P L A C E I N R E T U R N B o x t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E | D A T E D U E D A T E D U E 6 / 0 1 c — J c r n c m m m m s - m s A M O D E L F O R F R A G I P A N E V O L U T I O N I N M I C H I G A N S O I L S V O L U M E I B y B e t h N i c o l e W e i s e n b o r n A T H E S I S S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f M A S T E R O F S C I E N C E D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 2 0 0 1 n ’ I n r e ’ . e c g e a s s d s s c . a o c e c f h S r l h t e r q o u s e t t t o f i u a o e h r f l T h g e a b i p d i s r t a h o s m e t i s e l s c s z i a g l r r e e i e s s s a h i p M p s o o n s g d u t t z n i h a q n a o e p p o v e s s i n g i c m n c r e n e i o a i a i e r . r e s d l u r a h f o t h a n u e r e r i a e n i a l t e a i v r n g o o s c g s g s w o p d i p d p P b f s - o t t h e t i z F c v o m , p o d e v i n i f a l o r o e i I e o o a n y , n l g a t u n r i g t a a s s r e p x p e s a r t i u d p h t t p r M r s m o a m i i i r n a t l i o t o f i e f a a e u f o r n r o i c h y r d t n g o e i t h m t r w e i n l e e x m t l a l o n d s e p g h o t , w h f t e r - o t r r a t o i e F h e o p u n a h a t s e s l a c s d a g n d r p e s h h t o a f t n p g f h a t a o a s r l b l c t i e e t o g p h i i a n t o k e b l f h p m t g g t s o l a a d g ; p r d n r e r i e i o a e n n o m o n i f o u w i c a a a d ’ m n f n m d e 2 i u i s ( s n a b e o i e n E ” c r n ) y n s s g e b s r r a w g i v d g i o i ; e w i i t o p b e n a c n r e p h t r a l r i i i y h a n n i n e n p f u a r r p d e t e s a t t i o a n n t o g i u ( i p g e d i r e i n 3 s a b n r e l r ) i x e l o d n l d u e b s o t c - e s t a a l a i d h c a e a f a y l g t a t s o n t g r y u o t d r n f d r a n p o s i p b y f o h a v p o i c r e v i g e t a s o e r n t s e q i n h c f o i w t h o t t g i M l o g e t e n i w r u r i l i h v a e e n g p n s t y c p i o i i n e e n i ; i e h e h a n s n s z p n t a g t . t d e d a s e t g e f o t g r h o i n n e i g A i r r f s e r a t u a i n w i t o e l l m o t n h h n s i t g f n w i a g a h h a s e e o v h u s a s m r e l h z i p r t f e o n a o e s l e l i p ( e y - p e i - a t i t i r i o v s p a r g ” e e r a p f r i s - e n e r c s . l a - i m g n n o f n a d n o G g e r l a a b w p . t h y s d W s g e l e o e l i v p a n y e L t f e a o e p t h o o h h p o i l e d r f t s e m a o s a g r t T t c e n o c i a d s r M o d i t p t i i e s e i f r o n a b n n k c o l r e g e z g l m d d y : d l t a n p n i m h i s g l o i n e w u , g e a s e , i k e l 1 ) - c h n s - , y e . A B S T R A C T A M O D E L F O R F R A G I P A N E V O L U T I O N I N M I C H I G A N S O I L S B y B e t h N . W e i s e n b o r n C o p y r i g h t b y B e t h N i c o l e W e i s e n b o r n 2 0 0 1 T o G e o f , G r a n d m a T u t i e , P o p - p O p D o n a l d , a n d m y l o v i n g f a m i l y . i v A C K N O W L E D G M E N T S M a n y s p e c i a l p e o p l e h a v e n o t a b l y i n fl u e n c e d m y p e r s o n a l g r o w t h a n d e d u c a t i o n o v e r t h e y e a r s . I o w e e v e r y o n e o f t h e m a s i n c e r e a n d h e a r t f e l t t h a n k y o u f o r t o u c h i n g m y l i f e i n s o m a n y w a y s . I w a n t t o t h a n k m y c o m m i t t e e m e m b e r s , D r . R a n d y S c h a e t z l , D r . M i c h a e l V e l b e l , a n d D r . A l a n A r b o g a s t , f o r g i v i n g m e t h e e n c o u r a g e m e n t a n d g u i d a n c e I n e e d e d t o c o m p l e t e s u c h a p r o j e c t a n d f o r a l l o f t h e t i m e a n d e f f o r t t h e y i n v e s t e d i n m a k i n g t h i s r e s e a r c h w h a t i t h a s b e c o m e . I a l s o w a n t t o t h a n k m y c o m m i t t e e f o r t h e o p p o r t u n i t y t o s p e n d t i m e i n t h e fi e l d w i t h e a c h o f t h e m w h e r e I t r u l y e x p e r i e n c e d m y d i s c i p l i n e a n d w a s r e m i n d e d w h y I c h o s e t o a t t e n d g r a d u a t e s c h o o l . M o s t i m p o r t a n t l y , I w a n t t o e x t e n d a v e r y s p e c i a l t h a n k y o u t o m y c o m m i t t e e C h a i r p e r s o n a n d g r a d u a t e a d v i s o r , D r . R a n d y S c h a e t z l . D r . S c h a e t z l g e n e r o u s l y p r o v i d e d m e w i t h v a l u a b l e g u i d a n c e a n d e x p e r i e n c e s t h r o u g h o u t m y g r a d u a t e p r o g r a m , a s w e l l a s s u p p o r t a n d f u n d i n g f o r m y r e s e a r c h . I n v a l u a b l e , t h o u g h , a r e t h e l e s s o n s t h a t D r . S c h a e t z l h a s t a u g h t m e : n o t o n l y a b o u t s o i l , b u t a l s o a b o u t l i f e . M y h u s b a n d a n d f a m i l y h a v e b e e n m y d r i v i n g f o r c e - I t h a n k y o u a l l f o r y o u r l o v e a n d u n w a v e r i n g s u p p o r t . I c h e r i s h t h e m a n y t r i u m p h s a n d d e f e a t s , a n d j o y s a n d s o r r o w s w e h a v e s h a r e d , e s p e c i a l l y o v e r t h e p a s t f e w y e a r s . I h a v e d e d i c a t e d m y t h e s i s t o y o u . M y g r a t i t u d e t o y o u a n d f o r a l l t h a t y o u h a v e d o n e , G e o f , i s b e y o n d w o r d s . I w a n t t o t h a n k t h e D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y f o r f u l l a c a d e m i c a n d r e s e a r c h f u n d i n g t h r o u g h t w o G r a d u a t e O f fi c e F e l l o w s h i p s . T h i s m a t e r i a l i s a l s o b a s e d u p o n w o r k s u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n u n d e r G r a n t N o . 9 8 1 9 1 4 8 . T h e M S U C h a p t e r o f S i g m a X i p r o v i d e d a d d i t i o n a l f u n d i n g . T o a l l t h e p e o p l e w h o h e l p e d m e s e l e c t m y s o i l s , T o m W i l l i a m s ( M D A ) , J i m D o u g o v i t o ( F F C ) , a n d J o h n W e r l e i n ( N R C S ) , I c o u l d n o t h a v e f o u n d f o u r m o r e b e a u t i f u l a n d i n t r i g u i n g s o i l s . I a p p r e c i a t e t h e l a n d o w n e r s w h o g a v e m e p e r m i s s i o n t o d i g s o i l p i t s o n t h e i r p r o p e r t y : H a r t w i c k P i n e s S t a t e P a r k ( G r a y l i n g , M I ) , J a m e s R e g i e r ( G l e n n i e , M I ) , a n d t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( A l b e r t a , M I ) . T h a n k s a l s o t o D e w e y B l a n k e n s h i p f o r k e e p i n g G e o f a n d I c o m p a n y w h i l e w e a t t e m p t e d t o d i g o u r fi r s t p i t b y h a n d . A n d u n d o u b t e d l y t h e o n e p e r s o n w i t h o u t w h o m I w o u l d n o t h a v e b e e n a b l e t o c o n d u c t m y fi e l d - w o r k , P a u l R i n d fl e i s c h — I a m e s p e c i a l l y g r a t e f u l f o r y o u r u n t i r i n g h a r d w o r k , e n t h u s i a s m , a n d i n s i s t e n c e t h a t w e e x p l o r e a l i t t l e w h i l e o u t i n t h e w i l d e r n e s s . I a l s o w a n t t o t h a n k a l l o f t h e p e o p l e w h o h e l p e d m e i n t h e l a b o r a t o r y a n d a n a l y t i c a l s t a g e s o f m y r e s e a r c h . S p e c i fi c a l l y , I w o u l d l i k e t o t h a n k D r . D a v i d L o n g a n d h i s g r a d u a t e s t u d e n t s ( J e n n i f e r M c G u i r e , H i l a r y T h a t c h e r , a n d J o e l F e t t ) f o r a l l o w i n g m e u n l i m i t e d a c c e s s t o t h e l a b a n d h e l p i n g m e w i t h t h e fl a m e - A A S . T h a n k s a l s o t o D r . T h o m a s V o g e l f o r a l l o w i n g m e a c c e s s t o t h e m i c r o - s c o p e w i t h l i t t l e n o t i c e , a n d t o D r . B r i a n T e p p e n f o r a l l o w i n g m e t o u s e t h e X - r a y d i f f r a c t o m e t e r f o r h o u r s o n e n d . T h a n k s a l s o t o L e s l i e M i k e s e l l w h o o f t e n v i h e l p e d m e w i t h l a b w o r k . I e x t e n d a s p e c i a l t h a n k y o u t o t h e s t a f f a t t h e C e n t e r o f A d v a n c e d M i c r o s c o p y a t M S U : D r . S t a n l e y F l e g l e r , C a r o l F l e g l e r , a n d E w a D a n i e l e w i c z . M y i m a g i n a t i o n h a s f o r e v e r b e e n s p a r k e d b y t h e i n c r e d i b l e s o i l f e a t u r e s I s t u m b l e d a c r o s s u s i n g t h e S E M a n d f o r t h i s I a m e s p e c i a l l y g r a t e f u l . C h e e r s t o m y f e l l o w g r a d u a t e s t u d e n t s f o r s h a r i n g t h e e x p e r i e n c e w i t h m e a n d e n c o u r a g i n g m e t o s p e n d t i m e a w a y f r o m t h e N a t u r a l S c i e n c e b u i l d i n g : H i l a r y T h a t c h e r , P a u l R i n d fl e i s c h , B r i a n B e c k e r , X i o m a r a a n d P e t e r L e p c z y k , S c o t t D r z y z g a , C a t h y D o w d , M a r i a n M i t c h e l l , K e v i n K i n c a r e , S e a n a n d J i l l S a v a g e , Y a l i L i , J u l i e C o l b y , I a n S i m s , B i l a l B u t t , t h e I o w a C r e w , a n d t h e K a n s a s C r e w . T h a n k s a l s o t o t h e S t . G e o r g e ’ s G e o g r a p h i c a l S o c i e t y f o r a c c e p t i n g m e a s a m e m b e r . S p e c i a l t h a n k s t o t h e S c h a e t z l - B r i x i e f a m i l y , B e c k e r f a m i l y , H i l a r y T h a t c h e r , S c o t t D r z y z g a , a n d C a t h y D o w d f o r p r o v i d i n g m e w i t h a h o m e i n t h e fi n a l m o n t h s o f m y p r o g r a m . T h a n k y o u t o o , J i l l F a r r o w , f o r i n s p i r i n g m e t o t r a i n f o r a n d r u n a m a r a t h o n i n m y fi n a l y e a r o f g r a d u a t e s c h o o l — I n e v e r k n e w I h a d i t i n m e . A n d a v e r y s p e c i a l t h a n k s t o m y u n d e r g r a d u a t e m e n t o r s a t t h e U n i v e r s i t y o f M a r y l a n d , B a l t i m o r e C o u n t y : J o e S c h o o l , D r . B i l l E f fl a n d , a n d D r . K e n Y o u n g . I a m g r a t e f u l t o y o u f o r s o m a n y t h i n g s : i n c i t i n g m y l o v e o f g e o g r a p h y a n d s o i l , y o u r w i s d o m a n d a b i l i t y t o s e e s o m e t h i n g i n m e t h a t I c o u l d n o t , a n d y o u r e n c o u r a g e m e n t f o r m e t o c o n t i n u e o n i n m y e d u c a t i o n a l j o u r n e y . v i i T A B L E O F C O N T E N T S L I S T O F T A B L E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i i L I S T O F F I G U R E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x v i i i L I S T O F A B B R E V I A T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x x i I N T R O D U C T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 S T A T E M E N T O F P R O B L E M A N D R E S E A R C H Q U E S T I O N . . . . . . . . . . . . . . 5 D E F I N I T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 T H E O R E T I C A L F R A M E W O R K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 R E S E A R C H S C O P E A N D D E L I M I T A T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 P U R P O S E O F S T U D Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 R E S E A R C H G O A L S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 J U S T I F I C A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 C H A P T E R T W O H I S T O R I C A L O V E R V I E W O F F R A G I P A N L I T E R A T U R E . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 T H E ” F R A G I P A N ” C O N C E P T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 C O M M O N F R A G I P A N P R O P E R T I E S A N D T H E I R D I S T R I B U T I O N . . . . . . 2 1 F R A G I P A N E V O L U T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 F R A G I P A N G E N E S I S A C C O R D I N G T O S O I L T A X O N O M Y . . . . . . . . 2 4 F R A G I C - P R O P E R T Y A G E N T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 M E C H A N I S M S F O R T H E E V O L U T I O N O F F R A G I C P R O P E R T I E S . . 2 7 C H A P T E R T H R E E M E T H O D S A N D A N A L Y S E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 O V E R A L L R E S E A R C H D E S I G N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 S E L E C T I O N O F D A T A W I T H R A T I O N A L E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 I D E N T I F Y I N G P E D O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 L o c a t i n g p e d o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 F I E L D C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 F i e l d d e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 P r o fi l e s a m p l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 L A B O R A T O R Y C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 P h y s i c a l m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 P a r t i c l e - s i z e a n a l y s i s ( P S A ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 D e n s i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 v i i i C h e m i c a l m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 S o i l r e a c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 O r g a n i c c a r b o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 S o i l e x t r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 S e l e c t i n g e x t r a c t a n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 C o n d u c t i n g e x t r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 A n a l y z i n g s a m p l e - e x t r a c t s u s i n g A A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 F l a m e — A A S m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 C o l l e c t i n g fl a m e - A A S d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 M I C R O S C O P I C C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 P e t r o g r a p h i c m i c r o s c o p y m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c 0 p y m e t h o d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 S a m p l e p r e p a r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 S a m p l e e x p l o r a t i o n a n d i m a g i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 C O M P O S I T I O N A L C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 E n e r g y - d i s p e r s i v e X - r a y s p e c t r o s c o p y ( E D S ) m e t h o d s . . . . . . . . . . . 6 2 B a c k g r o u n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 S a m p l e p r e p a r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 E D S a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 D A T A P R O C E S S I N G A N D A N A L Y S I S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 C H A P T E R F O U R S T U D Y A R E A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 L O W E R P E N I N S U L A ( L P ) O F M I C H I G A N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 F E L D H A U S E R S O I L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 P h y s i o g r a p h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 G e o m o r p h o l o g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 S o i l g e o g r a p h y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 C l i m a t i c c o n d i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 P l a n t a s s o c i a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 L a n d - 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s i z e a n a l y s i s ( P S A ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 S o i l t e x t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 L i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 B u l k d e n s i t y ( 9 1 ; ) a n d p a c k i n g d e n s i t y ( p p ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8 C H E M I C A L C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0 S o i l r e a c t i o n ( s o i l p H ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0 O r g a n i c c a r b o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 S o i l e x t r a c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 S o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e ( C D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 4 A c i d i fi e d a m m o n i u m - o x a l a t e ( A A O ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 S o d i u m p y r o p h o s p h a t e ( P P ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 G e n e r a l s o i l - e x t r a c t i o n t r e n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2 A d d i t i o n a l c o m p a r i s o n s o f s o i l e x t r a c t i o n d a t a . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 ” A c t i v i t y r a t i o ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 M o r e o r l e s s c r y s t a l l i n e ” f r e e ” o x i d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 I n o r g a n i c n o n c r y s t a l l i n e c o m p o u n d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 F e / A l m o l a r r a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 ( F e e - P e p ) / F e e a n d ( A l a - A l p ) / A 1 o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 ( S i O z ) / F e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 T o t a l ” f r e e ” o x i d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5 A l s u b s t i t u t i o n i n F e o x i d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 A l / S i m o l a r r a t i o e s t i m a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 M I C R O S C O P I C C H A R A C T E R I Z A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 P e t r o g r a p h i c m i c r o s c o p y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 8 C l o s e l y p a c k e d f a b r i c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1 I n t e r g r a i n b r i d g i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 9 V o i d p e d o f e a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 0 S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( S E M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4 C l o s e l y p a c k e d f a b r i c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4 I n t e r g r a i n b r i d g i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3 V o i d p e d o f e a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 6 T A X O N O M I C C L A S S I F I C A T I O N O F P E D O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 D I A G N O S T I C H O R I Z O N S A N D C H A R A C T E R I S T I C S . . . . . . . . . . . . 1 8 5 F R A G I C S O I L P R O P E R T I E S A N D F R A G I P A N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 8 F r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 S i t e c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 S o l u m c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 H o r i z o n c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 P e d o g e n i c o r i g i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 T h i c k n e s s a n d t e x t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 S o i l s t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 5 D e n s i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 6 B r i t t l e n e s s a n d i t s c a u s a t i v e a g e n t ( s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7 S l a k i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0 p H a n d o r g a n i c m a t t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0 R a n k i n g t r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1 C H A P T E R S I X M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 W I D E L Y C I T E D M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 M O D E L 1 : H A R L A N E T A L . ( 1 9 7 7 ) A N D H A R L A N A N D F R A N Z M E I E R ( 1 9 7 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 M O D E L 2 : K A R A T H A N A S I S ( 1 9 8 7 A ; B ; 1 9 8 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7 M O D E L 3 : B R Y A N T ( 1 9 8 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 M O D E L 4 : S M E C K E T A L . ( 1 9 8 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N F O R G L A C I A T E D R E G I O N S . . . . . 2 1 5 M O D E L 5 : Y A S S O G L O U A N D W H I T E S I D E ( 1 9 6 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 M O D E L 6 : O L S O N A N D H O L E ( 1 9 6 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 8 M O D E L 7 : M I L L E R E T A L . ( 1 9 7 1 A ; B ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 9 M O D E L 8 : M I L L E R E T A L . ( 1 9 9 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 M O D E L 9 : P A Y T O N ( 1 9 9 2 ; 1 9 9 3 A ; B ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 A N A L Y S I S O F M O D E L S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 x i E X P L A I N I N G F R A G I P A N E V O L U T I O N I N M I C H I G A N . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 M I C H I G A N M O D E L O F F R A G I P A N E V O L U T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 P R O G R E S S I V E F R A G I P A N D E V E L O P M E N T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 R E G R E S S I V E F R A G I P A N D E V E L O P M E N T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8 L I M I T A T I O N S O F T H E M O D E L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 2 C U R S O R Y A S S E S S M E N T O F M O D E L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 G E O G R A P H I C A L A N D P E D O L O G I C A L I M P L I C A T I O N S . . . . . . . . . 2 6 6 C H A P T E R S E V E N S U M N I A R Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0 W O R K S C I T E D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 A P P E N D I X A P E D O N D E S C R I P T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 1 A P P E N D I X B A D D I T I O N A L F R A G I P A N L I T E R A T U R E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 4 A P P E N D I X C L A B O R A T O R Y M E T H O D S : P H Y S I C A L A N D C H E N I I C A L . . . . . . . . . . . . . 3 9 3 A P P E N D I X D L A B O R A T O R Y M E T H O D S : P H Y S I C A L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 3 A P P E N D I X E L A B O R A T O R Y M E T H O D S : C H E M I C A L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 8 x i i T a b l e 2 . 1 . T a b l e 2 . 2 . T a b l e 2 . 3 . T a b l e 2 . 4 . T a b l e 3 . 1 . T a b l e 3 . 2 . T a b l e 3 . 3 . T a b l e 3 . 4 . T a b l e 4 . 1 . T a b l e 4 . 2 . T a b l e 4 . 3 . T a b l e 5 . 1 . T a b l e 5 . 2 . T a b l e 5 . 3 . T a b l e 5 . 4 . T a b l e 5 . 5 . L I S T O F T A B L E S L i s t o f ” c l u e s ” f o r f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 F a c t o r s i n f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . 2 0 T h e m o s t c o m m o n l y r e p o r t e d f r a g i p a n a t t r i b u t e s . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 G e n e r a l c a t e g o r i e s o f f r a g i c - p r o p e r t y m e c h a n i s m s a n d a s s o c i a t e d p r o c e s s e s a s i d e n t i fi e d i n t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 E x t r a c t i o n m e t h o d s u s e d t o s t u d y f r a g i p a n s o i l s a n d t h e c a t i o n s t h a t w e r e a n a l y z e d f o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 S o m e p a p e r s t h a t u s e d A A S t o a n a l y z e C D - , A A O — , o r P P - e x t r a c t s o r t o a n a l y z e f o r F e , A l , o r S i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 A f e w c h a r a c t e r i s t i c s o f l i g h t m i c r o s c o p e s a n d S E M s . . . . . . . . . . . . 5 8 O p t i m a l p a r a m e t e r s u s e d t o c o n d u c t E D S - a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . 6 5 C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d i n G r a y l i n g , M i c h i g a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d a t t h e M i o H y d r o P l a n t n e a r M i o , M i c h i g a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d a t t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r i n A l b e r t a , M i c h i g a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . . . . . 1 0 3 S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . . . . . . . . 1 0 5 S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . . . . . . 1 0 7 S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . . . . . 1 0 8 S u m m a r y o f a n a l y t i c a l m a n i p u l a t i o n s o f e x t r a c t i o n v a l u e s u s e d t o e v a l u a t e t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 x i i i T a b l e 5 . 6 . T a b l e 5 . 7 . T a b l e 5 . 8 . T a b l e 5 . 9 . T a b l e 5 . 1 0 . T a b l e 5 . 1 1 . T a b l e 5 . 1 2 . T a b l e 5 . 1 3 . T a b l e 5 . 1 4 . T a b l e 5 . 1 5 . T a b l e 5 . 1 6 . T a b l e 5 . 1 7 . C o m m o n m i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n s . T h e t e r m i n o l o g y o f B u l l o c k e t a l . ( 1 9 8 5 ) i s p r o v i d e d i n b r a c k e t s f o r t h e m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s t h a t w e r e o r i g i n a l l y d e s c r i b e d a c c o r d i n g t o B r e w e r ( 1 9 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 9 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 1 o f t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 3 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 2 o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 3 o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 4 o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 9 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 5 ) o f t h e F e l d h a u s e r t r a g i c h o r i z o n . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 6 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 6 ) o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 8 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 7 ) o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 0 M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 8 ) o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s f o u n d i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 6 T a x o n o m i c c l a s s i fi c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . . . . . . . . 1 8 7 R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l a g g r e g a t e s w i t h f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ( i . e . , f r a g i c h o r i z o n s ) , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . ” Y e s ” i n a c e l l i n d i c a t e s a l l f r a g i c h o r i z o n s i n t h a t p r o fi l e m e e t t h e c r i t e r i a u n l e s s s p e c i fi c h o r i z o n s a r e p r o v i d e d . . . . . . . . . 1 8 9 x i v l a l a T a b l e 5 . 1 8 . R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n h o r i z o n s , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . ” Y e s ” i n a c e l l i n d i c a t e s a l l f r a g i c h o r i z o n s i n t h a t p r o fi l e m e e t t h e c r i t e r i a u n l e s s s p e c i fi c h o r i z o n s a r e p r o v i d e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 0 T a b l e 5 . 1 9 . C h a r a c t e r i s t i c s c o n s i d e r e d e v i d e n c e o f a p e d o g e n i c o r i g i n f o r f r a g i p a n s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 T a b l e 5 . 2 0 . R a n k i n g t h e f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n i n t h e f o u r p e d o n s . C D r e p r e s e n t s t h e h i g h e s t v a l u e f o r e a c h f r a g i c p r o p e r t y , f o l l o w e d b y G ) , < 3 ) , a n d G ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 T a b l e 6 . 1 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 1 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 2 6 T a b l e 6 . 2 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 2 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 2 7 T a b l e 6 . 3 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 3 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 2 9 T a b l e 6 . 4 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 4 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 3 0 T a b l e 6 . 5 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 5 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 3 1 T a b l e 6 . 6 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 6 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . . 2 3 2 T a b l e 6 . 7 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 7 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . 2 3 3 T a b l e 6 . 8 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 8 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . 2 3 4 T a b l e 6 . 9 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 9 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . . . 2 3 5 T a b l e A . 1 . F o r m u s e d t o r e c o r d d a t a f r o m p e d o n d e s c r i p t i o n a n d s a m p l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 X V T a b l e A 2 . T a b l e A 3 . T a b l e A . 4 . T a b l e A 5 . T a b l e B . 1 . T a b l e 3 . 2 . T a b l e B . 3 . T a b l e B . 4 . S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e F e l d h a u s e r p e d o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 5 S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e G l e n n i e p e d o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0 S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e M u n i s i n g p e d o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e C h a m p i o n p e d o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 0 P a p e r s t h a t r e v i e w f r a g i p a n l i t e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 5 P a p e r s t h a t h a v e m a d e n o t e w o r t h y c o n t r i b u t i o n s t o t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e , s o r t e d b y y e a r o f p u b l i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 5 P a p e r s o n f r a g i p a n s , s o r t e d b y s t u d y l o c a t i o n . L i s t i n g i s n o t m e a n t t o i n c l u d e a l l f r a g i p a n l i t e r a t u r e t o d a t e . T h e s e s a n d d i s s e r t a t i o n s a r e n o t i n c l u d e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 7 S e l e c t e d p a p e r s g r o u p e d b y g e n e r a l f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t ( s ) a n d a d d i t i o n a l l y s o r t e d b y y e a r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3 T a b l e s C 1 , 6 , 1 1 . R e c o m m e n d e d s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 2 , 4 0 7 , 4 1 2 T a b l e C 2 , 7 , 1 2 . V o l u m e s o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n n e e d e d t o m a k e s t a n d a r d s o l u t i o n s y o u w i l l u s e f o r fl a m e - A A S a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 2 , 4 0 8 , 4 1 3 T a b l e C 3 , 8 , 1 3 . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s n e e d e d . . . . . . . . . . . . . 4 0 3 , 4 0 8 , 4 1 3 T a b l e C A , 9 , 1 4 . F l a m e - A A S p a r a m e t e r s f o r a n a l y z i n g s a m p l e e x t r a c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 4 , 4 1 0 , 4 1 5 T a b l e C . 5 , 1 0 , 1 5 . S u g g e s t e d d i l u t i o n f a c t o r s a n d c o r r e s p o n d i n g s a m p l e a n d T a b l e D . 1 . T a b l e D 2 . w a t e r v o l u m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 5 , 4 1 0 , 4 1 5 P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . P S A o n fi n e — e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 4 P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 5 x v i T a b l e D 3 . T a b l e D . 4 . T a b l e E . 1 . T a b l e E . 2 . T a b l e E . 3 . T a b l e E . 4 . T a b l e E . 5 . T a b l e E . 6 . T a b l e E . 7 . P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 6 P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 7 C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 9 E x t r a c t a b l e F e , A l , a n d S i 0 2 r a t i o s f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . 4 3 0 C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 1 E x t r a c t a b l e F e , A 1 , a n d S i O z r a t i o s f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . 4 3 2 C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 3 E x t r a c t a b l e F e , A l , a n d S i O z r a t i o s f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . 4 3 4 C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 5 x v i i F i g u r e 1 . 1 . F i g u r e 1 . 2 . F i g u r e 3 . 1 . F i g u r e 3 . 2 . F i g u r e 4 . 1 . F i g u r e 4 . 2 . F i g u r e 4 . 3 . F i g u r e 4 . 4 . F i g u r e 5 . 1 . F i g u r e 5 . 2 . F i g u r e 5 . 3 . L I S T O F F I G U R E S I l l u s t r a t i o n o f a ” s i m p l e o r c o m m o n ” b i s e q u a l - h o r i z o n s e q u e n c e ( p r o fi l e A ) a n d b i s e q u a l - h o r i z o n s e q u e n c e s c o n t a i n i n g a f r a g i p a n ( p r o fi l e s B — E ) i n M i c h i g a n . T h e p r o fi l e s a r e n o t t o s c a l e ; t h u s , h o r i z o n t h i c k n e s s e s o r b o u n d a r i e s a r e n o t i m p l i e d . . . . . . . . . . . . . 2 S p o d o s o l a n d A l fi s o l r e g i o n s i n M i c h i g a n a c c o r d i n g t o V e a t c h ( A : 1 9 3 1 ; D : 1 9 5 3 ) , K e l l o g g ( B : 1 9 3 6 ) , a n d W i l d e ( C : 1 9 4 6 ) . F i g u r e b a s e d o n S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 1 , F i g u r e 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 G e n e r a l p r o f i l e h o r i z o n a t i o n s b a s e d o n d e s c r i p t i o n s i n c o u n t y s o i l s u r v e y s ( B e m d t , 1 9 8 8 ; W e r l e i n , 1 9 9 8 ; W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . . . . . . . . . . 4 O D i a g r a m o f a s o i l s a m p l e m o u n t e d o n a s t u b f o r i m a g i n g a n d a n a l y s i s i n S E M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 L o c a t i o n s o f t h e f o u r p e d o n s i n M i c h i g a n : F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 L o c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r s i t e i n C r a w f o r d C o u n t y . M a p b a s e d o n S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) , W e r l e i n ( 1 9 9 8 ) , F a r r a n d a n d B e l l ( 1 9 8 2 b ) , a n d B u r g i s a n d E s c h m a n ( 1 9 8 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9 L o c a t i o n o f t h e G l e n n i e s i t e i n A l c o n a C o u n t y . M a p b a s e d o n W i l l i a m s ( 1 9 9 8 ) a n d B u r g i s a n d E s c h m a n ( 1 9 8 1 ) . . . . . . . . . . . . . . 7 9 L o c a t i o n o f t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s i t e s i n B a r a g a C o u n t y . M a p b a s e d o n B a r r e t t e t a l . ( 1 9 9 5 ) , B e r n d t ( 1 9 8 8 ) , P e t e r s o n ( 1 9 8 6 ) , a n d D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 C u m u l a t i v e P S A d a t a f o r t h e f o u r p r o fi l e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 F r a g i c - a n d f r a g i p a n - h o r i z o n t e x t u r e s p l o t t e d o n a t e x t u r a l t r i a n g l e . G r a y a r e a r e p r e s e n t s t h e f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s d e v e l o p e d b y P e t e r s o n e t a 1 . ( 1 9 7 0 ) f o r P e n n s y l v a n i a n f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 D e p t h p l o t s o f c l a y f r e e s a n d a n d c l a y f r e e s i l t f o r t h e f o u r p r o fi l e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e t r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . 1 1 5 x v i i i F i g u r e 5 . 4 . F i g u r e 5 . 5 F i g u r e 5 . 6 F i g u r e 5 . 7 F i g u r e 5 . 8 F i g u r e 5 . 9 F i g u r e 5 . 1 0 F i g u r e 5 . 1 1 . F i g u r e 5 . 1 2 . F i g u r e 5 . 1 3 . F i g u r e 5 . 1 4 . F i g u r e 5 . 1 5 . F i g u r e 5 . 1 6 . F i g u r e 5 . 1 7 . 9 1 . a n d p p d e p t h p l o t s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 9 F e d , A l a , a n d ( S i O z ) a c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o fi l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 5 F e d , A l a , a n d ( S i O z ) a r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o f r a g i p a n r a n g e s r e p o r t e d b y D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) , D e K i m p e e t a 1 . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 4 ) , W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) , a n d M i l l e r ( 1 9 9 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 F e e , A 1 0 , a n d ( S i 0 2 ) o c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o fi l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 F e o , A 1 0 , a n d ( S i O z ) o r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o r a n g e s f o r f r a g i p a n s r e p o r t e d b y D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) , D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ) , a n d W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 F e p a n d A l p c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o fi l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3 F e p a n d A 1 , . r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o r a n g e s f o r f r a g i p a n s r e p o r t e d b y D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ) , a n d H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) . . . . . . . . . . 1 3 4 M i c r o g r a p h s o f t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 M i c r o g r a p h s o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 M i c r o g r a p h s o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 6 M i c r o g r a p h s o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 8 E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . . . . . . . 1 6 5 E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e G l e n n i e f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 7 E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . . 1 6 9 x i x F i g u r e 5 . 1 8 . F i g u r e 5 . 1 9 . F i g u r e 5 . 2 0 . F i g u r e 5 . 2 1 . F i g u r e 6 . 1 . F i g u r e 6 . 2 . F i g u r e A . 1 . F i g u r e A . 2 . F i g u r e A . 3 . F i g u r e A . 4 . F i g u r e A . 5 . F i g u r e A . 6 . F i g u r e A . 7 . F i g u r e A . 8 . E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . . . . . . . . . . . . 1 7 1 E D S s p e c t r a f o r s e l e c t f e a t u r e s i n e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( t h o s e m a r k e d w i t h a 8 ) i n F i g u r e s 5 . 1 5 — 5 . 1 8 a n d T a b l e s 5 . 1 1 - 5 . 1 4 ) . G r a y p e a k - l a b e l s r e p r e s e n t e l e m e n t s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e s a m p l e c o a t i n g o r m a y b e p r e s e n t i n t h e S E M b e a m - c h a m b e r . . . . . . . . . 1 7 8 S e l e c t e l e c t r o n m i c r o g r a p h s s h o w i n g r n i c r o p o t h o l e s a n d r n i c r o p i t t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 T e x t u r e s c a l c u l a t e d w i t h m e a n p a r t i c l e — s i z e f r a c t i o n s f o r f r a g i c h o r i z o n s a n d f r a g i p a n s b y p r o fi l e p l o t t e d o n a t e x t u r a l t r i a n g l e . G r a y a r e a r e p r e s e n t s t h e f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s d e v e l o p e d b y P e t e r s o n e t a l . ( 1 9 7 0 ) f o r f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l i n P e n n s y l v a n i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 5 S c h e m a t i c o f t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n . . . . . . 2 5 1 D i a g r a m o f t h e p r o g r e s s i o n o f s t e p s t h r o u g h t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 L o c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e B i g B r a d f o r d L a k e ( 1 9 5 1 ) U S G S 7 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 L o c a t i o n o f t h e G l e n n i e p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e G l e n n i e ( 1 9 8 9 ) U S G S 7 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . . . . . . . . . . . . 3 2 1 P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e G l e n n i e p r o fi l e . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 2 L o c a t i o n o f t h e M u n i s i n g p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e B a r a g a P l a i n s ( 1 9 8 5 ) U S G S 7 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . . . . . . 3 2 6 P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e M u n i s i n g p r o fi l e . . . . . . . . . . . . . . 3 2 7 L o c a t i o n o f t h e C h a m p i o n p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e A l b e r t a ( 1 9 8 5 ) U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . . . . . . . . . . . . 3 3 1 P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e C h a m p i o n p r o fi l e . . . . . . . . . . . . . 3 3 2 X X L I S T O F A B B R E V I A T I O N S p b — b u l k d e n s i t y p p - p a c k i n g d e n s i t y u m - m i c r o m e t e r s u s - m i c r o m e t e r s ~ - a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o S - l e s s t h a n o r e q u a l t o 2 - g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o " / 0 - p e r c e n t A A O — a c i d i fi e d a m m o n i u m - o x a l a t e A A S - a t o m i c a b s o r p t i o n ( s p e c t r o p h o t o m e t r y o r s p e c t r o p h o t o m e t e r ) A E S - a t o m i c e m i s s i o n s p e c t r o p h o t o m e t r y A l a , A 1 0 , A 1 , , — s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - , a c i d i fi e d a m m o n i u m o x a l a t e - , a n d s o d i u m p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e , r e s p e c t i v e l y , a l u m i n u m a s l — a b o v e s e a l e v e l ° C — d e g r e e s C e l s i u s C B D - s o d i u m c i t r a t e - b i c a r b o n a t e - d i t h i o n i t e C D - s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e C D - R O M — c o m p a c t d i s c - r e a d o n l y m e m o r y c m - c e n t i m e t e r s D C P - d i r e c t l y c o u p l e d p l a s m a D N R — D e p a r t m e n t o f N a t u r a l R e s o u r c e s D W - d i s t i l l e d w a t e r D D W - d e i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r E D S - e n e r g y - d i s p e r s i v e X - r a y s p e c t r o s c o p y E D X R A - e n e r g y - d i s p e r s i v e X - r a y a n a l y s i s o r a n a l y z e r x x i e . g . - f o r e x a m p l e E h — r e d o x p o t e n t i a l F e d , F e o , F e p - s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - , a c i d i fi e d a m m o n i u m o x a l a t e - , a n d s o d i u m p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e , r e s p e c t i v e l y , i r o n F F C - F o r d F o r e s t r y C e n t e r f t — f e e t 8 ' g r a m s G I S - g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m G L O - G e n e r a l L a n d O f fi c e H C L - h a l l o w c a t h o d e l a m p I C P - i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a i . e . - t h a t i s k a - t h o u s a n d y e a r s a g o k e V — k i l o - e l e c t r o n v o l t k g - k i l o g r a m s k m — k i l o m e t e r s L - l i t e r L M R V - l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y L P — L o w e r P e n i n s u l a m — m e t e r s M D A - M i c h i g a n D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e m i - m i l e s M L R A - M a j o r L a n d R e s o u r c e A r e a s m m - m i l l i m e t e r s N C D C - N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r n m - n a n o m e t e r s x x i i N O A A — N a t i o n a l O c e a n i c a n d A t m o s p h e r i c A d m i n i s t r a t i o n N W S - N a t i o n a l W e a t h e r S t a t i o n O S D - o f fi c i a l s o i l s e r i e s d e s c r i p t i o n P E - P e r k i n s E l m e r P P — s o d i u m p y r o p h o s p h a t e p p m - p a r t s p e r m i l l i o n P S A — p a r t i c l e - s i z e a n a l y s i s r d p - r e l a t e d d i s t r i b u t i o n p a t t e r n R P M - r e v o l u t i o n s p e r m i n u t e R S D - r e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n S E - s e c o n d a r y e l e c t r o n s S E M - s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y o r m i c r o s c o p e ( S i 0 2 ) d , ( S i O z ) o , ( S i 0 2 ) p - s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - , a c i d i fi e d a m m o n i u m o x a l a t e - , a n d s o d i u m p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e , r e s p e c t i v e l y , s i l i c a S O M - s o i l o r g a n i c m a t t e r S R M - s t a n d a r d r e f e r e n c e m a t e r i a l U P - U p p e r P e n i n s u l a U . S . — U n i t e d S t a t e s U S D A - U n i t e d S t a t e s D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e U S G S - U n i t e d S t a t e s G e o l o g i c a l S u r v e y U T M — U n i v e r s a l T r a n s v e r s e M e r c a t o r v i z . — v i d e l i c e t o r t h a t i s t o s a y X R D - X - r a y d i f f r a c t i o n x x i i i I N T R O D U C T I O N S o i l s w i t h f r a g i p a n s h a v e b e e n m a p p e d a c r o s s t h e n o r t h e r n L o w e r P e n i n s u l a ( L P ) a n d U p p e r P e n i n s u l a ( U P ) 1 o f M i c h i g a n . G e n e r a l l y , a f r a g i p a n i s a p e d o g e n i c s u b s u r f a c e h o r i z o n t h a t h a s a b r i t t l e m a t r i x a t o r n e a r fi e l d c a p a c i t y ; i t a p p e a r s c e m e n t e d w h e n d r y , y e t s l a k e s i n w a t e r . H o r i z o n s ( n a m e l y E a n d B h o r i z o n s ) w i t h ” f r a g i p a n c h a r a c t e r ? ” a r e d e s i g n a t e d w i t h t h e s u f fi x ” x ” i n s o i l d e s c r i p t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) . O f t h e 2 0 s o i l s e r i e s m a p p e d i n M i c h i g a n t h a t c o n t a i n f r a g i p a n s 3 , 1 9 h a v e b i s e q u a l h o r i z o n a t i o n s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . B i s e q u a l s o i l s h a v e t w o e l u v i a l - i l l u v i a l h o r i z o n c o u p l i n g s o r s e q u a ( s i n g u l a r : s e q u u m ) ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 ) . M i c h i g a n ’ s f r a g i p a n s o i l s h a v e t h e q u a l i t y o f S p o d o s o l s ( e . g . , E - B s , E - B h , o r E — B h s ) i n t h e i r u p p e r s e q u a , w h i l e t h e i r l o w e r s e q u a g e n e r a l l y r e s e m b l e A l fi s o l s ( e . g . , E ' - B t ) ( F i g u r e 1 . 1 ) . I n t h e s e s o i l s , t h e f r a g i p a n o c c u r s i n t h e e l u v i a l o r i l l u v i a l ( o r b o t h ) p o r t i o n o f t h e l o w e r s e q u a ( e . g . , E ' - B x , E ' — t h , E x — B x , E x — t h , ( E / B ) x - t h , E x — B t , o r ( E / B ) x — B t ) ( F i g u r e 1 . 1 ) . O t h e r s e q u e n c e s , h o w e v e r , o c c u r . S o m e l o w e r - s e q u u m 1 F o r t h e p u r p o s e o f s i m p l i c i t y , I w i l l r e f e r c o l l e c t i v e l y t o t h e n o r t h e r n L P a n d U P o f M i c h i g a n a s ” n o r t h e r n M i c h i g a n . ” 2 F r a g i p a n c h a r a c t e r ( ” x ” ) : ” T h i s s y m b o l i n d i c a t e s a g e n e t i c a l l y d e v e l o p e d l a y e r t h a t h a s a c o m b i n a t i o n o f fi r m n e s s a n d b r i t t l e n e s s a n d c o m m o n l y a h i g h e r b u l k d e n s i t y t h a n t h e a d j a c e n t l a y e r s . S o m e p a r t o f t h e l a y e r i s p h y s i c a l l y r o o t - r e s t r i c t i v e ” ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 , p . 3 1 4 ) . 3 T h e s e 2 0 s o i l s e r i e s r e c o g n i z e t h e p r e s e n c e o f a f r a g i p a n h o r i z o n a t t h e g r e a t g r o u p l e v e l ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . . C p r o fi l e A p r o fi l e B p r o fi l e C p r o fi l e D p r o fi l e E F i g u r e 1 . 1 . I l l u s t r a t i o n o f a ” s i m p l e o r c o m m o n ” b i s e q u a l - h o r i z o n s e q u e n c e ( p r o fi l e A ) a n d b i s e q u a l - h o r i z o n s e q u e n c e s c o n t a i n i n g a f r a g i p a n ( p r o fi l e s B - E ) i n M i c h i g a n . T h e p r o fi l e s a r e n o t t o s c a l e ; t h u s , h o r i z o n t h i c k n e s s e s o r b o u n d a r i e s a r e n o t i m p l i e d . h o r i z o n s i n M i c h i g a n m a y s i m p l y e x h i b i t f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ( i . e . , t h e m o s t f u n d a m e n t a l c h a r a c t e r i s t i c s o f a f r a g i p a n ) r a t h e r t h a n f u l l y e x h i b i t i n g ” f r a g i p a n c h a r a c t e r . ” A l t h o u g h s u c h a h o r i z o n w o u l d n o t b e d e s i g n a t e d a s a f r a g i p a n ( i . e . , w i t h a n ” x ” ) , i t m a y b e c o n s i d e r e d a ” p r o t o f r a g i p a n ” ( L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ; C i o l k o s z a n d W a l t r n a n , 2 0 0 0 ) o r i n c i p i e n t f r a g i p a n ( G a i k a w a d , 1 9 6 1 ; G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 a ) . S o i l s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s h a v e n o t y e t b e e n m a p p e d i n M i c h i g a n b e c a u s e t h i s d i a g n o s t i c s o i l c h a r a c t e r i s t i c i s r e l a t i v e l y n e w t o S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) . B i s e q u a l s o i l s a r e g e n e r a l l y a s s o c i a t e d w i t h b o u n d a r i e s ( o r s o i l e c o t o n e s ) b e t w e e n p e d o g e n i c ” p r o v i n c e s " ( N y g a r d e t a l . , 1 9 5 2 ; S t o b b e , 1 9 5 2 ; A l l e n a n d W h i t e s i d e , 1 9 5 4 ; B e a v e r , 1 9 6 6 ; S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) . T w o d i s t i n c t p e d o g e n i c ” p r o v i n c e s ” c a n b e i d e n t i f i e d i n M i c h i g a n , b a s e d o n t h e p r i m a r y p r o c e s s e s t h a t g u i d e s o i l e v o l u t i o n ( V e a t c h , 1 9 3 1 ; W i l d e , 1 9 4 6 ; N y g a r d e t a l . , 1 9 5 2 ; V e a t c h , 1 9 5 3 ) . P o d z o l i z a t i o n p r o c e s s e s l a r g e l y i n fl u e n c e c o a r s e r - t e x t u r e d s o i l s i n t h e n o r t h e r n ” p r o v i n c e , ” w h i c h s p a n s t h e n o r t h e r n M i c h i g a n ( F i g u r e 1 . 2 ) . T h u s , m a n y u p l a n d s o i l s i n t h i s r e g i o n a r e S p o d o s o l s o r h a v e s p o d i c p r o p e r t i e s a n d h a v e f o r m e d u n d e r m i x e d c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s v e g e t a t i o n . S o i l s i n t h e s o u t h e r n ” p r o v i n c e , ” s p a n n i n g t h e s o u t h e r n L P o f M i c h i g a n , a r e i n fl u e n c e d p r e d o m i n a t e l y b y l e s s i v a g e ( c l a y t r a n s l o c a t i o n ) p r o c e s s e s b e c a u s e t h e y a r e fi n e r - t e x t u r e d a n d f o r m m o s t l y u n d e r d e c i d u o u s v e g e t a t i o n . A l fi s o l s a r e p r i n c i p a l l y f o u n d i n t h i s r e g i o n . A t r a n s i t i o n a l z o n e ( V e a t c h 1 9 3 1 ; 1 9 5 3 ; N y g a r d e t a l . , 1 9 5 2 ) o r s o i l ” e c o t o n e ” ( S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) e x i s t s b e t w e e n t h e n o r t h e r n ” S p o d o s o l p r o v i n c e ” a n d t h e s o u t h e r n ” A l f i s o l p r o v i n c e . ” T h e s o i l s i n t h i s t r a n s i t i o n a l a r e a e x h i b i t v a r y i n g d e g r e e s o f i n fl u e n c e f r o m b o t h p o d z o l i z a t i o n a n d l e s s i v a g e p r o c e s s e s , a n d h e n c e s e e m t o i n t e r g r a d e f r o m o n e ” p r o v i n c e ” t o t h e o t h e r ( F i g u r e 1 . 2 ) . M i c h i g a n ’ s b i s e q u a l s o i l s p r e d o m i n a n t l y o c c u p y t h i s t r a n s i t i o n a l z o n e a n d s p a n i n t o t h e ” S p o d o s o l p r o v i n c e ‘ . ” T h u s , b i s e q u a l s o i l s a r e f o u n d p r i m a r i l y i n 4 O f t h e 9 2 s o i l s e r i e s t h a t d e fi n e b i s e q u a l S p o d o s o l s a n d A l fi s o l s , 4 3 ( ~ 4 7 ° / o ) a r e f o u n d i n t h e U P o n l y , 2 4 ( ~ 2 6 % ) i n t h e n o r t h e r n L P o n l y , 1 8 ( ~ 2 0 % ) i n b o t h t h e U P a n d n o r t h e r n L P , 5 ( ~ 5 ° / o ) i n t h e s o u t h e r n L P o n l y , a n d 2 ( 2 % ) o c c u r t h r o u g h o u t M i c h i g a n a s o f A p r i l 2 0 0 1 ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . A p p r o x i m a t e l y 6 7 % o f M i c h i g a n ’ s b i s e q u S p o d o s o l s a n d A l fi s o l s o c c u r i n t h e U P a n d ~ 4 6 ° / o o c c u r i n t h e n o r t h e r n L P . U P P E R P E N I N S U L A ' S p o d o s o l s S p o d o s o l s , S p o d o s o l s T r a n s i t i o n a l R e g i o n [ E F i g u r e 1 . 2 S p o d o s o l a n d A l fi s o l r e g i o n s i n M i c h i g a n a c c o r d i n g t o V e a t c h ( A : 1 9 3 1 ; D : 1 9 5 3 ) , K e l l o g g ( B : 1 9 3 6 ) , a n d W i l d e ( C : 1 9 4 6 ) . F i g u r e b a s e d o n S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 1 , F i g u r e 3 ) . l o a m y t e x t u r e d p a r e n t m a t e r i a l s i n c e n t r a l a n d n o r t h e r n M i c h i g a n ( S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) . F r a g i p a n s o i l s , h o w e v e r , s e e m t o o c c u r o n l y i n t h e ” S p o d o s o l p r o v i n c e ” a c r o s s n o r t h e r n M i c h i g a n . F r a g i p a n s o i l s s i m i l a r t o t h o s e i n M i c h i g a n ( i . e . , h a v i n g b i s e q u a l h o r i z o n a t i o n s ) h a v e b e e n s t u d i e d i n a h a n d f u l o f i n s t a n c e s i n o t h e r e a s t e r n U n i t e d S t a t e s l o c a l e s ( e . g . , J h a a n d C l i n e ( 1 9 6 3 ) i n N e w Y o r k ; O l s o n ( 1 9 6 2 ) a n d O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) i n W i s c o n s i n ; D a n i e l s e t a l . ( 1 9 6 6 ) a n d N e t t l e t o n e t a l . ( 1 9 6 8 a ; 1 9 6 8 b ) i n N o r t h C a r o l i n a ; a n d L i n d b o a n d V e n e m a n ( 1 9 9 3 a ; 1 9 9 3 b ) i n M a s s a c h u s e t t s ) . I n M i c h i g a n , h o w e v e r , t h e b i s e q u a l n a t u r e o f t h e s e s o i l s h a s b e e n t h e p r i m a r y f o c u s o f r e s e a r c h ( e . g . , V e a t c h a n d M i l l a r , 1 9 3 4 ; N y g a r d e t a l . , 1 9 5 2 ) . I t w a s n o t u n t i l t h e l a t e 1 9 5 0 3 t h a t Y a s s o g l o u ( 1 9 5 9 ; s e e a l s o Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ) s p e c i fi c a l l y s t u d i e d a f e w o f t h e s t a t e ’ s f r a g i p a n s o i l s a n d m o r e t h a n f o r t y y e a r s l a t e r i t r e m a i n s t h e o n l y s t u d y i n M i c h i g a n o f f r a g i p a n s o i l s . S T A T E M E N T O F P R O B L E M A N D R E S E A R C H Q U E S T I O N T h e f r a g i p a n s o i l s i n M i c h i g a n a r e p o o r l y d o c u m e n t e d a n d c h a r a c t e r i z e d i n t h e l i t e r a t u r e . S i n c e t h e s e s o i l s h a v e b e e n l i t t l e - s t u d i e d , t h e y h a v e n o t b e e n e v a l u a t e d i n t e r m s o f t h e b u l k o f t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e ( p u b l i s h e d s i n c e 1 9 6 0 ) . A s a r e s u l t , t h e q u e s t i o n r e m a i n s : H o w w e l l d o c u r r e n t m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s a p p l y t o f r a g i c a n d f r a g i p a n s o i l s o f M i c h i g a n a n d e x p l a i n t h e i r e v o l u t i o n ? D E F I N I T I O N S F o r t h e p u r p o s e o f t h i s i n t r o d u c t i o n , I w i l l d e fi n e a f e w t e r m s a n d c o n c e p t s b e f o r e d i s c u s s i n g t h e t h e o r e t i c a l f r a m e w o r k f o r m y r e s e a r c h . A n i m p o r t a n t c o n c e p t t o t h i s t h e s i s i s t h a t o f " f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s . " A c c o r d i n g t o S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) , " f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a r e t h e e s s e n t i a l p r o p e r t i e s o f a f r a g i p a n " ( p . 8 1 ) ( s e e C h a p t e r 2 ) . A f r a g i p a n i s a s u b s u r f a c e h o r i z o n t h a t ( 1 ) h a s f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a n d ( 2 ) m e e t s c r i t e r i a f o r t h i c k n e s s ( > 1 5 c m ) a n d s t r u c t u r e ( c o a r s e s t r u c t u r a l u n i t s ) ( S o i l f f “ ) d c S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . A s I h a v e a l l u d e d t o , f r a g i p a n s ( a n d f r a g i c p r o p e r t i e s ) c a n v a r y i n t h e i r d e g r e e o f e x p r e s s i o n , w h i c h i s o f t e n r e l a t e d t o t h e i r d e g r e e o f d e v e l o p m e n t . W e a k l y e x p r e s s e d f r a g i p a n s ( I w i l l r e f e r t o t h e s e a s ” p r o t o f r a g i p a n s ” ) a r e t h o s e t h a t h a v e m i n i m a l l y d e v e l o p e d f r a g i c p r o p e r t i e s a n d m a y e x i s t o n l y a s a t h i n o r d i s c o n t i n u o u s h o r i z o n . A s t r o n g l y e x p r e s s e d f r a g i p a n , o n t h e o t h e r h a n d , m a y e x i s t a s a t h i c k , c o n t i n u o u s h o r i z o n o r s e t o f h o r i z o n s w i t h w e l l - d e v e l o p e d s t r u c t u r e a n d f r a g i c p r o p e r t i e s . M a n y i n t e r m e d i a t e d e g r e e s o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n e x i s t . O n e p o s s i b l e i m p l i c a t i o n o f v i e w i n g f r a g i p a n e x p r e s s i o n a s o c c u r r i n g a l o n g a t h e o r e t i c a l c o n t i n u u m i s t h a t i t m o v e s o r p r o g r e s s e s s o l e l y i n a ” f o r w a r d d i r e c t i o n ” a l o n g t h a t c o n t i n u u m ( i . e . , f r o m a p r o t o f r a g i p a n t o a w e l l - e x p r e s s e d f r a g i p a n ) . T h i s m a y n o t b e a r e a l i s t i c v i e w p o i n t . A c c o r d i n g t o o n e p e d o g e n i c t h e o r y , s o i l s ( r e a d f r a g i p a n s o r f r a g i c p r o p e r t i e s ) e v o l v e a l o n g t w o c o a c t i n g p r i m a r y p e d o g e n i c p a t h w a y s : p r o g r e s s i v e p e d o g e n e s i s a n d r e g r e s s i v e p e d o g e n e s i s ( J o h n s o n , 1 9 8 5 ; J o h n s o n a n d W a t s o n - S t e g n e r , 1 9 8 7 ) . W h i l e p r o g r e s s i v e p e d o g e n e s i s i s c h a r a c t e r i z e d b y p r o c e s s e s t h a t l e a d t o t h e d e v e l o p m e n t o r f o r m a t i o n o f g e n e t i c h o r i z o n s , r e g r e s s i v e p e d o g e n e s i s i s c h a r a c t e r i z e d b y p r o c e s s e s t h a t d e s t r o y t h e m o r i n h i b i t t h e i r f o r m a t i o n ( e . g . , B a r r e t t a n d S c h a e t z l , 1 9 9 8 ) . T h i s m e a n s t h a t a t a n y g i v e n t i m e , o n e p r i m a r y p a t h w a y i s p r e d o m i n a n t l y i n fl u e n c i n g t h e e v o l u t i o n o f a f r a g i p a n , f o r e x a m p l e . ” W h e n o n e p a t h w a y p r e d o m i n a t e s , t h e c o m p o n e n t p r o c e s s e s o f t h e o t h e r p a t h w a y c o n t i n u e t o f u n c t i o n , b u t a t s u b o r d i n a t e l e v e l s ” ( J o h n s o n a n d W a t s o n - S t e g n e r , 1 9 8 7 , p . 