Medición del perfil geológico ecológico de Xinchang
El condado de Xinchang pertenece a la subregión de la llanura del valle de la cuenca de Xinchang en la zona montañosa baja de la cuenca oriental de Zhejiang. La tendencia general de las unidades estructurales geológicas es noreste (Tian Xingzhou et al., 1989). En la zona se cultivan ampliamente té, maní y otros cultivos, y los bosques de bambú están ampliamente distribuidos en la región oriental. Según el departamento de gestión de producción agrícola local, los diferentes orígenes geológicos de la zona tienen un control significativo sobre la distribución y la calidad de los productos agrícolas. El crecimiento y la calidad de diversos cultivos en la plataforma de basalto son excelentes.
Basado en la tendencia general de las unidades estructurales geológicas en el área de estudio y los patrones de distribución de los tipos de cultivos, se trazó el perfil geológico ecológico de Xinchang. La sección geológica ecológica se divide en partes este y oeste. La sección occidental comienza en Niowoling, Jingling Town, va al noreste hasta Xikeng, pasa por Hourenshan y Ru'ao, gira hacia el sureste y termina en Dongshan. La sección oriental comienza en la aldea de Xishan, se recoge en dirección sureste, pasa por Dashi hasta la ciudad de Xiaosheng y termina en Ma'ao en el este.
2. Antecedentes geológicos
La sección geológica ecológica de Xinchang está ubicada en la subregión de la llanura del valle de la cuenca de Xinchang en la zona montañosa baja de la cuenca oriental de Zhejiang. La altitud en el área es principalmente entre 50 y 600 m, y la tendencia general de las unidades estructurales geológicas es principalmente hacia el noreste. Los tipos de litología distribuidos en la sección se pueden dividir aproximadamente en cuatro categorías, a saber, basalto neógeno, arenisca del Cretácico temprano y tarde. Jurásico rocas volcánicas y rocas piroclásticas, granitos del Jurásico tardío y Cretácico temprano.
El tipo de suelo en el área de lecho rocoso expuesto del área de Xinchang es principalmente suelo rojo, con suelo de arroz disperso en el valle del río (Zhang Mingkui et al., 2003; Oficina Provincial de Estudios de Suelos de Zhejiang, 1994 ).
El perfil geológico ecológico de Xinchang (Figura 2-1) pasa principalmente por la Formación Shengxian (N1s), la Formación Chaochuan (K1c), la Formación Guantou (K1g), la Formación Jiuliping (J3j) y la Formación Gaowu ( J3g), formación del Grupo Dashuang (J3d). Las características litológicas de cada capa son las siguientes.
Formación Shengxian (N1s): La litología es relativamente simple, principalmente basalto negro. A partir de su residuo erosionado se forma una enorme tierra roja, sobre la que se planta una gran superficie de jardín de té, de buena calidad y alto rendimiento.
Formación Chaochuan (K1c): La litología es principalmente roca sedimentaria de color rojo púrpura intercalada con roca volcánica. Las rocas sedimentarias son principalmente conglomerados arenosos y areniscas, y las capas intermedias de rocas volcánicas son principalmente toba de brecha de riolita, roca volcánica ácida y andesita.
Formación Guantou (K1g): La litología es principalmente un conjunto de areniscas y lutitas abigarradas, con una pequeña cantidad de rocas volcánicas.
Formación Jiuping (J3j): Lava principalmente ácida, con toba local, roca sedimentaria y roca volcánica ácida, y ocasionalmente lava media-ácida y neutra. La litología es principalmente riolita masiva de color gris púrpura, con una pequeña cantidad de brecha de toba riolítica.
Formación Gaowu (J3g): compuesta principalmente por rocas volcánicas ácidas y medias con pocas capas intermedias sedimentarias, es una serie de rocas volcánicas de gruesas a masivas con litología simple. La litología es principalmente gris oscuro con brecha de dacita sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter, sinter La unidad estratigráfica más baja del. Jurásico superior, Grupo Dashuang (J3d) Es un conjunto de rocas sedimentarias volcánicas con buen lecho. La litología es principalmente de roca sedimentaria (toba), con andesita localizada. La parte superior es roca volcánica ácida intercalada con roca sedimentaria. Esta área es una gran área de bosque de bambú moso, y la tendencia de crecimiento del bambú moso es muy buena.
