深部金属矿常常是多种不同尺度的非均匀地质体共生,加之矿区多处于地质构造复杂、断层较发育、岩性变化剧烈地区,地表条件和表层结构复杂,造成金属矿地震数据往往是复杂多变、多种波相互干涉的地震波场,信噪比极低,严重制约了金属矿地震解释和隐伏矿体预测。本文以内蒙古查干花钼矿区二维地震数据为例,开展深部金属矿地震数据处理关键技术研究,通过分析研究区内金属矿地震数据的特点,归纳总结金属矿地震数据处理的难点,制定一套针对查干花钼矿区的地震数据处理流程。实际处理效果与地质钻孔剖面上已知的矿体分布吻合较好,矿体较厚区域产生的反射波能量较强,薄层矿体产生的反射波振幅较弱,并支撑了区内地质构造的推断及隐伏矿体的圈定。

长江铀矿田位于粤北诸广山岩体中南部,因产有棉花坑(302)、书楼丘(305)和长排等众多铀矿床而著名。空间上,这些铀矿床主要沿着长江岩体和油洞岩体接触部位分布,铀成矿与长江岩体和油洞岩体及其侵入其中的岩脉关系密切。前人对长江铀矿田岩体、岩脉与矿床等的形成年龄开展了大量测试工作,获得了丰富的年龄数据。本文总结了长江铀矿田花岗岩、铀成矿及岩脉年代学研究进展,结果表明:长江黑云母花岗岩岩体形成时间为166~157 Ma(加权平均年龄为160.9 Ma),为中—晚侏罗世;油洞二云母花岗岩岩体形成于245.6~219.6 Ma(加权平均年龄为232.1 Ma),为三叠纪。区内发育辉长闪长岩、角闪辉绿岩、细粒花岗质岩和煌斑岩等多种岩脉,岩脉活动至少可以划分为3期,即晚侏罗世基性脉岩(150~145.1 Ma)、早白垩世酸性脉岩(138.6~123.9 Ma)和早白垩世基性脉岩(110 Ma)。长江铀矿田的铀成矿作用从早白垩世已经开始,一直持续到古新世,年龄数据127~60 Ma,时间跨度较大,可划分为早白垩世成矿期(127~119 Ma)、晚白垩世成矿期(75~67 Ma)和古新世成矿期(61~54 Ma),其中以70~60 Ma(晚白垩世—古新世)年龄数据比较集中,可能是该区铀成矿高峰期。从时间来看,长江铀矿田成岩与铀成矿演化顺序为:油洞岩体→长江岩体→早期基性岩脉→细粒花岗质岩脉→早期铀成矿阶段→细粒黑云母花岗岩脉→晚期基性岩脉→第二期铀成矿阶段→晚期铀成矿阶段。长江铀矿田成岩与铀成矿作用可以划分为6期:三叠纪花岗岩浆作用(油洞岩体)、中—晚侏罗世花岗岩浆作用(长江岩体)、晚侏罗世基性脉岩作用(辉长闪长岩脉,150 Ma;角闪辉绿岩脉,145 Ma)、早白垩世脉岩与铀成矿作用(138.6~110 Ma)、晚白垩世铀成矿作用(75~67 Ma)、古新世铀成矿作用(61~54 Ma)。后续建议进一步加强除棉花坑铀矿床(302)、书楼丘铀矿床(305)和长排铀矿床以外的铀矿床成矿年代学、煌斑岩等其他岩脉年代学以及铀成矿机理研究,为该区下一步找矿提供科学依据。

本次研究介绍了构造地球化学测量理论的发展历程、研究现状及其应用效果,同时基于项目组在基岩区进行的找矿勘查实践,总结提炼最新研究成果和认识,提出了构造地球化学弱信息提取方法,并与传统的地球化学测量方法相对比,指出传统测量方法的局限性和构造地球化学弱信息提取方法的优越性。其次,系统归纳总结了构造地球化学弱信息提取方法的理论基础、工作条件、布点方法、采样原则、采样介质、异常解读和成图及其应用,重点突出构造地球化学弱信息提取方法中布点方法的合理性、采样点布置的代表性、采样介质的多样性、样品和元素异常信息的有效性(“有”和“无”),在此基础上构建构造地球化学弱信息提取方法指标体系。最后结合黔西南卡林型金矿分布区之灰家堡背斜东段找矿预测实践,认为构造地球化学弱信息提取方法较之传统的构造地球化学测量能够更加有效地提取深部成矿弱信息,在热液矿床隐伏矿找矿工作中具有较好的应用前景,可以推广到所有的基岩区热液矿床隐伏矿找矿预测工作中去。

