历史地质学/土壤与古土壤
在本文中，我们将讨论土壤、土壤的形成及其作为化石土壤（古土壤）的保存。对于读者来说，在继续阅读之前熟悉化学风化文章将会有所帮助。
读者当然已经见过很多土壤。但它究竟是什么？
沉积物 位于陆地表面，在雨水落到上面后会经历 化学风化。由于这种沉积物在表面，因此不会经历 压实 和 固结，所以与沉积岩相比，它将具有高度的孔隙度，雨水很容易渗透其中。这将导致沉积物组成发生改变，如果你读过 化学风化文章，你就会明白：例如，长石 矿物 将转化为 粘土；可溶性矿物将被溶解，并根据当地环境的气候和排水条件，可以沉积到土壤更深处；残留矿物 也会被运走。
当然，这种沉积物还会发生另一件事，那就是植物会在其中生长，生物会在其中生存。这对土壤有各种影响：首先，这意味着腐烂的有机物质将沉积在沉积物的上层。其次，植物根系和穴居蠕虫等生物的活动会使土壤保持疏松和多孔。第三，腐烂的植物物质会将有机酸释放到土壤中，从而加速 化学风化。事实上，岩石埋在土壤中的化学风化速度要快于暴露在露天环境中的风化速度。
这些过程被称为土壤形成或成土作用，导致沉积物变成土壤。读者会从这段讨论中注意到，土壤的定义与我们在这本教科书中讨论过的其他 沉积物 有很大不同。其他沉积物主要是根据它们的起源和沉积方式来定义的。另一方面，土壤的定义是根据沉积后的变化来定义的：土壤是指经历过成土作用的沉积物，各种沉积物都可能经历成土作用，从 火山灰 到 冰川 冰川洪积。
右边的照片展示了成土过程对一种特定土壤的结果。你会观察到土壤中有多个不同的层（层位）。最上面，就在草覆盖层下面，是一个黑色的层位，由于富含有机物质而呈现黑色。下方呈白色层的矿物质已被 化学风化 从中淋溶出来。而再下面的粉红色层则是由于雨水渗透土壤时沉积的 氧化铁 而呈现这种颜色。
这个例子只是说明了土壤形成过程中可能发生的情况：层位因土壤类型而异，事实上，识别不同的层位是识别土壤类型的第一步。我们这里不讨论所有不同的土壤类型，因为这会偏离本文的主题。
许多决定性因素共同影响土壤的形成方式，以及它最终成为哪种类型的土壤。这些因素包括
- 原始沉积物。显然，例如，从一开始就不含铁矿物的沉积物最终不会形成富含 氧化铁 的层位。
- 气候。 化学风化 在温暖潮湿的气候中作用更为强烈。
- 排水。例如，在积水土壤中，由于积水，有机物质的腐烂速度会减慢，导致有机物质的积累。
- 植被类型。例如，松树林会产生特别酸性的枯枝落叶，加速化学风化。
- 时间。由于成土作用需要时间，因此近期的沉积物发育程度肯定不如较老的土壤。
- 人类活动，如在田地中添加肥料。
在地质学中，古土壤是化石土壤。注意，这并不一定意味着它已经经历了 固结，仅仅意味着它已被掩埋保存下来，可能是被 火山灰、熔岩 流、风成 沉积物或其他东西掩埋。
我们应该注意，在土壤学（土壤科学）中，“古土壤”一词有不同的含义：在该语境下，它指的是在不再存在的条件下发育的土壤，例如在后来变得干旱的国家中，在热带条件下发育的土壤。在本文的其余部分，我们将始终使用“古土壤”一词的第一个含义。
与本系列文章中的其他文章一样，我们想知道：地质学家如何识别出他们看到的古土壤？
将岩石识别为古土壤并不难。一方面，古土壤虽然一定是被掩埋的，但并不一定经历过 固结。因此，一些古土壤可以通过它们仍然保持土壤的特征来识别。例如，右边的照片显示了在犹他州墨西哥帽附近发现的古土壤：注意它明显的土壤外观。
无论古土壤是否经历过固结，它都会保留成土作用引起的矿物学变化，这使得地质学家不仅可以识别出古土壤曾经是土壤，还可以识别出土壤类型，并因此得出关于它形成时的 气候 的结论。
古土壤通常也会显示出生物活动的明显迹象，例如动物洞穴和遗迹，以及根系或根系遗迹（这些是右边照片中的白色特征）：有时甚至可以找到扎根于古土壤中的树桩，这毫无疑问地表明它们曾经是肥沃的土壤。一个例外恰恰证明了这一点：显然，我们在生命进化到生活在土壤中之前被掩埋的土壤中不会发现这样的生物活动迹象：因此，当我们发现可追溯到寒武纪（例如）的古土壤时，我们没有发现任何此类生命迹象，正如预期的那样。
古土壤的地层学也与地质学家对其起源的理论一致。如果发现古土壤被（例如）浊积岩 等明显深海沉积物掩埋，那就令人费解，因为形成于陆地的土壤怎么会被 浊积岩 掩埋？我们期望找到，也确实找到了，地质学家识别为古土壤的岩石类型是被 火山灰、熔岩 流、煤炭、风积沉积物、河流沉积物掩埋的；或者这些沉积物本身经历了成土作用并变成土壤。