深层土壤地球化学特征主要反映原始自然状态条件下土壤地球化学的区域分布特征。平原区(厚覆盖区)主要发育第四系松散沉积物,其深层土壤地球化学分布特征主要受沉积环境、沉积物来源和沉积物物理化学性质的控制。丘陵地区主要发育残坡积相红壤,少部分为石灰(岩)土和粗骨土等,其深层土壤地球化学分布特征主要与地质背景条件和母岩、母质地球化学特征相关,母岩、母质地球化学性质是造成深层土壤地球化学特征变化的主要因素。
(一)浙北地区
浙北地区主要由杭嘉湖平原和宁绍平原组成,平原的西部和南部边缘为典型丘陵地区,深层土壤区域地球化学分布特征如下。
1.平原冲沉积区
(1)杭州湾南岸萧山-慈溪片地区
为现代滨海沉积围垦区,以滨海盐土为主,土壤风化淋滤程度和熟化程度均相对较低,盐基成分含量一般偏高,土壤呈偏弱碱性—碱性。深层土壤地球化学总体特征表现为Ca、Mg、Br、Cl、I和P含量相对偏高,而大部分重金属元素(如Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、Mo等)和Fe、Mn、K、Se、Org.C等含量相对较低。并且由滨海向内陆方向(自北往南),深层土壤中K、Na、Ca、Fe、Mn、Cl、Br、I、Mo等含量呈递减变化,阶梯分带性较明显。
(2)宁绍平原的中部地区
指萧山河庄—新湾、余姚临山—慈溪庵东镇一带,土壤以潮土为主,呈弱碱性。它们虽与杭州湾南岸萧山—慈溪片的滨海盐土同属滨海相沉积砂壤土质,但由于沉积围垦时间已较长久,经历了一定熟化脱钙过程,两者比较,该地区深层土壤中Ca、Mg、Br、Cl、I和P等元素表现出一定的淋失,含量略有下降,但与风化淋溶程度较高的红壤和熟化程度较高的水稻土比较,则仍呈现为高背景。虽然 Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、Fe、Mn、K、Se、Org.C等在区域分布特征上呈为低背景区,但相对滨海盐土,其含量有所增高。
(3)杭嘉湖平原的大部分地区与宁绍平原的南部地区
以冲湖积成因的水稻土为主,土壤物质成因主要有2类,其一为河口三角洲滨海相沉积,另一种属湖沼相沉积。杭嘉湖平原的东部地区(嘉兴市)主要属滨海相沉积,由于堆积时间已长久,土壤熟化程度相对较高。其深层土壤呈弱碱性,Hg、Zn、Cu、As、Ni、Cr、Fe、Mn、K、P等元素呈现为高背景,而Pb、Se、Cl、Br、S、N、Org.C、U等则呈现为低背景。湖州—德清城关一带和长兴盆地及嘉兴北部地区为古太湖的重要组成部分,属湖相沉积,以泥质土壤为主,深层土壤呈中性或弱碱性,Org.C、S、N、C、Cr等元素呈现为高背景,而Br、Cl、I、Cd、Ni、Zn、P等元素呈现为低背景。绍兴-上虞地区和宁波盆地第四系松散沉积物的沉积环境属潟湖相,其深层土壤地球化学特征较为特殊,土壤呈中性,大部分重金属元素(如 Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Zn、)和Fe、K、N、S、Org.C等含量较高,尤其是宁波盆地,呈现为高背景,而P含量明显偏低,则显示为低背景。
(4)绍兴、宁波和杭州等大中城市的城郊区
由于人类活动强烈,其影响已涉及深层土壤,因此,在上述城市地区个别重金属元素如Hg的含量明显高于其他地区。
2.丘陵残坡积区
(1)长兴西北地区的五通山地区
出露岩性主要为志留—泥盆系石英砾岩、砂砾岩和岩屑砂岩、粉砂岩,风化残坡积红壤发育,风化淋溶指数较高,盐基淋失严重,因此,该地区深层土壤中K、Na、Ca、Mg含量较低,呈现为低背景。此外,由于承袭了区域地层重金属组分较低的特点,深层土壤中Cd、Hg、Cr、Ni、Co等含量也普遍较低,多呈现为低背景。
(2)长兴煤山和李家巷地区
