歐陽(yáng)淵, 張景華, 劉洪,2, 黃瀚霄, 張騰蛟, 黃勇
(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081;2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610059)
土壤是生態(tài)系統(tǒng)所涉及巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈等多圈層物質(zhì)和能量交換的重要媒介,針對(duì)土壤的調(diào)查是生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的重要內(nèi)容[1-9]。成土母質(zhì)是土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)和養(yǎng)分來(lái)源,其差異是土壤分異的重要因素之一[8-9],成土母質(zhì)的劃分是開展土壤調(diào)查的基礎(chǔ)。目前,成土母質(zhì)分類方案較多[8-15],主要有: ①按搬運(yùn)沉積情況分為殘積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、沖積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、湖積母質(zhì)、海積母質(zhì)和風(fēng)積母質(zhì)等幾種類型; ②按物源分為近源、遠(yuǎn)源及混源等類型; ③以巖石類型分為花崗巖類風(fēng)化物、砂巖類風(fēng)化物等若干類; ④基于地質(zhì)地貌條件來(lái)劃分,如濱海平原島嶼風(fēng)化物、山地丘陵風(fēng)化物等。這些方案都從不同角度詮釋了母質(zhì)成因及其與土壤的關(guān)系。為了突出地質(zhì)條件對(duì)土壤的制約,更好地反映不同構(gòu)造單元和成巖環(huán)境下的成土母質(zhì)異同,本文以四川大涼山區(qū)為例,提出了基于地質(zhì)建造的成土母質(zhì)分類方案。
大涼山區(qū)位于青藏高原、云貴高原和四川盆地的過渡地帶,主要包括四川省涼山彝族自治州西昌市、冕寧縣、德昌縣、越西縣、喜德縣、普格縣、寧南縣、甘洛縣、昭覺縣、布拖縣、美姑縣、雷波縣和金陽(yáng)縣13縣市,在大地構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子地塊西緣和青藏高原東緣交匯部位的康滇斷隆帶內(nèi)(圖1)。該地區(qū)構(gòu)造演化復(fù)雜,自古太古代以來(lái),經(jīng)歷多期次的構(gòu)造活動(dòng)[16-29],形成了底部的前震旦紀(jì)變質(zhì)基底、西部的復(fù)雜造山帶(牦牛山—磨盤山區(qū))、中部的第四系河谷盆地(安寧河谷—邛海盆地)和東部的震旦紀(jì)—白堊紀(jì)沉積蓋層。地層從前寒武系至第四系均有不同程度出露,并以中生界陸源碎屑巖、古生界碳酸鹽巖以及晚二疊世峨眉山玄武巖分布面積最廣。變質(zhì)巖主要分布在雅礱江兩岸及德昌地區(qū),規(guī)模較小,基本上為低溫變質(zhì)巖,主要類型有變砂巖、變粉砂巖、板巖、大理巖、千枚巖等,經(jīng)歷了前寒武紀(jì)到新生代的多期變質(zhì)作用。主要的侵入巖出露在安寧河以西的牦牛山—磨盤山地區(qū),以中酸性巖為主,同時(shí)冕寧縣南部還存在少量基性侵入巖,時(shí)代跨越前寒武紀(jì)到古近紀(jì)。
圖1 大涼山區(qū)大地構(gòu)造位置[8,17]
自太古宙以來(lái),大涼山區(qū)經(jīng)歷了陸核—地塊—聯(lián)合大陸—大陸裂解—陸緣增生—碰撞造山的演化過程(表1),具有構(gòu)造復(fù)雜、巖漿活動(dòng)頻繁、變形變質(zhì)強(qiáng)烈等特點(diǎn)[16-29]。
