古土壌学的記録

古土壌学の記録は、本質的には土壌の化石記録です。古土壌学の記録は、主に洪水堆積物に埋もれた古土壌、または特に台地の断崖や川の谷の側面などの地質学的不整合に保存された古土壌で構成されています。その他の化石土壌は、火山活動によって古代の土壌が覆われた 地域で発生します。

埋没後、土壌化石はさまざまな化学的および物理的プロセスによって変化する傾向があります。これには以下が含まれます。

• 古い土壌にかつて存在していた有機物の分解。これにより、土壌に存在していた植物の認識が妨げられます。
• 土壌が乾燥し、より多くの酸素が土壌に入ると、O ₂によって鉄が Fe ²⁺からFe ^{3+に酸化されます。}
• 含水酸化鉄(III)が乾燥して無水酸化物になる - これも、乾燥環境中に利用可能な O ₂がより多く存在するためです。

さまざまな土壌の化石を認識するための鍵は次のとおりです。

• 下に向かって不規則に枝分かれして細くなる管状の構造、または化石化した根の痕跡の解剖学的構造を示す
• 地表と土壌層のような鋭い岩相接触から段階的に変化していく
• 土塊（ペッド）や平面状クタンのような亀裂と鉱物置換の複雑なパターン。

土壌化石は通常、USDA土壌分類法によって分類されます。現在の土壌とはまったく異なり、明らかに_酸素がない状態で形成された粘土質の灰緑色の地層を持つ非常に古い土壌を除き、ほとんどの化石土壌はこのシステムで認識されている12の順序のいずれかに分類できます。これは通常、 X線回折法によって行われ、以前の土壌内のさまざまな粒子を分析することで、土壌がどの順序に該当するかを確認できます。

土壌化石を分類する他の方法は、土壌物質の地球化学分析に依存しており、これにより土壌内の鉱物を特定できます。これは、古代の土壌が大量に利用できる場合にのみ有効ですが、そのようなケースはまれです。

先カンブリア時代には、オゾン層が非常に薄いか存在しなかったために陸上の生命が排除され、土壌ははるかに急速に浸食され、この時代の化石のほとんどは未発達のエンティソルまたはインセプティソルのものである。バーティソルとアリディソルは、古原生代以降の 大陸から連続した化石記録を持っている（ただし、最初に植生が形成された時期についてはほとんどわかっていない）。一方、少数のアンディソルの化石は中原生代から知られており、陸上の植生が出現し始める直前のオルドビス紀からはより豊富に知られている。その他の主要なアンディソルの化石は、シベリアのジュラ紀中期から見つかっている。

オキシソルは、深く風化した熱帯土壌で、古原生代以降の化石記録が豊富である。氷河期を除けば、古土壌学的記録ではオキシソルが一般的に優勢な土壌層であった。これは、他のどの土壌層よりも多くの風化を経て形成される土壌形成が、大陸氷河期が広範囲に及んだ時代を除けばほとんど存在しなかったためである。これは、氷河期自体によって形成された土壌のためだけではなく、新しい土壌を生み出すもう一つの重要な要因である造山運動が、常に地球の気温と海面の低下と同時に起こってきたためでもある。これは、浸食された山々から形成された堆積物が大気中の CO2 含有量を減らし_、気候 学者が大陸氷床の発達と密接に結び付けている循環の変化も引き起こすためである。オキシソルには石炭紀後期まで植物が生えませんでしたが、これはおそらく、その時点までに微生物の進化が十分に進んでおらず、窒素、リン、カルシウム、カリウムの濃度が非常に低い土壌から植物が十分な栄養分を得ることができなかったためだと考えられます。

ゲリソルの化石は、その厳しい気候条件のため、大陸氷河期が広範囲に及んだ数少ない時期にのみ発見され、最も古いものは9億年前の新原生代である。しかし、この時期には化石ゲリソルは一般的に豊富で、ニューサウスウェールズ州の石炭紀からは注目すべき発見が見られる。

最も古い陸上植生はシルル紀前期のエンティソルとインセプティソルに見られ、保護的なオゾン層の下で陸上植生が成長するにつれて、いくつかの新しい土壌目が出現した。最初のヒストソルはデボン紀に出現したが、その質量のほとんどがすぐに腐敗する傾向のある有機物で構成されているため、化石としては珍しい。アルフィソルとアルティソルはデボン紀後期と石炭紀前期に出現し、それ以降の時代についても、豊富ではないものの連続した化石記録がある。スポドソルは石炭紀とそれ以降のいくつかの時代からのみ知られているが、スポドソルに似た酸性度の低い土壌は中生代と第三紀から知られており、絶滅した亜目である可能性がある。

中生代には古土壌学的記録が乏しい傾向があるが、これはおそらく、造山運動や氷河作用がなかったため、表土のほとんどが非常に古く、残っていた風化可能な物質が絶えず風化していたためである。オキシソルとオルセントが優勢なグループであるが、先に述べたジュラ紀のシベリアの広大なアンディソルなど、より肥沃な土壌もいくつか見つかっている。暁新世に広範囲にわたって深く風化した土壌があった証拠は、現在重く氷河に覆われているスコットランドと南極に豊富に存在するオキシソルとアルティソルに見ることができる。現在主要な農業用土壌であるモリソルは、地質学上の若さにおいて独特で、始新世から知られているが、草原が進化した中新世からのみ一般的である。最も豊富な古土壌学的記録は第四紀のものであり、今日広く見られるタイプと異なる土壌はほとんどない。

古土壌学の記録と植物や動物の化石記録の重要な違いは、発見された土壌のほとんどが絶滅した種類ではないことです。前述の識別の難しさにもかかわらず、このため古土壌学(化石土壌の研究) は過去の生態系における生態学的関係を理解するのに非常に役立つ可能性があります。

• レタラック、グレゴリー・ジョン、「過去の土壌：古土壌学入門」（第 2 版）、2001 年、ブラックウェル サイエンス、マサチューセッツ州マールデン。