Soil genesis in a marine terrace sequence of Sicily, Italy Translated title: Génesis de suelos en una secuencia de terrazas marinas de Sicilia, Italia

Abstract

Knowledge about the rates of pedogenic processes is essential to understand landscape development and history. It can be attained by the quantitative investigation of soil chronosequences. In this work, the development of Chromic Luvisols in the Mediterranean is addressed. The soils investigated are located on five uplifted Pleistocene marine terraces in south-western Sicily, and have developed on calcareous marine and fluvial sediments. The soil on the highest terrace is a Ferri-Profondic Luvisol, while soils on the lower terraces represent a Chromi-Profondic Luvisol (Bathifragic), a Chromi-Profondic Luvisol and two Bathicalci-Chromic Luvisols. The soils on the 1st (lowest) and 2nd terrace are 100cm thick, the one on the 3rd terrace, 160cm and those on the 4th and 6th (highest) terrace more than 200cm. All soils are decalcified, while greater CaCO3 contents in the Ap horizons of the soils on the three lower terraces are due to deposition of younger calcareous fluvial sediments. Soil pH (water) drops from pH7.7-8.9 in the soils on the three lower terraces to values below pH7 in the soils on the two higher terraces. In general, the chemical alteration and the leaching of silicic acid increase with elevation, and are most pronounced on the 4th and 6th terrace. Clay illuviation and associated translocation of Fe, Al and K is pronounced in all soils. The clay minerals include kaolinite, illite and expandable three-layer silicates. Irregularly interstratified clay minerals are composed of illite, vermiculite, smectite and chlorite, and usually constitute 20-40% of all clay minerals, indicating proceeding soil development. The comparatively more advanced weathering and the high kaolinite content on the most elevated terrace point to soil development under warmer and wetter climate, that is early Pleistocene or earlier. The soil on the 4th terrace is more developed than the soils on the less elevated terraces. The 3rd terrace was exposed to local rejuvenation by sedimentation in a lagoon/lacustrine environment. Above the lacustrine layer, the Chromi-Profondic Luvisol on the 3rd terrace shows a similar development as the soils on the two lower terraces. Therefore, we assume that the marine terraces around Menfi in south-western Sicily emerged at least at three different time steps; the 6th terrace and the 4th terrace developed at different times, whereas the lower three terraces formed at similar times. The latter may have formed also at the same time, and later dislocated to different elevations by tectonics.

Translated abstract

El conocimiento sobre las tasas de procesos pedogenéticos es esencial para entender el desarrollo y la historia del paisaje. Este puede obtenerse a través de la investigación cuantitativa de cronosecuencias de suelos. En este trabajo analizamos el desarrollo de Luvisoles crómicos en el Mediterráneo, en una secuencia de cinco terrazas marinas pleistocénicas emergidas, localizada en el suroeste de Sicilia. Las terrazas se desarrollan a partir de sedimentos marinos y fluviales calcáreos. El suelo de la terraza más alta es un Luvisol Ferri-Profóndico, mientras que los suelos en las terrazas más bajas representan un Luvisol Cromi-Profóndico (Bathifragic), un Luvisol Chromi-Profóndico y dos Luvisoles Bathicalci-Crómicos. Los suelos en la 1a (más baja) y 2ª terraza tienen 100cm de profundidad, el situado en la 3ª terraza tiene 160cm y aquellos de la 4ª y 6ª (más alta) terraza tienen más de 200cm de profundidad. Todos los suelos están descalcificados; el mayor contenido de CaCO3 en los horizontes Ap de los suelos en las tres terrazas más bajas se debe a la deposición de sedimentos fluviales. El pH (en agua) disminuye de pH7.7-8.9, en los suelos de las tres terrazas más bajas, a valores debajo de pH7 en las dos terrazas más altas. De manera general, la alteración química y la lixiviación de ácido silícico aumentan con la elevación, y son más pronunciadas en la 4a y 6a terraza. La iluviación de arcilla y la translocación de Fe, Al y K asociada es evidente en todos los suelos. Las minerales arcillosos presentes incluyen a caolinita, illita, vermiculita y esmectita. Los minerales interestratificados irregulares se componen de illita, vermiculita, esmectita y clorita, y constituyen generalmente un 20-40% de todos los minerales arcillosos, indicando que el desarrollo del suelo sigue en proceso. La meteorizacion comparativamente más avanzada y el alto contenido de caolinita en la terraza más alta indican que este suelo se ha desarrollado bajo un clima más cálido y más húmedo al actual, es decir en el Pleistoceno temprano o antes. El suelo en la 4a terraza se encuentra más desarrollado que los de las terrazas menos elevadas. La 3ª terraza estuvo sujeta a un rejuvenecimiento local por el aporte de sedimentos lacustres. Sobre la capa lacustre, el Luvisol Cromi-Profóndico de la 3ª terraza muestra un desarrollo similar al de los suelos en las dos terrazas más bajas. Por lo tanto, asumimos que las terrazas marinas alrededor de Menfi, al suroeste de Sicilia, se formaron en por lo menos tres períodos distintos de tiempo: la 6ª terraza y la 4ª terraza se formaron en dos períodos distintos, mientras que las tres terrazas más bajas se formaron en un tiempo posterior. Las últimas tres terrazas también pudieron haberse formado al mismo tiempo y haber sufrido posteriormente un levantamiento diferencial por tectonismo.