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物探与化探  2025, Vol. 49 Issue (6): 1430-1439    DOI: 10.11720/wtyht.2025.0057
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洮南地区浅层地表基质地球化学特征及盐碱化响应机制
斯琴毕力格(), 孔繁鹏(), 刘洪博, 张磊, 张也, 董凯
中国地质调查局 牡丹江自然资源综合调查中心, 吉林 长春 130102
Geochemical characteristics and salinization mechanisms of shallow surface substrate in the Taonan area, western Songnen Plain
Siqinbilige (), KONG Fan-Peng(), LIU Hong-Bo, ZHANG Lei, ZHANG Ye, DONG Kai
Mudanjiang Natural Resources Comprehensive Survey Center, China Geological Survey, Changchun 130102, China
全文: PDF(3529 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 选取松嫩平原西部洮南地区为研究对象,通过地表基质调查工作,揭示了浅层地表基质层中表层土壤(0~20 cm)和深层土壤(150~200 cm)的元素分异特征及盐渍化成因机制。结果表明:①与深层土壤相比较,研究区表层土壤中Corg、N等指标呈现强富集,而Br、P、S、Se、TC等呈轻微富集,重金属元素、稀土元素及其他微量元素无明显差异,表明农业耕作活动、生物地球化学循环、水盐迁移是导致表层土中多种元素指标富集的主要原因。②因子分析结果显示,表层土壤F1因子以重金属—稀土元素组合为主(方差贡献率26.66%),其空间分布与河流沉积及农业活动相关,F2因子为与盐分相关(CaO、MgO等)的元素组合(方差贡献率11.24%),指示地势低平地区具盐碱化风险;深层土壤F1因子为Al2O3、B、La、Sc等元素组合(方差贡献率27.34%),反映基岩或成土母质的组成特征,F2因子为地质背景及盐分相关元素组合(方差贡献率13.09%),反映地质背景及盐碱化作用。③风化淋溶系数(ba值)空间分异显著,表层土壤高值区范围大于深层土壤,主要分布在聚宝乡以南—大通乡以西及二龙乡南部一带,与表层土壤盐分因子F2高值区空间耦合,主要受地形地貌、深部母质类型共同影响,在低平原和扇形平原前缘,由于地势低平、排水不畅,强烈蒸发作用导致盐分积累,为盐碱化高风险区;丘陵区表层土壤F2高值则与基岩岩性有关,盐类物质来自基岩风化。本次研究成果为洮南地区土地资源优化与生态修复提供了地球化学依据。
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斯琴毕力格
孔繁鹏
刘洪博
张磊
张也
董凯
关键词 ： 浅层地表基质,  地球化学特征,  盐碱化,  洮南地区    
Abstract：

This study investigated the shallow surface substrate in the Taonan area, western Songnen Plain. Accordingly, it revealed the elemental differentiation between surface (0~20 cm) and deeper (150~200 cm) soils in the shallow surface substrate layer, as well as the genetic mechanisms of salinization in this layer. The results show that compared to deeper soils, surface soils in the Taonan area are strongly enriched in organic carbon (Corg) and N and slightly enriched in Br, P, S, Se, and total carbon (TC). In contrast, no significant differences are identified in heavy metals, rare earth elements (REEs), and other trace elements. These findings suggest the primary causes of the enrichment of various element indicators in surface soils include agricultural activities, biogeochemical cycles, and water-salt migration. The factor analysis indicates that for surface soils, factor F1 is dominated by the heavy metal-REE combination (variance contribution rate: 26.66%), with its spatial distribution associated with fluvial deposition and agricultural activities. Furthermore, factor F2 for these soils is the salt-related element combination (including CaO and MgO; variance contribution rate: 11.24%), indicating the risk of salinization in low-lying zones. In contrast, for deeper soils, factor F1 is the combination of elements such as Al2O3, B, La, and Sc (variance contribution rate: 27.34%), reflecting the compositional characteristics of bedrocks or soil parent materials. Factor F2 for these soils is the combination of elements related to geological settings and salinity (variance contribution rate: 13.09%), indicating geological settings and salinization. The weathering and leaching coefficient, represented by the Ba value, shows significant spatial differentiation. Compared to deeper soils, surface soils manifest a larger range of high Ba values, primarily distributed in the zone south of Jubao Township and west of Datong Township, as well as the southern part of Erlong Township. This distribution, coinciding with the high-value zones of salt-related factor F2, is principally affected by topography and deep parent material types. In the low-lying plain area and the front of alluvial fans, the low-lying terrains, poor drainage, and intense evaporation lead to salt accumulation, causing a high risk of salinization. In the hilly area, the high values of factor F2 are associated with the bedrock lithology, with salts originating from weathered bedrocks. The results of this study will provide a geochemical basis for land resource optimization and ecological restoration in the Taonan area.
