歷史地質學/土壤與古土壤
在本文中，我們將討論土壤、土壤的形成及其作為化石土壤（古土壤）的儲存。對於讀者來說，在繼續閱讀之前熟悉化學風化文章將會有所幫助。
讀者當然已經見過很多土壤。但它究竟是什麼？
沉積物 位於陸地表面，在雨水落到上面後會經歷 化學風化。由於這種沉積物在表面，因此不會經歷 壓實 和 固結，所以與沉積岩相比，它將具有高度的孔隙度，雨水很容易滲透其中。這將導致沉積物組成發生改變，如果你讀過 化學風化文章，你就會明白：例如，長石 礦物 將轉化為 粘土；可溶性礦物將被溶解，並根據當地環境的氣候和排水條件，可以沉積到土壤更深處；殘留礦物 也會被運走。
當然，這種沉積物還會發生另一件事，那就是植物會在其中生長，生物會在其中生存。這對土壤有各種影響：首先，這意味著腐爛的有機物質將沉積在沉積物的上層。其次，植物根系和穴居蠕蟲等生物的活動會使土壤保持疏鬆和多孔。第三，腐爛的植物物質會將有機酸釋放到土壤中，從而加速 化學風化。事實上，岩石埋在土壤中的化學風化速度要快於暴露在露天環境中的風化速度。
這些過程被稱為土壤形成或成土作用，導致沉積物變成土壤。讀者會從這段討論中注意到，土壤的定義與我們在這本教科書中討論過的其他 沉積物 有很大不同。其他沉積物主要是根據它們的起源和沉積方式來定義的。另一方面，土壤的定義是根據沉積後的變化來定義的：土壤是指經歷過成土作用的沉積物，各種沉積物都可能經歷成土作用，從 火山灰 到 冰川 冰川洪積。
右邊的照片展示了成土過程對一種特定土壤的結果。你會觀察到土壤中有多個不同的層（層位）。最上面，就在草覆蓋層下面，是一個黑色的層位，由於富含有機物質而呈現黑色。下方呈白色層的礦物質已被 化學風化 從中淋溶出來。而再下面的粉紅色層則是由於雨水滲透土壤時沉積的 氧化鐵 而呈現這種顏色。
這個例子只是說明了土壤形成過程中可能發生的情況：層位因土壤型別而異，事實上，識別不同的層位是識別土壤型別的第一步。我們這裡不討論所有不同的土壤型別，因為這會偏離本文的主題。
許多決定性因素共同影響土壤的形成方式，以及它最終成為哪種型別的土壤。這些因素包括
- 原始沉積物。顯然，例如，從一開始就不含鐵礦物的沉積物最終不會形成富含 氧化鐵 的層位。
- 氣候。 化學風化 在溫暖潮溼的氣候中作用更為強烈。
- 排水。例如，在積水土壤中，由於積水，有機物質的腐爛速度會減慢，導致有機物質的積累。
- 植被型別。例如，松樹林會產生特別酸性的枯枝落葉，加速化學風化。
- 時間。由於成土作用需要時間，因此近期的沉積物發育程度肯定不如較老的土壤。
- 人類活動，如在田地中新增肥料。
在地質學中，古土壤是化石土壤。注意，這並不一定意味著它已經經歷了 固結，僅僅意味著它已被掩埋儲存下來，可能是被 火山灰、熔岩 流、風成 沉積物或其他東西掩埋。
我們應該注意，在土壤學（土壤科學）中，“古土壤”一詞有不同的含義：在該語境下，它指的是在不再存在的條件下發育的土壤，例如在後來變得乾旱的國家中，在熱帶條件下發育的土壤。在本文的其餘部分，我們將始終使用“古土壤”一詞的第一個含義。
與本系列文章中的其他文章一樣，我們想知道：地質學家如何識別出他們看到的古土壤？
將岩石識別為古土壤並不難。一方面，古土壤雖然一定是被掩埋的，但並不一定經歷過 固結。因此，一些古土壤可以透過它們仍然保持土壤的特徵來識別。例如，右邊的照片顯示了在猶他州墨西哥帽附近發現的古土壤：注意它明顯的土壤外觀。
無論古土壤是否經歷過固結，它都會保留成土作用引起的礦物學變化，這使得地質學家不僅可以識別出古土壤曾經是土壤，還可以識別出土壤型別，並因此得出關於它形成時的 氣候 的結論。
古土壤通常也會顯示出生物活動的明顯跡象，例如動物洞穴和遺蹟，以及根系或根系遺蹟（這些是右邊照片中的白色特徵）：有時甚至可以找到紮根於古土壤中的樹樁，這毫無疑問地表明它們曾經是肥沃的土壤。一個例外恰恰證明了這一點：顯然，我們在生命進化到生活在土壤中之前被掩埋的土壤中不會發現這樣的生物活動跡象：因此，當我們發現可追溯到寒武紀（例如）的古土壤時，我們沒有發現任何此類生命跡象，正如預期的那樣。
古土壤的地層學也與地質學家對其起源的理論一致。如果發現古土壤被（例如）濁積岩 等明顯深海沉積物掩埋，那就令人費解，因為形成於陸地的土壤怎麼會被 濁積岩 掩埋？我們期望找到，也確實找到了，地質學家識別為古土壤的岩石型別是被 火山灰、熔岩 流、煤炭、風積沉積物、河流沉積物掩埋的；或者這些沉積物本身經歷了成土作用並變成土壤。