GEOCHEMISTRY AND RESOURCE POTENTIAL EVALUATION OF STRONTIUM-RICH SOIL IN SANGGAN RIVER BASIN OF DATONG, SHANXI PROVINCE
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摘要:
对山西大同桑干河流域富锶土壤的研究表明, 其表层土壤锶元素含量为108.7×10-6~413.9×10-6, 平均值为261.7×10-6, 是中国土壤A层的1.57倍. 深层土壤锶元素含量为106.2×10-6~467.0×10-6, 平均值279.2×10-6, 是中国土壤C层的1.65倍. 区内表、深层土壤富锶是围岩在地下水的作用下, 锶在水中溶解, 随之迁移并在盆地富集的结果. 区内前寒武纪变质岩中锶的含量最高达1 259×10-6, 是锶的主要物质来源. 表、深层土壤中锶与Ba、B、Cr、La、Nb、Na、As、Sb、Si等关系密切. 盐碱土是主要的储锶土壤类型. 耕地中锶含量高于其他土地利用类型. 通过富锶土壤资源潜力评价, 圈出富锶土壤面积1 104 km2, 占调查区面积的69.87%, 其中适宜开发区面积442 km2. 区内具有较好的富锶优质土地资源开发潜力.
Abstract:The study on the Sr-rich soil in Sanggan River basin of Datong, Shanxi Province, shows that the Sr content in surface soil is 108.7×10-6-413.9×10-6, averagely 261.7×10-6, 1.57 times that of the Chinese soil layer A, while the Sr content in deep soil is 106.2×10-6-467.0×10-6, averagely 279.2×10-6, 1.65 times that of the Chinese soil layer C. The enrichment of Sr in surface and deep soils is the result of dissolution of Sr in the surrounding rock by the process of groundwater, followed by migration and then enrichment in the basin. The Precambrian metamorphic rocks, in which the maximum Sr content is up to 1 259×10-6, serve as the main material source of Sr. In surface and deep soils, Sr is closely related to the elements of Ba, B, Cr, La, Nb, Na, As, Sb and Si. Saline-alkali soil is the main type for Sr storage. Sr content in cultivated land is higher than that in other land use types. According to the evaluation of Sr-rich soil resource potential, the area of strontium-rich soil is 1 104 km2, accounting for 69.87% of the study area, among which the area suitable for development is 442 km2. It is concluded that the study area has good development potential of high-quality Sr-rich land resources.
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表 1 表层土壤锶元素地球化学特征值
Table 1. Geochemical eigenvalues of Sr in surface soil
平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 中国土壤背景值（A层） 湖北随州平均值 太原市 基准值 261.73 255.54 50.5 0.193 413.9 108.7 165.0 263.40 195 含量单位：10-6. 
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表 2 深层土壤锶元素地球化学特征值
Table 2. Geochemical eigenvalues of Sr in deep soil
平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 中国土壤背景值（C层） 湖北随州平均值 太原市背景值 279.19 268 61.1 0.219 467 106.2 170 252.74 202 含量单位：10-6.
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表 3 不同土壤锶元素地球化学特征值表
Table 3. Geochemical eigenvalues of Sr in soil of different acid-base properties
采样层位 土壤类型 样品数 平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 表层 碱性 209 260.06 255.3 46.76 0.180 381 138.5 强碱性 218 266.20 257.8 59.06 0.222 446.7 93.43 极强碱性 13 297.11 250.4 144.40 0.486 682.3 155.7 全区（剔除异常值） 434 261.73 255.55 50.46 0.193 413.9 108.7 深层 碱性 196 278.47 276.72 55.09 0.198 442.1 148.3 强碱性 212 283.18 265.65 70.90 0.250 489.5 106.2 极强碱性 23 283.71 272.3 66.68 0.235 452.3 165.9 全区（剔除异常值） 427 279.19 268 61.11 0.219 467 106.2 含量单位: 10-6.