3. Medición del contorno
(1) Estudio de campo
Durante el estudio de campo, utilice un mapa topográfico 1:50.000 como mapa manual de trabajo, combinado con posicionamiento GPS. , Lleve un mapa geológico 1:500.000 y un mapa de suelos 1:500.000 como mapas de referencia de campo. La distancia de los puntos de observación generales se controla en aproximadamente 500 m, y la distancia de los puntos de investigación integral se controla en aproximadamente 2000 m
Los puntos de observación generales generalmente solo recolectan muestras combinadas de suelo superficial. En el sitio de investigación integral se diseñan perfiles de suelo y se recolectan muestras de suelo, rocas, hojas de té y otras muestras de diferentes capas.
En el tramo se habilitaron un total de 90 puntos de observación y se recogieron 131 muestras de suelo, 23 de rocas y 19 de plantas.
De acuerdo con el contenido y el método de registro descritos en la sección anterior, utilice la "Tarjeta de registro de campo de mapeo geológico ecológico", la "Tabla de descripción del perfil del suelo", el mapa topográfico y el libro de registro de campo para describir los registros de campo.
(2) Procesamiento y análisis de muestras
Después del secado al aire, la trituración gruesa y la molienda, las muestras del lecho de roca se analizaron en busca de sílice, alúmina, óxido de hierro, óxido de calcio y oxidación. Análisis de magnesio, K2O, óxido de sodio, arsénico, boro, bario, cadmio, cloro, cobalto, cromo, cobre, flúor, mercurio, lantano, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, plomo, azufre, antimonio, selenio.
Después de secar al aire, pasar por un tamiz de malla 20 y triturar, se determinó que las muestras de suelo eran sílice, óxido de aluminio, óxido de hierro, óxido de calcio, óxido de magnesio, K2O, óxido de sodio, arsénico, y boro, bario, cadmio, cloro, cobalto, cromo, cobre, flúor, mercurio, lantano, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, plomo, azufre, antimonio, selenio.
Análisis de muestras de plantas: sílice, alúmina, óxido de hierro, óxido de calcio, óxido de magnesio, K2O, óxido de sodio, arsénico, boro, bario, cadmio, cloro, cobalto, cromo, cobre, flúor, mercurio, lantano , manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, plomo, azufre, antimonio, selenio, estroncio, torio, titanio, vanadio
4. Características geoquímicas
(1) Características geoquímicas de la roca
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Los datos del análisis de muestras de rocas de la sección Xinchang reflejan básicamente las características geoquímicas de las rocas de la zona. Se puede ver en los datos y perfiles estadísticos (Tabla 2-1 y Figura 2-1) que varios tipos de rocas de formación tienen las siguientes características químicas:
Tabla 2-1 Contenido promedio de elementos de roca en unidad de perfil de Xinchang (n=23)
Nota: la unidad de contenido es óxido, cadmio y mercurio son ng/g, y el resto son mg/kg; los datos entre paréntesis son el número de muestras;
Figura 2-1 Distribución de elementos geotécnicos en el perfil geológico ecológico de Xinchang, Zhejiang
q-cuaternario; n 1s - Formación Shengxian; k 1c - Formación Chaochuan k 1g — —Formación Guantou; Formación J3j-Jiuliping; Formación j3g-Gaowu; j3d--Grupo Dashuang; k 1γ-Granito del Cretácico temprano; J3δ η O ——Diorita del Jurásico tardío As, B, Cr, F, Hg, S, Sb, Se, Sr, Zn y otros elementos tienen valores individuales anormalmente altos (lo que significa que el contenido es mayor que el promedio más 3 veces la desviación estándar, lo mismo a continuación), después de excluir los valores individuales anormalmente altos. promedio cayó significativamente. El contenido extremadamente alto de elementos en las muestras de lecho rocoso está obviamente relacionado con procesos geológicos como la diagénesis sedimentaria, el magmatismo y la posterior superposición de mineralización.