泸州页岩气区块位于四川盆地内南部,经历多期构造演化,不仅发育非常复杂的断裂,垂向上还发育多套滑脱层,因此构造具有多期次、多走向、多层系等特征。针对研究区的构造解释难点,集成了一套地震多属性技术组合,即地震多属性优选和属性融合技术辅助断层解释、构造异常值属性识别微构造、地震属性沿层切片技术分析构造时空演化特征、多次叠加蚂蚁追踪属性技术预测裂缝发育。应用该技术组合,完成了区内复杂断层的精细解释,有效刻画了微构造发育特征,捋清了区内的构造期次和展布,提高了裂缝预测精度,描述了裂缝发育特征,为下一步的平台部署提供坚实的数据和基础。

保定凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷西缘,其西侧以太行山山前断裂为界与太行山隆起相邻,查明凹陷内深部构造和精细地质结构,对油气勘探和深部热储调查评价有着重要的意义,同时对太行山山前断裂的发育特征的研究也有一定的帮助。反射地震勘探在深部地质结构探测中具有高精度、高分辨率的优势,因此,在保定凹陷构造单元及其外围开展了深反射地震测量,采用炸药震源激发、长排列多道接收、高覆盖次数的工作方法,获得了高品质的原始地震记录。通过静校正、叠前噪声压制、反褶积和偏移叠加等高精度成像数据处理方法技术,得到能清晰反映测区深部地质结构和构造特征的反射地震剖面。地震剖面清楚地查明了凹陷内断裂构造特征,以此划分了内部次级构造单元。根据地震剖面上识别的角度不整合面,划分了基底构造层、断陷期构造层和凹陷期构造层,并据此探讨了3个构造层的构造演化过程。

经勘探开发证实,X凹陷A构造H组地层Q₃c上部层段存在大量低阻气层。针对该层段地质沉积环境认识不清、储层微观认识不深入、气层低阻成因尚未明确等问题,以研究区3口井的测井资料为基础,结合钻井、录井资料和大量岩石物理实验资料开展相关研究。对研究区开展了基于薄片鉴定资料的岩石学、物性特征分析;通过连井剖面、特殊测井资料并结合大量岩石物理实验对低阻气层成因机理开展研究;基于数字岩心技术构建多组分导电模型,从微观可视化尺度证实了低阻气层成因机理,开展有限元电性模拟定量分析各低阻成因对电阻率降低的贡献。研究结果表明,由于高阳离子交换容量粘土矿物的存在以及良好物性基础上发育复杂孔隙结构,共同导致了研究区Q₃c上部气层的低阻响应。其中,粘土附加导电性对低阻响应的贡献为35.63%,良好物性条件下的复杂孔隙结构对低阻响应的贡献达到64.37%,电性模拟结果与测井电性特征吻合,证实了Q₃c上部低阻气层成因机理。

安徽西湾铅锌矿位于庐枞火山岩盆地北缘,该区属于第四系覆盖区,勘查难度大。本文利用钻孔岩心样的分析结果,对西湾铅锌矿的原生晕特征进行研究,发现矿化带及其顶、底板的元素含量及异常特征差异明显:矿化带赋存的角砾状灰岩中Pb、Zn、Ag、As、Sb、Bi、Au、Cu、Mo等含量高,异常强度及规模大,具清晰的浓度和组分分带,异常不仅很好地反映了矿体特征,对矿体呈NE向延伸的趋势指示明显;而矿化带顶板的火山岩中As、Sb、Pb、Zn、Ag等含量较高,有较弱的异常,异常无明显的分带特征,仅对采样点附近矿体有一定的指示;底板的硬石膏上述元素含量低,无明显的异常显示。本区As、Sb、Pb、Zn、Ag、Mo为铅锌矿化的指示元素。采集于不同成矿部位的岩心样的元素含量及其异常特征,可以指导矿区的进一步找矿。