表1 大涼山區(qū)構(gòu)造演化階段劃分
受青藏高原隆升擠壓影響,大涼山地區(qū)地貌類型獨(dú)特,在西緣和東南緣分布著雅礱江河谷和金沙江河谷等干熱峽谷地貌,在西部分布著牦牛山—磨盤山等高寒山區(qū)地貌和安寧河谷—邛海盆地等中山寬谷盆地地貌,在東部則分布著碎屑巖褶皺山系、碳酸鹽巖溶石山和玄武巖山系等中高侵蝕山區(qū)。大涼山區(qū)復(fù)雜多樣的地貌及其所處的地理位置,在環(huán)流的影響下,形成獨(dú)具特色的氣候特點(diǎn): 具有干濕分明的季風(fēng)氣候以及明顯的垂直和水平分帶性,日較差大、年較差小,氣溫適宜,降雨豐富。大涼山區(qū)河流眾多,主要河流包括雅礱江、金沙江、大渡河等干流和安寧河、則木河、孫水河等支流,水資源十分豐富。西昌市水熱條件較好,非常有利于增加植物的光合作用強(qiáng)度和干物質(zhì)的積累,也有利于土壤養(yǎng)分的釋放、轉(zhuǎn)化,以及植物生理的協(xié)調(diào)。
土壤是在成土母質(zhì)的基礎(chǔ)上形成和發(fā)育的“獨(dú)立自然體”[8-12,30-31]。受不同地質(zhì)背景、氣候條件、水熱條件、生物因素以及地形地貌影響,大涼山區(qū)土壤類型較為豐富(圖2),從亞熱帶紅壤到高山冰緣寒帶寒漠土都有分布。根據(jù)涼山州土壤普查辦公室1987年編纂的《涼山州土壤》,大涼山區(qū)主要土壤類型可劃分為8個(gè)土綱、17個(gè)土類,包括: 高山土綱的草氈土和黑氈土,淋溶土綱的黃棕壤、棕壤、暗棕壤和棕色針葉林土,半淋溶土綱的褐土,鐵鋁土綱的黃壤和紅壤,初育土綱的新積土、石灰土和紫色土,半水成土綱的潮土和山地草甸土,水成土綱的沼澤土、泥炭土,以及人為土綱的水稻土。其中,以紫色土和黃棕壤分布最為廣泛,分別占全區(qū)土壤面積的25.88%和23.43%,其次為黑氈土、暗棕壤、棕壤、黃壤、紅壤、石灰土、水稻土,分別占全區(qū)土壤面積的6.25%、8.74%、9.46%、6.86%、7.72%、5.20%和3.15%。
注: 據(jù)涼山州土壤普查辦公室《涼山州土壤》(1987)修改。
自然土壤的形成是巖石的風(fēng)化作用和成土過程共同作用的結(jié)果,土壤形成過程的實(shí)質(zhì)是地質(zhì)大循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)元素的生物小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一。受地質(zhì)建造背景、地形特征、氣候和生物特征的影響,土壤和植被在分布上表現(xiàn)出垂直分帶性、橫向分帶性的特征。
新生代以來(lái),在青藏高原的擠壓隆升作用下,大涼山區(qū)形成一系列與區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造線一致的連綿的南北向山脈、寬谷和峽谷。地形起伏,地勢(shì)復(fù)雜,區(qū)內(nèi)最高峰為越西與冕寧兩縣交接的小相嶺鏵頭尖山,海拔4 791 m,最低為雷波縣金沙江出境處,海拔360 m。高山區(qū)濕冷,局部山峰如螺髻山主峰、小相嶺主峰等甚至終年冰雪覆蓋; 雅礱江河谷、金沙江河谷等低熱峽谷區(qū)則驕陽(yáng)似火,長(zhǎng)夏無(wú)冬; 而安寧河谷等寬谷平原區(qū)則溫暖濕潤(rùn)、氣候宜人。
