柱状图见图5。从表6和图5可看出,不同土壤类型硒含量平均值在0.263～0.561 mg/kg,总体表现为石灰土>黄棕壤>潮土>全区>黄褐土>水稻土。石灰土、黄棕壤主要分布于二叠系地层一带,与前述二叠系地层是土壤硒主要来源相吻合。

表6 不同土壤类型硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

图5 不同土壤类型硒元素平均含量对比柱状图

2.7 不同土地利用硒元素特征

不同土地利用土壤硒元素地球化学特征值见表7,平均值对比柱状图见图6。从表7和图6可看出,不同土地利用方式硒含量平均值变化范围为0.263～0.559 mg/kg,总体表现为采矿用地>自然保护地>林地>居民用地>旱地>全区>其他园地>果园>设施农用地>水田。采矿用地以基岩出露区为主,地层主要为二叠系地层,同样说明二叠系地层是土壤硒的主要来源。

表7 不同土地利用土壤硒元素地球化学特征值表(mg/kg)

图6 不同土地利用方式硒元素平均含量对比柱状图

2.8 不同地层单元基岩中硒元素富集特征

研究区茅口组地层硒含量明显高于其它地层。根据表8和图7,岩石样品中硒的含量特征表明：Se含量与岩石的岩性及形成的时代密切相关,而在各时代形成的岩石中,二叠系茅口组的含量最高,而且含量远高于其他时代的岩石含量;其次,二叠系梁山组、泥盆系云台观组、志留系纱帽组岩石中Se含量也较高,含量分别为0.20 mg/kg 、0.19 mg/kg 和0.16 mg/kg;三叠系大冶组，二叠系吴家坪组、大隆组并层岩石中Se含量略高于大陆地壳,含量分别为0.10 mg/kg 、0.11 mg/kg,石炭系黄龙组、大埔组并层地层Se含量较低,与大陆地壳值接近[3]。研究区出露的地层中,二叠系茅口组、三叠系大冶组出露最为广泛,分布于研究区北东角,为区内土壤中的硒提供了主要物质基础。二叠系地层岩系中以富硒为特征,风化后形成残坡积物,未经远距离迁移,成为原生带硒富集的主体天然来源。

研究区土壤硒元素分布特征较为明显(图8),表现为北东角叶坡生产队、鸦谷山生产队、郭湾生产队等基岩出露地区普遍较高,高异常区与茅口组地层出露较为一致,说明研究区内茅口组是主要富硒地层,茅口组地层为研究区土壤中的硒元素提供了主要的物质来源。