Key words： shallow surface substrate    geochemical characteristics    salinization    Taonan area
收稿日期: 2025-03-02      修回日期: 2025-08-05      出版日期: 2025-12-20
ZTFLH:  P632  
基金资助:中国地质调查局项目“松嫩平原西部1∶25万地表基质调查”(DD20242038)
通讯作者: 孔繁鹏
引用本文:   
斯琴毕力格, 孔繁鹏, 刘洪博, 张磊, 张也, 董凯. 洮南地区浅层地表基质地球化学特征及盐碱化响应机制[J]. 物探与化探, 2025, 49(6): 1430-1439.
Siqinbilige , KONG Fan-Peng, LIU Hong-Bo, ZHANG Lei, ZHANG Ye, DONG Kai. Geochemical characteristics and salinization mechanisms of shallow surface substrate in the Taonan area, western Songnen Plain. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(6): 1430-1439.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2025.0057      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2025/V49/I6/1430
Fig.1  研究区地理位置示意(a)及采样点分布(b)
Fig.2  研究区地貌分区
元素含量比值(表层
土壤/深层土壤)		 特征 元素
≤0.5 明显贫化
0.5~0.9 弱贫化
0.9~1.1 无变化 Ag、Al2O3、Ba、Be、Ce、Cu、Ga、
Ge、K2O、La、Li、MgO、Mn、Nb、
Ni、Pb、Rb、Sb、Sc、SiO2、Sr、Th、
Tl、U、V、Y、Zn
1.1~1.5 弱富集 As、Au、B、Bi、Cd、Co、Cr、F、I、
Mo、Na2O、Sn、TFe2O3、Ti、
W、Zr
1.5~2.0 中富集 CaO、Hg、P
≥2.0 强富集 Br、Cl、Corg、N、S、Se、TC
Table 1  表层和深层土壤元素含量比值特征
地貌类型 贫化(<0.9) 无变化(0.9~1.1) 弱富集(1.1~1.5) 中富集(1.5~2.0) 强富集(>2.0)
丘陵区 Ag、Al2O3、Ba、Be、Ce、Cu、Ga、Ge、K2O、Li、
Mn、Na2O、Pb、pH、Rb、Sc、SiO2、Sn、Tl、W、Zn		 Au、Bi、Co、Cr、La、MgO、
Mo、Nb		 As、CaO、Cd、Hg、
I、Zr		 B、Br、Cl、Corg、
N、P、S、Se、TC
扇形平原区 Al2O3、As、B、Ba、Be、Ce、Co、Cu、Ga、Ge、I、
K2O、La、Li、Mn、Mo、Na2O、Nb、Ni、Pb、pH、
Rb、Sb、Sc、SiO2、Sn、Sr、Th、Tl、V、Y、Zn		 Ag、Cd、Cr、F、MgO、TFe2O3、
Ti、Zr		 Au、Bi、Br、CaO、
Hg、P		 Cl、Corg、N、S、
Se、TC
阶地漫滩区 Al2O3、Ba、Be、Ce、Ga、Ge、K2O、La、Li、Pb、
pH、Rb、Sc、SiO2、Sr、Th、Tl、U、W、Zn		 Ag、As、Au、B、Cd、Cl、Co、Cr、
F、I、MgO、Mn、Mo、Nb、Ni、
Sb、Sn、TFe2O3、Ti、V、Y、Zr		 Bi、Br、CaO、Cu、
P、S		 Corg、Hg、N、Se、
TC
低平原区 Al2O3、Ba、Be、Ce、Ga、Ge、I、K2O、La、Li、
Na2O、Pb、pH、Rb、Sc、SiO2、Sr、Th、Ti、Tl、U、
Y、Zn		 Sb、Sn、TFe2O3、V、W、Zr Hg、P、S Br、Cl、Corg、N、
Se、TC
沙丘区 Ag、Al2O3、Au、B、Ba、Be、Bi、Ce、Cr、Cu、F、
Ga、Ge、I、K2O、La、Mn、Nb、Ni、Pb、pH、Rb、
Sb、Sc、SiO2、TFe2O3、Th、Ti、Tl、U、Y、Zn、Zr		 Cd、Hg、Mo、Na2O、Sn Br、Cl、P、TC、W CaO、Corg、N、
S、Se
Table 2  不同地貌类型区表层和深层土壤元素含量比值特征
方法 检测结果
KMO度量值 0.845
Bartlett的球形
度检验		 近似卡方 11807.559
df 1378
Sig. 0
Table 3  表层土壤数据KMO和Bartlett的检验
方法 检测结果
KMO度量值 0.799
Bartlett的球形
度检验		 近似卡方 8465.708
df 1431
Sig. 0
Table 4  深层土壤数据KMO和Bartlett的检验
