第一作者简介: 范敏(1982-),男,本科,助理工程师,主要从事遥感地质、矿产研究工作。
在完成四川省盐源盆地第四纪地质遥感调查的基础上,通过对第四纪残坡积层的遥感调查成果分析研究,建立了第四纪残坡积层遥感识别的影像特征,掌握了第四纪残坡积层的分布特点。结合区内第四纪残坡积层的土壤结构、基岩性质和基础地质背景特征,认为在当前我国用地少且不断减少的环境下,开展第四纪残坡积层遥感调查,对寻找和开拓新的土地资源潜力地区具有重大意义。
This study was based on Quaternary geological remote sensing survey of the main stream basin (Yanyuan Basin) in Sichuan. Through remote sensing investigation and analysis of resources and research on Quaternary residual and slope sediments, the authors set up image features of remote sensing recognition of Quaternary residual and slope sediments and got to know the distribution characteristics of Quaternary residual and slope sediments. According to soil structure, rock property and geological background characteristics of Quaternary residual and slope sediments, the authors hold that, as land has become increasingly less in China, the development of remote sensing investigation of Quaternary residual and slope sediments has great significance in that its can find and explore new potential areas of land resources.
土地资源是重要的生产要素, 是国民经济可持续发展的基础。我国平原地区少, 山地和高原面积大, 给土地利用带来很大困难。随着我国经济社会快速发展, 工业交通建设、城市发展、城乡居民建房都要占用大量土地资源。而这些土地资源大多位于地形平坦、土质肥沃地区, 是宝贵的宜农地, 进一步加剧了我国土地资源的紧张。
本文以四川省盐源盆地第四纪残坡积层遥感调查成果的分析为例, 结合我国西南地区地貌类型以高原山地为主、土地垦殖率低、森林覆盖率高、荒草地面积大及耕地后备资源较多等特点, 阐述了第四纪残坡积具有的土地资源优势及潜力, 认为我国西南地区第四纪残坡积层具有可再开发利用的土地后备资源前景。
盐源盆地位于青藏高原东南缘, 雅砻江下游西岸, 北纬27° 22'~27° 49', 东经101° 9'45'~101° 46'之间, 面积约1 400 km2, 横跨盐源县的梅雨镇、盐井镇、卫城镇、双河乡、干海乡、下海乡、棉垭乡、大河乡、白乌镇及盐塘镇等10个乡镇所在地(图1)。
盐源盆地内地貌多为平顶状台地和圆缓状浅丘, 阶地发育, 岗地、台地广布。地势由北向南, 由东向西逐渐降低。地势较平缓, 在0~25° 之间的坡度范围面积占盐源盆地总面积的90.57%(表1)。因此, 盐源盆地内具有农用开发利用的地势地貌条件。
| 表1 盐源盆地区3类坡度面积及其比例 |
盐源盆地属暖温带— 温带湿润、半湿润气候区, 区内四季分明, 日温差大, 植物生长期较长, 适合农业耕种。盐源盆地内河流纵横, 水资源较丰富。
由于盐源盆地内不同地区的地层岩性、地形地貌、自然气候条件不同, 经过漫长的地史演化, 不同地方形成的土壤类型有较大的差异。土壤类型可分为褐壤、红壤及黄壤3大类。
(1)褐壤。主要分布在盐源盆地南部相对高差在400 m以下的梅雨— 双河— 卫城一带平坝内, 该土壤类型多为冲洪积物, 褐壤由各种原生土壤经农耕熟化形成, 已改变原土壤性质, 现为耕作土壤层, 已被充分利用为耕地。
(2)黄壤。主要分布在盆地中部杨思茂坪子北-半边街、一碗水北、龙堂村西北、道沟坪子东南-羊圈-白乌镇北、庄房沟-肖家屋基-河门口等地区。黄壤的母岩成分主要以昔格达组(N2x)的灰色粉砂岩、粘土岩、砂砾岩[3]风化后的黄色粘土夹半胶结的砂、粉砂砾石, 砾石成分不一, 分选性和磨圆度都较差。本土壤类型利用程度较高, 一般被利用为耕地或园地。
