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Zheltozems of Russia: Micromorphology, clay minerals, and pedogenetic analysis Zheltozems de Rusia: micromorfología, minerales de la arcilla y análisis edafogenético Zheltozems da Russia: Micromorfología, Minerais de Argila e Análise Pedogenética

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Author(s): Maria Gerasimova | Natalia Chizhikova | Ilya Gurov

Journal: Spanish Journal of Soil Science
ISSN 2253-6574

Volume: 3;
Issue: 3;
Date: 2013;
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Keywords: Soil genesis | pedoplasmation | saprolite | carbonate pedofeatures | swelling mineral | Génesis de suelos | edafoplasmación | saprolita | edaforrasgos carbonatados | mineral hinchable | Génese de solos | pedoplasmação | saprólito | formações carbonatadas | mineral expansível

ABSTRACT
Zheltozems (literally "yellow earths") that can be classified as Acrisols, Alisols, or Ultisols, occupy very small areas in Russia; they are strongly modified by human activities. The unchanged profiles are preserved only locally, in particular, in the Sochi arboretum. When compiling the soil map of the arboretum, different Zheltozems were described on gentle and moderately steep slopes and diverse parent materials: calcareous claystone and its heavy-textured derivates. The micromorphology of three characteristic Zheltozem profiles developed on these different parent materials was also studied. The features that they have in common are the following: in all profiles, a specific heavy-textured Bw, or BM 'metamorphic' horizon was identified with a certain set of micromorphological properties: a massive microstructure with fine planes merging into deformed biogenic pores, a monic groundmass with few silt grains that are sometimes oriented, and impregnative iron-oxides pedofeatures. The b-fabric was defined as stipple speckled, poro- and granostriated, locally (mono)striated ressembling stress coatings. There are almost no clay coatings except for very few fine internal ones that are light yellow and homogeneous; clay and iron pseudomorphs (alteromorphs) occur over some skeleton grains. Many of these properties are related to the clay mineral composition. There are varying quantities of smectites and kaolinite-smectites, whereby the former increase with depth. The presence of expanding minerals is known to contribute to the disintegration of coatings. Remnants of these are observed in typic iron-manganic nodules. In terms of WRB, this horizon is an intergrade between cambic and argic, which is not accounted for in soil diagnostics. As three different Zheltozems are studied in the same area, the following genesis of this specific intergrade can be given. The saprolite in one of the profiles is composed of fragments of weathered calcareous argillites (subangular) and sandstones (angular) separated by planes with infillings. The micromass in the argillites is locally depleted of carbonates; some fragments have rusty-black iron-manganic intercalations, external clay coatings and iron quasicoatings. The infillings contain fine carbonate nodules and fragments of clay coatings. The sequence of soils studied enabled us to identify the pedoplasmation phenomena, as described by Stoops and Schaefer (2010). This process starts with the decarbonatization, fragmentation and ferrugination of rock fragments, which are gradually assimilated by the groundmass, so that only a trend to linear arrangement of grains is preserved. The pedoplasmation starts in the saprolite of in situ argillite, next follows a transformation of the lithogenic fabric into a pedogenic one with the development of a Bw horizon. These phenomena are more obvious in the profile on the oldest parent material – clayey colluvium. The low porosity and dense fabric of the Bw horizon hinder the removal of carbonates from the underlying layers (saprolite), and this may be a reason for the incompatibility between abundant rainfall inherent to the wet subtropical climate in Sochi region and the high position of the line of effervescence with hydrochloric acid in Zheltozems on calcareous argillite.Los Zheltozems (literalmente "tierra amarilla"), que pueden ser clasificados como Acrisoles, Alisoles o Ultisoles, ocupan áreas muy pequeñas en Rusia y están fuertemente modificados por la acción humana. Los perfiles sin alterar se conservan solo localmente, como ocurre en el arborétum de Sochi. Al realizar el inventario cartográfico de suelos del arborétum, se describieron diferentes Zheltozems desarrollados sobre laderas de pendiente mediana y baja y material parental diverso compuesto por argilitas calizas y sus derivados de grano grueso. En este trabajo se realizó el estudio micromorfológico de tres perfiles característicos de Zheltozems desarrollados sobre estos tipos de material parental. Los rasgos comunes a todos los perfiles incluyen un horizonte Bw específico de textura gruesa, u horizonte metamórfico BM, con una serie de características micromorfológicas: una microestructura masiva con huecos planares finos que derivaban a poros biogénicos deformados, una masa basal mónica con escasos granos de limo a veces orientados y edaforrasgos impregnativos de óxidos de hierro. La fábrica-b se define como moteada, poro y granoestriada, y localmente (mono)estriada debida a caras de presión. Los escasos revestimientos de arcilla son homogéneos y de color amarillo claro; y se observan pseudomorfos (alteroformos) de arcilla y hierro sobre algunos granos del esqueleto. Muchas de estas propiedades están relacionadas con la composición de los minerales de la arcilla, que contienen cantidades variables de esmectitas (que aumentan en profundidad) y esmectitas caoliníticas. La presencia de minerales expansibles contribuye a la desintegración de los revestimientos. Se observan remanentes de éstos en nódulos típicos de hierro-manganeso. De acuerdo con la clasificación WRB, este horizonte presenta características comunes a un horizonte cámbico y árgico, que no se tienen en cuenta en clasificación de suelos. Al haber estudiado tres Zheltozems diferentes en la misma zona, se proponen las siguientes génesis. La saprolita de uno de los perfiles está formada por fragmentos de argilitas calizas alteradas (subangulares) y areniscas (angulares) separadas por planos con rellenos. La micromasa en las argilitas está localmente desprovista de carbonatos, y algunos fragmentos tienen intercalaciones de hierro-manganeso de color oscurro pardo-rojizo, revestimientos externos de arcilla y cuasirevestimientos de hierro. Los rellenos contienen nódulos de carbonato finos y fragmentos de revestimientos de arcilla. La secuencia de suelos estudiados permite identificar el fenómeno de edafoplasmación descrito por Stoops y Schaefer (2010). Comienza con la descarbonatación, fragmentación y ferruginización de los fragmentos de roca que están graduamente asimilados por la masa basal, por lo que solo se conserva la tendencia de la organización linear de granos. La edafoplasmación comienza en la saprolita de la arcillita in situ, seguida de la transformación de la fábrica de litogénica a edáfica con el desarrollo de un horizonte Bw. Estos fenómenos son más patentes en el perfil del material parental más antiguo- un coluvio arcilloso. La baja porosidad y fábrica densa del horizonte Bw enmascara la pérdida de carbonatos de las capas más profundas (saprolita), lo cual puede ser la razón de la incompatibilidad entre la abundante precipitación inherente al clima subtropical húmedo en la región de Sochi y la elevada posición de la línea de efervescencia con el ácido clorhídrico en los Zheltozems sobre argilitas calizas.Os Zheltozems (literalmente "terras amarelas"), que podem ser classificados como Acrissolos, Alissolos ou Ultissolos, ocupam áreas muito reduzidas na Rússia e encontram-se fortemente alterados em consequência da actividade humana. Os perfis inalterados encontram-se apenas localmente, em particular, no Arboreto de Sochi. Na elaboração do inventário cartográfico do Arboreto, descreveram-se diferentes Zheltozems localizados em encostas suaves e moderadamente íngremes e desenvolvidos a partir de diversos materiais originários: argilitos calcários e materiais de textura fina deles derivados. Neste trabalho estudaram-se numa perspectiva micromorfológica três perfis característicos de Zheltozems, desenvolvidos a partir daqueles materiais originários. Referem-se em seguida as características que apresentam em comum. Em todos os perfis, foi identificado um horizonte específico Bw de textura fina ou um horizonte BM 'metamórfico', caracterizados pelas seguintes propriedades micromorfológicas: uma microestrutura massiva com lâminas finas que derivam de poros biogénicos deformados, uma massa basal mónica com alguns grãos de limo orientados e pedocaracteres impregnativos de óxidos de ferro. A tessitura-b foi definida como mosqueada, poro- e granoestriada, localmente monoestriada, fazendo lembrar revestimentos de stresse. Os poucos revestimentos de argila que aparecem são homogéneos e de cor amarela clara; surgem ainda pseudomorfos (alteromorfos) de argila e ferro sobre grãos grosseiros (esqueleto). Muitas destas propriedades estão relacionadas com a composição dos minerais de argila que possuem quantidades variáveis de esmectites (que aumentam em profundidade) e interestratificados esmectite-caulinite. A presença de minerais expansíveis contribuiu para a desintegração dos revestimentos. Reminiscências da presença destes surgem sob a forma de nódulos típicos de ferro e manganês. De acordo com a classificação WRB, este horizonte apresenta características de transição entre os horizontes câmbico e árgico, não estando incluído naquela classificação. Contudo, como se estudaram três Zheltozems diferentes na mesma zona, é possível descrever a génese deste horizonte. O saprólito de um dos perfis é formado por fragmentos de argilitos calcários alterados (subangulares) e arenitos (angulares) separados por camadas com enchimentos. A micromassa dos argilitos tem marcas localizadas de deplecção de carbonatos; alguns fragmentos têm intercalações de ferro e manganês de cor vermelha, revestimentos externos de argila e quási-revestimentos de ferro. Os enchimentos contêm nódulos finos de carbonatos e fragmentos de películas de argila. A sequência dos solos estudados permite identificar fenómenos de pedoplasmação, tal como descritos por Stoops e Schaefer (2010). O processo começa com a descarbonatação, fragmentação e ferruginização de fragmentos de rocha, que são gradualmente assimilados na massa basal, pelo que apenas o arranjo linear dos grãos é preservado. A pedoplasmação inicia-se no saprólito do argilito in situ, seguindo-se a transformação da tessitura litogénica numa pedogénica com o desenvolvimento de um horizonte Bw. Estes fenómenos são mais nítidos no perfil do material parental mais antigo - material coluvial argiloso. A baixa porosidade e tessitura densa do horizonte Bw camuflam a remoção de carbonatos das camadas subjacentes (saprólito), o que pode explicar a incompatibilidade entre a precipitação abundante inerente ao clima subtropical húmido na região de Sochi e a localização elevada da linha de efervescência com ácido clorídrico nos Zheltozems formados a partir de argilitos calcárias.
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