Clay Mineralogy of Some Silty Soils of the Inner Coastal Plains of Mississippi

Abstract

The chemical and mineralogical properties of six soils previously believed to be developed from coastal plain sediments were found to be significantly influenced by thin loess overlays and admixtures. The study included two profiles each of the Atwood, Lucedale and Savannah series. Atwood formed primarily in deep loess over coastal plain sediments, Lucedale showed definite loess influence to a depth of 10 in. and possible mixing to a greater depth, whereas the Savannah indicated the presence of slight loess to a depth of 20 in. Both the Atwood and Lucedale soils are well drained, whereas Savannah is moderately well drained and contains a fragipan.

The mineralogy of the coarse clay (2-0·2 µm) appeared to be the most diagnostic feature indicating genetic differences among the soils. Montmorillonite in this clay fraction was most abundant in Atwood, diminished in Lucedale and occurred only in trace amounts in Savannah. In both the Atwood and Lucedale soils very little montmorillonite was found at depths of 35 in. where coastal plain influence apparently predominates. Conversely, aluminous vermiculite-chlorite intergrade minerals were least abundant, in Atwood, increased in Lucedale and occurred in greatest amounts in Savannah.

Accompanying these changes in mineralogy were corresponding changes in the chemical properties. Although no consistent differences in Ca and Mg content were found between the Atwood and Lucedale soils, both Atwood and Lucedale were much higher in exchangeable Ca and Mg than Savannah. Soil pH and base saturation increased in the order Savannah, Lucedale and Atwood.

Résumé

Les proprietés chimiques et minéralogiques de six sols dont on pensait autrefois qu’ils s’etaient développés à partir de sédiments de plaines côtiéres sont apparaes comme étant significativement influencées par de fins recouvrements de loess et par des apports divers. L’étude a porté sur deux profils pris chacun dans les séries d’Atwood, Lucedale et Savannah. Atwood s’est formé principalement dans un loess épais sur des sédiments de plaine cotière, Lucedale montre clairement l’influence du loess jusqu’ à une profondeur de 10 pouces et un mélange possible plus profondément, tandis que Savannah indique une légère présence de loess jusqu’à une profondeur de 20 pouces. Atwood et Lucedale sont tous deux des sols bien drainés, tandis que Savannah n’est que modérément bien drainé et contient un fragipan.

La minéralogie de l’argile grossiére (2-0,2 µm) apparait comme le meilleur caractère diagnostique dans la différenciation génétique des sols. Dans cette fraction de l’argile, la montmorillonite est très abondante dans Atwood, diminue dans Lucedale et n’existe seulement qu’à l’état de trace dans Savannah. Dans les sols d’Atwood et Lucedale, on trouve très peu de montmorillonite à une profondeur de 35 pouces, là où l’influenee de la plaine côtière prédomine d’une façon apparente. Simultanement, les minéraux intergrades alumineux vermiculite-chlorite sont peu abondants dans Atwood, augmentent dans Lucedale et se rencontrent aux plus fortes teneurs dans Savannah.

Parallèlement à ces variations dans la minéralogie on observe des changements correspondants dans les propriétés chimiques. Quoiqu’on n’ait pas trouvé de différences significatives dans les teneurs en calcium et magnésium entre les sols d’Atwood et de Lucedale, Atwood et Lucedale sont tous deux beaucoup plus riches en calcium et magnésium échangeables que Savannah. Le pH et la saturation en base des sols augmentent dans l’ordre Savannah, Lucedale et Atwood.

Kurzreferat

Es wurde festgestellt, daß die chemischen und mineralogischen Eigenschaften von 6 Böden, von denen man früher annahm, daß sie aus Sedimenten der Küstenebene gebildet worden waren, deutlich durch dünne Lößauflagen und Beimengungen beeinflußt sind. Die Studie schlieβt je zwei Profile der Atwood-, Lucedale- und Savannah-Serieein. Atwood wurde vorwiegend in mächtigem Lößüber Küstenebenen-Sedimenten gebildet, Lucedale zeigte deutlichen Lößeinfluß bis zu einer Tiefe von 25 cm und mögliche Beimischungen bis zu größerer Tiefe, während Savannah das Vorliegen von wenig Löß bis zu einer Tiefe von 50 cm erkennen ließ. Sowohl die Atwood- als auch die Lucedaleböden sind gut wasserdurchlässig, wahrend Savannah mäßige Durchlässigkeit und einen tonigen Verdichtungshorizont besitzt.

Die mineralogische Zusammensetzung des Grobtons (2–0,2 µm) scheint das wichtigste diagnostische Merkmal für den Nachweis einer genetischen Differenzierung zwischen den Böden zu sein. Montmorillonit war in dieser Tonfraktion am reichlichsten in Atwood, vermindert in Lucedale und nur in Spuren in Savannah enthalten. In den Atwood- und Lucedaleböden wurde sehr wenig Montmorillonit in Tiefen von 90 cm gefunden, wo der Einfluß der Sedimente der Küstenebene offenbar vorherrscht. Im Gegensatz hierzu waren aluminiumhaltige Vermiculit-Chlorit-Übergangsminerale am wenigsten häufig in Atwood, zunehmend in Lucedale und in größten Mengen in Savannah vertreten.

Diese Veränderungen in der mineralogischen Zusammensetzung waren von entsprechenden Veränderungen in den chemischen Eigenschaften begleitet. Obwohl keine konsistenten Unterschiede im Calcium- und Magnesiumgehalt zwischen Atwood- und Lucedaleböden gefunden wurden, enthielten sowohl Atwood als auch Lucedale viel mehr anstauschbares Calcium und Magnesium als Savannah. pH-Werte und Basensättigung der Böden stiegen in der Reihenfolge Savannah, Lucedale und Atwood an.

Резюме

Нашли, что на химические и минералогические свойства шести почвенных слоев, которые ранее предполагалось образовались не прибережных равнинах из осадков, сильно повлияли вышележащие пласты и примеси лёсса. Исследовались по два профиля атвудской, люцидельской и саванной почв. Атвудская почва главным образом образовалась в глубоком лёссе поверх осадков прибережных равнин, люцидельская почва ясно проявляла влияние лёсса на глубину 10 дюймов и, возможно, примеси еще на большую глубину, в то время как в почве саванны на глубине 20 дюймов нашли только малое количество лёсса. Атвудская и люцидельская почвы хорошо дренируются, а почва саванны только умеренно и она содержит фраджипан.

Минералогию крупнокомковатой глины (2-0,2 µM) было легче всего распознать и она указала на генетическую разницу почв. Больше всего монтмориллонита нашли в атвудской фракции глины, менее в люцидельской, а во фракции саванны только следы его. В атвудской и люцидельской почвах на глубине 35 дюймов нашли очень малое количество монтмориллонита, здесь, очевидно, преобладает влияние прибережных равнин. И наоборот, в атвудской почве нашли меньше всего глиноземных, вермикулитно-хлористых минералов, немного больше в люцидельской и самое большое количество в почве саванны.

Эти минералогические изменения сопровождались изменениями химических свойств, хотя, в атвудской и люцидельской почвах не нашли соответствующих изменений в содержании кальция и магния, но все таки содержание обменного кальция и магния в них было выше, чем в почве саванны.