受不同海拔引起的氣候變化的影響,本區(qū)土壤和植被存在明顯的垂向分帶特征。在馬鞍山、牦牛山、磨盤山、美姑北部和金陽(yáng)北部等海拔2 800 m以上的高寒山區(qū),土壤類型主要為草氈土、黑氈土等高山土綱土壤,植被類型主要為亞寒帶灌叢草甸。在美姑、昭覺、布拖、馬鞍山、牦牛山、磨盤山和螺髻山等海拔2 000~3 300 m的中高山區(qū),分布的土壤主要有黃棕壤、棕壤、暗棕壤和棕色針葉林土等淋溶土,褐土等半淋溶土,沼澤土和泥炭土等水成土,以及山地草甸土等半水成土,植被類型主要為常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林、暗針葉林、灌叢、草甸等。在海拔2 200 m以下的中低山區(qū)和干熱河谷區(qū),相對(duì)高差大,階地狹窄,人類活動(dòng)較弱,土壤的分布主要與下伏基巖相關(guān)性強(qiáng),主要土壤類型有黃壤和紅壤等鐵鋁土,紫色土、石灰土和新積土等初育土,潮土等半水成土,水稻土等人為土,植被類型則主要有稀疏灌叢草被、常綠闊葉林、針闊混交林、針葉林、經(jīng)濟(jì)林、竹林和農(nóng)作物。在海拔1 700 m以下的等寬谷平原和中低山丘陵區(qū),人類活動(dòng)強(qiáng)烈,城鎮(zhèn)、村落和耕地集中,土壤類型以水稻土、新積土、潮土為主,還存在少量與地質(zhì)建造分布相關(guān)的紫色土、石灰土、黃壤和紅壤等土壤,植被主要包括旱地作物、經(jīng)濟(jì)作物、水田作物、經(jīng)濟(jì)林、闊葉林、針闊混交林、針葉林和灌木林等。
在橫向上,從東向西,地質(zhì)建造單元、氣候等條件差異導(dǎo)致土壤和植被的分布出現(xiàn)橫向地帶性變化。大涼山區(qū)從東向西出現(xiàn)4個(gè)土壤帶: 東部邊緣地區(qū)出現(xiàn)黃壤和石灰土帶,中部分別過渡到黃棕壤帶,紫色土、紅壤帶,再到西部棕壤、紅壤和石灰土帶。對(duì)于中低海拔地區(qū),土壤的分帶明顯與地質(zhì)建造單元相關(guān): 紫色土呈團(tuán)塊或條帶狀分布在大涼山區(qū)中部如越西、喜德和普格等中生代盆地地區(qū),與侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)陸相泥質(zhì)碎屑巖的分布區(qū)域大致相同; 石灰土主要出現(xiàn)在金沙江西岸以及雅礱江東岸的震旦紀(jì)—二疊紀(jì)海相碳酸鹽巖分布區(qū); 紅壤主要展布在安寧河谷西岸、牦牛山—磨盤山以及普格—寧南等地,與大涼山主分水嶺以西的三疊紀(jì)陸相砂質(zhì)碎屑巖、三疊紀(jì)中酸性巖、二疊紀(jì)基性巖、前寒武紀(jì)中酸性巖的分布相關(guān); 黃壤分布在大涼山分水嶺以東,如金沙江西岸的美姑—雷波等地區(qū),與二疊紀(jì)基性巖等建造單元的分布范圍相近; 水稻土、潮土、山地草甸土、沼澤土和泥炭土分布在河谷及湖泊沼澤地區(qū),與第四系的展布有很大的相關(guān)性。
構(gòu)造建造內(nèi)容一般包括構(gòu)造層和地質(zhì)建造。本文以板塊構(gòu)造學(xué)為依據(jù),對(duì)大涼山區(qū)進(jìn)行構(gòu)造層劃分。大涼山區(qū)以震旦紀(jì)為界,大致經(jīng)歷了2個(gè)板塊運(yùn)動(dòng)演化旋回。前震旦紀(jì)是西昌變質(zhì)褶皺基底形成時(shí)期,涉及原始陸核、陸內(nèi)裂谷、活動(dòng)大陸邊緣3個(gè)構(gòu)造演化階段。在其中的活動(dòng)大陸邊緣時(shí)期,形成一套火山碎屑巖和中酸性侵入巖,火山碎屑巖和中酸性侵入巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)成為低綠片巖相變質(zhì)褶皺基底。震旦紀(jì)到三疊紀(jì),屬于被動(dòng)陸緣盆地離散構(gòu)造背景,發(fā)育硅質(zhì)陸源碎屑巖—碳酸鹽巖; 中二疊世—晚三疊世,大涼山區(qū)經(jīng)歷了海陸變遷,揚(yáng)子板塊西緣進(jìn)入到陸內(nèi)沉積階段,形成中生代陸內(nèi)盆地碎屑巖建造、陸相火山巖和新生代斷陷盆地松散堆積-碎屑巖。大涼山區(qū)沉積建造、巖漿建造、變質(zhì)建造都有不同程度出露。沉積建造有碳酸鹽巖建造、碎屑巖建造和松散堆積物建造3大類。巖漿建造有侵入巖建造、火山巖建造和火山碎屑巖建造。本文將大涼山區(qū)的建造類型劃分為8個(gè)大類、12個(gè)類型(表2、圖3)。