Fig.3  因子分析碎石图
因子 表层土壤因子组合 深层土壤因子组合
F1 Ba-Be-Ce-Co-Cu-Cd-Ga-Ge-
Mn-La-Li-Nb-Ni-Pb-Rb-Sc-
Th-U-Tl-V-Y		 Al2O3-B-Be-Cd-Ce-Co-Cu-
Ga-Ge-La-Li-Mn-Mo-Ni-Pb-
Sb-Sc-TFe2O3-Th-V-Y
F2 CaO-MgO-Sr-K2O-SiO2 Au-CaO-K2O-MgO-Rb-Sb-
SiO2-Sr-TC-Tl
F3 Au-Corg-Hg-N-Se-TC Ba-P-Ti-Zr
F4 Cr-P-Ti-pH-Zr Corg-N-S
F5 Al2O3-TFe2O3 Na2O-Nb
F6 Ag-As-B F-I-pH
F7 Mo-S-Y Se-U
Table 5  研究区表层和深层土壤因子元素组合特征
Fig.4  表层土壤F1、F2因子得分
Fig.5  深层土壤F1、F2因子得分
富集系数 富集程度 元素
<0.8 贫化 Ag、Cl、F、I、Sr、Zn
0.8~1.2 无变化 Al2O3、As、Au、B、Ba、Be、Bi、CaO、Cd、Ce、
Co、Cr、Cu、Ga、Ge、Hg、K2O、La、Li、MgO、
Mn、Mo、Na2O、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sc、SiO2、
Sn、TFe2O3、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zr
1.2~2.0 弱富集 Br、P、S、Se、TC
2.0~3.0 中富集 Corg、N
>3.0 强富集
Table 6  元素富集系数特征
类型 地貌类型 最小值 最大值 平均值 中位数 标准离差 变异系数
表层土壤 低平原 0.591 2.121 1.005 0.985 0.362 0.36
阶地漫滩 0.456 1.757 0.890 0.762 0.401 0.45
丘陵 0.467 2.171 1.095 0.938 0.441 0.40
沙丘 0.037 1.171 0.785 0.729 0.212 0.27
扇形平原 0.467 1.952 1.024 1.044 0.434 0.42
全区 0.037 2.171 0.965 0.896 0.362 0.375
深层土壤 低平原 0.178 1.617 0.946 0.877 0.285 0.30
阶地漫滩 0.765 2.309 1.123 0.841 0.580 0.52
丘陵 0.466 2.766 1.159 0.817 0.645 0.56
沙丘 0.630 2.090 0.919 0.810 0.290 0.32
扇形平原 0.546 3.710 1.227 0.788 0.972 0.79
全区 0.178 3.710 0.994 0.810 0.484 2.05
Table 7  表层和深层土壤不同地貌风化淋溶系数参数特征
Fig.6  表层和深层土壤风化淋溶系数等值线异常
Fig.7  研究区不同盐碱程度分布
[1] 自然资源部. 关于印发《自然资源调查监测体系构建总体方案》的通知[EB/OL].(2020-01-17)[2020-02-07]. http://gi.mnr.gov.cn/202001/t20200117_2498071.html.
[1] Official website of the Ministry of Natural Resources. Notice of the Ministry of Natural Resources on Issuing the Overall Plan for the Construction of the Natural Resources Survey and Monitoring System[EB/OL].(2020-01-17)[2020-02-07]. http://gi.mnr.gov.cn/202001/t20200117_2498071.html.
[2] 自然资源部办公厅. 关于印发《地表基质分类方案(试行)》的通知[EB/OL].(2020-12-22)[2024-11-10]. https://m.mnr.gov.cn/gk/tzgg/202012/t20201222_2596025.html.
[2] Notice of the General Office of the Ministry of Natural Resources on Issuing the Classification Scheme of Surface Substrates (Trial)[EB/OL].(2020-12-22)[2024-11-10]. https://m.mnr.gov.cn/gk/tzgg/202012/t20201222_2596025.html.
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