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表 4 不同地质单元土壤锶元素地球化学特征值表
Table 4. Geochemical eigenvalues of Sr in soil of different geological units
取样层位 地质单元 样品数 平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 表层 沱阳组 45 255.79 246 65.20 0.255 438.4 93.43 峙峪组 159 276.32 269.5 61.30 0.222 459.9 126.8 册田玄武岩 10 248.09 252.05 38.16 0.154 298.51 187.5 泥河湾组 12 277.36 274.3 32.20 0.116 332.71 237.06 马兰组 32 241.03 233.6 32.17 0.133 322.9 167.6 方村组 80 264.69 259.7 37.27 0.141 388.4 192.35 土岭片麻岩 50 250.03 239.00 65.69 0.263 381 138.5 选仁组 49 254.77 251 34.72 0.136 355.9 160.9 全区（剔除异常值） 434 261.73 255.54 50.46 0.193 413.9 108.7 深层 沱阳组 43 271.99 266.4 73.84 0.272 494.9 106.2 峙峪组 157 305.64 295.3 70.25 0.230 489.5 153.2 册田玄武岩 9 309.72 261.8 102.09 0.330 515.17 206.6 泥河湾组 12 280.98 287.65 58.33 0.208 399.25 178.97 马兰组 31 245.25 237.2 39.86 0.163 352.7 171.7 方村组 82 273.67 267.06 45.34 0.166 398.66 176.64 土岭片麻岩 47 258.18 250.1 60.57 0.235 363.7 148.3 选仁组 50 271.78 264.45 51.47 0.189 414.6 180.4 全区（剔除异常值） 427 279.19 268 61.11 0.219 467 106.2 含量单位：10-6.
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表 5 不同土壤类型锶元素地球化学特征值表
Table 5. Geochemical eigenvalues of Sr in different types of soil
采样层位 土壤类型 样品数 平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 表层 栗褐土 200 262.30 258.76 39.51 0.151 394 140.5 粗骨土 36 244.04 227.45 71.82 0.294 381 138.5 潮土 41 247.05 237.7 58.06 0.235 397.4 93.4 盐碱土 18 293.28 278.35 61.90 0.211 446.7 223.6 栗钙土 134 260.56 258.85 46.04 0.177 382 126.8 全区（剔除异常值） 434 261.73 255.54 50.46 0.193 413.9 108.7 深层 栗褐土 165 274.36 261.8 54.97 0.200 422.2 157.6 粗骨土 32 290.38 258.25 101.34 0.349 588.9 148.3 潮土 19 310.30 301.6 65.63 0.212 494.9 218.8 盐碱土 11 319.22 303.1 48.41 0.152 410.5 240.7 栗钙土 208 285.08 269.6 71.14 0.250 489.5 106.2 全区（剔除异常值） 427 279.19 268 61.11 0.219 467 106.2 含量单位：10-6.
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表 6 不同土地利用土壤锶元素地球化学特征值表
Table 6. Geochemical eigenvalues of Sr in soil of different land use types
采样层位 土地利用 样品数 平均值 中位数 标准离差 变化系数 最大值 最小值 表层 耕地 165 264.71 262.9 43.32 0.164 401.7 155.7 园地 31 257.93 247.1 71.46 0.277 438.4 93.43 林地 108 255.80 246.2 45.56 0.178 394 126.8 草地 128 261.82 254.15 55.57 0.212 413.9 138.5 全区（剔除异常值） 434 261.73 255.54 50.46 0.193 413.9 108.7 深层 耕地 163 286.22 283.9 65.10 0.228 476.3 106.2 园地 20 266.96 267.79 33.75 0.126 322.4 209.3 林地 98 279.17 263.6 57.82 0.207 422.2 157.6 草地 149 277.15 261.71 66.98 0.242 485.1 148.3 全区（剔除异常值） 427 279.19 268 61.11 0.219 467 106.2 含量单位：10-6.