圖3 大涼山區(qū)構(gòu)造建造簡(jiǎn)圖
表2 大涼山區(qū)地質(zhì)建造單元?jiǎng)澐?/p>
成土母質(zhì)按照形成和搬運(yùn)可劃分為殘積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、沖積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、湖積母質(zhì)、海積母質(zhì)和風(fēng)積母質(zhì)等類型,一般來(lái)說殘積母質(zhì)與下伏的基巖具有直接成生關(guān)系,而坡積母質(zhì)具有一定距離的搬運(yùn),沖積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、湖積母質(zhì)、海積母質(zhì)和風(fēng)積母質(zhì)等則具有長(zhǎng)距離的搬運(yùn),因而成土母質(zhì)類型劃分應(yīng)首先考慮地貌類型和母質(zhì)成因。在山地丘陵區(qū),成土母質(zhì)一般為本套巖石地質(zhì)單元直接風(fēng)化而未經(jīng)搬運(yùn)(如殘積母質(zhì)區(qū))或搬運(yùn)距離較短(如坡積母質(zhì)區(qū))的產(chǎn)物。因此,可以認(rèn)為: 在山地丘陵區(qū),成土母質(zhì)的分類應(yīng)根據(jù)下伏巖石地質(zhì)單元的性質(zhì)進(jìn)行,而平原區(qū)的成土母質(zhì)屬于長(zhǎng)距離搬運(yùn)的沖洪積母質(zhì),其分類就應(yīng)考慮沉積物的沉積環(huán)境。
已有研究認(rèn)為[30-38],山地丘陵區(qū)的土壤不同程度地繼承了下伏母巖的特性,不僅土壤中大部分元素來(lái)自母巖,在成土速度、成土方向和土壤形態(tài)等方面也明顯受母巖的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的制約; 可見,母巖類型差異是導(dǎo)致土壤分異的重要因素?;◢弾r、流紋巖等酸性巖漿巖的礦物成分相似,僅組構(gòu)存有差異,它們風(fēng)化形成的土壤都具有含顆粒狀的石英砂、鹽基含量低而易酸化等共同特點(diǎn); 玄武巖和輝綠巖形成的土壤也具有相似特征,如土壤質(zhì)地為壤質(zhì)或稍黏重,含有大量的鈣、鎂、磷等元素,養(yǎng)分狀況良好,保水性能強(qiáng)等。因此,基于下伏巖石類型的成土母質(zhì)分類應(yīng)更多體現(xiàn)巖石的理化性質(zhì)。
山地丘陵區(qū)與巖漿巖有關(guān)的成土母質(zhì)分類,根據(jù)SiO2含量可分為超基性巖殘坡積物、基性巖殘坡積物、中性巖殘坡積物和酸性巖殘坡積物等4類。這種分類對(duì)礦物組合特點(diǎn)和化學(xué)成分類似的巖漿巖進(jìn)行了歸并。根據(jù)化學(xué)特征的變質(zhì)巖分類能與土壤發(fā)育特點(diǎn)相聯(lián)系,山地丘陵區(qū)與變質(zhì)巖有關(guān)的成土母質(zhì)可劃分為泥質(zhì)變質(zhì)巖類殘坡積物、長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖類殘坡積物、鈣質(zhì)變質(zhì)巖類殘坡積物、鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖類殘坡積物和鎂質(zhì)變質(zhì)巖類殘坡積物等?;鹕剿樾紟r性質(zhì)介于巖漿巖和沉積巖之間,山地丘陵區(qū)的火山碎屑巖殘坡積物可單獨(dú)作為一類。