(3)红壤。主要分布于盐源盆地周边的中、低丘陵的上部, 主要为第四纪残坡积层风化物, 占研究区的90%以上。棉垭、白乌、大河乡3个地区表层红壤较厚, 地表出露的土壤厚度一般在0.2~8 m不等, 坡度较缓, 地势较平坦, 土壤质量较好, 适合大规模的农业开发。红壤成土母质主要为红崖子组(Eh)紫色砾岩夹砂砾岩、岩屑长石砂岩、粉砂岩和白山组(T2b)的深灰色中厚层块状富藻纹层及生物屑结晶白云岩[3], 其物理风化强而化学风化弱。本土壤类型利用程度较低, 主要为林地和荒草地分布区。
(1)土地资源利用特点。西南地区荒草地面积大, 耕地后备资源多, 如川西南地区耕地垦殖率低, 森林覆盖率高, 据统计本区耕地的垦殖率仅占9.9%, 而荒草地面积占四川省总量的37.6%, 是四川省人均荒草地资源的8.15倍[4]。
(2)西南地区土地资源的优势及潜力。西南地区土地资源总量和农业后备资源丰富, 就四川省而言, 川西南地区人均土地资源超出四川省平均1倍多[4]。西南地区相对低海拔地区光照、热量、降水较丰富, 光、热、水资源具有优势, 为土地资源的再开发利用提供了良好的条件。但由于受地形地貌等基础条件限制, 土地资源开发程度低, 耕地垦殖率低, 森林覆盖率高, 荒草地面积大, 充足的光、热、水资源尚未充分利用, 土地资源总量和农林用地后备资源优势有待开发利用。
本文的第四纪残坡积层包括残积、坡积及残坡积3种成因类型。
(1)残积。按照陆地表面第四纪地质成因分类理论, 残积是根据动力原则划分的类型, 是基岩经物理、化学风化作用的衍生物, 通常未经搬运而残留于山区较平缓的高地地表成为未破碎基岩的覆盖层。残积成分与基岩的岩性密切相关, 随各地的基岩岩性不同而异。如花岗岩中的残积物中, 长石分解为粘土矿物, 石英常破碎成细沙。残积的厚度取决于其残积条件, 在山丘顶部常被侵蚀而厚度较小, 山谷低洼处则厚度较大, 山坡上常为粗大的岩块。由于残积区地形变化较大、风化程度不一, 因而在较小的范围内残积的厚度变化较大, 一般残积层的厚度在0.2~8 m之间。
(2)坡积。坡积则是根据地貌位置标志划分的类型, 属于机械搬运作用的再沉积物。基岩风化后的碎屑经雨水、雪水或重力的搬运, 通常呈扇状或带状堆积在山区的斜坡、坡脚等部位, 其岩性与下部基岩无继承关系。坡积物的成分多种多样, 通常与高处的基岩成分有一定的关系, 分选作用差, 细小和粗大碎块常夹杂在一起。在重力作用下, 比较粗大的颗粒在靠近斜坡部位, 而细小的颗粒在离斜坡较远的地方。
(3)残坡积。残积和坡积之间存在较为密切的关系, 残积可经机械搬运作用后成为坡积。由于西南地区地貌类型主要以高原山地地貌为主, 第四纪残坡积在河流宽谷两侧和断陷盆地周围面相对发育, 残积与坡积的界线较难区分, 因此将不易区分的地区统一圈定为残坡积。
从整个岩石圈来看, 残坡积层属于风化作用的产物, 经过生物参与的成土作用, 可以形成土壤。植被的发育为土壤的形成提供了有利条件, 通常高等植物根系所分布的深度成土作用明显, 属土壤部分; 其下生物活动微弱, 则属于风化壳部分。土壤类型的形成除了受地形部位的影响, 还受发育时间和原岩矿物成分的影响[5]。第四纪以来, 由于西南地区的岩石一直处于不同程度的风化状态, 尤其是以中生界泥岩夹砂岩地层区, 第四纪残坡积层表层土壤厚度普遍较厚, 土壤类型以红壤为主, 具有第四纪残坡积层开发利用的基础条件。
本次调查所采用的遥感影像数据主要是2005年SPOT-5遥感数据。在对遥感影像进行正射纠正的基础上, 制作了1:5万标准分幅的影像地图(图2)。在野外踏勘的基础上, 建立了第四纪残积、残坡积、坡积等成因类型的遥感识别影像标志。采用人机交互解译和野外调查验证相结合的方式, 结合盐源盆地区的基础地质环境、气候、水资源等条件, 完成了区内第四纪残坡积层的分析研究和土地资源潜力评估工作。
以SPOT-5卫星影像为依据, 结合区内地形地貌、地势坡度、地层岩性等资料, 提取第四纪残坡积层的遥感信息, 建立遥感影像识别标志。
(1)裸露的残坡积层在遥感图像上一般呈较光滑致密结构, 颜色与基岩的色调相似, 如盐源盆地北部白乌镇西关下附近出露的残积影像色调与该地区发育的紫红色岩层的色调相似(图3)。
(2)残积层多位于经侵蚀后的平缓正地形上, 如台地、丘包、馒头山的顶部和上部。残积层常与坡积层相连难以分开, 此种情况本次调查圈定为残坡积, 如棉垭核桃村西侧(图4)。
(3)在平面上, 残坡积层常与基岩间呈过渡关系, 有时难以划定分界线, 此时可按残坡积层比例在50%以上的区域可划定为残坡积层。