相山矿田是我国最大的火山岩型铀矿田,区内铀矿资源丰富,地热地质条件较好,但区内热结构及成矿特征研究程度较低。为有效解决这一问题,以矿田西部邹家山超大型铀矿床为典型区,综合地热地质、地温测井、地球物理勘探、探采对比、取样测试等成果,系统研究了矿田热结构特征,建立了热结构模型,分析了成热与成矿的关系。结果表明:研究区热结构属“热幔冷壳”型,符合中国东部地区热结构特征,较高的地壳热流与铀源体及铀矿体密切相关,放射性核素衰变产热是地壳热流主要来源;热异常受断裂构造控制明显,热源与铀源具有较强一致性,地温梯度异常是区内找矿标志之一,4 ℃/100 m为矿床定位标志,地温梯度变化幅度可作富大矿体的定位标志。本次研究为该区地热地质及成矿地质研究提供了有效技术支撑。

为实现北洺河铁矿不明涌水异常区域导水通道的精确定位,保证该矿安全生产,采用矿井瞬变电磁法对该铁矿-110 m水平11#穿脉顶板岩层进行了探测。在对金属干扰下的矿井瞬变电磁响应特征进行理论分析的基础上,结合该铁矿实际地质情况分析其地球物理特征,采用系数校正法对实测数据进行金属干扰校正,再将其作为初始模型进行全空间瞬变电磁蜂群算法反演处理,最终得到了工作面顶板高分辨率电阻率成像结果,结合已有地质资料,实现了富水异常区以及导水通道的精细探测;探测结果得到了钻孔验证。研究表明,采用有效的数据处理手段,矿井瞬变电磁法可以提高铁矿工作面顶板岩层的富水异常位置的探测精度,为铁矿防治水工作提供有效的技术保障。

我国岩溶分布范围广泛,岩溶区地质环境脆弱,地质灾害频发,严重威胁到人民群众的生命财产安全,造成了巨大的经济损失。本文采用可控源音频大地电磁法(CSAMT)和微重力法,通过二维拟断面反演、小波多尺度提取剩余重力异常,较好地划分了岩溶区的岩土界面及强岩溶发育带,圈定了溶洞的位置、埋深、规模及空间分布情况。通过钻孔验证,CSAMT解释的岩土界面及强岩溶发育带与钻孔基本吻合,微重力圈定的塌陷溶洞规模及埋深与工勘钻孔基本吻合,表明CSAMT配合微重力法在探测隐伏岩溶塌陷时效果较为显著,可为潜在的岩溶塌陷区及类似地质灾害防治预警提供科学探查方法。

兰州新区西部恐龙园位于兰州—民和盆地,具有较好的地热勘查及开发利用前景。为进一步查清研究区热储层位和地热地质条件,在研究以往区域地质构造及地热特征的基础上,进行了可控源音频大地电磁测深和大地电磁测深勘查,据此布孔,打出了温度适宜、可供利用的地下热水。结合物探及钻探成果,推断解释了研究区的构造和岩体分布特征,对研究区地热地质条件进行了分析,并指出下一步的勘查方向。研究结果为邻区和类似地区地热勘探提供了借鉴和参考。

地热的运移和聚集主要沿断裂带进行,查明勘查区的断裂构造是地热勘探的重要目标。张掖—民乐盆地内断裂众多,且埋藏深,地表难以发现,特殊的地质条件使得传统物探方法的优势无法得到有效发挥。活性炭测氡法抗干扰性强、探测深度大、成本低,在探测隐伏构造方面具有独特优势。本次勘查在张掖—民乐盆地应用活性炭测氡法进行隐伏构造研究,通过对氡浓度测量值的趋势分析,提取局部异常,确定了研究区地下热水勘查有利部位,并为进一步进行钻探和浅层人工地震勘探创造了条件。

《地球化学勘查技术符号》(GB/T 14839—1993)是20世纪90年代初制定的国家标准,共收录符号101个。2019年开始对其开展修订工作,确定的修订原则如下:①继承原有符号原则——尽量保持原标准内容的稳定性和延续性;②新增符号选择应符合专业习惯原则——尽可能选择目前地球化学勘查中已经广泛使用、获得大部分同行认可的符号;③与地球化学勘查技术专业领域发展相匹配原则——修订后的“地球化学勘查符号”应全面覆盖当前地球化学勘查的所有领域;④以常用地球化学符号为主原则——以常用地球化学符号为收录范围。根据以上原则,新增了生态地球化学调查评价类专用技术符号,扩充了地球化学勘查通用技术符号和矿产地球化学勘查亚类、地球化学样品测试亚类等专用技术符号。修订后的《地球化学勘查技术符号》增至173个,按照使用广度划分为通用和专用地球化学符号两大类,其中专用地球化学符号依据应用领域进一步细分为矿产勘查、生态环境调查评价和样品测试地球化学技术符号3个亚类,涵盖范围与当前地球化学勘查技术应用领域相匹配。