El basalto negro (N1s) de la Formación Shengxian es obviamente rico en Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, P, Ti, V, Y, Zn, Zr, Fe, Ca y otros constantes y oligoelementos. , el contenido de algunos elementos es varias veces o incluso decenas de veces mayor que el de otras formaciones. Sin embargo, los niveles de plomo, K2O y sílice son muy bajos.
La Formación Guantou (K1g) es rica en arenisca variada, lutita y roca volcánica, así como en oligoelementos As, Hg, B, Mo y Sb, pero el contenido de MgO, CaO y Na2O es bajo.
También existen diferencias en el contenido de varios elementos en otras formaciones y macizos rocosos, pero a excepción de S en J3d, Se en J3g, F y K2O en J3j, Srδηo en la banda JBOY3 y Pb en K1c. Excepto por el contenido significativamente mayor, la diferencia en el contenido general de los elementos no es significativa.
(2) Características geoquímicas del suelo
Las características de contenido promedio de los elementos superficiales del suelo formados por la erosión de varias rocas se muestran en la Tabla 2-2.
Tabla 2-2 Contenido promedio de elementos del suelo formados por la erosión de varias rocas madre en la sección Xinchang (n=90)
Continuación
Nota: Contenido los óxidos unitarios están en ng/g, el cadmio y el mercurio están en ng/g y el resto están en mg/kg. Los datos entre paréntesis son cantidades de muestra.
As, Co, Cr, Hg, Mn, Ni, P, Sb, Sr, MgO, CaO, Na2O y otros componentes tienen valores anormales obvios. Después de excluir los valores atípicos, los valores medios de los elementos del suelo disminuyeron significativamente. Muestra que el contenido del elemento fluctúa mucho.
Algunos elementos del suelo obviamente heredan las características de contenido de elementos de la roca madre que forma el suelo (material padre).
El más obvio es el suelo formado por el desarrollo de basalto negro en la Formación Shengxian (N1). Los contenidos de Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, P, S, Se, Ti, V, Zn, Fe y otros elementos son significativamente superiores a los formados en otras formaciones (macizos rocosos), mientras que los contenidos de Pb , K2O y SiO2 son menores.
El suelo formado a partir de lutitas arenosas variadas y rocas volcánicas de la Formación Guantou (K1g) básicamente conserva las características del material original del suelo siendo rico en SiO2_2, As, Mo y Sb, es decir, estos Los componentes son más altos que otros. Suelo formado a partir del material original.
En términos generales, después de la meteorización y la formación del suelo, la distribución de los elementos en el suelo tiende a ser uniforme, y la diferencia en el contenido de elementos en el suelo formado por diferentes fondos geológicos (estratos, macizos rocosos) es menor que el de la roca madre.
(3) Características del contenido de elementos del té
La Tabla 2-3 muestra el contenido promedio de elementos en muestras de té del perfil de Xinchang.
Tabla 2-3 Contenido promedio de elementos del té producido a partir de diferentes rocas madre (materiales madre) en la sección Xinchang (n=19)
Continuación
Nota : La unidad de contenido es óxido, cadmio y mercurio son ng/g, y el resto son mg/kg los datos entre paréntesis son el número de muestras;
A excepción de algunos elementos como As, B, Cr, Cu, Sb, Ti, V, Fe, etc. en algunas muestras, el contenido de cada elemento en el té es relativamente cercano y la variación El rango es pequeño. Generalmente, no hay ningún elemento mayor que "El valor extremadamente alto de" tres veces la desviación estándar de la media ".
La formación de basalto negro de la Formación Shengxian (N1) y el suelo que forma son relativamente ricos en una variedad de elementos, pero a excepción de Ni y Cr, el contenido de otros elementos en el té es básicamente cercano al de otras formaciones. , Los contenidos de Cu, Ti, V , Y, Zn, Fe y Mg son ligeramente superiores a los de otras zonas. Esto muestra que el basalto negro de la Formación Sage (N1s) rico en diversos elementos y el suelo rico en dichos elementos formado no condujeron a un aumento correspondiente en el contenido de elementos en el té.