3 4 9 ) . C o n s e q u e n t l y , a l l s o i l s b e c o m e i n c r e a s i n g l y p o l y g e n e t i c b y d e g r e e s t h r o u g h t i m e . T h e d e g r e e t o w h i c h s o i l s a r e p o l y g e n e t i c , t h o u g h , n o t o n l y r e fl e c t s w h i c h p a t h w a y p r e d o m i n a t e s , b u t a l s o t h e f r e q u e n c y w i t h w h i c h t h e p r e d o m i n a t i n g p a t h w a y s a l t e r n a t e , t h e l e n g t h o f t i m e e a c h p a t h w a y p r e d o m i n a t e s , a n d t h e i n t e n s i t y a n d r a t e o f t h e c o n s t i t u e n t p r o c e s s e s a c t i n g o n t h e s o i l . J o h n s o n a n d W a t s o n - S t e g n e r ( 1 9 8 7 ) , h o w e v e r , p o i n t e d o u t t h a t t h e d e g r e e t o w h i c h a s o i l i s p o l y g e n e t i c m i g h t n o t b e e x p r e s s e d i n t e r m s o f i t s p r o fi l e m o r p h o l o g y o r s u r f a c e e x p r e s s i o n . A s a r e s u l t , I p r e f e r t o v i e w f r a g i p a n s a n d f r a g i c p r o p e r t i e s a s e v o l v i n g t h r o u g h t i m e r a t h e r t h a n " d e v e l o p i n g ” a s a r e s u l t o f p r o g r e s s i v e p e d o g e n i c p r o c e s s e s a l o n e . T H E O R E T I C A L F R A M E W O R K T h e t h e o r e t i c a l f r a m e w o r k o f t h i s t h e s i s r e s e a r c h i s b a s e d o n a f e w , c o n n e c t e d c o n c e p t s . F o u r p e d o n s f r o m a c r o s s M i c h i g a n ( h a v i n g v a r y i n g d e g r e e s o f t r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ) w i l l b e s e l e c t e d f o r i n t e n s i v e e x a m i n a t i o n . T h e s e p e d o n s r e p r e s e n t d i f f e r e n t p h a s e s o f f r a g i p a n e v o l u t i o n , a s w e l l a s d i f f e r e n t l o c a t i o n s a c r o s s n o r t h e r n M i c h i g a n . T h u s , t h e y r e p r e s e n t a p o r t i o n o f t h e o v e r a l l v a r i a b i l i t y t h a t e x i s t s f o r M i c h i g a n ’ s f r a g i p a n s o i l s . B y d e s i g n i n g m y r e s e a r c h t o a c c o u n t f o r t h i s v a r i a b i l i t y , I h o p e t o m a k e i n f e r e n c e s c o n c e r n i n g t h e p e d o g e n i c p a t h w a y s t h a t g u i d e t h e e v o l u t i o n o f t h e s e s o i l s , c o n c e n t r a t i n g p r i m a r i l y o n f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d s e c o n d a r i l y o n h o w f r a g i p a n e v o l u t i o n f i t s w i t h i n t h e g e n e t i c s c h e m e o f t h e s o i l p r o f i l e . B a s e d o n t h e c h a r a c t e r i z a t i o n a n d a n a l y s i s o f t h e s e f o u r p e d o n s i n t e r m s o f t h e i r f r a g i c p r o p e r t i e s , I c a n i n f e r t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s t h a t h a v e i n fl u e n c e d t h e i r e v o l u t i o n . T h e n I w i l l b e a b l e t o a s s e s s t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e c u r r e n t m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s t o t h e f o u r s o i l s s t u d i e d . R E S E A R C H S C O P E A N D D E L I M I T A T I O N S I n o r d e r t o m o r e p r e c i s e l y s t a t e t h e p u r p o s e o f m y r e s e a r c h , i t m a y b e h e l p f u l t o fi r s t s t a t e w h a t I d o n o t i n t e n d t o d o . F i r s t , I a m n o t c o n d u c t i n g a n e x t e n s i v e s t u d y o f f r a g i p a n s o i l s i n M i c h i g a n . A l t h o u g h a r e s e a r c h d e s i g n w i t h t h i s p u r p o s e i n m i n d w o u l d a l l o w m e t o e m p l o y s t a t i s t i c a l m e t h o d s t o t e s t s p e c i fi c h y p o t h e s e s , i t w o u l d n o t a l l o w m e t o e x a m i n e s o i l p r o p e r t i e s a n d p e d o g e n i c p r o c e s s e s a t t h e s c a l e n e c e s s a r y t o a d d r e s s m y r e s e a r c h q u e s t i o n . R a t h e r , t h i s r e s e a r c h i s b a s e d o n a s m a l l n u m b e r o f i n t e n s i v e l y c h a r a c t e r i z e d p e d o n s t h a t e x h i b i t v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n i n t h e i r l o w e r s e q u u m . F u r t h e r m o r e , t h i s r e s e a r c h h a s n o t b e e n d e s i g n e d f o r h i g h l y q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s o f s o i l p r o c e s s e s . R a t h e r , I f o c u s o n d e t a i l e d s o i l c h a r a c t e r i z a t i o n s , u s i n g m a i n l y q u a l i t a t i v e a n d q u a s i - q u a n t i t a t i v e m e a s u r e s o f b o t h s o i l p r o p e r t i e s a n d p r o c e s s e s . I n f e r e n c e s w i l l a l s o b e m a d e a s t o h o w t h e s e r e l a t i o n s h i p s a r e s i g n i fi c a n t i n t e r m s o f a b r o a d e r p e d o g e n i c p i c t u r e : o n e t h a t h a s b e e n " p a i n t e d " b y o t h e r s t h r o u g h p r e v i o u s r e s e a r c h a n d l i t e r a t u r e . L a s t , I d o n o t i n t e n d t o t e s t t h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f t h e s e s o i l s i n M i c h i g a n d u e t o t h e i n c o m p l e t e s o i l - s u r v e y c o v e r a g e f o r t h e s t a t e . I d o , h o w e v e r , i n t e n d t o a p p l y m y k n o w l e d g e o f s o i l g e o g r a p h y b y ( 1 ) s a m p l i n g p e d o n s t h a t r e p r e s e n t a l a r g e p o r t i o n o f t h e ” S p o d o s o l p r o v i n c e ” i n M i c h i g a n a n d ( 2 ) s y n t h e s i z i n g t h e c o l l e c t e d d a t a i n a w a y t h a t a l l o w s m e t o c o n s i d e r t h e s e s o i l s i n a b r o a d e r g e o g r a p h i c a l c o n t e x t : o n e i n w h i c h I c a n i n f e r t h e a r e a l e x t e n t a n d d i s t r i b u t i o n o f t h e s e a n d s i m i l a r f r a g i p a n s o i l s . P U R P O S E O F S T U D Y T h e s p e c i fi c p u r p o s e o f t h i s t h e s i s r e s e a r c h i s t o c h a r a c t e r i z e f o u r s o i l s w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n , s o a s t o d e v e l o p a c o n c e p t u a l m o d e l t h a t i l l u s t r a t e s t h e e v o l u t i o n o f f r a g i p a n s o i l s i n M i c h i g a n . R E S E A R C H G O A L S I h a v e i d e n t i fi e d f o u r g o a l s t o h e l p m e a d d r e s s m y r e s e a r c h q u e s t i o n . T h e s e p r i m a r y r e s e a r c h g o a l s a r e t o : ( 1 ) i d e n t i f y a n d c h a r a c t e r i z e f o u r p r o fi l e s w i t h f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s h a v i n g v a r y i n g d e g r e e s o f t r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ; ( 2 ) i n f e r f r a g i p a n g e n e s i s b a s e d o n d a t a f r o m t h e s e f o u r s o i l s , l i n k e d t o c o n c e p t u a l m o d e l s f r o m t h e l i t e r a t u r e ; ( 3 ) e v a l u a t e t h e s e v a r i o u s m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s w i t h r e s p e c t t o t h e d a t a ; a n d ( 4 ) d e v e l o p a n e w , s y n t h e s i z i n g a n d i n t e g r a t i n g m o d e l o f f r a g i p a n e v o l u t i o n f o r s o m e M i c h i g a n s o i l s . I n p u r s u i t o f t h e s e g o a l s , I w i l l f i r s t i d e n t i f y f o u r s o i l s i n M i c h i g a n w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n . I w i l l a c c o m p l i s h t h i s o b j e c t i v e b y s e a r c h i n g o f fi c i a l s o i l s e r i e s d e s c r i p t i o n s ( O S D ) a n d b y t a l k i n g w i t h l o c a l s o i l s c i e n t i s t s . T h e n I w i l l l o c a t e r e p r e s e n t a t i v e p e d o n s o f e a c h s o i l s e r i e s i n c o u n t i e s w i t h e x i s t i n g s o i l s u r v e y s , b y s c r e e n i n g s o i l m a p u n i t s . A t h o r o u g h c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e s e f o u r p e d o n s w i l l b e a c c o m p l i s h e d t h r o u g h fi e l d d e s c r i p t i o n a n d s a m p l i n g ( t o g a t h e r s i t e , s t r u c t u r e , a n d m o r p h o l o g i c a l d a t a ) , l a b o r a t o r y p r o c e d u r e s ( t o g a t h e r p h y s i c a l a n d c h e m i c a l d a t a ) , a n d m i c r o s c o p i c p r o c e d u r e s ( t o g a t h e r m a c r o - a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l d a t a ) . I w i l l , s e c o n d , i n f e r t h e p r i m a r y p e d o g e n i c p r o c e s s e s a n d t h e m e c h a n i s m s r e s p o n s i b l e f o r f r a g i c - p r o p e r t y ( a n d f r a g i p a n ) e v o l u t i o n , b a s e d o n i n t r a - a n d i n t e r - p e d o n c o m p a r i s o n s o f s o i l p r o p e r t i e s a n d k n o w l e d g e o f t h e l i t e r a t u r e . T h i r d , I w i l l e v a l u a t e c u r r e n t m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s i n t e r m s o f t h e d a t a p r e s e n t e d f o r t h e s o i l s s t u d i e d , i n o r d e r t o a s s e s s h o w w e l l t h e y a p p l y t o M i c h i g a n s o i l s a n d e x p l a i n t h e i r e v o l u t i o n . L a s t , I w i l l s y n t h e s i z e t h e d a t a a n d c u r r e n t g e n e t i c m o d e l s a n d i n t e g r a t e t h e m i n t o a n e w , c o n c e p t u a l m o d e l t h a t i l l u s t r a t e s t h e e v o l u t i o n o f f r a g i p a n s i n s o m e M i c h i g a n s o i l s . J U S T I F I C A T I O N T h e f o r m a t i o n o f s u c h a m o d e l , a l o n g w i t h t h e d a t a t h a t p r o v i d e i t s t h e o r e t i c a l f o u n d a t i o n , w i l l b e a c o n t r i b u t i o n t o b o t h a c a d e m i c a n d p r o f e s s i o n a l d o m a i n s . A s I h a v e a l r e a d y d i s c u s s e d , r e s e a r c h a n d l i t e r a t u r e c o n c e r n i n g t h e 1 0 f r a g i p a n s o i l s i n M i c h i g a n , s p e c i fi c a l l y , i s n e a r l y n o n - e x i s t e n t l e a d i n g u p t o 1 9 5 9 a n d c o m p l e t e l y n o n - e x i s t e n t a f t e r 1 9 6 0 . S i n c e Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ’ s ( 1 9 6 0 ) p a p e r , m a n y n e w p r o c e d u r e s h a v e b e e n d e v e l o p e d t h a t w o u l d a l l o w t h i s t y p e o f s o i l t o b e i n v e s t i g a t e d m o r e t h o r o u g h l y a n d a t a fi n e r r e s o l u t i o n . Y e t t h e s e p r o c e d u r e s h a v e n o t b e e n u s e d t o f u r t h e r o u r u n d e r s t a n d i n g o f M i c h i g a n ' s f r a g i p a n s o i l s . M o r e o v e r , m y r e s e a r c h a i m s t o s y n t h e s i z e t h e w o r k o f o t h e r s f r o m t h e a r e a s o f s o i l g e o g r a p h y a n d p e d o l o g y t o d e v e l o p a m o d e l t h a t i s b o t h t e s t a b l e i n a v a r i e t y o f w a y s a n d a p p l i c a b l e t o f r a g i p a n s o i l s a t v a r i o u s s c a l e s , f r o m l a n d f o r m s t o r e g i o n s . T h e i n t e g r a t i o n a n d s y n t h e s i s o f s u c h a c o n s i d e r a b l e b o d y o f w o r k p r o v i d e s o n e o f t h e m o s t c o n v i n c i n g j u s t i fi c a t i o n s f o r m y t h e s i s r e s e a r c h . T h i s r e s e a r c h c a n a l s o b e j u s t i fi e d i n t e r m s o f i t s c o n t r i b u t i o n t o f u t u r e F e d e r a l - a n d S t a t e - a g e n c y e f f o r t s i n M i c h i g a n . S p e c i fi c a l l y , s o i l s c i e n t i s t s a n d m a p p e r s c a n u s e m y d a t a a n d m o d e l t o d e v e l o p a p e d o g e n i c s c h e m e a n d t a x o n o m y t h a t b e t t e r f i t s M i c h i g a n ' s s o i l s . M y r e s e a r c h m a y a l s o e n a b l e w o r k e r s t o m o r e e f fi c i e n t l y r e l a t e t r a g i c - p r o p e r t y o c c u r r e n c e t o l o c a l g e o g r a p h y a n d g e o m o r p h i c s y s t e m s , s o t h a t t h e y m a y m o r e e f fi c i e n t l y m a p f r a g i p a n s i n M i c h i g a n . 1 1 C H A P T E R T W O H I S T O R I C A L O V E R V I E W O F F R A G I P A N L I T E R A T U R E I n t h i s c h a p t e r , I p r o v i d e a n o v e r v i e w o f t h e ” f r a g i p a n c o n c e p t , ” i n c l u d i n g i t s c h a n g i n g t a x o n o m i c t r e a t m e n t a n d a n i n t r o d u c t i o n t o f r a g i p a n g e n e s i s a n d i t s a s s o c i a t e d c o m p o n e n t s . I f i r s t p r e s e n t a h i s t o r y o f t h e ” f r a g i p a n c o n c e p t , ” a s r e fl e c t e d b y i t s c h a n g i n g t a x o n o m i c I ” d e f i n i t i o n ” ( m o r e l i k e a d e s c r i p t i o n ) o v e r t h e y e a r s . S e c o n d , I o f f e r a s u m m a r y o f t h e p r o p e r t i e s m o s t u n i v e r s a l l y a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s , a s w e l l a s t h e i r g e n e r a l d i s t r i b u t i o n . T h i r d , I p r o v i d e a c u r s o r y o v e r v i e w o f f r a g i p a n g e n e s i s b a s e d o n S o i l T a x o n o m y . L a s t , I r e v i e w t h e t y p e s o f f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d m e c h a n i s m s f o r t h e i r e v o l u t i o n t h a t m o s t c o m m o n l y a p p e a r i n f r a g i p a n l i t e r a t u r e . T H E ” F R A G I P A N " C O N C E P T T h e t e r m ” f r a g i p a n ” w a s c o i n e d b y G u y D . S m i t h C i r c a 1 9 4 8 , t o d e s c r i b e a p e d o g e n i c f e a t u r e t h a t c h a r a c t e r i z e d o n e t y p e o f P l a n o s o l 2 i n t h e U n i t e d S t a t e s ( S m i t h , 1 9 8 6 ) . O n e r e a s o n S m i t h i n t r o d u c e d t h i s t e r m w a s t o u n i f y a s m a l l , b u t 1 ” S o i l T a x o n o m y ” i s d e fi n e d a s t h e U S D A s o i l c l a s s i fi c a t i o n s y s t e m ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 ) . 2 ” P l a n o s o l ” i s a ” g r e a t s o i l g r o u p o f t h e i n t r a z o n a l o r d e r a n d h y d r o m o r p h i c s u b o r d e r c o n s i s t i n g o f s o i l s w i t h e l u v i a t e d s u r f a c e h o r i z o n s u n d e r l a i n b y B h o r i z o n s m o r e s t r o n g l y e l u v i a t e d , c e m e n t e d , o r c o m p a c t e d t h a n a s s o c i a t e d n o r m a l s o i l ” ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 , p . 8 0 ) . T h i s t e r m i s n o l o n g e r u s e d i n S o i l T a x o n o m y . 1 2 g r o w i n g b o d y o f l i t e r a t u r e i n w h i c h s e e m i n g l y t h e s a m e p e d o g e n i c f e a t u r e h a d d i f f e r e n t n a m e s ( G r o s s m a n a n d C a r l i s l e , 1 9 6 9 ) . F o r e x a m p l e , W i n t e r s ( 1 9 4 2 ) p o i n t e d o u t t h a t w h a t h e r e f e r r e d t o a s a ” s i l i c a h a r d p a n ” h a d a l s o b e e n c a l l e d a I I I I ” h a r d p a n , s i l t p a n , ” o r ” X l a y e r . ” S m i t h a n d B r o w n i n g ( 1 9 4 6 ) p r e f e r r e d t h e t e r m ” s i l t p a n , ” b u t u s e d i t i n t e r c h a n g e a b l y w i t h ” h a r d p a n ” ; o t h e r s u s e d ” h a r d p a n ” e x c l u s i v e l y ( H e a r n , 1 9 2 4 ; N i k i f o r o f f e t a l . 1 9 4 8 ) . ” B r i t t l e p a n ” w a s a l s o u s e d ( W i n t e r s a n d S i m o n s o n , 1 9 5 1 ) . I n 1 9 5 1 , ” f r a g i p a n ” w a s o f fi c i a l l y i n c o r p o r a t e d i n t o t h e U n i t e d S t a t e s s o i l c l a s s i fi c a t i o n a n d m a p p i n g s c h e m e w h e n t h e t e r m a p p e a r e d i n t h e S o i l S u r v e y M a n u a l ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 5 1 ) . T h e f r a g i p a n d e s c r i p t i o n w a s l i s t e d a s a t y p e o f ” P a n ” u n d e r t h e c h a p t e r h e a d i n g ” S p e c i a l F o r m a t i o n s i n S o i l s . ” A t t h a t t i m e , p a n s c o u l d b e a s o i l h o r i z o n o r l a y e r a s l o n g a s i t w a s s t r o n g l y c o m p a c t e d , i n d u r a t e d , o r h i g h i n c l a y c o n t e n t . A n y z o n e i n t h e s o l u m , t h e r e f o r e , t h a t i m p e d e d w a t e r a n d r o o t p e n e t r a t i o n w a s a p a n . P a n s c o u l d a l s o b e g e n e t i c ( i . e . , f o r m e d b y m o d e r n p e d o g e n e s i s a n d w e a t h e r i n g ) o r r e l i c t ( i . e . , f o r m e d b y p a s t w e a t h e r i n g p r o c e s s e s ) . H e n c e , a f r a g i p a n w a s n o t n e c e s s a r i l y p e d o g e n i c i n o r i g i n . I n t h a t s a m e y e a r , W i n t e r s a n d S i m o n s o n ( 1 9 5 1 ) d e s c r i b e d f r a g i p a n s i n t h e i r r e v i e w o f s u b s o i l . T h e y w r o t e , ” t h e t e r m ’ f r a g i p a n ’ r e f e r s t o a h o r i z o n i n t h e p r o fi l e t h a t i s v e r y s l o w l y p e r m e a b l e , c o m p a c t o r d e n s e , h a r d w h e n d r y , a n d m o d e r a t e l y f r i a b l e t o f r i a b l e w h e n m o i s t ” ( p . 3 6 ) . C a r l i s l e e t a l . ( 1 9 5 7 ) p r o p o s e d t h a t t h e 1 9 5 1 d e s c r i p t i o n o f f r a g i p a n e m p h a s i z e t h e i m p o r t a n c e o f ” b r i t t l e n e s s . ” 1 3 I n 1 9 6 0 t h e S o i l S u r v e y S t a f f 3 p r o v i d e d a m o r e t h o r o u g h d e s c r i p t i o n , w h i c h s t i l l r e p r e s e n t s t h e b u l k o f w h a t i s c u r r e n t l y k n o w n a b o u t f r a g i p a n s : A f r a g i p a n ( m o d i fi e d f r o m L . f r a g i l i s , b r i t t l e ; a n d p a n , m e a n i n g b r i t t l e p a n ) i s a l o a m y s u b s u r f a c e h o r i z o n , o f t e n u n d e r l y i n g a B h o r i z o n . I t i s v e r y l o w i n o r g a n i c m a t t e r , h a s a h i g h b u l k d e n s i t y r e l a t i v e t o t h e s o l u m a b o v e , i s s e e m i n g l y c e m e n t e d w h e n d r y , h a v i n g h a r d o r v e r y h a r d c o n s i s t e n c e . W h e n m o i s t , a f r a g i p a n h a s m o d e r a t e o r w e a k b r i t t l e n e s s ( t e n d e n c y o f a p e d o r c l o d t o r u p t u r e s u d d e n l y w h e n p r e s s u r e i s a p p l i e d r a t h e r t h a n t o u n d e r g o s l o w d e f o r m a t i o n ) . I t i s u s u a l l y m o t t l e d , i s s l o w l y o r v e r y s l o w l y p e r m e a b l e t o w a t e r , a n d h a s f e w o r m a n y b l e a c h e d f r a c t u r e p l a n e s t h a t f o r m p o l y g o n s . M o s t c o m m o n l y , f r a g i p a n s h a v e a b r u p t o r c l e a r u p p e r b o u n d a r i e s a t d e p t h s o f 1 5 t o 4 0 i n c h e s [ 3 8 t o 1 0 2 c m ] b e l o w t h e o r i g i n a l s u r f a c e . T h e y v a r y b e t w e e n a f e w i n c h e s a n d s e v e r a l f e e t i n t h i c k n e s s a n d o r d i n a r i l y h a v e g r a d u a l o r d i f f u s e l o w e r b o u n d a r i e s . T h e y a r e n e a r l y f r e e o f r o o t s , e x c e p t f o r t h o s e i n b l e a c h e d c r a c k s a n d i n t h e i n t e r i o r s o f p e d s . M a n y f r a g i p a n s h a v e a m o d e r a t e t o s t r o n g p l a t y s t r u c t u r e w i t h i n t h e l a r g e p r i s m s . I n s o m e , h o w e v e r , t h e s t r u c t u r e w i t h i n t h e p r i s m s i s m o r e n e a r l y b l o c k y t h a n p l a t y , a n d t h e r e a r e v a r y i n g s t a g e s b e t w e e n p l a t y a n d b l o c k y . I n s o m e f r a g i p a n s t h e p r i s m s a r e m a s s i v e a n d w i t h o u t s e c o n d a r y s t r u c t u r e . . . T h e p o l y g o n a l n e t w o r k o f b l e a c h e d f r a c t u r e p l a n e s [ g r a y s t r e a k s ] i s f o r m e d b y w a t e r m o v i n g t h r o u g h d e s s i c a t i o n c r a c k s . O t h e r t h i n g s b e i n g e q u a l , t h e p o l y g o n s a r e s m a l l e s t i n t h e fi n e r t e x t u r e d m a t e r i a l s . F o r a g i v e n t e x t u r e , p o l y g o n s t e n d t o b e l a r g e r a s t h e d r y s e a s o n b e c o m e s s h o r t e r o r l e s s i n t e n s e . T h e b l e a c h e d f r a c t u r e p l a n e s a r e r a r e o r a b s e n t i n t h e c o a r s e s t t e x t u r e d m a t e r i a l s i n t h e m o s t h u m i d c l i m a t e s . I f a n a r g i l l i c h o r i z o n o v e r l i e s t h e p a n , m o v e m e n t o f t h e c l a y d o w n t h e f r a c t u r e p l a n e s u s u a l l y i s i n d i c a t e d b y r e l a t i v e l y t h i c k c l a y s k i n s . I f a s p o d i c h o r i z o n o v e r l i e s t h e f r a g i p a n , c l a y s k i n s i n t h e b l e a c h e d f r a c t u r e p l a n e s a r e o f t e n s c a r c e o r a b s e n t . ( p p . 5 6 - 5 7 ) 3 T h i s p u b l i c a t i o n i s k n o w n i n f o r m a l l y a s t h e ” 7 " I A p p r o x i m a t i o n . ” 1 4 F i f t e e n y e a r s l a t e r , ” f r a g i p a n ” w a s i n c l u d e d i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) a s a d i a g n o s t i c s u b s u r f a c e h o r i z o n , w h i c h ( s u b t l y ) i m p l i e s a p e d o g e n i c o r i g i n . W h i l e t h e d e s c r i p t i o n r e m a i n e d l a r g e l y t h e s a m e f r o m t h e 7 t h A p p r o x i m a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 6 0 ) , i t w a s e x p a n d e d u p o n b e c a u s e t h e b o d y o f f r a g i p a n l i t e r a t u r e h a d s i n c e g r o w n c o n s i d e r a b l y . A c c o r d i n g t o S o i l T a x o n o m y , t h e c l a s s i fi c a t i o n o f f r a g i p a n s w a s i m p o r t a n t b e c a u s e t h e y i m p e d e d d r a i n a g e a n d r o o t g r o w t h . D e s p i t e t h e i r s t a t e d i m p o r t a n c e , f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n r e m a i n e d a n i s s u e ( e m p h a s e s a r e m i n e ) : T h e r e i s n o k n o w n l a b o r a t o r y p r o c e d u r e f o r i d e n t i f y i n g a s a m p l e o f a f r a g i p a n . I d e n t i fi c a t i o n i s p r i m a r i l y a fi e l d p r o b l e m . A c o m b i n a t i o n o f c l u e s [ T a b l e 2 . 1 ] m u s t b e u s e d b e c a u s e t h e r e i s n o s i n g l e u n i q u e p r o p e r t y o f f r a g i p a n s . ( p . 4 4 ) S o i l T a x o n o m y a l s o p r o v i d e d a d i s c u s s i o n o f f r a g i p a n g e n e s i s , w h i c h I w i l l d i s c u s s l a t e r i n t h i s c h a p t e r . T h e n e x t s u b s t a n t i a l c h a n g e s t o t h e f r a g i p a n c o n c e p t o c c u r r e d i n t h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y " , 7 ” 1 E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) . A n e w s u b s e c t i o n c a l l e d ” S u m m a r y o f P r o p e r t i e s ” r e p l a c e d t h e l i s t o f ” c l u e s ” u s e d i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . I n o r d e r t o b e i d e n t i fi e d a s f r a g i p a n a s u b s u r f a c e h o r i z o n w a s r e q u i r e d t o e x h i b i t a l l fi v e o f t h e l i s t e d p r o p e r t i e s , w h i c h i n c l u d e : ( 1 ) h o r i z o n 4 T h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y s e r v e t w o p u r p o s e s : ( 1 ) i t c a n b e u s e d e a s i l y t o c l a s s i f y s o i l s i n t h e fi e l d , a n d ( 2 ) i t r e fl e c t s t h e m o s t r e c e n t c h a n g e s i n t h e c l a s s i fi c a t i o n o f s o i l s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 8 ) . T h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y ( a l l e d i t i o n s ) s e r v e t o r e p l a c e t h e o r i g i n a l k e y s i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . 1 5 T a b l e 2 . 1 . L i s t o f ” c l u e s ” f o r f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . C l u e D e s c r i p t i o n 1 A f r a g i p a n l i e s b e n e a t h a n e l u v i a l h o r i z o n . A f r a g i p a n c o m m o n l y h a s a n A 2 ( E ’ ) h o r i z o n b e t w e e n i t a n d a n o v e r l y i n g 2 h o r i z o n i f a n a r g i l l i c o r c a m b i c h o r i z o n i s a b o v e t h e f r a g i p a n . A f r a g i p a n c o m m o n l y h a s ” b l e a c h e d v e r t i c a l s t r e a k s t h a t f o r m a r o u g h l y p o l y g o n a l p a t t e r n o n a h o r i z o n t a l p l a n e ” ( p . 4 4 ) i f i t i s n o t s a t u r a t e d f o r l o n g 3 p e r i o d s ; s t r e a k s a r e b o u n d e d b y s t r o n g b r o w n o r r e d d i s h b r o w n z o n e s w h e n m a n g a n e s e a n d i r o n h a v e a c c u m u l a t e d . T h i s c o l o r p a t t e r n m a y b e a b s e n t i f t h e f r a g i p a n i s s a t u r a t e d f o r l o n g p e r i o d s o r i s s a n d y i n t e x t u r e . A b r i t t l e m a t r i x ( m o i s t ) o r f i r m m a t r i x ( d r y ) c o m p r i s e s 2 6 0 % o f t h e s u b h o r i z o n v o l u m e t o b e a f r a g i p a n . A f r a g i p a n h a s v i r t u a l l y n o f i n e f e e d e r r o o t s i n i t s b r i t t l e p a r t s . T r e e t a p 5 r o o t s , h o w e v e r , h a v e b e e n n o t e d t o p e n e t r a t e a f r a g i p a n . R o o t s m a y b e i n t h e b l e a c h e d v e r t i c a l s t r e a k s , b u t n o t a t i n t e r v a l s < 1 0 c m . T h e t e x t u r e o f a f r a g i p a n i s g e n e r a l l y l o a m y ; t h e fi n e - e a r t h f r a c t i o n t e x t u r e m u s t b e fi n e r t h a n fi n e s a n d . C l a y c o n t e n t i s u s u a l l y < 3 5 ° / o . 7 A i r - d r i e d f r a g m e n t s o f a f r a g i p a n s l a k e o r f r a c t u r e i n w a t e r . t h i c k n e s s o f 2 1 5 c m ; ( 2 ) e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s w i t h i n t h e h o r i z o n o r o n t h e f a c e s o f t h e s t r u c t u r a l u n i t s ; ( 3 ) s t r u c t u r e t h a t i s v e r y c o a r s e p r i s m a t i c , c o l u m n a r o r b l o c k y o f a n y g r a d e , o r w e a k s t r u c t u r e o f a n y g r a d e , o r i s m a s s i v e , a n d h a s s t r u c t u r a l u n i t s w i t h a n a v e r a g e s p a c i n g o f 1 0 c m ; ( 4 ) a i r - d r y f r a g m e n t s f r o m 5 0 % o f t h e h o r i z o n s l a k e i n w a t e r ; a n d ( 5 ) a fi r m o r fi r m e r c o n s i s t e n c e , a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e a t f i e l d c a p a c i t y , a n d l a c k s v i r t u a l l y a l l r o o t s i n 2 6 0 % o f t h e h o r i z o n . T h e w o r d ” c o m m o n l y ” w a s a l s o a d d e d t o d e s c r i b e t h e r e l a t i v e l y l o w o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t o f f r a g i p a n s a n d h i g h b u l k d e n s i t y r e l a t i v e t o i t s o v e r l y i n g h o r i z o n s ; t h i s a l l o w e d e x e m p t i o n s f r o m t h e s e t w o c r i t e r i a . T h o u g h a p e d o g e n i c o r i g i n h a d p r e v i o u s l y b e e n i m p l i e d f o r f r a g i p a n s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) , i t w a s n o w a r e q u i r e d p r o p e r t y . A s u b s u r f a c e h o r i z o n m e e t i n g a l l o t h e r 1 6 f r a g i p a n c r i t e r i a h a d t o a l s o e x h i b i t e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s o n a t l e a s t t h e f a c e s o f s t r u c t u r a l u n i t s f o r i t t o b e d e s i g n a t e d a s s u c h . T h e m o s t s i g n i fi c a n t c o n t r i b u t i o n t o t h e f r a g i p a n c o n c e p t i n t h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y , 7 ” ! E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) w a s t h e r e c o g n i t i o n o f ” f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ” a s a ” d i a g n o s t i c s o i l c h a r a c t e r i s t i c . ” T h i s d e s i g n a t i o n c a m e a f t e r r e s e a r c h e r s a d v o c a t e d t h e n e e d f o r n o t o n l y i d e n t i f y i n g m a t e r i a l s t h a t e x h i b i t f r a g i c c h a r a c t e r o r p r o p e r t i e s ( L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ) , b u t a l s o f o r t h e t a x o n o m i c c l a s s i fi c a t i o n o f s o i l s t h a t c o n t a i n s t h e m t o r e fl e c t t h i s a t a s u b g r o u p l e v e l ( S m i t h a n d D a n i e l s , 1 9 8 9 ) . M o r e o v e r , S m i t h ( 1 9 8 6 ) a d m i t t e d t h a t d e fi n i n g n e w s u b g r o u p s f o r t h e s e s o i l s w a s m o r e s i m p l e t h a n e s t a b l i s h i n g ” a n e w d i a g n o s t i c h o r i z o n t h a t i s s o m e w h e r e b e t w e e n a f r a g i p a n a n d n o f r a g i p a n ” ( p . 7 6 ) . C o n s e q u e n t l y , t h e f o l l o w i n g d e s c r i p t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s w a s p r o v i d e d i n K e y s t o S o i l T a x o n o m y , 7 t h E d i t i o n ( e m p h a s e s i n i t a l i c s a r e m i n e ) : F r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a r e s i m i l a r t o t h e e s s e n t i a l p r o p e r t i e s o f a f r a g i p a n . T h e y h a v e n e i t h e r t h e l a y e r t h i c k n e s s n o r v o l u m e r e q u i r e m e n t s o f t h e f r a g i p a n . F r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a r e i n s u b s u r f a c e h o r i z o n s , a l t h o u g h t h e y c a n b e a t o r n e a r t h e s u r f a c e i n t r u n c a t e d s o i l s . . . . A g g r e g a t e s w i t h f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s h a v e e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s , i n c l u d i n g o n e o r m o r e o f t h e f o l l o w i n g : O r i e n t e d c l a y w i t h i n t h e m a t r i x o r o n f a c e s o f p e d s ; R e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s w i t h i n t h e m a t r i x o r o n f a c e s o f p e d s ; S t r o n g o r m o d e r a t e s o i l s t r u c t u r e ; A n d c o a t i n g s o f a l b i c m a t e r i a l s o r u n c o a t e d s i l t a n d s a n d g r a i n s o n f a c e s o f p e d s o r i n s e a m s . P e d s w i t h t h e s e p r o p e r t i e s a r e c o n s i d e r e d t o h a v e f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s r e g a r d l e s s o f w h e t h e r t h e d e n s i t y a n d b r i t t l e n e s s a r e p e d o g e n i c o r n o t . 1 7 S o i l a g g r e g a t e s w i t h f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s m u s t : 1 . H a v e e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s w i t h i n t h e a g g r e g a t e s o r a t a m i n i m u m , o n t h e f a c e s o f t h e a g g r e g a t e s ; Q d 2 . S l a k e w h e n a i r - d r y f r a g m e n t s o f t h e n a t u r a l f a b r i c , 5 t o 1 0 c m i n d i a m e t e r , a r e s u b m e r g e d i n w a t e r ; _ a _ I ; c _ i 3 . H a v e a fi r m o r fi r m e r c o n s i s t e n c e a n d a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e w h e n s o i l w a t e r i s a t o r n e a r fi e l d c a p a c i t y ; a n d 4 . R e s t r i c t t h e e n t r y o f r o o t s i n t o t h e m a t r i x w h e n s o i l w a t e r i s a t o r n e a r c a p a c i t y . ( p . 3 5 ) T h e d e s i g n a t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s a l l o w e d t h e a d d i t i o n o f m a n y n e w I I s u b g r o u p s ( e . g . , s u b g r o u p s w i t h t h e a d j e c t i v e s ” F r a g i c , ” F r a g i a q u i c , ” o r ” A e r i c F r a g i c ” ) t o S o i l T a x o n o m y . C o n s e q u e n t l y , m a n y e x i s t i n g s o i l s e r i e s w e r e r e c l a s s i fi e d . O n l y o n e s u b s t a n t i a l c h a n g e t o t h e f r a g i p a n d e fi n i t i o n o c c u r r e d i n t h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y , 8 ” ? E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 8 ) : t h e s u b s e c t i o n ” S u m m a r y o f P r o p e r t i e s ” w a s c a l l e d ” R e q u i r e d C h a r a c t e r i s t i c s . ” W i t h t h e p u b l i c a t i o n o f S o i l T a x o n o m y , 2 ’ “ E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) , n o c h a n g e s w e r e m a d e w i t h r e s p e c t t o f r a g i p a n ’ s i n c l u s i o n a s a d i a g n o s t i c s u b s u r f a c e h o r i z o n , s i g n i fi c a n c e t o s o i l c l a s s i fi c a t i o n , o r r e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s . T h e i n t r o d u c t i o n , h o w e v e r , w a s l o n g e r t h a n i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) a n d e m b o d i e d t h e c u r r e n t c o n c e p t o f f r a g i p a n s . I h a v e h i g h l i g h t e d s o m e o f t h e m o s t n o t e w o r t h y p o i n t s m a d e o r a d d e d t o t h e m o d i fi e d i n t r o d u c t i o n b e l o w ( e m p h a s e s a r e m i n e ) : 1 8 A f r a g i p a n . . . i s a n a l t e r e d s u b s u r f a c e h o r i z o n , 1 5 c m o r m o r e t h i c k , t h a t r e s t r i c t s t h e e n t r y o f w a t e r a n d r o o t s i n t o t h e s o i l m a t r i x . I t m a y , b u t d o e s n o t n e c e s s a r i l y , u n d e r l i e a n a r g i l l i c , c a m b i c , a l b i c , o r s p o d i c h o r i z o n . I t i s c o m m o n l y w i t h i n a n a r g i l l i c h o r i z o n , b u t s o m e a r e w i t h i n a n a l b i c h o r i z o n . C o m m o n l y , i t h a s a r e l a t i v e l y l o w c o n t e n t o f o r g a n i c m a t t e r a n d a h i g h b u l k d e n s i t y r e l a t i v e t o t h e h o r i z o n s a b o v e i t . T h e f r a g i p a n h a s a h a r d o r h a r d e r r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s w h e n d r y . W h e n m o i s t , i t h a s a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e i n 6 0 p e r c e n t o r m o r e o f t h e v o l u m e . T h e t e r m ” m a n n e r o f f a i l u r e ” r e f e r s t o t h e t e n d e n c y o f a p e d o r c l o d t o r u p t u r e s u d d e n l y r a t h e r t h a n t o u n d e r g o s l o w d e f o r m a t i o n w h e n p r e s s u r e i s a p p l i e d . A i r - d r i e d f r a g m e n t s s l a k e . . . i n w a t e r . M o s t f r a g i p a n s h a v e r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s , s h o w e v i d e n c e o f t r a n s l o c a t i o n o f c l a y , a n d h a v e l o w o r v e r y l o w s a t u r a t e d h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y . S o m e f r a g i p a n s c o n s i s t o f a l b i c m a t e r i a l s . M o s t f r a g i p a n s h a v e a v e r y c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e . S o m e h a v e w e a k t o s t r o n g , t h i c k p l a t y o r l e n t i c u l a r s t r u c t u r e w i t h i n t h e p r i s m s . I n o t h e r s , t h e s e c o n d a r y s t r u c t u r e i s m o r e n e a r l y w e a k c o a r s e b l o c k y t h a n p 1 a t y . . . . S o m e h a v e n o s e c o n d a r y s t r u c t u r e , a n d s o m e a p p e a r m a s s i v e . M a n y h a v e b l e a c h e d , r o u g h l y v e r t i c a l f a c e s o r b o r d e r s o f p r i s m s t h a t l o o k l i k e s e a m s i n v e r t i c a l c r o s s s e c t i o n . T h e s p a c i n g o f a n y s e p a r a t i o n s o r b l e a c h e d s e a m s t h a t a r e b e t w e e n t h e s t r u c t u r a l u n i t s a n d a l l o w t h e e n t r y o f r o o t s a v e r a g e s 1 0 c m o r m o r e o n t h e h o r i z o n t a l d i m e n s i o n s . T h e s e a m s c o m m o n l y h a v e l e s s c l a y i n t h e u p p e r p a r t t h a n i n t h e l o w e r p a r t . T h e y f o r m a p o l y g o n a l p a t t e r n i n h o r i z o n t a l c r o s s s e c t i o n . M o s t c o m m o n l y , a f r a g i p a n h a s a n a b r u p t o r c l e a r u p p e r b o u n d a r y a t a d e p t h o f 5 0 t o 1 0 0 c m . . . . T h e p a n r a n g e s f r o m a b o u t 1 5 t o 2 0 0 c m i n t h i c k n e s s . T h e l o w e r b o u n d a r y c o m m o n l y i s g r a d u a l o r d i f f u s e . A f r a g i p a n i s v i r t u a l l y f r e e o f r o o t s , e x c e p t i n t h e b l e a c h e d s e a m s a n d o n t h e f a c e s o f p r i s m s . I n m a n y f r a g i p a n s t h e b l e a c h e d m a t e r i a l s a r e n o t b r i t t l e w h e n m o i s t , a l t h o u g h t h e y m a y b e h a r d w h e n d r y . . . . C l a y fi l m s a r e o n t h e f a c e s o f p e d s o r o n p o r e fi l l i n g s . O r i e n t e d c l a y i s i n t h e m a t r i x o f s o m e f r a g i p a n s . F r a g i p a n s c o n s i s t i n g o f a l b i c m a t e r i a l s c o m m o n l y d o n o t h a v e b o d i e s o f o r i e n t e d c l a y . ( p p . 3 9 - 4 0 ) A d d i t i o n a l l y , m o d i fi c a t i o n s w e r e m a d e t o t h e ” G e n e s i s ” ( w h i c h I w i l l d i s c u s s l a t e r ) a n d ” I d e n t i fi c a t i o n ” s u b s e c t i o n s o f t h e f r a g i p a n d e fi n i t i o n . O n l y f o u r f a c t o r s w e r e p r o v i d e d t o a i d i n t h e i d e n t i fi c a t i o n o f f r a g i p a n s ( T a b l e 2 . 2 ) . T h e 1 9 T a b l e 2 . 2 . F a c t o r s i n f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . F a c t o r D e s c r i p t i o n 1 A f r a g i p a n h a s a m i n i m u m t h i c k n e s s o f 1 5 c m . A f r a g i p a n s h o w s e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s a n d b r i t t l e n e s s a n d d e n s i t y . E v i d e n c e i s i n t h e f o r m o f b o d i e s o f o r i e n t e d c l a y , c l a y f i l m s , a l b i c 2 m a t e r i a l s , a n d / o r b o t h r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s a n d s o i l s t r u c t u r e . ( T h i s c r i t e r i o n d i f f e r e n t i a t e s a f r a g i p a n f r o m d e n s e p a r e n t m a t e r i a l s . ) 3 A f r a g i p a n e x h i b i t s a c o m b i n a t i o n o f p r o p e r t i e s t h a t i m p e d e t h e g r o w t h o f r o o t s o r i n f i l t r a t i o n o f w a t e r i n 2 6 0 % o f t h e h o r i z o n . 4 A i r - d r y f r a g m e n t s ( 5 t o 1 0 c m i n d i a m e t e r ) o f t h e n a t u r a l s o i l f a b r i c f r o m > 5 0 % o f t h e h o r i z o n s l a k e i n w a t e r . d e s c r i p t i o n o f t r a g i c s o i l p r 0 p e r t i e s a n d t h e i r r e q u i r e d p r o p e r t i e s r e m a i n e d u n c h a n g e d s i n c e i t s i n c l u s i o n i n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 6 ) . T h e f r a g i p a n c o n c e p t h a s r e m a i n e d r e l a t i v e l y t h e s a m e s u b s e q u e n t t o i t s t r e a t m e n t i n t h e 7 t h A p p r o x i m a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 6 0 ) . T w o m o d i fi c a t i o n s t o t h e c o n c e p t , h o w e v e r , d e s e r v e s p e c i a l m e n t i o n : t h e p e d o g e n i c n a t u r e o f a f r a g i p a n a n d t h e r e c o g n i t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s . T h e c h a n g e f r o m a f r a g i p a n b e i n g c o n s i d e r e d a ” s p e c i a l f o r m a t i o n i n s o i l p r o fi l e s ” ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 5 1 ) t o b e i n g d e s i g n a t e d a d i a g n o s t i c s u b s u r f a c e h o r i z o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) h a d i m p o r t a n t ( b u t s u b t l e a t fi r s t ) i m p l i c a t i o n s i n t h e w a y t h a t f r a g i p a n s h a v e s i n c e b e e n p e r c e i v e d , c h a r a c t e r i z e d , a n d c l a s s i fi e d . T h e i m p o r t a n c e o f t h i s c r i t e r i o n w a s s p e c i fi c a l l y e m p h a s i z e d i n t h e K e y s t o S o i l T a x o n o m y , 7 " ! E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) . F r o m t h a t p o i n t o n f r a g i p a n s w e r e s p e c i fi c a l l y r e q u i r e d t o e x h i b i t e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s . H e n c e , b r i t t l e , c o m p a c t , o r d e n s e p a r e n t m a t e r i a l s w e r e n o l o n g e r p a r t o f t h e f r a g i p a n c o n c e p t . 2 0 T h e r e c o g n i t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) w a s t h e s e c o n d s u b s t a n t i a l m o d i f i c a t i o n , p r i m a r i l y t o S o i l T a x o n o m y , b u t a l s o t o t h e f r a g i p a n c o n c e p t . N o l o n g e r w a s a h o r i z o n s t r i c t l y a f r a g i p a n o r n o t ; d e g r e e s o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n w e r e n o w r e c o g n i z e d e v e n i f a h o r i z o n f a i l e d t o m e e t t h e t h i c k n e s s a n d v o l u m e r e q u i r e m e n t s o f a f r a g i p a n p r o p e r . M o r e o v e r , t h e r e c o g n i t i o n o f t r a g i c p r o p e r t i e s i n a s o l u m h a d a p r o f o u n d e f f e c t o n i t s t a x o n o m i c c l a s s i fi c a t i o n : r o u g h l y 3 7 n e w s u b g r o u p s w e r e a d d e d t o S o i l T a x o n o m y . C O M M O N F R A G I P A N P R O P E R T I E S A N D T H E I R D I S T R I B U T I O N D e s p i t e m o d i fi c a t i o n s t o t h e f r a g i p a n ” d e fi n i t i o n ” ( e . g . , S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 5 1 ; 1 9 6 0 ; 1 9 7 5 ; 1 9 9 6 ; 1 9 9 8 ; 1 9 9 9 ) , a f e w p r o b l e m s r e m a i n a n d m o s t o f t h e s e r e v o l v e a r o u n d t h e i s s u e o f f r a g i p a n g e n e s i s ( d i s c u s s e d i n t h e n e x t s e c t i o n ) . T h i s i s s u e , h o w e v e r , m a y b e p a r t i a l l y d u e t o t h e f a c t t h a t n o o n e f e a t u r e i s a s s o c i a t e d w i t h a f r a g i p a n . R a t h e r , f r a g i p a n s a r e s e e m i n g l y a s s o c i a t e d w i t h a g r o u p o f a t t r i b u t e s ( T a b l e 2 . 3 ) . A l t h o u g h t h e s e a t t r i b u t e s a r e e x p r e s s e d t o v a r y i n g d e g r e e s , t h e r e a r e s e v e r a l t h a t a p p e a r r e p e a t e d l y i n t h e l i t e r a t u r e . D a n i e l s e t a l . ( 1 9 6 6 ) e x p l a i n e d , ” C o n s i d e r i n g t h e w i d e r a n g e i n p r o p e r t i e s o f t h e o v e r l y i n g h o r i z o n s a n d t h e d i f f e r e n t c l i m a t i c r e g i m e s a n d p a r e n t m a t e r i a l s , i t i s r e m a r k a b l e t h a t m o s t a u t h o r s d e s c r i b e f r a g i p a n s t h a t h a v e a t l e a s t g r o s s l y s i m i l a r m o r p h o l o g y ” ( p . 3 7 6 ) . E v e n m o r e n o t e w o r t h y i s t h a t t h e s e c o m m o n a t t r i b u t e s o c c u r i n f r a g i p a n s r e g a r d l e s s o f l o c a t i o n . G e n e r a l l y , f r a g i p a n s o c c u r i n m i d - l a t i t u d e l o c a t i o n s w i t h u d i c o r a q u i c m o i s t u r e r e g i m e s f o r m e d i n 2 1 T a b l e 2 . 3 . T h e m o s t c o m m o n l y r e p o r t e d f r a g i p a n a t t r i b u t e s . A t t r i b u t e 1 o c c u r s i n r e s i d u a l o r t r a n s p o r t e d p a r e n t m a t e r i a l s ( l o w i n C a C 0 3 c o n t e n t ) 2 s h o w s e v i d e n c e o f p e d o g e n e s i s 3 o c c u r s a s a n e l u v i a l o r i l l u v i a l h o r i z o n 4 a b r u p t u p p e r b o u n d a r y , b u t d i f f u s e l o w e r b o u n d a r y 5 b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e 6 f r a g m e n t s s l a k e i n w a t e r 7 l o a m y t e x t u r e ( w i t h l o w c l a y c o n t e n t ) 8 l a c k s a p p r e c i a b l e s o l u b l e s a l t s 9 l o w o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t 1 0 h i g h b u l k d e n s i t y 1 1 v e r y c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e 1 2 s t r u c t u r a l u n i t f a c e s a p p e a r b l e a c h e d 1 3 l o w v e r t i c a l s a t u r a t e d h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y 1 4 i m p e d e s w a t e r i n f i l t r a t i o n a n d r o o t g r o w t h m e d i u m - t e x t u r e d a c i d i c p a r e n t m a t e r i a l o f v a r i a b l e o r i g i n ( W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ) . T h e y a r e a l s o f o u n d i n a r e a s h a v i n g f r i g i d , m e s i c , o r t h e r m i c s o i l t e m p e r a t u r e r e g i m e s ( H u d n a l l a n d W i l l i a m s , 1 9 8 9 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ) a n d t y p i c a l l y u n d e r f o r e s t e d v e g e t a t i o n ( W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ) . A l t h o u g h i n t e r n a t i o n a l i d e n t i fi c a t i o n o f f r a g i p a n s i s t r o u b l e s o m e ( W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ) , t h e y h a v e b e e n r e p o r t e d i n m a n y E u r o p e a n c o u n t r i e s , N e w Z e a l a n d , a n d B r a z i l ( A p p e n d i x B ) . F r a g i p a n s h a v e b e e n i d e n t i fi e d i n N o r t h A m e r i c a p r i m a r i l y e a s t o f 9 6 ' W l o n g i t u d e 5 a n d t o a m u c h s m a l l e r e x t e n t i n t h e W e s t ( v i z . I d a h o , O r e g o n , a n d W a s h i n g t o n i n t h e U S . a n d B r i t i s h C o l u m b i a i n C a n a d a ) . 5 T h i s m e r i d i a n r o u g h l y m a r k s t h e c o n t a c t b e t w e e n t h e u d i c ( t o t h e e a s t ) a n d u s t i c ( t o t h e w e s t ) s o i l m o i s t u r e r e g i m e s i n t h e c o n t e r m i n o u s U . S . F R A G I P A N E V O L U T I O N F r a g i p a n e v o l u t i o n h a s e l u d e d u s ( n a m e l y s t u d e n t s , a c a d e m i c a n d p r o f e s s i o n a l r e s e a r c h e r s , s o i l m a p p e r s a n d c l a s s i fi e r s , f a r m e r s , e n g i n e e r s , e t c . ) f o r m a n y y e a r s a n d p r o b a b l y w i l l f o r m a n y m o r e . P u t s i m p l y , ” t h e g e n e s i s [ e v o l u t i o n ] o f f r a g i p a n s [ a n d f r a g i c p r o p e r t i e s ] i s o b s c u r e ” ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 6 0 , p . 5 6 ; 1 9 7 5 , p . 4 2 ; 1 9 9 9 , p . 4 0 ) . I n f a c t , a f e w a u t h o r s h a v e s u g g e s t e d t h a t n o c o m m o n p r o c e s s e x i s t s f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n : ” M a n y k i n d s o f h o r i z o n s , h a v i n g s l i g h t l y t o d i s t i n c t l y d i f f e r e n t m o r p h o l o g y , h a v e b e e n i d e n t i fi e d a s a n d c a l l e d f r a g i p a n s . I t w o u l d s e e m h i g h l y u n l i k e l y t h a t a l l o f t h e s e h o r i z o n s h a v e h a d t h e s a m e g e n e s i s ” ( B u n t l e y e t a l . , 1 9 7 7 , p . 4 0 6 ) . W h i l e t h i s p o i n t h a s s o m e m e r i t , m o s t f r a g i p a n r e s e a r c h e r s s u c c e s s f u l l y d o d g e t h i s i s s u e b y f o c u s i n g o n a n d a t t e m p t i n g t o e x p l a i n o n e s o i l f o r m e d i n o n e p a r e n t m a t e r i a l t h a t o c c u r s i n o n e g e n e r a l l o c a t i o n ( e . g . , H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 8 1 ; B r y a n t , 1 9 8 9 ; B r u c e , 1 9 9 6 ) . O n t h e o t h e r h a n d , s o m e r e s e a r c h e r s c o n t i n u e t o f o c u s o n t h e u n d e n i a b l e c o m m o n a l t i e s a m o n g f r a g i p a n s a n d s t r i v e t o d e v e l o p a m o r e u n i v e r s a l m o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n ( e . g . , V a n V l i e t a n d L a n g o h r , 1 9 8 1 ; S m a l l e y a n d D a v i n , 1 9 8 2 ; S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ; C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ) . R e g a r d l e s s o f t h i s i s s u e , f r a g i p a n s a r e c o n s i d e r e d p e d o g e n i c h o r i z o n s . S o i l T a x o n o m y h a s p r o v i d e d d e s c r i p t i o n s o f t h e i r g e n e s i s , h o w e v e r o b s c u r e t h e y m a y b e , b e g i n n i n g w i t h t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 7 5 ) . 2 3 F R A G I P A N G E N E S I S A C C O R D I N G T O S O I L T A X O N O M Y T h e g e n e t i c d e s c r i p t i o n i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) b e g a n w i t h a l i s t o f e v i d e n c e f o r t h e p e d o g e n i c o r i g i n o f f r a g i p a n s : ( 1 ) a r e r o u g h l y p a r a l l e l t o t h e s o i l s u r f a c e ; ( 2 ) h a v e t h e i r u p p e r m o s t s u r f a c e s b e t w e e n 4 0 a n d 8 0 c m b e l o w a n u n e r o d e d s o i l s u r f a c e ; ( 3 ) f o r m i n p a r e n t m a t e r i a l w i t h v a r i a b l e o r i g i n s y e t a r e l o a m y i n t e x t u r e , l o w i n c a r b o n a t e c o n t e n t , a n d h a v e a m e a s u r a b l e s i l t o r v e r y fi n e s a n d c o n t e n t ; ( 4 ) u n d e r l i e v a r i o u s o t h e r h o r i z o n s ( n o t c a l c a r e o u s h o r i z o n s t h o u g h ) , o c c u r i n p r o fi l e s w h o s e s o i l w a t e r d r a i n s t o t h e w a t e r t a b l e , a n d o c c u r a t d e p t h s t h a t r a r e l y f r e e z e ; ( 5 ) m a y o c c u r a s e l u v i a l o r i l l u v i a l h o r i z o n s i f t h e p r o fi l e i s b i s e q u a l ; a n d ( 6 ) o c c u r u n d e r f o r e s t v e g e t a t i o n . T h i s l i s t w a s f o l l o w e d b y a d e s c r i p t i o n o f a g e n t s o r m e c h a n i s m s t h a t m a y b e r e s p o n s i b l e f o r f r a g i c - p r o p e r t i e s . A c c o r d i n g t o t h e a u t h o r s , t h e b l e a c h e d p o l y g o n a l s t r e a k s f o r m b y r e d o x c o n d i t i o n s i n d e s i c c a t i o n c r a c k s , w h i c h r e s u l t s i n t h e r e m o v a l o f ” f r e e ” F e f r o m t h e s e a r e a s . C l a y i l l u v i a t i o n a l o n g p r i s m s u r f a c e s i s c o m m o n i f t h e f r a g i p a n i s o v e r l a i n b y a n a r g i l l i c h o r i z o n . C l o s e l y p a c k e d m i n e r a l g r a i n s h a v e o f t e n b e e n f o u n d i n t h e i n t e r i o r s o f p o l y g o n a l u n i t s , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h t h e e l e v a t e d b u l k d e n s i t y o f t h e f r a g i p a n r e l a t i v e t o s u p e r j a c e n t h o r i z o n s . A d d i t i o n a l l y , f r a g i p a n h a r d n e s s i s a t t r i b u t e d t o c l o s e - p a c k e d m i n e r a l g r a i n s a n d i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y . B r i t t l e n e s s , h o w e v e r , h a s b e e n a t t r i b u t e d t o w e a k c e m e n t a t i o n b y a n u m b e r o f p o s s i b l e a g e n t s . T h e a u t h o r s a l s o m a i n t a i n t h a t f r a g i p a n s 2 4 f o r m e d i n g l a c i a l t i l l m a y h a v e i n h e r i t e d i t s h i g h b u l k d e n s i t y f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l s ( d u e t o t h e w e i g h t o f t h e g l a c i e r t h a t d e p o s i t e d t h e m ) , b u t t h a t t h e f r a g i p a n s s t i l l r e fl e c t t h e i n fl u e n c e o f o t h e r ( p e d o g e n i c ) f a c t o r s . T h e d e s c r i p t i o n o f f r a g i p a n g e n e s i s c h a n g e d l i t t l e i n S o i l T a x o n o m y , 2 n d E d i t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) d e s p i t e t h e f a c t t h a t o v e r f o r t y p a p e r s ‘ ( s p e c i fi c a l l y a d d r e s s i n g f r a g i p a n g e n e s i s i n t h e U S . ) w e r e p u b l i s h e d s i n c e 1 9 7 5 . A d d e d t o t h e l i s t o f e v i d e n c e w e r e c r i t e r i a f o r f r a g i p a n s t o e x h i b i t o n e o r m o r e s p e c i fi c p e d o g e n i c t r a i t s ( o t h e r t h a n d e n s i t y a n d b r i t t l e n e s s ) , a n d t h a t f r a g i p a n s o c c u r o n l y i n s o i l s t h a t h a v e d o w n w a r d w a t e r m o v e m e n t a n d a t d e p t h s t h a t r a r e l y f r e e z e . R e m o v e d f r o m t h e l i s t w a s t h e r e s t r i c t i o n t h a t f r a g i p a n s d i d n o t u n d e r l i e a c a l c a r e o u s h o r i z o n . T h e d e s c r i p t i o n o f t r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d m e c h a n i s m s t h a t f o l l o w e d c h a n g e d v e r y l i t t l e f r o m t h a t p r o v i d e d i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . F R A G I C - P R O P E R T Y A G E N T S T h r o u g h o u t t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e , a u t h o r s h a v e t y p i c a l l y a i m e d t o e x p l a i n t r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s , m e c h a n i s m s ( i . e . , p r o c e s s e s r e s p o n s i b l e ) f o r f r a g i c p r o p e r t i e s , o r b o t h . T h e c o m m o n s e n t i m e n t o f t h e s e a u t h o r s i s t h a t o n l y a f t e r t h e s e i s s u e s a r e e l u c i d a t e d c a n t h e y b e g i n t o m a k e i n f e r e n c e s c o n c e r n i n g 5 T h i s n u m b e r d o e s n o t i n c l u d e t h e s e s a n d d i s s e r t a t i o n s , o f w h i c h t h e r e w e r e a t l e a s t 3 0 t h a t a d d r e s s e d f r a g i p a n g e n e s i s f r o m 1 9 7 5 t o 1 9 9 9 . 2 5 f r a g i p a n e v o l u t i o n . F o r t h i s r e a s o n , I w i l l d i s c u s s f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d t h e i r m e c h a n i s m s b e f o r e d i s c u s s i n g s e l e c t m o d e l s p r o p o s e d f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n ( s e e C h a p t e r 5 ) . F r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a r e t h e m a t e r i a l s o r c o n d i t i o n s t h a t p r o d u c e o r a r e c a p a b l e o f p r o d u c i n g f r a g i c - p r o p e r t i e s i n a p a r e n t - m a t e r i a l l a y e r o r s o i l h o r i z o n . I h a v e i d e n t i fi e d t h r e e g e n e r a l c l a s s e s ’ o f f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s : s o i l p l a s m a , s o i l f a b r i c , a n d i n h e r i t e d ( f r o m a p a r e n t m a t e r i a l o r p a l e o s o l ) . T y p i c a l l y , f r a g i c p r o p e r t i e s s u c h a s b r i t t l e n e s s , h a r d n e s s , s t r e n g t h , d e n s i t y , a n d S l a k i n g h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o s o i l p l a s m a ( i . e . , s o i l m a t e r i a l c a p a b l e o f b e i n g t r a n s l o c a t e d , r e o r g a n i z e d , o r c o n c e n t r a t e d b y p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( B r e w e r , 1 9 6 4 ) ) . A l u m i n o s i l i c a t e s , a m o r p h o u s s i l i c a o r a l u m i n o u s c o m p o u n d s , g e l s , h y d r o u s o x i d e s o f s i l i c o n a n d a l u m i n u m , s i l i c a t e c l a y , c l a y , d i s p e r s e d c l a y , i r o n o x i d e s , a n d s e s q u i o x i d e s h a v e a l l b e e n i d e n t i fi e d a s o r n a m e d f r a g i c - p r o p e r t i e s a g e n t s i n t h e l i t e r a t u r e . T h e s e m a t e r i a l s m a y b e m a n i f e s t e d i n a n u m b e r o f w a y s i n c l u d i n g c o a t i n g s o r c u t a n s , b i n d i n g / b o n d i n g / c e m e n t i n g a g e n t s , o r v o i d i n fi l l i n g s ( o r p e d o t u b u l e s ) . S o m e a u t h o r s h a v e a t t r i b u t e d f r a g i c p r o p e r t i e s t o s o i l f a b r i c , w h i c h i s t h e o r g a n i z a t i o n o r s p a t i a l a r r a n g e m e n t o f a l l s o i l c o n s t i t u e n t s ( B u l l o c k e t a l . , 1 9 8 5 ) . F r a g i p a n c o n s i s t e n c e ( b r i t t l e n e s s , c o m p a c t n e s s , a n d r u p t u r e - r e s i s t a n c e ) , 7 I d e v e l o p e d t h e s e t h r e e c l a s s e s o f f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s b a s e d o n c o m m o n t r e n d s I e n c o u n t e r e d t h r o u g h o u t t h e l i t e r a t u r e . 2 6 s t r e n g t h , h a r d n e s s , a n d d e n s i t y h a v e a l l b e e n a t t r i b u t e d t o t h e f a b r i c o f a f r a g i p a n . T h i s a g e n t m a y b e m a n i f e s t e d a s c l o s e - o r d e n s e - p a c k e d g r a i n s , i n t e r g r a i n b r i d g e s c o m p o s e d o f v a r i o u s m a t e r i a l s , i n t e r l o c k i n g o r c o l l a p s e d m a t r i c e s , o r d i s r u p t e d v o i d s w i t h i n t h e f r a g i p a n . T h e t h i r d w a y t h a t a u t h o r s t e n d t o d e s c r i b e f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s i s t o m e r e l y s t a t e t h a t t h e y h a v e b e e n i n h e r i t e d f r o m e i t h e r a p a r e n t m a t e r i a l o r a p a l e o s o l . T y p i c a l l y , t h e m o t i v e f o r s t a t i n g t h a t a n a g e n t h a s b e e n i n h e r i t e d i s t o c a l l a t t e n t i o n t o t h e p o l y g e n e t i c n a t u r e o f a s o i l ( i . e . , f r a g i c — p r o p e r t y a g e n t s d e t e c t e d i n t h e s o l u m h a v e b e e n i n h e r i t e d f r o m a p a l e o s o l ) o r t h e f a c t t h a t i t h a s b e e n s t r o n g l y i n fl u e n c e d b y t h e m a t e r i a l i n w h i c h i t f o r m e d ( i . e . , f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s d e t e c t e d i n t h e s o l u m h a v e b e e n i n h e r i t e d f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l ) . I n t h e s e p a p e r s , i d e n t i f y i n g t h e s p e c i fi c f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t i s n o t a s i m p o r t a n t a s a c k n o w l e d g i n g t h a t t h e a g e n t d e v e l o p e d d u r i n g e n v i r o n m e n t a l r e g i m e s p r i o r t o t h e c u r r e n t o r a c t i v e r e g i m e ( e . g . , p a s t c y c l e s o f g e o m o r p h i c p r o c e s s e s , p a r e n t - m a t e r i a l d e p o s i t i o n , w e a t h e r i n g , o r p e d o g e n e s i s ) . A c o m b i n a t i o n o f t h e s e t h r e e a g e n t s h a s a l s o b e e n i n v o k e d i n t h e l i t e r a t u r e . A s e l e c t n u m b e r o f p a p e r s , g r o u p e d b y t h e f r a g i c - p r o p e r t i e s t h e y f a v o r , a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x B . M E C H A N I S M S F O R T H E E V O L U T I O N O F F R A G I C P R O P E R T I E S A s m e n t i o n e d a b o v e , m a n y p r o c e s s e s c a n b e i n v o l v e d i n t h e d e v e l o p m e n t a n d d e g r a d a t i o n ( i . e . , e v o l u t i o n ) o f f r a g i c - p r o p e r t i e s . R a t h e r t h a n d i s c u s s i n g 2 7 e a c h p r o c e s s s e p a r a t e l y , I h a v e g r o u p e d t h e m i n t o n i n e g e n e r a l c a t e g o r i e s b a s e d o n c o m m o n t r e n d s e n c o u n t e r e d t h r o u g h o u t t h e l i t e r a t u r e ( T a b l e 2 . 4 ) . E a c h c a t e g o r y c o n t a i n s a p r o c e s s o r m u l t i p l e p r o c e s s e s t h a t h a v e b e e n f o u n d t o f o r m f r a g i c p r o p e r t i e s ; t h e l i s t o f p r o c e s s e s f o r e a c h m e c h a n i s m i s n o t a l l - i n c l u s i v e , r a t h e r i t r e p r e s e n t s t h e p r o c e s s e s m e n t i o n e d s p e c i fi c a l l y i n r e f e r e n c e t o f r a g i p a n o r f r a g i c - p r o p e r t y d e v e l o p m e n t i n t h e l i t e r a t u r e . S o m e p r o c e s s e s a p p e a r i n m u l t i p l e c a t e g o r i e s a s t h e y h a v e b e e n r e p o r t e d t o p l a y r o l e s i n a n u m b e r o f m e c h a n i s m s f o r f r a g i c - p r o p e r t y e v o l u t i o n . S o m e f r a g i p a n s h a v e b e e n c o n s i d e r e d t h e p r o d u c t o f r e l i c t p r o c e s s e s ( e . g . , N i k i f o r o f f e t a l . , 1 9 4 8 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; A n t o i n e , 1 9 7 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; L y f o r d a n d T r o e d s s o n , 1 9 7 3 ; B u n t l e y e t a l . , 1 9 7 7 ; N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 ; B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 9 1 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ; b ; B r u c e , 1 9 9 6 ; L i n d b o e t a l . , 1 9 9 7 ) . I n o t h e r w o r d s , t h e f r a g i p a n s o r f r a g i c p r o p e r t i e s f o u n d i n t h e s e m o d e r n s o i l p r o fi l e s r e fl e c t g e o g e n i c ( i . e . , a c t i n g o n p a r e n t m a t e r i a l s ) o r p e d o g e n i c ( i . e . , o n s o i l s ) p r o c e s s e s o f t h e p a s t ( T a b l e 2 . 4 ) . T h i s m e c h a n i s m h a s o f t e n b e e n u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e i n h e r i t e d t r a g i c - p r o p e r t y a g e n t t o e x p l a i n t h e g e n e s i s o f f r a g i p a n s t h a t h a v e n o t f o r m e d d u r i n g t h e p r e s e n t l y a c t i v e g e o g e n i c o r p e d o g e n i c r e g i m e . A g l a c i a l - w e i g h t m e c h a n i s m h a s b e e n s p e c i fi c a l l y i n v o k e d b y L y f o r d a n d T r o e d s s o n ( 1 9 7 3 ) a n d B o u l t o n a n d D e n t ( 1 9 7 4 ) . T h e s e a u t h o r s a t t r i b u t e d m a n y o f t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s t o t h e f o r c e e x e r t e d b y 2 8 T a b l e 2 . 4 . G e n e r a l c a t e g o r i e s o f f r a g i c - p r o p e r t y m e c h a n i s m s a n d a s s o c i a t e d p r o c e s s e s a s i d e n t i fi e d i n t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e . C a t e g o r y P r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h m e c h a n i s m s R e l i c t p r o c e s s e s 3 9 5 3 1 1 1 3 9 9 1 2 3 3 3 9 ! m a t e r i a l ) P e d o g e n i c ( i n s o i l o r p a l e o s o l ) G l a c i a l w e i g h t S h e a r i n g a n d c r u s h i n g b e n e a t h a g l a c i e r ’ s s o l e P r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h p e r m a f r o s t ( p e r e n i a l l y f r o z e n g r o u n d ) F r o s t a c t i v i t y P r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h d e e p s e a s o n a l f r o s t P r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h m o d e r n f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s D e s i c c a t i o n P h y s i c a l r i p e n i n g W e t t i n g - d r y i n g c y c l e s I n d u c e d b y f r o s t ( c r y o d e s i c c a t i o n ) C o l l a p s e _ _ S _ e l f - w e i g h t c o l l a p s e D e c a r b o n a t i o n o r r e m o v a l o f s o l u b l e s o i l c o m p o n e n t s S o i l - w a t e r f l u c t u a t i o n s G r o u n d - w a t e r s t a g n a t i o n W e t t i n g - d r y i n g c y c l e s fl E l u v i a t i o n a n d i l l u v i a t i o n ( t r a n s l o c a t i o n ) . . _ ; _ M “ . _ _ _ w . . w H E — . . _ — . . _ _ _ H . A , R e d o x o r p H f l u c t u a t i o n s o r b o t h F e r r o l y s i s . . n _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ - . . _ . v _ _ . ” B a t h t u b - r i n g ” e f f e c t L a t e r a l , s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e P r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y W e t t i n g - d r y i n g c y c l e s C h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n F l o c c u l a t i o n o r d i s p e r s i o n o r b o t h R o o t s u c t i o n l e a d i n g t o d e s i c c a t i o n P e r c h i n g o f s o i l s o l u t i o n o r d r a i n a g e i m p e d a n c e L a t e r a l , s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e : S fi i e v e - e f f e c t o r r o c k - e f f e c t . I l l u v i a t i o r L a n d e l u v i a t i o n ( t r a n s l o c a t i o n ) _ _ _ R e d o x o r p H fl u c t u a t i o n s o r b o t h F e r r o l y s i s N e o f o r m a t i o n o f c l a y m i n e r a l s C h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n I n d u c e d b y d e s i c c a t i o n T h r o u g h d i f f u s i o n ( d u e t o s o i l m o i s t u r e g r a d i e n t s ) B y s a t u r a t i o n o r s u p e r s a t u r a t i o n o r b o t h P h y s i c a l E l u v i a t i o n a n d i l l u v i a t i o n t r a n s l o c a t i o n F T r a n s l o c a t i o n o f c l a y ( l e s s i v a g e ) p r o d u c t s T r a n s l o c a t i o n o f s i l t a n d v e r y fi n e t o fi n e s a n d ( p e r v e c t i o n ) 2 9 t h e w e i g h t o f a g l a c i e r ( T a b l e 2 . 4 ) . A c c o r d i n g t o B o u l t o n a n d D e n t ( 1 9 7 4 ) , t h e g l a c i e r s o l e c a n c r u s h a n d s h e a r u p p e r p o r t i o n s o f t h e m a t e r i a l i t o v e r r i d e s o r d e p o s i t s . H e n c e , t h e d e n s e a n d c l o s e - p a c k e d f a b r i c s , c o m p a c t n e s s , a n d b r i t t l e n e s s o f t h e s e h o r i z o n s a r e t h e r e s u l t o f g l a c i a l f o r c e o n n e w l y d e p o s i t e d o r r e w o r k e d p a r e n t m a t e r i a l . A f r o s t - a c t i v i t y m e c h a n i s m w a s fi r s t f o r m a l l y p r o p o s e d b y F i t z p a t r i c k ( 1 9 5 6 ) . S o m e l o y a l p r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m c o n s i d e r f r o s t - a c t i v i t i e s t o b e l a r g e l y r e s p o n s i b l e f o r f r a g i c o r f r a g i p a n p r o p e r t i e s ( V a n V l i e t a n d L a n g o h r , 1 9 8 1 ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; V a n V l i e t - L a n o é 1 9 8 5 ; 1 9 9 8 ) ( T a b l e 2 . 4 ) . O t h e r a u t h o r s h a v e i n v o k e d t h i s m e c h a n i s m f o r b e i n g a t l e a s t p a r t i a l l y r e s p o n s i b l e f o r f r a g i c o r f r a g i p a n p r o p e r t i e s ( v i z . L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 ; L y f o r d a n d T r o e d s s o n , 1 9 7 3 ; C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 ; B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 ; C r a m p t o n , 1 9 8 5 ; V e n e m a n a n d L i n d b o , 1 9 8 6 ; H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; P a y t o n , 1 9 9 2 ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 ) . T h e p r o p e r t i e s t h a t s e e m t o s u p p o r t t h e f r o s t - a c t i v i t y m e c h a n i s m , r e g a r d l e s s o f t h e s p e c i f i c p r o c e s s e s i n v o l v e d ( T a b l e 2 . 4 ) , i n c l u d e a s h a r p u p p e r b o u n d a r y , c o n s i s t e n t f r a g i p a n d e p t h , p o l y g o n a l o r p r i s m a t i c p r i m a r y s t r u c t u r e , l e n t i c u l a r o r p l a t y s e c o n d a r y s t r u c t u r e , w e a k l y d e v e l o p e d s o i l f a b r i c s , v e s i c u l a r p o r e s , s i l t c o n c e n t r a t i o n s , c o a r s e - f r a g m e n t s h e a t h i n g , c o m p a c t n e s s , b r i t t l e n e s s , a n d p e d o r e l i c t s . A l s o , b e c a u s e f r o s t a c t i v i t i e s c a n i n fl u e n c e f r a g i c - p r o p e r t y f o r m a t i o n i n f r e s h p a r e n t m a t e r i a l s a s w e l l a s s o i l s , t h i s m e c h a n i s m i n v o l v e s b o t h g e o g e n i c a n d p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( V a n V l i e t - L a n o é , 1 9 9 8 ) . 3 0 F r a g i c p r o p e r t i e s , s u c h a s m a c r o s t r u c t u r e ( e s p e c i a l l y p r i s m a t i c s t r u c t u r e ) , p r i s m - f a c e m a t e r i a l , c l o s e l y p a c k e d a n d d e n s e f a b r i c s , m i c r o a g g r e g a t i o n , b r i t t l e n e s s , a n d b u l k d e n s i t y , h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o d e s i c c a t i o n o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s ( T a b l e 2 . 4 ) . F r a g i p a n d e s i c c a t i o n h a s b e e n i n v o k e d t h r e e w a y s i n t h e l i t e r a t u r e : ( 1 ) w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s a s s o c i a t e d w i t h c l i m a t i c o r s e a s o n a l s o i l w a t e r fl u c t u a t i o n s o r u s e o f s o i l w a t e r b y p l a n t r o o t s ( e . g . , N i k i f o r o f f e t a l . , 1 9 4 8 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ; M i l l e r e t a l . 1 9 7 1 b ; R a n n e y e t a l . 1 9 7 5 ; G r o s s , 1 9 8 4 ; P a r fi t t e t a l . , 1 9 8 4 ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 ) , ( 2 ) p h y s i c a l r i p e n i n g o f a s a t u r a t e d p a r e n t m a t e r i a l ( e . g . , B r y a n t , 1 9 8 9 ; M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 9 1 ; C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ; M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 ) , o r ( 3 ) f r o s t d e v e l o p m e n t ( V a n V l i e t - L a n o é , 1 9 8 5 ) ( T a b l e 2 . 4 ) . D e s i c c a t i o n h a s t y p i c a l l y b e e n i n v o k e d a s a m e c h a n i s m f o r f r a g i c - p r o p e r t y d e v e l o p m e n t i n s t u d y a r e a s k n o w n t o e x p e r i e n c e a s o i l - w a t e r d e fi c i t o r f r o s t a c t i v i t y d u r i n g s o m e p a r t o f t h e y e a r . C o l l a p s e h a s b e e n u s e d t o e x p l a i n f a b r i c r e a r r a n g e m e n t , v o l u m e r e d u c t i o n , m a c r o s t r u c t u r e , c l o s e - p a c k i n g , b u l k d e n s i t y , a n d d e n s i fi c a t i o n o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s ( T a b l e 2 . 4 ) . T h e p h y s i c a l c o l l a p s e o f t h e s e h o r i z o n s m a y o c c u r w i d e l y t h r o u g h o u t t h e m a t r i x o r m o r e l o c a l l y i n v o i d s o r n a t u r a l s u r f a c e s o f w e a k n e s s . C o l l a p s e m a y b e a s s o c i a t e d w i t h h o r i z o n d e c a r b o n a t i o n , d i s s o l u t i o n o r r e m o v a l o f s o l u b l e s o i l c o n s t i t u e n t s ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ) , e l u v i a t i o n o f c l a y s ( N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a ; b ) , w e i g h t o f s a t u r a t e d , o v e r l y i n g p a r e n t m a t e r i a l ( e . g . , s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ) ( B r y a n t , 1 9 8 9 ; C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ; M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 ) , o r t h a w i n g o f f r o s t ( V a n V l i e t - L a n o é , 1 9 8 5 ) . 