电磁探测反演是典型的不适定问题,易造成反演结果的多解性,不适定性是反演自身固有的特征,没有求解的附加信息这一本质困难是很难克服的,解决该问题的有效方法是研究约束反演。本文采用目前较为主流的高斯牛顿—共轭梯度法(GN-CG),在反演目标函数中直接施加约束条件,将介质电阻率的取值范围作为先验信息和约束条件以外点罚函数法的方式引入到反演目标函数中,与常规三维电阻率反演目标函数相比,增加了不等式约束项的目标函数,理论上可以压制反演的多解性。通过多种理论模型的测试结果表明,本文基于不等式约束的三维井地电阻率反演算法有效地改善了反演结果的精度,以惩罚函数法施加不等式约束条件的方式是现实可行及有效的。

随机噪声压制是地震数据处理的关键环节,而时频稀疏低秩近似算法逐道处理地震数据过程中无法利用信号的道间相干性。为此,将时频稀疏低秩近似与f-x域去噪结合,提出一种f-x域时频非凸正则化低秩矩阵近似算法。该算法对f-x域中每一单频分量作时频分解后,再对时频系数矩阵作低秩矩阵近似计算,能够利用信号和噪声的时频谱差异实现非平稳信号去噪处理。与共炮点道集和共中心点道集相比,共偏移距道集具有平缓甚至接近水平的同相轴结构,基本满足f-x域去噪的线性同相轴假设前提,建议将所提算法应用于共偏移距道集去噪处理。通过数值模拟和实际地震数据试算,证明本文方法能够有效压制随机噪声,同时保持有效信号不被损害。

采集系统对于岩矿石标本频谱激电测试仪来说至关重要,其性能好坏直接决定了仪器的精度、功耗、采样率、信噪比等,因此,设计出高输入阻抗、高采样率、高精度、低噪音、低功耗的采集系统是整个仪器研制的重点和难点。本文依据四极法测量原理,针对宽频带岩矿石标本频谱激电测试,设计出一款集成了4个采集通道的采集系统。采集系统采用24位ADC芯片AD7760实现A/D转换,采用AD9837芯片产生正弦波形,实现仪器自检,使用型号为XC6SLX25的FPGA芯片实现对采集系统的控制。系统测试结果表明,本采集系统的输入阻抗大于1 TΩ,实现了0.4%的测量精度,最高2.5 MHz的采样速率,1 Hz ~ 200 kHz的仪器带宽,各采样通道短路噪声均低于1 mV,支持1/5/25/125倍可调增益,信号源支持恒压恒流模式切换,恒压有1 mV、10 mV、100 mV、1 V、10 V共5档可选,恒流有1 μA、10 μA、100 μA、1 mA、10 mA共5档可选。本研究开发的硬件系统可以满足岩矿石标本宽频带频谱激电测试需要。

岩矿石标本频谱激电响应测试仪通过测量岩矿石标本的频谱激电特性,了解矿体与围岩的频谱激电响应差异,为找矿提供基础依据,在地球物理勘探中应用广泛。然而现有的岩矿石标本频谱激电响应测试仪在带宽、智能化、便携性、低功耗等方面存在不足,为解决这些问题,本文结合NB-IoT、蓝牙、Wifi等物联网技术设计出一款宽频带岩矿石标本频谱激电响应测控软件,实现了近程通讯、云端通讯、数据可视化、数据处理等功能。经过测试,该软件操作简单、运行稳定、人机交互友好、达到预期效果。