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表 7 土壤锶元素与其他元素相关系数
Table 7. Correlation coefficients between Sr and other elements in soil
元素 表层 深层 元素 表层 深层 元素 表层 深层 元素 表层 深层 Ag 0.303 0.194 Ga 0.330 0.203 S 0.128 0.056 Al2O3 0.122 0.126 As -0.330 -0.416 Ge 0.055 -0.065 Sb -0.354 -0.421 CaO 0.077 0.332 B -0.496 -0.490 Hg -0.013 -0.064 Sc 0.347 0.188 TFe2O3 -0.245 0.214 Ba 0.663 0.568 I 0.097 0.097 Se -0.056 -0.145 K2O -0.059 -0.053 Be -0.245 -0.351 La 0.467 0.307 Sn -0.099 -0.127 MgO 0.317 0.256 Bi -0.298 -0.277 Li -0.218 -0.212 Th 0.001 -0.091 Na2O 0.531 0.268 Br 0.125 0.083 Mn 0.011 0.048 Ti 0.245 0.214 SiO2 -0.273 -0.403 Cd 0.093 0.014 Mo 0.284 -0.017 Tl -0.179 -0.281 Corg -0.198 0.059 Ce 0.329 0.255 N -0.236 -0.077 U -0.007 -0.175 Tc -0.080 0.189 Cl 0.142 0.148 Nb -0.443 -0.439 V 0.317 0.311 Au 0.087 0.058 Co 0.320 0.248 Ni 0.385 0.262 W -0.161 -0.258 pH 0.109 0.014 Cr 0.432 0.309 P 0.224 0.178 Y -0.270 -0.359 Cu 0.229 0.114 Pb -0.147 -0.212 Zn 0.093 0.068 F 0.295 0.301 Rb -0.274 -0.341 Zr -0.208 -0.277
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表 8 研究区主要岩石中锶元素含量统计表
Table 8. Contents of Sr in main rocks of the study area
地层单元 样品数 最小值 最大值 均值 前寒武纪老变质岩 19 117 1259 646 中生代碳酸盐岩 23 118 760 297 中生代碎屑岩 9 141 215 177 大同火山群西区 6 528 913 776 大同火山群东区 8 179 457 332 含量单位: 10-6.
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表 9 锶资源评价划分标准
Table 9. Classification criteria of Sr resource evaluation
指标 一级很丰 二级丰 三级适宜 四级较缺乏 五级缺乏 Sr ≥270 240~270 200~240 140~200 ≤140 含量单位: 10-6.
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表 10 农用地主要污染元素含量统计表
Table 10. Contents of major polluting elements in agricultural land
元素 平均值 最大值 最小值 Cd 0.1 0.29 0.03 Hg 0.02 0.88 0.003 As 8.82 18.2 0.6 Pb 16.61 45.15 6.14 Cr 85.23 180.13 31.18 Cu 17.6 84.4 6.09 Ni 24.97 90.79 12.14 Zn 50.75 136.2 22.75 含量单位: 10-6.
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表 11 农用地土壤污染风险筛选值(基本项目)
Table 11. Soil pollution risk screening values of agricultural land (basic items)
污染物项目* 风险筛选值 pH≤5.5 5.5 < pH≤6.5 6.5 < pH≤7.5 pH>7.5 Cd 水田 0.3 0.4 0.6 0.8 其他 0.3 0.3 0.3 0.6 Hg 水田 0.5 0.5 0.6 1.0 其他 1.3 1.8 2.4 3.4 As 水田 30 30 25 20 其他 40 40 30 25 Pb 水田 80 100 140 240 其他 70 90 120 170 Cr 水田 250 250 300 350 其他 150 150 200 250 Cu 果园 150 150 200 200 其他 50 50 100 100 Ni 60 70 100 190 Zn 200 200 250 300 *重金属和类金属砷均按元素总量计; 对于水旱轮作地, 采用其中较严格的风险筛选值. 含量单位: 10-6.
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图(3)
表(11)
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