按照第四纪成因类型, 结合影像标志建立起区内第四系编图单元, 实现了盐源盆地区内第四纪地层单元的统一划分, 共分为残积、残坡积、坡积、冲积、坡洪积、洪积、冲洪积、冰水堆积等8类。调查结果表明, 区内第四系总面积为1 138.54 km2, 占调查区总面积的81.32%, 其中残坡积的面积占盐源盆地总面积的71.25%。为了掌握区内第四纪残坡积层遥感调查成果, 本次工作开展了盐源盆地内以往地质资料中的第四纪地层和本次遥感解译的第四纪地层分析对比工作(图5、图6)。对比结果发现, 盐源盆地中新增第四纪面积为729.41 km2, 其中新增第四纪残坡积层面积共696.60 km2, 占新增第四系总面积的95.10%(表2), 主要分布在红壤区。
| 表2 盐源盆地内遥感解译与以往资料第四系面积对比(km2) |
(1)经过遥感信息提取共圈定第四纪残坡积层面积为693.92 km2, 在以往地质资料上第四纪残坡积层面积为114.63 km2, 新增第四纪残坡积层面积为579.29 km2。因此我们认为, 盐源盆地内在以往地质调查或地质资料反映的基岩地区还存在大片的第四纪残坡积层, 第四纪残坡积层分布面积偏小。
(2)盐源盆地内第四纪残坡积层表层土壤由中生界地层岩石风化后形成的紫红色、暗红色粘土夹少量碎石组成, 表层土壤厚度一般在0.2~8 m之间, 部分残坡积层分布区种有农作物, 此类残坡积层具有植物生长的较优越环境条件, 如盐源盆地的西北棉垭附近, 第四纪残坡积堆积物较厚, 地表出露的厚度约2 m(图7), 岩性为红色泥质粘土; 盐源盆地北部白乌镇西, 第四纪残积表层主要为荒草地, 岩性为红色泥质粘土为主, 部分地区被利用为耕地(图8)。
为了掌握盐源盆地内土地资源利用状况, 本次工作按照国土资源部组织编制的, 自2002年1月1日起实行的《全国土地利用分类》(试行)中的土地分类原则, 结合2008年10月盐源县灾后重建土地利用实施规划资料, 通过遥感解译, 将盐源盆地区土地利用类型主要分为农用地、建设用地和未利用土地3个一级类、7个二级类、13个三级类。统计结果显示, 盐源盆地内耕地和园地占30.53%, 林地占37.82%, 荒草地15.19%, 其他用地占16.46%。
盐源盆地面积1 400 km2, 结合盐源盆地中第四纪残坡积层、土壤类型及厚度、土地利用现状、坡度小于25° 的地势坡度等特征, 对盐源盆地内土地资源潜力进行初步评估分析。
通过修建水库、探采地下水或境外引水等方式, 在解决当地居民和农业用水的前提下, 对盐源盆地内土地后备资源进行概算如下:
盐源盆地中0~15° 低坡面积为1 068.94 km2, 可调整发展为不同类型的耕地; 15~25° 斜坡的面积为198.97 km2, 可调整发展为不同类型的耕地和园地; 25° 以上的陡坡区面积为132.09 km2, 可继续发展林业。这样盐源盆地内可增加耕地、园地面积约813 km2(122万亩)。
(1)以盐源盆地为例开展的第四纪残坡积层遥感调查表明, 与常规调查比较, 在SPOT-5卫星影像上建立了第四纪残坡积层形、色、纹等遥感识别标志, 结合区内地形地貌、地势坡度、地层岩性等资料, 能够较准确地圈定并掌握西南地区第四纪残坡积层的分布状况。
(2)以往地质工作多为剥去第四系表层开展地质填图, 对第四系成因类型研究不够, 对第四纪残坡积层研究相对较薄弱。本文以四川省盐源盆地内第四纪残坡积层遥感调查为基础, 加深了对我国西南地区第四纪残坡积层的认识。
(3)我国西南地区过去在地质调查或地质资料反映的基岩地区存在大片的第四纪残坡积层分布, 如盐源盆地内新增第四纪残坡积层面积693.92 km2, 占研究区总面积的49.57%。
(4)本次新圈定的第四纪残坡积层面积所占比例大, 是西南地区重要的农、牧地区, 也是区内主要的居民地之一。通过对盐源盆地内地形地貌、地势坡度、表层土壤厚度及性质等因素分析, 结合区内土地利用现状, 对盐源盆地内土地后备资源进行概算, 在盐源盆地面积1 400 km2范围内, 可增加耕地、园地面积约813 km2。鉴于西南地区较优越的光、热、水资源条件, 可能存在大面积的第四纪残坡积层分布区, 其经过改造、整治后, 具有可开发利用为农林用地的巨大潜力。因此, 我国西南地区第四纪残坡积层的土地资源潜力较大, 土地后备资源较丰富。
(5)结合我国土地资源现状和未来变化趋势, 建议开展西南地区第四纪残坡积层的遥感调查, 从土地后备资源角度, 分析研究第四纪残坡积层有可能成为再开发利用的土地资源潜力问题, 以便国家有计划地在土地复耕、土地开发方面来增加土地后备资源的再开发利用途径, 使西南地区土地资源得到更充分合理的利用。
The authors have declared that no competing interests exist.
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