相移法是一种常用的提取瑞利波频散曲线的方法,然而在复杂波场条件下,相移法计算的频谱中瑞利波频散能量分辨率较差,使得频散曲线的准确性降低。本文对相移法进行改进,将频散谱上各点的振幅值进行求幂运算,以提高频散能量的收敛性与聚焦性。我们利用改进的相移法对理论地层模型的模拟数据和某研究区的煤田地震实际数据进行处理,将处理结果与常规相移法生成的频散谱对比分析,并对实际资料的频散曲线进行反演,生成研究区地层的二维(2D)横波速度剖面。研究结果表明改进的相移法能够增强瑞利波信号在频率—速度域中的信噪比,提高频散能量谱的分辨率和频散曲线的准确性。

地震波阻抗反演是一种基于地震数据得到波阻抗参数的非线性优化问题。不依赖于目标函数梯度信息的全局优化算法是求解地震波阻抗反演问题的有效方法。然而这类方法采用逐道反演的策略,忽略了相邻地震道的空间相关性,导致反演结果的横向连续性差。针对该问题,提出了一种融入旁道最优解的模型空间初始化方法约束波阻抗反演的搜索空间范围,以改善反演结果的横向连续性,进而提出了一种带有横向约束的多组变异差分进化地震波阻抗反演方法。合成地震记录算例表明,该方法相比于传统方法不仅具有更快的收敛速度,而且反演结果具有更好的横向连续性。此外,该方法被应用于胜利油田某区块的储层波阻抗参数反演,反演结果与测井资料有很好的一致性,且有效地刻画了储层砂岩厚度。

地震斜率层析成像是一种联合使用反射波局部相干同相轴的走时和斜率来建立宏观速度模型的有效方法。对于低信噪比资料,往往能够拾取的深层有效反射波数据远远少于浅层反射波数据,使深部地层速度的层析反演效果差。因此,提出了一种基于深度加权的三维地震斜率层析成像方法。在每次迭代的线性层析反演方程中,对观测数据关于离散模型节点速度的核函数进行深度加权,权系数根据离散模型节点深度和当前迭代的各个炮—检对的反射点深度来确定,实现了加大深部反射波数据对深层速度的约束作用、浅层速度主要由浅部反射波数据约束的目的,在保持浅层速度反演精度的同时,改善对深层速度的反演效果。对理论模型数据和实际资料应用测试的良好效果,表明了该方法的有效性。

四川盆地高石—磨溪地区灯影组白云岩各向异性强,导致该地区水平井与直井测量的声波和电阻率曲线差异大,测井响应规律解释不清,影响水平井技术在实际储层中的应用效果。本文以高石—磨溪地区野外露头白云岩为实验对象,设计并开展高温高压下岩心不同方向电阻率和声波同步测量实验,分析声各向异性系数与电各向异性系数实验关系。实验结果表明在60℃和60MPa下,电各向异性系数与声各向异性系数呈正相关线性关系;随着含水饱和度的上升,纵波速度上升,电阻率下降,声电各向异性系数均上升。该实验结果为声电各向异性的相关性分析和声波、电阻率差异校正提供实验依据。

京津冀地区和雄安新区地热资源分布广泛,以深部碳酸盐岩热储层为主要特征。为了实现热储稳产、增产,采用超声波成像测井技术对储层裂缝参数进行检测、评价,分析地下岩体构造裂缝的分布规律,是非常有效的手段。本文针对深部碳酸盐岩热储层高温、高压的应用环境,研发了超声成像测井系统,满足了井深在4 000 m以深、井径150~500 mm、温度达到110 ℃以上、连续工作时间12 h以上、每米井段像点数大于5万点的使用要求。整装设备在雄安新区D22井进行了测井试验,结果表明:所研制的超声成像测井系统成像效果清晰、裂缝识别度高,各项性能指标均达到国外同类先进设备水平,能够为深部碳酸盐岩热储层的裂缝、破碎带识别以及产状分析提供一种高效的技术手段。

为了进一步提高重力梯度测量精度,提出了一种实时解调相位角补偿和重力梯度实时处理方法。首先根据重力梯度仪样机结构特性给出了重力梯度解调相位角的求解过程和求解算式,然后研究了实时重力梯度解调方法并给出了重力梯度解调算式,最后在重力梯度信号半物理仿真平台上进行了仿真实验测试。测试结果表明,所提方法可以明显提高重力梯度测量精度,具有较高的工程应用价值,可以为航空重力梯度仪的研制提供技术参考。