3 1 S o i l - w a t e r fl u c t u a t i o n s h a v e b e e n s h o w n t o i n fl u e n c e a v a r i e t y o f f r a g i c p r o p e r t i e s a s w e l l a s o t h e r p r o p e r t i e s a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s o i l s ( T a b l e 2 . 4 ) . P r o p e r t i e s , s u c h a s c o m p a c t i o n , c r a c k i n g , p o l y g o n a l s t r u c t u r e , h o r i z o n t h i c k n e s s , b l e a c h e d p o l y g o n a l f a c e s , v a r i o u s c o a t i n g s ( e s p e c i a l l y t h o s e w i t h h e x a g o n a l r i d g i n g o r o v e r f o l d s ( F i t z p a t r i c k , 1 9 9 3 ) ) , v o i d i n fi l l i n g s ( o r p e d o t u b u l e s ) , r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s , v e s i c u l a r p o r e s , b i n d i n g / b o n d i n g / c e m e n t i n g / b r i d g i n g a g e n t s , a n d m o b i l i z a t i o n o f F e , h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o fl u c t u a t i o n s i n s o i l w a t e r . S u c h fl u c t u a t i o n s m a y b e t h e r e s u l t o f a p e r c h e d w a t e r t a b l e , s e a s o n a l s a t u r a t i o n , o r g r o u n d w a t e r v a r i a t i o n s ( e . g . , H u t c h e s o n a n d B a i l e y , 1 9 6 4 ; L y f o r d e t a l . , 1 9 6 3 ; D a b n e y a n d S e l i m , 1 9 8 7 ; P a y t o n , 1 9 9 3 b ; C a l m o n e t a l . , 1 9 9 8 ) . O t h e r f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s o i l s h a v e a l s o b e e n a t t r i b u t e d t o s o i l - w a t e r fl u c t u a t i o n s : e l u v i a l f r a g i p a n s ; d e v e l o p m e n t o f a n e l u v i a l z o n e o r h o r i z o n , a l b i c m a t e r i a l s o r h o r i z o n s , a n d g l o s s i c h o r i z o n s ; a n d f r a g i p a n d e g r a d a t i o n ( e . g . , G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 b ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r , 1 9 6 6 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ; L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 b ; M c D a n i e l a n d F a l e n , 1 9 9 4 ; L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ; M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 ) . M a n y p e d o g e n i c p r o c e s s e s a r e a s s o c i a t e d w i t h s o i l - w a t e r fl u c t u a t i o n s a s t h e y a f f e c t t h e e v o l u t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s ( T a b l e 2 . 4 ) . I l l u v i a t i o n , t r a n s l o c a t i o n , g r o u n d w a t e r s t a g n a t i o n , p H fl u c t u a t i o n s , a n d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s h a v e p r i m a r i l y b e e n l i n k e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f f r a g i c p r o p e r t i e s ; t h e i r d e g r a d a t i o n a n d f o r m a t i o n o f s u p e r j a c e n t e l u v i a l f e a t u r e s h a s t y p i c a l l y 3 2 b e e n a t t r i b u t e d t o o x i d i z i n g - r e d u c i n g c o n d i t i o n s , e l u v i a t i o n , l a t e r a l t h r o u g h fl o w , a n d f e r r o l y s i s . A w i d e v a r i e t y o f p r o c e s s e s , o c c u r r i n g a t o r n e a r a s o l u m d i s c o n t i n u i t y , h a v e b e e n s h o w n t o i n fl u e n c e t h e e v o l u t i o n o f c h e m i c a l a n d p h y s i c a l f r a g i c p r o p e r t i e s ( e . g . , O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; H a r l a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 7 ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b ; 1 9 8 9 ; S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ; B r u c k e r t a n d B e k k a r y , 1 9 9 2 ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 ; L i n d b o e t a l . , 1 9 9 7 ; B o u l e t e t a l . , 1 9 9 8 ) . D e s p i t e t h e s e e m i n g l y i n e x h a u s t i b l e c o m b i n a t i o n o f d i s c o n t i n u i t i e s ( e . g . , c h r o n o l o g i c , h y d r o l o g i c , l i t h o l o g i c , t e x t u r e , o r w e a t h e r i n g ) a n d p r o c e s s e s t h a t m a y b e r e l a t e d t o f r a g i c p r o p e r t i e s ( T a b l e 2 . 4 ) , t h e i r o n e u n i f y i n g t h r e a d i s t h a t t h e p r e s e n c e o f a d i s c o n t i n u i t y p r o v i d e s a t y p e o f p h y s i c a l o r c h e m i c a l ( o r b o t h ) i m p e d i m e n t t o p e d o g e n i c p r o c e s s e s t h a t u s u a l l y o c c u r i n a v e r t i c a l m a n n e r t h r o u g h a p a r e n t m a t e r i a l o r s o i l . A s a r e s u l t , p r o d u c t s o f t h e s e i m p e d e d p r o c e s s e s t e n d t o a c c u m u l a t e i n a s s o c i a t i o n w i t h t h e d i s c o n t i n u i t y . F r a g i c p r o p e r t i e s m o s t c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h d i s c o n t i n u i t i e s a r e b o n d i n g a g e n t s ( d u e t o e n h a n c e d a c c u m u l a t i o n a n d s u b s e q u e n t d e s i c c a t i o n o f t r a n s l o c a t e d w e a t h e r i n g p r o d u c t s ) a n d p o l y g o n a l c r a c k i n g a n d v e r t i c a l c l e a v a g e ( d u e t o e n h a n c e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s ) . P r o c e s s e s a t d i s c o n t i n u i t i e s , s u c h a s e l u v i a t i o n , r e d u c t i o n a n d o x i d a t i o n , d i s p e r s i o n , l a t e r a l t h r o u g h fl o w , a n d f e r r o l y s i s , h a v e a l s o b e e n a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . 3 3 P r o c e s s e s o f c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n h a v e b e e n r e p o r t e d t o p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e d e v e l o p m e n t o f f r a g i c p r o p e r t i e s ( e . g . , W i n t e r s , 1 9 4 2 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; N e t t l e t o n e t a 1 . , 1 9 6 8 a ; H a r l a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 7 ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; S t e i n h a r d t e t a l . , 1 9 8 2 ; B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 ; K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 ) . F o r m a t i o n o f b i n d i n g / c e m e n t i n g / b r i d g i n g a g e n t s ( i n m a n y p h y s i c a l a n d c h e m i c a l f o r m s ) h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o t h e p r e c i p i t a t i o n o f s o i l s o l u t e s f r o m s o l u t i o n o r p a r t i c l e s f r o m s u s p e n s i o n ( T a b l e 2 . 4 ) . T h e c o n s t i t u e n t s p r e c i p i t a t e d t o f o r m t h e s e b i n d i n g a g e n t s a r e p r i m a r i l y w e a t h e r i n g p r o d u c t s t h a t h a v e b e e n t r a n s l o c a t e d f r o m o v e r l y i n g h o r i z o n s . S o l u t e s o r p a r t i c l e s s u b s e q u e n t l y p r e c i p i t a t e f r o m s o i l s o l u t i o n o r s u s p e n s i o n , r e s p e c t i v e l y , i n r e s p o n s e t o d e s i c c a t i o n , w a t e r d i f f u s i n g i n t o t h e f r a g i p a n m a t r i x f r o m v o i d s , o r s a t u r a t i o n o r s u p e r s a t u r a t i o n c o n d i t i o n s . E l u v i a t i o n a n d i l l u v i a t i o n o f c l a y , s i l t , a n d v e r y fi n e t o fi n e s a n d v i a p e d o g e n i c p r o c e s s e s , s u c h a s l e s s i v a g e , p e r v e c t i o n , t r a n s l o c a t i o n , o r i n t e r n a l c o l l u v i a t i o n ( T a b l e 2 . 4 ) , h a v e b e e n s h o w n t o i n fl u e n c e t h e e v o l u t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s ( e . g . , J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; B o u l t o n a n d D e n t , 1 9 7 4 ; V a n V l i e t a n d L a n g o h r , 1 9 8 1 ; 1 9 8 3 ; G r o s s , 1 9 8 4 ; V a n V l i e t - L a n o é , 1 9 8 5 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ; b ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ) . I l l u v i a t i o n o f fi n e a n d c o a r s e m a t e r i a l s m a y b e m a n i f e s t e d i n t h e f o r m o f v o i d i n fi l l i n g s o r c o a t i n g s , c o a r s e - f r a g m e n t s h e a t h i n g , f o r m a t i o n o f i n t e r g r a i n b r i d g e s , b i n d i n g o r c e m e n t i n g 3 4 a g e n t s , g r a i n o r a g g r e g a t e c o a t i n g s , r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s , a n d d e n s e o r c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s i n f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . E l u v i a t i o n o f fi n e a n d c o a r s e m a t e r i a l s f r o m f r a g i p a n s , w h i c h m a y e v e n t u a l l y l e a d t o t r a g i c - p r o p e r t y d e g r a d a t i o n ( e . g . , J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r , 1 9 6 6 ; L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 ) , i s e v i d e n c e d b y d e c o m p o s e d g r a i n y c o a t i n g s o r c u t a n s , a l b i c n e o s k e l e t a n s , a n d l o w e r c l a y c o n t e n t s r e l a t i v e t o a d j a c e n t h o r i z o n s . T h e s p e c i fi c f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s , t h e i r m o r p h o l o g y a n d r e l a t i o n s h i p t o o t h e r f r a g i p a n c o m p o n e n t s , o r t h e m e c h a n i s m ( s ) f o r t h e i r e v o l u t i o n , t h e c o m p l e x i t y o f h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s i s g r e a t . A p p e n d i x B c o n t a i n s a c o m p i l a t i o n o f s e l e c t p a p e r s s o r t e d b y t h e f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d t h e i r m e c h a n i s m s a r e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s . S p e c i fi c m o d e l s o f f r a g i p a n a n d f r a g i c - p r o p e r t y e v o l u t i o n a r e p r e s e n t e d a n d d i s c u s s e d w i t h r e s p e c t t o t h e f o u r s o i l s i n v e s t i g a t e d i n C h a p t e r 5 . 3 5 C H A P T E R T H R E E M E T H O D S A N D A N A L Y S E S I n t h i s c h a p t e r I p r e s e n t a n d j u s t i f y t h e m e t h o d s I u s e d t o a d d r e s s m y s p e c i fi c r e s e a r c h g o a l s : ( 1 ) i d e n t i f y a n d c h a r a c t e r i z e f o u r p r o fi l e s w i t h f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s h a v i n g v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ; ( 2 ) i n f e r f r a g i p a n g e n e s i s b a s e d o n d a t a f r o m t h e s e f o u r s o i l s , l i n k e d t o c o n c e p t u a l m o d e l s f r o m t h e l i t e r a t u r e ; ( 3 ) e v a l u a t e t h e s e v a r i o u s m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s w i t h r e s p e c t t o t h e d a t a ; a n d ( 4 ) d e v e l o p a n e w , s y n t h e s i z i n g a n d i n t e g r a t i n g m o d e l o f f r a g i p a n e v o l u t i o n f o r s o m e M i c h i g a n s o i l s . O V E R A L L R E S E A R C H D E S I G N I i n c o r p o r a t e d s o m e a n a l y t i c a l s c h e m e s a n d a s s u m p t i o n s i n t o m y r e s e a r c h d e s i g n . F i r s t , t h e p e d o n s I s a m p l e d n e e d e d t o e x h i b i t v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i p a n ( f r a g i c - p r o p e r t y ) e x p r e s s i o n . T h i s v a r i a b i l i t y p r o v i d e d t h e b a s i s f o r s u b s e q u e n t c o m p a r i s o n s a m o n g t h e p e d o n s . I n o r d e r f o r t h e p e d o n s t o v a r y p r i m a r i l y i n f r a g i p a n e x p r e s s i o n , o t h e r s o i l c o n d i t i o n s h a d t o b e h e l d f a i r l y c o n s t a n t . T h u s , p e d o n s w e r e c h o s e n o n t h e b a s i s o f t h e i r s i m i l a r i t i e s i n t e r m s o f s i t e c h a r a c t e r i s t i c s . E a c h p e d o n ’ s c l i m a t i c a n d v e g e t a t i v e c h a r a c t e r i s t i c s a r e r o u g h l y s i m i l a r a c r o s s t h e s t u d y a r e a 1 . P e d o n a g e , t h o u g h r o u g h l y s i m i l a r , m a y 1 T h e s i t e c h a r a c t e r i s t i c s o f e a c h p e d o n a r e p r e s e n t e d a n d d i s c u s s e d i n C h a p t e r 4 . 3 6 h a v e i n fl u e n c e d p e d o g e n i c e x p r e s s i o n v a r i a b l y a m o n g t h e s o i l s . I a l s o r e s t r i c t e d t h e p o s s i b l e s a m p l i n g s i t e s w i t h r e s p e c t t o p a r e n t m a t e r i a l a n d t o p o g r a p h y . T o e n s u r e p a r e n t m a t e r i a l s i m i l a r i t y , I c h o s e s o i l s t h a t f o r m i n l o a m y g l a c i a l t i l l . M i n e r a l o g y o f t h e p a r e n t m a t e r i a l , h o w e v e r , w a s n o t e v a l u a t e d a n d t h u s m a y n o t b e s i m i l a r . A d d i t i o n a l l y , s a m p l e d p e d o n s w e r e o n s t a b l e s u m m i t p o s i t i o n s s o a s t o r e d u c e t h e e f f e c t o f e r o s i o n a l , d e p o s i t i o n a l , a n d i n t e r n a l h y d r o l o g i c p r o c e s s e s ( w a t e r t a b l e e f f e c t s ) . P e r i g l a c i a l p r o c e s s e s f o l l o w i n g M i c h i g a n ’ s d e g l a c i a t i o n , h o w e v e r , m a y h a v e i n fl u e n c e d s o i l f o r m a t i o n t o v a r y i n g d e g r e e s . S e c o n d , I a s s u m e d t h a t t h e s a m e p r i m a r y p e d o g e n i c p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h ” n o r m a l " b i s e q u a l d e v e l o p m e n t t h e o r y ( C l i n e , 1 9 4 9 ; F r e i a n d C l i n e , 1 9 4 9 ) a s s u p p o r t e d b y G a r d n e r a n d W h i t e s i d e ( 1 9 5 2 ) a n d S c h a e t z l ( 1 9 9 6 ) f o r M i c h i g a n s o i l s a p p l y a l s o t o t h o s e s t u d i e d h e r e z . T h i s a s s u m p t i o n w a s m a d e b e c a u s e m y r e s e a r c h w a s n o t d e s i g n e d t o a d d r e s s q u e s t i o n s c o n c e r n i n g b i s e q u a l - s o i l f o r m a t i o n i n t o t o . R a t h e r , m y r e s e a r c h w a s d e s i g n e d t o s p e c i fi c a l l y i n v e s t i g a t e f r a g i p a n e v o l u t i o n a s i t o c c u r s w i t h i n t h e c o n t e x t o f t h e w h o l e s o i l p r o fi l e , w h i c h h a p p e n s t o b e b i s e q u a l . 1 T h e " d u a l p r o c e s s " t h e o r y o f b i s e q u a l s o i l f o r m a t i o n , fi r s t p r o p o s e d f o r N e w Y o r k s o i l s ( C l i n e , 1 9 4 9 ; F r e i a n d C l i n e , 1 9 4 9 ) , w a s f o u n d t o a l s o a p p l y t o M i c h i g a n ’ s s o i l s ( G a r d n e r a n d W h i t e s i d e , 1 9 5 2 ; S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) . B r i e fl y , t h e " d u a l p r o c e s s " t h e o r y i n v o k e s s o i l a c i d i fi c a t i o n f o l l o w e d b y l e s s i v a g e ( c l a y t r a n s l o c a t i o n ) , w h i c h c r e a t e s a n E - B t s e q u u m . P o d z o l i z a t i o n i s e v e n t u a l l y i n i t i a t e d i n a p o r t i o n o f t h e e l u v i a l z o n e , w h e r e a B S h o r i z o n i s f o r m e d ( F i g u r e 1 . 1 ) . T h e r e f o r e , t w o s e q u a a r e f o r m e d i n a s i n g l e s o l u m a s a r e s u l t o f t w o p r i m a r y , y e t s u c c e s s i v e p e d o g e n i c p r o c e s s e s : l e s s i v a g e a n d p o d z o l i z a t i o n . 3 7 I n a d d i t i o n , I h a d t o c h a r a c t e r i z e e a c h p e d o n a t a v a r i e t y o f s c a l e s t o t h o r o u g h l y c h a r a c t e r i z e f r a g i c - h o r i z o n a n d f r a g i p a n p r o p e r t i e s . S i t e c h a r a c t e r i z a t i o n s i n t h e f i e l d p r o v i d e d l a n d s c a p e - s c a l e d a t a o n t h e e x o g e n o u s c o n d i t i o n s a n d f a c t o r s t h a t i n fl u e n c e s o i l e v o l u t i o n , s u c h a s t h e l a n d f o r m t y p e , l a n d - s u r f a c e c o n fi g u r a t i o n , h i l l s l o p e p o s i t i o n , s l o p e , a s p e c t , d r a i n a g e , a c t i v e g e o m o r p h i c p r o c e s s e s , a n d v e g e t a t i v e c o v e r . A d d i t i o n a l l y , a n i n t e n s i v e fi e l d s t u d y o f e a c h s o i l p r o f i l e p r o v i d e d i n s i t u , p e d o n - s c a l e d a t a . T h e s e d a t a i n c l u d e p r o fi l e h o r i z o n a t i o n a n d v a r i o u s s o i l p r o p e r t i e s , o b t a i n e d b y d e s c r i b i n g a n d s a m p l i n g e a c h p e d o n . L a b o r a t o r y m e t h o d s t h e n p r o v i d e d m o r e d e t a i l e d , h o r i z o n - s c a l e d a t a . T h e s e d a t a c o n c e n t r a t e d o n t h e p h y s i c a l , c h e m i c a l , a n d c o m p o s i t i o n a l n a t u r e o f e a c h s o i l h o r i z o n . M i c r o s c o p i c m e t h o d s p r o v i d e d t h e h i g h e s t d e t a i l O f d a t a o n s o i l m o r p h o l o g y f r o m a m a c r o p e d - t o m i c r o p e d - s c a l e . T h e s e d a t a w e r e t h e n u s e d t o c h a r a c t e r i z e e a c h p r o fi l e i n t e r m s o f i t s f r a g i c a n d f r a g i p a n p r o p e r t i e s . S u b s e q u e n t c o m p a r a t i v e a n a l y s e s w e r e u s e d t o c o n s t r u c t a c o n c e p t u a l m o d e l o f f r a g i p a n e v o l u t i o n ( a n d m o r e f u n d a m e n t a l l y f r a g i c - p r o p e r t y e v o l u t i o n ) i n M i c h i g a n s o i l s . S E L E C T I O N O F D A T A W I T H R A T I O N A L E T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e s p e c i f i c m e t h o d s u s e d t o a d d r e s s m y r e s e a r c h o b j e c t i v e s a n d t h e r a t i o n a l e f o r e m p l o y i n g t h e m . I fi r s t d e s c r i b e m y m e t h o d f o r i d e n t i f y i n g s o i l s e r i e s a n d l o c a t i n g s p e c i f i c s o i l s f o r s a m p l i n g . T h e n I d e s c r i b e t h e m e t h o d s u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e f o u r p e d o n s : ( 1 ) fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n , ( 2 ) 3 8 l a b c h a r a c t e r i z a t i o n , ( 3 ) m i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i z a t i o n , o r ( 4 ) c o m p o s i t i o n a l c h a r a c t e r i z a t i o n . A d i s c u s s i o n o f d a t a - p r o c e s s i n g m e t h o d s f o l l o w s . I D E N T I F Y I N G P E D O N S T h e f o u r s o i l s I c h o s e f o r t h o r o u g h c h a r a c t e r i z a t i o n i n c l u d e t h e F e l d h a u s e r s e r i e s ( w e a k l y e x p r e s s e d p r o t o f r a g i p a n ) , G l e n n i e s e r i e s ( m o d e r a t e l y e x p r e s s e d f r a g i p a n ) , M u n i s i n g s e r i e s ( m o d e r a t e l y e x p r e s s e d f r a g i p a n ) , a n d C h a m p i o n s e r i e s ( s t r o n g l y e x p r e s s e d f r a g i p a n ) ( F i g u r e 3 . 1 ) . T h e O f fi c i a l s o i l s e r i e s d e s c r i p t i o n s ( O S D ) f o r e a c h s e r i e s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x A . B a s e d o n p e r s o n a l e x p e r i e n c e a n d t h e a d v i c e o f m y a d v i s o r , I i d e n t i fi e d t w o M i c h i g a n s o i l s e r i e s t h a t d e v e l o p e d i n l o a m y g l a c i a l t i l l a n d h a v e f r a g i c p r o p e r t i e s i n t h e i r l o w e r s e q u a . T h e F e l d h a u s e r s e r i e s ( c o a r s e - l o a m y , m i x e d , a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c G l o s s u d a l f s ) h a s a w e a k l y e x p r e s s e d p r o t o f r a g i p a n i n i t s l o w e r s e q u u m , w h e r e a s t h e C h a m p i o n s e r i e s ( c o a r s e - l o a m y , m i x e d , s u p e r a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c F r a g i o r t h o d s ) h a s a s t r o n g l y e x p r e s s e d f r a g i p a n . I c h o s e t o i d e n t i f y a t l e a s t o n e o t h e r s o i l s e r i e s o f i n t e r m e d i a t e d e v e l o p m e n t . T o m W i l l i a m s , a l o c a l s o i l s c i e n t i s t , r e c o m m e n d e d a n e w l y e s t a b l i s h e d s o i l s e r i e s i n A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n . G l e n n i e s o i l s ( c o a r s e - l o a m y , m i x e d , s e m i a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c F r a g l o s s u d a l f s ) a r e f o r m e d i n l o a m y g l a c i a l t i l l a n d h a v e a m o d e r a t e l y e x p r e s s e d f r a g i p a n i n t h e i r l o w e r s e q u u m ( W i l l i a m s , 1 9 9 9 ) . I l a t e r i d e n t i fi e d a f o u r t h s o i l s e r i e s w h i l e c o n d u c t i n g a r e c o n n a i s s a n c e s t u d y w i t h 3 9 A P B w B t 1 B t Z 2 E & B t 2 C F e l d h a u s e r s e r i e s E 1 B t 2 ( E / B ) x ( B / E ) x B ' t 1 B ' t 2 M B x / E x B t C d G l e n n i e s e r i e s M u n i s i n g s e r i e s . B S 1 - _ - ~ - - c - u . . . 0 e r B h s 5 0 c m C h a m p i o n s e r i e s F i g u r e 3 . 1 . G e n e r a l p r o fi l e h o r i z o n a t i o n s b a s e d o n d e s c r i p t i o n s i n c o u n t y s o i l s u r v e y s ( B e m d t , 1 9 8 8 ; W e r l e i n , 1 9 9 8 ; W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . 1 T h e F e l d h a u s e r s o i l s e r i e s d e fi n i t i o n a l l o w s f o r a n A — E — B w — E ' — B t 1 — B t 2 — 2 E & B t — 2 C h o r i z o n s e q u e n c e w h e n t h e p e d o n h a s n o t b e e n d i s t u r b e d . 1 T h e p r o fi l e I c h a r a c t e r i z e d i s a v a r i a n t o f t h e C h a m p i o n s e r i e s ; i t i n c l u d e d a n E x h o r i z o n , t h u s m a k i n g t h e s o l u m b i s e q u a l . J a m e s D o u g o v i t o ( F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( F F C ) , M i c h i g a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y ) i n B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . T h e M u n i s i n g s e r i e s ( c o a r s e - l o a m y , m i x e d , a c t i v e , f r i g i d A l fi c O x y a q u i c F r a g i o r t h o d s ) a l s o h a s a m o d e r a t e l y e x p r e s s e d f r a g i p a n i n i t s l o w e r s e q u u m ; i t i s f o r m e d i n l o a m y g l a c i a l t i l l ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . 4 0 L O C A T I N G P E D O N S S p e c i fi c p e d o n s f o r e a c h s o i l s e r i e s w e r e t h e n l o c a t e d f o r s a m p l i n g . S o i l s u r v e y s w e r e u s e d t o l o c a t e m a p u n i t s f o r e a c h s e r i e s . I b e g a n b y s e l e c t i n g F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e m a p u n i t s i n C r a w f o r d a n d A l c o n a C o u n t i e s , r e s p e c t i v e l y . T h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e s e r i e s h a d b e e n n e w l y e s t a b l i s h e d ( i n 1 9 9 2 ) f o r t h o s e c o u n t y s u r v e y s ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ; W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . I s e l e c t e d C h a m p i o n a n d M u n i s i n g m a p u n i t s i n B a r a g a C o u n t y , s i n c e t h e s e s e r i e s a r e e x t e n s i v e t h r o u g h o u t t h e c o u n t y ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . T y p i c a l p e d o n s f o r e a c h s o i l s e r i e s i n i t s r e s p e c t i v e c o u n t y h a v e b e e n p r o v i d e d i n A p p e n d i x A . F r o m t h e l i s t o f a l l p o s s i b l e m a p u n i t s , I s e l e c t e d o n l y t h o s e t h a t w e r e f o r e s t e d a n d o n s t a b l e u p l a n d s . T h e s e m a p u n i t s w e r e t h e n s c r u t i n i z e d a n d l i m i t e d t o t h o s e a c c e s s i b l e b y c a r a n d b a c k h o e . A d d i t i o n a l l y , I n e e d e d t o g a i n p e r m i s s i o n t o a c c e s s t h e m a p u n i t s f o r s u b s e q u e n t r e c o n n a i s s a n c e - a n d fi e l d w o r k . T h e l i s t o f p o s s i b l e m a p u n i t s w a s t h e n s m a l l e n o u g h t o c o n d u c t a r e c o n n a i s s a n c e s t u d y a n d l o c a t e f o u r s p e c i fi c s a m p l i n g s i t e s . T h e p u r p o s e o f e a c h r e c o n n a i s s a n c e m i s s i o n w a s t o e n s u r e t h a t ( 1 ) a s i t e w a s e a s i l y a c c e s s i b l e a n d ( 2 ) t h e s o i l m a p p e d w a s r e p r e s e n t a t i v e o f t h e s e r i e s a n d m e t t h e h o r i z o n a t i o n r e q u i r e m e n t s . B u c k e t - a u g e r s a m p l i n g a t e a c h s i t e v e r i fi e d t h e s e c o n d c r i t e r i o n . 4 1 F I E L D C H A R A C T E R I Z A T I O N F I E L D D E S C R I P T I O N A f t e r l o c a t i n g a p e d o n f o r s a m p l i n g , a s o i l p i t w a s d u g w i t h a b a c k h o e t o t h e d e p t h a t w h i c h t h e p a r e n t m a t e r i a l w a s e x p o s e d , i f p o s s i b l e . T h e p h y s i c a l s e t t i n g a n d p r o fi l e d e s c r i p t i o n s w e r e c o n d u c t e d a c c o r d i n g t o t h e S o i l S u r v e y M a n u a l ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f , 1 9 9 3 ) i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e F i e l d B o o k f o r D e s c r i b i n g a n d S a m p l i n g S o i l s ( S c h o e n e b e r g e r e t a l . , 1 9 9 8 ) . A p p e n d i x A i n c l u d e s a c o p y o f t h e b l a n k s o i l d e s c r i p t i o n f o r m t h a t g u i d e d m e i n t h e fi e l d . P R O F I L E S A M P L I N G A f t e r t h e p r o fi l e w a s f u l l y d e s c r i b e d ( s e e A p p e n d i x A ) , s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d b y h o r i z o n f o r s u b s e q u e n t l a b o r a t o r y c h a r a c t e r i z a t i o n . A p p r o x i m a t e l y 5 0 0 g o f s o i l w a s c o l l e c t e d f r o m e a c h h o r i z o n . S a m p l i n g s t a r t e d w i t h t h e d e e p e s t h o r i z o n a n d w o r k e d t o w a r d s t h e s u r f a c e s o I w o u l d n o t c o n t a m i n a t e s u b s e q u e n t s a m p l e s . S a m p l e s d e e p e r t h a n t h e fl o o r o f t h e p i t w e r e t h e n c o l l e c t e d w i t h a b u c k e t a u g e r t o a n a d d i t i o n a l d e p t h o f 1 . 7 5 m i f p o s s i b l e . D e p t h s t o e a c h a u g e r s a m p l e w e r e d e t e r m i n e d b y t a p e m e a s u r e . B u l k , u n d i s t u r b e d s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d f r o m h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s a n d t h e i r o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s , a c c o r d i n g t o M u r p h y ( 1 9 8 6 ) . T h e s e s a m p l e s w e r e u s e d t o m a k e t h i n s e c t i o n s a n d a s a s o u r c e o f b u l k p e d s a m p l e s f o r m i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i z a t i o n . E a c h s a m p l e w a s c o l l e c t e d i n a n 4 2 a l u m i n u m - w a l l e d K u b i e n a t i n ( K u b i e n a , 1 9 5 3 i n M u r p h y , 1 9 8 6 ) w i t h t h e d i m e n s i o n s : 1 0 x 6 . 5 c m x 5 c m d e e p . S a m p l e l o c a t i o n s w i t h i n t h e p i t f a c e w e r e s k e t c h e d i n t o a fi e l d n o t e b o o k , s a m p l e d e p t h s w e r e r e c o r d e d , a n d t h e o r i e n t a t i o n s o f t h e s a m p l e s w e r e n o t e d . I n t a c t b u l k s a m p l e s ( a p p r o x i m a t e l y 1 0 k g ) w e r e a l s o c o l l e c t e d f r o m h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s a n d t h e i r o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s . T h e s e s a m p l e s w e r e u s e d f o r s u b s e q u e n t m i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i z a t i o n . F o r t h e s e , a g g r e g a t e o r i e n t a t i o n s w e r e n o t r e c o r d e d . F i n a l l y , I c o l l e c t e d s a m p l e s b y h o r i z o n f o r b u l k - d e n s i t y ( p b ) d e t e r m i n a t i o n s ( B l a k e a n d H a r t a g e , 1 9 8 6 ) . T r i p l i c a t e s a m p l e s i n a l u m i n u m c y l i n d e r s o f k n o w n v o l u m e w e r e c o l l e c t e d f o r e a c h h o r i z o n . T w o s i z e s O f c y l i n d e r s w e r e u s e d : 3 . 7 5 - c m d i a m e t e r f o r t h i n h o r i z o n s a n d 4 . 8 5 - c m d i a m e t e r f o r t h i c k h o r i z o n s . H o r i z o n s w e r e c o m b i n e d i f t h e y w e r e i n d i v i d u a l l y t h i n n e r t h a n t h e l e n g t h o f t h e s a m p l e c y l i n d e r . L A B O R A T O R Y C H A R A C T E R I Z A T I O N T w o t y p e s o f l a b o r a t o r y m e t h o d s w e r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e f o u r p e d o n s : t h o s e t h a t m e a s u r e d p h y s i c a l o r c h e m i c a l s o i l p r o p e r t i e s . 4 3 P H Y S I C A L M E T H O D S P A R T I C L E - S I Z E A N A L Y S I S ( P S A ) P S A w a s u s e d t O m e a s u r e t h e g r a i n - s i z e d i s t r i b u t i o n O f e a c h s o i l s a m p l e ( G e e a n d B a u d e r , 1 9 8 6 ) a n d a l l o w e d m e t o d e t e r m i n e i t s U S D A t e x t u r e c l a s s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f , 1 9 9 3 ) . T o b e g i n P S A , 1 a i r - d r i e d e a c h s a m p l e a n d d r y - s i e v e d a l l c o a r s e f r a g m e n t s ( 2 2 m m i n d i a m e t e r ) . I k e p t a l l c o a r s e f r a g m e n t s s e p a r a t e l y f o r a d d i t i o n a l i n v e s t i g a t i o n , i f n e e d e d . T h e r e m a i n i n g fi n e - e a r t h s a m p l e ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) w a s u s e d f o r P S A a c c o r d i n g t o t h e p i p e t t e m e t h o d ( S h e l d r i c k a n d W a n g , 1 9 9 3 ) . A h y d r o g e n p e r o x i d e p r e t r e a t m e n t w a s u s e d f o r a l l A , B h s , a n d B s h o r i z o n s b e c a u s e O f t h e i r e l e v a t e d o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t s ( S h e l d r i c k a n d W a n g , 1 9 9 3 ) . T h e s a n d f r a c t i o n O f e a c h s a m p l e w a s f u r t h e r d r y - s i e v e d t o e s t a b l i s h t h e U S D A s a n d s p l i t s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f , 1 9 9 3 ) . P a r t i c l e s i z e d a t a a r e r e p o r t e d a s p e r c e n t a g e O f c l a y ( < 2 p m i n d i a m e t e r ) , s i l t ( 5 3 - 2 u m ) , a n d s a n d ( 2 0 0 0 - 5 3 p m ) i n t h e fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m d i a m e t e r ) . T h e p e r c e n t a g e o f e a c h s a n d - s e p a r a t e w a s a l s o d e t e r m i n e d ( A p p e n d i x D ) . D E N S I T Y B u l k d e n s i t y 3 ( p b ) d e t e r m i n a t i o n s w e r e c o n d u c t e d i n o r d e r t o c o m p a r e v a l u e s f o r h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s t o a d j a c e n t h o r i z o n s a n d t h e p a r e n t 3 S o i l b u l k d e n s i t y i s t h e m a s s o f d r y s o i l p e r u n i t b u l k v o l u m e . B u l k v o l u m e i s d e t e r m i n e d p r i o r t o d r y i n g a t 1 0 5 ° C ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 ) . m a t e r i a l . A c c o r d i n g t o t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) a n d W i t t y a n d K n o x ( 1 9 8 9 ) , f r a g i p a n s c o m m o n l y h a v e h i g h p b r e l a t i v e t o o v e r l y i n g h o r i z o n s . p b w a s o n c e a r e q u i r e d p r o p e r t y f o r f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 7 5 ) . M o r e r e c e n t l y , h o w e v e r , t h i s p r o p e r t y i s c o n s i d e r e d o n l y a c o m m o n f e a t u r e O f f r a g i p a n s - n o l o n g e r r e q u i r e d f o r t h e i r i d e n t i fi c a t i o n ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 6 ) . I u s e d a m o d i fi e d c o r e m e t h o d ( B l a k e a n d H a r t a g e , 1 9 8 6 ) t o d e t e r m i n e p b v a l u e s f o r e a c h h o r i z o n s a m p l e d ( C a l h o u n e t a l . , 2 0 0 1 ) . T r i p l i c a t e p b v a l u e s w e r e c a l c u l a t e d o n a n o v e n - d r y , c o a r s e - f r a g m e n t f r e e b a s i s a n d t h e n a v e r a g e d . A l l p b v a l u e s h a v e b e e n r e p o r t e d i n ” g / c m 3 ” ( A p p e n d i x D ) . I t h e n c a l c u l a t e d t h e p a c k i n g d e n s i t y ( p p ) f o r e a c h h o r i z o n , w h i c h a c c e n t u a t e s t h e c o n t r i b u t i o n o f c l a y i n t h e c o m p a c t n e s s O f a h o r i z o n a n d h a s b e e n u s e d t o i d e n t i f y ” c l o s e - p a c k e d ” h o r i z o n s ( C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ) . p p w a s c a l c u l a t e d u s i n g t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n : p p = p b + ( 0 . 0 0 9 * % c l a y ) . ( A p p e n d i x D ) C H E M I C A L M E T H O D S S O I L R E A C T I O N I d e t e r m i n e d s o i l r e a c t i o n ( p H ) f o r e a c h h o r i z o n s a m p l e . M e a s u r i n g p H a l l o w e d m e t o ( 1 ) d e t e r m i n e s o i l r e a c t i o n c l a s s e s a s s e t b y S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f ( 1 9 9 3 ) a n d ( 2 ) c o m p a r e d e p t h t r e n d s w i t h i n a n d a m o n g p e d o n s . p H d a t a p r o v i d e d u s e f u l i n f o r m a t i o n f o r f r a g i c - p r o p e r t y c h a r a c t e r i z a t i o n . 4 5 p H i n fl u e n c e s t h e a v a i l a b i l i t y a n d t r a n s l o c a t i o n o f d o m i n a n t c a t i o n s ( T h o m a s , 1 9 9 6 ) , p o s s i b l e c e m e n t i n g a g e n t s ( F r a n z m e i e r e t a l . , 1 9 8 9 ) , a n d p h y l l o s i l i c a t e s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) i n t h e s o l u m . M o r e o v e r , s o i l p H h a s b e e n s h o w n t o i n fl u e n c e p o d z o l i z a t i o n ( D u c h a u f o u r a n d S o u c h i e r , 1 9 7 8 ) a n d t h e d e v e l o p m e n t o f b i s e q u a l s o i l s ( F r a n z m e i e r a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 3 ; C l i n e , 1 9 4 9 ; S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) . S o i l p H w a s m e a s u r e d w i t h a m o d e l # 7 2 0 A O r i o n p H m e t e r u s i n g t h e m e t h o d o f T h o m a s ( 1 9 9 6 ) i n a 2 : 1 s o i l z w a t e r m i x t u r e , m o d i fi e d b y s t i r r i n g t h e m i x t u r e t w i c e ( e v e r y h o u r f o r t w o h o u r s ) b e f o r e t a k i n g t h e p H r e a d i n g . A l l p H v a l u e s w e r e r e c o r d e d t o t h e n e a r e s t t e n t h a n d s o i l r e a c t i o n c l a s s e s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f , 1 9 9 3 ) w e r e a s s i g n e d ( A p p e n d i x E ) . O R G A N I C C A R B O N O r g a n i c c a r b o n m e a s u r e m e n t s w e r e a c c o m p l i s h e d u s i n g t h e W a l k l e y - B l a c k m e t h o d ( S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f , 1 9 9 6 ) . T h i s m e t h o d w a s e m p l o y e d b e c a u s e i t p r o v i d e d v a l u a b l e d a t a f o r t r a g i c - h o r i z o n a n d f r a g i p a n c h a r a c t e r i z a t i o n . A c c o r d i n g t o t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) , f r a g i p a n s c o m m o n l y h a v e l o w s o i l o r g a n i c m a t t e r ( S O M ) c o n t e n t s r e l a t i v e t O o v e r l y i n g h o r i z o n s . I n s t e a d O f e s t i m a t i n g S O M u s i n g l e s s r e l i a b l e m e t h o d s , N e l s o n a n d S o m m e r s ( 1 9 9 6 ) r e c o m m e n d e d t h a t o r g a n i c c a r b o n v a l u e s b e u s e d a s a p r o x y f o r S O M . T h i s a p p r o x i m a t i o n i s p o s s i b l e b e c a u s e o r g a n i c c a r b o n i s f o u n d i n t h e s o i l o r g a n i c f r a c t i o n . 4 6 T h e W a l k l e y - B l a c k m e t h o d i n v o l v e s a c i d - d i c h r o m a t e d i g e s t i o n o f a s a m p l e f o l l o w e d b y a F e 5 0 4 t i t r a t i o n . B e c a u s e I d i d n o t a d d e x t e r n a l h e a t d u r i n g t h i s p r o c e d u r e a l l o f t h e o r g a n i c c a r b o n m a y n o t h a v e b e e n o x i d i z e d ( N e l s o n a n d S o m m e r s , 1 9 9 6 ) . T O c o m p e n s a t e f o r t h i s , a c o r r e c t i o n f a c t o r w a s r e q u i r e d w h e n c a l c u l a t i o n s w e r e m a d e . T h i s m e t h o d , n o t h i g h l y q u a n t i t a t i v e , w a s s t i l l c o n s i d e r e d m o r e r e l i a b l e t h a n o t h e r S O M m e t h o d s . A l l o r g a n i c c a r b o n e s t i m a t i o n s h a v e b e e n r e p o r t e d i n " % o r g a n i c c a r b o n " a n d ( A p p e n d i x E ) . S O I L E X T R A C T I O N S I n t r o d u c t i o n V a r i o u s f o r m s o f F e , A 1 , a n d S i ( p r i m a r i l y p e d o g e n i c f o r m s ) w e r e e x t r a c t e d f r o m m y s o i l s a m p l e s f o r f u r t h e r a n a l y s i s . T h e m e t h o d s u s e d e x t r a c t d i f f e r e n t f o r m s O f s o i l c o n s t i t u e n t s i n e a c h h o r i z o n . T h e c o n t e n t O f s p e c i fi c c a t i o n s i n t h e e x t r a c t s c o u l d t h e n b e m e a s u r e d a n d u s e d t o e s t i m a t e t h e a m o u n t o f e a c h c a t i o n p r e s e n t i n d i f f e r e n t s o l i d - p h a s e f o r m s ( e . g . , ” f r e e , ” ” a c t i v e , ” a n d o r g a n i c a l l y b o u n d ) p e r h o r i z o n . I c h o s e t o a n a l y z e e x t r a c t s f o r F e , A l , a n d S i ( i n t h e f o r m o f S i O z ) b a s e d o n t h e fi n d i n g s o f o t h e r s , w h i c h s u g g e s t e d e x t r a c t a b l e f o r m s ( p r i m a r i l y f r e e - o r c o m b i n e d - o x i d e s ) o f t h e s e c a t i o n s p e c i e s a r e r e l a t e d t o p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s ( e . g . , H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; V e n e m a n a n d L i n d b o , 1 9 8 6 ; N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) a n d p r e s u m a b l y f r a g i c h o r i z o n s . A d d i t i o n a l l y , F e a n d A l c o n t e n t s f u l f i l l t h e fi r s t c h e m i c a l c r i t e r i o n f o r t h e i d e n t i fi c a t i o n o f s p o d i c h o r i z o n s ( S o i l S u r v e y 4 7 L a b o r a t o r y S t a f f , 1 9 9 6 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) a s t h e s e h o r i z o n s a r e c h a r a c t e r i z e d b y t h e a c c u m u l a t i o n o f t r a n s l o c a t e d F e a n d A l ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ) . S o i l e x t r a c t i o n d a t a w e r e a l s o u s e d f o r g e n e r a l s o i l c h a r a c t e r i z a t i o n , m a k i n g i n t e r p e d o n a n d i n t r a p e d o n c o m p a r i s o n s O f r e l a t i v e v a l u e s a n d d i s t r i b u t i o n s , a n d f o r m a k i n g i n f e r e n c e s r e g a r d i n g p o s s i b l e p e d o g e n i c p a t h w a y s t h a t h a v e i n fl u e n c e d e a c h p r o fi l e . S e l e c t i n g e x t r a c t a n t s T h r e e e x t r a c t a n t s w e r e u s e d : s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e ( C D ) , a c i d i fi e d a m m o n i u m - o x a l a t e ( A A O ) , a n d s o d i u m p y r o p h o s p h a t e ( P P ) . I c h o s e e a c h e x t r a c t a n t b a s e d , i n p a r t , o n t h e i r a b i l i t y t o e x t r a c t v a r i a b l e f o r m s o f s o i l c o n s t i t u e n t s . C D i s t h o u g h t t o e x t r a c t F e a n d A l f r o m o r g a n i c c o m p l e x e s , ” f r e e “ i r o n o x i d e s ( v i z . o x i d e s , h y d r o x i d e s , a n d o x y h y d r o x i d e s ) ( M e h r a a n d J a c k s o n , 1 9 6 0 ; B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ; J a c k s o n e t a l . , 1 9 8 6 ) , a n d ” f r e e ” a l u m i n u m o x i d e s ( v i z . h y d r o x i d e s a n d o x y h y d r o x i d e s ) ( W e a v e r e t a l . , 1 9 6 8 ; B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ; D a h l g r e n , 1 9 9 4 ) . T h e C D i s a l s o t h o u g h t t o e x t r a c t b o t h n o n c r y s t a l l i n e a n d c r y s t a l l i n e f o r m s o f t h e s e ” f r e e ” o x i d e s . A d d i t i o n a l l y , C D h a s b e e n f o u n d t o e x t r a c t n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o f ” f r e e ” s i l i c a ( M e h r a a n d J a c k s o n , 1 9 6 0 ; W e a v e r e t a l . , 1 9 6 8 ; F a r m e r e t a l . , 1 9 8 3 ) . I t d o e s n o t e x t r a c t F e , A l , 4 T h e t e r m ” f r e e ” i s g i v e n t o c o m p o u n d s t h a t h a v e a s i n g l e s p e c i e s o f c o o r d i n a t i n g c a t i o n ( e . g . , o x i d e s o f s i l i c o n o r a l u m i n u m ) ( J a c k s o n e t a l . , 1 9 8 6 ) . ” F r e e i r o n o x i d e s ” i s ” a g e n e r a l t e r m f o r t h o s e i r o n o x i d e s t h a t c a n b e r e d u c e d a n d d i s s o l v e d b y a d i t h i o n i t e t r e a t m e n t ” ( e . g . , g o e t h i t e , h e m a t i t e , f e r r i h y d r i t e , l e p i d o c r o c i t e , a n d m a g h e r n i t e , b u t n o t m a g n e t i t e ) ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 , p . 4 2 ) . 4 8 o r S i a s s o c i a t e d w i t h m o s t c r y s t a l l i n e s i l i c a t e m i n e r a l s a c c o r d i n g t o M e h r a a n d J a c k s o n ( 1 9 6 0 ) . A A O h a s b e e n r e p o r t e d t o e x t r a c t F e a n d A l f r o m o r g a n i c c o m p l e x e s a n d n o n c r y s t a l l i n e h y d r o u s o x i d e s 5 ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ) , b u t d o e s n o t e x t r a c t F e a n d A l f r o m c r y s t a l l i n e h y d r o u s o x i d e s ( R o s s a n d W a n g , 1 9 9 3 ) . A A O h a s a l s o b e e n r e p o r t e d t o e x t r a c t A l a n d S i f r o m n o n c r y s t a l l i n e a l u m i n o s i l i c a t e s , s u c h a s a l l o p h a n e a n d t o a l e s s e r e x t e n t i m o g o l i t e ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; P a r fi t t a n d C h i l d s , 1 9 8 8 ; P a r fi t t , 1 9 8 9 ) . P P h a s b e e n f o u n d t o e x t r a c t F e a n d A l a s s o c i a t e d w i t h o r g a n i c c o m p l e x e s a n d , t h o u g h t o a l e s s e r e x t e n t , n o n c r y s t a l l i n e h y d r o u s o x i d e s ( M c K e a g u e , 1 9 6 7 ; B a s c o m b , 1 9 6 8 ) . I t d o e s n o t e x t r a c t F e o r A l f r o m c r y s t a l l i n e h y d r o u s o x i d e s o r c r y s t a l l i n e s i l i c a t e m i n e r a l s ( M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ) . B e c a u s e P P e x t r a c t s a p o r t i o n o f w h a t A A O e x t r a c t s ( i . e . , n o n c r y s t a l l i n e , o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d F e a n d A l ) , e x t r a c t a b l e v a l u e s f o r P P s h o u l d b e l e s s t h a n t h o s e f o r A A O . I a l s o c h o s e e a c h e x t r a c t a n t b a s e d o n t h e i r r o u t i n e u s e i n s o i l c l a s s i fi c a t i o n ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; S h e l d r i c k , 1 9 8 4 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) , s o i l - g e n e s i s r e s e a r c h ( J a c k s o n e t a l . , 1 9 8 6 ; R o s s a n d W a n g , 1 9 9 3 ) a n d , m o r e i m p o r t a n t l y , f r a g i p a n r e s e a r c h . T a b l e 3 . 1 l i s t s a n u m b e r o f f r a g i p a n p a p e r s t h a t u s e d s o i l e x t r a c t i o n m e t h o d s t o e v a l u a t e f r a g i p a n s . 5 A A O i s o f t e n s a i d t o e x t r a c t ” a c t i v e ” o x i d e s , s o n a m e d d u e t o t h e i r s m a l l s i z e , h i g h s u r f a c e a r e a , a n d h i g h d e g r e e o f r e a c t i v i t y i n s o i l s ( L o e p p e r t a n d I n s k e e p , 1 9 9 6 ) . 4 9 T a b l e 3 . 1 . E x t r a c t i o n m e t h o d s u s e d t o s t u d y f r a g i p a n s o i l s a n d t h e c a t i o n s t h a t w e r e a n a l y z e d f o r . F r a g i p a n D i s s o l u t i o n C a t i o n s P u b l i c a t i o n p a r e n t e x t r a c t a n t s u s e d a n a l y z e d f o r m a t e r i a l c m A A O P P F e A l S i D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) g l a c i a l t i l l J J J J J D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ) g l a c i a l t i l l J J J J J 1 ’ D e K i m p e a n d M c K e a g u e . . J J J J ( 1 9 7 4 ) g l a c r a l t i l l W a n g e t a 1 . ( 1 9 7 4 ) g l a c i a l t i l l J J J J D e K i m p e e t a l . ( 1 9 8 3 ) g l a c i a l t i l l J J J J M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) g l a c i a l t i l l J J J J T h o m s o n ( 1 9 8 0 ) l o e s s J J J J J N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 4 ) l o e s s J J J J J J T r e m o c o l d i e t a l . ( 1 9 9 4 ) l o e s s J J J J N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s J J J J J ( 1 9 9 6 ) l o e s s D u n c a n a n d F r a n z m e i e r J J J J ( 1 9 9 9 ) l o e s s S m i t h a n d C a l l a h a n ( 1 9 8 7 ) C 0 3 5 ? “ F l a m J / s e d i m e n t 1 C D o r s o d i u m c i t r a t e - b i c a r b o n a t e - d i t h i o n i t e ( C B D ) ; 1 S i a n a l y z e d f o r i n t h e C D e x t r a c t o n l y ( D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ) C o n d _ u c t i n g e x t r a c t i o n ; T h e C D , A A O , a n d P P m e t h o d s I u s e d w e r e p r i m a r i l y b a s e d o n R o s s a n d W a n g ( 1 9 9 3 ) a n d L o e p p e r t a n d I n s k e e p ( 1 9 9 6 ) . I m o d i fi e d t h e a m o u n t o f s o i l s a m p l e r e q u i r e d b y t h e s e t w o m e t h o d s i n o r d e r t o O b t a i n a q u a n t i t y o f F e , A 1 , a n d S i i n e a c h e x t r a c t t h a t w a s d e t e c t a b l e a n d m e a s u r a b l e . I a l s o m o d i fi e d t h e m e t h o d s s o t h a t t h e e x t r a c t e d s u p e r n a t a n t w a s o p t i m a l f o r m u l t i p l e a n a l y s e s b y a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t r y ( A A S ) . T h e m o d i fi e d e x t r a c t i o n m e t h o d s 5 0 I u s e d a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x C . E a c h m e t h o d i n c l u d e s a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e t h e o r y b e h i n d t h e u s e O f e a c h e x t r a c t a n t ( b a s e d o n D a h l g r e n ( 1 9 9 4 ) ) . A n a l y z i n g s a m p l e - e x t r a c t s u s i n g A A S O n c e I c o m p l e t e d t h r e e e x t r a c t i o n s o n a l l h o r i z o n s o f t h e f o u r p r o fi l e s , I a n a l y z e d t h e e x t r a c t s f o r F e , A l , a n d S i s e p a r a t e l y w i t h a P e r k i n - E l m e r ( P E ) 5 1 0 0 P C A t o m i c A b s o r p t i o n S p e c t r o p h o t o m e t e r ( a l s o a b b r e v i a t e d A A S ) i n t h e G e o c h e m i s t r y L a b o r a t o r y a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . M o r e s p e c i fi c a l l y , I u s e d t h e fl a m e - A A S a p p a r a t u s O f t h e P E 5 1 0 0 P C . I n o r d e r t o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e A A S d a t a , a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e t h e o r y b e h i n d t h i s t e c h n i q u e ‘ i s p r o v i d e d . I c h o s e fl a m e - A A S o v e r o t h e r a v a i l a b l e t e c h n i q u e s ( e . g . , i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a ( I C P ) / d i r e c t l y c o u p l e d p l a s m a ( D C P ) o r a t o m i c e m i s s i o n s p e c t r o p h o t o m e t r y ( A E S ) ) b e c a u s e I w a s a l l o w e d a c c e s s t o a l a b o r a t o r y w i t h t h e 5 I n g e n e r a l , w h e n a n a t o m i s c o n fi g u r e d i n i t s n o r m a l w a y ( i . e . , i t s m o s t s t a b l e o r b i t a l c o n fi g u r a t i o n ) i t i s s a i d t o b e i n a ” g r o u n d ” s t a t e . A n a t o m i s s a i d t o b e i n a n ” e x c i t e d ” s t a t e w h e n i t h a s a b s o r b e d l i g h t e n e r g y , w h i c h c a u s e s a n o u t e r e l e c t r o n t o b e m o v e d i n t o a l e s s s t a b l e c o n fi g u r a t i o n . T h i s ” e x c i t e d ” - s t a t e c o n fi g u r a t i o n i s u n s t a b l e . B e c a u s e t h e a t o m p r e f e r s a s t a b l e c o n fi g u r a t i o n , i t i m m e d i a t e l y r e l e a s e s l i g h t e n e r g y h e n c e r e t u r n i n g i t t o a ” g r o u n d ” s t a t e . D u r i n g t h e a t o m i c a b s o r p t i o n p r o c e s s a ” g r o u n d ” - s t a t e a n a l y t e a t o m a b s o r b s l i g h t e n e r g y o f a s p e c i fi c w a v e l e n g t h . T h e a m o u n t o f l i g h t e n e r g y a b s o r b e d b y a s a m p l e i n c r e a s e s a s t h e n u m b e r o f a n a l y t e a t o m s t h a t i n t e r a c t w i t h t h e l i g h t p a t h i n c r e a s e s . E i t h e r a n a i r - a c e t y l e n e o r n i t r o u s o x i d e - a c e t y l e n e fl a m e i s u s e d t o c o n v e r t t h e s a m p l e a e r o s o l i n t o a t o m i c v a p o r . T h i s v a p o r i s a b l e t o a b s o r b t h e e n e r g y f r o m a l i g h t s o u r c e . S p e c i fi c p r i m a r y l i g h t s o u r c e s ( h o l l o w c a t h o d e l a m p s ( H C L ) ) a n d a n a r r o w r a n g e o f w a v e l e n g t h s a r e u s e d f o r A A S i n o r d e r t o t a r g e t i n d i v i d u a l a n a l y t e e l e m e n t s . A s a r e s u l t , A A S a l l o w s t h e q u a n t i t a t i v e d e t e r m i n a t i o n o f t h e a m o u n t o f a n a l y t e p r e s e n t b y m e a s u r i n g t h e l i g h t a b s o r b e d b y a s a m p l e ( b a s e d o n P e r k i n - E l m e r ( 1 9 8 2 ) a n d S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 ) ) . 5 1 r e q u i r e d e q u i p m e n t a n d w a s a l l o w e d t o a n a l y z e m y o w n s a m p l e s . M o r e i m p o r t a n t l y , I c h o s e t h i s m e t h o d b e c a u s e i t h a d b e e n u s e d s u c c e s s f u l l y t o ( 1 ) a n a l y z e C D , A A O , a n d P P e x t r a c t s a n d ( 2 ) a n a l y z e f o r F e , A l , a n d S i ( T a b l e 3 . 2 ) . F l a m e - A A S m e t h o d s A l t h o u g h fl a m e - A A S w a s u s e d i n t h e p a p e r s l i s t e d i n T a b l e 3 . 2 , a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n O f t h e i r m e t h o d s w a s t y p i c a l l y n o t p r o v i d e d . I n o r d e r t o a n a l y z e f o r e a c h e l e m e n t s u c c e s s f u l l y I n e e d e d t o k n o w t h e O p t i m a l l a m p c u r r e n t , l a m p w a r m - u p t i m e , O p t i m a l s l i t w i d t h , t y p e o f b u r n e r h e a d , o x i d a n t / f u e l c o m b i n a t i o n a n d fl o w s e t t i n g , t y p e O f fl a m e ( i . e . , r e d u c i n g o r o x i d i z i n g ) , O p t i m a l a n a l y s i s w a v e l e n g t h a n d t h e l i n e a r a n a l y s i s r a n g e f o r e a c h a n a l y t e e l e m e n t , r a n g e o f a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n s i n e a c h e x t r a c t , o p t i m a l s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” c o n c e n t r a t i o n s , p o s s i b l e i n t e r f e r e n c e s ( e . g . , c h e m i c a l - , i o n i z a t i o n - , m a t r i x - , e m i s s i o n - , s p e c t r a l - i n t e r f e r e n c e s , o r b a c k g r o u n d a b s o r p t i o n ( P e r k i n - E l r n e r , 1 9 8 2 ) ) , a n d o p t i m a l s a m p l e - r e a d i n g t i m e . F o r t u n a t e l y I w a s a b l e t o u s e m o d i fi e d m e t h o d s f o r r u n n i n g e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S d e v e l o p e d b y t h e S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 ) a n d A n o n y m o u s ( 1 9 8 9 ) f o r F e a n d A l a n a l y s e s . I a l s o u s e d a m o d i fi e d v e r s i o n o f t h e m e t h o d s f o r r u n n i n g e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S d e v e l o p e d b y T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) f o r S i a n a l y s e s ( s e e A p p e n d i x C ) . T h e m e t h o d u s e d f o r s e t t i n g - u p a n d o p e r a t i n g t h e fl a m e - A A S h a s b e e n p r o v i d e d i n A p p e n d i x C . 5 2 T a b l e 3 . 2 . S o m e p a p e r s t h a t u s e d A A S t o a n a l y z e C D — , A A O — , o r P P - e x t r a c t s o r t o a n a l y z e f o r F e , A l , o r S i . E x t r a c t s a n a l y z e d C a t i o n s a n a l y z e d f o r P u b l i c a t i o n w i t h A A S w i t h A A S C D 1 A A O P P F e A l S i D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) J J J J W e b b e r e t a l . ( 1 9 7 4 ) J J J J S e a r l e a n d D a l y ( 1 9 7 7 ) J J J J T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) J J J J J D e K i m p e e t a l . ( 1 9 8 3 ) J J J J N o r t o n e t a 1 . ( 1 9 8 4 ) J J J J J J T r e m o c o l d i e t a l . ( 1 9 9 4 ) J J D u n c a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 9 9 ) J J J 1 C D o r C B D u s e d C o l l e c t i n g fl a m e - A A S d a t a T h e d a t e , t i m e , e l e m e n t s a n a l y z e d f o r , m e t h o d p a r a m e t e r s , c o n c e n t r a t i o n s o f t h e s t a n d a r d s o l u t i o n s u s e d t o c r e a t e e a c h c a l i b r a t i o n c u r v e , a n d t h e r e s u l t i n g c a l i b r a t i o n c u r v e s w e r e c o l l e c t e d f o r e a c h a n a l y t i c a l r u n o f s a m p l e e x t r a c t s . D a t a c o l l e c t e d f o r e a c h e x t r a c t i n c l u d e d t h e s a m p l e n a m e , d i l u t i o n f a c t o r , t h e m e a n a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n ( p p m o r m g / L ) c a l c u l a t e d f r o m t h r e e r e p l i c a t e m e a s u r e m e n t s , a n d p e r c e n t r e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( ° / o R S D ) . I t h e n e n t e r e d t h e s e d a t a i n t o a M i c r o s o f t ® E x c e l s p r e a d s h e e t , w h e r e t h e p e r c e n t a g e o f F e , A l , o r S i 0 2 b y h o r i z o n w a s c a l c u l a t e d . P P e x t r a c t s w e r e n o t a n a l y z e d f o r S i O z . I r e p o r t e d t h e r e s u l t s o f t h e s o i l e x t r a c t i o n s a c c o r d i n g t o t h e n a m i n g c o n v e n t i o n f o u n d i n t h e l i t e r a t u r e ( i . e . , d i t h i o n i t e - e x t r a c t a b l e F e , A l , o r S i O z ; o x a l a t e - e x t r a c t a b l e F e , A l , o r S i O z ; p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e F e o r A l ) . T h u s , s o i l - 5 3 e x t r a c t i o n r e s u l t s h a v e b e e n r e p o r t e d i n p e r c e n t a g e s o f t h e a n a l y t e c a t i o n m e a s u r e d i n e a c h e x t r a c t ( e . g . , ° / o F e d , % A l a , % ( S i O z ) d , ° / o F e o , ° / o A 1 0 , % ( S i O z ) o , % F e p , a n d " / 0 A l p ) ( A p p e n d i x E ) . M I C R O S C O P I C C H A R A C T E R I Z A T I O N M i c r o m o r p h o l o g y f o c u s e s o n t h e d e s c r i p t i o n , i n t e r p r e t a t i o n , a n d m e a s u r e m e n t o f s o i l c o m p o n e n t s , f e a t u r e s , a n d f a b r i c s a t a m i c r o s c o p i c l e v e l ( B u l l o c k e t a l . , 1 9 8 5 ) . T h e s e f e a t u r e s a r e g e n e r a l l y n o t a b l e t o b e o b s e r v e d o r d i s t i n g u i s h e d w i t h t h e u n a i d e d h u m a n e y e ; t h e r e f o r e m i c r o s c o p i c i n s t r u m e n t s a r e r e q u i r e d . F o r t h i s r e s e a r c h , I u s e d p e t r o g r a p h i c a n d s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e s ( S E M ) t o a t t a i n m i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s a t v a r y i n g s c a l e s . S u c h d e s c r i p t i o n s a i d e d f r a g i c - p r o p e r t y c h a r a c t e r i z a t i o n a n d i d e n t i fi c a t i o n O f t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s t h a t m a y h a v e i n fl u e n c e d t h e h o r i z o n s e x a m i n e d . P E T R O G R A P H I C M I C R O S C O P Y M E T H O D S U n d i s t u r b e d , o r i e n t e d ’ s a m p l e s f r o m f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s i n e a c h o f t h e f o u r p e d o n s ( c o l l e c t e d i n t h e m a n n e r d e s c r i b e d p r e v i o u s l y ) w e r e s t o r e d i n a c l i m a t e - c o n t r o l l e d l a b o r a t o r y a n d k e p t m o i s t f o r n o m o r e t h a n a f e w d a y s . T h i n s e c t i o n s w e r e p r e p a r e d u s i n g s t a n d a r d p r o c e d u r e s a s d e s i g n a t e d b y M u r p h y ( 1 9 8 6 ) . E a c h b u l k s a m p l e w a s i m p r e g n a t e d w i t h 3 M S c o t c h c a s t ( e p o x y ) R e s i n i n 7 T h i n s e c t i o n s h a v e a v e r t i c a l o r i e n t a t i o n w i t h i n e a c h p r o fi l e a n d w e r e s e c t i o n e d i n a m a n n e r p a r a l l e l t o t h e p r o fi l e f a c e . 5 4 a d i s p o s a b l e p l a s t i c c o n t a i n e r a n d p l a c e d i n a v a c u u m . O n c e a i r b u b b l e s c e a s e d t o r i s e f r o m t h e s a m p l e i n t h e r e s i n ( s u g g e s t i n g t h a t t h e r e s i n h a d t h o r o u g h l y p e n e t r a t e d t h e s a m p l e ) , t h e s a m p l e w a s o v e n - c u r e d ( 4 0 - 5 0 ° C f o r 3 d a y s ) . S a m p l e o r i e n t a t i o n s w e r e m a r k e d o n t h e i m p r e g n a t e d b l o c k s a n d w e r e s e n t t o N a t i o n a l P e t r o g r a p h i c S e r v i c e , I n c . ( H o u s t o n , T e x a s ) f o r s e c t i o n i n g , g r i n d i n g , a n d p o l i s h i n g . T h r e e o v e r s i z e d t h i n - s e c t i o n s ( 3 8 m m x 7 5 m m ) w e r e c u t f r o m e a c h s a m p l e a n d g r o u n d t o a t h i c k n e s s o f S 3 0 u m . T h i n s e c t i o n s w e r e e x a m i n e d u s i n g a p e t r o g r a p h i c m i c r o s c o p e i n b o t h p l a n e - a n d c r o s s — p o l a r i z e d l i g h t . A t e m p o r a r y c o v e r s l i p w a s a p p l i e d t o e a c h t h i n s e c t i o n w i t h i m m e r s i o n O i l ( r e f r a c t i v e i n d e x O f 1 . 5 1 5 0 ) t o a i d v i e w i n g . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s o f d i s t r i b u t i o n p a t t e r n s , v o i d s , r n i c r o s t r u c t u r e , a n d p e d o f e a t u r e s ( e . g . , c o a t i n g s a n d i n fi l l i n g s ) w e r e m a d e a c c o r d i n g t o B u l l o c k e t a 1 . ( 1 9 8 5 ) . D i g i t a l i m a g e s o f s e l e c t m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s w e r e c o l l e c t e d u s i n g a P i x e r a ( P r o f e s s i o n a l ) d i g i t a l i m a g i n g s y s t e m a n d p r o c e s s e d i n A d o b e P h o t o s h o p . O n l y m i c r o g r a p h s i m a g e d u s i n g p l a n e - p o l a r i z e d l i g h t , h o w e v e r , a r e d i s c u s s e d i n C h a p t e r 5 . S C A N N I N G E L E C T R O N M I C R O S C O P Y M E T H O D S I N T R O D U C T I O N E l e c t r o n m i c r o s c o p y p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e s t u d y o f s o i l g e n e s i s ( B u l l o c k e t a l . , 1 9 8 5 ) . E l e c t r o n m i c r o s c o p y u s e s a n e l e c t r o n b e a m t o f o r m i m a g e s 5 5 O f a s a m p l e u n l i k e o p t i c a l ( l i g h t ) m i c r o s c o p y , w h i c h u s e s v i s i b l e l i g h t a s i t s s o u r c e o f s a m p l e i l l u m i n a t i o n . T h e u s e o f e l e c t r o n s t o f o r m i m a g e s i s a d v a n t a g e o u s b e c a u s e i t p r o v i d e s r e s o l v i n g p o w e r a s m u c h a s a t h o u s a n d t i m e s g r e a t e r t h a n a l i g h t m i c r o s c o p e ( F l e g l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . I n c r e a s e d r e s o l v i n g p o w e r a l l o w s f o r a g r e a t e r a b i l i t y t o d i s t i n g u i s h d e t a i l . S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( S E M ) 8 , i n p a r t i c u l a r , a l l o w s f o r t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l e x a m i n a t i o n O f u n i m p r e g n a t e d , n o n - s e c t i o n e d s o i l s a m p l e s ( B i s d o m , 1 9 8 1 ) . F l e g l e r e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) c o m p a r e a n S E M t o a h a n d l e n s o r d i s s e c t i n g 8 T h e f o l l o w i n g e x p l a n a t i o n i s b a s e d o n F l e g l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) ; f o r a m o r e d e t a i l e d a c c o u n t s e e S m a r t a n d T o v e y ( 1 9 8 2 b ) , E n g l a n d ( 1 9 9 1 ) , o r F l e g l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) . T h e e l e c t r o n b e a m u s e d t o i m a g e a s a m p l e i s g e n e r a t e d b y a n e l e c t r o n g u n a t t h e t o p o f t h e S E M c o l u m n . F o r a n u m b e r o f r e a s o n s a v a c u u m i s r e q u i r e d i n t h e c o l u r r m f o r t h e p r o d u c t i o n o f t h e e l e c t r o n s . T h e s p e c i f i e d a c c e l e r a t i n g v o l t a g e d e t e r m i n e s t h e e n e r g y a n d w a v e l e n g t h o f t h e b e a m O f e l e c t r o n s . T h e e l e c t r o n b e a m t h e n t r a v e l s d o w n t h e S E M c o l u m n a n d p a s s e s t h r o u g h a s e r i e s o f e l e c t r o m a g n e t i c l e n s e s . T h e s e l e n s e s a f f e c t t h e n a t u r e o f t h e b e a m a n d a r e a d j u s t e d b y t h e m i c r o s c o p i s t t o o b t a i n o p t i m a l i m a g e s . N e x t , t h e e l e c t r o n b e a m p a s s e s t h r o u g h a fi n a l a p e r t u r e b e f o r e i n t e r a c t i n g w i t h t h e s a m p l e . W h e n t h e e l e c t r o n b e a m h i t s t h e s a m p l e ’ s s u r f a c e , i t i n t e r a c t s i n m a n y d i f f e r e n t w a y s w i t h t h e a t o m s i n t h e s a m p l e . S e c o n d a r y p r o d u c t s ( e . g . , s e c o n d a r y e l e c t r o n s ) a r e c r e a t e d a s a r e s u l t o f t h i s i n t e r a c t i o n . T h e l o w e n e r g y o f s e c o n d a r y e l e c t r o n s e n a b l e s t h e m t o b e a t t r a c t e d e a s i l y t o t h e S E M ’ s d e t e c t o r s . C o n s e q u e n t l y , a m a j o r i t y o f a n S E M i m a g e i s c r e a t e d w i t h s e c o n d a r y e l e c t r o n s w h e n o p e r a t i n g i n s e c o n d a r y e l e c t r o n ( S E ) m o d e . A l s o , t h e e l e c t r o n b e a m i n t e r a c t s w i t h t h e s u r f a c e i n a s p e c i fi c w a y . T h e v o l u m e o f i n t e r a c t i o n r e s e m b l e s a p e a r w i t h t h e n e c k o f t h e p e a r a t t h e s a m p l e ’ s s u r f a c e a n d t h e b a s e o f t h e p e a r a f e w m i c r o m e t e r s d e e p i n t h e s a m p l e . O n l y t h e s e c o n d a r y e l e c t r o n s p r o d u c e d n e a r t h e s a m p l e ’ s s u r f a c e a r e a b l e t o e s c a p e t o p r o d u c e a n i m a g e i n S E m o d e . S e c o n d a r y e l e c t r o n s p r o d u c e d d e e p e r i n t h e s a m p l e a r e a b s o r b e d . A t y p i c a l e s c a p e d e p t h f o r s o i l s a m p l e s i s 5 n m . E s c a p e d e p t h s , h o w e v e r , v a r y a c c o r d i n g t o t h e a c c e l e r a t i n g v o l t a g e a n d t h e a v e r a g e a t o m i c n u m b e r o f t h e s a m p l e . T h e r e f o r e , a S E i m a g e r e p r e s e n t s d i f f e r e n c e s i n t h e t o p o g r a p h y o f a s o i l s a m p l e . T h i s a l l o w s o n e t o i m a g e a n d c h a r a c t e r i z e t h e s u r f a c e m i c r o m o r p h o l o g y o f a s o i l s a m p l e . 5 6 m i c r o s c o p e , b o t h o f w h i c h a r e u s e d t o i m a g e t h e s u r f a c e o f b u l k s a m p l e s f o r a t h r e e - d i m e n s i o n a l v i e w . S E M , h o w e v e r , h a s m a n y a d v a n t a g e s o v e r O p t i c a l m e t h o d s , s u c h a s h i g h e r m a g n i fi c a t i o n , w i d e r r a n g e o f m a g n i fi c a t i o n , l a r g e r d e p t h O f fi e l d , a n d g r e a t e r r e s o l u t i o n ( T a b l e 3 . 