浙中丘陵盆地区1∶5万土地质量地球化学调查方法研究

摘要：以1∶5万土地质量地球化学调查成果服务于土地精准管理为目标,在浙中丘陵盆地选择金华市汤溪镇地块细碎的典型区域,开展了两种采样密度的对比研究：(1)按1∶5万土地质量地球化学调查的采样密度上限采样,平均采样密度164件/km2,采用克里金插值法进行图斑赋值(下文简称插值);(2)以土地精准管理为目标,以地块为单元采样,平均采样密度1795件/km2,用实测值对图斑赋值(下文简称实测)。以图斑为评价单元,对比上述两种方法间元素含量、土壤环境及养分指标分级、土壤质量综合分级的差异。研究表明：(1)与土壤质量评价密切相关的15项指标中,有9项指标插值与实测值元素含量的相对双差合格率达到90%,4项指标接近90%,仅2项指标合格率低于80%;(2)插值与实测值的土壤环境单指标分级与环境指标综合分级结果极为接近,养分指标分级差异略大;(3)实测值与插值土壤质量综合分级一级、二级图斑数所占比例相差118%,图斑面积相差74%,约40%的图斑土壤质量综合等级发生变化。研究区内环境指标变异性较小,插值与实测值的评价分级结果基本一致;养分指标N、P、K的空间变异较强,是导致插值与实测值土壤质量综合分级差异的主要原因。以上结果表明,浙中丘陵盆地区1∶5万土地质量地球化学调查成果对土地利用规划、科学平衡施肥等具有重要价值,但其成果精度尚难满足土地精准管理的需要。     

全国土地质量地球化学调查二十年

土地质量地球化学调查计划是我国继区域化探全国扫面计划之后一个新的国家地球化学填图计划,该计划实施20年来,在支撑土壤环境污染防控、土地资源管理、国家重大立法、精准扶贫等方面做出了重大贡献,显著拓展了地质工作服务链。本文从计划的提出背景、项目的组织实施、主要进展、调查技术的进步和分析测试技术的提高与质量控制方案的完善等方面回顾了该计划的发展历程。从全国耕地地球化学状况、全国省会城市土壤环境质量状况、中国主要淡水湖泊沉积物环境质量状况、中国主要农耕区20年来土壤碳库变化4个方面对调查成果做了全面总结。全方位介绍了调查应用成果在土地管理、土壤污染防治、农业种植结构调整、脱贫攻坚、地方病防治、油气勘查、固体矿产勘查等7个领域中的应用。并在调查技术革新、评价方法创新和调查与研究融合三个方面对土地质量地球化学调查工作的未来发展趋势做了展望。     

土壤重金属地球化学特征及环境评价——以张北县二台镇为例

张家口北部坝上草原地区属于典型的半干旱草原牧区,近年来受到人为活动影响,土地荒漠化加剧,草原生态系统受损严重。本研究依据张北县二台镇土地利用现状边界布设了136个土壤采样点,测定了土壤21个指标。运用主成分分析法与GIS空间插值(IDW)方法来分析土壤中重金属元素的空间迁移富集与分异机理,并采用地累积指数法、潜在生态危害指数法对表层土壤9种重金属元素(Cd、Hg、Mn、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni和As)污染程度、生态风险进行评价。结果显示:研究区9种重金属元素土壤环境质量单指标等级评价以一等、低风险土壤为主。根据因子分析和主成分分析,Hg、Pb受人类活动及成土母质控制,其余7种元素均受成土母质的控制。地累积指数结果显示, 9种重金属元素除Hg以外地累积指数均小于0,总体为无污染等级,Hg为中污染等级。潜在生态危害指数结果显示Hg和Cd为潜在危害元素,其中Hg整体达到很强生态危害程度,Cd达到中等生态危害程度,其他元素为轻微生态危害程度。重金属综合生态危害指数(RI)表明在研究区七间窑村—哈拉勿素村以西地区为中等生态危害风险区,其余地区为轻微生态危害风险区。     

贵州1∶5万耕地质量地球化学调查评价方法技术

为摸清耕地质量"家底",服务现代山地特色高效农业发展,贵州在全国率先完成全省1∶5万耕地质量地球化学调查评价工程。其方法技术总体遵循现行技术标准的基本原则和要求外,结合贵州山地耕地实际,对耕地表层土壤样点布设、耕地土壤养分等级评价、耕地土壤环境质量评价,以及耕地土壤质量综合等级评价等,进行了探索与创新,从而进一步完善了调查评价有关方法技术,对贵州特殊地质背景和自然地理环境条件下的耕地质量地球化学调查评价工程的圆满完成,起到了较好的作用。本文将重点介绍上述内容,并对有关问题进行讨论,以丰富和完善这一领域的方法技术。     