对于海洋地震资料的多次波的预测通常会采用SRME(surface related multiple elimination)方法,但是对于地震资料中的强反射层之间形成的层间多次波,SRME方法则无法实现预测。本文基于惠更斯原理,利用采集接收到的已知地震波场通过格林函数的方法来推测在强反射层之间传播的层间多次波场。首先计算各接收点在强反射层之间传播的格林函数,将接收到的波场(即当前炮集的所有接收点接收到的原始地震数据)与格林函数褶积,将得到的结果相加作为当前接收点的层间多次波的模型。进而再从原始数据中利用自适应减法减去该多次波模型,这样便完成层间多次波的预测和衰减。通过模拟数据和实际数据测试,该方法能够较好地衰减层间多次波能量。

传统多地磁台站日变改正都基于地理坐标,通过改进计算方法的方式来提高日变改正精度,本文通过比较分析传统日变改正的方法,并根据地磁坐标与地磁场强度具有更强相关性的特征,提出基于地磁坐标进行拟合的日变改正方法——地磁坐标拟合法。实验结果表明,基于地磁坐标的多站日变改正方法普遍提高了日变改正的精度,为多站日变改正提供了新的研究思路。

为了满足192道自然电位监测仪便携性、智能化、长时间自动监测的要求,解决现阶段电法勘探仪器的采集控制设备在人机交互性、续航能力、便携性等方面存在的不足。本文通过将蓝牙、Wifi等物联网技术与地球物理仪器相结合,设计了基于Android平台的采集控制软件。经过测试,该软件功能高效,数据传输质量好、运行稳定。在地质微生物自然电场信号检测实际应用中表现稳定,可以不间断监测超过36 h,数据采集准确度高、可视化效果好,有较强的实际应用价值。

高精度磁场测量模块主要用于地质、地球物理、国防等科学领域。现有的三分量磁场测量模块存在便携性差(需要连接PC交互)、本底噪声水平高、续航时间短等不足。针对现有磁场测量模块的不足,对便携式三分量磁场测量模块进行研发,研制了高精度数据模块,开发了Android手机端控制程序,并进行了性能指标测试。测量模块支持Android手机端交互,具有本底噪声水平低(动态范围>121dB@fs=1 000 Hz)、同步精度高(时间漂移±0.87 ms/day)、续航时间长(可连续工作一周)、扩展性强(支持多种磁通门传感器)的特点。便携式三分量磁场测量模块设计便携、简单易用,适合野外测试使用。

GOCAD(geological-object computer-aided design)在地质工程、地球物理勘探、矿业开发、水利工程等领域中应用广泛。在三维地质建模中,钻探数据、地球物理勘探数据是重要的建模依据,GOCAD本身提供了通用的数据导入功能,但对于实际的生产数据,并不能完全适用,需要经过一定的处理转换才能导入。本文基于GOCAD开发套件,针对生产中的钻探数据、地球物理勘探数据开发了数据接口,实现了快速高效导入多源地质勘探数据到GOCAD中的功能,大大节约了三维地质建模工作的时间。

确定零磁通面几何位置是等值反磁通瞬变电磁法探测系统的关键。为此,提出了一种调零方法:用等值反磁通瞬变电磁仪连续发送固定频率的双极性方波,接收机实时采集接收天线的时间域信号,并使用离散傅里叶变换分别计算出粗调、细调和微调接收天线位置的最小功率谱密度(A1、A2、A3),当A1>A2>A3时,接收天线处于零磁通面。发送20 kHz双极性方波试验的结果表明,当A1>A2>A3时,二次场衰减信号过渡过程得到明显改善。该方法可为高性能等值反磁通瞬变电磁仪器的设计和制造提供参考。

1∶25万多目标地球化学调查发现皖北存在大面积富锌潮土,土壤锌含量分布规律、生物有效性及其影响因素研究对发展富锌农业具有重要意义。通过研究皖北潮土与砂姜黑土0~20 cm深度表层土壤和0~200 cm深度剖面土壤中Zn含量分布特征、赋存形态、生物有效性及其影响因素,结果表明:潮土中全Zn含量丰富,有效Zn以中等为主,砂姜黑土中全Zn总体较缺乏,有效Zn较丰富;潮土中全Zn与Mn、有机质、P呈显著正相关,潮土及砂姜黑土中有效Zn均与有效P呈正相关,与pH值呈负相关;潮土与砂姜黑土区内0~200 cm深度各层位土壤中Zn均以残渣态为主,潮土区耕层土壤中易被植物吸收的水溶态和离子交换态Zn含量之和占全锌的0.29%,铁锰氧化物结合态Zn占23.62%;全Zn在 0~85 cm深度土壤中明显富集,主要受土壤P和Mn制约;砂姜黑土区内耕层土壤中水溶态和离子交换态Zn含量之和占0.41%,0~200 cm深度土壤中全Zn含量变化较小。通过本次研究可知,研究区内潮土全Zn含量丰富,有效Zn以中等为主,有效Zn含量主要受土壤pH值制约,因此施用调理剂降低土壤pH值是提升全锌含量丰富的潮土中Zn生物有效性的有效途径。