3 ) . S A M P L E P R E P A R A T I O N I n o r d e r t o d e v e l o p m e t h o d s f o r u s i n g t h e S E M , I c o n d u c t e d a r e c o n n a i s s a n c e s t u d y . T h e O b j e c t i v e s O f t h i s s t u d y w e r e t o d e v e l o p m e t h o d s f o r s a m p l e s e l e c t i o n , p r e p a r a t i o n , e x p l o r a t i o n a n d d o c u m e n t a t i o n , a n d i m a g i n g . T h e s e m e t h o d s w e r e t h e n a p p l i e d t O m y t h e s i s s a m p l e s a n d a r e d e s c r i b e d t h r o u g h o u t t h e r e m a i n d e r o f t h i s s e c t i o n . A l l S E M r e s e a r c h w a s c o n d u c t e d a t t h e C e n t e r f o r A d v a n c e d M i c r o s c o p y a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . B u l k s a m p l e s f o r e a c h h o r i z o n w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s a n d a d j a c e n t h o r i z o n s w e r e b r o k e n a p a r t b y h a n d i n t o s u b s i d i a r y p e d s ( i . e . , t e r t i a r y a n d s e c o n d a r y p e d s a c c o r d i n g t o B r e w e r ’ s t e r m i n o l o g y ( 1 9 6 4 ) ) . T h e s e p e d s w e r e t h e n e v a l u a t e d u n d e r a s t e r e o m i c r o s c o p e a n d f u r t h e r b r o k e n a l o n g p l a n e s o f w e a k n e s s u s i n g a d i s s e c t i n g n e e d l e u n t i l I w a s l e f t w i t h s i n g l e , p r i m a r y p e d s . D u e t o t h e a m o u n t o f t i m e r e q u i r e d t o d i a g r a m , p r e p a r e , n a v i g a t e a c r o s s , a n d i m a g e t h e s e s a m p l e s , t h e n u m b e r o f p e d s f o r fi n a l i n v e s t i g a t i o n h a d t o b e l i m i t e d . A s a r e s u l t , I c a r e f u l l y c o m p a r e d a l l p r i m a r y p e d s a n d s e l e c t e d a f e w ( e . g . , t h r e e ) t h a t s e e m e d t o b e r e p r e s e n t a t i v e o f e a c h h o r i z o n , h a d n o o b s e r v a b l e p r e p a r a t i o n r e l i c t s , a n d fi t o n a s a m p l e s t u b . S m a l l s a m p l e s n e e d e d t o b e < 1 2 5 7 T a b l e 3 . 3 . A f e w c h a r a c t e r i s t i c s o f l i g h t m i c r o s c o p e s a n d S E M s . F e a t u r e L i g h t m i c r o s c o p e S E M G e n e r a l u s e : fi a s c e i g fi s p g i z g g r 2 y d s u r f a c e m o r p h o l o g y S o u r c e o f i l l u m i n a t i o n v i s i b l e l i g h t h i g h - s p e e d e l e c t r o n s B e s t r e s o l u t i o n a p p r o x i m a t e l y 2 0 0 n m a p p r o x i m a t e l y 3 - 6 n m R a n g e o f m a g n i fi c a t i o n 1 0 - 1 , 0 0 0 x 2 0 — 1 5 0 , 0 0 0 x D e p t h O f fi e l d 0 . 0 0 2 0 0 5 n m 3 , 0 0 0 - 1 , 0 0 0 , 0 0 0 n m L e n s t y p e g l a s s e l e c t r o m a g n e t i c I m a g e r a y - f o r m a t i o n o n c o m p u t e r m o n i t o r b y o n e y e b y l e n s e s s p o t s c a n n i n g d e v i c e ( m o d i fi e d f r o m T a b l e 1 . 1 i n F l e g l e r e t a l . ( 1 9 9 3 , p . 3 ) ) m m i n d i a m e t e r a n d < 5 m m h i g h . A l t h o u g h m o s t s a m p l e s w e r e s m a l l , a l a r g e r s a m p l e w a s a n a l y z e d w h e n I d i d n o t w a n t t o d i s r u p t o r a l t e r a p a r t i c u l a r l y l a r g e m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e o n a p e d . L a r g e s a m p l e s w e r e u p t o 2 5 m m i n d i a m e t e r , b u t < 8 m m h i g h . T h e p r i m a r y p e d s w e r e v e r y c a r e f u l l y f r a c t u r e d u s i n g a d i s s e c t i n g n e e d l e s o t h a t t h e i n t e r i o r o f t h e p e d s w a s d i s t u r b e d a s l i t t l e a s p o s s i b l e . T h e p e d w a s d i s c a r d e d i f t h e f r a c t u r e d s u r f a c e w a s d i s t u r b e d a t a n y p o i n t d u r i n g t h e p r e p a r a t i o n p r o c e s s . E a c h p e d o r s u b - p e d s a m p l e w a s n e x t m o u n t e d o n t o a n a l u m i n u m S E M s t u b ( b a s e d o n F l e g l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) ) . I u s e d 5 - m i n u t e e p o x y g l u e a s t h e m o u n t i n g m e d i u m , w h i c h r e q u i r e d a t l e a s t t w o h o u r s t o d r y . I u s e d c a r b o n p a s t e a s t h e c o n d u c t i n g m e d i u m b e t w e e n t h e t o p o f t h e s a m p l e a n d t h e s t u b . T h e p a s t e w a s a p p l i e d o n O p p o s i t e s i d e s o f t h e s a m p l e a n d r a n f r o m t h e t o p e d g e o f t h e s a m p l e d o w n i t s s i d e t o t h e s t u b . T w o h o u r s w e r e r e q u i r e d f o r t h e c a r b o n p a s t e t o d r y c o m p l e t e l y . F i g u r e 3 . 2 i l l u s t r a t e s t h e c o n fi g u r a t i o n o f t h e m o u n t e d s a m p l e . 5 8 s o i l s a m p l e c a r b o n p a s t e c a r b o n p a s t e e p o x y g l u e a l u m i n u m s t u b 0 1 c m F i g u r e 3 . 2 . D i a g r a m o f a s o i l s a m p l e m o u n t e d o n a s t u b f o r i m a g i n g a n d a n a l y s i s i n S E M . A l l s a m p l e s w e r e t h e n o b s e r v e d u n d e r a s t e r e o m i c r o s c o p e a n d t h e i r s u r f a c e s s k e t c h e d i n d e t a i l . O b s e r v a b l e v o i d s a n d c o a r s e s a n d g r a i n s w e r e i n c l u d e d i n t h e s k e t c h e s , a s w e l l a s a n y o t h e r " l a n d m a r k " f e a t u r e s ( e . g . , c u t a n s , c l a y f l o w s , d e s i c c a t i o n c r a c k s , f u n g a l h y p h a e , o r r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s ) . I u s e d t h e s k e t c h e s t o n a v i g a t e a c r o s s t h e s a m p l e s u r f a c e i n t h e S E M . A b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e s a m p l e ’ s m i c r o s t r u c t u r e a c c o m p a n i e d e a c h s k e t c h . A d d i t i o n a l l y , I m a d e a l i s t o f f e a t u r e s a n d l o c a t i o n s t h a t I t h o u g h t s h o u l d b e i n v e s t i g a t e d f u r t h e r i n t h e S E M . N e x t I c o a t e d t h e s a m p l e s w i t h a v e r y t h i n l a y e r o f m e t a l , w h i c h m a k e s t h e s a m p l e s u r f a c e c o n d u c t i v e . T h u s , t h e b u i l d - u p o f a n e g a t i v e c h a r g e o n t h e 5 9 s a m p l e s u r f a c e i s r e d u c e d a n d i m a g i n g i s e n h a n c e d . D u r i n g t h e r e c o n n a i s s a n c e s t u d y , I f o u n d t h a t m y s a m p l e s w e r e p r o n e t o e x c e s s i v e c h a r g i n g ( i . e . , b u i l d - u p o f n e g a t i v e c h a r g e ) b e c a u s e o f t h e i r i n h e r e n t l y n o n — c o n d u c t i v e n a t u r e . A s a r e s u l t , I d e v e l o p e d a t w o - s t e p c o a t i n g m e t h o d t h a t g r e a t l y r e d u c e d s a m p l e c h a r g i n g . I c o a t e d e a c h s a m p l e w i t h c a r b o n f r o m a c a r b o n c o r d u s i n g a n E M I T E C H K 4 5 0 C a r b o n E v a p o r a t o r . I f o l l o w e d t h e c a r b o n w i t h a c o a t o f g o l d u s i n g a n E M S c o p e S p u t t e r C o a t e r . T h e c o a t e d s a m p l e s w e r e t h e n s t o r e d i n a v a c u u m d e s i c c a t o r w i t h a n h y d r o u s c a l c i u m s u l f a t e ( I n d i c a t i n g D R I E R I T E ) u n t i l t h e y c o u l d b e O b s e r v e d i n t h e S E M . S A M P L E E X P L O R A T I O N A N D I M A G I N G A l l S E M O b s e r v a t i o n s a n d i m a g i n g w e r e c o n d u c t e d o n a J O E L J S M - 6 4 0 0 V S E M . O n c e i n t h e S E M , t h e s a m p l e s w e r e i m a g e d i n S E m o d e w i t h a n a c c e l e r a t i n g v o l t a g e o f 1 0 k e V . F i r s t , a l o w - m a g n i fi c a t i o n i m a g e w a s c o l l e c t e d f o r t h e w h o l e s a m p l e . T h e n , c o n s e c u t i v e l y h i g h e r m a g n i fi c a t i o n i m a g e s w e r e c o l l e c t e d o f e a c h f e a t u r e a n d l o c a t i o n I h a d p r e v i o u s l y i d e n t i fi e d i n a s a m p l e s k e t c h . I n g e n e r a l , c o n d i t i o n s w e r e o p t i m a l f o r l o w - m a g n i fi c a t i o n i m a g i n g w i t h a w o r k i n g d i s t a n c e ( i . e . , d i s t a n c e b e t w e e n t h e fi n a l a p e r t u r e a n d t h e s a m p l e ) o f 3 8 m m o r h i g h e r a n d a c o n d e n s e r - l e n s s e t t i n g o f 1 1 t o 1 3 . W h i l e t h e c o n d e n s e r l e n s a f f e c t s r e s o l u t i o n , t h e w o r k i n g d i s t a n c e a f f e c t s b o t h t h e r e s o l u t i o n a n d t h e d e p t h o f fi e l d ( F l e g l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . A t i n t e r m e d i a t e m a g n i fi c a t i o n s , o p t i m a l i m a g i n g c o n d i t i o n s w e r e o f t e n g i v e n w i t h a w o r k i n g d i s t a n c e O f 2 5 m m o r 6 0 h i g h e r a n d a c o n d e n s e r - l e n s s e t t i n g o f 1 3 . F o r h i g h - m a g n i fi c a t i o n i m a g e s , t h e O p t i m a l s e t t i n g s w e r e o f t e n g i v e n w i t h a w o r k i n g d i s t a n c e o f 2 5 m m o r l o w e r a n d a c o n d e n s e r - l e n s s e t t i n g o f 1 3 o r h i g h e r . D u e t o t h e t o p o g r a p h y O f m y s a m p l e s , a w o r k i n g d i s t a n c e O f l e s s t h a n t e n d i d n o t p r o d u c e a w e l l — r e s o l v e d i m a g e b e c a u s e t h e d e p t h o f fi e l d w a s t o o g r e a t . I O f t e n f o u n d i t d i f fi c u l t t o n a v i g a t e a r o u n d t h e s a m p l e a n d d i s t i n g u i s h s p e c i fi c f e a t u r e s f r o m t h e s u r r o u n d i n g s o i l m a t r i x . D u e t o t h e g r a y s c a l e i m a g e c o l l e c t e d f o r t h e s a m p l e , c o l o r s a r e n o t d e t e c t e d a n d c o n s e q u e n t l y c o u l d n o t b e u s e d t o l o c a t e f e a t u r e s . H e n c e , r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s w e r e n o t d i s t i n g u i s h a b l e o n t h e S E M i m a g e s . A d d i t i o n a l l y , i n d i v i d u a l s a n d g r a i n s t h a t w e r e e a s i l y o b s e r v e d w i t h a s t e r e o m i c r o s c o p e w e r e O f t e n d i f fi c u l t t o l o c a t e o n t h e S E M i m a g e . A s a r e s u l t , n a v i g a t i o n a c r o s s t h e s a m p l e s u r f a c e w a s a c c o m p l i s h e d u s i n g t h e s a m p l e s k e t c h i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e i n i t i a l l o w - m a g n i fi c a t i o n i m a g e ( a c t i n g a s a m a p ) o f t h e e n t i r e s a m p l e . E a c h i m a g e w a s c o l l e c t e d d i g i t a l l y w i t h S o f t I m a g i n g S y s t e m a n a l y S I S ® . T h e s a m p l e c o u l d b e s c a n n e d i n a l o w — o r m e d i u m - r e s o l u t i o n f o r m a t . T h e p a r a m e t e r s f o r t h e l o w - r e s o l u t i o n f o r m a t w e r e 1 0 2 4 x 7 6 8 p i x e l s , a p i x e l d w e l l - t i m e o f 1 0 — 5 0 v s , 1 6 b i t s / c h a n n e l , a n d a fi l e s i z e o f 1 . 4 m e g a b y t e s . T h e p a r a m e t e r s f o r t h e m e d i u m - r e s o l u t i o n f o r m a t w e r e 2 0 4 8 x 1 5 3 6 p i x e l s , a p i x e l d w e l l - t i m e o f 5 0 u s , 1 6 b i t s / c h a n n e l , a n d a fi l e s i z e o f 6 . 0 m e g a b y t e s . E a c h i m a g e w a s t h e n w r i t t e n t o a C D - R O M f o r s t o r a g e . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s w e r e m a d e a c c o r d i n g t o B u l l o c k e t a l . ( 1 9 8 5 ) , S m a r t a n d T o v e y 6 1 ( 1 9 8 2 a ; b ) , a n d M a g a l d i e t a l . ( 1 9 9 4 ) f o r s o i l f e a t u r e s s u c h a s v o i d s , m i c r o s t r u c t u r e , a n d p e d o f e a t u r e s ( e . g . , c o a t i n g s a n d i n fi l l i n g s ) . S E M m i c r o g r a p h s w e r e p r o c e s s e d i n A d o b e P h o t o s h o p . C O M P O S I T I O N A L C H A R A C T E R I Z A T I O N E N E R G Y - D I S P E R S I V E X - R A Y S P E C T R O S C O P Y ( E D S ) M E T H O D S I u s e d E D S t o s e m i — q u a n t i t a t i v e l y e v a l u a t e t h e e l e m e n t a l c o m p o s i t i o n O f s p e c i fi c f e a t u r e s i n m y S E M s a m p l e s . E D S a l l o w e d m e t o d e t e r m i n e t h e p r e s e n c e o f v a r i o u s e l e m e n t s a n d t h e i r r e l a t i v e a b u n d a n c e i n p e d f e a t u r e s s u c h a s m i n e r a l g r a i n s , c o a t i n g s , a n d b r i d g i n g m a t e r i a l s . T o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e s t r e n g t h s a n d l i m i t a t i o n s a s s o c i a t e d w i t h E D S , I h a v e p r o v i d e d a b r i e f d i s c u s s i o n O f t h i s t e c h n i q u e b a s e d o n F l e g l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) . B A C K G R O U N D E D S i s a s u p p l e m e n t a l t e c h n i q u e u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h a S E M . E D S a l l o w s o n e t o c o n d u c t e n e r g y - d i s p e r s i v e X - r a y a n a l y s i s ( E D X R A ) o n b u l k s a m p l e s o r s e c t i o n e d s a m p l e s t h a t h a v e b e e n e t c h e d . A n E D S X - r a y a n a l y z e r m e a s u r e s t h e e n e r g y o f c h a r a c t e r i s t i c X r a y s ( i . e . , o n e o f t h e s e c o n d a r y p r o d u c t s c r e a t e d b y e l e c t r o n b e a m - s a m p l e i n t e r a c t i o n s ) g i v e n O f f b y e a c h e l e m e n t i n t h e f e a t u r e a n a l y z e d . O n t h e a v e r a g e , t h e s m a l l e s t a r e a t h a t c a n b e a n a l y z e d i s 5 u m 3 d u e t o t h e v o l u m e o f i n t e r a c t i o n t h e e l e c t r o n b e a m c r e a t e s w i t h a s a m p l e ’ s 6 2 s u r f a c e . A l l o f t h e e l e m e n t s p r e s e n t a r e d e t e r m i n e d u p o n t h e c o l l e c t i o n a n d a n a l y s i s O f o n e s p e c t r u m . P a r a m e t e r s s u c h a s t h e X - r a y — e n e r g y a c c u m u l a t i o n r a n g e , a c c u m u l a t i o n t i m e , a n d b e a m c u r r e n t n e e d t o b e O p t i m i z e d i n o r d e r t o p r o d u c e a q u a l i t y s p e c t r u m . U s u a l l y t h e X - r a y - e n e r g y a c c u m u l a t i o n r a n g e i s f r o m z e r o t o 2 0 k e V , s i n c e a l l e l e m e n t s h a v e a t l e a s t o n e d e t e c t a b l e X - r a y l i n e i n t h i s r a n g e . A s a c c u m u l a t i o n t i m e i n c r e a s e s , t h e a c c u r a c y O f t h e d a t a c o l l e c t e d i n c r e a s e s b e c a u s e i t a l l o w s t h e E D S X - r a y a n a l y z e r t o p r o d u c e c h a r a c t e r i s t i c X - r a y p e a k s i n c r e a s i n g l y a b o v e t h e b a c k g r o u n d l e v e l o f t h e n o n - c h a r a c t e r i s t i c X r a y s . T h u s , a s t h e a c c u m u l a t i o n t i m e i n c r e a s e s s o d o e s t h e l i k e l i h o o d t h a t a p e a k i s r e a l . B e a m c u r r e n t c o n t r o l s t h e q u a n t i t y O f X r a y s p r o d u c e d b y a s a m p l e . E x c e s s i v e b e a m c u r r e n t c a n p r o d u c e t o o m a n y X r a y s f o r t h e E D S p u l s e p r o c e s s o r t o p r o c e s s , a n d l o w b e a m c u r r e n t r e s u l t s i n t o o f e w X r a y s b e i n g p r o d u c e d . B e a m c u r r e n t a l s o i n fl u e n c e s d e a d t i m e , w h i c h i s t h e a m o u n t o f t i m e t h a t t h e a n a l y z e r d o e s n o t c o l l e c t X r a y s d u e t o t h e p u l s e p r o c e s s o r b e i n g s a t u r a t e d b y i n c o m i n g X - r a y e n e r g y . I d e a l l y , d e a d t i m e s h o u l d r a n g e b e t w e e n 1 0 t o 3 0 % . T h e s a m p l e c a n a l s o a f f e c t t h e q u a l i t y o f a n E D S s p e c t r u m . S u r f a c e t o p o g r a p h y c a n ( 1 ) b l o c k X r a y s f r o m r e a c h i n g t h e E D S d e t e c t o r , ( 2 ) a b s o r b X r a y s b e f o r e t h e y r e a c h t h e d e t e c t o r , a n d ( 3 ) c a u s e s e c o n d a r y fl u o r e s c e n c e ( i . e . , X r a y s g i v e n o f f f r o m t h e i n i t i a l b e a m - s a m p l e i n t e r a c t i o n h i t a n o t h e r p o r t i o n o f t h e s a m p l e a n d p r o d u c e X r a y s t h a t a r e d e t e c t e d i n s t e a d o f t h e i n i t i a l X r a y s ) . I n a d d i t i o n t o t h e a r t i f a c t s a t t r i b u t e d t o t o p o g r a p h y , e s c a p e p e a k s m a y o c c u r . 6 3 O c c a s i o n a l l y X r a y s w i l l h i t t h e E D S d e t e c t o r c r y s t a l ( m a d e O f l i t h i u m - d r i f t e d s i l i c o n ) a n d p r o d u c e s i l i c o n X r a y s . W h e n t h e s e X r a y s e s c a p e f r o m t h e c r y s t a l t h e y s u b t r a c t a s p e c i fi c a m o u n t o f e n e r g y f r o m t h e e n e r g y b e i n g c o l l e c t e d a t t h a t t i m e , c r e a t i n g a f a l s e ( o r e s c a p e ) p e a k o n t h e r e s u l t i n g s p e c t r u m . T h e c o m p u t e r s o f t w a r e u s e d t o a n a l y z e t h e s p e c t r u m i d e n t i fi e s e s c a p e p e a k s . S A M P L E P R E P A R A T I O N E a c h s a m p l e a n a l y z e d w i t h E D S w a s p r e p a r e d i n i t i a l l y f o r S E i m a g i n g w i t h t h e S E M . T h u s , t h e s a m p l e s w e r e p r e p a r e d a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . D u e t o t h e c o a t i n g p r o c e s s , c h a r a c t e r i s t i c X r a y s f o r b o t h c a r b o n a n d g o l d w e r e d e t e c t e d i n a l l s p e c t r a c o l l e c t e d ; t h e s e p e a k s d i d n o t o v e r l a p w i t h p e a k s O f a n y o t h e r e l e m e n t f o u n d i n t h e s o i l s a m p l e s . P r i o r t o E D S a n a l y s i s , e a c h S E i m a g e w a s e v a l u a t e d t o i d e n t i f y s p e c i fi c f e a t u r e s f o r f u r t h e r c o m p o s i t i o n a l i n q u i r y . E D S A N A L Y S I S O n c e t h e s a m p l e w a s p l a c e d i n t h e S E M a n d t h e a r e a o f i n t e r e s t w a s l o c a t e d , E D S p a r a m e t e r s w e r e O p t i m i z e d u s i n g t h e V A N T A G E ® D i g i t a l M i c r o a n a l y s i s a n d I m a g i n g S y s t e m ( b y T h e r m o N O R A N ) ( T a b l e 3 . 4 ) . I t h e n c o l l e c t e d a r e f e r e n c e S E i m a g e o f t h e a r e a o f i n t e r e s t o n t h e s a m p l e ; t h i s w a s u s e d t o i d e n t i f y t h e p o i n t s o r a r e a s f o r w h i c h I w a n t e d t o c o l l e c t a n E D S s p e c t r u m . A s p e c t r u m w a s t h e n c o l l e c t e d f o r e a c h o f t h e i d e n t i fi e d p o i n t s o r a r e a s . E a c h s p e c t r u m h a d X - r a y c o u n t s o n t h e y - a x i s a n d X - r a y e n e r g i e s ( i n k e V ) o n t h e x - T a b l e 3 . 4 . O p t i m a l p a r a m e t e r s u s e d t o c o n d u c t E D S - a n a l y s i s . S E M p a r a m e t e r s V a l u e s A c c e l e r a t i n g v o l t a g e 2 0 k e V W o r k i n g d i s t a n c e 1 5 m m M a g n i f i c a t i o n S a m e a s o n S E M m o n i t o r C o n d e n s e r l e n s 9 t o 1 3 A c c u m u l a t i o n t i m e 6 0 t o 2 0 0 s e c o n d s D e a d t i m e 1 0 t o 3 0 % M i n i m u m n u m b e r o f X - r a y c o u n t s 1 0 0 0 a x i s . N e x t , I l a b e l e d e a c h c h a r a c t e r i s t i c X - r a y p e a k u s i n g t h e a u t o m a t i c e l e m e n t - i d e n t i fi c a t i o n f u n c t i o n . E a c h l a b e l e d s p e c t r u m w a s p r i n t e d a l o n g w i t h i t s c o r r e s p o n d i n g g r a y - s c a l e r e f e r e n c e i m a g e . I a l s o p r i n t e d t h e l i s t o f t h e s p e c i fi c v a l u e s o f t h e e n e r g i e s a n d t h e i r a s s o c i a t e d p e a k i n t e n s i t i e s / c o u n t s f o r e a c h s p e c t r u m . D A T A P R O C E S S I N G A N D A N A L Y S I S R e s u l t i n g d a t a f r o m t h e a n a l y s e s w e r e r e p o r t e d i n t a b u l a r f o r m a t ( A p p e n d i c e s D , E ) . S o m e d a t a w e r e a d d i t i o n a l l y p l o t t e d b y p r o fi l e d e p t h i n C h a p t e r 5 . O n e w e i g h t e d v a l u e w a s c a l c u l a t e d ( e . g . , w e i g h t e d v a l u e = [ ( ( % h o r i z o n t h a t i s e l u v i a l ) o ( e l u v i a l m e a s u r e d v a l u e ) ) + ( ( % h o r i z o n t h a t i s i l l u v i a l ) o ( i l l u v i a l m e a s u r e d v a l u e ) ) ] ) a n d p l o t t e d f o r h o r i z o n s h a v i n g t w o , m e a s u r e d v a l u e s ( i . e . , o n e f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l p o r t i o n s ) . C l a y f r e e P S A v a l u e s w e r e c a l c u l a t e d : % c l a y f r e e s a n d = [ ( % s a n d ) / ( ( % s a n d ) + ( % s i l t ) ) ] ; % c l a y f r e e s i l t = [ ( % s i l t ) / ( ( % s a n d ) + ( % s i l t ) ) ] . N O s t a t i s t i c a l a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d d u e t o i n a d e q u a t e s a m p l e s i z e . S o m e i m a g e s i n t h i s t h e s i s a r e p r e s e n t e d i n c o l o r . 6 5 C H A P T E R F O U R S T U D Y A R E A I n t h i s c h a p t e r I p r e s e n t t h e s p a t i a l a n d s i t e c h a r a c t e r i s t i c s a s s o c i a t e d w i t h e a c h s o i l I s e l e c t e d 1 f o r i n v e s t i g a t i o n . T h e s e c h a r a c t e r i s t i c s w e r e i m p o r t a n t f o r a f e w r e a s o n s . S i t e a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s p r o v i d e d t h e l a n d s c a p e - s c a l e d a t a I n e e d e d t o c h a r a c t e r i z e e a c h p e d o n . F u r t h e r m o r e , s i t e c h a r a c t e r i s t i c s , c o n s i d e r e d e x o g e n o u s c o m p o n e n t s i n s i t e - s o i l s y s t e m s ( J o h n s o n a n d W a t s o n - S t e g e r , 1 9 8 7 ) , p r o v i d e d a f o u n d a t i o n o r b a s i s f o r s u b s e q u e n t a n a l y s e s . E s s e n t i a l l y I n e e d e d t o k n o w h o w s i m i l a r t h e p e d o n s w e r e i n t e r m s o f t h e i r e x t e r n a l c o n d i t i o n s a n d f a c t o r s b e f o r e I c o u l d e v a l u a t e t h e m i n t e r m s o f t h e i r i n t e r n a l c o n d i t i o n s a n d p r o c e s s e s . S p a t i a l a n d l o c a t i o n a l d a t a w e r e a l s o c o l l e c t e d t o i n c r e a s e t h e r e p r o d u c i b i l i t y o f t h i s r e s e a r c h a n d p r o v i d e a b a s i s f o r e v a l u a t i n g t h e p e d o n s i n a b r o a d e r s o i l - g e o g r a p h i c a l c o n t e x t i n s u b s e q u e n t a n a l y s e s . T h e p e d o n d e s c r i p t i o n s w e r e o r d e r e d a c c o r d i n g t o d e g r e e o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n ; t h u s , t h e f o l l o w i n g d i s c u s s i o n b e g i n s w i t h t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e s o i l s i n t h e L o w e r P e n i n s u l a ( L P ) a n d e n d s w i t h t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s o i l s i n t h e U p p e r P e n i n s u l a ( U P ) O f M i c h i g a n ( F i g u r e 4 . 1 ) . 1 R e f e r t o C h a p t e r 3 f o r a m o r e d e t a i l e d d i s c u s s i o n . 6 6 F i g u r e 4 . 1 . L M o u c n a i t s i i o n n g s , o f a n h t d e C f h o a u m r p p i e o d n o . n s i n M i c h i g a n : F e l d h a u s e r , G l e n n i e , / 7 , . 3 1 ‘ 7 l — 4 V £ I 3 A R A G A J - — — - - ; = { Q ‘ 7 £ 0 1 1 i j 7 " l _ - _ _ l _ . ‘ i = 1 “ " ? ' “ “ 7 7 1 « : 3 . U P P E R J T 7 ’ 7 . 7 : f t ; P E N I N S U L A Q . 0 7 7 V - - ‘ i _ _ _ j — . 0 “ — 7 " l ; P e d o n s ' 7 “ " 2 A L C O N A 1 . F e l d h a u s e r ( r o a r - $ . 5 9 ! L C O U N T Y 2 . G l e n n i e 3 . M u n i s i n g I 4 I — I — T I I I - I “ . 4 . C h a m p i o n 7 _ ' . I — I 1 7 T I 7 " L O W E R ” I n “ — 7 ‘ L l — L j fi - I L - ' L _ l P E N I N S U L A l ' 7 — 7 7 — 7 — - 7 7 7 L . . . _ . _ _ _ _ , 7 J - i T l T l 7 I . = _ . _ - ; _ . . . . . . 1 4 T 7 7 7 l — 7 — 7 — T 7 " 7 " " M i c h i g a n 6 7 L O W E R P E N I N S U L A ( L P ) O F M I C H I G A N F E L D H A U S E R S O I L T h e F e l d h a u s e r s o i l w a s s a m p l e d i n C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n ( F i g u r e 4 . 2 ) , i m m e d i a t e l y s o u t h o f t h e n o r t h e r n b o u n d a r y o f H a r t w i c k P i n e s S t a t e P a r k ( N E 1 / 4 , N W ‘ 4 , N E ‘ 4 , s e c . 3 , T . 2 7 N . , R . 3 W . , G r a y l i n g T o w n s h i p , C r a w f o r d C o u n t y ) . R e f e r t o t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e d e s c r i p t i o n i n A p p e n d i x A f o r a d e t a i l e d a c c o u n t o f t h e p i t l o c a t i o n . P H Y S I O G R A P H Y G E O M O R P H O L O G Y T h e F e l d h a u s e r p e d o n i s l o c a t e d i n t h e N o r t h e r n H i g h P l a i n s s u b d i v i s i o n o f t h e N o r t h e r n U p l a n d s o f s o u t h e r n M i c h i g a n ( V e a t c h , 1 9 5 3 ) . F l a t , p i t t e d s a n d p l a i n s c h a r a c t e r i z e t h e N o r t h e r n H i g h P l a i n s , a s w e l l a s p l a t e a u - t o p p e d r i d g e s w i t h s m o o t h c r e s t s . E l e v a t i o n s a t t a i n 3 6 5 t o 5 2 0 m ( a b o v e s e a l e v e l ( a s l ) ) . S o m m e r s ( 1 9 8 4 ) c l a s s i fi e d t h e v i c i n i t y o f t h e F e l d h a u s e r s o i l a s p a r t o f t h e H i g h P l a i n s a n d M o r a i n e s l a n d f o r m r e g i o n . I n t e r m s o f M i c h i g a n ’ s r e g i o n a l l a n d s c a p e e c o s y s t e m s , e s t a b l i s h e d a s p a r t o f t h e M i c h i g a n N a t u r a l F e a t u r e s I n v e n t o r y , t h i s r e g i o n i s l o c a t e d i n t h e G r a y l i n g O u t w a s h P l a i n s u b s e c t i o n o f t h e N o r t h e r n L a c u s t r i n e - i n fl u e n c e d L o w e r M i c h i g a n s e c t i o n ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . A h i g h p l a t e a u o f b r o a d o u t w a s h p l a i n s w i t h s a n d y i c e - d i s i n t e g r a t i o n r i d g e s a n d 6 8 r e g n i F e t t e y a F O S D O G V : o n N M Y T N L A K S A K A U O C K O T S E G O C O U N T Y A P e r c h L a k e F i n g e r M a p l e F o r e s t F i n g e r l i n g e r i e L o v e l l s O L e w i s t o n O u t w a s h P l a i n . G r a y l i n g G r a y l i n g h a n n e l s 5 : 0 1 0 : 0 k i l o m e t e r s 5 1 0 1 0 2 0 m i l e s O - ° F i g u r e 4 . 2 . L o c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r s i t e i n C r a w f o r d C o u n t y . M a p b a s e d o n S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) , W e r l e i n ( 1 9 9 8 ) , F a r r a n d a n d B e l l ( 1 9 8 2 b ) , a n d B u r g i s a n d E s c h m a n ( 1 9 8 1 ) . 6 9 a v a r i e t y o f f o r e s t c o m m u n i t i e s c h a r a c t e r i z e s t h i s r e g i o n ( e . g . , j a c k p i n e b a r r e n s , w h i t e p i n e - r e d p i n e f o r e s t s , a n d n o r t h e r n h a r d w o o d f o r e s t s ) . W h i l e t h i s r e g i o n h a s b e e n e a s i l y d e l i n e a t e d , i t s g l a c i a l h i s t o r y h a s n o t b e e n e a s i l y d e c i p h e r e d ( S c h a e t z l , 1 9 9 8 b ) . T h e c o m p l e x i t y o f i t s g l a c i a l h i s t o r y i s , i n p a r t , a t t r i b u t a b l e t o t h e r e g i o n ’ s i n t e r l o b a t e p o s i t i o n a n d t h e s e e m i n g l y i n t r i c a t e i n fl u e n c e o f t h e g l a c i o g e n i c a n d p o s t g l a c i a l p r o c e s s e s t h a t h a v e s h a p e d i t s t e r r a i n ( S c h a e t z l e t a l . , 2 0 0 0 ) . C o n s e q u e n t l y , t h e r e i s l i t t l e c o n s e n s u s o n t h e n a m i n g o f l a n d f o r m s i n t h e r e g i o n . T h e F e l d h a u s e r p e d o n i s l o c a t e d o n t h e M a p l e F o r e s t ” m o r a i n e ” ( B u r g i s , 1 9 7 7 ) , w h i c h B u r g i s a n d E s c h m a n ( 1 9 8 1 ) l a t e r d e s i g n a t e d t h e ” M a p l e F o r e s t m o r a i n i c r e m n a n t . ” T h e M a p l e F o r e s t m o r a i n i c r e m n a n t i s o n e o f a c l u s t e r o f s u c h r e m n a n t s ( e . g . , K a l k a s k a , F a y e t t e , P e r c h L a k e , a n d B u c k s ) t h a t a r e s e p a r a t e d b y d e e p v a l l e y s , r e f e r r e d t o a s t h e G r a y l i n g C h a n n e l s ( B u r g i s a n d E s c h m a n , 1 9 8 1 ) . M o r e r e c e n t l y , S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) d e s i g n a t e d t h i s l a n d f o r m t h e ” M a p l e F o r e s t F i n g e r ” o f t h e l a r g e r G r a y l i n g F i n g e r s 2 l a n d f o r m a s s e m b l a g e . T h e G r a y l i n g F i n g e r s , o c c u p y i n g t h e n o r t h w e s t a n d n o r t h - c e n t r a l p o r t i o n s o f C r a w f o r d C o u n t y , h a v e b e e n d e s c r i b e d a s a s e r i e s o f p l a t e a u — l i k e r i d g e s a n d b r o a d c h a n n e l s w i t h a n o r t h - s o u t h t r e n d ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . T h i s l a n d f o r m a s s e m b l a g e w a s l i k e l y d e g l a c i a t e d a r o u n d 1 3 . 8 t o 1 3 . 6 t h o u s a n d y e a r s 3 a g o ( k a ) , 2 I h a v e a d o p t e d t h e t e r m i n o l o g y o f S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) f o r t h i s d i s c u s s i o n . 3 A l l d a t e s p r o v i d e d i n t h i s c h a p t e r a r e i n r a d i o c a r b o n y e a r s , n o t c a l e n d a r y e a r s . 7 0 d u r i n g t h e l a t e L a k e B o r d e r t i m e ( H a n s e l e t a l . , 1 9 8 5 ; M o n a g h a n a n d H a n s e l , 1 9 9 0 ; B l e w e t t e t a l . , 1 9 9 3 ; K e v i n K i n c a r e , M i c h i g a n G e o l o g i c a l S u r v e y D i v i s i o n , L a n s i n g , M I , F e b r u a r y 2 0 0 1 , p e r s . c o m m ) . A t t h a t t i m e , m e l t i n g g l a c i a l i c e o p e n e d a n i n t e r l o b a t e a r e a b e t w e e n t h e M i c h i g a n a n d H u r o n l o b e s ( L e v e r e t t a n d T a y l o r , 1 9 1 5 ; B u r g i s , 1 9 7 7 ) ; t h e G r a y l i n g F i n g e r s w e r e s i t u a t e d i n t h a t i n t e r l o b a t e a r e a . V a r i o u s s o u r c e s h a v e s u g g e s t e d t h a t a b r o a d , o u t w a s h - c o r e d u p l a n d fi l l e d t h i s i n t e r l o b a t e a r e a , w h i c h w a s d e e p l y i n c i s e d s u b s e q u e n t t o i t s d e g l a c i a t i o n c r e a t i n g t h e c h a n n e l s t h a t s e p a r a t e t h e F i n g e r - u p l a n d s t o d a y ( L e v e r e t t a n d T a y l o r , 1 9 1 5 ; B u r g i s , 1 9 7 7 ; S c h a e t z l , 1 9 9 8 b ; 2 0 0 0 ) . C h a n n e l s d r a i n i n g t h e e a s t e r n h a l f o f t h e G r a y l i n g F i n g e r s a r e p a r t o f t h e A u S a b l e w a t e r s h e d . T h e M a p l e F o r e s t F i n g e r , i n s p e c i f i c , i s d r a i n e d b y t h e A u S a b l e R i v e r a n d t h e E a s t B r a n c h o f t h e A u S a b l e R i v e r . T h e G r a y l i n g F i n g e r s l a n d f o r m a s s e m b l a g e i s u n d e r l a i n ( a t c o n s i d e r a b l e d e p t h ) b y t h e N a p o l e o n S a n d s t o n e m e m b e r ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) o f t h e M a r s h a l l F o r m a t i o n ( L a t e M i s s i s s i p p i a n i n a g e ) ( D o r r a n d E s c h m a n , 1 9 7 0 ) . T h i s b e d r o c k i s o v e r l a i n b y 6 0 t o 2 1 8 0 m o f g l a c i a l d r i f t ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . A c c o r d i n g t o S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) , t h e G r a y l i n g F i n g e r u p l a n d s a r e c o r e d w i t h 3 0 t o 7 0 m o f s t r a t i f i e d o u t w a s h t h a t i s o v e r l a i n b y g l a c i a l t i l l o f v a r y i n g t h i c k n e s s . A c a p o f s i l t y s e d i m e n t s i s s p o r a d i c a l l y f o u n d a c r o s s t h e fl a t u p l a n d s . T h u s , t h e p a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e u p l a n d s o i l s o f t h e G r a y l i n g F i n g e r s c o n s i s t o f a s a n d y l o a m t i l l , w h i c h i s u n d e r l a i n b y s a n d y o u t w a s h ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . S o m e t i m e s t h i s 7 1 s t r a t i g r a p h i c u n i t i s o v e r l a i n b y a c a p o f g l a c i o l a c u s t r i n e s i l t s a n d f i n e s a n d s ( S c h a e t z l , 2 0 0 0 ) . S O I L G E O G R A P H Y V e a t c h ( 1 9 5 3 ) g r o u p e d M i c h i g a n ’ s p r i n c i p a l s o i l t y p e s i n o r d e r t o s h o w h o w t h e y w e r e r e l a t e d 4 i n t e r m s o f t h e i r d e g r e e a n d t y p e o f p r o f i l e d e v e l o p m e n t . A l t h o u g h t h e F e l d h a u s e r s o i l w a s n o t i n c l u d e d i n V e a t c h ’ s t a x o n o m i c g r o u p i n g , a s i m i l a r s o i l w a s . A c c o r d i n g t o W e r l e i n ( 1 9 9 8 ) t h e w e l l - d r a i n e d p h a s e o f t h e B l u e L a k e s e r i e s i s v e r y s i m i l a r t o t h e F e l d h a u s e r s e r i e s . C o n s e q u e n t l y , I O p t e d t o p r o v i d e V e a t c h ’ s c l a s s i f i c a t i o n o f t h e B l u e L a k e s e r i e s i n l i e u o f t h e F e l d h a u s e r s e r i e s f o r t h i s d i s c u s s i o n . T h e B l u e L a k e s e r i e s w a s c o n s i d e r e d a m e m b e r o f t h e P o d z o l 5 g r o u p o f t h e n o r t h e r n s o i l r e g i o n f o u n d u n d e r c o n i f e r o u s o r d e c i d u o u s f o r e s t . T h i s s e r i e s w a s f u r t h e r c a t e g o r i z e d b y i t s m e d i u m t o l o w m o i s t u r e c o n t e n t a n d w a s c o n s i d e r e d a G r a y ( o r ” n o r m a l ” ) 4 B a s e d o n a c c e p t e d s e r i e s d e s c r i p t i o n s a t t h a t t i m e ; t h e y h a v e c h a n g e d s i n c e V e a t c h ( 1 9 5 3 ) b e c a u s e d i a g n o s t i c c r i t e r i a h a v e b e e n a d d e d , r e m o v e d , a n d m o d i f i e d . 5 A ” n o r m a l ” P o d z o l p r o fi l e , a c c o r d i n g t o V e a t c h ( 1 9 5 3 ) , i s o n e t h a t f o r m e d i n a c o o l , m o i s t c l i m a t e w h e r e i t w a s a b l e t o a c c u m u l a t e r a w o r g a n i c m a t t e r o n i t s s u r f a c e . T h i s o r g a n i c m a t t e r s e r v e d a s t h e s o u r c e o f h u m i c a c i d s t h a t w e r e t r a n s l o c a t e d t h r o u g h t h e m i n e r a l s o i l a n d c o n c e n t r a t e d i n t h e b r o w n o r t e r d e ( s p o d i c ) o r o r t s t e i n h o r i z o n . D u e t o t h e a c i d i t y o f t h e p r o f i l e , h y d r o l y s i s o c c u r r e d a n d b o t h c a r b o n a t e s a n d s o l u b l e s a l t s w e r e l e a c h e d f r o m t h e s o i l . I r o n , s o l u b l e m i n e r a l s , a n d f i n e s o i l p a r t i c l e s e l u v i a t e d f r o m a b l e i c h e r d e ( e l u v i a l ) h o r i z o n . H u m i c c o m p o u n d s a n d s e s q u i o x i d e s t r a n s l o c a t e d t h r o u g h t h e s o l u m a n d w e r e i l l u v i a t e d a t d e p t h w h e n e n c o u n t e r i n g a n i n c r e a s e i n b a s e s o r b i v a l e n t c a t i o n s . ” G r a y P o d z o l s ” h a v e a w e l l - d e v e l o p e d b l e i c h e r d e h o r i z o n a n d i n c l u d e t h e c o m m o n o r ” n o r m a l ” P o d z o l p r o f i l e s e x h i b i t i n g b o t h b l e i c h e r d e a n d o r t e r d e h o r i z o n s . ” B r o w n P o d z o l s , ” o n t h e o t h e r h a n d , h a v e a b r o w n h o r i z o n a n d a w e a k o r n o n - e x i s t e n t e l u v i a t e d s u r f a c e h o r i z o n . 7 2 P o d z o l 5 w i t h a l l n e c e s s a r y h o r i z o n s p r e s e n t i n c l u d i n g a s t r o n g t o w e a k l o w e r a r g i l l i c 6 ( B ) h o r i z o n . M o r e o v e r , t h e B l u e L a k e ’ s p a r e n t m a t e r i a l h a s a l o w t o m e d i u m C a C O s c o n t e n t . A t t h i s l e v e l o f c l a s s i fi c a t i o n , V e a t c h s e p a r a t e d o u t f o u r r e l a t e d s e r i e s : T r e n a r y , B l u e L a k e , E m m e t , a n d B o h e m i a n . T h e B l u e L a k e s e r i e s r e p r e s e n t e d t h e m e m b e r o f t h i s g r o u p h a v i n g a s t r o n g , d a r k - b r o w n o r t e r d e a n d a w e a k l y t o s t r o n g l y d e v e l o p e d s a n d y a r g i l l i c h o r i z o n a t c o n s i d e r a b l e d e p t h . T h e p r i m a r y p e d o g e n i c p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t h e e v o l u t i o n o f t h e B l u e L a k e ( F e l d h a u s e r ) s o i l i n c l u d e t h e a c c u m u l a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r , r e m o v a l o f c a r b o n a t e s a n d o t h e r b a s e s f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l , r e d u c t i o n a n d t r a n s l o c a t i o n o f i r o n , a n d t h e f o r m a t i o n , d e s t r u c t i o n , a n d t r a n s l o c a t i o n o f c l a y m i n e r a l s ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . I n t e r m s o f t h e s p a t i a l e x t e n t a n d d i s t r i b u t i o n o f F e l d h a u s e r s o i l s , t h i s s e r i e s i s l i m i t e d ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . F o r e x a m p l e , t h e s e r i e s h a s b e e n r e p o r t e d o n l y i n N o r t h e r n L o w e r M i c h i g a n ( i . e . , M L R A 9 4 A ) a n d i s o f s m a l l e x t e n t ( A p p e n d i x A ) . T y p i c a l l y , F e l d h a u s e r p e d o n s a r e i r r e g u l a r i n s h a p e a n d a r e 3 t o 3 4 0 a c r e s i n s i z e ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . T h i s s o i l c o m p r i s e s 2 , 5 1 2 a c r e s ( 0 . 7 0 % ) o f C r a w f o r d C o u n t y , w h e r e i t i s f o u n d p r i m a r i l y o n ( r e m n a n t 7 ) m o r a i n e s a t a n e l e v a t i o n o f 5 V e a t c h ( 1 9 5 3 ) u s e d t h e t e r m ” a l f e r r i c ” t o d e s c r i b e t h i s B h o r i z o n , w h i c h h a s a m a x i m u m c o n t e n t o f c l a y a n d m a x i m u m c o l o r i n g f r o m f e r r i c o x i d e s . I t i s a k i n t o a n a r g i l l i c h o r i z o n . 7 T h e F e l d h a u s e r s e r i e s i s f o u n d o n r e m n a n t m o r a i n e s a c c o r d i n g t o t h e O S D ( u p d a t e d M a y 1 9 9 9 ; S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) , w h e r e a s t h e C r a w f o r d C o u n t y s o i l s u r v e y s a y s t h e s e r i e s i s f o u n d o n m o r a i n e s ( p u b l i s h e d i n 1 9 9 8 ) . 7 3 3 6 6 t o 4 5 7 m a s l . T h e t y p i c a l F e l d h a u s e r p e d o n i s m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d , h a s a s u r f a c e t e x t u r e o f fi n e s a n d y l o a m , a n d i s f o u n d o n 0 t o 6 % s l o p e s . T h i s s o i l i s m o d e r a t e l y p e r m e a b l e i n i t s u p p e r l o a m y m a t e r i a l a n d r a p i d i n i t s l o w e r s a n d y m a t e r i a l . T h e w a t e r t a b l e o f a t y p i c a l F e l d h a u s e r p e d o n b e c o m e s s e a s o n a l l y h i g h a s i t p e r c h e s f o r a b o u t 3 t o 5 w e e k s d u r i n g t h e s p r i n g a n d f a l l . I t a l s o h a s a m o d e r a t e p o t e n t i a l f o r f r o s t a c t i o n . A d d i t i o n a l s e r i e s d e s c r i p t i o n s f o r t h e F e l d h a u s e r s o i l a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x A . C L I M A T I C C O N D I T I O N S T h e c l i m a t i c r e g i m e i n t h e G r a y l i n g F i n g e r s i s c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l , w h i c h i s c h a r a c t e r i z e d b y a g r e a t e r r a n g e i n t e m p e r a t u r e t h a n l o c a t i o n s a t t h e s a m e l a t i t u d e c l o s e r t o t h e G r e a t L a k e s . E v i d e n c e o f l a k e e f f e c t , t h o u g h m i n i m a l , i s i n c r e a s e d c l o u d i n e s s a n d s n o w f a l l d u r i n g t h e l a t e f a l l a n d e a r l y w i n t e r ( S o m m e r s , 1 9 8 4 ) . C l i m a t i c d a t a f o r t h e G r a y l i n g a r e a a r e p r o v i d e d i n T a b l e 4 . 1 . D u r i n g w i n t e r , t h e m e a n t e m p e r a t u r e i s - 7 . 2 ° C , a n d t h e m e a n m i n i m u m t e m p e r a t u r e i s — 1 2 . 6 ° C . T h e m e a n t e m p e r a t u r e d u r i n g s u m m e r i s 1 8 2 ° C , a n d t h e m e a n m a x i m u m t e m p e r a t u r e i s 2 5 . 7 ° C . T h e t o t a l a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a t G r a y l i n g i s 8 3 2 m m , o f w h i c h 5 1 6 m m ( 6 2 % ) o n a v e r a g e f a l l s b e t w e e n A p r i l a n d S e p t e m b e r ( N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . T h e s o i l t e m p e r a t u r e r e g i m e i n 7 4 T a b l e 4 . 1 . C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d i n G r a y l i n g , M i c h i g a n . N a t i o n a l W e a t h e r i a t i o n ( N W 5 ) : G r a y l i n g ( C r a w f o r d C o u n t y ) G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s f o r N W S : 4 4 ° N 3 9 ’ L a t i t u d e , 8 4 ° W 4 2 ’ L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s “ f o r N W S : 4 9 4 6 6 4 4 2 5 3 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 6 8 2 3 7 6 . 0 6 9 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 6 N W S e l e v a t i o n ( a _ s l ) _ : 3 4 7 . 5 m ( ~ 1 1 4 0 . 1 f t ) D a t a s o u r c e : N O A A / N C D C ( 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) T e m p e r a t u r e , P r e c i p i t a t i o n , S n o w f a l l , M o n t h 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n ( ° C ) ( m ! ! ! ) ( m i n ) J a n u a r y - 8 . 5 4 3 6 7 3 F e b r u a r y - 8 . 2 3 2 4 4 7 M a r c h - 2 . 6 5 0 3 7 6 A p r i l 5 . 2 6 0 1 1 7 M a y 1 1 . 9 7 8 8 J u n e 1 6 . 9 8 6 0 J u l y 1 9 . 6 8 8 0 A u g u s t 1 8 . 1 9 8 0 S e p t e m b e r 1 3 . 8 1 0 6 0 O c t o b e r 7 . 8 7 7 2 3 N o v e m b e r 1 . 4 6 4 2 8 7 D e c e m b e r - 5 . 3 5 0 5 9 9 A n n u a l m e a n A n n u a l t o t a l A n n u a l t o t a l ( ° C ) ( I n n ! ) ( m u ! ) 5 . 8 8 3 2 2 5 3 0 8 G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s w e r e c o n v e r t e d t o U n i v e r s a l T r a n s v e r s e M e r c a t o r ( U T M ) c o o r d i n a t e s u s i n g G e o d e t i c S u r v e y — O n l i n e A p p l i c a t i o n s ( G S R U G ) ( a t h t t p : / / w w w . g e o d . n r c a n . p r o d u c t s / h t m l — p u b l i c / G S D a p p s / E n g l i s h / g s r u g - g t o u . h t m l ) , p r o v i d e d b y N a t u r a l R e s o u r c e s C a n a d a ( 2 2 F e b r u a r y 2 0 0 1 ) . E l l i p s o i d u s e d : G R S 8 0 ( N A D 8 3 , W G S 8 4 0 ) . Z o n e w i d t h u s e d : 6 U T M . G r a y l i n g i s f r i g i d 9 ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ; S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . O n a v e r a g e , t h e l a s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) d u r i n g t h e s p r i n g i s M a y 3 0 t h ; t h e a v e r a g e d a t e f o r t h e fi r s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) i n t h e f a l l i s S e p t e m b e r 1 7 t h ( N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . T h e m e a n l e n g t h o f t h e g r o n g s e a s o n ( i . e . , f r o s t - f r e e p e r i o d ) i s 1 1 0 d a y s i n G r a y l i n g ( N C A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) ; i t m a y v a r y f r o m 8 0 t o 1 3 0 d a y s ( E i c h e n l a u b e t a l . , 1 9 9 0 ) . A c c o r d i n g t o S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 1 ) , t h e s n o w m e l t p e r i o d i n G r a y l i n g s p a n s M a r c h a n d A p r i l d u r i n g w h i c h t i m e t h e t o t a l s o i l i n f i l t r a t i o n v a l u e s “ a r e b e t w e e n 1 0 0 a n d 1 2 0 m m . P L A N T A S S O C I A T I O N S M a r s c h n e r ( 1 9 4 6 ) m a p p e d t h e p r e s e t t l e m e n t v e g e t a t i o n i n t h e G r a y l i n g F i n g e r s a s b o t h p i n e a n d m i x e d ( h a r d w o o d a n d c o n i f e r s ) f o r e s t s . T h e m i x e d f o r e s t s w e r e f o u n d p r i m a r i l y o n t h e l a r g e r F i n g e r s ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . T h e c u r r e n t f o r e s t t y p e i n t h e a r e a , h o w e v e r , h a s b e e n c l a s s i fi e d a s m i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t ( S c h a e t z l a n d I s a r d , 1 9 9 1 ) . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e p r i m a r y p l a n t a s s o c i a t i o n 1 1 a t t h e F e l d h a u s e r s i t e i s s u g a r m a p l e ( A c e r s a c c h a r u m ) - A m e r i c a n b e e c h ( P a g u s g r a n d i f o l i a ) - c l u b m o s s ( L y c o p o d i u m s p p . ) a s s o c i a t i o n . T h i s 9 T h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 6 , p . 4 6 ) s t a t e s t h a t ” a s o i l w i t h a f r i g i d r e g i m e i s w a r m e r i n s u m m e r t h a n a s o i l w i t h a c r y i c r e g i m e , b u t i t s m e a n a n n u a l t e m p e r a t u r e i s l o w e r t h a n 8 ° C , a n d t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n m e a n s u m m e r a n d m e a n w i n t e r s o i l t e m p e r a t u r e s . . . i s m o r e t h a n 5 ° C . . . a t a d e p t h o f 5 0 c m f r o m t h e s o i l s u r f a c e . . . ” 1 " S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 1 ) m o d e l e d t o t a l s o i l i n f i l t r a t i o n a n d m e a n a n n u a l s o i l i n f i l t r a t i o n v a l u e s a c r o s s t h e L P u s i n g c l i m a t i c d a t a c o l l e c t e d f r o m 1 9 5 1 t o 1 9 8 0 . 1 1 P l a n t - a s s o c i a t i o n a s s i g n m e n t s w e r e b a s e d o n t h e E c o l o g i c a l C l a s s i fi c a t i o n S y s t e m o f t h e H u r o n - M a n i s t e e N a t i o n a l F o r e s t ( C l e l a n d e t a l . , 1 9 9 4 ) . 7 6 a s s o c i a t i o n h a s a p o t e n t i a l l a t e s u c c e s s i o n a l o v e r s t o r y t h a t p r e d o m i n a n t l y c o n s i s t s o f s u g a r m a p l e , A m e r i c a n b e e c h , n o r t h e r n r e d o a k ( Q u e r c u s r u b r a ) , r e d m a p l e ( A c e r r u b r u m ) a n d a g r o u n d fl o r a t h a t c o n s i s t s o f l i l y o f t h e v a l l e y ( o r C a n a d a m a y fl o w e r ) ( M a i a n t h e m u m c a n a d e n s e ) a n d c l u b m o s s ( L y c o p o d i u m s p p . ) . T h e t r e e s c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h t h e F e l d h a u s e r s o i l i n C r a w f o r d C o u n t y a r e s u g a r m a p l e , A m e r i c a n b e e c h , a n d q u a k i n g a s p e n ( P o p u l o u s t r e m u l o i d e s ) ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . L A N D - U S E T R A I T S A c c o r d i n g t o W e r l e i n ( 1 9 9 8 ) , a b o u t 2 7 4 , 0 5 8 a c r e s ( 7 6 % ) o f C r a w f o r d C o u n t y a r e f o r e s t e d . A p p r o x i m a t e l y 1 6 8 , 0 0 0 a c r e s ( 4 7 % ) o f t h e c o u n t y a r e o w n e d b y t h e F e d e r a l o r S t a t e g o v e r n m e n t , a p o r t i o n o f w h i c h ( 9 , 7 6 2 a c r e s ) i s H a r t w i c k P i n e s S t a t e P a r k w h e r e t h e F e l d h a u s e r p e d o n i s l o c a t e d . W h i l e t h e p a r k i s b e s t k n o w n f o r c o n t a i n i n g o n e o f t h e f e w r e m a i n i n g s t a n d s o f v i r g i n e a s t e r n w h i t e p i n e ( P i n u s s t r o b u s ) , i t i s a l s o u s e d f o r r e c r e a t i o n a n d m a n a g e d t r e e h a r v e s t i n g . T h e f o r e s t o n t h e F e l d h a u s e r p e d o n w a s m o s t l i k e l y h a r v e s t e d i n t h e p a s t , s o i t m a y b e a s e c o n d — o r p o s s i b l y a t h i r d - g r o w t h f o r e s t . O t h e r l e s s i n fl u e n t i a l f o r e s t d i s t u r b a n c e s i n t h e G r a y l i n g F i n g e r s a r e fi r e a n d t r e e t h r o w ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . L e s s t h a n 1 % o f t h e l a n d i n C r a w f o r d C o u n t y i s u s e d f o r a g r i c u l t u r e . T h e F e l d h a u s e r s e r i e s , h o w e v e r , i s c o n s i d e r e d p r i m e f a r m l a n d a n d i s o f t e n p l a n t e d w i t h f o r a g e c r o p s ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) . G L E N N I E S O I L T h e G l e n n i e s o i l w a s s a m p l e d i n A l c o n a C o u n t y ( F i g u r e 4 . 3 ) . T h e s a m p l e d p e d o n , s p e c i fi c a l l y , i s n e a r t h e s o u t h e r n b o u n d a r y o f t h e T o w n s h i p P a r k ( a t I n d i a n L a k e s ) o f f o f G l e n n i e R o a d : a p p r o x i m a t e l y 3 . 9 k m e a s t o f t h e t o w n o f G l e n n i e ( N W ) 4 , N W $ 4 , N W 1 4 , s e c . 1 4 , T . 2 5 N . , R . 6 E . , C u r t i s T o w n s h i p , A l c o n a C o u n t y ) . T h e p r o fi l e d e s c r i p t i o n f o r t h e G l e n n i e p e d o n ( A p p e n d i x A ) i n c l u d e s a d e t a i l e d a c c o u n t o f t h e p i t - s i t e l o c a t i o n . P H Y S I O G R A P H Y G E O M O R P H O L O G Y T h e G l e n n i e p e d o n i s l o c a t e d i n t h e O g e m a w - A l p e n a U p l a n d s u b d i v i s i o n o f t h e N o r t h e r n U p l a n d s i n t h e s o u t h e r n p e n i n s u l a a c c o r d i n g t o V e a t c h ’ s ( 1 9 5 3 ) p h y s i c a l r e g i o n m a p o f M i c h i g a n . M i x e d h i l l s , p l a i n s , s w a m p s , a n d l a r g e t r a c t s o f c l a y e y l a n d c h a r a c t e r i z e t h i s s u b d i v i s i o n . L i k e t h e F e l d h a u s e r s o i l , t h e G l e n n i e s o i l i s l o c a t e d i n t h e H i g h P l a i n s a n d M o r a i n e s l a n d f o r m r e g i o n o f S o m m e r s ( 1 9 8 4 ) . S i m i l a r a l s o t o t h e F e l d h a u s e r s o i l , t h e G l e n n i e s o i l i s f o u n d i n t h e N o r t h e r n L a c u s t r i n e - i n fl u e n c e d L o w e r M i c h i g a n s e c t i o n o f M i c h i g a n ’ s r e g i o n a l l a n d s c a p e e c o s y s t e m s . T h e G l e n n i e p e d o n , h o w e v e r , i s l o c a t e d i n t h e f a r s o u t h e a s t e r n c o r n e r o f t h e V a n d e r b i l t M o r a i n e s s u b s e c t i o n ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . T h i s s u b s e c t i o n i s c h a r a c t e r i z e d b y s a n d y e n d - a n d g r o u n d - m o r a i n e r i d g e s w i t h s t e e p t o p o g r a p h y a n d n a r r o w o u t w a s h c h a n n e l s . V e g e t a t i o n h e r e i s c o m p o s e d 7 8 O - O A L P E N A C O U N T Y W o l f C r e e k / G r o u n d M o r a i n e F l e t c h e r P o n d C h a n n e l e d U p l a n d s Z r , D ‘ i U 3 < . D O U ; - W o M i k a d o . / T i l l J a c k p i n e s P l a i n D e l t a I O S C O C O U N T Y N 5 . 1 0 1 0 : 0 k i l o m e t e r s 5 1 0 1 0 1 0 m i l e s F i g u r e 4 . 3 . L o c a t i o n o f t h e G l e n n i e s i t e i n A l c o n a C o u n t y . M a p b a s e d o n W i l l i a m s ( 1 9 9 8 ) a n d B u r g i s a n d E s c h m a n ( 1 9 8 1 ) . 7 9 o f n o r t h e r n h a r d w o o d f o r e s t s , c o n i f e r s w a m p s , a n d o c c a s i o n a l j a c k p i n e ( P i n u s b a n k s i a n a ) b a r r e n s . T h e P i n e R i v e r w a t e r s h e d d r a i n s t h e G l e n n i e p e d o n a r e a . T h e G l e n n i e a r e a i s u n d e r l a i n b y t h e E l l s w o r t h S h a l e , A n t r i m S h a l e , a n d C o l d w a t e r S h a l e F o r m a t i o n s ( L a t e D e v o n i a n t o E a r l y M i s s i s s i p p i a n i n a g e ) ( D o r r a n d E s c h m a n , 1 9 7 0 ) . T h i s b e d r o c k i s o v e r l a i n b y 3 0 ( F a r r a n d a n d B e l l , 1 9 8 2 b ) t o a b o u t 2 4 5 m ( A k e r s , 1 9 3 8 i n A l b e r t , 1 9 9 5 ) o f g l a c i a l d r i f t . T o w a r d t h e e n d o f t h e l a t e W i s c o n s i n a n , t h e G l e n n i e s i t e w a s c o v e r e d b y P o r t H u r o n i c e . T h e m a x i m u m e x t e n t o f t h i s a d v a n c e w a s a t t a i n e d f r o m r o u g h l y 1 3 . 3 k a ( J o h n s o n e t a l . , 1 9 9 7 ) t o 1 3 . 0 k a ( B l e w e t t e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e N o r t h w e s t e r n s u b l o b e o f t h e H u r o n l o b e r e a c h e d i t s P o r t - H u r o n m a x i m u m a p p r o x i m a t e l y 1 4 k m t o t h e w e s t o f t h e G l e n n i e s i t e a s i t r o d e u p o n t o t h e p r o x i m a l s i d e o f t h e W e s t B r a n c h m o r a i n e ( B u r g i s , 1 9 7 7 ) . T h e G l e n n i e s i t e b e c a m e s u b a e r i a l w h e n t h e P o r t - H u r o n i c e r e t r e a t e d v e r y e a r l y i n t h e T w o C r e e k s I n t e r s t a d e ( a p p r o x i m a t e l y 1 2 . 2 k a a t i t s h e i g h t ) ( H a n s e l e t a l . , 1 9 8 5 ) . A c c o r d i n g t o B u r g i s ( 1 9 7 7 ) , t h e G l e n n i e a r e a b e c a m e s u b a e r i a l e a r l y i n t h e P o r t - H u r o n r e t r e a t . S h e f o u n d e v i d e n c e t h a t t h e s o u t h e a s t e r n p o r t i o n o f t h e N o r t h w e s t e r n s u b l o b e r e t r e a t e d a n d p i v o t e d n o r t h q u i c k e r t h a n t h e n o r t h w e s t e r n p o r t i o n o f t h e s u b l o b e . A s a r e s u l t , t h e w e s t e r n e d g e o f t h e G l e n n i e m o r a i n e ( L e v e r e t t a n d T a y l o r , 1 9 1 5 ; B u r g i s , 1 9 7 7 ) , a b o u t 9 k m w e s t o f t h e G l e n n i e s i t e , w a s l i k e l y u n c o v e r e d a f t e r a r o u n d 1 3 . 0 k a b u t b e f o r e 1 2 . 8 k a . A t t h a t t i m e t h e e x t e n s i v e l a k e p l a i n a n d d e l t a , f o u n d l e s s t h a n 3 k m t o t h e s o u t h e a s t o f t h e G l e n n i e p e d o n , b e g a n t o f o r m j u s t p r i o r t o t h e A u S a b l e R i v e r e m p t y i n g i n t o L a k e 8 0 W a r r e n ( B u r g i s , 1 9 7 7 ; B u r g i s a n d E s c h m a n , 1 9 8 1 ) . T h e G l e n n i e m o r a i n e r e m a i n e d s u b a e r i a l a n d w a s n o t c o v e r e d b y G r e a t l a k e a n i c e ( F a r r a n d a n d E s c h m a n , 1 9 7 4 ; B u r g i s , 1 9 7 7 ; S c h a e t z l , 2 0 0 1 ) . T h e g e n e t i c o r p o l y g e n e t i c n a t u r e o f t h e l a n d f o r m s i n s o u t h w e s t e r n A l c o n a C o u n t y i s n o t e n t i r e l y c l e a r . T h e G l e n n i e p e d o n i s l o c a t e d o n t h e l a r g e s t m o r a i n i c u n i t i n A l c o n a C o u n t y , e x t e n d i n g f r o m t h e M i t c h e l l T o w n s h i p 1 2 t h r o u g h t h e e a s t e r n p a r t o f t h e C u r t i s T o w n s h i p ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . T h e G l e n n i e m o r a i n e w a s l o c a t e d i n a n i n t e r l o b a t e a r e a b e t w e e n t h e N o r t h w e s t e r n a n d t h e S a g i n a w s u b l o b e s o f t h e H u r o n l o b e d u r i n g t h e P o r t H u r o n S u b s t a g e ( B u r g i s , 1 9 7 7 ) . I t a p p e a r s t h a t t h e G l e n n i e m o r a i n e m a y b e a m a r g i n a l c o m p o n e n t o f t h e W e s t B r a n c h m o r a i n e ’ s 1 3 p r o x i m a l s l o p e . S i n c e t h e G l e n n i e m o r a i n e w a s c o v e r e d b y P o r t H u r o n i c e ( L e v e r e t t a n d T a y l o r , 1 9 1 5 ; B u r g i s , 1 9 7 7 ; B l e w e t t , 1 9 9 1 ; B l e w e t t e t a l . , 1 9 9 3 ) , i t i s a l s o p a r t o f t h e P o r t H u r o n S y s t e m . H e n c e , t h e G l e n n i e p e d o n l i k e l y e v o l v e d i n a p o l y g e n e t i c l a n d f o r m c o m p o s e d o f a c o m p l e x m i x t u r e o f g l a c i a l d r i f t w i t h t h e m o s t s u p e r fi c i a l g l a c i a l t i l l b e l o n g i n g t o t h e P o r t H u r o n a d v a n c e . F a r r a n d a n d B e l l ( 1 9 8 2 b ) m a p p e d t h e s e s u p e r fi c i a l m a t e r i a l s a s e n d - m o r a i n i c , m e d i u m - t e x t u r e d g l a c i a l t i l l . S i m i l a r l y , W i l l i a m s ( 1 9 9 8 ) d e s c r i b e d t h e m a s c a l c a r e o u s s a n d y l o a m a n d l o a m g l a c i a l t i l l s o n g r o u n d m o r a i n e s . ‘ 2 T h e M i t c h e l l T o w n s h i p i s i m m e d i a t e l y t o t h e n o r t h o f t h e C u r t i s T o w n s h i p , w h i c h i s w h e r e t h e G l e n n i e p e d o n i s l o c a t e d . 1 3 T h e W e s t B r a n c h m o r a i n e i s t i m e e q u i v a l e n t t o t h e L a k e B o r d e r m o r a i n e ( a b o u t 1 3 . 8 k a ) ( F a r r a n d a n d E s c h m a n , 1 9 7 4 ) . 8 1 S O I L G E O G R A P H Y L i k e t h e F e l d h a u s e r s e r i e s , t h e G l e n n i e s e r i e s w a s n o t i n c l u d e d i n t h e t a x o n o m i c g r o u p i n g o f M i c h i g a n ’ s p r i n c i p a l s o i l t y p e s ( V e a t c h , 1 9 5 3 ) . V e a t c h d i d , h o w e v e r , i n c l u d e a s e t o f s o i l s e r i e s ( n a m e l y t h e O n a w a y , P o s e n , a n d E m m e t t s o i l s ) t h a t i s s i m i l a r t o t h e G l e n n i e s e r i e s . F o r t h e s a k e o f c o n s i s t e n c y i n d e s c r i b i n g t h e f o u r s a m p l e d p e d o n s , I h a v e p r o v i d e d V e a t c h ’ s c l a s s i fi c a t i o n o f t h i s s i m i l a r s e t o f s o i l s . T h e O n a w a y - P o s e n - E m m e t t s o i l g r o u p i n g w a s c a t e g o r i z e d a s P o d z o l 5 s o i l s w i t h m e d i u m t o l o w m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e n o r t h e r n s o i l r e g i o n . T h i s s o i l g r o u p i n g w a s c l a s s i fi e d a s B r o w n P o d z o l s 5 d e v e l o p e d u n d e r d e c i d u o u s o r c o n i f e r o u s f o r e s t s . I t w a s f u r t h e r c a t e g o r i z e d a s h a v i n g a n a b s e n t o r v e r y w e a k l y d e v e l o p e d e l u v i a l h o r i z o n , a w e a k l y d e v e l o p e d s p o d i c h o r i z o n , a n d a w e a k l y t o s t r o n g l y d e v e l o p e d a r g i l l i c ‘ h o r i z o n . O f t h e t e n s o i l s e r i e s t h e n c l a s s i fi e d a s h a v i n g l o a m , s i l t , o r s a n d y l o a m s u r f a c e - t e x t u r e s , t h e O n a w a y — P o s e n - E m m e t t g r o u p i n g r e p r e s e n t e d s o i l s h a v i n g a b r o w n o r y e l l o w i s h s p o d i c h o r i z o n w i t h a v e r y w e a k l y t o s t r o n g l y d e v e l o p e d g r a y h o r i z o n b e n e a t h i t , a s h a l l o w r e d d i s h , c l a y e y ( B ) h o r i z o n , a n d a h i g h l y c a l c a r e o u s p a r e n t m a t e r i a l . T h e p r i m a r y p e d o g e n i c p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t h e e v o l u t i o n o f t h e O n a w a y - P o s e n - E m m e t t s o i l g r o u p i n g ( i n c l u d i n g t h e G l e n n i e s o i l ) a r e t h e s a m e a s t h o s e p r e s e n t e d f o r C r a w f o r d C o u n t y : a c c u m u l a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r , r e m o v a l o f c a r b o n a t e s a n d o t h e r b a s e s f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l , r e d u c t i o n a n d t r a n s l o c a t i o n o f i r o n , a n d f o r m a t i o n , d e s t r u c t i o n , a n d t r a n s l o c a t i o n o f c l a y m i n e r a l s ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . 8 2 T h e G l e n n i e s e r i e s i s o f m i n o r e x t e n t a n d h a s b e e n d e s c r i b e d o n l y i n t h e n o r t h e a s t e r n q u a r t e r o f t h e L P o f M i c h i g a n ( A p p e n d i x A ) . P e d o n s o f t h e G l e n n i e s e r i e s a r e g e n e r a l l y i r r e g u l a r i n s h a p e a n d 1 0 t o 2 5 0 a c r e s i n s i z e ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . I n A l c o n a C o u n t y , 1 1 , 5 6 5 a c r e s ( 2 . 6 % ) a r e m a p p e d a s G l e n n i e , a n d 6 , 0 8 3 a c r e s ( 1 . 4 % ) a r e m a p p e d a s e i t h e r G l e n n i e - L u p t o n o r G l e n n i e - B a m fi e l d c o m p l e x e s . G l e n n i e s o i l s a r e f o u n d p r i m a r i l y o n g r o u n d m o r a i n e s i n d e n s e , f r a c t u r e d g l a c i a l t i l l t h a t i s u n d e r l a i n b y s t r a t i fi e d g l a c i o fl u v i u m a t a d e p t h o f 2 3 m . T h e t y p i c a l G l e n n i e p e d o n i s m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d w i t h a s u r f a c e t e x t u r e o f l o a m y s a n d ; s l o p e s r a n g e f r o m 0 t o 1 2 % . P e r m e a b i l i t y i n t h e u p p e r l o a m y s a n d p a r t o f a G l e n n i e s o i l i s m o d e r a t e l y r a p i d a n d v e r y s l o w i n t h e l o a m y a n d c l a y e y l o w e r s o l u m . I n t o t a l , t h i s s o i l h a s a m o d e r a t e p o t e n t i a l f o r f r o s t a c t i o n . F r o m N o v e m b e r t o M a y , t h e G l e n n i e s o i l h a s a p e r c h e d , s e a s o n a l l y h i g h w a t e r t a b l e a t 1 . 1 t o 1 . 4 m d e p t h . A d d i t i o n a l s e r i e s d e s c r i p t i o n s f o r t h e G l e n n i e s o i l a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x A . C L I M A T I C C O N D I T I O N S T h e c l i m a t i c r e g i m e i n t h e G l e n n i e a r e a i s c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l a n d i s c h a r a c t e r i z e d b y a m i n i m a l i n c r e a s e i n s n o w f a l l a n d c l o u d i n e s s d u e t o l a k e e f f e c t a n d a l a r g e r r a n g e i n t e m p e r a t u r e t h a n l o c a t i o n s o f s i m i l a r l a t i t u d e c l o s e r t o t h e G r e a t L a k e s ( S o m m e r s , 1 9 8 4 ) . C l i m a t i c d a t a f o r t h i s a r e a w e r e r e c o r d e d a t t h e M i o H y d r o P l a n t i n O s c o d a C o u n t y ( T a b l e 4 . 2 ) . 8 3 T a b l e 4 . 2 . C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d a t t h e M i o H y d r o P l a n t n e a r M i o , M i c h i g a n . N W S : M i o H y d r o P l a n t ( O s c o d a C o u n t y ) G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s f o r N W S : 4 4 ° N 4 0 ’ L a t i t u d e , 8 3 ° W 0 7 ’ L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s s f o r N W S : 4 9 4 8 1 3 6 . ] 1 1 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 3 3 0 8 8 8 . 1 4 8 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 7 N W S e l e v a t i o n ( a s l ) : 2 9 2 . 6 m ( ~ 9 6 0 . 0 f t ) D a t a s o u r c e : N O A A / N C D C ( 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) T e m p e r a t u r e , P r e c i p i t a t i o n , S n o w f a l l , M o n t h 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n ( ° C ) ( H M ) ( m i n ) J a n u a r y 8 0 3 9 4 3 7 F e b r u a r y - 7 . 1 2 9 2 6 9 M a r c h - 1 . 6 4 6 2 9 7 A p r i l 5 . 8 5 2 9 4 M a y 1 2 . 2 6 2 8 J u n e 1 7 . 1 6 7 0 J u l y 2 0 . 2 7 4 0 A u g u s t 1 8 . 6 8 8 0 S e p t e m b e r 1 4 . 5 7 8 0 O c t o b e r 8 . 6 5 4 1 8 N o v e m b e r 2 . 3 5 3 1 4 9 D e c e m b e r - 4 . 7 4 6 3 5 6 A n n u a l m e a n A n n u a l t o t a l A n n u a l t o t a l ( ° C ) ( m i n ) ( I n ! ! ! ) 6 . 5 6 8 9 1 6 2 8 8 4 D u r i n g w i n t e r a t t h e M i o H y d r o P l a n t , t h e m e a n t e m p e r a t u r e i s - 6 . 6 ° C , a n d t h e m e a n m i n i m u m t e m p e r a t u r e i s — 1 2 . 0 ° C . D u r i n g s u m m e r , t h e m e a n t e m p e r a t u r e i s 1 8 6 ° C , a n d t h e m e a n m a x i m u m t e m p e r a t u r e i s 2 6 1 ° C . T h e t o t a l a n n u a l p r e c i p i t a t i o n i n M i o i s 6 8 9 m m , o f w h i c h 4 2 1 m m ( 6 1 % ) o n a v e r a g e f a l l s b e t w e e n A p r i l a n d S e p t e m b e r ( N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . T h e s o i l t e m p e r a t u r e r e g i m e i n M i o i s f r i g i d 9 ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ; S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . T h e a v e r a g e d a y o n w h i c h t h e l a s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) d u r i n g t h e s p r i n g o c c u r s i s M a y 2 9 t h ; t h e fi r s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) d u r i n g t h e f a l l o n a v e r a g e o c c u r s o n S e p t e m b e r 1 9 t h ( N O A A / N C D C , 1 9 5 1 - 1 9 8 0 ) . D u r i n g t h e s e m o n t h s , t h e t o t a l s o i l i n fi l t r a t i o n v a l u e s ” f a l l b e t w e e n 8 0 a n d 1 0 0 m m . A l t h o u g h t h e g r o w i n g s e a s o n c a n v a r y f r o m 7 0 t o 1 2 0 d a y s i n t h e G l e n n i e a r e a ( E i c h e n l a u b e t a l . , 1 9 9 0 ) , t h e a v e r a g e l e n g t h o f t h e g r o w i n g s e a s o n ( b a s e d o n d a t a c o l l e c t e d i n M i o ) i s 1 1 3 d a y s ( N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . A c c o r d i n g t o S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 1 ) , t h e s n o w m e l t p e r i o d i n t h e G l e n n i e a r e a i s i n M a r c h a n d A p r i l . P L A N T A S S O C I A T I O N S M a r s c h n e r ( 1 9 4 6 ) m a p p e d t h e p r e s e t t l e m e n t v e g e t a t i o n n e a r G l e n n i e a s b o t h p i n e a n d m i x e d ( h a r d w o o d a n d c o n i f e r ) f o r e s t s . M i x e d f o r e s t s w e r e f o u n d p r i m a r i l y o n t h e m o r a i n e s , w h e r e a s p i n e s a n d c o n i f e r s w e r e f o u n d i n c h a n n e l s a n d o u t w a s h p l a i n s ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . T h e c u r r e n t f o r e s t t y p e i n t h e a r e a i s m i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t ( S c h a e t z l a n d I s a r d , 1 9 9 1 ) . T h e p r i m a r y p l a n t 8 5 a s s o c i a t i o n “ a t t h e G l e n n i e s i t e i s s u g a r m a p l e ( A . s a c c h a r u m ) - w h i t e a s h ( P r a x i n u s a m e r i c a n a ) - s w e e t c i c e l y ( O s m o r h i z a c l a y t o n i i ) . T h i s p l a n t a s s o c i a t i o n h a s a p o t e n t i a l l a t e s u c c e s s i o n a l o v e r s t o r y o f s u g a r m a p l e , w h i t e a s h , A m e r i c a n b a s s w o o d ( T i l i a a m e r i c a n a ) , e a s t e r n h e m l o c k ( T s u g a c a n a d e n s i s ) , b l a c k c h e r r y ( P r u n u s s e r o t i n a ) , a n d n o r t h e r n r e d o a k ( Q . r u b r a ) w i t h a d i v e r s e g r o u n d fl o r a . T h e t r e e s c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h t h e G l e n n i e s o i l s i n A l c o n a C o u n t y a r e n o r t h e r n r e d o a k , r e d m a p l e ( A . r u b r u m ) , b i g t o o t h a s p e n ( P o p u l u s g r a n d i d e n t a t a ) , a n d p a p e r b i r c h ( B e t u l a p a p y r i f e r a ) ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . L A N D - U S E T R A I T S A b o u t 3 1 1 , 5 8 8 a c r e s i n ( ~ 7 0 % ) A l c o n a C o u n t y a r e f o r e s t e d ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . T h i r t y — s i x p e r c e n t o f t h e f o r e s t e d l a n d ( 1 1 3 , 0 0 0 a c r e s ) i s p a r t o f H u r o n N a t i o n a l F o r e s t . T h e G l e n n i e p e d o n i s p a r t o f t h e T o w n s h i p P a r k o n t h e s o u t h s i d e o f t h e I n d i a n L a k e s . B a s e d o n t h e m a t u r i t y o f t h e t r e e s a t t h e G l e n n i e s i t e , i t a p p e a r e d t h a t t h e y h a d n o t b e e n h a r v e s t e d r e c e n t l y . T h e o n l y m a j o r s o u r c e o f f o r e s t d i s t u r b a n c e i n t h e a r e a h a s b e e n fi r e ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . A b o u t 1 3 % o f A l c o n a C o u n t y ’ s l a n d i s u s e d f o r a g r i c u l t u r e . A l t h o u g h G l e n n i e s o i l s a r e n o t p r i m e f a r m l a n d , b u t t h e y a r e u s e d a s p a s t u r e ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) . 