Translocation and transformation of clay in alfisols in early, middle and late Pleistocene coastal sands of southern Italy

Abstract

The soils formed in Quaternary coastal sands of Italy are studied with emphasis on the relationship between the soil characteristics and the age of the deposit. A stratigraphic sequence of marine levels is suggested, based on lithology, position and radiometric data. The soils which characterise the various levels form a continuous series that shows a conspicuous progressive development during the Quaternary. In turn, the soil characteristics, especially those of the argillic horizon, may be used to indicate the approximate stratigraphic position of the deposit in which the soil has formed. Micromorphological analysis provides essential additional criteria in the distinction of notably the middle and early Pleistocene soils. With increasing age the soils show a strong increase in the clay content (up to 40 % and occasionally higher), due to the weathering of sand grains and a most probable addition of airborne dust. Translocation of clay was the most important soil forming process, which in places resulted in very high plasma concentrations having a clay content up to 70 %. The decrease in orientation and birefringence of ferri-argillans in the upper part of the solum suggests an advanced stage of soil development and is a good indicator of the age of the soil and the deposit. Evidence was found that the deformation of the cutans was caused by mineral transformations, in which the transformation or neoformation of illite is most probably involved. The early Pleistocene soils are characterised by strong degradation (formation of albic horizons and tongues), which is accompanied by a secondary phase of clay translocation, resulting in the formation of prominent grey clay cutans. Böden in quartären Küstensanden Italiens wurden besonders hinsichtlich ihrer Altersstellung untersucht. Aufgrund von Substrat- und Lageeigenschaften sowie von radiometrischen Daten wurde eine stratigraphische Abfolge von marinen Niveaus und Böden ermittelt. Die Böden, die die unterschiedenen Niveaus charakterisieren, bilden eine kontinuierliche Serie mit deutlich zunehmender Entwicklung während des Quartärs. Umgekehrt kann dann aus Bodeneigenschaften, und zwar besonders des Tonanreicherungshorizontes, die ungefähre stratigraphische Position des Sediments abgeleitet werden, aus dem der Boden gebildet wurde. Zur Unterscheidung mittel- und altpleistozäner Böden bietet die mikromorphologische Untersuchung weitere Kriterien. Mit zunehmendem Alter weisen die Böden ein rasches Anwachsen des Tongehaltes (≥40 %) auf, bedingt durch die Verwitterung von Sandkörnern und sehr wahrscheinlich Zufuhr von Staub aus der Atmosphäre. Tonverlagerung ist der wichtigste Bodenbildungsfaktor, der stellenweise zu hohen Plasmakonzentrationen mit 70 % Tongehalt führt. Die Abnahme von Orientierung und Randausbildung von Eisen-Tonanreicherungen im oberen Teil des Bodens stellt ein fortgeschrittenes Bodenentwicklungsstadium dar und ist ein guter Indikator für Boden- und Sedimentalter. Es gibt Befunde, die dafür sprechen, daß die Deformation der Tonüberzüge durch Mineralumwandlungen (Umwandlung bzw. Neubildung von Illit) bedingt ist. Die altpleistozänen Böden sind charakterisiert durch starke Degradation (Bildung von albic horizons), und zwar begleitet von einer sekundären Tonverlagerungsphase mit Bildungüberwiegend grauer Tonhäute.