El contenido de mercurio, cadmio, flúor, plomo y otros elementos tóxicos en el té producido en el área de distribución de la Formación Chaochuan (K1c) es significativamente mayor que el de otras áreas de producción de la formación. en selenio, estroncio, zinc, magnesio, potasio y otros elementos esenciales.
Los contenidos de manganeso, fósforo, azufre, calcio y otros elementos en el té producido en la Formación Liping (J3j) son más altos que los de otras formaciones. Un alto contenido de manganeso y calcio puede tener un impacto en la formación. calidad del té.
5. Reglas de distribución y migración de elementos en el sistema roca-suelo-planta
(1) Enriquecimiento y pérdida de elementos durante la formación del suelo
Calcular el Relación de contenido de elementos de las muestras de suelo y roca madre en el perfil de Xinchang. Los resultados se muestran en la Tabla 2-4. La relación entre el contenido elemental del suelo y la roca refleja las siguientes características.
Tabla 2-4 Relación del valor promedio del contenido de elementos del suelo y la roca madre en el perfil de Xinchang (n=23)
Nota: Los datos entre paréntesis se refieren al número de muestras.
El enriquecimiento y agotamiento de elementos durante la formación del suelo están estrechamente relacionados con los tipos de elementos. La relación de contenido (contenido de suelo/contenido de roca) generalmente tiene las siguientes reglas: (1) Los elementos > 5 son Se y Hg, que muestran fuertes efectos de enriquecimiento formadores de suelo. Los elementos 2 a 5 son cromo, boro, azufre y níquel, arsénico; y molibdeno, mostrando evidentes efectos de enriquecimiento en la formación del suelo. Los elementos entre 1 y 2 incluyen Pb, Sb, Cu, V, Th, Fe, Ti, Mn, Co, Zr, Al, Cl, Cd, Zn y La, los cuales se enriquecen en cierta medida durante el proceso de formación del suelo. Los elementos en el rango de 0,5 ~ 1 incluyen P, Si, F, Y, Mg, K, Ba, Ca y Sr. Estos elementos obviamente se lixivian y agotan durante el proceso de erosión y formación del suelo. Los elementos inferiores a 0,5 son Na, que son elementos fuertemente lixiviados y pobres.
El enriquecimiento y agotamiento de elementos también están directamente relacionados con el fondo geológico. Se puede ver a partir de la proporción que cuando la Formación Gaowu (J3g) se transforma en suelo, el grado de enriquecimiento de Cr, Mn, Ni, Pb, Sb, Ti, V, Al, Fe, Mg, Ca y otros elementos es mayor que el de otras formaciones, mientras que Cu y K son menores que otros estratos, mostrando características de dilución cuando la Formación Guantou (K1g) erosionó el suelo, As, Ba, Cl, Co, Cr, Hg, Pb, S, Sb, Se enriquecieron Se, Ti, V y otros elementos. El coeficiente establecido es menor que el de otras formaciones, y solo el Na es mayor que otras formaciones.
Cuando el granito del Cretácico Inferior (K1γ) se erosionó en el suelo, el enriquecimiento de Ba, Cd, Co, Cu, La, Sr, Th, Y, Zn, Zr y otros elementos fue significativamente mayor que el de otros estratos. Cuando el basalto negro de la Formación Shengxian (N1) se transforma en suelo, los coeficientes de enriquecimiento de As y B son más altos que los de otros estratos, mientras que los coeficientes de enriquecimiento de F, Mn, Y, Zn, Mg, Ca y Na son inferiores a los de otros estratos.
La influencia de las diferentes unidades estratigráficas en el enriquecimiento y agotamiento de los elementos también se refleja en los tipos y grados de enriquecimiento de los elementos fuertemente enriquecidos y fuertemente empobrecidos. Como se puede observar en la Tabla 2-5, aunque la mayoría de los elementos más abundantes son selenio, cromo, mercurio, azufre, boro, etc. , los elementos con pérdidas evidentes son generalmente Na, K, Ca, etc. , a veces incluso cambia el grado de concentración y dilución. Por ejemplo, el elemento B muestra una fuerte tendencia de enriquecimiento durante la erosión de J3g, J3j, K1c y K1γ, mientras que muestra características obvias de lixiviación y dilución en la erosión de la banda δηo de JBOY3.