8 6 U P P E R P E N I N S U L A ( U P ) O F M I C H I G A N M U N I S I N G A N D C H A M P I O N S O I L S T h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s o i l s w e r e b o t h s a m p l e d i n B a r a g a C o u n t y i n t h e w e s t e r n U P ( F i g u r e 4 . 4 ) . S i n c e t h e s e t w o s i t e s a r e l o c a t e d w i t h i n t h e s a m e c o u n t y a n d w i t h i n 6 . 9 k m o f e a c h o t h e r , I d i s c u s s b o t h s i t e s t o g e t h e r . T h e M u n i s i n g p e d o n w a s s a m p l e d ~ 1 6 0 m n o r t h o f E n g m a n L a k e o n t h e e a s t s i d e o f M e n g e C r e e k R o a d ( S W % , N E 1 1 : , S E M I , s e c . 3 4 , T . 5 0 N . , R . 3 4 W . , B a r a g a T o w n s h i p , B a r a g a C o u n t y ) . T h e M u n i s i n g p i t i s l o c a t e d w i t h i n t h e C o p p e r C o u n t r y S t a t e F o r e s t . T h e C h a m p i o n p e d o n w a s s a m p l e d o n t h e p r o p e r t y o f t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( F F C ) , a n e x t e n s i o n f a c i l i t y o f M i c h i g a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y . T h e C h a m p i o n p i t i s l o c a t e d a b o u t 0 . 9 k m s o u t h o f t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r m a i n o f fi c e , t o w e s t o f R o u t e 4 1 o f f o f a f o r e s t - p l o t a c c e s s r o a d ( N W M I , S E M I , N E I A , s e c . 1 9 , T . 4 9 N . , R . 3 3 W . , L ’ A n s e T o w n s h i p , B a r a g a C o u n t y ) . T h e p r o fi l e d e s c r i p t i o n s f o r t h e s e t w o p e d o n s i n c l u d e a d e t a i l e d a c c o u n t o f t h e p i t - s i t e l o c a t i o n s ( A p p e n d i x A ) . P H Y S I O G R A P H Y G E O M O R P H O L O G Y T h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p e d o n s a r e l o c a t e d i n t h e S u p e r i o r H i g h l a n d d i v i s i o n o f t h e n o r t h e r n p e n i n s u l a , b a s e d o n t h e p h y s i c a l r e g i o n m a p o f V e a t c h 8 7 C N U O T Y U O H G N O T H W V H O n E L H D O n N M w v a b n m a D O D N M S t u r g e o n R i v e r V a l l e y D i s s e c t e d ‘ L a c u s t r i n e P l a i n s I B A R A G A I R O N C O U N T Y 5 1 0 1 0 : 0 k i l o m e t e r s 5 : 0 1 0 1 0 m i l e s * 2 O - r - O F i g u r e 4 . 4 . L o c a t i o n o f t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s i t e s i n B a r a g a C o u n t y . M a p b a s e d o n B a r r e t t e t a l . ( 1 9 9 5 ) , B e m d t ( 1 9 8 8 ) , P e t e r s o n ( 1 9 8 6 ) , a n d D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 ) . 8 8 ( 1 9 5 3 ) . T h e y a r e f u r t h e r c a t e g o r i z e d i n t o t h e I r o n - M a r q u e t t e H i g h l a n d s u b d i v i s i o n , a l o c a l l y m o u n t a i n o u s a r e a o f m i x e d h i l l s , p l a i n s , a n d s w a m p s . T h i s s u b d i v i s i o n p r i m a r i l y h a s d e p o s i t s o f c o a r s e , b o u l d e r y r e d g l a c i a l d r i f t . A c c o r d i n g t o t h e l a n d f o r m m a p o f S o m m e r s ( 1 9 8 4 ) , b o t h p e d o n s a r e l o c a t e d i n t h e C r y s t a l l i n e U p l a n d s r e g i o n o f t h e U P . W h i l e b o t h p e d o n s a r e p a r t o f t h e N o r t h e r n C o n t i n e n t a l s e c t i o n o f M i c h i g a n ’ s r e g i o n a l l a n d s c a p e e c o s y s t e m s , t h e i r s u b s e c t i o n s d i f f e r ( A l b e r t , 1 9 9 5 ) . T h e M u n i s i n g p e d o n i s p a r t o f t h e B a r a g a s u b s e c t i o n , w h i c h i s c h a r a c t e r i z e d b y b r o a d , g r o u n d - m o r a i n e r i d g e s r a n g i n g f r o m ~ 4 5 t o 1 5 0 m i n h e i g h t a n d c o n s i s t i n g o f c o a r s e - t e x t u r e d r o c k y t i l l . T h e v e g e t a t i o n i n t h e B a r a g a s u b s e c t i o n i s n o r t h e r n h a r d w o o d f o r e s t w i t h s o m e w e t l a n d s . T h e C h a m p i o n p e d o n , o n t h e o t h e r h a n d , i s p a r t o f t h e W i n e g a r M o r a i n e s u b s e c t i o n . C o a r s e - t e x t u r e d , i c e - s t a g n a t i o n m o r a i n e s , k e t t l e l a k e s , a n d w e t l a n d s a r e c o m m o n i n t h i s r e g i o n . T h e s e l a n d f o r m s a r e i r r e g u l a r i c e - d i s i n t e g r a t i o n f e a t u r e s . T h e v e g e t a t i o n i n t h e W i n e g a r M o r a i n e s u b s e c t i o n i s p r i m a r i l y n o r t h e r n h a r d w o o d f o r e s t . T h e M u n i s i n g p e d o n i s e q u a l l y c l o s e t o M e n g e C r e e k ( t o t h e n o r t h ) a n d O g e m a w C r e e k ( t o t h e e a s t ) . B o t h c r e e k s fl o w n o r t h t o L a k e S u p e r i o r . T h e C h a m p i o n p e d o n i s a b o u t 3 2 0 m n o r t h w e s t o f t h e h e a d w a t e r s o f B o c c o C r e e k , w h i c h c o n v e r g e s w i t h t h e n e a r b y S t u r g e o n R i v e r . T h e S t u r g e o n R i v e r i s o n e o f t h e c o u n t y ’ s m a j o r r i v e r s a n d i t s w a t e r s h e d d r a i n s m o s t o f t h e c o u n t y ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ) i n t o L a k e S u p e r i o r . 8 9 T h e K e w e e n a w B a y s u b l o b e o f t h e S u p e r i o r l o b e c r e a t e d t h e W a t t o n m o r a i n e a s t h e G r e a t l a k e a n i c e m a r g i n r e t r e a t e d n o r t h w a r d f r o m s o u t h e r n B a r a g a C o u n t y ( a b o u t 1 1 k a ) ( P e t e r s o n , 1 9 8 6 ) . T h e W a t t o n m o r a i n e m a y r e p r e s e n t t h e s a m e l a n d f o r m o r p a r t s o f t h e s a m e l a n d f o r m t h a t i s c a l l e d t h e M a r e n i s c o m o r a i n e ; b o t h m o r a i n e s w e r e d e s c r i b e d a s h a v i n g a n e a s t - w e s t t r e n d a c r o s s t h e s o u t h e r n p o r t i o n o f B a r a g a C o u n t y ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ; B e r n d t , 1 9 8 8 ) . S h o r t l y a f t e r G r e a t l a k e a n i c e r e t r e a t e d n o r t h w a r d f r o m t h e W a t t o n m o r a i n e , t h e C h a m p i o n s i t e w a s u n c o v e r e d a n d t h e n t h e M u n i s i n g s i t e ( P e t e r s o n , 1 9 8 6 ) . B y a p p r o x i m a t e l y 1 0 . 7 k a , t h e G r e a t l a k e a n i c e h a d r e t r e a t e d c o m p l e t e l y f r o m t h e U P ( F a r r a n d a n d D r e x l e r , 1 9 8 5 ) . G l a c i a l i c e t h e n r e a d v a n c e d a t a b o u t 1 0 k a ( L o w e l l e t a l . , 1 9 9 9 ; H u g h e s a n d M e r r y , 1 9 7 8 ) d u r i n g t h e M a r q u e t t e a d v a n c e ( F a r r a n d a n d D r e x l e r , 1 9 8 5 ; H u g h e s a n d M e r r y , 1 9 7 8 ) . T h e K e w e e n a w B a y l o b e o f t h e M a r q u e t t e i c e h a l t e d i m m e d i a t e l y n o r t h o f t h e M u n i s i n g s i t e w h e r e i t b u i l t a s o u t h w e s t - n o r t h e a s t t r e n d i n g m o r a i n e . I n t h e l i t e r a t u r e , t w o s e p a r a t e n a m e s h a v e b e e n g i v e n t o t h i s g e n e r a l l a n d f o r m a l t h o u g h i t s e x a c t e x t e n t w a s n o t a g r e e d u p o n : S i x m i l e m o r a i n e ( P e t e r s o n , 1 9 8 6 ) a n d K e w e e n a w m o r a i n e ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ; B e r n d t , 1 9 8 8 ) . A t t h e s a m e t i m e t h e m o r a i n e w a s b u i l t , a p r o g l a c i a l l a k e f o r m e d a t t h e m a r g i n o f t h e K e w e e n a w B a y l o b e . T h i s i s o l a t e d l a k e , g l a c i a l L a k e B a r a g a ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ) , c o v e r e d t h e M u n i s i n g s i t e a n d r e w o r k e d i t s s e d i m e n t s e v e n a f t e r t h e M a r q u e t t e i c e h a d r e t r e a t e d f r o m B a r a g a C o u n t y ( a r o u n d 9 . 8 k a ( F a r r a n d 9 O a n d D r e x l e r , 1 9 8 5 ) ) a n d p o s s i b l y u n t i l L a k e M i n o n g o c c u p i e d t h e S u p e r i o r b a s i n ( a b o u t 9 . 5 k a ( S a a r n i s t o , 1 9 7 4 ; F a r r a n d a n d D r e x l e r , 1 9 8 5 ) ) . A t t h e M u n i s i n g s i t e , d r i f t l i e s u p o n t h e J a c o b s v i l l e S a n d s t o n e F o r m a t i o n ( C a m b r i a n o r P r e c a m b r i a n i n a g e ) ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 , P l a t e 2 ) . W h i l e P e t e r s o n ( 1 9 8 6 ) c o n s i d e r e d t h i s s i t e p a r t o f t h e S i x m i l e m o r a i n e , b o t h B e r n d t ( 1 9 8 8 ) a n d D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 ) c o n s i d e r e d i t p a r t o f t h e K e w e e n a w m o r a i n e . A s d i s c u s s e d p r e v i o u s l y , t h e S i x m i l e a n d K e w e e n a w m o r a i n e s d e s c r i b e a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e d e p o s i t s . B a s e d o n D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 , P l a t e 2 ) , t h e M u n i s i n g s i t e i s a c t u a l l y s i t u a t e d a t t h i s l a n d f o r m ’ s s o u t h e r n m a r g i n w i t h a n a r r o w a p r o n o f o u t w a s h s e p a r a t i n g i t f r o m g l a c i a l t i l l t o i t s n o r t h . T h e s i t e a l s o h a s a l a r g e t r a c t o f o u t w a s h i m m e d i a t e l y t o i t s s o u t h , c a l l e d t h e B a r a g a P l a i n s . D u e t o i t s m a r g i n a l ( d i s t a l ) p o s i t i o n r e l a t i v e t o t h e m o r a i n e a n d i t s w a t e r - w a s h e d a n d r e w o r k e d s e d i m e n t s , t h e p a r e n t m a t e r i a l s a t t h e M u n i s i n g s i t e a r e m o r e s i m i l a r t o t h o s e f o u n d o n t h e g l a c i a l l a k e p l a i n t o i t s s o u t h w e s t t h a n t o t h o s e o n m o r a i n e t o t h e n o r t h . C o n s e q u e n t l y , D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 , P l a t e 2 ) m a p t h e M u n i s i n g s i t e a s p a r t o f t h e L a k e P l a i n a n d S t r e a m B e n c h e s t y p e o f B a r a g a C o u n t y s u r f a c e f o r m a t i o n s . O n t h e F a r r a n d a n d B e l l ( 1 9 8 2 a ) m a p , t h e M u n i s i n g p i t i s l o c a t e d o n t h e b o r d e r b e t w e e n a n e n d m o r a i n e o f c o a r s e - t e x t u r e d t i l l a n d a p l a i n o f g l a c i a l o u t w a s h s a n d a n d g r a v e l . D o o n a n a n d B y e r l a y ( 1 9 7 3 ) d e s c r i b e d t h i s t i l l a s g e n e r a l l y p i n k d u e t o t h e i n c o r p o r a t i o n o f h e m a t i t e - r i c h c l a y a n d b e c a u s e p a r t o f t h e t i l l m a y h a v e b e e n d e r i v e d f r o m J a c o b s v i l l e S a n d s t o n e ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . T h e 9 1 s a n d y l o a m p a r e n t m a t e r i a l s o f s o i l s i n t h i s a r e a a r e c l e a r l y g l a c i o g e n i c i n o r i g i n , b u t p o l y g e n e t i c i n t e r m s o f t h e p r o c e s s e s t h a t h a v e a c t e d u p o n t h e m d u r i n g a n d s u b s e q u e n t t o t h e i r d e p o s i t i o n . F o r t h e m o s t p a r t , t h e l a n d f o r m s i n s o u t h e r n a n d e a s t e r n B a r a g a C o u n t y a r e b e d r o c k - c o n t r o l l e d w i t h o n l y a t h i n m a n t l e o f g l a c i a l d r i f t a n d ( o c c a s i o n a l l y ) e o l i a n m a t e r i a l . T h e C h a m p i o n s i t e i s u n d e r l a i n b y ( A n i m i k e ) m e t a m o r p h i c s a n d i r o n f o r m a t i o n s ( m i d d l e P r e c a m b r i a n i n a g e ) , w h i c h i n c l u d e q u a r t z i t e s , s l a t e s ( p r i m a r i l y M i c h i g a m m e S l a t e ) , g r a y w a c k e s , a n d i r o n f o r m a t i o n s o f t h e A n i m i k e s e r i e s ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 , P l a t e 2 ) . T h e g l a c i a l t i l l t h a t o v e r l i e s t h i s b e d r o c k i n t h e a r e a o f t h e C h a m p i o n s i t e i s l e s s t h a n 3 m t h i c k ( P e t e r s o n , 1 9 8 6 ) . T h e m a r g i n a l l o c a t i o n o f t h e C h a m p i o n s i t e o n t h e p r o x i m a l s l o p e o f t h e W a t t o n o r M a r e n i s c o m o r a i n e s u g g e s t s t h a t t h e s i t e w a s d e g l a c i a t e d a s t h e G r e a t l a k e a n i c e r e t r e a t e d n o r t h w a r d . N o p r o g l a c i a l l a k e s h a v e b e e n r e p o r t e d a t t h e C h a m p i o n s i t e . A c c o r d i n g t o F a r r a n d a n d B e l l ( 1 9 8 2 a ) , t h e s u r fi c i a l m a t e r i a l a t t h e C h a m p i o n s i t e i s t h i n , d i s c o n t i n u o u s , l o a m y a n d s a n d y g l a c i a l t i l l o v e r b e d r o c k . A d d i t i o n a l l y , a n e o l i a n c a p ( ~ 4 0 t o 6 0 c m o f s a n d a n d s i l t ) d i s c o n t i n u o u s l y c o v e r s t h e g l a c i a l t i l l i n t h i s a r e a ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . S O I L G E O G R A P H Y B o t h t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s e r i e s w e r e c a t e g o r i z e d a s P o d z o l s 5 d e v e l o p e d u n d e r d e c i d u o u s o r c o n i f e r o u s f o r e s t ( V e a t c h , 1 9 5 3 ) . T h e y w e r e t h e n c l a s s i fi e d w i t h o t h e r s o i l s h a v i n g a m e d i u m t o l o w m o i s t u r e c o n t e n t . T h e 9 2 M u n i s i n g s o i l w a s p l a c e d i n t h e G r a y ( o r ” n o r m a l ” ) P o d z o l 5 g r o u p , w h i c h e x h i b i t s a l l h o r i z o n s i n c l u d i n g a w e a k l y t o s t r o n g l y d e v e l o p e d l o w e r a r g i l l i c ‘ h o r i z o n . T h i s s o i l ’ s l o w l i m e o r n o n c a l c a r e o u s p a r e n t m a t e r i a l f u r t h e r d i s t i n g u i s h e d i t a l o n g w i t h t w o o t h e r p r i n c i p a l s o i l t y p e s . V e a t c h , h o w e v e r , s e p a r a t e d t h e M u n i s i n g s e r i e s f r o m t h e O n o t a a n d B a r a g a s e r i e s b e c a u s e i t s a r g i l l i c h o r i z o n i s r e d , s a n d y , c o m p a c t , a n d s h a l l o w . T h e C h a m p i o n s e r i e s , o n t h e o t h e r h a n d , w a s p l a c e d i n t h e B r o w n P o d z o l 5 g r o u p , w h i c h c h a r a c t e r i s t i c a l l y e x h i b i t s a v e r y w e a k l y d e v e l o p e d o r a b s e n t e l u v i a l h o r i z o n , a w e a k l y d e v e l o p e d s p o d i c h o r i z o n , a n d a w e a k l y t o s t r o n g l y d e v e l o p e d a r g i l l i c h o r i z o n . T h i s s e r i e s w a s t h e n g r o u p e d w i t h o t h e r s o i l s h a v i n g l o a m , s i l t , a n d s a n d y l o a m t e x t u r e s i n t h e A h o r i z o n . T h e C h a m p i o n s e r i e s w a s s e p a r a t e d f r o m t h e r e m a i n i n g n i n e s o i l s b e c a u s e i t h a s a s i l t y s o l u m w i t h a b u f f a n d y e l l o w s p o d i c h o r i z o n , a v e r y w e a k l y d e v e l o p e d o r a b s e n t a r g i l l i c h o r i z o n , a n d g r a y , s t o n y , n o n c a l c a r e o u s d r i f t a s i t s p a r e n t m a t e r i a l . F o u r p r i m a r y p e d o g e n i c p r o c e s s e s a r e i n v o l v e d i n t h e e v o l u t i o n o f a l l u p l a n d s o i l s i n B a r a g a C o u n t y ( i n c l u d i n g t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s e r i e s ) : t h e a c c u m u l a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r , t h e r e m o v a l o f c a r b o n a t e s a n d o t h e r b a s e s f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l , t h e r e d u c t i o n a n d t r a n s l o c a t i o n o f i r o n , a n d t h e f o r m a t i o n , d e s t r u c t i o n , a n d t r a n s l o c a t i o n o f c l a y m i n e r a l s ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . T h e M u n i s i n g s e r i e s i s o f m o d e r a t e e x t e n t ; a m a j o r i t y o f i t s a c r e a g e i s w i t h i n 3 2 k m o f L a k e S u p e r i o r ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . M u n i s i n g p e d o n s a r e g e n e r a l l y i r r e g u l a r i n s h a p e a n d r a n g e i n s i z e f r o m 5 t o 1 , 5 0 0 a c r e s ( B e r n d t , 9 3 1 9 8 8 ) . A p p r o x i m a t e l y 3 . 8 % ( 2 2 , 5 9 5 a c r e s ) o f B a r a g a C o u n t y i s m a p p e d a s M u n i s i n g l o a m y s a n d . A n a d d i t i o n a l 6 5 , 6 6 0 a c r e s i n B a r a g a C o u n t y i s m a p p e d a s a M u n i s i n g c o m p l e x o r o t h e r M u n i s i n g a s s o c i a t i o n s , c o v e r i n g a n o t h e r 1 1 . 0 % o f t h e c o u n t y . T h e C h a m p i o n s o i l i s o f l a r g e e x t e n t a n d i s f o u n d p r i m a r i l y i n t h e w e s t - c e n t r a l p o r t i o n o f t h e U P ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . P e d o n s o f C h a m p i o n s o i l s a r e o f t e n i r r e g u l a r i n s h a p e ; t h e y r a n g e i n s i z e f r o m 5 t o 2 , 3 0 0 a c r e s . I n B a r a g a C o u n t y , 5 4 , 8 5 5 a c r e s ( 9 . 2 % ) a r e m a p p e d a s C h a m p i o n c o b b l y s i l t l o a m . M o r e o v e r , 6 6 , 3 9 0 a c r e s ( 1 1 . 2 % ) a r e m a p p e d a s C h a m p i o n c o m p l e x e s o r o t h e r a s s o c i a t i o n s . T h u s , t h e C h a m p i o n s e r i e s c o v e r s a p p r o x i m a t e l y 2 0 . 4 % o f B a r a g a C o u n t y , a n d t h e M u n i s i n g s e r i e s c o v e r s a n o t h e r 1 4 . 8 % . I n t e r m s o f t h e i r g e o g r a p h i c a n d g e o m o r p h i c e x t e n t s , b o t h t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s o i l s a r e s i m i l a r . T h e y a r e b o t h g e n e r a l l y f o u n d o n e n d a n d g r o u n d m o r a i n e s o f W i s c o n s i n a n a g e ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . W h i l e M u n i s i n g s o i l s f o r m i n l o a m y g l a c i a l t i l l , C h a m p i o n s o i l s f o r m i n g r a v e l l y s a n d y a n d l o a m y g l a c i a l t i l l c a p p e d w i t h m o d i fi e d s i l t y e o l i a n m a t e r i a l . T h e t y p i c a l p e d o n o f t h e M u n i s i n g s e r i e s i s l o a m y s a n d a n d i s m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d ; w h e r e a s , t h e t y p i c a l p e d o n o f t h e C h a m p i o n s e r i e s i s c o b b l y s i l t l o a m i n t e x t u r e a n d i s m o d e r a t e l y w e l l t o w e l l d r a i n e d . B o t h s e r i e s a r e c o m m o n l y f o r e s t e d o n s l o p e s t h a t r a n g e f r o m 1 t o 8 % ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . A c c o r d i n g t o B e m d t ( 1 9 8 8 ) , t h e p e r m e a b i l i t y i n a M u n i s i n g s o i l i s m o d e r a t e i n i t s u p p e r p a r t , s l o w i n t h e s u b j a c e n t p a r t , a n d m o d e r a t e i n i t s l o w e r p a r t . T h i s 9 4 s o i l ’ s p o t e n t i a l f o r f r o s t a c t i o n i s m o d e r a t e . A s e a s o n a l l y h i g h w a t e r t a b l e i s c o m m o n i n M u n i s i n g s o i l s f r o m N o v e m b e r t o M a y a n d o t h e r e x c e s s i v e l y w e t p e r i o d s ; i t i s p e r c h e d a t a b o u t 3 0 t o 6 0 c m . T h e p e r m e a b i l i t y f o r t h e C h a m p i o n s e r i e s i s c a t e g o r i z e d a s m o d e r a t e i n t h e u p p e r p a r t , s l o w i n t h e s u b j a c e n t p a r t , a n d m o d e r a t e t o m o d e r a t e l y r a p i d i n t h e l o w e r p a r t . T h e p o t e n t i a l f o r f r o s t a c t i o n i s m o d e r a t e i n t h e C h a m p i o n s o i l . F r o m N o v e m b e r t o M a y , t h e w a t e r t a b l e i s s e a s o n a l l y h i g h a n d p e r c h e d a t r o u g h l y 3 0 t o 6 0 c m . A d d i t i o n a l s e r i e s d e s c r i p t i o n s f o r t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s o i l s a r e p r o v i d e d i n A p p e n d i x A . C L I M A T I C C O N D I T I O N S T h e c l i m a t i c r e g i m e o f B a r a g a C o u n t y i s c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l ( B a r r e t t e t a l . , 1 9 9 5 ) . L a k e e f f e c t s t r o n g l y i n f l u e n c e s t h i s a r e a , i n c r e a s i n g c l o u d c o v e r a n d s n o w f a l l d u r i n g t h e l a t e f a l l a n d e a r l y w i n t e r . I t a l s o c o o l s t h e a r e a d u r i n g t h e l a t e s p r i n g a n d e a r l y s u m m e r a n d w a r m s t h e a r e a d u r i n g t h e l a t e f a l l a n d e a r l y w i n t e r . I n g e n e r a l , t e m p e r a t u r e s v a r y m o r e a t i n l a n d l o c a t i o n s t h a n a t l a k e s h o r e l o c a t i o n s ( S o m m e r s , 1 9 8 4 ) . C l i m a t i c d a t a f o r t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p e d o n s w e r e r e c o r d e d a t t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( F F C ) i n A l b e r t a ( T a b l e 4 . 3 ) . D u r i n g t h e w i n t e r , t h e m e a n t e m p e r a t u r e i s — 9 . 4 ° C , a n d t h e m e a n m i n i m u m t e m p e r a t u r e i s — 1 4 . 6 ° C . I n t h e s u m m e r , t h e m e a n t e m p e r a t u r e i s 1 7 . 7 ° C , a n d t h e m e a n m a x i m u m t e m p e r a t u r e i s 2 4 5 ° C . S i x t y - o n e p e r c e n t ( 5 2 3 m m ) o f t h e t o t a l a n n u a l p r e c i p i t a t i o n ( 8 6 2 m m ) o n a v e r a g e f a l l s b e t w e e n A p r i l a n d S e p t e m b e r ( N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . T h e s o i l t e m p e r a t u r e r e g i m e i n A l b e r t a i s f r i g i d 9 9 5 T a b l e 4 . 3 . C l i m a t i c d a t a r e c o r d e d a t t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r i n A l b e r t a , M i c h i g a n . N W S : A l b e r t a - F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( B a r a g a C o u n t y ) G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s f o r N W S : 4 6 ° N 3 9 ' L a t i t u d e , 8 8 ° W 2 9 ' L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s ? f o r N W S : 5 1 6 7 3 3 9 6 0 3 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 3 8 6 4 9 5 . 1 4 0 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 6 N W S e l e v a t i o n ( a s m 3 9 9 . 3 m ( ~ 1 3 1 0 . 0 f t ) D a t a s o u r c e : N O A A / N C D C ( 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) T e m p e r a t u r e , P r e c i p i t a t i o n , S n o w f a l l , M o n t h 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n 3 0 - y e a r m e a n ( ° C ) ( m m ! ) ( I n ! ! ! ) J a n u a r y - 1 0 . 8 4 1 8 3 6 F e b r u a r y - 9 . 5 3 6 6 1 7 M a r c h - 3 . 5 5 5 5 9 2 A p r i l 4 . 1 5 7 2 1 3 M a y 1 1 . 2 8 7 3 0 J u n e 1 6 . 0 9 1 0 J u l y 1 9 . 1 8 8 0 A u g u s t 1 7 . 9 9 9 0 S e p t e m b e r 1 3 . 2 1 0 2 0 O c t o b e r 7 . 6 8 2 9 9 N o v e m b e r - 0 . 5 7 2 5 1 6 ‘ D e c e m b e r - 7 . 9 5 2 8 1 3 A n n u a l m e a n A n n u a l t o t a l A n n u a l t o t a l ( ° C ) ( m i n ) ( m i n ) 4 . 7 8 6 2 3 7 1 6 9 6 ( B e r n d t , 1 9 8 8 ; S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) . A t t h e P F C , t h e a v e r a g e d a t e f o r t h e l a s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) d u r i n g t h e s p r i n g i s J u n e 9 3 ‘ , w h i l e t h e a v e r a g e d a t e f o r t h e fi r s t f r e e z i n g t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) i n t h e f a l l i s S e p t e m b e r 1 8 * . D u r i n g t h i s t i m e , a p p r o x i m a t e l y a t h i r d o f t h e t o t a l a n n u a l s o i l i n fi l t r a t i o n o c c u r s . T h e a v e r a g e g r o w i n g s e a s o n ( i . e . , f r e e z e - f r e e p e r i o d ) i n A l b e r t a i s 8 3 d a y s ( N C A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) . A c c o r d i n g t o S c h a e t z l a n d I s a r d ( 1 9 9 0 ) , t h e s n o w m e l t p e r i o d i n B a r a g a C o u n t y g e n e r a l l y o c c u r s b e t w e e n t h e l a s t w e e k o f M a r c h a n d t h e s e c o n d w e e k o f A p r i l . P I A N T A S S O C I A T I O N S B a r r e t t e t a l . ( 1 9 9 5 ) m a p p e d f o r e s t a s s o c i a t i o n s o f t h e p r e s e t t l e m e n t n a t u r a l l a n d s c a p e 1 4 i n B a r a g a C o u n t y , a c c o r d i n g t o G L O s u r v e y n o t e s “ . B a s e d o n t h e c o m p i l e d m a p , d i f f e r e n t u p l a n d - f o r e s t a s s o c i a t i o n s w e r e f o u n d a t t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s i t e s . R e d p i n e ( P i n u s r e s i n o s a ) , e a s t e r n w h i t e p i n e ( P . s t r o b u s ) , a s p e n ( P o p u l u s s p p . ) , a n d w h i t e ( o r p a p e r ) b i r c h ( B . p a p y r i f e r a ) w e r e m a p p e d a s t h e u p l a n d t r e e s p e c i e s a t t h e M u n i s i n g s i t e . A t t h e C h a m p i o n s i t e t h e y m a p p e d s t a n d s c o m p o s e d o f s u g a r m a p l e ( A . s a c c h a r u m ) a n d y e l l o w b i r c h ( B e t u l a a l l e g h a n i e n s i s ) . 1 ‘ Z h a n g e t a 1 . ( 1 9 9 9 ) c o n s i d e r e d t h e f o r e s t a t t h e t i m e o f t h e G L O fi e l d s u r v e y i n t h e n e a r b y L u c e D i s t r i c t t o r e p r e s e n t t h a t o f t h e n a t u r a l l a n d s c a p e ; t h e y a s s u m e d h u m a n b e i n g s w e r e n o t a s o u r c e o f m a j o r e c o l o g i c a l d i s t u r b a n c e a t t h a t t i m e . 1 5 T h e G L O fi e l d s u r v e y w a s c o n d u c t e d f r o m 1 8 4 6 t o 1 8 5 3 i n B a r a g a C o u n t y . T h e m a p c o m p i l e d b y B a r r e t t e t a 1 . ( 1 9 9 5 ) r e p r e s e n t s f o r e s t a s s o c i a t i o n s c i r c a 1 8 5 0 . 9 7 T h e c u r r e n t f o r e s t t y p e i n B a r a g a C o u n t y i s m i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s ( S c h a e t z l , 1 9 9 0 ) . B e r n d t ( 1 9 8 8 ) u s e d t h e f o r e s t h a b i t a t c l a s s i fi c a t i o n s y s t e m o f C o f f m a n e t a l . ( 1 9 8 0 ) t o i d e n t i f y t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y f o r e s t t y p e s i n B a r a g a C o u n t y . A t t h e M u n i s i n g s i t e , t h e p r i m a r y f o r e s t h a b i t a t i s T s u g a - M a i a n t h e m u m , w h i c h i s c h a r a c t e r i z e d b y a p o t e n t i a l l a t e s u c c e s s i o n a l o v e r s t o r y o f e a s t e r n h e m l o c k ( T . c a n a d e n s i s ) , s u g a r m a p l e ( A . s a c c h a r u m ) , a n d r e d m a p l e ( A . r u b r u m ) . A d d i t i o n a l s p e c i e s a s s o c i a t e d w i t h t h i s f o r e s t h a b i t a t t y p e a r e y e l l o w b i r c h , w h i t e s p r u c e ( P i c e a g l a u c a ) , b a l s a m fi r ( A b i e s b a l s a m e a ) , w h i t e p i n e , n o r t h e r n r e d o a k ( Q . r u b r a ) , n o r t h e r n w h i t e c e d a r ( T h u j a o c c i d e n t a l i s ) , A m e r i c a n b a s s w o o d ( T . a m e r i c a n a ) , a n d a v a r i e t y o f g r o u n d fl o r a i n c l u d i n g C a n a d a m a y fl o w e r ( o r l i l y o f t h e v a l l e y ) ( M . c a n a d e n s e ) . T h e s e c o n d a r y f o r e s t h a b i t a t i s A c e r - T s u g a - D r y o p t e r i s . T h e p o t e n t i a l l a t e s u c c e s s i o n a l o v e r s t o r y o f t h i s f o r e s t h a b i t a t i s d o m i n a t e d b y s u g a r m a p l e . O t h e r s p e c i e s s u c h a s e a s t e r n h e m l o c k a n d A m e r i c a n b a s s w o o d a r e a l s o f o u n d i n t h i s f o r e s t h a b i t a t t y p e , a l o n g w i t h a v a r i e t y o f g r o u n d fl o r a s u c h a s s p i n u l o s e w o o d f e r n ( D r y o p t e r i s s p i n u l o s a ) . I n B a r a g a C o u n t y , t h e M u n i s i n g s e r i e s i s m o s t c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h s u g a r m a p l e , y e l l o w b i r c h , e a s t e r n h e m l o c k , a n d r e d m a p l e t r e e s p e c i e s ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . T h e C h a m p i o n s i t e , h o w e v e r , i s d o m i n a t e d b y t h e A c e r - T s u g a — D r y o p t e r i s p r i m a r y f o r e s t h a b i t a t . T h e t r e e s p e c i e s m o s t c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h t h e C h a m p i o n s e r i e s i n B a r a g a C o u n t y a r e s u g a r m a p l e , A m e r i c a n b a s s w o o d , y e l l o w b i r c h , a n d e a s t e r n h e m l o c k ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . 9 8 L A N D - U S E T R A I T S B a r a g a C o u n t y s p a n s 5 9 4 , 4 0 6 a c r e s , o f w h i c h a p p r o x i m a t e l y 5 4 0 , 9 1 0 a c r e s ( ~ 9 1 % ) a r e f o r e s t e d a n d 1 7 , 8 3 2 ( ~ 3 % ) a c r e s a r e f a r m l a n d ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . I n t o t a l , a b o u t 1 5 % o f B a r a g a C o u n t y i s o w n e d b y t h e F e d e r a l o r S t a t e g o v e r n m e n t . T h e C o p p e r C o u n t r y S t a t e F o r e s t i n c l u d e s m a n y t r a c t s o f l a n d i n t h e w e s t e r n a n d s o u t h e r n B a r a g a C o u n t y , i n c l u d i n g t h e s e c t i o n i n w h i c h t h e M u n i s i n g s i t e i s l o c a t e d . T h i s s t a t e f o r e s t i s m a n a g e d f o r t i m b e r p r o d u c t i o n a n d n e w t r e e g r o w t h . T h e C h a m p i o n s i t e i s l o c a t e d o n a t F o r d F o r e s t r y C e n t e r , a 4 , 5 4 7 - a c r e f a c i l i t y u s e d f o r f o r e s t - m a n a g e m e n t r e s e a r c h a n d e d u c a t i o n s i n c e 1 9 5 4 . A l t h o u g h t h e f o r e s t s a t b o t h s i t e s h a v e b e e n h a r v e s t e d a t l e a s t o n c e s i n c e t h e l a t e 1 8 0 0 3 ( G r a h a m , 1 9 4 1 ) , t h e y a p p e a r e d m a t u r e e n o u g h t o e n s u r e t h a t t h e s o i l s b e n e a t h t h e m h a d p r o b a b l y n o t b e e n d i s t u r b e d w i t h i n t h e p a s t 2 0 t o 3 0 y e a r s . I n g e n e r a l , t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n s e r i e s a r e u s e d f o r w o o d l a n d . D i s t u r b a n c e t h r e a t s t o t h e s e t w o s i t e s i n c l u d e t r e e t h r o w ( S c h a e t z l , 1 9 9 0 ; A l b e r t , 1 9 9 5 ) , t i m b e r h a r v e s t i n g ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) , a n d p o s s i b l y fi r e ( Z h a n g e t a l . , 1 9 9 9 ) . S U M M A R Y I n t e r m s o f t h e i r s i t e c h a r a c t e r i s t i c s , t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s h a v e s e v e r a l i m p o r t a n t s i m i l a r i t i e s . A l l f o u r O f t h e s o i l s w e r e d e g l a c i a t e d f r o m a b o u t 1 4 t o 1 0 k a . T h e l a n d f o r m s o n w h i c h t h e p e d o n s a r e l o c a t e d h a v e a l l b e e n d e s c r i b e d a s g l a c i o g e n i c i n n a t u r e a n d c o n s i d e r e d a f o r m o f m o r a i n i c f e a t u r e . T h e p a r e n t m a t e r i a l i n w h i c h e a c h s o i l f o r m e d w a s 9 9 p r i m a r i l y l o a m y ( t o s a n d y ) g l a c i a l t i l l “ . T h e F e l d h a u s e r a n d C h a m p i o n s o i l s h a v e a n a d d i t i o n a l t h i n s i l t y t o l o a m y s a n d c a p . A l l f o u r l o c a t i o n s e x p e r i e n c e a c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l c l i m a t i c r e g i m e a n d r e c e i v e r o u g h l y 6 0 % o f t h e i r t o t a l a n n u a l p r e c i p i t a t i o n f r o m A p r i l t o S e p t e m b e r , a n d h a v e a f r i g i d s o i l t e m p e r a t u r e r e g i m e . M i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t o c c u r s a t e a c h o f t h e p i t l o c a t i o n s a l s o . T h e p o s s i b l e i n fl u e n c e o f t h r e e f a c t o r s m a y a c c o u n t f o r s o m e o f t h e v a r i a t i o n i n p e d o g e n i c e x p r e s s i o n a m o n g t h e f o u r s o i l s : a g e , p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s , a n d p a r e n t - m a t e r i a l m i n e r a l o g y . M o r e i m p o r t a n t l y t h o u g h , t h e s i m i l a r i t i e s i n s i t e c h a r a c t e r i s t i c s a m o n g t h e s o i l s a r e r e m a r k a b l e c o n s i d e r i n g t h e e x t e n t t o w h i c h t h e y s p a n t h e s t a t e o f M i c h i g a n . 1 ‘ T h e g l a c i a l t i l l w a s m o d i fi e d , s u b s e q u e n t t o i t s d e p o s i t i o n , b y w a v e a c t i v i t y a t t h e M u n i s i n g s i t e . 1 0 0 C H A P T E R F I V E R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N I n t h i s c h a p t e r I p r e s e n t t h e fi e l d , l a b o r a t o r y , a n d m i c r o s c o p y d a t a c o l l e c t e d f o r t h e f o u r p e d o n s s t u d i e d . A f t e r e a c h p e d o n h a s b e e n c h a r a c t e r i z e d , I p r o v i d e i n t e r p e d o n c o m p a r i s o n s o f t h e d a t a a c c o m p a n i e d b y a d i s c u s s i o n o f t h e i r s i g n i fi c a n c e i n t e r m s o f t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e . I t h e n c l a s s i f y t h e p e d o n s a n d t h e i r d i a g n o s t i c c h a r a c t e r i s t i c s a n d h o r i z o n s a c c o r d i n g t o S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) a n d r a n k t h e m i n t e r m s o f t h e i r f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n . F I E L D C H A R A C T E R I Z A T I O N F E L D H A U S E R P E D O N T h e F e l d h a u s e r p e d o n i s l o c a t e d o n t h e M a p l e F o r e s t F i n g e r o f t h e G r a y l i n g F i n g e r s l a n d f o r m a s s e m b l a g e ( C r a w f o r d C o u n t y ) ( A p p e n d i x A ) . T h e p i t s i t e w a s s p e c i fi c a l l y l o c a t e d i n a s u m m i t p o s i t i o n o n a l a r g e r p l a t e a u - u p l a n d ( o r i n t e r fl u v e ) . T h e p a r e n t m a t e r i a l a t t h i s s i t e , b a s e d o n fi e l d o b s e r v a t i o n s a n d p r e v i o u s r e s e a r c h ( v i z . , W e r l e i n ( 1 9 9 8 ) a n d S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) ) , c o n s i s t s o f s a n d y o u t w a s h o v e r l a i n b y s a n d y l o a m t i l l ( > 1 3 2 - c m t h i c k ) , w h i c h i s o v e r l a i n b y a c a p ( 2 8 - c m t h i c k ) o f s i l t s a n d f i n e s a n d s . S u g a r m a p l e ( A c e r s a c c h a r u m ) a n d A m e r i c a n b e e c h ( F a g u s g r a n d i f o l i a ) d o m i n a t e t h e o v e r s t o r y v e g e t a t i o n . A s e v i d e n c e d b y t h e p r e s e n c e o f t r e e c o v e r , s u r f a c e l i t t e r , a n d i n t a c t O e a n d A h o r i z o n s , m i n i m a l e r o s i o n a l d i s t u r b a n c e h a s a f f e c t e d t h i s s i t e . I f o u n d e v i d e n c e 1 0 1 o f f a u n a l - a n d fl o r a l t u r b a t i o n p r i m a r i l y i n t h e f o r m o f s u r fi c i a l w o r m c a s t s a n d t r e e t h r o w a c t i v i t y ( i . e . , a m o d e r a t e o c c u r r e n c e o f p i t - m o u n d t o p o g r a p h y ) . R o o t i n g o c c u r r e d t o a d e p t h o f > 1 6 0 c m , a l t h o u g h i t w a s r e s t r i c t e d b y t h e m a t r i x i n t h e 2 E / B h o r i z o n . I n t h e b i s e q u a l F e l d h a u s e r p r o fi l e t h e t h r e e B h o r i z o n s o f t h e u p p e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a ” w ” h o r i z o n s u f fi x d u e t o w e a k l y d e v e l o p e d c o l o r a n d s t r u c t u r e ( T a b l e 5 . 1 ) . T h e B h o r i z o n s i n t h e l o w e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a ” t ” h o r i z o n s u f fi x ( i . e . , t h e B p a r t o f t h e 2 B / B a n d t h e 3 E ' & B t h o r i z o n s ) , a s b r i d g e s o f i l l u v i a l c l a y o c c u r r e d i n t h e i n d i v i d u a l , r e m n a n t ( B t ) p e d s i n t h e 2 E / B h o r i z o n . I l l u v i a l c l a y w a s m a n i f e s t e d a s l a m e l l a e i n t h e 3 E ' & B t h o r i z o n . T h e s o i l s t r u c t u r e o f t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e w a s w e a k l y d e v e l o p e d . W h i l e m o s t o f t h e h o r i z o n s h a d l o o s e t o v e r y f r i a b l e c o n s i s t e n c e , t h e 2 B / B h o r i z o n h a d a fi r m c o n s i s t e n c e . A l t h o u g h I f o u n d n o e v i d e n c e O f r e d u c e d s o i l m a t r i c e s w i t h i n t h e F e l d h a u s e r s o l u m , t h e 2 E / B h o r i z o n e x h i b i t e d c o m m o n , f a i n t , fi n e l y d i s s e m i n a t e d z o n e s o f i r o n d e p l e t i o n . G L E N N I E P E D O N T h e G l e n n i e p i t ( A l c o n a C o u n t y ) i s l o c a t e d i n a s u m m i t p o s i t i o n o n a n i n t e r fl u v e o f t h e G l e n n i e m o r a i n e ( A p p e n d i x A ) . T h e G l e n n i e m o r a i n e i s c o m p o s e d o f g l a c i a l t i l l , t h e u p p e r m o s t u n i t o f w h i c h c o n s i s t s o f c a l c a r e o u s s a n d y l o a m a n d l o a m g l a c i a l t i l l ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) o f P o r t H u r o n a g e ; t h i s g l a c i a l t i l l i s t h e p a r e n t m a t e r i a l f o r t h e G l e n n i e s o i l . T h e o v e r s t o r y v e g e t a t i o n a t t h i s 1 0 2 T a b l e 5 . 1 . S e l e c t f i e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . H o r i z o n M o i s t c o l o r H o r i z o n d e p t h ( c m ) ( M 1 1 ) S t r u c t u r e ; t C o n s r s t e n c e O e 0 - 2 - - - A 2 - 7 1 0 Y R 3 / 1 m o d fi n e g r a n u l a r v e r y f r i a b l e E 7 - 1 9 1 0 Y R 5 / 2 m o d fi n e g r a n u l a r v e r y f r i a b l e B w l 1 9 - 2 8 1 0 Y R 4 / 4 m o d fi n e g r a n u l a r v e r y f r i a b l e 2 B w 2 2 8 - 3 6 1 0 Y R 5 / 6 s g l o o s e Z B w 3 3 6 - 4 4 1 0 Y R 5 / 4 m o d fi n e g r a n u l a r v e r y f r i a b l e 4 4 - 7 3 E : 1 0 Y R 6 / 3 m o d v e r y fi n e a n g u l a r . . 1 2 1 3 / B ( 2 9 c m ) B t : 1 0 Y R 5 / 4 b l o c k y f i r m E : 1 0 Y R 5 / 3 E ‘ w e a k ° ° ° r ° ° E : v e r y f r i a b l e 3 E & B t 7 3 - 1 6 0 + B t : 7 . 5 Y R 4 / 6 s u b a n g u l a r b l o c k y t o s g B t : v e r y fi r m B t : m a s s r v e ‘ 1 h o r i z o n h a s a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e ; 1 m : m o d e r a t e ; s g : s i n g l e g r a i n l o c a t i o n i s d o m i n a t e d b y q u a k i n g a s p e n ( P o p u l o u s t r e m u l o i d e s ) , n o r t h e r n r e d o a k ( Q u e r c u s r u b r a ) , r e d m a p l e ( A c e r r u b r u m ) , e a s t e r n w h i t e p i n e ( P i n u s s t r o b u s ) , a n d b l a c k c h e r r y ( P r u n u s s e r o t i n a ) . I f o u n d n o e v i d e n c e o f s u r f a c e e r o s i o n , a s t h e r e i s a m p l e t r e e c o v e r a n d s u r f a c e l i t t e r a n d i n t a c t O e a n d A h o r i z o n s . F u r t h e r m o r e , I f o u n d n o e v i d e n c e o f p e d o t u r b a t i o n w i t h i n o r a t t h e s u r f a c e o f t h e s o l u m . V e r y f e w r o o t t r a c e s , e v e n a l o n g t h e p l a n e s o f w e a k n e s s , w e r e f o u n d i n t h e E x h o r i z o n . A f e w , fi n e a n d m e d i u m r o o t s , h o w e v e r , e x t e n d e d t o t h e s u b j a c e n t h o r i z o n ( i . e . , t h e ( E / B ) x h o r i z o n ) a l o n g p l a n e s o f w e a k n e s s . R o o t s w e r e n o t f o u n d i n t h e t h a n d 2 C d h o r i z o n s ( > 1 4 1 c m ) ; t h u s , t h e s e h o r i z o n s a r e c o n s i d e r e d r o o t r e s t r i c t i n g . I n t h e b i s e q u a l G l e n n i e s o l u m , t h e t w o B h o r i z o n s o f t h e u p p e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a ” w ” h o r i z o n s u f fi x a s t h e y e x h i b i t e d w e a k l y d e v e l o p e d c o l o r 1 0 3 a n d s t r u c t u r e ( T a b l e 5 . 2 ) . T h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l h o r i z o n s o f t h e l o w e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a n ” x ” b e c a u s e t h e y e x h i b i t e d f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s . ’ l t ” A d d i t i o n a l l y , t h e B h o r i z o n s o f t h e l o w e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a h o r i z o n s u f fi x ( i . e . , t h e B p a r t o f t h e ( E / B ) x h o r i z o n a n d t h e t h h o r i z o n ) b e c a u s e t h e y e x h i b i t e d a r g i l l a n s a n d b r i d g e s o f i l l u v i a l c l a y . T h e 2 C d h o r i z o n w a s a s s i g n e d a ” d ” d u e t o i t s d e n s e n a t u r e a n d a b i l i t y t o p h y s i c a l l y r e s t r i c t r o o t p e n e t r a t i o n . B u l k d e n s i t y m e a s u r e m e n t s , p r e s e n t e d l a t e r , c o n fi r m t h i s fi n d i n g . T h e s t r u c t u r e o f t h e 2 C d h o r i z o n w a s m a s s i v e , w h e r e a s t h e o v e r l y i n g h o r i z o n s e x h i b i t e d m o d e r a t e l y w e l l d e v e l o p e d s t r u c t u r e . T h e u p p e r - s e q u u m h o r i z o n s w e r e l o o s e o r v e r y f r i a b l e i n c o n s i s t e n c e , w h e r e a s l o w e r - s e q u u m h o r i z o n s w e r e fi r m o r v e r y fi r m . P e d s o f a l l t h r e e f r a g i p a n h o r i z o n s f a i l e d i n a b r i t t l e m a n n e r . T h i s r e i n f o r c e s t h e i d e a t h a t t h e l o w e r s e q u u m i s d e n s e a n d p r e s e n t s a n o b s t a c l e t o r o o t g r o w t h a n d v e r t i c a l w a t e r m o v e m e n t . I r o n d e p l e t i o n s a n d c o n c e n t r a t i o n s w e r e o b s e r v e d w i t h i n t h e G l e n n i e p r o fi l e . R e d o x d e p l e t i o n s o c c u r r e d i n t h e f o r m O f b o t h p i g m e n t a n d c l a y l o s s e s i n t h e E x h o r i z o n a n d t h e E p a r t o f t h e ( E / B ) x h o r i z o n , w h i c h h a d c o l o r s t h a t d i s t i n c t l y c o n t r a s t e d w i t h t h e p a r e n t m a t e r i a l m a t r i x . R e d o x c o n c e n t r a t i o n s o c c u r r e d i n t h e B t p a r t o f t h e ( E / B ) x h o r i z o n a n d t h e t h h o r i z o n , m a n i f e s t e d i n t h e f o r m o f f e r r i a r g i l l a n s o n p e d f a c e s a n d v e r t i c a l r o o t c h a n n e l s ( i . e . , m a n y , p r o m i n e n t c l a y fi l m s a n d fl o w s t h a t a p p e a r e d s t a i n e d w i t h f e r r i c i r o n b a s e d o n c o l o r ) . 1 0 4 T a b l e 5 . 2 . S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . H o r i z o n H o r r z g g p e p t h $ 3 3 1 1 1 ? S t r ' u c t u r e ' l C o n s i s t e n c e O e 0 - 2 - - - A 2 - 1 6 . 5 1 0 Y R 3 / 2 m o d fi n e g r a n u l a r l o o s e E 1 6 . 5 - 2 4 1 0 Y R 5 / 3 m o d fi n e g r a n u l a r v e r y f r i a b l e B w l 2 4 - 4 0 1 0 Y R 4 / 6 m o d m e d s b k v e r y f r i a b l e B w 2 4 0 - 6 9 1 0 Y R 5 / 6 m o d m e d s b k v e r y f r i a b l e E x 6 9 - 1 1 6 ( 4 7 c m ) 1 0 Y R 5 / 3 s t r o n g m e d s b k fi r m i ' ( E / B ) x 1 1 6 - 1 4 1 ( 2 5 c m ) 3 1 ; ) : 5 1 5 5 4 s t r o n g c o a r s e s b k v e r y fi r m i t h 1 4 1 - 1 6 0 ( 1 9 c m ) 7 . 5 Y R 4 / 4 s t r o n g c o a r s e s b k v e r y fi r m ; t 2 C d 1 6 0 + S Y R 4 / 4 m a s s i v e fi r m 1 m o d : m o d e r a t e ; m e d : m e d i u m ; fl : s u b a n g u l a r b l o c k y ; 1 ‘ - h o r i z o n h a s a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e M U N I S I N G P E D O N T h e M u n i s i n g p e d o n i s l o c a t e d o n t h e d i s t a l m a r g i n o f t h e S i x m i l e ( o r K e w e e n a w ) m o r a i n e ( B a r a g a C o u n t y ) ( P e t e r s o n , 1 9 8 6 ; B e r n d t , 1 9 8 8 ; D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ) ( A p p e n d i x A ) . T h e s o i l p i t w a s l o c a t e d o n a n i n t e r fl u v e o f t h e m o r a i n e . W a t e r - w a s h e d a n d r e w o r k e d , s a n d y l o a m g l a c i a l fi l l s a n d g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s a r e p a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e M u n i s i n g s o l u m ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 6 ; F a r r a n d a n d B e l l , 1 9 8 2 a ; B e r n d t , 1 9 8 8 ) . S u g a r m a p l e ( A . s a c c h a r u m ) , n o r t h e r n r e d o a k ( Q . r u b r a ) , a n d i r o n w o o d ( O s t r y a v i r g i n i a n a ) d o m i n a t e t h e o v e r s t o r y a t t h e p i t s i t e . T h e s o i l s u r f a c e w a s s t a b l e a s i n d i c a t e d b y c o n t i n u o u s t r e e c o v e r , s u r f a c e l i t t e r , a n d a n i n t a c t A h o r i z o n . P e d o t u r b a t i o n w a s e v i d e n c e d b y a m o d e r a t e e x t e n t o f p i t a n d m o u n d t o p o g r a p h y a t t h e M u n i s i n g s i t e . R o o t s e x t e n d e d i n t o t h e 3 ( E / B ) x ’ h o r i z o n ( 1 4 0 c m ) , b u t d i d n o t 1 0 5 p e n e t r a t e t h e 3 B t h o r i z o n . R o o t s i n t h e f r a g i p a n h o r i z o n s w e r e c o n fi n e d t o c h a n n e l s a n d f a c e s b e t w e e n p e d s a n d s t r u c t u r a l u n i t s . I n t h e b i s e q u a l M u n i s i n g s o l u m , t h e f o u r B h o r i z o n s o f t h e u p p e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a n ” s ” h o r i z o n s u f fi x b e c a u s e t h e y e x h i b i t e d a c c u m u l a t i o n s o f i l l u v i a l s e s q u i o x i d e s a n d o r g a n i c m a t t e r , a n d c h r o m a s o f 4 o r 6 ( T a b l e 5 . 3 ) . T h e B h s h o r i z o n h a d a c h r o m a o f 3 t h u s i t w a s a l s o a s s i g n e d a n ” h ” h o r i z o n s u f fi x . T r a n s i t i o n a l h o r i z o n s o f t h e l o w e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a n ” x ” s u f fi x a s t h e y e x h i b i t e d f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s . A l s o , t h e B h o r i z o n s o f t h e l o w e r s e q u u m ( i . e . , t h e B t p a r t s o f t h e t r a n s i t i o n a l h o r i z o n s a n d t h e 4 E ' & B t ' h o r i z o n a n d t h e B B t h o r i z o n ) w e r e a s s i g n e d a ” t ” h o r i z o n s u f fi x a s t h e y s h o w e d e v i d e n c e o f i l l u v i a l c l a y a c c u m u l a t i o n : c l a y s k i n s a n d b r i d g i n g , o r l a m e l l a e ( i n t h e 4 E ' & B t ' h o r i z o n o n l y ) . T h e h o r i z o n s o f t h e u p p e r s e q u u m h a d m o d e r a t e l y d e v e l o p e d s t r u c t u r e ; w h e r e a s s t r u c t u r a l d e v e l o p m e n t v a r i e d t h e l o w e r - s e q u u m h o r i z o n s . T h e f r a g i p a n h o r i z o n s a n d t h e 3 B t h o r i z o n s h a d a c o n s i s t e n c e o f fi r m o r v e r y fi r m , w h i l e t h e r e m a i n i n g h o r i z o n s h a d a c o n s i s t e n c e o f l o o s e t o f r i a b l e . A l l o f t h e f r a g i p a n h o r i z o n s h a d a b r i t t l e m a n n e r O f f a i l u r e . R e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s , i n t h e f o r m o f r e d o x d e p l e t i o n s a n d c o n c e n t r a t i o n s , w e r e O b s e r v e d i n t h e l o w e r s e q u u m . I r o n d e p l e t i o n s ( i . e . , l o s s e s o f b o t h c l a y a n d p i g m e n t ) w e r e c o m m o n l y f o u n d i n t h e E p a r t s o f t h e t r a n s i t i o n a l l o w e r - s e q u u m h o r i z o n s a n d c o n t r a s t e d e i t h e r f a i n t l y o r p r o m i n e n t l y w i t h t h e s u r r o u n d i n g B t m a t r i x . I r o n c o n c e n t r a t i o n s , i n t h e f o r m o f ( a f e w ) f e r r i a r g i l l a n s , o c c u r r e d i n t h e B t p a r t o f t h e 3 ( E / B ) x ' h o r i z o n s a n d 3 B t h o r i z o n s . 1 0 6 T a b l e 5 . 3 . S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . . H o r i z o n M o i s t c o l o r . 1 . H o n z o n d e p t h ( c m ) ( M 1 1 ) S t r u c t u r e C o n s r s t e n c e A a n d E A : 0 - 5 A : 5 Y R 3 / 1 A : m o d fi n e g r a n u l a r g a g ? E : 5 - 1 0 E : 5 Y R 4 / 2 E : m o d m e d g r a n u l a r E : f r i a b l e B h s 1 0 - 2 8 5 Y R 3 / 3 m o d fi n e s b k v e r y f r i a b l e 8 5 1 2 8 - 4 3 7 . 5 Y R 4 / 4 m o d fi n e s b k v e r y f r i a b l e B S 2 4 3 - 5 2 7 . 5 Y R 4 / 6 m o d fi n e a b k v e r y f r i a b l e B S 3 5 2 - 6 6 7 . 5 Y R 5 / 4 m o d fi n e a b k v e r y f r i a b l e 6 6 - 9 3 B t : 2 . 5 Y R 4 / 4 . . ( B / E ) x ( 2 7 c m ) E : 7 . 5 Y R 7 / 2 w e a k t l u c k p l a t y v e r y f r r m i 9 3 - 1 2 0 E : 5 Y R 5 / 2 . . ( E / B ) x ( 2 7 c m ) B t : 5 Y R 4 / 3 w e a k t h i c k p l a t y f i r m i B t : 5 Y R 5 / 4 . . Z B / E 1 2 0 - 1 2 7 E : 5 Y R 5 / 2 s m g l e g r a m l o o s e , 1 2 7 - 1 4 0 E : 5 Y R 5 / 2 . 3 ( E / B ) x ( 1 3 c m ) B t : 5 Y R 4 / 3 m o d m e d a b k f i r m i 3 B t 1 4 0 - 1 6 8 2 . 5 Y R 4 / 4 s t r o n g v e r L c o a r s e a b k v e r y fi r m , _ E : 5 Y R 5 / 2 E : s i n g l e g r a i n . 4 E “ 3 “ 1 6 8 3 6 2 B t : 2 . 5 m 4 / 6 B t : m a s s i v e “ w e 4 C 3 6 2 + 5 Y R 5 / 2 s i n g l e g r a i n l o o s e 1 m o d : m o d e r a t e ; m e d : m e d i u m ; s b k : s u b a n g u l a r b l o c k y ; M : a n g u l a r b l o c k y ; 1 h o r i z o n h a s a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e C H A M P I O N P E D O N T h e C h a m p i o n p e d o n i s l o c a t e d o n t h e W a t t o n ( o r M a r e n i s c o ) m o r a i n e ( D o o n a n a n d B y e r l a y , 1 9 7 3 ; B e r n d t , 1 9 8 8 ) i n B a r a g a C o u n t y o n a s i d e s l o p e o f a b e d r o c k - c o r e d k n o b . T h i s l a n d f o r m i s m a n t l e d w i t h t h i n , d i s c o n t i n u o u s , l o a m y a n d s a n d y g l a c i a l t i l l , w h i c h i s o v e r l a i n b y a d i s c o n t i n u o u s e o l i a n c a p ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) . T h e o v e r s t o r y v e g e t a t i o n i s c o m p o s e d s o l e l y o f s u g a r m a p l e ( A . s a c c h a r u m ) . A l t h o u g h t h e s o i l s u r f a c e d i d n o t a p p e a r i n fl u e n c e d b y e r o s i o n , i t h a d b e e n p e d o t u r b a t e d : e v i d e n c e o f fl o r a l - a n d f a u n a l t u r b a t i o n e x i s t e d i n t h e 1 0 7 f o r m o f m o d e r a t e t r e e t h r o w a n d p i t - m o u n d t o p o g r a p h y a n d c o m m o n w o r m c a s t s . A p o r t i o n o f t h e s o i l p i t a p p e a r e d t o h a v e b e e n a f f e c t e d b y t r e e t h r o w . R o o t s e x t e n d e d d o w n t o t h e 4 C h o r i z o n , h o w e v e r , t h e y w e r e r e s t r i c t e d t o r e l a t i v e l y f e w p l a n e s o f w e a k n e s s w i t h i n t h e 3 t h a n d 4 C h o r i z o n s . T h e u p p e r s e q u u m B h o r i z o n w a s a s s i g n e d a n ” h s ” h o r i z o n s u f fi x , a s i t s h o w e d e v i d e n c e o f i l l u v i a l o r g a n i c m a t t e r a n d s e s q u i o x i d e s ( T a b l e 5 . 4 ) . T h e l o w e r s e q u u m B h o r i z o n w a s a s s i g n e d a ” t ” h o r i z o n s u f fi x b e c a u s e i t h a d i l l u v i a l a c c u m u l a t i o n s o f c l a y i n t h e f o r m o f c l a y s k i n s a n d fi l m s i n p o r e s a n d v e r t i c a l c h a n n e l s . A d d i t i o n a l l y , t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l h o r i z o n s o f t h e l o w e r s e q u u m w e r e a s s i g n e d a n ” x ” h o r i z o n s u f fi x f o r t h e i r f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s . T h e u p p e r s e q u u m h a v e a v e r y f r i a b l e o r f r i a b l e c o n s i s t e n c e ; t h e f r a g i p a n h o r i z o n s a r e v e r y fi r m w i t h a b r i t t l e m a n n e r O f f a i l u r e . I r o n d e p l e t i o n s w e r e p r e s e n t i n t h e 3 E x h o r i z o n a n d c o n c e n t r a t i o n s i n t h e 3 t h h o r i z o n o f t h e C h a m p i o n p r o fi l e . I c o u l d n o t t e l l w h e t h e r t h e m a t r i x o f t h e l o w e r s e q u u m w a s r e d u c e d d u e t o t h e p a r e n t m a t e r i a l ’ s l o w c h r o m a ( i . e . , 2 ) . T a b l e 5 . 4 . S e l e c t fi e l d c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . H o r i z o n ‘ 1 1 : ; 3 1 2 2 1 ) 2 1 3 3 : 2 1 1 1 ? ! S t r u c t u r e ‘ l C o n s i s t e n c e A 0 - 1 7 7 . 5 Y R 2 . 5 / 2 m o d m e d g r a n u l a r v e r y f r i a b l e B 1 7 - 2 6 7 . 5 Y R 4 / 2 m o d fi n e s b k v e r y f r i a b l e Z B h s 2 6 - 3 7 7 . 5 Y R 2 . 5 / 3 m o d m e d g r a n u l a r f r i a b l e 3 E x 3 7 - 4 9 ( 1 2 c m ) 1 0 Y R 4 / 1 s t r o n g fi n e s b k v e r y fi r m 1 3 t h 4 9 - 7 8 ( 2 9 c m ) 1 0 Y R 4 / 2 s t r o n g m e d a b k v e r y fi r m ? 4 C 7 8 - 1 4 4 + 5 Y R 4 / 2 s i n g l e g r a i n l o o s e ' 1 m o d : m o d e r a t e ; m e d : m e d i u m ; a b k : a n g u l a r b l o c k y ; g i g : s u b a n g u l a r b l o c k y ; 1 h o r i z o n h a s a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e 1 0 8 I N T E R P E D O N C O M P A R I S I O N S P H Y S I C A L C H A R A C T E R I Z A T I O N P A R T I C L E - S I Z E A N A L Y S I S ( P S A ) M o s t o f t h e h o r i z o n s i n t h e f o u r p r o fi l e s a r e d o m i n a t e d b y t h e s a n d f r a c t i o n ( A p p e n d i x D ) . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e p e d o n s a r e d o m i n a t e d b y m e d i u m s a n d . T h e M u n i s i n g p r o fi l e g e n e r a l l y s h o w s a c o a r s e n i n g d o w n w a r d t r e n d a s t h e v e r y fi n e s a n d , fi n e s a n d , a n d m e d i u m s a n d f r a c t i o n s d o m i n a t e p r o g r e s s i v e l y w i t h d e p t h . F o u r h o r i z o n s a r e d o m i n a t e d b y t h e s i l t f r a c t i o n : 2 E / B h o r i z o n i n t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e a n d t h e A , E , a n d t h h o r i z o n s o f t h e C h a m p i o n p r o fi l e . M e d i u m o r v e r y fi n e s a n d d o m i n a t e s t h e s a n d f r a c t i o n s i n t h e s e f o u r h o r i z o n s . O n a c l a y f r e e b a s i s , t h e s e s a m e f o u r h o r i z o n s a r e d o m i n a t e d b y t h e c l a y f r e e - s i l t f r a c t i o n w h i l e t h e r e m a i n i n g h o r i z o n s a r e d o m i n a t e d b y t h e c l a y f r e e - s a n d f r a c t i o n . D e p t h p l o t s o f t h e p a r t i c l e s i z e s e p a r a t e s f u r t h e r i l l u s t r a t e t h e g e n e r a l d o m i n a n c e o f s a n d i n t h e f o u r p r o fi l e s ( F i g u r e 5 . 1 ) . S p i k e s i n t h e s i l t c u r v e a c c e n t u a t e t h e f o u r h o r i z o n s d o m i n a t e d b y t h e s i l t f r a c t i o n . W h i l e t h e c l a y c u r v e s s h o w i n c r e a s e s i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , e x c e p t i n t h e M u n i s i n g p r o fi l e , t h e c l a y c o n t e n t r e m a i n s f a i r l y c o n s t a n t a n d s m a l l i n a l l p e d o n s . 1 0 9 D e p t h ( c m ) 2 0 - 2 c s ? ; ‘ E ; . . _ ; . . _ g 1 0 0 ; ; . ' : 0 . “ E E 3 E ' & B t 1 8 0 - i I . . [ F e l d h a u s e r ‘ ' " ‘ - B w 1 j - B w 2 - . . - 2 - . ' - - ' . ‘ , ~ ' - _ , a , , v » , 8 K , . . i t . . . ‘ . _ - ‘ n . - . - 0 - - - ' 2 0 d G l e n n i e ' 7 ' 7 r - A a n d E N C ) O J i - J I l l 2 ' 0 4 ' 0 6 0 s o 1 0 0 P a r t i c l e s i z e s e p a r a t e s ( c u m u l a t i v e % ) F i g u r e 5 . 1 . C u m u l a t i v e P S A d a t a f o r t h e f o u r p r o fi l e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 1 0 T h e p a r t i c l e s i z e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e c o n s i s t e n t w i t h t h o s e r e p o r t e d f o r s i m i l a r s o i l s ( i . e . , h a v i n g s i m i l a r p a r e n t m a t e r i a l s o r l o c a t i o n ) . I n g e n e r a l , t h e c l a y c o n t e n t o f f r a g i p a n s i s l o w ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a ) . R a n s o m e t a l . ( 1 9 8 7 a ) s u g g e s t e d t h a t 3 0 % c l a y p r o b a b l y r e p r e s e n t e d a m i n i m u m t h r e s h o l d v a l u e f o r f r a g i p a n d e v e l o p m e n t b a s e d o n t h e i r e v a l u a t i o n o f s o i l s i n O h i o . A b o v e t h i s v a l u e f r a g i p a n f o r m a t i o n s e e m e d t o b e i n h i b i t e d d u e t o s h r i n k - s w e l l p r o c e s s e s t h a t d i s r u p t t h e d e v e l o p m e n t o f s t r u c t u r a l u n i t s . S i m i l a r l y , S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) r e p o r t e d t h a t a c l a y c o n t e n t > 3 5 % w o u l d i n h i b i t f r a g i p a n f o r m a t i o n d u e t o s h r i n k - s w e l l p r o c e s s e s o r w o u l d p r e v e n t e f f e c t i v e p a r t i c l e b r i d g i n g d u e t o e x c e s s i v e s u r f a c e a r e a . F u r t h e r m o r e , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) f o u n d t h a t f r a g i p a n b u l k d e n s i t y a n d h a r d n e s s w e r e o p t i m a l w i t h a c l a y c o n t e n t n e a r 1 5 % . T h e c l a y c o n t e n t f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s e v a l u a t e d h e r e r a n g e d f r o m 2 t o 2 8 % ( A p p e n d i x D ) . S i m i l a r r a n g e s ( 2 t o 3 0 % c l a y ) h a v e a l s o b e e n r e p o r t e d ( e . g . , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . S a n d a n d s i l t t y p i c a l l y c o m p r i s e a l a r g e p r o p o r t i o n o f f r a g i p a n s ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; H u t c h e s o n a n d B a i l e y , 1 9 6 4 ) . T h i s i s c o n s i s t e n t w i t h t h e d a t a p r e s e n t e d h e r e : t h e s a n d a n d S i l t s e p a r a t e s a r e a b o u t 7 2 t o 9 8 % o f t h e f i n e - e a r t h f r a c t i o n f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s ( F i g u r e 5 . 1 ) . A c c o r d i n g t o a m a j o r i t y o f t h e l i t e r a t u r e , t h e s a n d f r a c t i o n i n f r a g i p a n s i s t y p i c a l l y d o m i n a t e d 1 1 1 b y v e r y fi n e s a n d ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; P e t e r s o n e t a l . , 1 9 7 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . S o m e a u t h o r s , h o w e v e r , h a v e f o u n d m e d i u m o r fi n e s a n d t o d o m i n a t e t h e s a n d f r a c t i o n i n f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . M e d i u m s a n d ( i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s ) o r fi n e s a n d ( i n t h e M u n i s i n g p r o fi l e ) d o m i n a t e t h e s o i l s I s t u d i e d . S O I L T E X T U R E S u r f a c e - h o r i z o n t e x t u r e s f o r t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s a r e l o a m y ( A p p e n d i x D ) . T h e p a r e n t m a t e r i a l s o r d e e p e s t h o r i z o n s o f t h e s e p r o fi l e s a r e s a n d y o r l o a m y i n t e x t u r e . F r a g i p a n p a r e n t m a t e r i a l s h a v e g e n e r a l l y b e e n d e s c r i b e d a s l o a m y i n t e x t u r e ( p r i m a r i l y l o a m y s a n d , s a n d y l o a m , l o a m , s i l t l o a m , a n d s a n d y c l a y l o a m ) ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) o r t e x t u r a l l y h e t e r o g e n e o u s ( O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ) . T h e f r a g i c h o r i z o n s o r f r a g i p a n s o f t h e f o u r p r o fi l e s w e r e l o a m y i n t e x t u r e r a n g i n g f r o m l o a m y s a n d t o s a n d y c l a y l o a m ( F i g u r e 5 . 2 ) . T h e i l l u v i a l f r a g i p a n - h o r i z o n s a r e fi n e r t e x t u r e d ( i . e . , l o a m a n d s a n d y c l a y l o a m ) t h a n t h e e l u v i a l f r a g i p a n - h o r i z o n s ( i . e . , l o a m y s a n d a n d s a n d y l o a m ) . 1 1 2 i ‘ % c l a y 1 0 0 - I e l u v i a l h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s 9 0 o i l l u v i a l h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s 8 0 0 ( e l u v i a l e i l l u v u l ) t r a n s i t i o n a l h o r i z o n s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s 7 0 6 0 c l a y 5 0 \ 4 ' % s i l t y 4 0 c l a y s a s i l t y c l a y l o a m c l a y l o a m c y \ \ 3 0 . s a n d y c l a y ! m 2 0 ’ l o a m . l o a m y s i l t l o a m ’ 0 s a n d 1 0 s i l t , , O I “ m y 0 / 0 I l o a m , I n d 0 1 O 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 % s a n d F i g u r e 5 . 2 . F r a g i c — a n d f r a g i p a n - h o r i z o n t e x t u r e s p l o t t e d o n a t e x t u r a l t r i a n g l e . G r a y a r e a r e p r e s e n t s t h e f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s d e v e l o p e d b y P e t e r s o n e t a l . ( 1 9 7 0 ) f o r P e n n s y l v a n i a n f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l . P e t e r s o n e t a 1 . ( 1 9 7 0 ) d e v e l o p e d a f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s b a s e d o n f r a g i p a n h o r i z o n s i n P e n n s y l v a n i a t h a t f o r m e d i n g l a c i a l t i l l 1 ( F i g u r e 5 . 2 ) . I n g e n e r a l , t h e c e n t r a l p o r t i o n o f t h e l o a m y t e x t u r a l c l a s s e s o n t h e t e x t u r a l t r i a n g l e r e p r e s e n t s t h e d e s i g n a t e d f r a g i p a n c l a s s . F r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h e r e t e n d t o 1 T h e f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s o f P e t e r s o n e t a 1 . ( 1 9 7 0 ) w a s b a s e d o n 2 8 1 f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l . F r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n a l l o t h e r p a r e n t m a t e r i a l s s t u d i e d , h o w e v e r , f e l l w i t h i n t h e b o u n d a r i e s o f t h i s d e s i g n a t e d t e x t u r a l c l a s s . 