土壤锗的自然禀赋、成因来源、生态环境效应及人体健康评估为黑土地生态地质研究的重要方向,开展土壤—水稻—人体系统中锗的分布特征、迁移转化及影响因素的定量研究,对黑土区富锗农产品开发和人体健康具有重要意义。基于双阳河流域1∶5万土地质量生态地球化学调查课题,获取成土母质、表层土壤、水稻籽实、根系土和人发等多介质的锗元素数据,运用GIS、SPSS软件对数据统计分析。结果表明:研究区表层土壤锗含量为(0.996~1.626)×10^-6,平均值为1.326×10^-6,高值区主要分布在双阳河北侧西北部和南侧中部;划定富锗、足锗耕地面积分别为70.55 km²、166.9 km²,具有开发绿色富锗、富硒农产品的较大潜力。成土母质是影响表层土壤锗含量的最主要因素,土壤类型和土地利用类型影响较小;偏酸性、有机质缺乏的土壤环境可能更有利于锗的富集。水稻籽实锗含量为(0.24~3.40)×10^-6,平均值为1.59×10^-6,达到中等和强烈摄取标准的样品分别占40%、60%,处于显著富锗水平。锗的生物吸收系数(Ax)与根系土锗含量呈显著负相关(p=-0.34),表明土壤低浓度的锗对水稻生长发育具有促进作用,高浓度的锗对水稻生长具有抑制或毒害作用;与根系土壤pH呈正相关(p=0.40),表明随土壤pH值的增大,水稻对锗元素的迁移转化能力逐步增强。研究区成年人发锗含量处于正常健康水平,但未成年女性头发锗含量显著超过参考值范围,需要开展更为详细的研究进行人体健康评估。

为了对农业生态系统中不同输入途径及其所导致的土壤污染有进一步认识,促进江汉平原农业生产可持续发展,选取2014~2019年洪湖市土地质量地球化学评价项目所取得的数据进行了整体研究,对研究区大气干湿沉降、灌溉水和化肥Cr、Hg等重金属元素进行土壤生态地球化学分析,计算每种输入途径的输入量,在此基础上,探讨3种途径对土地质量的影响,研究结果如下:①洪湖市土地质量的安全性受人类活动的影响较小;②从3种途径的输入通量总和来看,不同元素表现差异较大,反映了当地农业活动输入的差异;③灌溉水的年输入通量较大,除Zn、Cr、Pb外,其他元素的通量中灌溉水对土壤的贡献都是最大的。

以新疆若羌县农用地表层土壤为研究对象,分析测定了2016年采集的142件表层土壤样品硒(Se)、氟(F)、碘(I)、Al₂O₃、SiO₂组分含量及有机碳(OrgC)、全氮(N)、pH等理化指标,据此重点探讨了研究区土壤中生命元素Se、F、I含量及其分布和影响因素,分析了不同成土母质、土壤类型中Se、F、I的含量特征。结果表明,研究区土壤呈碱性—强碱性,Se、F、I含量平均值分别为0.23×10^-6、645×10^-6和1.06×10^-6,其中Se、I含量低于全国表层土壤背景值,F含量远高于全国表层土壤背景值。Se、F、I三者相互呈正相关,且均与全氮(N)呈显著正相关,Se与SiO₂呈负相关,I与Al₂O₃呈正相关;母质类型和土壤类型是影响Se、F、I含量及其分布和地球化学特征的重要因素。对比不同成土母质区土壤元素含量,洪积物区土壤中Se、F、I含量较高,而在冲积洪积物区土壤中含量最低。对比不同土壤类型中元素含量,灌淤土中Se、F、I含量均较高,林灌草地土中Se含量最高而F、I含量最低。