Tabla 2-5 Elementos que se enriquecieron fuertemente y se agotaron significativamente durante la pedogénesis de la sección Xinchang
Nota: Los datos entre paréntesis son las proporciones de elementos de suelo y roca.
(2) Relación entre el contenido de elementos del suelo y del té
Como se muestra en la Tabla 2-6, la relación entre el contenido de elementos de té y de la superficie del suelo (es decir, el coeficiente de absorción y acumulación) ha las siguientes características.
Tabla 2-6 Relación del valor promedio de las hojas de té y el contenido de elementos de la capa superior del suelo en la sección Xinchang (n=19)
Nota: Los datos entre paréntesis se refieren al número de muestras.
La tasa de absorción y acumulación de elementos del suelo por las hojas de té está estrechamente relacionada con el tipo de elementos. En general, el coeficiente de acumulación de absorción disminuye en el siguiente orden: los elementos > 10 son Cl, F, S; los elementos 1 a 10 son manganeso, calcio, fósforo, sodio, los elementos 0,1 ~ 1 son K, Ba, Cd, Sr, Se, Mg, Ni, Zn, Sb, Pb, Mo, As; los elementos 0,01 ~ 0,01 son Y, B, Cr, Al, La, Cu, Co, V; los elementos inferiores a 0,01 son torio, circonio, hierro, silicio y; titanio.
La tasa de absorción y acumulación de elementos del suelo por las hojas de té también está relacionada con el contexto geológico. Los datos muestran que las tasas de absorción y acumulación de muchos elementos varían mucho con diferentes litologías. Entre ellos, el té producido en la Formación Chaochuan (K1c) tiene una mayor tasa de absorción y acumulación de F, Mn, Mo, P, Sr, Ti, V, Zn, Al y Na que otras formaciones. El té producido en el grupo Guantou (K1g) tiene una mayor tasa de absorción y acumulación de cadmio, níquel, azufre y hierro, y una mayor tasa de absorción y acumulación de arsénico, mercurio, cromo, flúor, lantano, molibdeno, antimonio, estroncio, itrio, aluminio, sodio y potasio las tasas de absorción y acumulación son lentas. El té producido en el área de granito del Cretácico Inferior (K1γ) tiene una alta tasa de absorción y acumulación de As y S, pero una baja tasa de absorción y acumulación de Pb, Se, Th y Mg. El té producido en el área de basalto negro de la Formación Shengxian (N1s) tiene una mayor tasa de absorción y acumulación de B, La, Pb, Th, Y y K, y una mayor tasa de absorción y acumulación de Cd, Cl, Co, Mn, Ni, P, S, Se, Las tasas de absorción y acumulación de elementos como Ti, V, Zn y Fe son bajas.
(3) Cambios en el contenido de elementos en perfiles geotécnicos típicos
A lo largo del perfil geológico ecológico de Xinchang, se recolectaron diferentes capas de suelo desarrolladas a partir de rocas madre típicas que forman el suelo. muestras de roca madre, el contenido promedio de algunos elementos se muestra en la Tabla 2-7 (la capa 1 en la tabla es el suelo superficial de 0 a 20 cm, la capa 2 es equivalente a la capa B y la capa 3 es equivalente a la capa C). Se puede ver en la tabla:
Tabla 2-7 Cambios verticales en el contenido de elementos en perfiles geotécnicos típicos
Nota: K2O y Na2O son, cadmio y mercurio son ng/g, y el resto son mg/kg; los datos entre paréntesis son secciones transversales típicas.
Durante el proceso de erosión del lecho de roca, la mayoría de los oligoelementos como mercurio, cadmio, azufre y selenio se enriquecen gradualmente, es decir, lecho de roca-capa de suelo 3-capa de suelo 2-capa de suelo 1, y el El contenido sigue aumentando.
