云南中高山丘陵区土壤重金属元素空间分布格局及驱动机制

【研究目的】查清滇中中高山丘陵区土壤重金属地球化学特征及驱动机制,服务于高原特色农业发展和乡村振兴战略的实施。【研究方法】以滇中大姚县、姚安县和南华县为研究区,依据1∶25万土地质量地球化学调查数据,采用地统计学分析土壤重金属来源、空间分布格局及驱动机制,建立滇中中高山丘陵区土壤重金属表生地球化学过程驱动模式。【研究结果】研究区表层土壤中Cd、Hg含量均值高于深层土壤背景值,Cr、Ni高于云南省土壤背景值,除As、Hg、Sb外的其他重金属显著高于全国土壤背景值,局部地区土壤可能存在As、Cd、Pb生态风险。构建的最小数据集的元素为As、Co、Cr、TFe、Ni、Pb、Sb、Sn、V、Zn,莫兰指数显示均具有显著的正空间自相关性。空间分布特征呈现变质岩和侵入岩重金属含量高、碎屑岩和第四系冲积物含量低的特点。多元统计分析与重金属空间分布特征表明Co、Cr、TFe、Mn、Ni、V主要来源于成土母质,As、Sb、Sn受原生地层与成矿地质背景影响较大,Cd、Pb、Zn主要受工矿活动等人类活动影响。【结论】重金属元素的分布与地层分布高度耦合,地质背景控制了表层土壤重金属的空间分布格局,不同土壤类型和土地利用类型土壤重金属含量显著差异。岩石风化作用驱动了重金属的垂向迁移和富集,重金属含量与高程呈显著的多项式线性拟合趋势,有机质和pH是不同高程区间控制重金属行为的主控因素。研究区强烈的表生地球化学作用重塑了重金属的宏观分布,受自身化学性质的制约以及环境条件(坡度、pH、有机质等)的影响在土壤中发生分配、迁移、富集,人类活动影响了局部重金属的分布格局。

滇中富碱斑岩风化成土过程中元素地球化学行为及其主控因素

富碱斑岩带分布较广,目前对其风化过程中的元素地球化学行为研究较少。笔者等以滇中姚安富碱斑岩为例,通过对其化学风化过程的研究,有助于了解富碱斑岩成土过程中元素富集贫化控制因素,丰富碱性岩浆岩风化成土理论。笔者等分析了富碱斑岩风化过程中的矿物风化特征、元素含量分布特征、化学风化趋势、元素迁移富集特征及主控因素,结果表明:富碱斑岩各风化层元素含量与基岩具有继承性,体现了原位风化的特征,符合北亚热带季风气候下云南境内上扬子地块岩石的风化特征;与大陆上地壳组成(UCC)相比,风化成土过程中Ca、Na、K等阳离子强烈淋失亏损,Fe、Al富集;化学风化过程主要发生脱Ca、Na、K、Mg、Si与富Al、Fe作用,风化早期主要为去Ca、去Na过程,风化中、晚期为去K、去Mg、富Al、富Fe过程,并伴随着强烈的脱硅作用;结合迁移系数,常量元素活动性强弱顺序为:Ca>Na>K>Mg>Si>Al>Fe;微量元素地球化学行为一方面主要受地球化学性质相似的常量元素行为控制,另一方面受Al、Fe氧化物/氢氧化物和黏土矿物吸附作用的影响,Sm、Nb、Sc、Th、Ti、U、Y、Cu、Cr、Ni随风化原地残余富集,Ba、Rb、Sr与K、Na、Ca、Mg等常量元素行为一致,随风化而淋失迁出。

山东大张矽卡岩型铁矿床中铁的富集机制——来自流体包裹体和氢、氧同位素的证据

大张铁矿是鲁西地区近年来新发现的一个重要的矽卡岩型矿床。矿体主要赋存于石英二长闪长岩与奥陶系马家沟组灰岩接触带及其附近。根据脉体穿插关系和交代蚀变特征,将大张矽卡岩型铁矿床成矿过程划分为矽卡岩阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段。通过对透辉石、绿帘石、石英和方解石等透明矿物显微观察发现,大张铁矿中流体包裹体类型主要有含子矿物三相包裹体、富气两相包裹体和富液两相包裹体。显微测温结果表明,从矽卡岩阶段到碳酸盐阶段,成矿流体经历了从高温(494.1~550℃)、高盐度(w(Na Cl_(eq))=18.07%~56.42%)向低温(156.4~225.1℃)、低盐度(w(Na Cl_(eq))=1.23%~6.16%)的持续演化过程。流体包裹体资料,结合氢、氧同位素数据(δ^(18)O_(fluid)=-1.8‰~11.4‰,δD_(fluid)=-101.1‰~-93.40‰)表明,成矿早期流体主要为岩浆水,晚期有大气水混入,流体演化过程中发生了流体沸腾、流体-碳酸盐岩相互作用和流体混合等地质过程。综合分析发现,大气降水与岩浆热液的混合作用以及温度降低是导致大张铁矿中铁沉淀富集形成富铁矿的主要机制。

滇中高山丘陵区土壤重金属来源及影响因素——以武定县为例

以武定县为例,探明土壤重金属的来源及影响因素,以期为高山丘陵区土壤重金属污染防治提供理论依据。笔者分析了武定县重金属含量和空间分布特征,运用多元统计分析方法,结合地质特征综合分析土壤重金属来源和影响因素。结果表明,表层土壤重金属的空间分布特征与深层土壤具一致性。除Cd、Pb、Zn外,表层与深层土壤重金属含量无显著差异。受区内断裂带控制,重金属主要富集在铁铜、铅锌多金属成矿带上。在垂向分布上,Cd受人为因素影响较大,Cr、Ni受自身理化性质的控制,As、Cu、Hg、Pb、Zn可能由地质背景控制。8种重金属均来源于成土母质,Cd、Pb、Zn受矿产开采的影响较大,Cr、Ni主要来源于成土母质,As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn来源于多金属成矿带高背景值成土母质与矿产开采的共同影响。不同土壤类型和土地利用类型中重金属含量不同,土壤重金属含量也与有机碳、铁锰氧化物、粘土矿物、养分元素、pH具有较显著的相关关系。

多源数据融合技术及其在地质矿产调查中应用

地质与矿产勘查是一项复杂而又复杂的工作,其中最常用的一种方法就是利用多源数据进行勘查。这种方法具有独特的优点,即能对采集到的各类影像进行综合处理,得到最有价值的影像,对地学勘查具有重大意义。文章着重阐述了多源信息融合的基本概念和在实际应用中的应用,并就多源信息融合的发展问题发表了自己的看法。