1 1 3 h a v e s a n d i e r t e x t u r e s t h a n t h e f r a g i p a n s o f P e n n s y l v a n i a . O t h e r a u t h o r s , h o w e v e r , h a v e r e p o r t e d s i m i l a r t e x t u r e s f o r f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l d r i f t . O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) s t u d i e d f r a g i p a n s ( b o t h e l u v i a l a n d i l l u v i a l ) i n b i s e q u a l s o i l s a n d f o u n d t h a t t h e y w e r e s a n d y l o a m , l o a m , o r s i l t l o a m i n t e x t u r e . E l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s a r e m o s t f r e q u e n t l y d e s c r i b e d a s l o a m y s a n d , s a n d y l o a m , a n d l o a m i n t e x t u r e ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . I l l u v i a l f r a g i p a n s , h o w e v e r , h a v e a l s o b e e n d e s c r i b e d w i t h fi n e r t e x t u r e s i n c l u d i n g s i l t l o a m , s i l t y c l a y l o a m , a n d c l a y l o a m ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; M i l l e r e t a 1 . , 1 9 7 1 a ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ) . L I T H O L O G I C D I S C O N T I N U I T I E S D e p t h p l o t s O f t h e c l a y f r e e - p a r t i c l e S i z e s e p a r a t e s h e l p t o i l l u s t r a t e c h a n g e s i n t h e i m m o b i l e p a r t i c l e f r a c t i o n b y h o r i z o n ( F i g u r e 5 . 3 ) , w h i c h c a n r e p r e s e n t l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s 2 i n a p r o fi l e ( S c h a e t z l , 1 9 9 8 b ) . A m o n g t h e l i n e s o f e v i d e n c e r e c o m m e n d e d b y t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) t o i d e n t i f y l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s a r e a b r u p t c h a n g e s i n t e x t u r e ( i . e . , a b r u p t c h a n g e i n p a r t i c l e - s i z e 2 ” L i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s r e p r e s e n t a b r u p t c h a n g e s i n t h e l i t h o l o g y o f s o i l p a r e n t m a t e r i a l ” ( S c h a e t z l , 1 9 9 8 b , p . 5 7 0 ) ; t h e s e c h a n g e s o c c u r b e t w e e n l a y e r s o f p a r e n t m a t e r i a l . 1 1 4 E 5 . . . - . . _ ; - . . 3 . B . t 2 ) 3 x / ' ( E / B D p p t h ( c m ) 2 ° “ ? , _ < L > t e r m 9 1 0 0 % S i l t C l a y f r e e s a n d 1 8 0 - ; 3 E ' & B t F e l d h a u s e r ‘ . . A " E 2 0 - 1 J ! I , - W W . , - - - - J / - . . . . . . . . . : ~ s z 2 6 0 Z - l . i . l F " fi r e m a n " ' 7 " ‘ _ _ ' E . . - . . . - 5 \ . , - . 5 . . . s 1 ° ° > § 9 a y f r e e \ s c a r \ , t h 1 8 0 ? 2 0 d G l e n n i e 2 6 0 : I % I i I § I i 2 0 $ / ' g . , . _ . . . " . . f . . ‘ ; — B s 1 r — A a n d E 1 8 0 ‘ ; C l a y f r e e C l a y f r e e s a n d ' . ; s i l t 4 E ' & B t ' 2 6 0 - ; 3 4 0 — 2 M u n i s i n g l I I I l 2 0 _ E L _ . . . . . , . . - . . 5 . 3 5 . - . M m . . W - - - - _ 1 0 0 - 5 S i ” . C l a y f r e e s a n d C h a m p i o n 0 2 ' 0 4 ' 0 6 0 8 0 1 0 0 C l a y f r e e p a r t i c l e s i z e s e p a r a t e s ( % ) F i g u r e 5 . 3 . D e p t h p l o t s o f c l a y f r e e s a n d a n d c l a y f r e e s i l t f o r t h e f o u r p r o fi l e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 1 5 d i s t r i b u t i o n o t h e r t h a n c l a y ) , l i t h o l o g y , r o c k f r a g m e n t - c o n t e n t , c l a y f r e e t e x t u r a l d a t a , a n d c o n t r a s t i n g s a n d s i z e s . W h i l e l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s i n fl u e n c e p e d o g e n e s i s i n g e n e r a l ( R a a d a n d P r o t z , 1 9 7 1 ; C h a d w i c k e t a l . , 1 9 9 0 ; S c h a e t z l , 1 9 9 8 b ) , t h e y a r e t h o u g h t t o s p e c i fi c a l l y i n fl u e n c e f r a g i p a n e v o l u t i o n . S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) f o u n d t h a t f r a g i p a n s i n O h i o f o r m i n a s s o c i a t i o n w i t h w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t i e s , w h i c h c a n f o r m d u e t o l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s . H a b e c k e r e t a l . ( 1 9 9 0 a ) a n d V a n V l i e t a n d L a n g h o r ( 1 9 8 1 ) f o u n d t h a t f r a g i p a n s f r e q u e n t l y o c c u r r e d a t l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s w i t h i n t h e s o l u m . A l l f o u r p r o fi l e s s t u d i e d h a v e a t l e a s t o n e d i s c o n t i n u i t y i n p r o x i m i t y t o i t s f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . D e p t h t r e n d s i n t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e s h o w t h r e e n o t a b l e c h a n g e s i n t h e c l a y f r e e s e p a r a t e s . T h e c l a y f r e e - s a n d f r a c t i o n i n c r e a s e s 3 3 % f r o m t h e B w l t o Z B w 2 h o r i z o n , d e c r e a s e s 3 6 % t o t h e 2 E / B h o r i z o n , a n d i n c r e a s e s m o r e t h a n 4 7 % t o t h e 3 E ’ & B t h o r i z o n . T h e c l a y f r e e - s i l t f r a c t i o n h a s a n i n v e r s e r e l a t i o n s h i p t o t h e c l a y f r e e s a n d f r a c t i o n . T h e s e t h r e e c h a n g e s a r e l a r g e e n o u g h t o s u g g e s t t h e p r e s e n c e o f l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s . C h a n g e s i n c o a r s e - f r a g m e n t c o n t e n t ( A p p e n d i x A ) s u p p o r t t h e s e f i n d i n g s ; t h u s t h r e e s u b t l e l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s w e r e d i f f e r e n t i a b l e i n t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . T h e c l a y f r e e - s e p a r a t e c u r v e f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e s h o w s a s t e a d y d e c r e a s e i n c l a y f r e e - s a n d c o n t e n t i n t h e l o w e r s e q u u m . T h e m o s t n o t a b l e c h a n g e i n t h i s c u r v e o c c u r s b e t w e e n t h e t h a n d 2 C d h o r i z o n s w h e r e t h e c l a y f r e e - s a n d c o n t e n t d e c r e a s e s m o r e t h a n 1 4 % , w h i c h i s d o u b l e t h e a m o u n t o f c h a n g e t h a t o c c u r s b e t w e e n a n y o v e r l y i n g h o r i z o n s . T h i s c h a n g e i s l a r g e e n o u g h t o s u g g e s t 1 1 6 a l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y a n d i s f u r t h e r s u p p o r t e d b y c h a n g e s i n c o a r s e - f r a g m e n t c o n t e n t ( A p p e n d i x A ) ; t h u s a l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y w a s d i s t i n g u i s h a b l e i n t h e G l e n n i e p r o fi l e . T h e c u r v e f o r t h e M u n i s i n g p r o f i l e i l l u s t r a t e s t h r e e n o t a b l e c h a n g e s i n c l a y f r e e d a t a . T h e c l a y f r e e - s a n d c o n t e n t i n c r e a s e s w i t h d e p t h i n t h e u p p e r s e q u u m a n d i n t o t h e l o w e r s e q u u m , w h e r e i t i n c r e a s e s 1 3 % f r o m t h e ( E / B ) x t o Z B / E h o r i z o n . T h i s i n c r e a s e i s f o l l o w e d b y a d e c r e a s e ( 1 9 % ) i n c l a y f r e e - s a n d t o t h e 3 ( E / B ) x ’ h o r i z o n , w h i c h i s i n t u r n f o l l o w e d b y a s h a r p i n c r e a s e ( o v e r 2 1 % ) f r o m t h e B B t t o 4 E ’ & B t ’ h o r i z o n . T h e s e t h r e e c h a n g e s i n c l a y f r e e - s a n d a n d c l a y f r e e - s i l t c o n t e n t a r e l a r g e e n o u g h t o s u g g e s t l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s , w h i c h a r e c o n s i s t e n t w i t h c h a n g e s i n c o a r s e - f r a g m e n t c o n t e n t s ( A p p e n d i x A ) . T h e c u r v e f o r t h e C h a m p i o n p r o f i l e s h o w s t h r e e m a r k e d c h a n g e s i n c l a y f r e e - s e p a r a t e c o n t e n t s . F r o m t h e E t o Z B h s h o r i z o n , t h e c l a y f r e e s a n d c o n t e n t i n c r e a s e s 3 9 % f o l l o w e d b y t w o s u c c e s s i v e d e c r e a s e s ( t o t a l i n g 3 5 % ) i n c l a y f r e e - s a n d c o n t e n t w i t h d e p t h t o t h e B t h h o r i z o n . T h e c l a y f r e e - s a n d c o n t e n t t h e n i n c r e a s e s ( 3 6 % ) i n t h e 4 C h o r i z o n t o a v a l u e v e r y s i m i l a r t o Z B h s h o r i z o n . T h e s e t h r e e l a r g e c h a n g e s i n d i c a t e t h e p r e s e n c e o f l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s , w h i c h a r e a d d i t i o n a l l y s u p p o r t e d b y c h a n g e s i n c o a r s e - f r a g m e n t c o n t e n t ( A p p e n d i x A ) . T h u s , I w a s a b l e t o d i s t i n g u i s h t h r e e l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s w i t h i n t h e C h a m p i o n p r o f i l e . 1 1 7 B U L K D E N S I T Y ( p 8 ) A N D P A C K I N G D E N S I T Y ( p p ) T h e h i g h e s t p b v a l u e s i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s a r e i n t h e f r a g i p a n ( A p p e n d i x D ; F i g u r e 5 . 4 ) . A l l h o r i z o n s e x h i b i t i n g f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ( i . e . , a l l f r a g i p a n h o r i z o n s a n d t h e F e l d h a u s e r 2 B / E h o r i z o n ) h a v e h i g h e r p b v a l u e s t h a n t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s . T h i s t r e n d i s c o n s i s t e n t w i t h o t h e r s p r e v i o u s l y r e p o r t e d ; t h e o b o f f r a g i p a n h o r i z o n s i s g e n e r a l l y h i g h r e l a t i v e t o o v e r l y i n g h o r i z o n s ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) f o u n d t h a t a n e l u v i a l f r a g i p a n f o r m e d i n g l a c i a l t i l l h a d s i g n i f i c a n t l y h i g h e r p b v a l u e s t h a n b o t h o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s . A l l f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h e r e h a v e p b v a l u e s h i g h e r t h a n t h e i r s u b j a c e n t h o r i z o n s o r p a r e n t m a t e r i a l . T h e 2 B / B h o r i z o n i n t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e , h o w e v e r , h a s a s l i g h t l y l o w e r p b v a l u e t h a n i t s s u b j a c e n t h o r i z o n . T h e p b v a l u e s f o r t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n s o f t h e f o u r p r o f i l e s r a n g e f r o m 1 . 5 t o 1 . 9 g / c m 3 . T h e s e v a l u e s a r e c o n s i s t e n t w i t h o t h e r s r e p o r t e d f o r f r a g i p a n s , w h i c h t e n d t o b e 1 . 6 t o 2 . 2 g / c m 3 ( L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; B i r k e l a n d , 1 9 9 9 ) . T h e y a r e a l s o c o n s i s t e n t w i t h v a l u e s f o r e t a l . , 1 9 9 0 a ) a n d 1 . 5 t o 2 . 1 g / c m 3 b a s e d o n t h e c l o d m e t h o d ( e . g . , O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 ; H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; M i l l e r , 1 9 9 1 ) . 1 1 8 D e p t h ( c m ) A 2 0 - E . _ ' \ . . f i g - B M - E ’ ” " . ‘ * \ 2 E I B Z B w 2 - - D _ b 1 8 0 - : D p _ _ _ _ 3 E ' & B t ' 2 n o d a t a - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - l l F e l d h a u s e r G l e n n i e a n d E 2 0 ‘ 5 “ . W , - . . \ § . . . . . . . . . . . . . A - E 4 c 2 6 0 ; . . C h a m p i o n “ o f fl l o ' s ' " ' 1 . ' o r " ' 1 f 5 " " 2 f o p h a n d p p ( g / c m ’ ) F i g u r e 5 . 4 . p b a n d p p d e p t h p l o t s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 1 9 H i g h p a c k i n g d e n s i t i e s ( p p ~ 1 9 ) h a v e b e e n u s e d t o d i s t i n g u i s h ” c l o s e - p a c k e d ” h o r i z o n s i n I t a l y , s u c h a s f r a g i p a n s ( C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ) . T h e p p v a l u e s f o r t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n s o f t h e f o u r p r o fi l e s r a n g e f r o m 1 . 5 t o 1 . 9 . T r e n d s i n p p v a l u e s f o r t h e f o u r p r o fi l e s a r e s i m i l a r t o p b t r e n d s , w i t h a f e w n o t a b l e e x c e p t i o n s ( A p p e n d i x D ; F i g u r e 5 . 4 ) . W h i l e t h e c l a y c o n t e n t d i d n o t c o n t r i b u t e a d d i t i o n a l l y t o t h e d e n s i t y o f t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s , i t d i d c o n t r i b u t e t o t h e i n c r e a s e d p a c k i n g d e n s i t y o f t h e F e l d h a u s e r Z B / E h o r i z o n a n d t h e G l e n n i e ( E / B ) x a n d t h h o r i z o n s . T h e M u n i s i n g ( B / E ) x a n d ( E / B ) x h o r i z o n s a l s o h a d h i g h p p v a l u e s ( i . e . , ~ 1 9 ) . H e n c e , m o s t o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s m a y b e c o n s i d e r e d ” c l o s e - p a c k e d . ” C H E A ' H C A L C H A R A C T E R I Z A T I O N S O I L R E A C T I O N ( S O I L P H ) S o i l p H v a l u e s a r e l o w n e a r t h e s u r f a c e ( i . e . , s t r o n g l y t o e x t r e m e l y a c i d ) a n d i n c r e a s e w i t h d e p t h i n a l l f o u r p r o f i l e s ( A p p e n d i x B ) . T h e s e v a l u e s , h o w e v e r , d e c r e a s e i n t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n ( i . e . , n e u t r a l t o v e r y s t r o n g l y a c i d ) . B e n e a t h t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n , p H i n c r e a s e s a n d r e a c h e s a m a x i m u m v a l u e ( i . e . , s t r o n g l y a c i d t o m o d e r a t e l y a l k a l i n e ) i n t h e p a r e n t m a t e r i a l o r d e e p e s t h o r i z o n . K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ) f o u n d s i m i l a r t r e n d s i n s o l a w i t h f r a g i p a n s f o r m e d i n l o e s s : p H v a l u e s i n t h e u p p e r p o r t i o n o f f r a g i p a n s w e r e l o w e r t h a n b o t h o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s . M o r e o v e r , M i l l e r e t a l . 1 2 0 ( 1 9 9 3 ) f o u n d t h a t t h e f r a g i p a n h o r i z o n s , o n a v e r a g e , h a d l o w e r p H v a l u e s t h a n o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s . S i m i l a r l y , m o s t f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h i s s t u d y h a v e p H v a l u e s l o w e r t h a n t h e i r o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s . T h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n s i n t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d h a v e p H v a l u e s r a n g i n g f r o m 4 . 8 ( v e r y s t r o n g l y a c i d ) t o 6 . 8 ( n e u t r a l ) . T h e s e p H v a l u e s a r e s i m i l a r t o t h o s e f o u n d i n o t h e r f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a l d r i f t , w h i c h r a n g e f r o m 4 . 6 ( v e r y s t r o n g l y a c i d ) t o 6 . 5 ( s l i g h t l y a c i d ) ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; I h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . A c c o r d i n g t o t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 7 5 ; 1 9 9 9 ) , p H v a l u e s f o r f r a g i p a n s b e n e a t h s p o d i c h o r i z o n s a r e o f t e n h i g h r e l a t i v e t o o t h e r f r a g i p a n s . T h i s t r e n d , h o w e v e r , i s n o t o b s e r v e d w i t h t h e p H v a l u e s o f t h e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h e r e . I n f a c t , t h e f r a g i p a n a n d f r a g i c h o r i z o n s i n t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e p r o f i l e s ( b o t h a r e A l f i s o l s ) h a v e h i g h e r p H v a l u e s t h a n t h e f r a g i p a n h o r i z o n i n t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n ( b o t h a r e S p o d o s o l s ) p r o f i l e s . O n e p o s s i b l e e x p l a n a t i o n f o r t h i s f i n d i n g i s t h a t t h e p H v a l u e s r e p o r t e d h e r e s e e m t o r e fl e c t t h e n a t u r e o f t h e i r p a r e n t m a t e r i a l s . T h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p r o f i l e s h a v e t h e l o w e s t p H v a l u e s i n t h e i r f r a g i p a n s , w h i c h c o r r e s p o n d s t o t h e i r a c i d i c p a r e n t m a t e r i a l s . T h e h i g h e r p H v a l u e s o f t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , r e s p e c t i v e l y , ( i . e . , s l i g h t l y a c i d t o n e u t r a l ) c o r r e s p o n d t o t h e i r n e u t r a l o r a l k a l i n e p a r e n t m a t e r i a l s . 1 2 1 O R G A N I C C A R B O N O r g a n i c c a r b o n c o n t e n t s e r v e s a s a p r o x y f o r s o i l o r g a n i c m a t t e r ( S O M ) c o n t e n t f o r e a c h h o r i z o n ( N e l s o n a n d S o m m e r s , 1 9 9 6 ) . G e n e r a l l y , o r g a n i c c a r b o n c o n t e n t d e c r e a s e s w i t h d e p t h f r o m t h e s o i l s u r f a c e ( D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) , w h i c h i s t h e p r i m a r y l o c a t i o n f o r o r g a n i c m a t t e r a d d i t i o n s t o a s o i l . V a l u e s a r e a b o u t 2 t o 5 % i n t h e A h o r i z o n a n d a b o u t 0 % i n t h e C ( o r d e e p e s t ) h o r i z o n i n t h e f o u r p r o f i l e s ( A p p e n d i x E ) . F u r t h e r m o r e , o r g a n i c c a r b o n v a l u e s e i t h e r a p p r o a c h o r a r e 0 % i n a l l o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . T h e s e h o r i z o n s h a v e l o w o r g a n i c - c a r b o n c o n t e n t s r e l a t i v e t o o v e r l y i n g h o r i z o n s . T h e s e f i n d i n g s a r e i n a g r e e m e n t w i t h t h e l i t e r a t u r e : ( 1 ) v a l u e s r e p o r t e d f o r f r a g i p a n s i n s i m i l a r s o i l s r a n g e d f r o m a b o u t 0 t o 0 . 5 % w i t h t h e h i g h e r v a l u e s t y p i c a l l y o c c u r r i n g c l o s e r t o t h e s o i l s u r f a c e ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) a n d ( 2 ) f r a g i p a n s e x h i b i t a l o w o r g a n i c - m a t t e r c o n t e n t r e l a t i v e t o o v e r l y i n g h o r i z o n s ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . S O I L E X T R A C T I O N S T h e d a t a o b t a i n e d t h r o u g h e x t r a c t i o n m e t h o d s p r o v i d e d u s e f u l i n f o r m a t i o n a b o u t d i f f e r e n t s o l i d - p h a s e f o r m s o f F e , A l , a n d S i p r e s e n t i n t h e f o u r s o i l s s t u d i e d . C o m p a r i n g t h e s e d a t a u s i n g v a r i o u s r a t i o s a n d d i f f e r e n c e s p r o v i d e d a d d i t i o n a l p h a s e i n f o r m a t i o n . I h a v e u s e d t h e s e d a t a , i n p a r t , t o c h a r a c t e r i z e 2 2 e a c h p e d o n a n d c o m p a r e t h e i r r e l a t i v e v a l u e s a n d d e p t h d i s t r i b u t i o n s w i t h i n a n d a m o n g p e d o n s . M o r e o v e r , t h e i n f o r m a t i o n o b t a i n e d b y t h e s e a n a l y s e s w a s e s s e n t i a l i n c l a s s i f y i n g e a c h p e d o n ( i . e . , p e d o n a n d h o r i z o n d e s i g n a t i o n s ) a n d i n t e r p r e t i n g i t s p o s s i b l e e v o l u t i o n ( i . e . , d o m i n a n t p e d o g e n i c p a t h w a y s a n d p r o c e s s e s a t w o r k w i t h i n e a c h p r o f i l e ) ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; 1 9 6 9 ; B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ; B l a k e m o r e e t a l . , 1 9 8 7 ; R o s s a n d W a n g , 1 9 9 3 ; B e r t s c h a n d B l o o m , 1 9 9 6 ; J o n e s a n d D r e h e r , 1 9 9 6 ; S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f , 1 9 9 6 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . M o s t i m p o r t a n t l y , s o i l e x t r a c t i o n d a t a h a v e b e e n u s e d t o e v a l u a t e t h e n a t u r e o f f r a g i c p r o p e r t i e s ( e . g . , H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; V e n e m a n a n d L i n d b o , 1 9 8 6 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) . S o m e f r a g i c p r o p e r t i e s , s u c h a s b r i t t l e n e s s a n d t h e a b i l i t y t o s l a k e ( p o s s i b l y d u e t o p a r t i c l e - b i n d i n g / b r i d g i n g a g e n t s ) h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o t h e p r e s e n c e o f ” f r e e ” — o r c o m b i n e d - o x i d e f o r m s o f F e , A l , a n d S i ( H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; V e n e m a n a n d L i n d b o , 1 9 8 6 ; N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) . T h u s , i n c r e a s e d e x t r a c t a b l e v a l u e s o f F e , A l , o r S i o c c u r r i n g i n f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e o f t e n b e e n u s e d a s e v i d e n c e o f a p o s s i b l e c a u s a t i v e a g e n t ( s ) f o r s u c h p r o p e r t i e s ( e . g . , O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; N e t t 1 e t o n e t a 1 . , 1 9 6 8 b ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; 1 9 8 7 b ; 1 9 8 9 ; N o r f l e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 ) . F a i l u r e o f e x t r a c t a b l e v a l u e s t o i n c r e a s e i n t h e f r a g i p a n o f t e n e v i d e n c e s t h e a b s e n c e o f a c a u s a t i v e a g e n t ( s ) ( e . g . , Y a s s o g l o u a n d 1 2 3 W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 8 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . A d d i t i o n a l l y , F e , A 1 , a n d S i d i s t r i b u t i o n s w i t h i n t h e p r o f i l e h a v e o f t e n b e e n c o m p a r e d t o c l a y , o r g a n i c m a t t e r , o r p H d i s t r i b u t i o n s t o i d e n t i f y p o s s i b l e a s s o c i a t i o n s a m o n g t h e s e s o i l p r o p e r t i e s ( e . g . , H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; S t e i n h a r d t a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 9 ; S t e i n h a r d t e t a l . , 1 9 8 2 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 ) . S O D I U M C I T R A T E — D I T H I O N I T E ( C D ) A s a n e x t r a c t a n t , C D h a s b e e n r e p o r t e d t o e x t r a c t n o n c r y s t a l l i n e a n d c r y s t a l l i n e ” f r e e ” o x i d e f o r m s o f F e , A 1 , a n d S i ( D a h l g r e n , 1 9 9 4 ; J a c k s o n e t a l . , 1 9 8 6 ) : e x p r e s s e d h e r e a s F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d ‘ . T h e h i g h e s t F € d a n d A l a v a l u e s g e n e r a l l y o c c u r i n t h e f i r s t B h o r i z o n o f t h e u p p e r s e q u u m ( A p p e n d i x E ) . W h i l e t h e p r o f i l e m a x i m u m f o r t h e ( S i O z ) d o c c u r s i n t h e M u n i s i n g B h s h o r i z o n , i t o c c u r s n e a r o r i n t h e C h o r i z o n o f t h e o t h e r t h r e e p e d o n s . T h e l o w e s t F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d v a l u e s a r e t y p i c a l l y i n t h e B h o r i z o n o r i n t h e l o w e r s e q u u m ( i . e . , t h e C h a m p i o n t h h o r i z o n o r p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l h o r i z o n s i n t h e r e m a i n i n g p r o f i l e s ) . T h e F e d , A l a , a n d ( S i O Z ) d d e p t h p l o t s s h o w a f e w n o t e w o r t h y t r e n d s ( F i g u r e 5 . 5 ) . I n t h e u p p e r s e q u u m F e d > A l d > ( S i O z ) d . A l l f o u r p r o f i l e s h a v e s i m i l a r t r e n d s i n t h e u p p e r s e q u u m a s t h e F € d , A l a , a n d ( S i O z ) d c o n t e n t s d e c r e a s e f r o m 4 S o i l e x t r a c t s ( C D a n d A A O ) w e r e a n a l y z e d f o r S i O z s p e c i f i c a l l y , h e n c e t h e n o t a t i o n . 1 2 4 C l a y c o n t e n t ( % ) ( 0 m ) . C h g m e l o n 6 3 0 7 . ' o I J l I 2 6 0 . . : . . L . - . 2 . 0 3 . 0 4 . 0 5 . 0 F e d . A l d . a n d ( 3 1 0 2 ) : , ( a k a ) F i g u r e 5 . 5 F e d , A l a , a n d ( S i 0 2 ) d c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o f i l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 2 5 t h e A t o B h o r i z o n , p e a k i n t h e u p p e r m o s t B h o r i z o n , a n d d e c r e a s e a g a i n i n t h e s u b j a c e n t B h o r i z o n s ( i f p r e s e n t ) . T h e u p p e r s e q u u m F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d c o n t e n t s t r e n d i n v e r s e l y t o t h e c l a y d i s t r i b u t i o n . I n t h e l o w e r s e q u u m F e d > ( S i O z ) d > A l d a n d t h e y t r e n d s i m i l a r l y , b u t t h e s e t r e n d s v a r y a m o n g t h e p r o f i l e s . G e n e r a l l y , F e d , A l a , a n d ( S i 0 2 ) d s e e m t o f o l l o w t h e c l a y d i s t r i b u t i o n i n t h e l o w e r s e q u a o f t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , a n d M u n i s i n g p r o f i l e s . F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d f o r t h e f r a g i p a n h o r i z o n s a r e g e n e r a l l y l o w e r t h a n t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s . T h e G l e n n i e t h h o r i z o n , h o w e v e r , h a d p r o f i l e - m a x i m u m F e d a n d ( S i O z ) d a n d r e l a t i v e l y h i g h A l d ; t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n h a d h i g h e r F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d v a l u e s r e l a t i v e t o i t s o v e r l y i n g h o r i z o n s . I n t e r e s t i n g l y , t h e G l e n n i e a n d M u n i s i n g f r a g i p a n s h a d h i g h e r F e d , A l a , a n d ( S i 0 2 ) d c o n t e n t s i n t h e i r i l l u v i a l h o r i z o n s t h a n t h e i r e l u v i a l h o r i z o n s ; t h i s i s o p p o s i t e o f w h a t w a s f o u n d i n t h e C h a m p i o n p r o f i l e . T h e r a n g e s o f C D - e x t r a c t a b l e v a l u e s p r e s e n t e d h e r e a r e s i m i l a r t o o t h e r s i n t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e ( F i g u r e 5 . 6 ) . A l t h o u g h f r a g i p a n s a r e c o m m o n l y l o w i n ” f r e e ” o x i d e s ( D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ) , h i g h F e d v a l u e s ( e . g . , 7 . 4 t o 1 2 . 5 g / k g ) h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o t h e p o s s i b l e p r e s e n c e o f w e l l - c r y s t a l l i z e d F e o x i d e s i n t h e p a r e n t m a t e r i a l ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ) . T h i s m a y h e l p t o e x p l a i n t h e e l e v a t e d F € d i n t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p r o f i l e s , s i n c e t h e i r p a r e n t m a t e r i a l s h a v e r e l a t i v e l y h i g h F e d v a l u e s . I n g e n e r a l , C D - e x t r a c t a b l e v a l u e s f o r f r a g i p a n s o i l s d e c r e a s e w i t h d e p t h b e n e a t h t h e u p p e r m o s t B ( B w , B s , o r B h s ) h o r i z o n ; t h u s , f r a g i p a n s o f t e n h a v e v a l u e s l o w e r t h a n t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s 1 2 6 F e d A l d l — — - l e l u v i a l r a n g e l — — I i l l u v i a l r a n g e ( S ' O z ) d H r a n g e b a s e d o n l i t e r a t u r e n l i l i i l l i x l l l l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l I x 1 E I 1 1 1 4 1 1 1 1 1 [ # 1 1 1 l l l l l l l i l i l l l l i l l l L L l 1 1 1 t r a c e 5 . 0 1 0 . 0 1 5 . 0 g l k g F i g u r e 5 . 6 F e d , A l a , a n d ( S i O z ) d r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o f r a g i p a n r a n g e s r e p o r t e d b y D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) , D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 4 ) , W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) , a n d M i l l e r ( 1 9 9 1 ) . ( e . g . , D e K i m p e , 1 9 7 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ) . A n E x h o r i z o n m a y h a v e v a l u e s l o w e r t h a n w o u l d b e e x p e c t e d b a s e d o n a ” r e g u l a r d e c r e a s e w i t h d e p t ” t r e n d ( e . g . , D e K i m p e , 1 9 7 0 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ) . A C I D I F I E D A M M O N I U M - O X A L A T E ( A A O ) A A O h a s b e e n r e p o r t e d t o e x t r a c t n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d i n o r g a n i c ) f o r m s o f F e , A l , a n d S i ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; F a r m e r e t a l . , 1 9 8 3 ; P a r fi t t a n d C h i l d s , 1 9 8 8 ) . T h e A A O - e x t r a c t a b l e f r a c t i o n i s s o m e t i m e s r e f e r r e d t o a s ” a c t i v e ” o x i d e s ( L o e p p e r t a n d I n s k e e p , 1 9 9 6 ) a n d i s t h o u g h t t o 1 2 7 r e p r e s e n t n o n c r y s t a l l i n e w e a t h e r i n g p r o d u c t s ( F a r m e r e t a l . , 1 9 8 3 ; D a h l g r e n , 1 9 9 4 ) . A c c o r d i n g t o F a r m e r e t a l . ( 1 9 8 3 ) , A A O - e x t r a c t a b l e S i ( a b o v e a l o w b a c k g r o u n d l e v e l ) c a n b e u s e d i n i t s e n t i r e t y t o i n d i c a t e t h e S i c o n t e n t i n a l l o p h a n e - i m o g o l i t e c o m p l e x e s . G a m b l e a n d D a n i e l s ( 1 9 7 2 ) , h o w e v e r , w a r n t h a t t h e s o u r c e o f S i 0 2 i n A A O - e x t r a c t s m a y b e s i l i c a t e c l a y m i n e r a l s a n d q u a r t z . T h e i r w a r n i n g i s c o n t r a r y t o t h e f i n d i n g s o f o t h e r s ( v i z . , M c K e a g u e a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; W e a v e r e t a l . , 1 9 6 8 ) w h o p r o p o s e d t h a t t h i s S i O z h a s b e e n l i b e r a t e d f r o m t h e d i s s o l u t i o n o f F e - c o m p o u n d s t h a t h a v e o c c l u d e d i t . N o n e t h e l e s s , t h e h i g h e s t F e o , A 1 0 , a n d ( S i O z ) o v a l u e s o c c u r i n t h e u p p e r s e q u u m , e s p e c i a l l y i n t h e u p p e r m o s t B h o r i z o n . I f o u n d n o d i s t i n c t t r e n d f o r t h e l o w e s t a m o u n t s o f F e o , A 1 0 , a n d ( S i O z ) o a l t h o u g h t h e y a r e o f t e n a s s o c i a t e d w i t h p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l h o r i z o n s ( A p p e n d i x E ) . F e o , A 1 0 , a n d ( S i O z ) o d i s t r i b u t i o n s a r e e l u s i v e ( F i g u r e 5 . 7 ) . I n t h e u p p e r s e q u u m , F e o > A l o > ( S i O z ) o a n d t h e i r c u r v e s a r e i n v e r s e t o t h e c l a y d i s t r i b u t i o n c u r v e . B l u m e a n d S c h w e r t m a n n ( 1 9 6 9 ) d e m o n s t r a t e d t h a t , w i t h i n a p r o f i l e , a F e o m a x i m u m r e p r e s e n t s t h e l o c a t i o n o f h i g h e s t b r a u n i f i c a t i o n 5 a n d a n A l o m a x i m u m , i n t h e a b s e n c e o f c l a y e n r i c h m e n t , r e p r e s e n t s t h e d e p t h o f A l t r a n s l o c a t i o n . B a s e d o n t h i s , t h e u p p e r - s e q u u m B h o r i z o n s i n a l l f o u r p r o f i l e s a r e a c t i n g a s t h e l o c i o f b o t h b r a u n i f i c a t i o n a n d a c c u m u l a t i o n o f t r a n s l o c a t e d 5 B r a u n i f i c a t i o n i s t h e d e v e l o p m e n t o f s o i l c o l o r d u e t o F e r e l e a s e f r o m p r i m a r y m i n e r a l w e a t h e r i n g a n d t h e i n c r e m e n t a l o x i d a t i o n o r h y d r a t i o n o f t h e F e o x i d e s ( M c F a d d e n a n d H e n d r i c k s , 1 9 8 5 ) . 1 2 8 ( c m ) C l a y c o n t e n t ( % ) 2 6 0 . 1 : ‘ : - : - " : c ’ 1 a n fl ° n . 0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 4 6 . 0 7 . 0 I o I 5 1 0 F o o . A u . . . a n d ( 8 : 0 2 » , ( 9 0 ( 9 ) F i g u r e 5 . 7 F e o , A l a , a n d ( $ 0 2 ) . c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o fi l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 2 9 A 1 . F u r t h e r m o r e , e n r i c h m e n t o f A 1 0 a n d ( S i O z ) o r e l a t i v e t o o t h e r h o r i z o n s i n a s o l u m m a y i n d i c a t e t h e p r e s e n c e o f i l l u v i a l p r o t o i m o g o l i t e ( B i r k e l a n d , 1 9 9 9 ) . T h e G l e n n i e B w l , C h a m p i o n Z B h s , a n d M u n i s i n g B 5 3 ( t o a s m a l l e x t e n t ) e x h i b i t r e l a t i v e e n r i c h m e n t s i n b o t h A 1 0 a n d ( S i 0 2 ) o , s u g g e s t i n g t h e p o s s i b l e p r e s e n c e o f i l l u v i a l i r n o g o l i t e . I n t h e l o w e r s e q u u m , F e e i s o f t e n h i g h e r t h a n A 1 0 a n d ( S i O z ) o . T h e F e o , A 1 0 , a n d ( S i O z ) o d i s t r i b u t i o n v a r i e d w i t h i n a n d a m o n g t h e p r o f i l e s ’ l o w e r s e q u a , b u t s e e m t o f o l l o w t h e c l a y d i s t r i b u t i o n . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e l o w e r F e o , A 1 0 , a n d ( S i 0 2 ) o c o n t e n t s t h a n d o t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s ; t h e o n l y e x c e p t i o n i s t h e G l e n n i e t h h o r i z o n , i n w h i c h F e o a n d A 1 0 p e a k . A l t h o u g h t h e s e A A O - e x t r a c t a b l e v a l u e s a r e c o n s i d e r e d l o w b a s e d o n t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ) , t h e y a r e w i t h i n t h e r a n g e o f v a l u e s r e p o r t e d f o r f r a g i p a n s f o r m e d i n s i m i l a r s o i l s ( F i g u r e 5 . 8 ) . A A O - e x t r a c t a b l e v a l u e s m o s t o f t e n d e c r e a s e w i t h d e p t h ( e . g . , H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; N o r f l e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 ) o r b e l o w t h e u p p e r m o s t B ( c o m m o n l y B w , B s , o r B h s ) h o r i z o n ( e . g . , D e K i m p e , 1 9 7 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ) . A d d i t i o n a l l y , H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) f o u n d t h a t a s e c o n d m a x i m u m i n A A O - e x t r a c t a b l e v a l u e s o c c u r r e d i n t h e u p p e r m o s t a r g i l l i c h o r i z o n ; t h i s t r e n d i s s i m i l a r t o t h a t d e s c r i b e d f o r t h e G l e n n i e t h h o r i z o n . W h i l e N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s ( 1 9 9 6 ) f o u n d t h a t A A O - e x t r a c t a b l e S i O z w a s a g o o d i n d i c a t o r o f f r a g i c p r o p e r t i e s , t h i s r e l a t i o n s h i p i s n o t a p p a r e n t b a s e d o n t h e ( S i O z ) o d a t a p r e s e n t e d h e r e . 1 3 0 | — - — - l e l u v i a l r a n g e l — — - l o _ 2 . 1 0 l — l i l l u v i a l r a n g e - r a n g e b a s e d o n l i t e r a t u r e | — | 0 . 2 - 1 . 0 I I I l I I i l I J m l I M l i n l l r u i l r l l l i i i L I r l J _ I J I l I I I l I l I I I I l I I t r a c e 5 . 0 1 0 . 0 g l k g I F i g u r e 5 . 8 F e o , A 1 0 , a n d ( S i 0 2 ) o r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o r a n g e s f o r f r a g i p a n s r e p o r t e d b y D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) , D e K i m p e e t a 1 . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ) , a n d W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) . O n l y d e p t h t r e n d s w e r e p r o v i d e d f o r ( S i O z ) o v a l u e s i n t h e l i t e r a t u r e f r o m w h i c h n o v a l u e s c o u l d b e o b t a i n e d . S O D I U M P Y R O P H O S P H A T E ( P P ) P P h a s b e e n r e p o r t e d t o e x t r a c t n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o f F e a n d A 1 t h a t a r e o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d ( B a s c o m b , 1 9 6 8 ; M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ; F a r m e r e t a l . , 1 9 8 3 ) , w h i c h a l l o w s f o r e s t i m a t i o n o f h u m u s - ( A l , F e ) c o m p l e x e s ( P a r fi t t e t a l . , 1 9 8 4 ) . F e p a n d A l p v a l u e s t e n d t o p e a k i n t h e u p p e r m o s t B h o r i z o n ( i . e . , B h s o r B w 1 h o r i z o n s ) , w h e r e a s t h e l o w e s t v a l u e s o c c u r i n p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l h o r i z o n s ( A p p e n d i x E ) . T h e l o w e s t v a l u e s i n t h e C h a m p i o n p r o fi l e , h o w e v e r , o c c u r i n t h e t h h o r i z o n . F e p a n d A l p c u r v e s f o l l o w s i m i l a r t r e n d s i n t h e f o u r 1 3 1 p r o f i l e s ( F i g u r e 5 . 9 ) : P P - e x t r a c t a b l e v a l u e s d e c r e a s e w i t h d e p t h f r o m t h e s o i l s u r f a c e , r e a c h a m a x i m u m i n t h e i l l u v i a l p o r t i o n o f t h e u p p e r s e q u u m , a n d t h e n g e n e r a l l y d e c r e a s e w i t h d e p t h . F e p c o m m o n l y e x c e e d s A l p i n t h e u p p e r s e q u u m o f t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e p r o f i l e s , w h e r e a s t h e o p p o s i t e i s f o u n d i n t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p r o f i l e s . I n t h e l o w e r s e q u u m o f a l l f o u r p r o f i l e s , F e p a n d A l p a r e v e r y s i m i l a r a n d t r e n d t o g e t h e r a s t h e y g e n e r a l l y d e c r e a s e w i t h d e p t h . T h e P P - e x t r a c t a b l e t r e n d s f o r t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o f i l e s a r e l a r g e l y o p p o s i t e t h e c l a y d i s t r i b u t i o n ; t h e c o n v e r s e i s f o u n d i n t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e . T h e r a n g e o f P P - e x t r a c t a b l e v a l u e s f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e c o n s i s t e n t w i t h o t h e r s r e p o r t e d f o r s i m i l a r f r a g i p a n s o i l s ( F i g u r e 5 . 1 0 ) . F e ? a n d A 1 p f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e c o n s i s t e n t l y l o w e r t h a n t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s a n d h i g h e r t h a n t h e i r u n d e r l y i n g h o r i z o n s . T h i s t r e n d , t o o , h a s b e e n r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e ( e . g . , D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ) . G E N E R A L S O I L - E X T R A C T I O N T R E N D S I n a l l f o u r p r o f i l e s c h a r a c t e r i z e d F e d > F e o > F e p , i n d i c a t i n g t h a t m o s t o f t h e F e i n t h e s e p r o f i l e s e x i s t s i n a ” f r e e ” — o x i d e ( n o n c r y s t a l l i n e o r c r y s t a l l i n e ) f o r m . L i k e w i s e , B e r t s c h a n d B l o o m ( 1 9 9 6 ) r e p o r t e d t h a t F e d v a l u e s a r e t y p i c a l l y g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o F e o v a l u e s . A l s o A l o > A l d > A l p i n a l l f o u r p r o f i l e s ; t h i s s u g g e s t s t h a t ” a c t i v e , ” n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d i n o r g a n i c ) 1 3 2 ( c m ) C l a y c o n t e n t G l e n n i e a n d E 2 6 0 ‘ l - : - ' e : . [ L C h ‘ a m e l o n ' 0 1 . 0 2 . 0 6 . 0 7 . 0 3 1 0 ‘ 4 1 0 5 . 0 P o p a n d A l p ( g l k g ) F i g u r e 5 . 9 F e p a n d A l l , c o n t e n t b y d e p t h f o r f o u r p r o f i l e s . C l a y c o n t e n t p l o t t e d f o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s . G r a y i n t e r v a l s i n d i c a t e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . 1 3 3 l - — - l e l u v i a l r a n g e l — l i l l u v i a l r a n g e - r a n g e b a s e d o n l i t e r a t u r e L L l I I I l l I 1 I I I I t r a c e 1 . 0 2 . 0 3 . 0 9 1 k g F i g u r e 5 . 1 0 F e p a n d A l p r a n g e s f o r t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o m p a r e d t o r a n g e s f o r f r a g i p a n s r e p o r t e d b y D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ) , a n d H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) . f o r m s o f A 1 a r e p r e d o m i n a n t o v e r o t h e r f o r m s . B e r t s c h a n d B l o o m ( 1 9 9 6 ) r e p o r t e d t h a t A l a c o u l d b e g r e a t e r t h a n , e q u a l t o , o r l e s s t h a n A 1 0 d e p e n d i n g o n t h e s o i l . M o r e o v e r , w h i l e A 1 0 c o m m o n l y a p p r o x i m a t e s A l a ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ; M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 9 ) , i t e x c e e d s A l a i n s o m e S p o d o s o l s ( B l a k e m o r e e t a l . , 1 9 8 7 ) . A s s t a t e d b e f o r e , F e e a n d A 1 0 > F e p a n d A l p , r e s p e c t i v e l y , b e c a u s e P P e x t r a c t s o n l y a p o r t i o n o f t h a t w h i c h A A O e x t r a c t s . T h e S i O z p r e s e n t i n t h e s e s o i l s o c c u r s m a i n l y i n a ( n o n c r y s t a l l i n e o r c r y s t a l l i n e ) ” f r e e ” - o x i d e f o r m , a s ( S i O z ) a > ( S i O z ) o i n a l l f o u r p r o fi l e s . 1 3 4 E x a m i n a t i o n o f t h e s e l e c t i v e d i s s o l u t i o n d a t a f o r F e a n d A l r e v e a l s a f e w n o t a b l e t r e n d s t h a t a r e c o n s i s t e n t w i t h t h e f i n d i n g s o f o t h e r ( v i z . , B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ) . I n n e a r l y a l l c a s e s , m a x i m u m e x t r a c t a b l e v a l u e s f o r F e a n d A 1 a r e i n t h e u p p e r m o s t B h o r i z o n ( e . g . , B w 1 o r B h s ) . D e s p i t e t h e C h a m p i o n p r o f i l e h a v i n g a F e o m a x i m u m i n t h e A h o r i z o n ( a c h a r a c t e r i s t i c o f t e n a s s o c i a t e d w i t h A l f i s o l s ) , t h e r e m a i n i n g e x t r a c t a b l e v a l u e s f o r F e a n d A 1 a r e m a x i m u m i n t h e 2 B h s . T h e p o s i t i o n o f t h e s e m a x i m a s u g g e s t s t h a t p o d z o l i z a t i o n h a s s t r o n g l y i n fl u e n c e d t h e p r o f i l e s . P o d z o l i z a t i o n i s r e s p o n s i b l e f o r t h e t r a n s l o c a t i o n o f A l a c c o m p a n i e d b y F e o r o r g a n i c m a t t e r o r b o t h a n d t h e r e l a t i v e e n r i c h m e n t o f S i O z i n a n o v e r l y i n g e l u v i a l z o n e . I n a d d i t i o n , p o d z o l i z a t i o n m a y r e s u l t i n t h e f o r m a t i o n o f a s p o d i c h o r i z o n w i t h i n a s o i l ( D e C o n i n c k , 1 9 8 0 ) a n d t h e e v e n t u a l d e v e l o p m e n t o f a S p o d o s o l . F u r t h e r m o r e , t h e f a c t t h a t t h e F e a n d A 1 m a x i m a o c c u r t o g e t h e r i s i n d i c a t i v e o f a d v a n c e d p o d z o l i z a t i o n , w h i c h a l s o i n v o l v e s t h e d i s c e r n i b l e s i l i c a t i o n o f t h e B h o r i z o n a n d e v e n t u a l d e v e l o p m e n t o f a n a l b i c h o r i z o n . A n o t h e r n o t e w o r t h y t r e n d i s t h a t a l l f o u r p r o f i l e s h a v e F e d a n d A L : m a x i m a a n d m i n i m a t h a t c o r r e s p o n d w i t h t h e m a x i m a a n d m i n i m a f o r F e d / c l a y a n d A l d / c l a y r a t i o s , r e s p e c t i v e l y . D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ) f o u n d s i m i l a r r e s u l t s f o r F e d a n d F e d / c l a y v a l u e s . U n l i k e A l f i s o l s , i n w h i c h ” f r e e ” F e a n d A l o x i d e s a n d c l a y s c o - m i g r a t e r e s u l t i n g i n r e l a t i v e l y c o n s t a n t F e d / c l a y a n d A l d / c l a y r a t i o s w i t h d e p t h , S p o d o s o l s e x h i b i t d i s t i n c t m a x i m a a n d m i n i m a F e d / c l a y a n d A l d / c l a y 1 3 5 r a t i o s t h a t a r e i n d i c a t i v e o f t h e d i f f e r e n t i a l t r a n s l o c a t i o n o f ” f r e e ” o x i d e s a n d c l a y s t h r o u g h o u t t h e p r o f i l e ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ) . A D D I T I O N A L C O M P A R I S O N S O F S O I L E X T R A C T I O N D A T A N o t o n l y c a n e x t r a c t i o n d a t a b e u s e d d i r e c t l y ( a s j u s t p r e s e n t e d ) , t h e y c a n a l s o b e m a n i p u l a t e d ( J e r s a k , 1 9 9 5 ) t o ( 1 ) p a r t i t i o n F e , A l , a n d S i i n t o d i f f e r e n t s o i l f r a c t i o n s ( M c D a n i e l e t a l . , 1 9 9 7 ) a n d ( 2 ) s h e d a d d i t i o n a l i n s i g h t o n p e d o n c l a s s i f i c a t i o n a n d p e d o g e n i c e v o l u t i o n . A l i s t o f t h e v a r i o u s r a t i o s , d i f f e r e n c e s , a n d s u m m a t i o n s I u s e d t o f u r t h e r e x a m i n e e a c h s o i l i n t e r m s o f p r o f i l e d i s t r i b u t i o n s , e v i d e n c e o f p e d o g e n i c p r o c e s s e s , a n d p o s s i b l e a s s o c i a t i o n s w i t h f r a g i c h o r i z o n s i s p r o v i d e d i n T a b l e 5 . 5 . ” A c t i v i g r a t i o ” T h e r e l a t i v e c r y s t a l l i n i t y o f ” f r e e ” o x i d e s c a n b e a p p r o x i m a t e d u s i n g a r a t i o o f A A O — / C D - e x t r a c t a b l e v a l u e s , s o m e t i m e s r e f e r r e d t o a s t h e ” a c t i v i t y r a t i o ” ( M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ; G a m b l e a n d D a n i e l s , 1 9 7 2 ) . A l o w F e o / F € d r a t i o i n d i c a t e s a l a r g e a m o u n t o f c r y s t a l l i n e F e o x i d e s i n a s o i l : i n t e r p r e t e d a s r e p r e s e n t i n g F e o x i d e s w i t h a h i g h d e g r e e o f c r y s t a l l i z a t i o n o r a g i n g ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ) . L o w F e o / F e a v a l u e s i n h o r i z o n s o f c l a y a c c u m u l a t i o n h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o c l a y t r a n s l o c a t i o n f o l l o w i n g s o i l d e c a l c i f i c a t i o n . B e c a u s e h i g h l y a g e d , w e l l - c r y s t a l l i z e d F e o x i d e s a r e i n v o l v e d i n t h i s t r a n s l o c a t i o n , t h e h o r i z o n o f a c c u m u l a t i o n o f t e n h a s a l o w F E O / F E d r a t i o ( B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ) . 1 3 6 T a b l e 5 . 5 . S u m m a r y o f a n a l y t i c a l m a n i p u l a t i o n s o f e x t r a c t i o n v a l u e s u s e d t o e v a l u a t e t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . R a t i o , d i f f e r e n c e , o r P r e v i o u s l y u s e d b y U s e d I n f r a g i p a n s u m m a t i o n l i t e r a t u r e M c K e a g u e a n d D a y , 1 9 6 6 ; ( _ _ _ _ _ 1 1 K e n n a : e B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ; n o ( m a c “ 9 ) G a m b l e a n d D a n i e l s , 1 9 7 2 ( C D - e x t r a c t a b l e ) — M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ; n o ( A A O - e x t r a c t a b l e ) M c D a n i e l e t a l . , 1 9 9 7 M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ; W a n g e t a l . , 1 9 8 6 ; F e e — P e p a n d A l e - A l p J e r s a k e t a l . , 1 9 9 5 ; n o M c D a n i e l e t a l . , 1 9 9 7 ; B a r r e t t a n d S c h a e t z l , 1 9 9 8 E 2 H u a n g , 1 9 9 1 ; B a r r e t t , 1 9 9 5 ; n o A ] p G u s t a f s s o n , 1 9 9 5 F - F A l s i m i l a r r a t i o u s e d b y W a n g e t a l . ( i t — e ? ) a n d L ’ fl l fl ( 1 9 8 6 ) , W a n g a n d K o d a m a ( 1 9 8 6 ) , n o F 9 0 A 0 a n d S c h a e t z l ( 1 9 9 2 ) D e K i m p e , 1 9 7 0 ; ( S i — 0 2 1 0 A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 ; e s F € d M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; y T r e m o c o l d i e t a 1 . , 1 9 9 4 F e d + A l d + ( S i 0 2 ) d n o t p r e v i o u s l y u s e d n o A l d “ “ ' D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 e s ( A l d + F e d ) y P a r f i t t 1 9 9 0 ' A l - A 1 ’ ’ M D a h l g r e n a n d U g o l i n i , 1 9 9 1 ; n o ( 5 1 0 2 * ) D a h l g r e n , 1 9 9 4 A l t e r n a t i v e l y , a h i g h F e e / F e d r a t i o i s i n d i c a t i v e o f a l a r g e a m o u n t o f n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d i n o r g a n i c ) , m o r e ” a c t i v e ” f o r m s o f F e . T h i s r a t i o p r o v i d e s a f a i r i n d i c a t i o n o f f e r r i h y d r i t e p r e s e n c e ( S c h w e r t m a n n , 1 9 8 8 ; B i r k e l a n d , 1 9 9 9 ) . H e n c e , a h i g h F e e / F e d r a t i o i n d i c a t e s a l o w d e g r e e o f a g i n g o r c r y s t a l l i z a t i o n , o r a h i g h d e g r e e o f ” a m o r p h o u s n e s s ” ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ) . I n t h e c a s e o f F e , a h i g h F e o / F e d r a t i o m a y b e t h e r e s u l t o f 1 3 7 ( 1 ) h i g h o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t ( b e c a u s e i t p r o v i d e s u n f a v o r a b l e c o n d i t i o n s f o r F e - o x i d e c r y s t a l l i z a t i o n ) o r ( 2 ) s l o w o x i d e ” a g i n g ” i n a c i d s o i l s ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ; M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ; G a m b l e a n d D a n i e l s , 1 9 7 2 ) . A c t i v i t y r a t i o v a l u e s > 0 . 5 h a v e b e e n f o u n d t o c h a r a c t e r i z e s p o d i c h o r i z o n s ( B l u m e a n d S c h w e r t r n a n n , 1 9 6 9 ) . A m a j o r i t y o f t h e u p p e r - s e q u u m h o r i z o n s , e v e n t h e e l u v i a l h o r i z o n s , h a v e a c t i v i t y r a t i o v a l u e s > 0 . 5 ; t h u s , t h e u p p e r s e q u u m i s b e i n g i n fl u e n c e d b y p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h p o d z o l i z a t i o n . T h e h i g h e s t F e e / F e d v a l u e s ( A p p e n d i x E ) f o r t h e f o u r p e d o n s o c c u r m o s t l y i n e l u v i a l h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ' & B t , G l e n n i e E , M u n i s i n g 3 ( E / B ) x ' , a n d C h a m p i o n 2 B h s ) . T h e s e h o r i z o n s r e p r e s e n t t h e z o n e s i n w h i c h F e o x i d e s a r e l e a s t c r y s t a l l i n e . T h e l o w e s t v a l u e s o c c u r i n v a r i a b l e h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r 2 E / B , G l e n n i e 2 C d , M u n i s i n g 3 B t , a n d C h a m p i o n 3 E x ) r e p r e s e n t i n g t h e z o n e s i n w h i c h h i g h l y c r y s t a l l i n e F e o x i d e s h a v e , a t s o m e p o i n t , p a r t i c i p a t e d l a r g e l y i n c l a y a c c u m u l a t i o n . T h e s e t w o e x t r e m e v a l u e s o c c u r i n a d j a c e n t h o r i z o n s i n t h e F e l d h a u s e r , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o f i l e s . I n t e r m s o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , t h e r a t i o v a l u e s a r e l o w r e l a t i v e t o t h e o t h e r h o r i z o n s . T h i s f i n d i n g i s c o n s i s t e n t w i t h o t h e r s ( e . g . , D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) a n d s u g g e s t s t h a t F e o x i d e s h a v e a h i g h d e g r e e o f c r y s t a l l i z a t i o n i n t h e s e h o r i z o n s . T h e h i g h e s t A l a / A l a v a l u e s a l s o o c c u r p r i m a r i l y i n e l u v i a l h o r i z o n s a t d e p t h ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ' & B t , G l e n n i e E x , M u n i s i n g 3 ( E / B ) x ' , a n d C h a m p i o n 4 C ) a n d r e p r e s e n t a r e a s o f l o w A l - o x i d e c r y s t a l l i z a t i o n . T h e l o w e s t v a l u e s o c c u r i n 1 3 8 s u r fi c i a l h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r a n d C h a m p i o n A , G l e n n i e A a n d 2 C d , a n d M u n i s i n g B 5 2 ) s u g g e s t i n g t h a t A l o x i d e s a r e m o r e c r y s t a l l i z e d t h a n i n t h e o t h e r h o r i z o n s . T h i s i s p o s s i b l y d u e t o t h e a l u m i n i z a t i o n o f c l a y s i n t h e s e h o r i z o n s , w h i c h a r e i m m o b i l e a t a l o w p H ( B l u m e a n d S c h w e r t m a n n , 1 9 6 9 ) . R a t i o s f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e r e l a t i v e l y h i g h c o m p a r e d t o t h e o t h e r h o r i z o n s i n d i c a t i n g a l o w d e g r e e o f c r y s t a l l i z a t i o n . H i g h ( S i 0 2 ) o / ( S i O z ) d v a l u e s o c c u r p r e d o m i n a n t l y i n t h e u p p e r s e q u u m ( e . g . , F e l d h a u s e r A ( a n d 2 B w 2 ) , G l e n n i e B w l , M u n i s i n g 3 ( E / B x ) ’ , a n d C h a m p i o n Z B h s ) . T h e l o w e s t v a l u e s o c c u r i n t h e l o w e r s e q u u m ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ’ & B t , G l e n n i e t h , M u n i s i n g 3 B t , a n d C h a m p i o n E ) . R a t i o v a l u e s f o r t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d t h e G l e n n i e f r a g i p a n h o r i z o n s a r e r e l a t i v e l y l o w ; h e n c e S i O z c r y s t a l l i z a t i o n h a s b e e n h i g h . R a t i o v a l u e s f o r t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n h o r i z o n s , h o w e v e r , a r e r e l a t i v e l y h i g h a n d i n c r e a s e w i t h d e p t h i n t h e f r a g i p a n . T h i s s u g g e s t s t h a t S i O z c r y s t a l l i z a t i o n i s l o w c o m p a r e d t o t h e r e m a i n i n g h o r i z o n s , a n d S i 0 2 b e c o m e s l e s s c r y s t a l l i z e d w i t h d e p t h i n t h e s e f r a g i p a n s . M o r e o r l e g s c r y s t a l l i n e ” f r e e ” o x i d g M c K e a g u e e t a l . ( 1 9 7 1 , p . 3 3 ) c o n f i r m e d t h a t t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n C D - a n d A A O - e x t r a c t a b l e v a l u e s ( e . g . , F e d — F e o , A l a - A 1 0 , a n d ( S i O z ) d - ( S i O z ) o ) ” p r o v i d e s a n e s t i m a t e o f m o r e o r l e s s c r y s t a l l i n e ” ” f r e e ” o x i d e s . A s t h e d i f f e r e n c e b e c o m e s s m a l l e r , t h e c o n t r i b u t i o n o f c r y s t a l l i n e ” f r e e ” o x i d e s t o t o t a l ” f r e e ” - o x i d e c o n t e n t a l s o b e c o m e s s m a l l e r . N e g a t i v e v a l u e s o c c u r w h e n A A O e x t r a c t s a l a r g e 1 3 9 a m o u n t o f o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d n o n c r y s t a l l i n e f o r m s a l o n g w i t h ” a c t i v e ” ( n o n c r y s t a l l i n e ) o x i d e s t h a t t o g e t h e r e x c e e d t h e a m o u n t o f n o n c r y s t a l l i n e a n d c r y s t a l l i n e ” f r e e ” o x i d e s p r e s e n t i n a s a m p l e . T h e h i g h e s t F e d - F e e v a l u e s a r e i n h o r i z o n s t h a t t e n d t o h a v e r e l a t i v e l y h i g h c l a y c o n t e n t s ( e . g . , F e l d h a u s e r 2 E / B , G l e n n i e t h , M u n i s i n g 3 B t , a n d C h a m p i o n 3 E x ) ( A p p e n d i x E ) . I n t h e s e h o r i z o n s , F e i s p r i m a r i l y p r e s e n t i n t h e f o r m o f c r y s t a l l i n e f r e e o x i d e s . T h e l o w e s t F e d - F e e v a l u e s a r e i n p r i m a r i l y e l u v i a l h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ' & B t , G l e n n i e E , M u n i s i n g 3 ( E / B ) x ' , a n d C h a m p i o n 3 E x ) w h e r e w e a t h e r i n g i s r e l a t i v e l y i n t e n s e i n e a c h p r o f i l e . T h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e h o r i z o n s h a v e n e g a t i v e v a l u e s ; t h u s , t h e y h a v e a p r o m i n e n t c o n t e n t o f n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d ” a c t i v e ” - o x i d e ) f o r m s o f F e . T h e h i g h e s t F e d - F e e v a l u e s , i n t e r m s o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , o c c u r i n t h e F e l d h a u s e r 2 E / B a n d G l e n n i e ( E / B ) x a n d t h h o r i z o n s . T h e r e m a i n i n g f r a g i p a n v a l u e s a r e a v e r a g e t o r e l a t i v e l y l o w . F e d — F e e v a l u e s i n c r e a s e w i t h d e p t h i n t h e G l e n n i e f r a g i p a n , h o w e v e r , t h e y d e c r e a s e i n t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p r o f i l e s . A l l o f t h e c a l c u l a t e d A l a - A 1 0 v a l u e s a r e n e g a t i v e . T h e r e f o r e , A l s e e m s t o b e p r e d o m i n a n t l y n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d ” a c t i v e ” - o x i d e ) w i t h t h e l a r g e s t p r e v a l e n c e o f t h e s e n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o c c u r r i n g i n u p p e r - s e q u u m B h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r 2 B w 3 , G l e n n i e B w 1 , M u n i s i n g B h s , a n d C h a m p i o n 3 E x ) . T h e s m a l l e s t i n fl u e n c e o f t h e s e n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o c c u r s p r i m a r i l y i n n e a r - s u r f a c e h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r E , G l e n n i e A , M u n i s i n g 2 B / E a n d 4 C , 1 4 0 a n d C h a m p i o n E ) . A l a - A 1 0 v a l u e s f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e s l i g h t l y t o m o d e r a t e l y n e g a t i v e ( e x c e p t f o r t h e C h a m p i o n E x h o r i z o n ) . T h u s , w h i l e t h e s e h o r i z o n s h a v e a h i g h e r c o n t e n t o f n o n c r y s t a l l i n e ( o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d a n d ” a c t i v e ” - o x i d e ) A l t h a n ” f r e e ” A l - o x i d e s ( n o n c r y s t a l l i n e a n d c r y s t a l l i n e ) t h e i r i n fl u e n c e i s l e s s r e l a t i v e t o t h e o t h e r h o r i z o n s i n e a c h p r o f i l e . T h e h i g h e s t a n d l o w e s t ( S i O z ) d - ( S i 0 2 ) o v a l u e s o c c u r r e d w i t h l i t t l e c o n s i s t e n t t r e n d . M o r e i m p o r t a n t l y , t h e d e p t h d i s t r i b u t i o n o f ( S i O z ) d — ( S i 0 2 ) o s h o w s t h a t i n t h e F e l d h a u s e r , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o f i l e s a n d t h e l o w e r s e q u u m o f t h e G l e n n i e p r o f i l e t h i s d i s t r i b u t i o n f o l l o w s t h a t o f F e d — F e o r a t h e r c l o s e l y . I n g e n e r a l , t h i s t r e n d s u g g e s t s t h a t t h e s e t w o f r a c t i o n s ( e . g . , ( S i o z ) d — ( S i O Z ) o a n d F e d — F e e ) m a y b e a s s o c i a t e d a n d p o s s i b l y t r a n s l o c a t i n g t o g e t h e r i n t h e s o l a . I n t h e u p p e r s e q u u m o f t h e G l e n n i e p r o f i l e , ( S i O z ) a — ( S i 0 2 ) o t r e n d s c o n v e r s e l y t o F e d - F e e a n d a p p e a r s t o f o l l o w t h e A l d - A l o d i s t r i b u t i o n m o r e c l o s e l y . I n a l m o s t a l l h o r i z o n s , F e d — F e e > ( S i O z ) d — ( S i O z ) > A l a - A 1 0 . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , s p e c i f i c a l l y , h a d m o d e r a t e t o h i g h v a l u e s r e l a t i v e t o t h e o t h e r h o r i z o n s i n t h e i r p r o f i l e . W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e M u n i s i n g ( E / B ) x a n d 3 ( E / B ) x ' h o r i z o n s ( h a v i n g n e g a t i v e v a l u e s ) , t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e h i g h a m o u n t s o f c r y s t a l l i n e ” f r e e ” S i O z r e l a t i v e t o t h e o t h e r h o r i z o n s . I n o r g a n i c . n o n g g s t a l l i n e c o m p o u n d s T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n A A O - a n d P P - e x t r a c t a b l e v a l u e s ( e . g . , F e o — F e p a n d A l a — A l p ) p r o v i d e s a m e a s u r e o f i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e c o m p o u n d s ( M c K e a g u e e t a l . , 1 9 7 1 ; W a n g e t a l . , 1 9 8 6 ; J e r s a k e t a l . , 1 9 9 5 ; M c D a n i e l e t a l . , 1 4 1 1 9 9 7 ; B a r r e t t a n d S c h a e t z l , 1 9 9 8 ) . W h i l e F e e — P e p h a s b e e n s h o w n t o ( s l i g h t l y o v e r - ) e s t i m a t e f e r r i h y d r i t e ( P a r f i t t e t a l . , 1 9 8 4 ; J e r s a k e t a l . , 1 9 9 5 ) , A l a — A l p r e p r e s e n t s p o o r l y c r y s t a l l i n e a l u m i n o s i l i c a t e s s u c h a s i m o g o l i t e a n d a l l o p h a n e ( F a r m e r e t a l . , 1 9 8 3 ; P a r f i t t a n d K i m b l e , 1 9 8 9 ; J e r s a k e t a l . , 1 9 9 5 ) . B e r t s c h a n d B l o o m ( 1 9 9 6 ) , h o w e v e r , p o i n t e d o u t t h a t A l a - A l p p r o v i d e s o n l y a g r o s s a p p r o x i m a t i o n o f i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e A l a n d , t h u s , i s u s e f u l f o r l i t t l e m o r e t h a n c o m p a r i n g r e l a t i v e v a l u e s w i t h i n p r o f i l e s . I n g e n e r a l , t h e h i g h e s t F e o - F e p a n d A l a — A l p v a l u e s o c c u r i n B h o r i z o n s o f t h e u p p e r s e q u u m o r i n C h o r i z o n s , i n d i c a t i n g t h a t t h e s e h o r i z o n s a r e h i g h i n i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A l ( A p p e n d i x E ) . T h e l o w e s t v a l u e s a r e a s s o c i a t e d w i t h s u r f a c e h o r i z o n s , p r i m a r i l y A a n d E h o r i z o n s . T h e d i s t r i b u t i o n s o f b o t h i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A ] t r e n d s i m i l a r l y w i t h d e p t h i n e a c h p r o fi l e . D e p t h t r e n d s , h o w e v e r , d o n o t a p p e a r s i m i l a r a m o n g t h e p r o f i l e s . I n c o m p a r i s o n t o o t h e r h o r i z o n s , t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e m o d e r a t e a m o u n t s o f i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A l . I n n e a r l y a l l o f t h e s e h o r i z o n s A l o - - A 1 p > F e e - P e p w i t h i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e A l b e c o m i n g g r e a t e r t h a n F e i m m e d i a t e l y a b o v e t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n o r i n t h e u p p e r m o s t h o r i z o n o f t h e f r a g i p a n . F e / A l m o l a r r a t i o T h e m o l a r r a t i o o f P P - e x t r a c t a b l e F e a n d A l s i g n i f i e s d i f f e r e n c e s b e t w e e n o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d , n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A l ( B a r r e t t , 1 9 9 5 ; G u s t a f s s o n , 1 9 9 5 ) . H u a n g ( 1 9 9 1 ) r e p o r t e d t h a t a P e p / A l p r a t i o > 0 . 5 c o u l d i n h i b i t t h e 1 4 2 f o r m a t i o n o f i m o g o l i t e i n s o i l s . N e a r l y a l l h o r i z o n s i n t h e f o u r p r o f i l e s h a v e P e p / A l p r a t i o s > 0 . 5 ( A p p e n d i x E ) . M a x i m u m P e p / A l p v a l u e s o c c u r v a r i a b l y w i t h i n t h e p r o f i l e s ( e . g . , F e l d h a u s e r B w 1 , G l e n n i e B w 2 , M u n i s i n g 3 B t , a n d C h a m p i o n E ) , w h i l e m i n i m a o c c u r i n t h e f r a g i p a n o r i m m e d i a t e l y a b o v e t h e f r a g i c h o r i z o n ( e . g . , F e l d h a u s e r 2 B w 3 , G l e n n i e ( E / B ) x , M u n i s i n g ( E / B ) x , a n d C h a m p i o n 3 t h ) . A d d i t i o n a l l y , r a t i o v a l u e s f o r t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s a r e < 1 . 0 . A v a l u e < 1 . 0 m a y i n d i c a t e t h a t m o r e o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d , n o n c r y s t a l l i n e F e h a s b e e n e l u v i a t e d f r o m t h e s e h o r i z o n s t h a n A l , w h i c h s e e m s p o s s i b l e f o r t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o f i l e s b a s e d o n d e p t h t r e n d s ( i . e . , u n d e r l y i n g h o r i z o n s h a v e r a t i o s > 1 . 0 ) . A l t e r n a t i v e l y , r a t i o v a l u e s < 1 . 0 m a y i n d i c a t e t h a t m o r e o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d , n o n c r y s t a l l i n e A l h a s b e e n i l l u v i a t e d i n t h e s e h o r i z o n s t h a n F e , w h i c h s e e m s p o s s i b l e i n t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e b a s e d o n d e p t h t r e n d s ( i . e . , u n d e r l y i n g h o r i z o n s a l s o h a v e r a t i o s < 1 . 0 ) . I n e i t h e r c a s e A l p > F e p . ( E c o - F e Q / F e o a n d ( A l a - A n g l i a ] o T h e s e r a t i o s r e p r e s e n t t h e p r o p o r t i o n o f n o n c r y s t a l l i n e , i n o r g a n i c f o r m s o f F e a n d A 1 t o t h e t o t a l a m o u n t o f n o n c r y s t a l l i n e f o r m s ( i n o r g a n i c a n d o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d ) . A s i m i l a r r a t i o ( i . e . , ( F e e - F e P ) / F e p a n d ( A l o ‘ A l p ) / A l p ) h a s t r a d i t i o n a l l y b e e n u s e d i n t h e S p o d o s o l l i t e r a t u r e ( W a n g e t a l . , 1 9 8 6 ; W a n g a n d K o d a m a , 1 9 8 6 ; S c h a e t z l , 1 9 9 2 ) , w h i c h e m p h a s i z e s t h e c o n t r i b u t i o n o f t h e n o n c r y s t a l l i n e , o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d f o r m s m o r e t h a n t h e r a t i o I h a v e c h o s e n t o u s e . N o n e t h e l e s s , b o t h r a t i o s p r o v i d e s i m i l a r i n f o r m a t i o n . T h e r a t i o t r e n d s 1 4 3 f o r F e a n d A 1 a r e s i m i l a r w i t h i n a n d a m o n g a l l f o u r p r o f i l e s ( A p p e n d i x E ) . F o r e x a m p l e , t h e h i g h e s t r a t i o s o c c u r i n t h e C h o r i z o n ( o r t h e d e e p e s t h o r i z o n i n t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e ) w h e r e o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d f o r m s o f n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A l c o n t r i b u t e m i n i m a l l y o r n o t a t a l l t o t h e t o t a l a m o u n t o f n o n c r y s t a l l i n e f o r m s . T h e l o w e s t r a t i o s o c c u r n e a r t h e s o i l s u r f a c e ( i . e . , A h o r i z o n o r u p p e r m o s t B h o r i z o n ) w h e r e o r g a n i c a l l y c o m p l e x e d , n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o f F e a n d A l e x c e e d i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e f o r m s . T h e r a t i o s f o r F e a n d A l i n c r e a s e s t e a d i l y w i t h d e p t h i n t h e p r o f i l e s . O c c u r r e n c e o f f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s d o e s n o t s e e m t o i n fl u e n c e t h e d e p t h t r e n d s f o r ( F e o - F e p ) / F e o a n d ( A l o ’ A l p ) / A 1 0 . R a t i o v a l u e s i n t h e f r a g i p a n s a r e g e n e r a l l y > 0 . 