沉積巖按照自生沉積巖和他生沉積巖分類,山地丘陵區(qū)域沉積巖相關(guān)的成土母質(zhì)可分為泥質(zhì)巖類殘坡積物、砂巖類殘坡積物、礫巖類殘坡積物、碳酸鹽巖類殘坡積物等。山地丘陵區(qū)第四系殘坡積物作為基巖的原地或近原地風(fēng)化物處理,而第四系沖積物、洪積物、湖積物等由于其搬運(yùn)較遠(yuǎn),原巖組成復(fù)雜,在成土母質(zhì)的劃分上不再區(qū)分沉積物的原巖類型。成土母巖的性質(zhì)能直接影響土壤和成土母質(zhì)的質(zhì)地及地球化學(xué)組成。同一種巖石類型其巖石主量元素相似,但不同建造環(huán)境下形成的同一類巖石其微量元素可能存在明顯差別,而一些微量元素的含量往往是影響土壤肥力和植被生產(chǎn)的重要因素。因此,成土母質(zhì)類型劃分,除了考慮巖石巖性和風(fēng)化物搬運(yùn)方式外,還應(yīng)考慮巖石形成環(huán)境。
大涼山區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子古陸西緣,經(jīng)歷了7個(gè)地質(zhì)發(fā)展階段,每個(gè)階段(時(shí)代)代表了不同的巖石形成環(huán)境。其地貌類型總體為中山和高山,局部為河谷平原(盆地),山區(qū)的成土母質(zhì)可依據(jù)巖石類型劃分,河谷區(qū)的成土母質(zhì)可據(jù)搬運(yùn)類型來(lái)劃分。從收集到的地質(zhì)資料來(lái)看,大涼山區(qū)巖石地層單元多“(巖)組”的尺度來(lái)表達(dá)。“(巖)組”常由一種或多種巖石韻律組合而成,很難將不同的巖石從“(巖)組”中分解出來(lái),因而,本次工作重點(diǎn)突出“(巖)組”中主要巖石類型,而忽略其他共生巖石。對(duì)巖漿巖劃分時(shí),將同期、同源者進(jìn)行了歸并。對(duì)于巖石成因環(huán)境,本文基于構(gòu)造建造進(jìn)行劃分,因?yàn)闃?gòu)造建造能夠表達(dá)巖石或沉積物類型的形成時(shí)代、形成環(huán)境和成因等特點(diǎn)。成土母質(zhì)命名采用建造加巖石大類名稱,再加上搬運(yùn)類型(如“殘坡積物”、“沖洪積物”)作為后輟。按照上述成土母質(zhì)分類命名原則,大涼山區(qū)成土母質(zhì)可劃分為12個(gè)類型(表3,圖4)。
表3 大涼山區(qū)成土母質(zhì)單元?jiǎng)澐?/p>
圖4 大涼山區(qū)成土母質(zhì)分類簡(jiǎn)圖
構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化是形成土壤和生態(tài)現(xiàn)狀的驅(qū)動(dòng)力,建造環(huán)境則是形成現(xiàn)今土壤和生態(tài)現(xiàn)狀的基礎(chǔ),建造構(gòu)造條件與海拔、地貌、氣候和人類活動(dòng)等其他地質(zhì)生態(tài)條件一起塑造了現(xiàn)今生態(tài)環(huán)境特征。土壤和植被的分布特征是地質(zhì)大循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)元素的生物小循環(huán)的矛盾統(tǒng)一[8-9],基于地質(zhì)建造劃分的成土母質(zhì)類型對(duì)土壤的分帶性具有明顯的制約作用。