出露岩性为石炭—二叠系灰岩,土壤则以石灰(岩)土为主。由于石灰岩中K、Na等碱金属含量较低和在风化成壤过程中Ca、Mg、Sr等碱土金属元素的大量淋失等原因,造成石灰岩地区的深层土壤中K、Na、Ca、Mg等含量偏低。除上述碱金属和碱土金属元素含量较低外,N、P、Fe、Zn等也呈现为低背景。而I、B、Mn、As等元素含量较高,呈现为高背景。
(3)萧山南部和烤姥山地区
主要分布各类花岗岩与酸性、中酸性火山岩,此类岩石化学成分和微量元素组合特征十分相似,具有碱金属、Al、Si的相对富集和亲铁元素含量相对贫乏的特点。深层土壤地球化学特征基本继承了岩石化学组分特点,K、Na、Al、Se、Mo、U、Pb、Th等含量较高,呈现为高背景,而Ca、Mg、Co、Ni、V、Ti、Cr、P、B、Cu、Zn、As、C、Cl 等往往呈现为低背景。
(4)萧山南部河上-楼塔地区
分布岩石以浅变质岩为主,以该类岩石风化物为成土母质的深层土壤中S、Fe、Se、Pb、Ge、Au等元素含量较高,呈现为高背景。
(二)浙东沿海地区
浙江省东部沿海地区以滨海平原和丘陵为主。浙东平原为现代滨海淤泥沉积产物,成土母质为现代滨海沉积物,物质来源主要为陆源碎屑,其深层土壤具有海相沉积物地球化学特征。丘陵区侏罗—白垩纪火山岩分布广泛,深层土壤地球化学特征主要承袭酸性火山岩化学组分的特点。
1.滨海平原冲沉积区
浙东沿海地区平原由温(岭)黄(岩)平原和温(州)瑞(安)及其他海湾小平原所组成,分布土壤以洪冲—海积母质的水稻土、潮土和滨海盐砂土为主。深层土壤地球化学分布特征总体上与杭州湾南岸地区较相似,由沿海向内陆方向变化规律比较明显,卤族元素(F、Cl、Br、I)、亲铁元素(Co、Ni、V)、造岩元素(Ca、Mg、Na)和Cu、Zn、Li、Sr、As、P、总C等含量呈现逐渐降低的变化趋势。在沿海平原区,上述元素呈现为高背景,而B、Ba、Cd、Ge、Hg、La、Mo、Nb、Pb、Se、Si、Tl、U、Zr 等含量较低,呈现为低背景。个别城镇地区如温州、路桥一带受人类经济活动影响,土壤中Hg、Cd、Zn等含量较高,出现明显异常。
2.丘陵残坡积区
浙东沿海地区丘陵区占浙东调查面积的60%左右,成土母质主要为母岩风化残坡积物。受母岩和成土母质的化学性质控制与影响,土壤地球化学特征与岩石地球化学特征趋于一致,反映出两者之间具良好的承袭关系。根据岩石类型和化学组分特征,成土母质可划分为白垩纪碎屑岩(红层)残坡积物、花岗岩残坡积物、酸性火山岩残坡积物、中酸性火山岩残坡积物和基性火山岩残坡积物等,浙东地区深层土壤区域地球化学分布特征如下。
(1)宁海-临海盆地
地貌特征为白垩纪断陷盆地,成土母质为白垩纪红层风化残坡积物,土壤类型以紫色土为主。深层土壤中Br、Hg、Cu、Cd、Mg、N、P、S、Zn等含量较低,呈现为低背景,而Al、B、Ba、Ce、F、Fe、Ge、I、K、Mn、Mo、Rb呈现为高背景。
(2)沿海丘陵地区
酸性火山岩分布广泛,以此类岩石残坡积物为成土母质的深层土壤中Al、Ba、Ce、Fe、Ga、Mn、I、K、Nb、U、Th含量较高,多呈为高背景,而N、P、B、Cu、Zn、S的含量往往偏低,呈现为低背景。
母质为中酸性火山岩残坡积物的土壤分布面积小且分散,主要分布于宁海茶山火山机构和象山东部,其深层土壤中Al、Ce、Fe、K、La、Mn、Mo、Se、Zn等元素含量较高,表现为高背景,而N、P、B、Na、F等相对贫乏,呈现为低背景。
母质为基性火山岩残坡积物的土壤主要分布于宁海盆地,其深层土壤中As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、P、Pb、S、Se、Zn等含量较高,区域地球化学特征呈现为高背景,而K、Na、Ca、P、N等略贫乏,呈现为低背景。
母质为花岗岩残坡积物的土壤分布较分散,其深层土壤富Si、Al、K和Na,与花岗岩类相关元素如W、Mo、Nb、Th、Tl 等在花岗岩区土壤中含量较高,往往呈现为高背景,而贫B、Cu、Zn、Ca、Mg等元素,多呈现为低背景。
(三)浙中地区