5 , r a n g i n g f r o m 0 . 4 3 - 0 . 9 3 . T h u s , m o r e t h a n h a l f o f t h e n o n c r y s t a l l i n e f o r m s o f F e a n d A 1 p r e s e n t i n t h e f r a g i p a n s a r e i n o r g a n i c . F e a n d A l r a t i o s i n t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n , h o w e v e r , a r e 0 . 1 4 a n d 0 . 3 4 , r e s p e c t i v e l y . O r g a n i c a l l y c o m p l e x e d f o r m s o f n o n c r y s t a l l i n e F e a n d A l i n t h i s h o r i z o n a r e m o r e p r e v a l e n t t h a n i n o r g a n i c , n o n c r y s t a l l i n e f o r m s . S i O e T h e r a t i o o f ( S i 0 2 ) d t o F € d h a s b e e n s h o w n t o b e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s . M o r e s p e c i f i c a l l y , m a x i m u m r a t i o v a l u e s w e r e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n h o r i z o n s e v e n w h e n ( S i 0 2 ) d v a l u e s i n t h e f r a g i p a n w e r e n o t p r o f i l e m a x i m a ( D e K i m p e e t a l . , 1 9 8 3 ; A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 ; T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 ) . D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) a n d M i l l e r e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) , h o w e v e r , f o u n d n o a s s o c i a t i o n b e t w e e n f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l a n d m a x i m u m ( S i O z ) a / F e d v a l u e s . 1 4 4 T h e m a x i m u m ( S i O z ) d / F e d v a l u e s o c c u r i n t h e l o w e r s e q u a o f t h e f o u r p r o f i l e s ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ’ & B t , G l e n n i e 2 C d , M u n i s i n g 4 E ’ & B t ’ , a n d C h a m p i o n 3 E x ) ( A p p e n d i x E ) . M i n i m u m r a t i o v a l u e s o c c u r p r e d o m i n a n t l y i n u p p e r s e q u u m h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r B w 1 , G l e n n i e B w 1 , M u n i s i n g ( E / B ) x , a n d C h a m p i o n A ) . W h i l e ( S i O z ) d / F e d v a l u e s i n t h e f r a g i p a n h o r i z o n s a r e t y p i c a l l y n o t t h e p r o f i l e m a x i m a , t h e y a r e r e l a t i v e l y h i g h . H o w e v e r , t h e ( S i O z ) d / F e d v a l u e s a r e r e l a t i v e l y l o w i n t h e F e l d h a u s e r 2 E / B , G l e n n i e ( E / B ) x , a n d M u n i s i n g ( E / B ) x . A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t ( 1 9 8 9 ) r e p o r t e d t h a t ( S i O z ) d / F e d v a l u e s > 0 . 0 4 p r o v i d e d s u f fi c i e n t S i t o h o l d p a r t i c l e s i n t h e f r a g i p a n ( f o r m e d i n a l l u v i u m ) t o g e t h e r . B a s e d o n t h i s r a t i o , T r e m o c o l d i e t a l . ( 1 9 9 4 ) f o u n d t h a t f r a g i p a n s o i l s i n I n d i a n a a l s o h a d s u f fi c i e n t S i t o h o l d p a r t i c l e s t o g e t h e r . T h e ( S i O z ) d / F e d c o n t e n t o f a l l h o r i z o n s e x a m i n e d ( f r a g i p a n a n d n o n - f r a g i p a n ) e x c e e d e d 0 . 0 4 ; t h e y a l l c o n t a i n s u f fi c i e n t S i t o h o l d s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r b a s e d o n A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t ( 1 9 8 9 ) , y e t n o t a l l o f t h e h o r i z o n s e x h i b i t f r a g i c p r o p e r t i e s . T o t a l ” f r e e ” o x i d _ e s ; T o t a l ” f r e e ” ( c r y s t a l l i n e a n d n o n c r y s t a l l i n e ) o x i d e s , r e p r e s e n t e d b y t h e s u m m a t i o n o f F e d + A l a + ( S i O z ) d , s e e m t o r e fl e c t t h e e l u v i a l o r i l l u v i a l n a t u r e o f h o r i z o n s e x a m i n e d ( A p p e n d i x E ) . T h e h i g h e s t t o t a l ” f r e e ” o x i d e v a l u e s u s u a l l y o c c u r i n i l l u v i a l h o r i z o n s i n t h e u p p e r s e q u u m ( e . g . , F e l d h a u s e r B w l , G l e n n i e t h , M u n i s i n g B h s , a n d C h a m p i o n 2 B h s ) . T h e l o w e s t v a l u e s a r e m o s t o f t e n a s s o c i a t e d w i t h p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l h o r i z o n s i n t h e l o w e r s e q u u m ( e . g . , 1 4 5 F e l d h a u s e r 3 E ’ & B t , G l e n n i e E x , M u n i s i n g 3 ( E / B ) x ’ , a n d C h a m p i o n 3 t h ) . T o t a l ” f r e e ” o x i d e v a l u e s a r e r e l a t i v e l y h i g h i n p r e d o m i n a n t l y i l l u v i a l f r a g i p a n h o r i z o n s a n d r e l a t i v e l y l o w i n p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . A n u n e x p e c t e d l y l o w ( m i n i m u m ) t o t a l ” f r e e ” o x i d e v a l u e f o r t h e C h a m p i o n 3 t h h o r i z o n m a y i n d i c a t e t h a t t h i s h o r i z o n i s e l u v i a l i n n a t u r e . A l s u b s t i t u t i o n i n F e o x i d g T h e f o l l o w i n g r a t i o h a s b e e n u s e d t o t e s t A 1 s u b s t i t u t i o n f o r F e i n F e o x i d e s i n t h e l i t e r a t u r e : A l d / ( A l d + F e d ) ( D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) . R a t i o v a l u e s f o r a l l h o r i z o n s i n t h e f o u r p r o fi l e s a r e < 0 . 5 , w h i c h s i g n i fi e s a l o w o c c u r r e n c e o f A l s u b s t i t u t i o n i n F e o x i d e s e x i s t s i n t h e s o i l s I s t u d i e d ( A p p e n d i x E ) . R a t i o v a l u e s a r e h i g h e s t i n t h e u p p e r s e q u u m a n d d e c r e a s e i n t h e l o w e r s e q u u m w h e r e t h e y r e m a i n r e l a t i v e l y s i m i l a r . A l l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e m o d e r a t e t o l o w A l d / ( A l a - F e d ) v a l u e s r a n g i n g f r o m 0 . 0 6 - 0 . 2 6 . T h e s e v a l u e s i n d i c a t e t h a t t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s e x p e r i e n c e l i t t l e A 1 s u b s t i t u t i o n i n F e o x i d e s . L o w v a l u e s , h o w e v e r , o c c u r t h r o u g h o u t t h e l o w e r s e q u u m s o t h e y a r e n o t u n i q u e t o t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . A l l S i m o l a r r a t i o e s t i m a t e A n e s t i m a t e o f t h e A l / S i m o l a r r a t i o o f a l l o p h a n i c m a t e r i a l c a n b e a t t a i n e d u s i n g t h e r a t i o o f ( A l e - A l d ) / S i o ( D a h l g r e n a n d U g o l i n i , 1 9 8 9 ; D a h l g r e n , 1 9 9 4 ) : a n A l / S i ~ 1 0 i s c h a r a c t e r i s t i c o f a S i - r i c h a l l o p h a n e a n d a n A l / S i ~ 2 . 0 i s 1 4 6 c h a r a c t e r i s t i c o f a n A l - r i c h a l l o p h a n e 5 a n d i m o g o l i t e ( D a h l g r e n , 1 9 9 4 ) . A c c o r d i n g t o D a h l g r e n ( 1 9 9 4 ) , h o w e v e r , t h i s e s t i m a t e m u s t b e u s e d w i t h c a u t i o n , e s p e c i a l l y w h e n A l / S i m o l a r r a t i o s a r e < 1 . 0 o r m u c h > 2 . 0 ( o r > 3 . 5 b a s e d o n P a r fi t t ( 1 9 9 0 ) ) . A l / S i m o l a r r a t i o e s t i m a t e s ~ 2 . 0 o c c u r m o s t l y i n t h e i l l u v i a l p o r t i o n o f t h e u p p e r s e q u u m ( e . g . , F e l d h a u s e r 2 B w 3 , G l e n n i e t h , M u n i s i n g B h s a n d B 3 2 ) o r t h e C ( o r d e e p e s t ) h o r i z o n ( e . g . , F e l d h a u s e r 3 E ’ & B t a n d C h a m p i o n 4 C ) ( A p p e n d i x E ) . I m o g o l i t e o r A l - r i c h a l l o p h a n e s o r b o t h a r e i n d i c a t e d i n t h e s e h o r i z o n s . S i — r i c h a l l o p h a n e s ( A l / S i m o l a r r a t i o e s t i m a t e ~ 1 . 0 ) a r e i n d i c a t e d i n t h e G l e n n i e E x a n d M u n i s i n g 3 B t . H o r i z o n s h a v i n g i n t e r m e d i a t e e s t i m a t e s ( ~ 1 . 3 t o 1 . 7 ) o c c u r p r i m a r i l y i n u p p e r s e q u u m B h o r i z o n s ( e . g . , F e l d h a u s e r B w 1 , 2 E / B ; a n d M u n i s i n g l e , B S 3 ) . T h e r e a r e n o o b v i o u s t r e n d s b e t w e e n f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a n d t h e p r e s e n c e o f a l l o p h a n e o r i m o g o l i t e . A m a j o r i t y o f t h e f r a g i p a n h o r i z o n s , e s p e c i a l l y t h e t r a n s i t i o n a l h o r i z o n s , h a v e m o l a r r a t i o e s t i m a t e s t o o l o w ( < 1 . 0 ) t o i n d i c a t e t h e p r e s e n c e o f a l l o p h a n e o r i m o g o l i t e . T h e r e m a i n i n g f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s c o n t a i n d i f f e r e n t f o r m s o f a l l o p h a n e a n d i m o g o l i t e . M I C R O S C O P I C C H A R A C T E R I Z A T I O N M i c r o m o r p h o l o g y h a s p r o v i d e d a n a d d i t i o n a l w a y t o ( 1 ) d e s c r i b e f r a g i p a n c o m p o s i t i o n a n d s t r u c t u r e , ( 2 ) c o m p a r e f r a g i p a n a n d n o n - f r a g i p a n h o r i z o n s t o 5 A l - r i c h a l l o p h a n e s h a v e a l s o b e e n r e f e r r e d t o a s p r o t o i m o g o l i t e a l l o p h a n e s , o r i m o g o l i t e - l i k e a l l o p h a n e s i n t h e l i t e r a t u r e ( D a h l g r e n , 1 9 9 4 ) . 1 4 7 e l u c i d a t e u n i q u e f r a g i p a n s , o r ( 3 ) a s s e s s t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s r e l a t e d t o t h e f o r m a t i o n o f f r a g i c p r o p e r t i e s . I u s e d m i c r o m o r p h o l o g y t o d o c u m e n t p r o p e r t i e s o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s i n o r d e r t o f u r t h e r c h a r a c t e r i z e t h e m , a s w e l l a s g a t h e r e v i d e n c e o f p e d o g e n i c p r o c e s s e s . I d e s c r i b e d m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s o b s e r v e d i n t h i n s e c t i o n s a c c o r d i n g t o B u l l o c k e t a 1 . ( 1 9 8 5 ) a n d u s e d t h e t e r m i n o l o g y o f S m a r t a n d T o v e y ( 1 9 8 2 a ; b ) a n d M a g a l d i e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) i n t h e S E M - s a m p l e d e s c r i p t i o n s . F r o m a l l o f t h e t h i n s e c t i o n s a n d S E M s a m p l e s o b s e r v e d , I c h o s e t o p r e s e n t o n l y a f e w r e p r e s e n t a t i v e m i c r o g r a p h s a n d e l e c t r o n m i c r o g r a p h s a n d d i s c u s s t h e m w i t h r e s p e c t t o t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e . P E T R O G R A P H I C M I C R O S C O P Y A n u m b e r o f m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s h a v e b e e n c o n s i s t e n t l y o b s e r v e d i n f r a g i p a n s a n d r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e . F r a g i p a n s o n v a r y i n g p a r e n t m a t e r i a l s ( g l a c i a l a n d n o n g l a c i a l ) a n d g e o g r a p h i c s e t t i n g s h a v e e x h i b i t e d t h e m i c r o m o r p h o l o g i c a l p r o p e r t i e s l i s t e d i n T a b l e 5 . 6 ( A p p e n d i x B c o n t a i n s a d d i t i o n a l f e a t u r e s a n d r e f e r e n c e s ) . F o r t h e p u r p o s e o f t h i s d i s c u s s i o n , I w o u l d l i k e t o d e fi n e a f e w m i c r o m o r p h o l o g i c a l t e r m s a c c o r d i n g t o B u l l o c k e t a l . ( 1 9 8 5 ) . ” F a b r i c ” r e f e r s t h e o r g a n i z a t i o n o f s o i l : t h e s p a t i a l a r r a n g e m e n t o f a l l s o i l c o n s t i t u e n t s a n d t h e i r s h a p e s , s i z e s , a n d f r e q u e n c i e s . S o i l f a b r i c s m a y b e a s s e s s e d i n t e r m s o f t h e i r c o n fi g u r a t i o n , f u n c t i o n , o r g e n e s i s . T h e s p a t i a l a r r a n g e m e n t o f c o a r s e m a t e r i a l 1 4 8 T a b l e 5 . 6 . C o m m o n m i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n s . T h e t e r m i n o l o g y o f B u l l o c k e t a 1 . ( 1 9 8 5 ) i s p r o v i d e d i n b r a c k e t s f o r t h e m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e s t h a t w e r e o r i g i n a l l y d e s c r i b e d a c c o r d i n g t o B r e w e r ( 1 9 6 4 ) . C h a r a c t e r i s t i c R e f e r e n c e s c l o s e - p a c k i n g o r N i k i f o r o f f , e t a l . , 1 9 4 8 ; W h i t t i g e t a l . , 1 9 5 7 ; G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 ; H u t c h e s o n e t a l . , 1 9 5 9 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; H u t c h e s o n a n d B a i l e y , 1 9 6 4 ; H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a ; b ; M i l l e r e t i n t e r l o l c k t n g o f s k e l e t o n a l . , 1 9 7 1 b ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; W a n g e t a l . , g r “ i n s r i g g a r s e 1 9 7 4 ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; C r a m p t o n , 1 9 8 5 ; m e K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; B r y a n t , 1 9 8 9 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 . . . . H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; D e K i m p e a n d : e p : f a b r l i l r s fl j ; t o M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; T h o m p s o n a n d d i g m n l z u f ’ i l o l n a t t e r n ] S m e c k , 1 9 8 3 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 4 ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; P L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ( 1 ) K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y C l i n e , 1 9 6 3 ; D a n i e l s e t a l . , 1 9 6 6 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; g r a i n a r g i l l a n s A n t o i n e , 1 9 7 0 ; L y n n a n d G r o s s m a n , 1 9 7 0 ; W a n g e t a l . , c o m p o s e d 0 f : 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ; ( 1 ) c l a y s , o r L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ( 2 ) a m o r p h o u s S i O z ( 2 ) N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ; B u l l a n d B r i d g e s , 1 9 7 8 ; B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 o r i e n t e d c l a y i n t h e f o r m K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; J h a a n d C l i n e , o f g r a i n , p e d , o r c h a n n e l 1 9 6 3 ; H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; L a n g o h r a r g i l l a n s [ g r a i n , a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , a g g r e g a t e , o r v o i d 1 9 8 3 ; V a n V l i e t a n d L a n g h o r , 1 9 8 3 ; S m i t h a n d C a l l a h a n , c o a t i n g s ] o r 1 9 8 7 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; 1 9 9 3 b ; P a y t o n , p e d o t u b u l e s [ i n f i l l i n g s ] 1 9 9 3 a o c c u r r e n c e o f ( a t l e a s t ) G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 b ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; V a n d e r f o r d a n d p a r t i a l l y d e g r a d e d S h a f f e r , 1 9 6 6 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; H a l l m a r k a n d S m e c k , a r g i l l a n s [ c o a t i n g s ] i n 1 9 7 9 b ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , c l o s e p r o x i m i t y t o o r i n a 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ; b ; C i o l k o s z e t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n a l . , 1 9 9 5 ; C i o l k o s z a n d W a l t m a n , 2 0 0 0 ; L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 1 4 9 i n r e l a t i o n t o fi n e m a t e r i a l 7 , s p e c i fi c a l l y , i s d e s c r i b e d b y a ” d i s t r i b u t i o n p a t t e r n . ” ” M i c r o s t r u c t u r e ” i s u s e d t o a d d i t i o n a l l y d e s c r i b e s o i l f a b r i c ; i t r e f e r s t o ” t h e s i z e , s h a p e a n d a r r a n g e m e n t o f p r i m a r y p a r t i c l e s a n d v o i d s i n b o t h a g g r e g a t e d a n d n o n - a g g r e g a t e d m a t e r i a l ” ( p . 1 8 ) . ” G r o u n d m a s s ” i s a l s o u s e d t o d e s c r i b e s o i l f a b r i c w h e n s p e c i fi c a l l y r e f e r r i n g t o t h e b a s e ( c o a r s e a n d fi n e ) m a t e r i a l o f s o i l o r m a t e r i a l t h a t i s i n t e r n a l t o s o i l a g g r e g a t e s . T h e t e r m ” p e d o f e a t u r e ” i s u s e d t o d e s c r i b e a l o c a l i z e d s o i l f a b r i c t h a t i s d i s t i n g u i s h a b l e f r o m t h e a d j a c e n t f a b r i c b y ” a d i f f e r e n c e i n c o n c e n t r a t i o n i n o n e o r m o r e c o m p o n e n t s ” ( p . 1 9 ) . T h e g e n e s i s o f p e d o f e a t u r e s i s o f t e n , b u t n o t n e c e s s a r i l y , a s s o c i a t e d w i t h p e d o g e n i c p r o c e s s e s . A l t h o u g h t h e r e a r e s i x g r o u p s o f p e d o f e a t u r e s , o n l y o n e h a s b e e n i d e n t i fi e d i n t h e h o r i z o n s s t u d i e d . T e x t u r a l p e d o f e a t u r e s a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e c o n c e n t r a t i o n o f a s o i l s e p a r a t e ( s ) a n d a r e o f t e n d u e t o t r a n s l o c a t i o n w i t h i n t h e s o i l . T h e t e x t u r a l p e d o f e a t u r e s o b s e r v e d h e r e w e r e m o s t l y a s s o c i a t e d w i t h v o i d s a n d g r a i n s i n t h e f o r m o f c o a t i n g s o r i n fi l l i n g s ( c u t a n s o r p e d o t u b u l e s , r e s p e c t i v e l y ( B r e w e r , 1 9 6 4 ) ) . 7 B u l l o c k e t a l . ( 1 9 8 5 ) s u p p o r t e d t h e p r o p o s a l o f S t o o p s a n d J o n g e r i u s ( 1 9 7 5 ) t o r e p l a c e t h e ” s k e l e t o n g r a i n s ” a n d ” p l a s m a ” o f B r e w e r ( 1 9 6 4 ) w i t h ” c o a r s e ” a n d ” f i n e ” m a t e r i a l . B y d o i n g s o , fi x e d s i z e l i m i t s w e r e n o t n e e d e d w h e n d e s c r i b i n g t h e b a s i c c o m p o n e n t s o f a s o i l . F i t z p a t r i c k ( 1 9 9 4 ) , h o w e v e r , p o i n t e d o u t t h a t t h e u s e o f c o n v e n t i o n a l s o i l - s e p a r a t e n a m e s a n d s i z e s r e m a i n e d u s e f u l a n d i n f o r m a t i v e i n m i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s . I n m a k i n g r e f e r e n c e t o s p e c i f i c b a s i c - c o m p o n e n t s o f s o i l s ( i . e . , r e s o l v a b l e a n d u n r e s o l v a b l e p a r t i c l e s t h a t a r e t h e b u i l d i n g b l o c k s o f s o i l s ) , I f o l l o w t h e s u g g e s t i o n o f F i t z p a t r i c k ( 1 9 9 4 ) . W h e n m a k i n g a g e n e r a l r e f e r e n c e t o s o i l m a t e r i a l , h o w e v e r , I u s e ” c o a r s e ” o r ” fi n e ” m a t e r i a l . 1 5 0 C L O S E L Y P A C K E D F A B R I C T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s d e s c r i b e d e x h i b i t a c l o s e l y p a c k e d g r o u n d m a s s t h a t i s l a r g e l y u n i n t e r r u p t e d b y v o i d s , h a s a p o r p h y r i c - r e l a t e d d i s t r i b u t i o n p a t t e r n ( r d p ) , a n d m a s s i v e m i c r o s t r u c t u r e ( m i c r o g r a p h A i n F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 4 ) . T h e p o r p h y r i c - r d p i s r e l a t e d t o t h e s e p i c f a b r i c o f B r e w e r ( 1 9 6 4 ) , w h i c h i s a n o t h e r c o m m o n l y o b s e r v e d m i c r o m o r p h o l o g i c a l f e a t u r e o f f r a g i p a n s ( T a b l e 5 . 6 ) . P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) s i m i l a r l y r e p o r t e d c l o s e l y p a c k e d , i n t e r l o c k e d g r a i n s w i t h a p o r p h y r i c - r d p a n d m a s s i v e m i c r o s t r u c t u r e i n f r a g i p a n h o r i z o n s . M i c r o m o r p h o l o g i c a l e v i d e n c e o f d o s e — p a c k i n g o r i n t e r l o c k i n g o f g r a i n s h a s b e e n o b s e r v e d b y o t h e r s w o r k i n g w i t h f r a g i p a n s i n g l a c i a l l y d e r i v e d p a r e n t m a t e r i a l s ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . M o r e o v e r , t h e s e a u t h o r s a t t r i b u t e d f r a g i p a n h a r d n e s s o r c o n s i s t e n c e w i t h c l o s e - p a c k i n g o r i n t e r l o c k i n g o f f r a g i p a n g r a i n s . I n a d d i t i o n , t h e b a n d - l i k e l a y e r i n g o f t h e u n s o r t e d g r o u n d m a s s i n t h e C h a m p i o n f r a g i p a n ( F i g u r e 5 . 1 4 A ) h a s b e e n o b s e r v e d i n o t h e r f r a g i p a n s ( T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . 3 T h e m i c r o g r a p h s p r e s e n t e d h a v e b e e n p r o v i d e d i n F i g u r e s 5 . 1 1 , 5 . 1 2 , 5 . 1 3 , a n d 5 . 1 4 ; t h e i r c o r r e s p o n d i n g m i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s h a v e b e e n p r o v i d e d i n T a b l e s 5 . 7 , 5 . 8 , 5 . 9 , a n d 5 . 1 0 , r e s p e c t i v e l y . 1 5 1 . , L . . . _ ' , . . _ . ‘ V ' \ ~ “ - 9 ‘ ‘ ‘ f ‘ ~ ~ I » . I ' ~ ~ ' - . . , . . . . . . - . J ~ A , x . ~ ~ - ~ . . - . ‘ - ; . ' I . . F i g u r e 5 . 1 1 . M i c r o g r a p h s o f t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . A : c l o s e - p a c k i n g ; B : i n t e r g r a i n b r i d g i n g ; C : v o i d c o a t i n g s ; D : v o i d i n fi l l i n g s ( v . v o i d ; 3 g r a i n ; a r r o w s p o i n t t o f e a t u r e s o f i n t e r e s t ) 1 5 2 T a b l e 5 . 7 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 1 o f t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . M i c r o g r a p h J D i s t r i b u t i o n J V o i d s [ M i c r o s t r u c t u r e T e x t u r a l p e d o f e a t u r e s : g r o u p ; t y p e ; c o m p o s i t i o n ; s i z e ; i n t e r n a l f a b r i c A : . o p e n p a r t i a l l y a c c o m . ! . 4 4 3 2 8 ; ] a c k m p o r p h y r i c r d p v u g h ; a c c o m . v e s i c l e m a s s w e s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d i n f i l l i n g s ; d e n s e i n c o m p l e t e ; d u s t y c l a y ; 7 5 - 3 0 0 u m ; m i c r o l a m i n a t e d B : l ' c o m p l e x . . . . o p e n p 1 1 y s t r u c t u r e : b r i d g e d I n t e r g g a m b n d g L n g . a c c o m o d a t e d . p o r p h y r i c r d p v e s i c l e s g r a i n s t r u c t u r e ; [ 2 1 3 / B ] v u g h y s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; d u s t y c l a y ; 1 0 - 2 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d ( 2 ) ( g r a y g r a i n y ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e ; s i l t y c l a y ; 1 0 — 2 0 0 u m ; n o n - a n d m i c r o l a m i n a t e d C : r t i 1 1 . . o p e n p a a y W p o r p h y r i c r d p a c c o m o d a t e d v u g h v u g h y s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; c r e s c e n t i c ; u n s o r t e d ; 1 2 5 u m ; c o m p o u n d D : o p e n a n d . . . . . p a r t i a l l y _ _ _ _ _ _ g § y z o l ; c / l ; ] 1 f 1 1 1 m 3 3 : ; t h r d p a c c o m o d a t e d v u g h s v u g h y s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; d u s t y c l a y ; 5 - 1 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 2 ) ( g r a y g r a i n y ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e ; s i l t y c l a y ; 5 0 - 3 5 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , l a y e r e d ‘ 1 a c c o m . : a c c o m m o d a t e d 1 5 3 . 2 1 7 ; a . " ' ‘ j . q ? A ” : 2 4 " . > _ F i g u r e 5 . 1 2 . M i c r o g r a p h s o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . A : c l o s e - p a c k i n g ; B : i n t e r g r a i n b r i d g i n g ; C : v o i d c o a t i n g s ; D : v o i d i n f i l l i n g s ( v : v o i d ; 9 . g r a i n ; a r r o w s p o i n t t o f e a t u r e s o f i n t e r e s t ) 1 5 4 T a b l e 5 . 8 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 2 o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . M i c r o g r a p h j D i s t r i b u t i o n r V o i d s [ M i c r o s t r u c t u r e T e x t u r a l p e d o f e a t u r e s : g r o u p ; t y p e ; c o m p o s i t i o n ; s i z e ; i n t e r n a l f a b r i c A : 1 . c o s e . c l o s e - p a c k i n g p o r p h y r i c r d p N / A m a s s r v e s t r u c t u r e [ E / B ) x ] 3 3 c l o s e u n a m 1 c o m p l e x s t r u c t u r e : i n t e r g r a i n b r i d g g ' g 0 h ' c r d v u g h c s o ' b r i d g e d g r a i n s t r u c t u r e ; [ E x ] p r p y n p v u g h y s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; l i m p i d c l a y , d u s t y c l a y ; 1 0 - 2 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 2 ) ( g r a y g r a i n y ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e ; i m p u r e c l a y ; 3 0 - 2 0 0 u m ; c o m p o u n d C : l h . p a r t i a l l y v o i d c o a t i n g s : d o s e p o r p y n c a c c o m o d a t e d c h a n n e l s t r u c t u r e [ E / B ) x ] p c h a n n e l s ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; l i m p i d c l a y , d u s t y c l a y ; 2 5 - 5 0 p m ; n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d ( 2 ) v o i d c o a t i n g ; c r e s c e n t i c ; l i m p i d c l a y ; 7 5 u m ; m i c r o l a m i n a t e d ( 3 ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e , d e n s e c o m p l e t e ; l i m p i d c l a y , i m p u r e c l a y , s i l t y c l a y ; 2 5 - 2 5 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d , c o m p o u n d D : v o i d i n f i l l i n g s 1 1 3 / B ) x ] c l o s e p o r p h y r i c r d p a c c o m o d a t e d v e s i c l e s v e s i c u l a r s t r u c t u r e ( 1 ) ( g r a y g r a i n y ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e ; s i l t y c l a y ; 1 0 0 - 2 5 0 u m ; c o m p o u n d ‘ 1 u n a c c o m . : u n a c c o m o d a t e d 1 5 5 F i g u r e 5 . 1 3 . M i c r o g r a p h s o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . A : c l o s e - p a c k i n g ; B : i n t e r g r a i n b r i d g i n g ; C : v o i d c o a t i n g s ; D : v o i d i n f i l l i n g s ( v : v o i d ; 9 g r a i n ; a r r o w s p o i n t t o f e a t u r e s o f i n t e r e s t ) 1 5 6 T a b l e 5 . 9 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 3 o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . M i c r o g r a p h I D i s _ t r _ i b u t i o n r V o i d s M i c r o s t r u c t u r e T e x t u r a l p e d o f e a t u r e s : g r o u p ; e ; c o m p o s i t i o n ; s i z e ; i n t e r n a l f a b r i c A 3 o p e n a n d c l o s e - p a c k i n g c l o s e N / A m a s s i v e s t r u c t u r e [ l o w e r ( B / B ) x ] p o r p h y r i c r d p B : i n t e r a i n l p a r t l a ' 1 1 y c o m p l e x s t r u c t u r e : } ; i — g f — : 3 3 ; t h r d p a c c o m o d a t e d a n d b r i d g e d g r a i n s t r u c t u r e ; w u n a c c o v a u h s v u s t r u c t u r e [ 3 ( E / B ) x ’ l 3 W ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; d u s t y c l a y ; 1 0 - 2 0 u m ; m i c r o l a m i n a t e d ( 2 ) v o i d c o a t i n g ; c r e s c e n t i c ; s i l t y c l a y ; 7 5 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 3 ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; u n s o r t e d ; 5 0 - 7 5 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 4 ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; l i m p i d c l a y ; 1 0 - 1 2 u m ; n o n - l a m i n a t e d C . v o i d c o a t i n g s [ l o w e r ( B / B ) x ] c l o s e p o r p h y r i c r d p a c c o m o d a t e d c h a n n e l s c h a n n e l s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; d u s t y c l a y ; 5 - 1 0 u m ; l a y e r e d ( 2 ) ( g r a y g r a i n y ) v o i d c o a t i n g ; c r e s c e n t i c ; l i m p i d c l a y , i m p u r e c l a y ; 5 0 - 1 2 5 u m ; l a y e r e d ( 3 ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; d u s t y c l a y ; 6 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d D 1 o p e n a n d p a r t i a l l y v o i d i n fi l l i n g s c l o s e a c c o m o d a t e d v u g h y s t r u c t u r e [ l o w e r ( B / B ) x ] p o r p h y r i c r d p v u g h s ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; l i m p i d c l a y ; 1 0 - 3 0 p u n ; m i c r o l a m i n a t e d ( 2 ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e i n c o m p l e t e ; s i l t y c l a y ; 1 5 0 - 2 0 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d ‘ 1 u n a c c o m . : u n a c c o m o d a t e d 1 5 7 F i g u r e 5 . 1 4 . M i c r o g r a p h s o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . A : c l o s e - p a c k i n g ; B : i n t e r g r a i n b r i d g i n g ; C : v o i d c o a t i n g ; D : v o i d i n fi l l i n g s ( V : v o i d ; 9 g r a i n ; a r r o w s p o i n t t o f e a t u r e s o f i n t e r e s t ) 1 5 8 T a b l e 5 . 1 0 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s f o r t h e m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 1 4 o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . M i c r o g r a p h J D i s t r i b u t i o n 7 V o i d s J M i c r o s t r u c t u r e T e x t u r a l p e d o f e a t u r e s : g r o u p ; t y p e ; c o m o s i t i o n ; s i z e ; i n t e m a l f a b r i c A : c l o s e - p a c k i n g o p e n a n d c l o s e N / A m a s s i v e [ 3 E x ] p o r p h y r i c r d p s t r u c t u r e B : i n t e r g g a i n b r i d g m ' g o p e n p o r p h y r i c u n a c c o m . ‘ l v u g h s , [ 3 E x ] r d p u n a c c o m . c h a n n e l s v u g h y s t r u c t u r e - ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c ; s i l t y c l a y ; 5 0 - 1 2 5 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 2 ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; d u s t y c l a y ; 5 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d ( 3 ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; u n s o r t e d ; 1 0 0 - 5 0 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d C : v o i d c o a t i n g s o p e n p o r p h y r i c [ 3 t h ] r d p u n a c c o m . c h a n n e l v u g h y s t r u c t u r e “ ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; c r e s c e n t i c ; d u s t y c l a y , s i l t ; 2 0 0 - 3 0 0 u m ; l a y e r e d ( 2 ) v o i d i n f i l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; u n s o r t e d ; 5 0 - 1 0 0 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d D : v o i d i n f i l l i n g s o p e n p o r p h y r i c N / A m a s s i v e [ 3 E x ] r d p s t r u c t u r e ( 1 ) v o i d c o a t i n g ; t y p i c , c r e s c e n t i c ; u n s o r t e d ; 2 0 0 - 2 0 0 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d , l a y e r e d ( 2 ) v o i d i n fi l l i n g ; d e n s e c o m p l e t e ; c l a y e y s i l t ; 7 5 - 2 0 0 0 u m ; n o n - l a m i n a t e d ‘ 1 u n a c c o m . : u n a c c o m o d a t e d I N T E R G R A I N B R I D G I N G W h i l e i n t e r g r a i n b r i d g i n g i s m o r e e a s i l y o b s e r v e d i n S E M s a m p l e s , b r i d g i n g o f c o a r s e g r a i n s b y s i l t y c l a y o r d u s t y c l a y c o a t i n g s w a s o b s e r v e d a n d d e s c r i b e d i n t h i n s e c t i o n f o r e a c h f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n ( m i c r o g r a p h B i n F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 4 ) . T h e b r i d g e - f o r m i n g c o a t i n g s w e r e o f t e n a c o m b i n a t i o n o f v o i d a n d g r a i n c o a t i n g s . I n t e r g r a i n b r i d g i n g h a s b e e n r e p o r t e d i n a v a r i e t y o f f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a l l y d e r i v e d p a r e n t m a t e r i a l s ( K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; 1 9 9 3 a ) . B a s e d o n m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s , K n o x ( 1 9 5 7 ) f o u n d c o a r s e p a r t i c l e s i n s o m e N e w Y o r k f r a g i p a n s h e l d t o g e t h e r b y b r i d g e s a n d fl o w s o f i l l i t e o r i l l i t e - 1 5 9 l i k e m a t e r i a l . S i m i l a r l y i n M i c h i g a n , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) d e s c r i b e d b r i d g e s b e t w e e n c l o s e l y p a c k e d g r a i n s a s m e n i s c i o f w e l l - o r i e n t e d c l a y o r s i l t ( o r b o t h ) . T h e c l a y m i n e r a l a s s e m b l a g e o f t h e i r f r a g i p a n s w a s p r e d o m i n a n t l y i l l i t i c w i t h s o m e c h l o r i t e a n d k a o l i n i t e . F u r t h e r m o r e , D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 6 ) r e p o r t e d t h a t t h e i l l i t i c n a t u r e o f t h e c l a y m i n e r a l s i n s o m e f r a g i p a n s o f Q u e b e c f a v o r s p r e f e r e n t i a l o r i e n t a t i o n i n t o b r i d g e s . P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) a l s o d e s c r i b e d f r a g i p a n b r i d g i n g o f c l o s e l y p a c k e d g r a i n s b y c l a y s ( n o n - s w e l l i n g i l l i t e a n d c h l o r i t e d e t e r m i n e d b y E D X R A a n d X R D a n a l y s i s ) i n n o r t h e a s t E n g l a n d . I n t h e s e f o u r p a p e r s ( i . e . , K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ) , i n t e r g r a i n b r i d g i n g , b y i t s e l f o r i n c o n j u n c t i o n w i t h c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s , w a s t h o u g h t t o b e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n h a r d n e s s o r c o n s i s t e n c e . S o m e a u t h o r s , h o w e v e r , h a v e a t t r i b u t e d t h e s e f r a g i p a n p r o p e r t i e s t o c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e o r g a n i z a t i o n a n d o r i e n t a t i o n o f i l l u v i a l c l a y s i n t h e i n t e r g r a i n s p a c e s a s b r i d g e s , c o a t i n g s , a n d i n fi l l i n g s ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ) . V O I D P E D O F E A T U R E S V o i d c o a t i n g s a n d i n fi l l i n g s w e r e d o c u m e n t e d i n e a c h o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s d e s c r i b e d ( t h e m o s t p r o m i n e n t o f w h i c h a r e i n m i c r o g r a p h s C a n d D , r e s p e c t i v e l y , i n F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 4 ) . A v a r i e t y o f c o a t i n g a n d i n fi l l i n g m o r p h o l o g i e s a n d m a t e r i a l s w e r e o b s e r v e d a n d l i s t e d i n T a b l e s 5 . 7 - 5 . 1 0 . V o i d c o a t i n g s a r e e i t h e r t y p i c o r c r e s c e n t i c a n d c o m p o s e d o f l i m p i d - , d u s t y - , s i l t y 1 6 0 c l a y , s i l t , o r u n s o r t e d s e p a r a t e s o f v a r i o u s s i z e s . T h e s e p e d o f e a t u r e s r a n g e i n t h i c k n e s s f r o m 5 t o 2 , 0 0 0 p m w i t h i n t e r n a l f a b r i c s t h a t a r e n o n - l a m i n a t e d , m i c r o l a m i n a t e d , l a y e r e d , o r c o m p o u n d . V o i d c o a t i n g s i n f r a g i p a n s h a v e b e e n d e s c r i b e d v a r i a b l y t h r o u g h o u t t h e l i t e r a t u r e . F o r e x a m p l e , s o m e v o i d c o a t i n g s w e r e s i m p l y r e p o r t e d t o c o n s i s t o f c l a y ( s o m e t i m e s w i t h s i l t ) a n d w e r e a d d i t i o n a l l y d e s c r i b e d a s i l l u v i a l o r o r i e n t e d ( o r b o t h ) i n n a t u r e ( K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; 1 9 9 3 a ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ) . S o m e v o i d c o a t i n g s w e r e c o m p o s e d o f c l a y m i n e r a l s , t h u s t h e y w e r e d e s c r i b e d a s a r g i l l a n s ( T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ) , s i l t a n a r g i l l a n s w h e n t h e y i n c o r p o r a t e d s i l t - s i z e d g r a i n s ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ) , o r f e r r i a r g i l l a n s w h e n t h e y w e r e e n r i c h e d w i t h F e o x i d e s o r h y d r o x i d e s ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ) . O t h e r v o i d c o a t i n g s w e r e c o m p o s e d c o m p l e t e l y o f s i l t g r a i n s , t h u s t h e y w e r e d e s c r i b e d a s s i l t a n s ( P a y t o n , 1 9 8 3 ) o r s k e l e t a n s ( L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ) . V o i d c o a t i n g s b e t w e e n p r i m a r y p o l y g o n a l s t r u c t u r e s i n t h e f r a g i p a n s t h a t M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 b ) s t u d i e d w e r e c o m p l e x i n t h a t t h e y w e r e c o m p o s e d o f b a n d s o f s t r o n g l y o r i e n t e d c l a y a n d l a y e r s o f s i l t ( w i t h s o m e s a n d ) . T h i s t y p e o f l a y e r e d c o a t i n g s u g g e s t e d t h a t t h e c o a t i n g s a r e i l l u v i a l i n n a t u r e a n d p o s s i b l y r e fl e c t d i f f e r i n g p r e d o m i n a n t p e d o g e n i c p r o c e s s e s d u r i n g f r a g i p a n f o r m a t i o n . M i l l e r e t a l . p r o p o s e d t h a t t h e l a y e r s m i g h t h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h v a r y i n g p e r i o d s o f d e p o s i t i o n , d e s i c c a t i o n ( p o s s i b l y ) , o r a t l e a s t o n e c h a n g e i n s i t e o r 1 6 1 p e d o g e n i c c o n d i t i o n s d u r i n g s o i l f o r m a t i o n . T h e t h i c k n e s s , t e x t u r e a n d c o m p o s i t i o n , a n d p o o r o r i e n t a t i o n o f s o m e o b s e r v e d c o a t i n g s a l s o s u g g e s t e d t o t h e a u t h o r s t h a t r e l a t i v e l y f a s t - m o v i n g s o i l w a t e r m i g h t h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h t h e d e p o s i t i o n o f t h e s e c o a t i n g s . I l l u v i a t i o n o f t h e s t r o n g l y o r i e n t e d b a n d s o f c l a y , h o w e v e r , m i g h t h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h l o w e r e n e r g y d e p o s i t i o n a l r e g i m e s . T h e c o m p l e x , l a y e r e d v o i d c o a t i n g s o b s e r v e d b y M i l l e r e t a l . a r e s i m i l a r t o t h o s e o b s e r v e d i n t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s . T h u s , c h a n g e s i n i l l u v i a l r e g i m e s a s p r o p o s e d b y M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 b ) m a y a p p l y t o t h e f r a g i p a n s o i l s s t u d i e d h e r e . V o i d i n fi l l i n g s a r e d e n s e a n d e i t h e r c o m p l e t e l y o r i n c o m p l e t e l y fi l l e d w i t h s o i l s e p a r a t e s h a v i n g s i m i l a r c o m p o s i t i o n s a s t h o s e a s s o c i a t e d w i t h v o i d c o a t i n g s . T h e m o s t p r o m i n e n t v o i d i n fi l l i n g s , h o w e v e r , a r e c o m p o s e d o f s i l t y c l a y o r c l a y e y s i l t , o f t e n w i t h a g r a y , g r a i n y a p p e a r a n c e . T h i s m a t e r i a l w a s o b s e r v e d fi l l i n g v o i d s u p t o 2 , 0 0 0 m m i n w i d t h a n d e x h i b i t e d a v a r i e t y o f i n t e r n a l f a b r i c s . B o t h c l a y - s i z e d p a r t i c l e s a n d s i l t ( s o m e t i m e s w i t h s a n d ) h a v e b e e n d o c u m e n t e d a s i n fi l l i n g f r a g i p a n v o i d s , a s h o m o g e n e o u s f a b r i c s ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) o r h e t e r o g e n e o u s f a b r i c s ( C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ) . S o m e o f t h e v o i d c o a t i n g s a n d i n fi l l i n g s a s s o c i a t e d w i t h t h e p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l f r a g i c - a n d f r a g i p a n - h o r i z o n s d e s c r i b e d h e r e e x h i b i t a g r a y g r a i n y 1 6 2 a p p e a r a n c e . C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n ( 1 9 8 0 ) r e p o r t e d t h a t s i l t c o n c e n t r a t i o n s , b e s t d e v e l o p e d i n f r a g i p a n h o r i z o n s , e x h i b i t a s i m i l a r , g r a y g r a i n y a p p e a r a n c e i n s o m e I r i s h S p o d o s o l s . T h e s e s i l t c o n c e n t r a t i o n s w e r e d e t e r m i n e d t o b e i l l u v i a l i n n a t u r e , o r i e n t e d , v e r y d e n s e l y p a c k e d w i t h n o p o r e s p a c e , a n d s o m e t i m e s r n i c r o s o r t e d v o i d c o a t i n g s a n d i n fi l l i n g s . S o m e o f t h e o b s e r v e d s i l t c o n c e n t r a t i o n s i n c o r p o r a t e l a y e r s o r m i c r o l a m i n a e o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s m a k i n g t h e m l a y e r e d o r c o m p o u n d t e x t u r a l p e d o f e a t u r e s . P a y t o n ( 1 9 9 3 a ; b ) a l s o r e p o r t e d d i s c r e t e , g r a y , g r a i n y c l a y c o a t i n g s i n t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n . T h e s e c o a t i n g s w e r e a s s o c i a t e d w i t h t h e d e p o s i t i o n o f F e — d e p l e t e d c l a y a n d v e r y fi n e s i l t a n d a r e s o m e t i m e s m a n i f e s t e d a s c o m p o u n d , i l l u v i a l c o a t i n g s , a s t h e y m a y i n c o r p o r a t e s i l t c o a t i n g s a n d F e c o a t i n g s . A c c o r d i n g t o P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) t h e s e l a y e r e d c o a t i n g s ” d e m o n s t r a t e s e v e r a l c h r o n o l o g i c a l s e q u e n c e s , i n d i c a t i n g c h a n g i n g p e d o g e n e t i c m i c r o - e n v i r o n m e n t s ” ( p . 7 3 1 ) . T h u s , h e o f f e r e d a m o d e l f o r v o i d - c o a t i n g e v o l u t i o n i n t h e f r a g i p a n s o i l s o f t h e M i l fi e l d P l a i n . C l a y w a s i l l u v i a t e d u n d e r o x i d i z i n g c o n d i t i o n s f o l l o w e d b y t h e m o b i l i z a t i o n o f F e o x i d e s . A c h a n g e i n f r a g i p a n r e d o x p o t e n t i a l w a s a s s o c i a t e d w i t h v o i d - w a l l a n d c l a y - c o a t i n g d e s t a b i l i z a t i o n a n d d e g r a d a t i o n . B l e a c h e d c l a y a n d s i l t a l o n g t h e s e s u r f a c e s t h e n b e c a m e a v a i l a b l e f o r t r a n s l o c a t i o n r e s u l t i n g i n v o i d s u r f a c e s e x h i b i t i n g s k e l e t a l r e s i d u e s . F r e s h , i l l u v i a l m a t e r i a l s w e r e s u b s e q u e n t l y d e p o s i t e d a l o n g t h e d e g r a d e d v o i d s u r f a c e s , t h u s l a y e r e d c o m p o u n d c o a t i n g s w e r e c r e a t e d . T h e s e 1 6 3 c o a t i n g s e v e n t u a l l y e x p e r i e n c e d s u r fi c i a l d e g r a d a t i o n a n d m i c r o e r o s i o n , w h i c h w a s f o l l o w e d b y a s e c o n d t r a n s l o c a t i o n o f b l e a c h e d c l a y a n d s i l t i n t h e f r a g i p a n . S C A N N I N G E L E C T R O N M I C R O S C O P Y ( S E M ) O p t i c a l m i c r o s c o p y o f t h i n s e c t i o n s p r o v i d e d k e y e x a m p l e s o f m i c r o m o r - p h o l o g i c a l f e a t u r e s i n f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s ; t h e s e f e a t u r e s h a v e b e e n m o r e c l o s e l y e x a m i n e d a n d a n a l y z e d u s i n g S E M . A h a n d f u l o f a u t h o r s h a v e a l s o e m p l o y e d t h i s c o u p l i n g o f m i c r o s c o p y t e c h n i q u e s t o e x p l o r e f r a g i p a n m i c r o m o r p h o l o g y , p r i m a r i l y f a b r i c s a n d p e d o f e a t u r e s , w i t h g r e a t e r r e s o l u t i o n t h a n i s p o s s i b l e u s i n g o p t i c a l m e t h o d s ( e . g . , T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ; b ) . F u r t h e r m o r e , s o m e a u t h o r s h a v e r e l i e d s o l e l y o n S E M f o r d e s c r i b i n g f r a g i p a n m i c r o m o r p h o l o g y ( e . g . , L y n n a n d G r o s s m a n , 1 9 7 0 ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; B u l l a n d B r i d g e s , 1 9 7 8 ; B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 ) . C L O S E - P A C K I N G A s w i t h t h e t h i n s e c t i o n s , c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s a r e e v i d e n c e d i n t h e S E M s a m p l e s ’ . W h i l e s o m e o f t h e c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s a r e a s s o c i a t e d w i t h g r o u n d m a s s e s ( e l e c t r o n m i c r o g r a p h A i n F i g u r e s 5 . 1 5 - 5 . 1 8 ) , o t h e r s a r e 9 T h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s p r e s e n t e d h a v e b e e n p r o v i d e d i n F i g u r e s 5 . 1 5 , 5 . 1 6 , 5 . 1 7 , a n d 5 . 1 8 ; t h e i r c o r r e s p o n d i n g m i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n s h a v e b e e n p r o v i d e d i n T a b l e s 5 . 1 1 , 5 . 1 2 , 5 . 1 3 , a n d 5 . 1 4 , r e s p e c t i v e l y . 1 6 4 1 0 u m ‘ — 1 0 u m F i g u r e 5 . 1 5 . E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . 1 6 5 T a b l e 5 . 1 1 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 5 ) o f t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . m i g ‘ g h M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n A : s a n d g r a i n s a r e c l o s e l y p a c k e d w i t h r e l a t i v e l y c l e a n v e r y fi n e s a n d € 1 0 5 , 9 1 3 ! p a c k e d g r a i n s , s i l t g r a i n s , a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ; v o i d s a r e p r i m a r i l y t a m [ 2 E / B i P a c k i n g v o i d s B : t h i n ( < 1 0 u m t h i c k ) , m e n i s c u s - l i k e i n t e r g r a i n b r i d g e s o f s u r fi c i a l l y i n t e r g r a i n a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ‘ l b e t w e e n s i l t g r a i n s b r i d g m ' g [ 2 E / B ] C : v o i d c o a t i n g 1 ® [ 2 E / B ] s m o o t h - s u r f a c e d v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ‘ l ; l i n e a r f e a t u r e s i n i m a g e m a y b e a s s o c i a t e d w i t h b i o l o g i c a l a c t i v i t y ( e . g . , r o o t o r f u n g a l h y p h a e t r a c e s ) ( p l a n v i e w ) D : v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f p r i m a r i l y c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y v o i d _ c o a _ t i n _ g ® m i n e r a l s o r b o t h a n d s c a r c e s i l t g r a i n s ; c l a y s h a v e m a i n l y f a c e - t o - [ 2 E / B ] f a c e a g g r e g a t i o n w i t h s o m e o r i e n t a t i o n o f t h e c l a y p l a t e l e t s ( c r o s s - s e c t i o n a l a p p r o x i m a t e l y p a r a l l e l t o t h e v o i d w a l l v i e w ) E ' r e m n a n t s o f v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d d e g g a d e d v o i d c o a t i n g p a r t i c l e s ; v o i d g r o u n d m a s s p r e d o m i n a n t l y c o n s i s t s o f v e r y fi n e s a n d a n d s i l t g r a i n s ; v o i d i s c h a n n e l - l i k e i n m o r p h o l o g y ; a t a l a r g e r s c a l e , [ 2 5 / B ] a s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ' I a p p e a r s t o d i s c o n t i n - ( p l a n v i e w ) u o u s l y c o a t s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o f t h e d e g r a d e d c o a t i n g a n d g r o u n d m a s s ; m e c h a n i s m f o r c o a t i n g d e g r a d a t i o n c a n n o t b e d e t e r m i n e d b a s e d s o l e l y o n t h i s i m a g e F : c l o s e l y p a c k e d f a b r i c c o m p o s e d o f ( u n c o a t e d ) s i l t a n d v e r y fi n e s a n d c l o s e l y p a c k e d § i l _ _ t g r a i n s ; g r a i n s a p p e a r t o b e m i c r o s o r t e d f r o m v e r y fi n e s a n d t o s i l t t o w a r d s t h e v o i d ; v o i d m a y h a v e f o r m e d i n a p r e e x i s t i n g s i l t c o n c e n t r a t i o n c o n c e n t r a t i o n o r c o n c e n t r a t i o n m a y b e p a r t o f a t e x t u r a l p e d o f e a t u r e [ 2 E / B ] ( i . e . , a v o i d i n f i l l i n g o r c o a t i n g ) 6 1 m a s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ‘ l a p p e a r s t o d i s c o n t i n - m u o u s l y c o a t c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ; u n d e r l y i n g g r o u n d m a s s a p p e a r s t o m 1 c o n s i s t o f s i l t g r a i n s [ 2 E / B ] H : s u r f a c e o f a g r a i n c o a t i n g ( c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ) w i t h c l a y o v e r f o l d s o r r i d j g e s [ 2 E / B ] s o m e l a m i n a e t h a t d o n o t c o n f o r m t o t h e m a i n l a m i n a t i o n o r i e n t a t i o n ‘ 1 i n d i v i d u a l c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s a r e n o t d i s c e r n i b l e ; 1 c r a c k s o r fi s u r e s i n i m a g e m a y b e s a m p l e - p r e p a r a t i o n a r t i f a c t s o r a s s o c i a t e d w i t h n a t u r a l w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ; ® E D S s p e c t r u m c o l l e c t e d a t t h i s l o c a t i o n , s e e F i g u r e 5 . 1 9 1 6 6 F i g u r e 5 . 1 6 . E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e G l e n n i e f r a g i p a n . 1 6 7 T a b l e 5 . 1 2 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 6 ) o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n . £ 5 0 2 : t h M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n A : s a n d g r a i n s ( m o s t l y m e d i u m s a n d ) c l o s e l y p a c k e d w i t h s i l t g r a i n s c l o s e l y p a c k e d ( a n d s o m e c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ) v o i d s e e m s t o h a v e a v u g h - l i k e m [ E x ] m o r p h o l o g y B : i n t e r g r a i n b r i d g e o f s i l t ( a n d s o m e c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ) b e t w e e n s a n d i n t e r g g a i n g r a i n s ( 2 fi n e s a n d ) ; s i l t g r a i n s a n d c l a y p l a t e l e t s a r e o r i e n t e d ; b r i d g e ‘ b r i d g g [ E x ] i s 2 6 0 u m t h i c k C : m e n i s c u s - l i k e i n t e r g r a i n b r i d g e s o f v a r i a b l e t h i c k n e s s e s ( 2 - 1 5 u m ) i n t e r g r a i n b e t w e e n s a n d g r a i n s ( v e r y fi n e o r fi n e s a n d ) a n d s i l t g r a i n s ; b r i d g e s b r i g g a p p e a r t o b e c o m p o s e d o f s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ‘ l , [ ( E / B ) x ] s o m e t i m e s c o r e d w i t h s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s D : v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r W b o t h ) ; f a c e - t o - f a c e a g g r e g a t i o n a n d c l a y - p l a t e l e t o r i e n t a t i o n i s ( E / B ) x ] n o t i c e a b l e f r o m t h e c o a t i n g e d g e ; g r o u n d m a s s b e h i n d t h e c o a t i n g i s ( o b l i q u e v i e w ) p r e d o m i n a n t l y s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) ; s i l t g r a i n s a r e d i s c o n t i n u o u s l y d i s t r i b u t e d a c r o s s t h e c o a t i n g 5 ‘ s u r f a c e ; a g g r e g a t i o n a n d c l a y - p l a t e l e t o r i e n t a t i o n i s n o t i c e a b l e f r o m $ 8 1 2 M t h e r o u g h e n e d e d g e s o f t h e c o a t i n g l a y e r s ; b e n e a t h t h e c o a t i n g i s a 9 0 3 — 5 1 1 8 l a y e r o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s w h o s e a g g r e g a t i o n a n d o r i e n t a t i o n [ ( E / B ) x ] a p p e a r s t o b e d i f f e r e n t t h a n t h o s e a b o v e ; c u r l e d a n d r o u g h e n e d ( o b l i q u e v i e w ) c o a t i n g - l a y e r e d g e s a n d p r e s e n c e o f i l l u v i a l s i l t g r a i n s o n t h e c o a t i n g s u g g e s t t h a t t h e c o a t i n g h a s b e e n d e g r a d e d a n d t h e v o i d w a l l m a y h a v e b e e n d e s t a b i l i z e d F : . . m o s t l y s i l t g r a i n s , a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) s _ u _ r f 1 fl i ‘ _ l l y w i t h a d i s c o n t i n u o u s c o a t i n g o f a w h a t a p p e a r s t o b e a s u r fi c i a l l y W a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l ‘ 1 i n t h e f o r m o f b e a d - l i k e ( E / B ) x ] a c c u m u l a t i o n s ( < 1 p m m d i a m e t e r ) G : o v e r f o l d s o r r i d g e s o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s f o r m t h e r i m s o f s h a l l o w c l a o v e r f l d s o b l a t e a n d e q u a n t v o i d s ; g r o u n d m a s s f o r v o i d s a p p e a r s t o c o n s i s t — 3 . L d — ° — p r i m a r i l y o f s i l t g r a i n s ; c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , W c l a y - s i z e d m a t e r i a l 1 o r b o t h s e e m s t o c o a t s o m e o f t h e v o i d s ; t h e l a r g e v o i d o n t h e l e f t s i d e o f t h e i m a g e h a s a v u g h - l i k e m o r p h o l o g y ® E D S s p e c t r u m c o l l e c t e d a t t h i s l o c a t i o n , s e e F i g u r e 5 . 1 9 ; ‘ 1 i n d i v i d u a l c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s a r e n o t d i s c e r r u b l e 1 6 8 A M I / O I I / l / W / a d v ) , F i g u r e 5 . 1 7 . E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . 1 6 9 T a b l e 5 . 1 3 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 7 ) o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n . E l e c t r o n m i c r o g r a p h M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n A . c l o s e l y p a c k e d f a b r i c fi n e s a n d a n d v e r y fi n e s a n d g r a i n s c l o s e l y p a c k e d w i t h r e l a t i v e l y u n c o a t e d s i l t g r a i n s ; t h e fi n e s a n d g r a i n i n t h e u p p e r l e f t c o m e r h a s a d i s c o n t i n u o u s u n d i f f e r e n t i a t e d c o a t i n g , w h i c h i s c o m p o s e d o f t h e B a g / B ) x ’ ] r e m a i n s o f t h e a d j a c e n t m a t r i x p r i o r t o s a m p l e p r e p a r a t i o n 3 1 S E M s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s o r b o t h i n t h e E m s i m a g e m a k e — u p t h e s u r f a c e o f a v o i d c o a t i n g ; a d i s c o n t i n u o u s p m g t _ e _ r i _ _ a l ‘ l c o a t i n g o f a w h a t a p p e a r s t o b e a s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d [ 3 ( E / B ) x ’ ] m a t e r i a l ‘ I i n t h e f o r m o f b e a d - l i k e a c c u m u l a t i o n s ( < 1 u m i n ( p l a n v i e w ) d i a m e t e r ) C : i n fl g L a L n i n t e r g r a i n b r i d g e s o f s i l t ( a n d s o m e c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ) b e t w e e n b r i g i n g v e r y fi n e s a n d g r a i n s ; s i l t g r a i n s a n d c l a y p l a t e l e t s a r e o r i e n t e d ; t h e [ ( B / E ) x ] c e n t r a l b r i d g e i s a p p r o x i m a t e l y 2 5 u m t h i c k D : . . m e n i s c u s - l i k e i n t e r g r a i n b r i d g e s o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y b r i m m i n e r a l s ( o r b o t h ) b e t w e e n s i l t g r a i n s ; c l a y p l a t e l e t s h a v e v a r i a b l e — 8 1 L ‘ 8 a g g r e g a t i o n ( i . e . , f a c e - t o - f a c e o r e d g e - t o - f a c e ) a n d d e g r e e s o f [ ( B / E ) X l - - ‘ o n e n t a t r o n ’ 5 3 M 1 1 3 1 8 c l a y - s i z e d p a r t i c l e s c o a t i n g a v o i d ; t h e c l a y p l a t e l e t s s e e m s t o h a v e [ 3 ( E / B ) x ’ ] b e c o m e m e r g e d ( a n d a p p e a r d e n s e ) t o f o r m t h i s u n i q u e s u r f a c e ( p l a n v i e w ) m o r p h o l o g y F : v o i d ( c h a n n e l - l i k e ) c o a t i n g b e t w e e n c o a r s e g r a i n s o r a g g r e g a t e s M R S ( o n e o n l e f t s i d e a n d o n e o n t h e r i g h t ) ; c o a t i n g h a s a l a y e r o f s i l t [ ( B / E ) x ] g r a i n s o r i e n t e d s i m i l a r l y t o t h e a d j a c e n t l a y e r s o f c l a y - s i z e d ( c r o s s - s e c t i o n a l v i e w ) p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) ; c l a y p l a t e l e t s a n d s i l t g r a i n s o f t h e c o a t i n g h a v e f a c e - t o - f a c e a g g r e g a t i o n G : d e g g a d e d c o a t i n g [ 3 ( E / B ) X ’ l r e m n a n t s o f a c o a t i n g ( p o s s i b l y o f a n a g g r e g a t e o r v o i d ) c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s a p p e a r s d i s c o n t i n u o u s l y d i s t r i b u t e d a c r o s s t h e s i l t y g r o u n d m a s s i n t h e l o w e r - l e f t c o m e r o f t h e i m a g e c o n t i n u i n g t o w a r d s t h e i m a g e c e n t e r H : c l o s e ] a l l c o n c e n t r a t i o n i [ ( B / E ) X ] a c k e d c l o s e l y p a c k e d f a b r i c o f s i l t g r a i n s t h a t i s m i c r o s o r t e d f r o m c o a r s e t o fi n e t o w a r d s t h e v o i d a n d a p p e a r s o r i e n t e d p a r a l l e l t o t h e v o i d w a l l ; v o i d i s c o a t e d w i t h c l a y - s i z e d p a r t i c l e s t h a t s m o o t h t h e s i l t y f a b r i c ; v o i d m a y h a v e f o r m e d i n a p r e e x i s t i n g s i l t c o n c e n t r a t i o n o r c o n c e n t r a t i o n m a y b e p a r t o f t h e t e x t u r a l p e d o f e a t u r e ( i . e . , a v o i d c o a t i n g o r i n f i l l i n g ) 1 i n d i v i d u a l c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s a r e n o t d i s c e r r u b l e ; ® E D S s p e c t r u m c o l l e c t e d a t t h i s l o c a t i o n , s e e F i g u r e 5 . 1 9 ; 1 c r a c k s o r f i s u r e s i n i m a g e m a y b e s a m p l e - p r e p a r a t i o n a r t i f a c t s o r a s s o c i a t e d w i t h n a t u r a l w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s 1 7 0 1 7 1 F i g u r e 5 . 1 8 E l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e C h a m p i o n f r a g i p a n T a b l e 5 . 1 4 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n f o r t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( F i g u r e 5 . 1 8 ) o f t h e C h a m p i o n f r a g i p a n . E l e c t r o n m i c r o g r a p h M i c r o m o r p h o l o g i c a l d e s c r i p t i o n A : c l o s e l y p a c k e d f a b r i c [ 3 E x ] c l o s e l y p a c k e d f a b r i c c o m p o s e d o f s i l t g r a i n s w i t h a f e w s a n d g r a i n s ( v e r y fi n e o r fi n e s a n d ) ; c e n t r a l v o i d i s v e s i c l e - l i k e B : i n t e r g g a i n b r i d g l g ' g [ 3 E x ] i n t e r g r a i n b r i d g e s o f s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ( s o m e c o n t a i n v e r y f i n e s a n d g r a i n s a l s o ) b e t w e e n 2 m e d i u m s a n d g r a i n s ; b r i d g i n g m a t e r i a l s e e m s t o a l s o f o r m u n d i f f e r e n t i a t e d g r a i n c o a t i n g s ; c e n t r a l v o i d s a p p e a r t o b e p a c k i n g v o i d s C : v o i d c o a t i n g i ® [ 3 t h ] ( o b l i q u e v i e w ) a s m o o t h - s u r f a c e d v o i d c o a t i n g c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) ; c l a y p l a t e l e t s a p p e a r t o h a v e f a c e - t o - f a c e a g g r e g a t i o n a n d a r e o r i e n t e d b a s e d o n t h e c o a t i n g e d g e ; g r o u n d m a s s f o r t h e v o i d i s a m i x o f s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ( s o m e a r e o r i e n t e d ) D . d e g g a d e d v o i d c o a t i n g a n d c l a y o v e r f o l d s i [ B t h ] a p r e d o m i n a n t l y s i l t y g r o u n d m a s s w i t h a d i s c o n t i n u o u s c o a t i n g o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) ; o v e r f o l d s o f c l a y p l a t e l e t s i n t h e c o a t i n g f o r m o b l a t e - a n d e q u a n t - l i k e v o i d s ; t h i s c o a t i n g m a y h a v e b e e n d e g r a d e d i n s o m e v o i d s E a n d F : s u r f i c i a l l y a L m o r - p h o u s m _ a t e r i g l 1 [ 3 t h ] s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) o f v o i d c o a t i n g s h a v e d i s c o n t i n u o u s , b e a d - l i k e a c c u m u l a t i o n s o f s u r fi c i a l l y a m o r p h o u s , c l a y - s i z e d m a t e r i a l 1 ; t h e s e a c c u m u l a t i o n s a r e m o r e a b u n d a n t i n F t h a n E G : w c r o s c a l g v u g h - l i k e v o i d ( o b l i q u e v i e w ; g r o u n d - m a s s i n c r o s s - s e c t i o n i n v o i d w i t h a d i s c o n t i n u o u s , t h i n c o a t i n g o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ( g i v i n g v o i d s u r f a c e a s o m e w h a t s m o o t h a p p e a r a n c e ) , h o w e v e r , t h e c l e a n , p r e d o m i n a n t l y s i l t y g r o u n d m a s s i n w h i c h t h e v o i d i s b a s e d s t i l l c o n t r i b u t e s t o t h e s u b t l e t e x t u r e o f t h e v o i d b o t t o m ; t h e r e l a t i v e l y c l e a n v e r y f i n e s a n d t o m e d i u m s a n d g r a i n s i n t h e u p p e r - c e n t r a l p o r t i o n o f t h e i m a g e m a y a c t a s a c h a n n e l t h a t d i r e c t s w a t e r fl o w i n t o t h e l a r g e , v e s i c l e - l i k e v o i d ; t h e p a c k i n g v o i d s b e t w e e n t h e s e s a n d g r a i n s l i k e l y o n c e c o n t a i n e d c l o s e l y l o w e r 1 9 f t ) : p a c k e d s i l t g r a i n s t h a t h a v e s u b s e q u e n t l y b e e n e l u v i a t e d ; t h e [ : 3 t h ] s m o o t h w a v y p a t t e r n s a l o n g t h e v o i d s u r f a c e m a y b e a s s o c i a t e d w i t h b i o l o g i c a l a c t i v i t y o r w a t e r fl o w t h r o u g h t h e v o i d o r b o t h c l o s e l y p a c k e d f a b r i c o f u n c o a t e d s i l t g r a i n s ( w i t h s o m e c l a y - H 1 s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s o r b o t h ) a s s o c i a t e d w i t h a v o i d c l o s e l y p g c k e d s i l t w a l l ; s i l t a n d c l a y a p p e a r o r i e n t e d , b u t n o t n e c e s s a r i l y p a r a l l e l t o c o n c e n l a t i o n t h e v o i d w a l l ; v o i d m a y h a v e f o r m e d i n a p r e e x i s t i n g s i l t [ 3 t h ] c o n c e n t r a t i o n o r c o n c e n t r a t i o n m a y b e p a r t o f t h e t e x t u r a l p e d o f e a t u r e ( i . e . , a v o i d c o a t i n g o r i n fi l l i n g ) 1 ’ c r a c k s o r fi s u r e s i n i m a g e m a y b e s a m p l e - p r e p a r a t i o n a r t i f a c t s o r a s s o c i a t e d w i t h n a t u r a l w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ; O E D S s p e c t r u m c o l l e c t e d a t t h i s l o c a t i o n , s e e F i g u r e 5 . 1 9 ; 1 i n d i v i d u a l c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s a r e n o t d i s c e r n i b l e 1 7 2 a s s o c i a t e d w i t h v o i d s a s c o a t i n g s o r i n fi l l i n g s ” ( F i g u r e s 5 . 1 5 F ; 5 . 1 7 H ; 5 . 1 8 H ) . S i l t c o n c e n t r a t i o n s s i m i l a r t o t h o s e r e p o r t e d b y C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n ( 1 9 8 0 ) a n d T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) a r e e s p e c i a l l y n o t i c e a b l e u s i n g S E M “ . T h e s e v o i d c o a t i n g s o r i n fi l l i n g s c o n t a i n c l o s e l y p a c k e d s i l t g r a i n s t h a t s o m e t i m e s a p p e a r o r i e n t e d o r m i c r o s o r t e d o r b o t h ( F i g u r e s 5 . 1 7 H ; 5 . 1 8 H ) . I n a d d i t i o n t o t h e a u t h o r s t h a t h a v e r e p o r t e d l y o b s e r v e d c l o s e - p a c k i n g o r i n t e r l o c k i n g o f g r a i n s i n t h i n s e c t i o n s o f f r a g i p a n s , T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) a n d P a y t o n ( 1 9 8 3 ) h a v e a l s o o b s e r v e d c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s i n S E M s a m p l e s . I N T E R G R A I N B R I D G I N G V a r i o u s m o r p h o l o g i e s o f i n t e r g r a i n b r i d g i n g i n t h e f r a g i c h o r i z o n a n d f r a g i p a n s w e r e o b s e r v e d ( F i g u r e s 5 . 1 5 B , D ; 5 . 1 6 B — C ; 5 . 1 7 C - D ; 5 . 