Esta ley de enriquecimiento natural de los elementos durante la formación del suelo significa que cuando hay un alto fondo geoquímico de dichos elementos en el lecho de roca, es posible formar anomalías de los elementos del suelo de cierta intensidad a través de la formación del suelo superficial, por otro lado, el proceso del suelo; de formación y enriquecimiento de selenio, un elemento vital importante, significa que, bajo las condiciones naturales del paisaje del área de estudio, es propicio para la formación de un entorno ecológico de suelo relativamente rico en selenio, proporcionando así una base material para el desarrollo de selenio. -productos agrícolas ricos.
Los elementos solubles con fuerte actividad en el entorno supergénico, como K, Na, etc., generalmente se lixivian y agotan durante el proceso de erosión del lecho rocoso. Sin embargo, en el suelo formado a partir de diferentes estratos (masas de roca), el patrón de cambio de lecho de roca-capa de suelo 3-capa de suelo 2-capa de suelo 1 no es consistente. A veces el contenido de suelo superficial es mayor que el del suelo profundo. Esto puede deberse. al grado arcilloso de la superficie del suelo. Alto resulta en el enriquecimiento relativo de K y Na.
6. Características del entorno ecológico
La investigación sobre el perfil geológico ecológico de Xinchang muestra que diferentes condiciones geológicas de fondo (estratos y tipos de litología) conducen a la combinación de características y contenidos de elementos en el lecho rocoso y suelo El nivel es diferente. Los contenidos de Fe, K, Si, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, P, Pb, Th, Ti, V, Zr y otros elementos en el suelo residual formado por la erosión del lecho rocoso son En gran medida controlado por el contenido de la roca madre que forma el suelo, existe una buena * * * tendencia entre ellos. Los estratos, el tipo de litología y las características de combinación de sus elementos afectan las características del contenido de elementos tóxicos y nocivos, nutrientes de las plantas y elementos esenciales en el suelo. Estudiar y resumir esta característica genética puede proporcionar una base geológica y geoquímica para la evaluación de la calidad ambiental del suelo, la evaluación del potencial de producción y cultivo del suelo, y la planificación del desarrollo de áreas adecuadas para plantar productos agrícolas especializados de alta calidad.
A través de inspecciones in situ y visitas a los departamentos de gestión de la producción agrícola, se descubrió que las áreas ventajosas de producción agrícola de Xinchang corresponden en su mayoría al área de fondo geológico de la plataforma de basalto negro de la Formación Shengxian (N1). . Las investigaciones han demostrado que el basalto negro, que es rico en una variedad de elementos beneficiosos, ha erosionado el suelo que es profundo y adecuado para retener agua y fertilizantes. El suelo es rico en nutrientes y elementos beneficiosos, lo que es muy beneficioso para el crecimiento de los cultivos y alto. rendimientos. Por ejemplo, en la plataforma de basalto se producen principalmente importantes especialidades famosas y de alta calidad de esta zona, como Xinchang Xiaojinsheng (maní), té Xinchang, etc. Sin embargo, si bien el basalto es rico en elementos nutritivos y beneficiosos, también tiene contenidos relativamente altos de elementos de metales pesados como Cd, Cr, Cu, Ni y Zn. El suelo erosionado también es relativamente rico en estos elementos, lo que representa una cierta amenaza. a la seguridad y calidad de los productos agrícolas. Por lo tanto, en el diseño del desarrollo de la producción agrícola en el área de la plataforma de basalto, por un lado, es necesario hacer un diseño razonable basado en las características de la estructura del suelo de la plataforma de basalto y el contenido de nutrientes beneficiosos y las condiciones ambientales adecuadas para Productos agrícolas característicos y de alta calidad, y aprovechar al máximo los beneficios del suelo de plataforma de basalto para los cultivos. Al mismo tiempo, se deben considerar los posibles problemas causados por el alto contenido de metales pesados en el suelo y los cultivos. Los metales con baja absorción y acumulación de metales pesados deben ser examinados para lograr el propósito de producir productos agrícolas ecológicos y seguros y mejorar la eficiencia de la producción agrícola.