海拔直接影響局部的氣溫、降雨等氣候,從而影響基巖的風(fēng)化速率和土壤的成土方向。在高海拔的高寒山區(qū)出現(xiàn)的土壤主要為草氈土、黑氈土等高山土,而在較高山區(qū)出現(xiàn)的土壤主要為黃棕壤、棕壤、暗棕壤和棕色針葉林土等淋溶土; 這些高山土和淋溶土的分布與下伏建造單元的關(guān)聯(lián)性不大,土壤的類型主要受控于海拔等氣候因素,因而形成土壤和植被的垂向分帶特征。而在中低山區(qū)和河谷區(qū),土壤類型分布則與下伏地質(zhì)建造密切相關(guān),其中石灰土和紫色土等初育土以及紅壤和黃壤等鐵鋁土為典型的巖性土,分布范圍直接與相應(yīng)的地質(zhì)建造密切相關(guān)。石灰土與碳酸鹽巖的分布相關(guān),主要分布在震旦紀(jì)—二疊紀(jì)海相碳酸鹽巖建造區(qū),紫色土與泥質(zhì)碎屑巖的分布相關(guān),主要分布在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)陸相泥質(zhì)碎屑巖建造區(qū); 這些初育土分布主要受控于相應(yīng)巖性基巖的分布。紅壤和黃壤等則主要與砂質(zhì)碎屑巖、中酸性巖漿巖和基性巖漿巖的分布一致,同時(shí)還受氣候的影響,造成2種鐵鋁土出現(xiàn)明顯的橫向分帶現(xiàn)象。在大涼山分水嶺以西的西昌、普格、德昌等較低海拔地區(qū),受高溫多雨的濕熱條件影響,砂質(zhì)碎屑巖、中酸性巖漿巖和基性巖漿巖等富鐵鋁巖石強(qiáng)烈分解,各種鹽基離子和二氧化硅膠體相繼淋失,而鐵鋁因溶解度低逐漸積累起來(lái)(即脫硅富鋁作用),并且氧化鐵發(fā)生脫水呈現(xiàn)紅色,從而形成大面積的濕熱鐵鋁土——紅壤。在雷波、金陽(yáng)等遠(yuǎn)離河谷區(qū)的較低海拔地區(qū),由于降雨多,溫暖陰濕,有利于礦物的水解作用又不至于發(fā)展很深的脫硅富鋁化作用,并且土壤中的氧化鐵高度水化形成針鐵礦(黃化過程),使土壤呈黃色,從而形成濕暖鐵鋁土——黃壤。水稻土為人為土,是長(zhǎng)期耕作形成的,它的分布與第四系盆地和溝谷的分布范圍相對(duì)應(yīng),而新積土、潮土、山地草甸土、沼澤土、泥炭土則均與第四紀(jì)松散堆積建造相關(guān),主要分布在各大河谷和湖泊盆地區(qū)。
一些中低海拔地區(qū),土壤隨著成土母質(zhì)的不同呈明顯的橫向分帶性,而在另一些地區(qū),同一成土母質(zhì)存在一種或多種土壤類型,同一土壤類型也發(fā)生在不同的成土母質(zhì)上; 可見,巖石和土壤之間既存在相關(guān)性,也存在差異性。這種現(xiàn)象的原因可能是土壤形成過程不僅受成土母質(zhì)控制,同時(shí)也受氣候、時(shí)間、生物等多種因素影響。因此,部分學(xué)者將成土母質(zhì)和土類進(jìn)行空間融合,建立土壤地質(zhì)單元[8,31],用來(lái)表達(dá)“基于地學(xué)意義的成土母質(zhì)”和“土壤類型”的關(guān)聯(lián)。
張騰蛟等和劉洪等詳細(xì)研究了大涼山區(qū)不同地質(zhì)建造的元素含量,發(fā)現(xiàn)不同地質(zhì)建造中的巖石由于成因不同,其元素組成存在較大差異[8-9],例如,中生代河流-湖泊相碎屑巖建造中的砂巖富含Cu,泥巖富含B,而新生代沼澤相碎屑巖建造的泥巖卻具有更高的B含量和相對(duì)少的Mo含量。成土母質(zhì)、土壤和下伏巖石的微量元素基本上呈正相關(guān)變化,表明建造單元及巖石類型是造成土壤元素含量空間分布形態(tài)的重要因素。不同建造中母巖巖性同時(shí)也對(duì)土壤含水性、機(jī)械物理性質(zhì)和pH值等存在極大的影響,可見,地質(zhì)建造單元對(duì)成土母質(zhì)和土壤的理化特征具有明顯的控制作用。地層巖性、成土母質(zhì)和土壤的理化性質(zhì)關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象并不只出現(xiàn)在大涼山區(qū),在山東、浙江、重慶等地巖土演化機(jī)制的研究中也存在此類現(xiàn)象[30-31]。因此,基于地質(zhì)建造的成土母質(zhì)分類方案既能有效反映不同建造中成土母質(zhì)的差異,又能有效表征地質(zhì)建造—成土母質(zhì)—土壤的內(nèi)在聯(lián)系,突出地質(zhì)條件對(duì)土壤的控制作用,可為土壤研究提供地質(zhì)學(xué)依據(jù)。