浙中主要由金衢盆地和诸多白垩系红层盆地以及盆边低山丘陵所组成。盆地内第四系主要发育河相、山前洪积相冲沉积物和残坡积物,而盆边低山丘陵区主要发育残坡积相沉积物,因此,无论在盆地内部还是在盆地边缘,深层土壤的地球化学特征与地质背景两者之间存在着密切的成因联系。深层土壤地球化学特征主要受沉积物来源及其化学性质所控制,局部地区还与土壤质地、风化淋溶程度有关。浙中地区成土母质类型众多,主要成土母质类型的深层土壤元素地球化学平均值见表4-5,其地球化学区域分布特征如下。
1.白垩纪红色碎屑岩盆地区
土壤母质类型可分为石灰岩性红色砂砾岩风化残坡积(冲洪积)物、非石灰岩性红色砂砾岩风化残坡积(冲洪积)物和河流冲积物等几大类。不同成土母质,其深层土壤地球化学特征完全不同。
成土母质为河流相冲积物的土壤主要沿衢江、金华江、兰江等现代河流分布,其深层土壤地球化学特征较为特殊,绝大部分元素呈现为低背景,尤其是沿衢江两侧这一特征更加明显,如N、Al、As、B、Cd、Fe、Hg、I、Mn、Org.C等均呈现为低背景。
以石灰岩性红色砂砾岩风化残坡积(冲洪积)物为母质的土壤主要分布于金衢盆地的西北部(衢江以北地区),母岩中钙质含量较高,由此类岩石风化形成的土壤主要有紫色土、粗骨土、水稻土等。其深层土壤中大部分元素含量较低,如亲铁元素(Cr、V、Ti)、亲石元素(Sn、W、Bi、Mo、Y、Ga、Ce、Rb、Nb、Se、Sr)、亲硫元素(S、Cu、Pb、Zn、Sb、As)、卤族元素(I、Br、Cl)和N、P、Fe等均呈现为低背景,而Mg、Ca和Li、Ni等含量较高,呈现为高背景。
成土母质为非石灰岩性红色砂砾岩风化残坡积(冲洪积)物的土壤主要分布于金衢盆地的东南部和丽水、永康等其他盆地中,深层土壤地球化学特征与石灰岩性红色砂砾岩风化残坡积(冲洪积)物土壤相似,大部分元素含量较低,呈现为低背景,不同的是Mg、Ca、Ni等也呈现为低背景。
2.盆地边缘低山丘陵区
基性火山岩母质土壤主要分布于新昌-嵊州盆地和江山新塘边等地区,由其母岩风化形成的土壤地球化学特征总体与岩石地球化学特征一致,表现出与基性岩关系密切的Mg、Ca、Fe等造岩元素、亲铁元素(如Ni、Co、V、Ti、Mn)均呈现为显著的高背景,另外,I、P、Li、S、N、Cu、Cd、Sc、Nb、Se、Sr等也呈现为高背景,而与酸性岩相关的造岩元素(K、Na、Si)、亲石元素(W、Sn、Mo、Bi)和Tl、U、Ga、Rb、Th 等呈现为低背景。
酸性火山岩主要分布在金华、义乌、东阳、永康、武义5县市交接的大盘山地区,花岗岩主要分布于龙游南部的沐尘、金华安地等地,以上述2类岩石风化产物为成土母质的深层土壤的地球化学特征十分相似,表现为K、Mo、Tl、U、Se、Th等元素呈高背景,而Mg、Ca、Co、Cr、V、Ti、Ni、Fe、Mn等呈现为低背景。两者之间不同的是W、Y、Ce、Ga、Nb、Rb、Sn等在花岗岩风化物为母质的深层土壤中呈显著高背景,而在酸性火山岩风化物为母质的土壤中含量一般,呈现为一般性的地球化学背景。
以碳酸盐岩风化物为母质的土壤分于江山与常山交接处、常山辉埠、金衢盆地西北缘和诸暨次坞等地,由此类岩石风化形成的深层土壤中B、Cu、F、Fe、Ni、Se、As、Hg元素含量较高,呈现为高背景;而K、Na、Ca、Mg、P等土壤养分元素含量较低,呈现为低背景。
浙中地区变质岩主要分布于龙游南部的灵山、沐尘地区,以此类岩石风化物为母质的深层土壤中,不仅Al、Mg、Fe等氧化物含量较高,而且大部分亲铁元素(Co、Ni、V、Ti)、亲硫元素(Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo)、卤族元素(F、Br)和N、S、总 C、Org.C等含量较高,在变质岩区呈现为地球化学高背景,而K、Na、P、B 等含量较低,呈现为低背景。
钙质泥页岩类母质土壤主要分布于常山南部等,其深层土壤中As、B、Cu、F、Fe、Mn、Ni等含量较高,呈现为高背景。