基于综合等级划分方法的土地质量地球化学评价——以吉林省乌拉街镇为例

采用图斑+网格化布样以及"S"型采样方法,采集表层土壤、灌溉水、大气干湿沉降物、农作物等样品677件,依据综合等级划分方法对吉林省乌拉街镇一带开展了土地质量地球化学评价,评价面积为153 km²。结果表明：评价区土地质量地球化学综合等级一等的约占全区面积的49.32%,二等占21.94%,三等占28.38%;该区玉米中重金属元素Cr,Cu,Zn,As,Cd,Hg,Pb质量分数分别为<0.87,0.91~2.60,15~27,<0.050,0.003~0.018,<0.010,<0.050 mg/kg,均符合国家标准;土壤酸碱度变化范围为4.43~8.09,平均值5.48,土壤酸化问题严重,酸性土壤占全区的78%,强酸性土壤占15%。该区综合土地质量为优良水平,对农作物种植较为适宜;但是,土壤酸化以及硼缺乏（0.35 mg/kg,处于4级水平0.2~0.5 mg/kg）问题应引起足够重视,亟待采取有效措施加以防治。     

地球化学分区方法在地球化学勘查中的应用——以胶东半岛乳山寨幅1∶5万水系沉积物测量为例

利用R型因子分析方法对胶东半岛乳山寨幅1∶5万水系沉积物测量数据进行了分析,提取出7个具有代表性的因子,绘制出地球化学分区图,并讨论了各分区的地质地球化学特征;将研究区内水系沉积物样本所体现的全部地球化学统计信息在一幅图中以区块的形式得以反映,通过对其判读分析各类分区特定的地质地球化学特征,同时结合圈定的综合异常,进一步缩小了找矿靶区,可为矿产勘查工作指明方向。     

帕米尔构造结锂矿资源潜力评价——基于1 ∶ 100万地球化学调查

帕米尔构造结夹持于塔吉克盆地与塔里木盆地之间,是印度板块与欧亚板块碰撞形成的巨大山结,由西侧的兴都库什山、中部的帕米尔高原、东侧的昆仑山3部分组成,它们经历了相同的地质演化历史.近年来,在西部的兴都库什地区发现了帕斯古斯塔、贾马纳克等大型、超大型伟晶岩型锂矿,在东侧的西昆仑地区发现了大红柳滩、俘虏沟等具大型、超大型远景...     

淮北平原覆盖区土壤采样密度及其环境质量研究——以1∶5万高炉集幅为例

以1∶5万高炉集幅为研究对象,在6个点/km2及4个点/km2两种采样密度条件下,土壤元素在地球化学参数特征及空间分布上均相近,表明该图幅内采样密度4个点/km2可以满足1∶5万土地质量调查评价工作的要求.基于不同采样密度下土壤元素地球化学特征的对比分析,提出淮北平原覆盖区地质背景相对单一的连片耕地区开展1∶5万土地质量调查时可采用最低采样密度(4个点/km2).土壤环境质量评价结果显示,区内土壤环境质量优良,以优先保护类土壤为主,安全利用类土壤仅零星分布,影响土壤环境质量的指标为Cd,研究结果可为该地区实施绿色无公害产业发展提供科学依据.     

因子分析在地球化学分区中的应用:以内蒙古石板井地区1∶5万岩屑地球化学测量数据为例

利用R型因子分析方法,对内蒙古西部石板井地区1∶5万岩屑地球化学测量数据进行了分析,提取出6个具有代表性的因子,绘制出地球化学分区图及因子得分等值线图,并讨论了各分区与其地质背景的对应关系。依据分区结果,结合北山区域成矿背景、工作区地质特征及野外地质调查发现的孔雀石矿化点,确定了Cu-Zn分区是有利的成矿地段,并与志留系公婆泉组变质安山岩有关,90%的孔雀石矿化点位于该分区中。通过对工作区进行地球化学分区,结合各分区中Cu元素含量的统计特征,绘制了Boxplot对比图,分析Cu元素在各分区中的聚集特征,为地球化学勘查提供了找矿方向,确定了成矿有利的地质体。     

土壤生态质量地球化学综合评价初探——以“贵阳市地区多目标区域地球化学调查”成果为例

多目标区域地球化学调查,是针对第四纪覆盖区开展的以基础地质、资源潜力与生态环境等为主要内容的基础性、公益性调查与评价工作,其成果可广泛服务于资源、农业、生态及城市规划等多领域.本文在介绍多目标区域地球化学调查产生的时代背景、工作方法及全国多目标调查取得的主要成果基础上,提出了土壤生态地球化学评价的评价方法和思路,该评价结果可以为贵阳市地区土地资源宏观分等定级提供充分依据.     