前已述及,目前成土母質(zhì)分類方案眾多,最為常見的分類是根據(jù)母質(zhì)形成和搬運(yùn)分為殘積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、沖積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、湖積母質(zhì)、海積母質(zhì)和風(fēng)積母質(zhì)等類型。這種分類能說明成土母質(zhì)和下伏基巖是否存在“生長(zhǎng)”關(guān)系以及成土母質(zhì)的形成過程,但很難反映出成土母質(zhì)在成土過程中的本質(zhì)特征和可能產(chǎn)生的差異,因而很難與土壤發(fā)育特點(diǎn)相聯(lián)系。
目前,部分學(xué)者提出或基于巖石類型、或基于地質(zhì)年代、或基于地質(zhì)構(gòu)造等因素的多種成土母質(zhì)分類方案,這些方案突出了地質(zhì)條件對(duì)土壤的制約。但這些分類標(biāo)準(zhǔn)也存在不少的問題,例如巖石分類混亂、地質(zhì)年代替代了巖石成因等。巖石分類混亂問題在變質(zhì)巖中尤為常見,利用變質(zhì)程度或變質(zhì)作用分類的變質(zhì)巖交替使用,這就導(dǎo)致同一變質(zhì)巖同時(shí)出現(xiàn)在不同的分類中。此外,不同地質(zhì)時(shí)代同一母質(zhì)類型上發(fā)育土壤的微量元素存在差異的本質(zhì)是因?yàn)閹r石形成環(huán)境不同,不應(yīng)僅通過成巖時(shí)代去約束成土母質(zhì)。基于地質(zhì)建造的成土母質(zhì)分類是在原有的基于地質(zhì)條件的成土母質(zhì)分類方案上進(jìn)行補(bǔ)充和完善的。巖石采用理化性質(zhì)分類,能更好地體現(xiàn)出巖石理化性質(zhì)對(duì)土壤特征的制約,構(gòu)造建造能反映出巖石形成的環(huán)境并控制著巖石的理化性質(zhì),因而基于地質(zhì)建造的成土母質(zhì)分類能突出地質(zhì)條件對(duì)土壤的控制,更好地反映出巖土差異化發(fā)生的原因。
近年來(lái),隨著生態(tài)地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)、土壤地質(zhì)學(xué)、健康地質(zhì)學(xué)和醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)等直接服務(wù)于民生建設(shè)的交叉地質(zhì)學(xué)科的興起,人們開始重點(diǎn)關(guān)注地質(zhì)條件對(duì)生物或生態(tài)環(huán)境的影響。中草藥素來(lái)講究“道地性”,地質(zhì)背景系統(tǒng)制約著中藥材的分布、生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì),道地藥材的微量元素特征譜與土壤中微量元素含量具有正相關(guān)關(guān)系。地質(zhì)背景對(duì)中草藥微量元素控制和影響是通過土壤來(lái)實(shí)現(xiàn)的,例如道地三七主要產(chǎn)于云南省碳酸鹽巖和碎屑巖混合型黃紅壤區(qū)[32],而河北承德地區(qū)道地藥材黃芩種植的適宜性也與地質(zhì)背景有關(guān)[39],因此,我們可以通過基于地質(zhì)建造的成土母質(zhì)分類快速圈定有利的種植區(qū)。