基于通量模型的珠江三角洲经济区土壤重金属地球化学累积预测预警研究

珠江三角洲经济区是中国最富庶的地区之一,人类生产、生活活动对环境影响突出。在区域尺度,基于普遍性、区域性输入—输出因素通量模型,估算了不同土地利用方式下土壤重金属的年净通量,进而开展土壤重金属地球化学环境预测预警。预警主要通过由土壤重金属空间分布与其概率空间分布相结合的概率克里金法模型获得的因子污染概率进行。预警因子浓度阈值取自土壤环境质量国标标准二级标准。分析显示,研究区水田土壤的生态地球化学环境重警因素主要来自Cd,Hg,Ni,Cr,旱地土壤重警因素主要来自Cd,Hg,Ni,园地土壤重警因素主要来自As,Cr和Ni。如果不改变现在的发展方式,到2025年,水田土壤生态地球化学环境重警区域有江门市的蓬江区、江海区、新会区、开平市、鹤山市,整个中山市,广州的南沙区、番禺区,肇庆市的鼎湖区、端州区、高要市,以及珠海的斗门区。旱地重警区域主要为广州的番禺、南沙,白云区、黄埔区、罗岗区及花都区,佛山的高明、南海、顺德、禅城区,肇庆的四会,中山的小揽、古镇、三角、东升,珠海的斗门、金湾等,以及江门的市区、新会市、开平市和台山市。园地重警区域有广州的南沙、番禺区、花都区,惠州惠东县的北部等,珠海的斗门、金湾和坦洲,佛山的顺德区、南海区、禅城区、三水区等地。     

基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

苏北沿海地区土地质量地球化学评价及空间分布研究——以射阳兴桥镇为例

以江苏射阳兴桥镇1∶5万多目标区域地球化学调查成果数据为基础建立评价模型,对射阳兴桥镇耕作层土壤进行土地质量地球化学评价及空间分布研究,掌握兴桥镇土地质量现状,并对工作区农业发展规划和优质农产品种植提出合理建议。     

岩溶和非岩溶地区1∶5万地质灾害调查野外工作侧重点分析——以广西贺州市平桂区为例

随着全国1∶5万地质灾害调查的开展,及新规范的出版,调查工作更加标准化。平桂区是2018年广西壮族自治区1∶5万地质灾害详细调查工作下达任务的县(市、区)之一。平桂区地质环境条件复杂,其南部为碎屑岩地区,中部多为岩溶地区,北部姑婆山一带为花岗岩地区,且人类工程活动频繁,为本次研究工作提供了样本。岩溶地区不仅要以崩塌、滑坡、泥石流调查为主,还需要对岩溶塌陷和危岩这两种地质灾害进行足够的重视,研究成果可为其它岩溶地区地质灾害调查提供借鉴与指导。     

不同采样密度的土地质量地球化学评估结果对比——以浙江省龙游县为例

以浙江龙游县北部地区为例,基于《土地质量地球化学评估技术要求》,选择1件/4 km2、1件/km2和4件/km23种采样密度,开展了土地质量地球化学评估工作,重点比较了不同采样密度下的土地质量地球化学评估结果的差异以及其结果的应用范围。结果显示,1件/4 km2的评估结果可以为省级土地管理服务,4件/km2的评估结果可以为县市级土地资源保护与开发利用服务,并指导乡镇级土地管理与土地质量地球化学评估工作的开展。该研究为今后开展土地质量地球化学评估工作提供了实践和理论基础。     

基于地球化学数据的有毒元素潜在生态危害评价研究——以内蒙古自治区敖汉旗为例

环境中不同的污染物可经过各种迁移转化途径,通过食物链进入人体,对人体的健康带来威胁.土壤污染物中以重金属比较突出,其中Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属As等对生物毒性显著,Zn、Cu、Ni、Co、Sn等对生物的毒性一般.利用1：5万敖汉旗幅水系及土壤地球化学勘查所取得的数据,采用单因子污染指数法评价单元素污染程度,并采用重金属元素毒性响应系数评价区域有毒元素潜在风险,得到研究区主要潜在生态危害元素为Cd、Pb、As,其中Cd元素危害最大,主要潜在污染因素为采石场、采矿场、垃圾场等人为地质作用因素以及原生地质环境因素.     

地球化学定量预测法在区域矿产调查中的应用——以新疆比勒提地区为例

新疆比勒提地区地处西南天山,是金和有色金属矿产的重要成矿远景区.通过该区1∶5万区域地质矿产调查和水系沉积物测量,研究了该区成矿地质背景,总结分析了元素地球化学特征,圈定了3处找矿远景区;采用地球化学定量预测法(面金属量法),选取研究区内的典型矿床布隆金矿和萨喀尔得铜矿为参考对象,对喀拉铁克金铜铅锌成矿远景区进行了Au和Cu资源潜力评价,估算得出Au潜在资源量309 kg,Cu潜在资源量38168t,表明该区具备一定的找矿潜力.     

分区标准化与多元统计分析在浅覆盖区地球化学勘查中的应用——以大兴安岭某区1﹕5万土壤地球化学调查为例

数据分析处理是区域化探测量工作的重要环节,也是异常信息与矿化信息提取的关键。本研究以浅覆盖区1﹕5万土壤地球化学测量为基础,在综合研究区地质、地球化学背景的基础上,利用分区标准化方法进行数据预处理,并基于多元统计分析进行异常及矿化信息提取。结果显示,与传统区域化探数据处理方法相比较,分区标准化数据处理后圈定的异常分带和浓集中心更为明显,该方法能够强化低背景区的弱缓异常并且突出高背景面状异常的浓集地带。通过多元统计分析,综合区内地质背景与矿化特征,将研究区内元素划分为3个组合：Ⅰ类：主要元素为Au、As、Sb、Hg、Sn、（Pb）,可能代表与酸性岩浆活动有关的中低温热液成矿元素组合,为区内具有成矿指示意义的主要因子;Ⅱ类：主要元素为Cu、Zn,可能反应了区内中酸性火山活动所形成的高背景异常;Ⅲ类：主要元素为W、Mo、Bi、（Pb）,代表区内高温热液成矿元素组合。在上述研究基础上,在调查区划分出3处（A、B、C）找矿目标区,优选A区开展异常查证,在查证区发现金矿（化）体7条,矿（化）体平均品位Au0.12～3.745 g/t,单样最高品位达19.20 g/t,找矿效果显著,为下一步勘查工作...     

贵州省耕地质量地球化学调查分析样品测试方法与质量控制——以遵义市、毕节市为例

样品检测数据的质量是贵州省耕地质量地球化学调查评价项目的关键要素之一,影响检测数据质量的人、机、料、法、环等因素在实际检测活动中可简要地从检测机构具备的资质能力、检测过程的内外部质量控制、检测数据的合理性或者与实际的符合性等方面加以评估;在项目总体设计要求各检测机构遵照其制定的检测方法、质量控制规范的前提下,本文以检测机构贵州省地质矿产中心实验室承担的贵州省毕节、遵义辖区所采近20万件样品的检测数据为例,从检测方法、检测过程控制、内外部质量控制、数据成图效果等方面评述样品检测数据质量的可靠性。     

花岗质岩浆岩土壤重金属地球化学特征及生态风险评价——以云南盈江旧城—姐冒地区为例

基于云南盈江旧城—姐冒地区238件岩石样品和4 931件土壤样品,与其他地质单元对比,重点研究花岗质岩浆岩岩石和土壤中重金属地球化学特征和来源,并进行土壤重金属生态风险评价。结果表明:花岗质岩浆岩和高黎贡山岩群(Pt1GL.)具有相似的物源或继承性,二者岩石中Pb含量相对上地壳偏高,而其他重金属含量较低;第四系(Qa)、芒棒组(N2m)和高黎贡山岩群(Pt1GL.)土壤重金属含量和变化特征与花岗质岩浆岩基本一致,且土壤重金属含量明显低于第四系(Qb)和关上组(D1g)地层;结合岩性组分看,成土母质可能均以花岗质岩浆岩为主;花岗质岩浆岩和关上组(D1g)土壤重金属含量主要受自然源影响,人为活动影响相对较小;地累积指数和潜在生态风险指数表明花岗质岩浆岩土壤重金属生态风险小,为清洁土壤;德宏州地区具有粮、糖、蔬菜等生产功能的农田土壤成土母质以花岗质岩浆岩为主,但相关工作程度低。通过对比研究认为,德宏州地区具有发展绿色、无公害食品产地的巨大潜力。