無(wú)獨(dú)有偶,特色農(nóng)作物的生長(zhǎng)也明顯受地質(zhì)背景制約,農(nóng)作物生長(zhǎng)在不同地層組內(nèi),必然由于土壤元素豐缺而導(dǎo)致生長(zhǎng)狀況存在差異。例如: 在浙江省的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件直接影響土壤微量元素在不同空間上的分布[13]; 渝北地區(qū)的地層(巖)組對(duì)元素含量分布起主控作用,土壤元素含量分布形狀在空間上與地層組相對(duì)應(yīng)[37]; 在相近的氣候條件下,承德地區(qū)不同地質(zhì)建造環(huán)境下土壤具有不同的性質(zhì)和養(yǎng)分,使地區(qū)特色林果資源分布具有明顯的地域性,“京東板栗”集中于片麻巖區(qū),“興隆山楂”集中于白云巖區(qū)[3]; 在湖北宜昌鴉鵲嶺地區(qū)巖石-土壤元素遷移特征研究中發(fā)現(xiàn),土壤元素大多會(huì)繼承其在成土母巖中的含量水平[40]?;诘刭|(zhì)建造的成土母質(zhì)分類能了解不同地質(zhì)背景下山地土壤肥力特性,判別優(yōu)勢(shì)作物生長(zhǎng)范圍和指導(dǎo)分區(qū)施肥。地質(zhì)過程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)特性具有非常重要的控制作用,母巖的風(fēng)化對(duì)生物多樣性有較大的直接影響,并且通過與生物多樣性和當(dāng)代環(huán)境的相互作用,間接影響生態(tài)系統(tǒng)功能?;诘刭|(zhì)建造的成土母質(zhì)分類有利于快速了解不同單元的生態(tài)功能屬性,便于以地質(zhì)條件為依據(jù),因地制宜,開展針對(duì)性的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)[41]和生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作。
(1)成土母質(zhì)劃分應(yīng)以巖石/沉積物類型為基礎(chǔ),兼顧地質(zhì)地貌、時(shí)代、構(gòu)造等因素的影響,而在對(duì)巖石分類時(shí)應(yīng)更多體現(xiàn)理化性質(zhì)差異。按照上述成土母質(zhì)分類原則,大涼山區(qū)成土母質(zhì)可劃分為12個(gè)類型。
(2)成土母質(zhì)單元的建立和成土母質(zhì)圖的編制,能有效反映土壤差異性的發(fā)生和地質(zhì)條件對(duì)土壤類型的制約,可為農(nóng)林部門在規(guī)劃布局和種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)提供地質(zhì)學(xué)依據(jù)。
致謝:中國(guó)自然資源航空物探遙感中心聶洪峰正高級(jí)工程師、肖春蕾高級(jí)工程師和郭兆成高級(jí)工程師,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心李建星教授級(jí)高級(jí)工程師、李富正高級(jí)工程師和陳敏華高級(jí)工程師,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)張振杰副教授,四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局攀西地質(zhì)隊(duì)謝恩順高級(jí)工程師、李雁龍高級(jí)工程師、肖啟亮高級(jí)工程師、曾建高級(jí)工程師、文登奎高級(jí)工程師和侯謙工程師,成都理工大學(xué)趙銀兵教授、李樋博士生,以及華東冶金地質(zhì)勘查局段聲義助理工程師對(duì)本研究的開展提供了大量幫助,土壤數(shù)據(jù)收集自涼山彝族自治州農(nóng)村農(nóng)業(yè)局,在此一并表示衷心的感謝。