1 8 8 ) . S o m e i n t e r g r a i n b r i d g e s a r e r e l a t i v e l y s m a l l ( i . e . , u p t o a f e w t e n s o f m i c r o n s ) . T h e s e l a r g e l y m e n i s c u s - l i k e b r i d g e s a p p e a r t o b e e i t h e r ( 1 ) c o m p o s e d o f o r c o a t e d w i t h a c l a y - s i z e d m a t e r i a l t h a t a p p e a r s t o b e a m o r p h o u s b a s e d o n i t s s u r f a c e m o r p h o l o g y ( F i g u r e s 5 . 1 5 3 ; 5 . 1 6 C ) o r ( 2 ) c o m p o s e d o f o r i e n t e d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) ( F i g u r e s 5 . 1 5 H ; 5 . 1 7 D ) . O t h e r b r i d g e s a r e l a r g e r , c o m p o s e d p r i m a r i l y o f s i l t - g r a i n s w i t h s o m e c l a y - s i z e d p a r t i c l e s , a n d 1 " T h e r e l a t i o n s h i p o f f a b r i c s t o g r o u n d m a s s e s o r p e d o f e a t u r e s i s d i f fi c u l t t o d e t e r m i n e b a s e d o n S E M i m a g e s d u e t o t h e t o p o g r a p h i c ( a n d g r a y s c a l e ) n a t u r e o f t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s . 1 1 S i m i l a r s i l t c o n c e n t r a t i o n s w e r e o b s e r v e d a n d d o c u m e n t e d i n t h e f r a g i c h o r i z o n a n d f r a g i p a n s o f a l l f o u r s o i l s s t u d i e d , h o w e v e r , o n l y a f e w r e p r e s e n t a t i v e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s w e r e p r e s e n t e d . 1 7 3 a p p e a r t o h a v e l i t t l e o r i e n t a t i o n ( F i g u r e 5 . 1 8 B ) o r a r e s t r o n g l y o r i e n t e d ( F i g u r e s 5 . 1 6 B ; 5 . 1 7 C ) . I n t e r g r a i n b r i d g i n g h a s b e e n t h e f o c u s o f t h e m a j o r i t y o f S E M a n a l y s i s a n d E D X R A o n f r a g i p a n s i n t h e l i t e r a t u r e b e c a u s e o f t h e e a s e w i t h w h i c h e v e n v e r y s m a l l b r i d g e s c a n b e o b s e r v e d a n d a n a l y z e d . L y n n a n d G r o s s m a n ( 1 9 7 0 ) p r o v i d e d a m o n g t h e f i r s t e l e c t r o n m i c r o g r a p h s t o s h o w ” w e l l - e x p r e s s e d ” b r i d g e s o f fi n e m a t e r i a l b e t w e e n f r a g i p a n g r a i n s . T h e y p o i n t e d o u t t h a t ” s u c h a n o r g a n i z a t i o n w o u l d s e e m c o n s i s t e n t w i t h b r i t t l e f a i l u r e ” ( p . 6 4 6 ) . W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) p r o v i d e d m u l t i p l e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s i l l u s t r a t i n g i n t e r g r a i n b r i d g i n g i n s o m e f r a g i p a n s o f N o v a S c o t i a . T h e s e ( m e n i s c u s - l i k e ) b r i d g e s w e r e 1 - 2 p m i n l e n g t h , l i n k e d s i l t g r a i n s , a n d e x h i b i t e d n o a p p a r e n t o r i e n t a t i o n . M o r e o v e r , o f a l l t h e h o r i z o n s e x a m i n e d u s i n g S E M , i n t e r g r a i n b r i d g i n g w a s o n l y o b s e r v e d i n f r a g i p a n s . A c c o r d i n g t o W a n g e t a l . , t h e s e i m a g e s s u p p o r t e d t h e fi n d i n g s o f o t h e r s ( e . g . , K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; a n d J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ) i n d i c a t i n g t h a t s i l i c a t e - c l a y b r i d g i n g w a s t h e m a i n a g e n t o f f r a g i p a n b r i t t l e n e s s . B u l l a n d B r i d g e s ( 1 9 7 8 ) r e p o r t e d t o h a v e o b s e r v e d a m o r p h o u s s i l i c a a s t h e m a i n c e m e n t i n g a g e n t i n f r a g i c h o r i z o n s u s i n g o p t i c a l m e t h o d s a n d S E M . ( N o e l e c t r o n m i c r o g r a p h w a s p r o v i d e d . ) I n 1 9 8 3 , h o w e v e r , B r i d g e s a n d B u l l p u b l i s h e d t w o e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f f r a g i p a n h o r i z o n s . O n e o f t h e i m a g e s s h o w e d c o m p o u n d i n t e r g r a i n b r i d g e s c o m p o s e d o f s i l i c a ( w i t h w e a k r e s p o n s e s f o r F e a n d A l ) , a s d e t e r m i n e d b y a n e l e c t r o n m i c r o p r o b e . 1 7 4 N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ) p u b l i s h e d e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y s i l i c a t e c l a y i n a f r a g i p a n f o r m e d i n l o e s s . U s i n g E D X R A , t h e a u t h o r s f o u n d t h e b r i d g i n g m a t e r i a l t o b e c o n s i s t e n t l y d o m i n a t e d b y S i ( a s i n d i c a t e d b y a E D S s p e c t r a l s t r o n g p e a k ) w i t h l e s s e r c o n t r i b u t i o n s b y A l , K , a n d F e . T h e y c o n s i d e r e d t h e b r i d g i n g m a t e r i a l t o b e c o m p o s e d o f a p o o r l y c r y s t a l l i z e d , h y d r o u s o x i d e ( N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ) p o s s i b l y a s s o c i a t e d w i t h s i l i c a t e c l a y m i n e r a l s ( N o r t o n e t a l . , 1 9 8 4 ) . M u c h l i k e W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) , N o r t o n e t a 1 . ( 1 9 8 4 ) o b s e r v e d i n t e r g r a i n b r i d g i n g o n l y i n t h e f r a g i p a n h o r i z o n s o f t h e H o s m e r s o i l . L i n d b o a n d V e n e m a n ( 1 9 8 9 ; 1 9 9 3 a ) a l s o p u b l i s h e d t w o e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f i n t e r g r a i n b r i d g i n g i n t w o M a s s a c h u s e t t s f r a g i p a n s o i l s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l . T h e s e t w o b r i d g e s a p p e a r t o b e c o m p o s e d o f o r i e n t e d s i l t g r a i n s a n d c l a y - s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) , t h o u g h t h e i r c o m p o s i t i o n s a r e n o t a d d r e s s e d i n e i t h e r p a p e r . P a y t o n ( 1 9 8 3 ; 1 9 9 3 a ) p r o v i d e d m u l t i p l e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f f r a g i p a n i n t e r g r a i n ( s a n d o r s i l t ) b r i d g e s o f c l a y . S o m e b r i d g e s w e r e d e s c r i b e d a s ” d o m a i n - l i k e b r i d g e s o f s t r o n g l y o r i e n t e d c l a y , ” w h i l e o t h e r s w e r e ” m e n i s c u s - l i k e a m o r p h o u s b r i d g e s ” ( 1 9 8 3 , p . 3 2 6 ) . P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) p r o v i d e d e x a m p l e s o f d e g r a d i n g , b l e a c h e d c l a y b r i d g e s . I d i d n o t fi n d e v i d e n c e o f s i m i l a r k i n d s o f d e g r a d i n g b r i d g e s i n t h e t r a g i c h o r i z o n a n d f r a g i p a n s e x a m i n e d . I n a d d i t i o n t o c o l l e c t i n g e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f i n t e r g r a i n b r i d g i n g , P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) a l s o c o l l e c t e d E D S s p e c t r a . H e f o u n d t h a t t h e c l a y - b r i d g i n g m a t e r i a l w a s d o m i n a t e d b y l o w - s w e l l i n g c l a y m i n e r a l s ( v i z . , i l l i t e a n d c h l o r i t e ) . U n l i k e B u l l a n d B r i d g e s 1 7 5 ( 1 9 7 8 ) , B r i d g e s a n d B u l l ( 1 9 8 3 ) , N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ) , a n d P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) , I d i d n o t c o l l e c t E D S s p e c t r a f o r t h e i n t e r g r a i n b r i d g i n g m a t e r i a l d o c u m e n t e d . I n m a n y c a s e s , t h e b r i d g e s w e r e n o t s u f fi c i e n t l y t h i c k o r w i d e t o o b t a i n a s p e c t r u m t h a t I c o u l d b e s u r e d i d n o t i n c o r p o r a t e t h e e l e m e n t a l c o m p o s i t i o n o f t h e l i n k e d g r a i n s o r s u r r o u n d i n g f a b r i c . S i m i l a r t o W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) a n d N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 4 ) , I f o u n d n o e v i d e n c e o f c l a y b r i d g i n g i n o n e o f t h e f e w n o n - f r a g i p a n h o r i z o n s I e x a m i n e d ( e . g . , G l e n n i e 2 C d ) . I o b s e r v e d , h o w e v e r , i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ( p o s s i b l y c l a y m i n e r a l s ) a n d s i l t g r a i n s i m m e d i a t e l y a b o v e a n d b e l o w t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n ( 2 B w 3 a n d 3 E ’ & B t h o r i z o n s , r e s p e c t i v e l y ) , a n d i n t h e h o r i z o n i m m e d i a t e l y a b o v e t h e M u n i s i n g f r a g i p a n ( B S 3 h o r i z o n ) . V O I D P E D O F E A T U R E S I o b s e r v e d a f e w t y p e s o f v o i d - c o a t i n g m o r p h o l o g i e s i n t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s e x a m i n e d . S o m e v o i d c o a t i n g s h a d r e l a t i v e l y s m o o t h s u r f a c e s t h a t s e e m t o o b s c u r e t h e t o p o g r a p h y o f t h e u n d e r l y i n g f a b r i c ; t h e s e c o a t i n g s w e r e c o m p o s e d o f e i t h e r l a y e r s o f s t r o n g l y p a r a l l e l - o r i e n t e d c l a y p l a t e s ( F i g u r e s 5 . 1 5 D ; 5 . 1 6 D ; 5 . 1 7 F ) o r a v e n e e r o f c l a y - s i z e d m a t e r i a l t h a t a p p e a r s t o b e a m o r p h o u s b a s e d o n i t s s u r f a c e m o r p h o l o g y ( F i g u r e s 5 . 1 5 C ; 5 . 1 8 C ) . F i g u r e 5 . 1 7 E s h o w s a v o i d c o a t i n g w i t h a s u r f a c e m o r p h o l o g y u n l i k e t h e o t h e r s d i s c u s s e d . I t i s c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d p a r t i c l e s a n d a p p e a r s v e r y d e n s e l y a s s e m b l e d w i t h w a v y e d g e s . B a s e d o n p r e v i o u s l y 1 7 6 p u b l i s h e d e l e c t r o n m i c r o g r a p h s , a s u r f a c e m o r p h o l o g y s u c h a s t h i s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h ( 1 ) t h e p r e s e n c e o f s m e c t i t e ( S m a r t a n d T o v e y , 1 9 8 2 a ; b ; B i s d o m e t a l . , 1 9 9 0 ) o r r e l a t e d m i x e d - l a y e r c l a y m i n e r a l s ( e . g . , i l l i t e / s m e c t i t e , c h l o r i t e / s m e c t i t e , o r k a o l i n i t e / e x p a n d a b l e s ( M o o r e a n d R e y n o l d s , 1 9 9 7 ) ) , ( 2 ) s t r e s s ( M a g a l d i e t a l . , 1 9 9 0 ) , o r ( 3 ) w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ( S m a r t a n d T o v e y , 1 9 8 2 a ) . T h e t h i c k e r c o a t i n g s w e r e c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h l a r g e c h a n n e l s ( F i g u r e s 5 . 1 5 C ; 5 . 1 6 D ; 5 . 1 7 E ; 5 . 1 7 F ) a s o p p o s e d t o s m a l l e r v e s i c l e - o r v u g h - l i k e p o r e s ( F i g u r e s 5 . 1 5 D ; 5 . 1 8 C ) . O n l y a c o u p l e o f e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f c l a y c o a t i n g s h a v e b e e n p u b l i s h e d ( e . g . , f e r r i a r g i l l a n s b y P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) ) ; t h e y r e s e m b l e t h e c o a t i n g s i n F i g u r e s 5 . 1 6 D a n d 5 . 1 7 F . E D S c o n d u c t e d o n s o m e o f t h e v o i d c o a t i n g s a l l o w e d s e m i - q u a n t i t a t i v e m i c r o c h e m i c a l a n a l y s i s ( F i g u r e 5 . 1 9 ) . T h e c o l l e c t e d E D S s p e c t r a s h o w t h a t S i c o n s i s t e n t l y p r o d u c e d t h e h i g h e s t n u m b e r o f c o l l e c t e d X - r a y c o u n t s , f o l l o w e d b y A l , a n d t h e n f o l l o w e d b y F e , K , a n d M g i n v a r i a b l e o r d e r . C a w a s d e t e c t e d i n m o s t o f t h e s p e c t r a a s w a s T i , b u t o c c u r r e d w i t h v e r y l o w c o u n t s . E D S s p e c t r a f o r o t h e r f r a g i p a n v o i d c o a t i n g s r e v e a l e d s i m i l a r r e s u l t s . N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ) f o u n d p l a s m a s e p a r a t i o n s t o c o n s i s t o f S i , A l ( b o t h w i t h s u b s t a n t i a l c o u n t - p e a k s ) a n d v a r i a b l e c o u n t — p e a k s f o r K , C a , a n d F e . P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) r e p o r t e d t h e p r e s e n c e o f s i m i l a r e l e m e n t s i n b o t h f e r r i a r g i l l a n s ( c l a y c o a t i n g s e n r i c h e d i n F e o x i d e s o r h y d r o x i d e s ) a n d g r a y , g r a i n y d e g r a d e d v o i d c o a t i n g s : r e l a t i v e l y h i g h p e a k - c o u n t s f o r S i a n d A l , m o d e r a t e p e a k - c o u n t s f o r F e a n d K , a n d l o w p e a k - c o u n t s f o r T i . D u e t o t h e s e m i - q u a n t i t a t i v e n a t u r e o f E D S , I w a s n o t a b l e t o 1 7 7 F e l d h a u s e r 2 E / B V o i d c o a t i n g ( F i g u r e 5 . 1 5 C ) G l e n n i e ( E / B ) x V o i d c o a t i n g ( F i g u r e 5 . 1 6 0 ) F e l d h a u s e r 2 E / B V o i d c o a t i n g ( F i g u r e 5 . 1 5 0 ) M u n i s i n g 3 ( E / B ) I ( V o i d c o a t i n g ( F i g u r e 5 . 1 7 E — S i A 1 8 0 0 — 3 2 0 0 ~ U M u n i s i n g ( B / E ) x — C h a m p i o n 3 t h a V o i d c o a t i n g _ V o i d c o a t i n g 2 4 0 0 p A I ( F i g u r e 5 . 1 7 F ) 1 2 0 0 _ S i ( F i g u r e 5 . 1 8 0 ) a — B 1 6 0 0 — 8 0 0 — C A l a M o ; _ M 9 8 0 0 — j K 4 0 0 ~ C a . . l 0 A U F e _ _ O K I . T F e T I 0 l l l I l l 0 _ 0 2 4 6 0 2 4 6 E n e r g y ( k e V ) F i g u r e 5 . 1 9 . E D S s p e c t r a f o r s e l e c t f e a t u r e s i n e l e c t r o n m i c r o g r a p h s ( t h o s e m a r k e d w i t h a O i n F i g u r e s 5 . 1 5 - 5 . 1 8 a n d T a b l e s 5 . 1 1 - 5 . 1 4 ) . G r a y p e a k - l a b e l s r e p r e s e n t e l e m e n t s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e s a m p l e c o a t i n g o r m a y b e p r e s e n t i n t h e S E M b e a m - c h a m b e r ( s e e C h a p t e r 3 ) . 1 7 8 d e t e r m i n e t h e c h e m i c a l f o r m u l a s f o r t h e s e c o a t i n g s o f c l a y - s i z e d m a t e r i a l , t h u s I a m n o t a b l e t o r e p o r t w h a t t y p e o f c l a y m a t e r i a l s o r c l a y m i n e r a l s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h t h e s e c o a t i n g s . Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) , h o w e v e r , c o n d u c t e d X R D o n r e l a t e d f r a g i p a n s o i l s i n t h e n o r t h e r n L P o f M i c h i g a n . T h e y r e p o r t e d t h a t i l l i t e a n d c h l o r i t e ( i n d i v i d u a l l y a n d a s i n t e r s t r a t i fi e d 1 2 s y s t e m s ) a r e t h e m a i n c l a y m i n e r a l s a n d t h a t t h e y w e a t h e r t o f o r m s m e c t i t e a n d v e r m i c u l i t e i n t h e s e f r a g i p a n s o i l s . Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ’ s fi n d i n g s a r e g e n e r a l l y c o n s i s t e n t w i t h t h e r e s u l t s o f a n u n p u b l i s h e d , c l a y m i n e r a l o g y p r o j e c t 1 3 c o n d u c t e d o n s e l e c t f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h e r e . C u r s o r y a n a l y s i s o f X - r a y d i f f r a c t o g r a m s s u g g e s t e d t h e p r e s e n c e o f k a o l i n i t e , i l l i t e , a n d c h l o r i t e i n t h e C h a m p i o n t h a n d M u n i s i n g ( E / B ) x h o r i z o n s ; m i x e d - l a y e r e d o r i n t e r l a y e r e d a r r a n g e m e n t s o f t h e s e a n d p o s s i b l y o t h e r c l a y m i n e r a l s s u c h a s s m e c t i t e m a y h a v e a l s o b e e n p r e s e n t . I n a d d i t i o n t o i n t a c t v o i d c o a t i n g s , e v i d e n c e o f v o i d - c o a t i n g d e g r a d a t i o n w a s a l s o o b s e r v e d u s i n g S E M ( F i g u r e s 5 . 1 5 E ; 5 . 1 6 E ; 5 . 1 7 G ; 5 . 1 8 D ) . A c c o r d i n g t o P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) t h e r e m n a n t c o a t i n g p a t c h e s b e c o m e s m a l l e r a n d m o r e i s o l a t e d a s t h e c o a t i n g d e g r a d e s . T h e v o i d c o a t i n g s i n F i g u r e s 5 . 1 6 E a n d 5 . 1 7 G a r e l e s s 1 2 A c c o r d i n g t o M o o r e a n d R e y n o l d s ( 1 9 9 7 ) , ” i n t e r s t r a t i fi c a t i o n s o f m o r e t h a n t w o c o m p o n e n t s s e e m q u i t e r a r e ” ( p . 1 7 0 ) . M i x e d - l a y e r e d o r i n t e r l a y e r e d a r r a n g e m e n t s o f c l a y m i n e r a l s , h o w e v e r , h a v e m o r e c o m m o n l y b e e n r e p o r t e d . 1 3 I c o n d u c t e d a n u n p u b l i s h e d s t u d y o f C h a m p i o n t h a n d M u n i s i n g ( E / B ) x c l a y m i n e r a l o g y a s a fi n a l p r o j e c t i n C S S / G L G 8 2 5 : C l a y M i n e r a l o g y ( S p r i n g 2 0 0 0 , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ) u s i n g X R D . 1 7 9 d e g r a d e d t h a n i n F i g u r e 5 . 1 8 D b a s e d o n t h i s fi n d i n g . T h e f e w , i s o l a t e d r e m n a n t s o f t h e c h a n n e l c o a t i n g ( c o m p o s e d p r e d o m i n a n t l y o f s i l t w i t h s o m e c l a y - s i z e d p a r t i c l e s ) i n F i g u r e 5 . 1 5 E s u g g e s t t h a t i t h a s e x p e r i e n c e d a d v a n c e d d e g r a d a t i o n , w h i c h m a y l e a d t o c h a n n e l - w a l l d e s t a b i l i z a t i o n a n d t h e r e m o b i l i z a t i o n o f t h e a d j a c e n t f a b r i c . D e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s i n f r a g i p a n s h a v e b e e n r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e , b u t h a v e b e e n p r i m a r i l y e v i d e n c e d i n t h i n s e c t i o n s o r m a c r o m o r p h o l o g i c a l i n v e s t i g a t i o n s ( J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 ) . L e s s i v a g e , p e r v e c t i o n , a n d e l u v i a t i o n o f F e m a y b e i n v o l v e d i n t h e d e g r a d a t i o n o f t h e v o i d c o a t i n g a n d f i n e - a n d c o a r s e - m a t e r i a l m i g r a t i o n , b a s e d o n t h e m o d e l o f P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) . A d d i t i o n a l l y , t h e a s s o c i a t i o n o f s i l t w i t h d e g r a d e d c o a t i n g s ( F i g u r e s 5 . 1 5 E ; 5 . 1 6 E ) a n d t h e s i l t a c c u m u l a t i o n s d i s c u s s e d e a r l i e r s u g g e s t t h a t t u r b u l e n t w a t e r - fl o w h a s i n fl u e n c e d t h e m i g r a t i o n a n d o r g a n i z a t i o n o f t h e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s ’ m o b i l e c o m p o n e n t s ( i . e . , p l a s m a ) ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ) . O t h e r m e c h a n i s m s f o r t h e d e s t a b i l i z a t i o n a n d t r a n s l o c a t i o n o f s i l t ( o r p e r v e c t i o n ) w i t h i n h o r i z o n s s u c h a s f r a g i p a n s a r e r a p i d w e t t i n g o f d r y s o i l , d r a i n i n g o f s a t u r a t e d s o i l , t h a w i n g o f f r o z e n s o i l , o r a c c e s s t o a s i l t - r i c h s o u r c e ( N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 9 4 ) . D e p o s i t i o n o f t h e s e g r a i n s i s f a v o r e d b y p o r e - s i z e d i s c o n t i n u i t i e s , l o w C a a n d M g c o n t e n t , h i g h s i l t c o n t e n t , l o w o r g a n i c c a r b o n c o n t e n t , a n d l o w 1 8 0 a g g r e g a t e s t a b i l i t y ( N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 9 4 ) , m a n y o f w h i c h a r e c o m m o n i n t h e f r a g i p a n h o r i z o n s . V o i d c o a t i n g s c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d m a t e r i a l t h a t a p p e a r s t o b e a m o r p h o u s b a s e d o n i t s s u r f a c e m o r p h o l o g y w e r e o b s e r v e d i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s ( F i g u r e s 5 . 1 5 G , 5 . 1 6 F , 5 . 1 7 B , 5 . 1 8 E - F ) . T h i s c l a y m a t e r i a l i s o f t e n i n t h e f o r m o f m i c r o n - s i z e d b e a d s a n d s o m e t i m e s a p p e a r s t o h a v e c o a l e s c e d i n t o l a r g e r a g g r e g a t e s . A l t h o u g h s i m i l a r m a t e r i a l h a s b e e n r e p o r t e d a s b e i n g a s s o c i a t e d w i t h i n t e r g r a i n b r i d g e s ( B u l l a n d B r i d g e s , 1 9 7 8 ; P a y t o n , 1 9 8 3 ) , i t h a s n o t ( t o m y k n o w l e d g e ) b e e n d o c u m e n t e d i n e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f f r a g i p a n v o i d c o a t i n g s . N o p r e s e n t a b l e E D S s p e c t r a w e r e c o l l e c t e d f o r t h i s a m o r p h o u s m a t e r i a l d u e t o t h e i r t h i n , d i s c o n t i n u o u s n a t u r e . R i d g e - l i k e f e a t u r e s o f c l a y — s i z e d p a r t i c l e s o r c l a y m i n e r a l s ( o r b o t h ) a p p e a r t o e x t e n d a w a y f r o m v o i d c o a t i n g s ( F i g u r e 5 . 1 6 G ; 5 . 1 8 D ) o r g r a i n c o a t i n g s ( F i g u r e 5 . 1 5 H ) . T h e s e c o a t i n g f e a t u r e s r e s e m b l e t h e T y p e 4 c o a t i n g d e s i g n a t e d b y F i t z p a t r i c k ( 1 9 9 3 ) , w h i c h h a v e h e x a g o n a l r i d g e s o r o v e r f o l d s o f c l a y p r o t r u d i n g f r o m i t s s u r f a c e w h e n v i e w e d w i t h S E M . A c c o r d i n g t o F i t z p a t r i c k , t h e s e c o a t i n g s o c c u r i n s u b s o i l h o r i z o n s t h a t a r e i n fl u e n c e d b y a fl u c t u a t i n g w a t e r t a b l e . B a s e d o n t h e d r a i n a g e c l a s s e s a n d s e a s o n a l l y s a t u r a t e d c o n d i t i o n o f t h e f o u r s o i l s s t u d i e d h e r e , t h e s e f e a t u r e s m a y a l s o b e a s s o c i a t e d w i t h fl u c t u a t i o n s i n s o i l w a t e r i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . T h i s r i d g e - l i k e m o r p h o l o g y , h o w e v e r , m a y a l t e r n a t i v e l y b e a s s o c i a t e d w i t h t h e l o c a l i z e d 1 8 1 p r e s e n c e o f s w e l l i n g m i n e r a l s t h a t h a v e b e e n r e o r g a n i z e d d u e t o n a t u r a l d e s i c c a t i o n p r o c e s s e s o r d r y i n g o f t h e S E M s a m p l e ( B i s d o m e t a l . , 1 9 9 0 ) . T h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d G l e n n i e a n d M u n i s i n g f r a g i p a n s e x h i b i t e d a f a b r i c c o n fi g u r a t i o n t h a t h a s b e e n d o c u m e n t e d o n l y a f e w t i m e s i n t h e l i t e r a t u r e ( v i z . , L a n g o h r a n d P a j a r e s ( 1 9 8 3 ) a n d T h o m p s o n e t a l . ( 1 9 9 4 ) ) . C u p - l i k e d e p r e s s i o n s o c c u r a c r o s s v o i d s u r f a c e s i n e a c h o f t h e e l e c t r o n m i c r o g r a p h s i n F i g u r e 5 . 2 0 . W h i l e t h e s e d e p r e s s i o n s h a v e c o a t i n g s o f v a r y i n g t h i c k n e s s a n d c o n t i n u i t y , t h e y a r e a l l s u p p o r t e d b y ( a g r o u n d m a s s o r p e d o f e a t u r e ) f a b r i c t h a t c o n s i s t s l a r g e l y o f s i l t g r a i n s . T h e s i l t g r a i n s a r e a d d i t i o n a l l y u n c o a t e d a n d c l o s e l y p a c k e d i n t h e G l e n n i e a n d M u n i s i n g f r a g i p a n s ( F i g u r e s 5 . 2 0 B - D ) . A c l o s e - u p o f F i g u r e 5 . 2 0 D r e v e a l e d t h a t t h e c o a t i n g m a t e r i a l w a s a c c u m u l a t e d i n t h e d e p r e s s i o n b o t t o m s a n d w a s c o m p o s e d o f c l a y - s i z e d m a t e r i a l t h a t a p p e a r e d t o b e a m o r p h o u s b a s e d o n i t s s u r f a c e m o r p h o l o g y . N o p r e s e n t a b l e E D S s p e c t r a w e r e c o l l e c t e d f o r t h i s m a t e r i a l d u e t o i t s t h i n , d i s c o n t i n u o u s n a t u r e . T h o m p s o n e t a l . ( 1 9 9 4 ) u s e d S E M , E D X R A , a n d v a r i o u s c h e m i c a l m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e c e m e n t e d n a t u r e o f a r e l i c t ( P l i o c e n e - a g e d ) h a r d p a n f o r m e d i n a l l u v i u m i n t h e c o a s t a l l o w l a n d s o f s o u t h e r n Q u e e n s l a n d , A u s t r a l i a . A n e l e c t r o n m i c r o g r a p h o f t h e p a n s u r f a c e c a p t u r e d t h e ” h o n e y c o m b ” s u r f a c e m o r p h o l o g y o f t h e h a r d p a n , w h i c h i s s e e m i n g l y s i m i l a r t o t h a t i n F i g u r e 5 . 2 0 . T h e a u t h o r s p o i n t e d o u t t h a t t h i s s u r f a c e m o r p h o l o g y r e s e m b l e s t h e T y p e 7 c o a t i n g o f F i t z p a t r i c k ( 1 9 9 3 ) , w h i c h h a s a n ” e g g b o x ” m o r p h o l o g y w h e n v i e w e d 1 8 2 5 0 u m . . ~ F i g u r e 5 . 2 0 . S e l e c t e l e c t r o n m i c r o g r a p h s s h o w i n g m i c r o p o t h o l e s a n d m i c r o p i t t i n g . A : F e l d h a u s e r 2 E / B ; B : M u n i s i n g ( B / E ) x ; C : G l e n n i e E x ; D : a c l o s e - u p o f C . w i t h a n S E M . T h o m p s o n e t a l . p r o v i d e d n o e x p l a n a t i o n f o r t h i s f e a t u r e ’ s m e c h a n i s m o f d e v e l o p m e n t . T h e y d i d , h o w e v e r , p r o v i d e E D X R A r e s u l t s o f t h e w e a k l y c r y s t a l l i n e o r a m o r p h o u s m a t e r i a l o n t h e f e a t u r e ’ s s u r f a c e . T h i s m a t e r i a l s h o w e d a s t r o n g s i l i c a p e a k a n d a p a r t i a l l y o b s c u r e d , b u t c l e a r A l p e a k . A l t h o u g h t h e a u t h o r s e n t e r t a i n e d t h e i d e a t h a t t h i s m a t e r i a l m a y b e r e l a t e d t o t h e v o l c a n i c o r i g i n o f t h e h a r d p a n ’ s u n d e r l y i n g m a t e r i a l , t h e y l a t e r w r o t e t h a t t h i s s c e n a r i o w a s ” d o u b t f u l . ” D u e t o t h e l a c k o f g e n e t i c a n d m e c h a n i s t i c ( g e o g e n i c o r p e d o g e n i c ) i n f o r m a t i o n p r o v i d e d b y T h o m p s o n e t a l . , I h a v e h a d 1 8 3 d i f fi c u l t y fi n d i n g s i m i l a r i t i e s b e t w e e n m y f r a g i p a n s a n d t h e i r A u s t r a l i a n h a r d p a n s o t h e r t h a n t h a t t h e y c o n t a i n v o i d - s u r f a c e f e a t u r e s w i t h a s i m i l a r m o r p h o l o g y a n d b o t h a r e f o r m s o f ” p a n s . ” T h i s t y p e o f s u r f a c e m o r p h o l o g y m a y p o s s i b l y h a v e m u l t i p l e g e n e t i c m e c h a n i s m s . L a n g o h r a n d P a j a r e s ( 1 9 8 3 ) a l s o o b s e r v e d a f e a t u r e s i m i l a r t o t h a t i n F i g u r e 5 . 2 0 i n b i s e q u a l f r a g i p a n s o i l s f o r m e d i n B e l g i a n l o e s s . T h i s ” m i c r o p o t h o l e ” o r ” m i c r o p i t ” “ m o r p h o l o g y w a s v i e w e d u s i n g m e s o s c o p i c m e t h o d s ( i . e . , s t e r e o g r a p h i c m i c r o s c o p e ) a n d w a s f o u n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h t h e s u r f a c e s o f d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s i n t h e f r a g i p a n . O c c u r r i n g i n b o t h t h e e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n h o r i z o n s , t h e s e d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s a r e p r i m a r i l y s k e l e t a n s 1 5 o n t h e u p p e r f a c e o f l e n t i c u l a r p l a t e s a n d a l o n g v u g h s , a n d a l o n g fi s s u r e s t h a t e x t e n d i n t o t h e u n d e r l y i n g B t h o r i z o n s . S k e l e s p o t s , e s s e n t i a l l y s i l t c o n c e n t r a t i o n s , a l s o o c c u r i n t h e i l l u v i a l f r a g i p a n h o r i z o n . S k e l e t a n s a r e c h a r a c t e r i z e d b y ( 1 ) a l a c k o f c o l l o i d a l m a t e r i a l , ( 2 ) a w e l l - s o r t e d f a b r i c o f s i l t g r a i n s , a n d ( 3 ) i n c l u s i o n o f f r a g m e n t e d c u t a n s . L a n g o h r a n d P a r a j e s p r o p o s e d t h a t s k e l e t a n s a n d t h e i r m i c r o p i t o r m i c r o p o t h o l e s u r f a c e s f o r m e d a s a r e s u l t o f h i g h - e n e r g y w a t e r - fl o w t h r o u g h t h e f r a g i p a n , p o s s i b l y i n r e s p o n s e t o p e r i o d s o f t h a w i n g f o l l o w i n g t h e h o r i z o n b e i n g d e e p l y f r o z e n . T h e t e n u o u s e v i d e n c e o f f r o s t a c t i v i t y w i t h i n t h e s e 1 ‘ ” M i c r o p i t s ” a r e < 3 0 0 u m i n d i a m e t e r , w h e r e a s ” m i c r o p o t h o l e s ” r a n g e f r o m 3 0 0 t o 5 , 0 0 0 u m i n d i a m e t e r a c c o r d i n g t o L a n g o h r a n d P a j a r e s ( 1 9 8 3 ) . 1 5 S k e l e t a n s a r e d e fi n e d a s ” s k e l e t o n g r a i n s a d h e r i n g t o a c u t a n i c [ c o a t i n g ] s u r f a c e ” ( B r e w e r , 1 9 6 4 , p . 2 1 7 ) . 1 8 4 f r a g i p a n s p r o v i d e d b y L a n g o h r a n d P a j a r e s w a s l e n t i c u l a r - p l a t y s t r u c t u r e , m i c r o p o t h o l e - o r m i c r o p i t - m i c r o m o r p h o l o g y , a n d t h e k n o w l e d g e o f a p e r i g l a c i a l e n v i r o n m e n t d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s o i l s s t u d i e d . T A X O N O M I C C L A S S I F I C A T I O N O F P E D O N S D I A G N O S T I C H O R I Z O N S A N D C H A R A C T E R I S T I C S P r o fi l e d e s c r i p t i o n s b a s e d o n fi e l d o b s e r v a t i o n s ( A p p e n d i x A ) , a s w e l l a s p h y s i c a l a n d c h e m i c a l l a b o r a t o r y d a t a ( A p p e n d i c e s D a n d E ) w e r e u s e d t o I i d e n t i f y d i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s i n e a c h o f t h e f o u r p r o fi l e s , a s d e fi n e d i n S o i l T a x o n o m y ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . T a b l e 5 . 1 5 c o n t a i n s a s u m m a r y o f t h e d i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s d e s c r i b e d i n t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . T h e s e d a t a e n a b l e d m e t o c l a s s i f y a n d n a m e e a c h p r o fi l e . A l l f o u r p r o fi l e s s h o w e d e v i d e n c e o f h a v i n g a t l e a s t o n e l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ( F i g u r e 5 . 3 ; T a b l e 5 . 1 5 ) . A l l p r o fi l e s h a v e a l b i c a n d a r g i l l i c h o r i z o n s . T h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n p r o fi l e s c o n t a i n s p o d i c h o r i z o n s ; t h e M u n i s i n g a n d F e l d h a u s e r p r o fi l e s h a v e l a m e l l a e ( a f e a t u r e o f t e n a s s o c i a t e d w i t h A l fi s o l s ) . G l o s s i c h o r i z o n s , i n d i c a t i v e o f a r g i l l i c - h o r i z o n d e g r a d a t i o n , a r e p r e s e n t i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , a n d M u n i s i n g p r o fi l e s . A l l f o u r p r o fi l e s h a v e a h o r i z o n t h a t , a t t h e t i m e o f s a m p l i n g , m e t t h e c r i t e r i a f o r f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s . T h e s e h o r i z o n s i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s a l s o m e e t t h e c r i t e r i a f o r a f r a g i p a n ( d i s c u s s e d i n t h e n e x t s e c t i o n ) . 1 8 5 T a b l e 5 . 1 5 . D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s f o u n d i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . F e l d h a u s e r G l e n n i e M u n i s i n g C h a m p i o n D i a g n o s t i c h o r i z o n s S u r f a c e o c h r i c ( A ) ( A ) ( A ) ( A ) e p i p e d o n a l b i c ( E ) ( E ; E x ) ( E ; 4 E & B t ) ( E , 3 E x ) a r g i l l i c ( 3 E ’ & B t ) ( t h ) ( B B t ; 4 E ’ & l _ 3 t ) ( 3 t h ) m . ( B w l ; 2 B w 2 - g c a m b l c 3 ) ( B w 1 , B w 2 ) ( Z B / E ) n o “ a : s . ( E x ; ( E / B ) x ; ( ( B / E ) x ; ( E / B ) x ; . 3 f r a g i p a n n o t h ) 3 ( E / B ) x ’ ) ( 3 1 3 x , 3 t h ) - ( ( B / E ) X ; ( E / B ) X ; g l o s s r c ( 2 E / B ) ( ( E / B ) x ) 2 3 / E ; 3 ( E / B ) x ’ ) n o s p o d i c n o n o ( B h s ; l e - 3 ) ( B h s ) D i a g n o s t i c s o i l c h a r a c t e r i s t i c s ( E - E x - ( E ; ( B / E ) X ; a l b i c m a t e r i a l s ( E ; 2 E / B ) ( E / , B ) ’ ) ( E / B ) x ; 2 B / E ; ( E ; 3 E x ) " 3 ( E / B ) x ’ ; 4 E & B t ) f r a g i c s o i l ( E x ; ( E / B ) x ; ( ( B / B ) x ; ( E / B ) x ; . p r o p e r t i e s ( 2 1 3 / B ) t h ) 3 ( E / l e ' ) ( 3 E x ' 3 t h ) l a m e l l a e ( 3 E ’ & B t ) n o ( 4 E ’ & B t ) n o l ' t h l ' d i s c o r l t i r f h l l i g e g y e s ( 2 ) y e s ( 1 ) y e s ( 3 ) y e s ( 3 ) U s i n g t h e fi e l d - a n d l a b - c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a a l o n g w i t h t h e d i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s , I w a s a b l e t o c l a s s i f y e a c h p e d o n a c c o r d i n g t o S o i l T a x o n o m y ( T a b l e 5 . 1 6 ) . T h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e s o i l s a r e A l fi s o l s ; M u n i s i n g a n d C h a m p i o n a r e S p o d o s o l s . T h e g r e a t g r o u p t a x o n o m i c c l a s s e s r e fl e c t t h e p r e s e n c e o f g l o s s i c h o r i z o n s ( F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e ) o r f r a g i p a n s ( M u n i s i n g a n d C h a m p i o n ) o r b o t h ( G l e n n i e ) . ” O x y a q u i c ” i s t h e a d j e c t i v e u s e d t o d e s c r i b e 1 8 6 T a b l e 5 . 1 6 . T a x o n o m i c c l a s s i fi c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . O r d e r S u b g r o u p 1 1 1 F a m i l y S e r i e s A l f i s o l s G c l ) d ( s ) s : % f l c f s C o a x i q i a i r y fi g a x e d , F e l d h a u s e r l o a m ( v a r i a n t ) A l fi s o l s F r a i l g g fl d g l f s c o a fi i i z g g g g ‘ e d ’ G l e n n i e l o a m y s a n d S p o d o s o l s A 1 1 5 : : g i g r x t h z c d f c C o a r s a e g p l a z y g i g fi x e d , M u n i s i n g fi n e s a n d y l o a m S p o d o s o l s F g g f r c t l h l i c d s C o a r s i i g a r f r l r i y g i g u x e d , C h a m p i o n g r a v e l l y l o a m 1 s u b o r d e r f o r m a t i v e e l e m e n t s : ” p g ” : u d i c m o i s t u r e r e g i m e ; ” 9 r _ t h ” : c o m m o n ; ” _ a _ l f ” a n d ” p d ” : f o r m a t i v e e n d i n g s f o r A l fi s o l s a n d S p o d o s o l s , r e s p e c t i v e l y 1 g r e a t g r o u p f o r m a t i v e e l e m e n t s : ” g l o i ” : p r e s e n c e o f a g l o s s i c h o r i z o n ; ” f r a g l o s s ” : p r e s e n c e o f a f r a g i p a n a n d g l o s s i c h o r i z o n ; ” fi g i ” : p r e s e n c e o f a f r a g i p a n # s u b g r o u p a d j e c t i v e s : ” o x y a g u i c ” : a e r a t e d ; ” a l fi c ” : a r g i l l i c h o r i z o n l i k e t h a t o f A l f i s o l s ; * b a s e s a t u r a t i o n ( 2 3 5 % i n s o m e p a r t o f a n a r g i l l i c h o r i z o n ) c r i t e r i o n f u l fi l l e d b a s e d o n S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f [ A c c e s s e d 2 0 0 1 ] a l l f o u r s o i l s a t t h e s u b g r o u p l e v e l i n d i c a t i n g s a t u r a t e d c o n d i t i o n s f o r a p o r t i o n o f t h e y e a r , y e t t h e s o i l s ’ m a t r i x c o l o r s d o n o t r e fl e c t r e d u c i n g c o n d i t i o n s . T h i s c o n d i t i o n ( i . e . , e p i s a t u r a t i o n ) i n t h e f o u r p r o fi l e s i s d u e t o s e a s o n a l l y p e r c h e d z o n e s o f s a t u r a t i o n t h a t a r e p r o b a b l y a s s o c i a t e d w i t h t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . M u n i s i n g a l s o h a s ” A l fi c ” a s a s u b g r o u p a d j e c t i v e b e c a u s e i t h a s a n a r g i l l i c h o r i z o n . T h e f a m i l y d e s c r i p t o r s p r o v i d e i n f o r m a t i o n o n p a r t i c l e - s i z e , m i n e r a l o g y , r e a c t i o n , a n d s o i l t e m p e r a t u r e c l a s s e s “ f o r e a c h s o i l . I n t e r m s o f t h e i r O S D s , t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e I i n v e s t i g a t e d i s a s e r i e s v a r i a n t . F i r s t , t h e p r o fi l e l a c k e d a n a r g i l l i c h o r i z o n a b o v e t h e l a m e l l a e . S e c o n d , 1 5 A d d i t i o n a l d e s c r i p t o r s w e r e n o t u s e d b e c a u s e o f i n s u f fi c i e n t d a t a . 1 8 7 a t t h e t i m e o f fi e l d d e s c r i p t i o n t h e 2 E / B h o r i z o n e x h i b i t e d f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s . B e c a u s e s o m e o f t h e c r i t e r i a f o r i d e n t i f y i n g f r a g i c p r o p e r t i e s i n t h e fi e l d , s u c h a s r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s , b r i t t l e n e s s , a n d r u p t u r e r e s i s t a n c e , a r e t i m e - s p e c i fi c ( i . e . , s e a s o n a l i n n a t u r e , o r v a r i a b l e i n i t s e x p r e s s i o n b a s e d o n s o i l m o i s t u r e c o n t e n t , o r b o t h ) , t h e s e p r o p e r t i e s m a y o r m a y n o t b e p r e s e n t a t d i f f e r e n t t i m e s o f t h e y e a r . N e v e r t h e l e s s , c r i t e r i a f o r f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s w e r e m e t b y t h e I 2 E / B h o r i z o n a t t h e t i m e o f s a m p l i n g a n d a r e e x t r a n e o u s t o t h e s e r i e s . T h e o t h e r p e d o n s f a l l w i t h i n t h e r a n g e o f p r o p e r t i e s a n d c r i t e r i a f o r e a c h s o i l s e r i e s . F R A G I C S O I L P R O P E R T I E S A N D F R A G I P A N S A s p r e s e n t e d e a r l i e r ( C h a p t e r 2 ) f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a r e t h e m o s t f u n d a m e n t a l a n d e s s e n t i a l p r o p e r t i e s o f a f r a g i p a n . A l l f o u r p r o fi l e s h a v e a t l e a s t o n e h o r i z o n w i t h f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ( T a b l e 5 . 1 7 ) . I n o r d e r f o r a h o r i z o n t o e x h i b i t f u l l ” f r a g i p a n c h a r a c t e r ” t h o u g h , i t m u s t s a t i s f y a d d i t i o n a l r e q u i r e m e n t s f o r t h i c k n e s s a n d v o l u m e 1 7 . T h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s h a v e f r a g i c h o r i z o n s t h a t m e e t t h e c r i t e r i a f o r f r a g i p a n h o r i z o n s ( T a b l e 5 . 1 8 ) ; t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e d o e s n o t . 1 7 T h e v o l u m e r e q u i r e m e n t , a s i t h a s b e e n r e f e r r e d t o , i s t h a t a l a y e r n e e d s a ” fi r m o r fi r m e r r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s , a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e a t o r n e a r fi e l d c a p a c i t y , a n d v i r t u a l l y n o r o o t s ” i n 2 6 0 % o f i t s v o l u m e ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 , p . 4 1 ) . 1 8 8 T a b l e 5 . 1 7 . R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l a g g r e g a t e s w i t h f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s ( i . e . , f r a g i c h o r i z o n s ) , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . ” Y e s ” i n a c e l l i n d i c a t e s a l l f r a g i c h o r i z o n s i n t h a t p r o fi l e m e e t t h e c r i t e r i a u n l e s s s p e c i fi c h o r i z o n s a r e p r o v i d e d . F e l d h a u s e r G l e n n i e M u n i s i n g C h a m p i o n R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n s d e n s i t y a n d b r i t t l e n e s s ( r e g a r d l e s s o f o r i g i n ) y e s y e s y e s y e s a n d g o r i e n t e d c l a y 1 _ y e s y e s y e s 5 o r ( t h ) ( 3 t h ) g ) r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s 1 & o r y e s y e s y e s y e s E s t r o n g o r m o d e r a t e s o i l 5 s t r u c t u r e y e s y e s y e s y e s { ' 9 o r 5 a l b i c - m a t e r i a l c o a t i n g s g r u n c o a t e d s i l t a n d s a n d y e s y e s g r a i n s , e i t h e r o n p e d y e s ( E X ; y e s ( 3 E x ) f a c e s o r i n s e a m s ( E / B ) x ) a n d a i r - d r y f r a g m e n t s s l a k e i n y e s y e s y e s y e s w a t e r a n d fi r m o r fi r m e r r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s 8 ; b r i t t l e y e s y e s y e s y e s m a n n e r o f f a i l u r e 1 a n d m a t r i x r e s t r i c t s r o o t e n t r y 1 y e s y e s y e s y e s H o r i z o n s w i t h f r a g i c s o i l 2 1 3 / B E x ; ( E l B ) x ; 5 3 3 : : 3 E x ; : 3 t h “ W m “ B “ 3 ( E / B ) x ’ 1 f e a t u r e m u s t b e p r e s e n t i n m a t r i x Q “ o n p e d f a c e s ; 1 f e a t u r e i s o b s e r v a b l e w h e n s o i l a g g r e g a t e i s a t o r n e a r fi e l d c a p a c i t y 1 8 9 T a b l e 5 . 1 8 . R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n h o r i z o n s , b a s e d o n t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) . ” Y e s ” i n a c e l l i n d i c a t e s a l l f r a g i c h o r i z o n s i n t h a t p r o fi l e m e e t t h e c r i t e r i a u n l e s s s p e c i fi c h o r i z o n s a r e p r o v i d e d . F e l d h a u s e r G l e n n i e M u n i s i n g C h a m p i o n R e q u i r e d c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n h o r i z o n s h o r i z o n i s 2 1 5 c m t h i c k a n d y e s y e s y e s y e s 9 d e n s i t y a n d b r i t t l e n e s s . 3 3 a n d y e s y e s y e s y e s 5 5 0 c l a y : o r i e n t e d p r fi l m s y e s y e s 0 n o y e s " g o r ( t h ) ( B t h ) E a l b i c m a t e r i a l s e s ( 3 : : e s y e s 5 a n d / o r y ( E / B ) x ) y ( 3 E x ) E r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s a n ( . 1 . s o i l s t r u c t u r e y e s y e s y e s y e s a n d s o i l s t r u c t u r e 1 : v c p r , c p r , a b k , o r s b k o f a n y g r a d e ; g r w e a k y e s y e s y e s y e s s t r u c t u r e o f a n y s i z e ; g r m a s s r v e a n d 2 1 0 c m b e t w e e n s t r u c t u r a l n o y e s y e s y e s u n i t s a n d a i r - d r y f r a g m e n t s s l a k e i n y e s y e s y e s y e s w a t e r a n d fi r m g r fi r m e r r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s a n d b r i t t l e n o y e s y e s y e s m a n n e r o f f a i l u r e a n d v i r t u a l l y n o r o o t s i n 2 6 0 % o f h o r i z o n E x ; ( B / E ) x ; F r a g i p a n h o r i z o n s n o n e ( E / B ) x ; ( E / B ) x ; 3 E x ; S t h t h 3 ( E / B ) x ’ 1 v c p r : v e r y c o a r s e p r i s m a t i c ; g p _ r : c o l u m n a r ; fl : a n g u l a r b l o c k y ; s b k : s u b a n g u l a r b l o c k y 1 9 0 F R A G I C - P R O P E R T Y E X P R E S S I O N I n t h i s s e c t i o n I f o c u s o n f r a g i c - a n d f r a g i p a n - h o r i z o n e x p r e s s i o n i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s . I d e s c r i b e t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s i n t e r m s o f t h e m o s t c o m m o n l y r e p o r t e d a t t r i b u t e s i n t h e l i t e r a t u r e ( T a b l e 2 . 3 ) . I a l s o c o m p a r e t h e e x p r e s s i o n o f t h e s e a t t r i b u t e s w i t h i n a n d a m o n g t h e p r o f i l e s . E v a l u a t i n g t h e f r a g i c a t t r i b u t e s a n d c o m p a r i n g t h e i r e x p r e s s i o n a l l o w e d m e t o a s s e s s o r r a n k t h e p r o fi l e s i n t e r m s o f f r a g i p a n d e v e l o p m e n t , o r p o s s i b l y , e v o l u t i o n . S I T E C H A R A C T E R I S T I C S F r a g i p a n s a r e f o u n d i n l o c a t i o n s w i t h u n i q u e s i t e c h a r a c t e r i s t i c s , r e l a t e d t o c l i m a t e , p a r e n t m a t e r i a l , a n d v e g e t a t i o n . T h e f o u r p e d o n s I s t u d i e d h a v e u d i c a n d f r i g i d m o i s t u r e a n d t e m p e r a t u r e r e g i m e s , r e s p e c t i v e l y , w h i c h a r e w i t h i n t h e r a n g e t y p i c a l l y a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s ( s e e H u d n a l l a n d W i l l i a m s , 1 9 8 9 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ) . P a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e f o u r p e d o n s w e r e ” t r a n s p o r t e d , ” a c o m m o n t r a i t o f f r a g i p a n s o i l s ( C i o l k o s z a n d W a l t r n a n , 2 0 0 0 ) . F r a g i p a n s a r e o f t e n f o r e s t e d ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) ; a l l f o u r p e d o n s s t u d i e d a r e l o c a t e d i n p r i m a r i l y m i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t s . S O L U M C H A R A C T E R I S T I C S F r a g i p a n s o i l s s e e m t o s h a r e a n u m b e r o f s o l u m c h a r a c t e r i s t i c s . W h i l e f r a g i p a n s o i l s h a v e b e e n r e p o r t e d w i t h a v a r i e t y o f d r a i n a g e c l a s s e s ( L i n d b o 1 9 1 a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ) , a l l f o u r p e d o n s s t u d i e d h e r e a r e m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d a n d p r o b a b l y h a v e s e a s o n a l l y p e r c h e d z o n e s o f s a t u r a t i o n ( i . e . , e p i s a t u r a t i o n o c c u r s f o r r o u g h l y 3 t o 5 w e e k s d u r i n g t h e a u t u m n a n d s p r i n g i n t h e F e l d h a u s e r p e d o n a n d f r o m N o v e m b e r t o M a y i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p e d o n s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) ) . T h e f r e q u e n c y , d u r a t i o n , a n d i n t e n s i t y o f t h i s e p i s a t u r a t i o n l e a d t o o x y a q u i c c o n d i t i o n s i n t h e f o u r p r o fi l e s , c h a r a c t e r i z e d b y t h e p r e s e n c e o f r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s b u t n o t a r e d u c e d m a t r i x . N o t o n l y i s s e a s o n a l d r a i n a g e i m p e d a n c e a f r e q u e n t l y d e s c r i b e d f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c , b u t s o i s r o o t i m p e d a n c e ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . F r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h e f o u r p e d o n s i n h i b i t r o o t p e n e t r a t i o n t o v a r y i n g d e g r e e s . F e l d h a u s e r 2 E / B r e s t r i c t s r o o t s m i n i m a l l y , w h e r e a s t h e G l e n n i e t h r e s t r i c t s a m a j o r i t y o f r o o t p e n e t r a t i o n ; M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s e x h i b i t i n t e r m e d i a t e d e g r e e s o f r o o t r e s t r i c t i o n ( A p p e n d i x A ) . H O R I Z O N C H A R A C T E R T I S T I C S P E D O G E N I C O R I G I N F r a g i p a n s , t h e m s e l v e s , s e e m t o h a v e c e r t a i n f e a t u r e s i n c o m m o n . A c c o r d i n g t o t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) , f r a g i p a n s e x h i b i t a n d a r e a s s o c i a t e d w i t h a n u m b e r o f ( m o r p h o l o g i c a l , h o r i z o n a t i o n , a n d s i t e ) c h a r a c t e r i s t i c s t h a t a r e e v i d e n c e o f t h e i r p e d o g e n i c o r i g i n ( a s o p p o s e d t o a g e o g e n i c o r i g i n f o r C d h o r i z o n s , f o r e x a m p l e ) . T h e f o u r p e d o n s s t u d i e d a r e s i m i l a r i n t e r m s o f t h e s e 1 9 2 p e d o g e n i c f e a t u r e s a n d h a v e v a r i a b l e e x p r e s s i o n i n o n l y a c o u p l e t r a i t s ( T a b l e 5 . 1 9 ) . F o r e x a m p l e , t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d G l e n n i e a n d f r a g i p a n h a v e g r a d u a l u p p e r b o u n d a r i e s , w h e r e a s t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s h a v e m o r e c l e a r o r a b r u p t u p p e r b o u n d a r i e s . A d d i t i o n a l l y , t h e p a r e n t m a t e r i a l f o r t h e G l e n n i e p e d o n c o n t a i n s a p p r e c i a b l e c a r b o n a t e s a n d a l o a m t e x t u r e . T h e p a r e n t m a t e r i a l f o r t h e F e l d h a u s e r p e d o n a l s o c o n t a i n s c a r b o n a t e s ( S c h a e t z l , 2 0 0 0 ) . I n t h e o t h e r p r o fi l e s t h o u g h , p a r e n t m a t e r i a l s l a c k c a r b o n a t e s a n d h a v e c o a r s e r t e x t u r e s ( i . e . , s a n d , l o a m y c o a r s e s a n d , c o a r s e s a n d ) . T H I C K N E S S A N D T E X T U R E F r a g i p a n s m u s t b e > 1 5 c m t h i c k ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . F r a g i p a n t h i c k n e s s h a s b e e n u s e d t o a s s e s s f r a g i p a n e x p r e s s i o n ( V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r , 1 9 6 6 ; D a n i e l s e t a l . , 1 9 6 6 ) . T h e F e l d h a u s e r p r o fi l e h a s a t h i n f r a g i c h o r i z o n ( 2 9 c m ) , f o l l o w e d b y t h e C h a m p i o n ( 4 1 c m ) , M u n i s i n g ( 6 7 c m ) , a n d G l e n n i e ( 9 1 c m ) f r a g i p a n s . I n t e r m s o f t e x t u r e , f r a g i p a n s a r e g e n e r a l l y d e s c r i b e d a s l o a m y w i t h a l o w c l a y c o n t e n t ( 1 3 t o 2 5 % c l a y i s m o s t c o m m o n ) ( P e t e r s o n e t a l . , 1 9 7 0 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . T h e t e x t u r e o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h e r e a r e l o a m y ( r a n g i n g f r o m l o a m y s a n d t o s a n d y c l a y l o a m ) a n d h a v e l o w c l a y c o n t e n t s ( 2 t o 2 8 % ) . M e a n f r a g i c h o r i z o n a n d f r a g i p a n t e x t u r e s w e r e c a l c u l a t e d f o r e a c h p r o fi l e u s i n g m e a n s a n d , s i l t , a n d c l a y c o n t e n t s ( F i g u r e 5 . 2 1 ) . T h e M u n i s i n g f r a g i p a n h a s t h e c o a r s e s t m e a n t e x t u r e , f o l l o w e d b y G l e n n i e , C h a m p i o n , a n d F e l d h a u s e r . 1 9 3 T a b l e 5 . 1 9 . C h a r a c t e r i s t i c s c o n s i d e r e d e v i d e n c e o f a p e d o g e n i c o r i g i n f o r f r a g i p a n s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . F e l d h a u s e r G l e n n i e M u n i s i n g C h a m p i o n C l a y : o r i e n t e d o r n o y e s e s y e s fi l m s 1 ( t h ) y ( 3 1 3 a ) A l b i c m a t e r i a l s o r e s y e s e s y e s c o a t i n g s 1 y ( E x , ( E / B ) x ) y ( 3 E x ) m o d v e s t r o n g w e a k t h i c k s t r o n g S o i l s t r u c t u r e 1 fi n e a b k y m e d / c o a r s e p l a t y ; m o d fi n e / m e d s b k m e d a b k S b k / a b k R e d o x i m o r p h i c ( f a i n t ) “ fi l m ” ( f a i n t , d e p l e t i o n s & f e a t u r e s d e p l e t i o n s p r o m i n e n t ) p r o r r u n e n t ) c o n c e n t r a t i o n s d e p l . 8 ; c o n c . d e p l . 8 r c o n c . R o u h l r a l l e l t o s o i l 3 1 % ; } : y e s y e s y e s y e s A b r u p t u p p e r g r a d u a l g r a d u a l a b r u p t c l e a r b o u n d a r y u p p e r b n d y u p p e r b n d y u p p e r b n d y u p p e r b n d y ( 5 0 - 1 0 0 c m d e e p ) ( 4 4 c m ) ( 6 9 c m ) ( 6 6 c m ) ( 3 7 c m ) P a r e n t m a t e r i a l s : ( 1 ) s a n d ; ( 1 ) l o a m ; ( 1 ) c o a r s e ( 1 ) l o a m y ( 1 ) l o a m y t e x t u r e , ( 2 ) s l i g h t l y ( 2 ) s t r o n g l y s a n d ; c o a r s e ( 2 ) f e w C a C O a e f f e r v e s - e f f e r v e s c e n t ; ( 2 ) n o n e ; s a n d ; ( 3 ) e v i d e n t 3 i o ’ r c e n t ‘ : ( 3 ) 3 1 % s i , ( 3 ) 3 % s i , ( 2 ) n o n e ; f j , t t ( 3 ) 3 0 / 0 8 1 , 1 0 % V f S 5 0 / 0 V f S ( 3 ) 1 8 0 / 0 S i , V 5 C O “ e “ 2 % v f s 7 % v a g ) 2 : 1 2 : 3 1 : o t h e r a l b i c , c a m b i c a l b i c , c a m b i c a l b i c , s p o d i c a l b i c , s p o d i c S o i l h a s v e r t i c a l w a t e r i n fi l t r a t i o n y e s y e s y e s y e s A t d t h s t h a t r a r e l i l p fi e e z e Y e s " Y e s " y e s " Y e s " . . . E x : e l u v i a l , ( B / E ) x , E . 1 . 1 5 5 3 3 1 1 0 ’ ‘ 1 ' “ v a 2 E / B : b o t h ( E / B ) x : b o t h , ( E / B ) x , & : B x ' f fl ‘ l m a i a ’ l t h : i l l u v i a l ( E / B ) x ’ : b o t h 1 " : “ V I n l o w e r s e q u u m o f e s b i s e q u a l s o i l s y e s y e s y e s y F o r e s t e d y e s y e s y e s y e s 1 f e a t u r e m u s t b e p r e s e n t i n m a t r i x p r ; o n p e d f a c e s ; 1 m o _ d : m o d e r a t e ; g i g g : m e d i u m ; fl : a n g u l a r b l o c k y ; fl : s u b a n g u l a r b l o c k y ; " _ s _ i : s i l t ; v _ f s : v e r y f i n e s a n d ; 1 b a s e d o n S c h a e t z l ( 2 0 0 0 ) ; " b a s e d o n I s a r d a n d S c h a e t z l ( 1 9 9 8 ) 1 9 4 j — % c l a y 1 0 0 - 9 0 e f r a g i p a n 8 0 O t r a g i c h o n z o n 7 0 6 0 c l a y s o . “ o r S I I t y 4 0 c l a y 3 8 W ' I t y I I c l a y 8 ' C . Y o a m c l a m l o a m 3 o : 1 _ _ . \ g . 8 . , 1 3 3 - W Y c l a y I o m 2 0 . L . » g _ ‘ ‘ l o a m ‘ . . ( p ] g G l e n n i e i " l o a m y 1 0 j 3 ’ ” l o a m y “ , a g e , - _ p q ( A * * d y u n i s m g s a n d 0 8 ’ ' ' ” " ‘ C h a m p I ‘ O f I n d 0 1 0 2 0 3 0 4 O 5 O 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 % s a n d F i g u r e 5 . 2 1 . T e x t u r e s c a l c u l a t e d w i t h m e a n p a r t i c l e - S i z e f r a c t i o n s f o r f r a g i c h o r i z o n s a n d f r a g i p a n s b y p r o fi l e p l o t t e d o n a t e x t u r a l t r i a n g l e . G r a y a r e a r e p r e s e n t s t h e f r a g i p a n t e x t u r a l c l a s s d e v e l o p e d b y P e t e r s o n e t a 1 . ( 1 9 7 0 ) f o r f r a g i p a n h o r i z o n s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l i n P e n n s y l v a n i a . S O I L S T R U C T U R E A l t h o u g h f r a g i p a n s a r e c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h v e r y c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e ( L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; W i t t y a n d K n o x , 1 9 8 9 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) , p o l y g o n s a n d t h e i r b l e a c h e d f a c e s m a y b e a b s e n t i n s o m e ( D a n i e l s e t a l . , 1 9 6 6 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . P o l y g o n a b s e n c e h a s b e e n p a r t i c u l a r l y n o t e d i n 1 9 5 c o a r s e - t e x t u r e d f r a g i p a n s ( W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ) , s u c h a s t h o s e s t u d i e d h e r e . N o n e o f t h e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h a v e p r i s m a t i c s t r u c t u r e . S t r u c t u r a l u n i t s o t h e r t h a n p r i s m s h a v e a l s o b e e n d e s c r i b e d i n f r a g i p a n s a n d m a y o b s c u r e p o l y g o n e x p r e s s i o n ( N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a ) . H o r n a n d R u t l e d g e ( 1 9 6 5 ) d e s c r i b e d a n g u l a r a n d s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e s i n f r a g i p a n s , w h i c h s e e m e d t o r e fl e c t p a r e n t - m a t e r i a l s t r u c t u r e . F u r t h e r m o r e , p l a t y o r l e n t i c u l a r s t r u c t u r e h a s b e e n d e s c r i b e d f o r f r a g i p a n s i n g l a c i a t e d r e g i o n s ( e . g . , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; L y f o r d e t a l . , 1 9 6 3 ; C r a m p t o n , 1 9 6 5 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; v a n V l i ' e t a n d L a n g o h r , 1 9 8 1 ; P a y t o n , 1 9 9 2 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h a v e e i t h e r w e l l - d e v e l o p e d a n g u l a r o r s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e , o r t h e y h a v e w e a k l y d e v e l o p e d p l a t y s t r u c t u r e ( M u n i s i n g ( B / E ) x a n d ( E / B ) x ) . W h i l e s o i l s t r u c t u r e h a s b e e n u s e d t o r e p r e s e n t f r a g i p a n e x p r e s s i o n ( G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 a ) , i t h a s a l s o b e e n s h o w n t o p r i m a r i l y r e fl e c t f r a g i p a n t e x t u r e ( G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 a ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ) . D E N S I T Y ( ) 1 , h a s t r a d i t i o n a l l y b e e n a n i m p o r t a n t d i s t i n g u i s h i n g c h a r a c t e r i s t i c o f f r a g i p a n s ( W i n t e r s a n d S i m o n s o n , 1 9 5 1 ; G r o s s m a n a n d C a r l i s l e , 1 9 6 9 ) . A l t h o u g h p b i s n o l o n g e r a t r a i t S p e c i fi c a l l y r e q u i r e d o f f r a g i p a n s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) a n d h a s b e e n s h o w n t o b e n e i t h e r u n i q u e t o f r a g i p a n s n o r c a p a b l e o f d i f f e r e n t i a t i n g b e t w e e n f r a g i p a n a n d n o n - f r a g i p a n h o r i z o n s ( L i n d b o e t a l . , 1 9 6 1 9 9 4 ) , i t r e m a i n s a u s e f u l f r a g i p a n t r a i t . T h u s , p b p r o v i d e s a m e a n s t o c o m p a r e h o r i z o n s w i t h i n a p r o fi l e a n d a s s e s s f r a g i p a n e x p r e s s i o n . T h e h i g h e s t ( ) 1 , v a l u e s i n t h e p e d o n s s t u d i e d o c c u r i n t h e f r a g i p a n , a n d t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n h a s a p b h i g h e r t h a n i t s o v e r l y i n g h o r i z o n s . T h e h i g h e s t p t , v a l u e s f o r e a c h p r o fi l e w e r e : 1 . 6 g / c m 3 ( F e l d h a u s e r 2 E / B a n d C h a m p i o n 3 t h ) , 1 . 7 ( G l e n n i e ( E / B ) x ) , 1 . 9 ( M u n i s i n g ( B / B ) x ) . T h e p a v a l u e s , w e i g h t e d b y f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n t h i c k n e s s , f o r t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , a n d C h a m p i o n p r o f i l e s a r e 1 . 6 g / c m 3 , a n d M u n i s i n g i s 1 . 7 g / c m 3 . B R I T T L E N E S S A N D I T S C A U S A T I V E A G E N T ( S ) B r i t t l e n e s s ( i . e . , h a v i n g a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e ) i s a n o t h e r c r i t e r i o n f o r d i f f e r e n t i a t i n g b e t w e e n n o n - f r a g i p a n a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . B r i t t l e n e s s i s o f t e n u s e d , a l o n g w i t h r u p t u r e - r e s i s t a n c e , t o e v a l u a t e f r a g i p a n c o n s i s t e n c e . U s i n g t h i s t r a i t f o r a s s e s s i n g f r a g i p a n d e v e l o p m e n t , h o w e v e r , i s n o t r e c o m m e n d e d ( s e e L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ) f o r s e v e r a l r e a s o n s : ( 1 ) i t t e n d s t o b e s u b j e c t i v e a n d d i f fi c u l t t o r e p r o d u c e ( L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 ; L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ) , ( 2 ) i t v a r i e s w i t h f r a g i p a n e x p r e s s i o n ( L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ) , a n d ( 3 ) i t i s a l s o a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t ( L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ; S c h o e n e b e r g e r e t a l . , 1 9 9 8 ; S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . A l l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d h a d a b r i t t l e m a n n e r o f f a i l u r e w h e n d r y ( i . e . , a t o r n e a r fi e l d c a p a c i t y ) . T h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d m o s t o f t h e M u n i s i n g f r a g i p a n a r e fi r m . T h e C h a m p i o n a n d m o s t o f t h e G l e n n i e f r a g i p a n s a r e v e r y fi r m , i n t e r m s o f r u p t u r e r e s i s t a n c e . 1 9 7 W h i l e c o n s i s t e n c e , s p e c i fi c a l l y b r i t t l e n e s s , i s a g r e e d u p o n a s b e i n g a f r a g i p a n a t t r i b u t e , i t s c a u s a t i v e a g e n t ( s ) i s n o t . U n d e r s t a n d i n g t h e r o l e o f b r i t t l e n e s s i n f r a g i p a n e v o l u t i o n d e p e n d s o n t h e n a t u r e o f t h i s a g e n t ( s ) a n d i t s i d e n t i fi c a t i o n . L i n d b o a n d V e n e m a n ( 1 9 8 9 ) p r e s u m e d t h a t b r i t t l e n e s s , a s i n d i c a t e d b y t h e s u d d e n r u p t u r i n g o f f r a g i p a n p e d s , i s t h e r e s u l t o f p a r t i c l e c e m e n t a t i o n . S i m i l a r l y , t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) s t a t e d t h a t w e a k c h e m i c a l b o n d i n g m a y b e r e s p o n s i b l e f o r f r a g i p a n b r i t t l e n e s s , d e s p i t e t h e f a c t t h a t m a n y a g e n t s h a v e b e e n p r o p o s e d f o r f r a g i c - p r o p e r t i e s ( A p p e n d i x B ) . T h e y a d d e d t h a t c h e m i c a l b o n d i n g m a y o c c u r v i a o n e o r m o r e a g e n t s , w h i c h m a y v a r y d e p e n d i n g o n t h e t y p e o f f r a g i p a n s o i l . C h e m i c a l b o n d i n g a g e n t s , s u c h a s v a r i o u s f o r m s a n d c o m b i n a t i o n s o f F e , A l , a n d S i , h a v e m o s t o f t e n b e e n p r o p o s e d o r s u p p o r t e d a s t h e a g e n t o f f r a g i p a n b r i t t l e n e s s i n n o n - g l a c i a t e d r e g i o n s ( e . g . , A n d e r s o n a n d W h i t e , 1 9 5 8 ; G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 b ; H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; F r a n z m e i e r e t a l . , 1 9 7 8 ; N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 ; S t e i n h a r d t a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 9 ; S t e i n h a r d t e t a l . , 1 9 8 2 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 4 ; K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; b ; S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 ; A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 ; D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 ) . S o m e s t u d i e s i n g l a c i a t e d r e g i o n s , h o w e v e r , h a v e s u p p o r t e d t h e i n v o l v e m e n t o f c h e m i c a l b o n d i n g i n f r a g i p a n b r i t t l e n e s s p e r s e ( e . g . , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 a ; b ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 8 3 ) . M o r e f r e q u e n t l y t h o u g h , f r a g i p a n b r i t t l e n e s s i n g l a c i a t e d r e g i o n s h a s b e e n a t t r i b u t e d , a t l e a s t i n p a r t , t o c l a y 1 9 8 c o n t e n t o r a r r a n g e m e n t ( G i l e , 1 9 5 8 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; P a y t o n , 1 9 9 2 ) , o r p h y s i c a l a r r a n g e m e n t o f m i n e r a l g r a i n s ( A n t o i n e , 1 9 7 0 ; C r a m p t o n , 1 9 8 5 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) , o r b o t h ( G r o s s m a n a n d C l i n e , 1 9 5 7 ; K n o x , 1 9 5 7 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; L y f o r d e t a l . , 1 9 6 3 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; W a n g e t a l . , 1 9 7 4 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ; b ; P a y t o n , 1 9 9 3 a ) . W h e n c l a y c o n t e n t i s d i r e c t l y a t t r i b u t e d t o f r a g i p a n b r i t t l e n e s s , r e l a t i v e l y h i g h e x t r a c t i o n v a l u e s o f F e , A l , a n d S i a r e o f t e n t h o u g h t t o r e s u l t f r o m t h e i r a s s o c i a t i o n w i t h t h e c l a y ( L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 ; H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; S t e i n h a r d t e t a 1 , 1 9 8 2 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . M a n y a u t h o r s , h o w e v e r , r e g a r d l e s s o f l o c a t i o n o r t y p e o f f r a g i p a n s o i l h a v e f o u n d n o e v i d e n c e f o r c h e m i c a l b o n d i n g ( e . g . , N i k i f o r o f f e t a l . , 1 9 4 8 ; D e K i m p e , 1 9 7 0 ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 ; D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 ; V a n V l i e t a n d L a n g o h r , 1 9 8 1 ; V a n V l i e t - L a n o é , 1 9 8 5 ; 1 9 9 8 ; M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 ; C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ; A t t o u a n d B r u a n d , 1 9 9 8 ) . W i t h r e s p e c t t o t h e d a t a p r e s e n t e d h e r e , t h e r e a r e n o o b v i o u s a s s o c i a t i o n s a m o n g f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a n d e x t r a c t a b l e f o r m s o f F e , A l , a n d S i O z . T h i s i s e v i d e n c e d b y t h e g e n e r a l l a c k o f e x t r a c t a b l e - v a l u e m a x i m a i n f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . T h e e x t r a c t i o n d a t a , h o w e v e r , d o n o t e x c l u d e t h e p o s s i b i l i t y o f a f r a g i p a n b i n d i n g - a g e n t t h a t : ( 1 ) m a y b e c o m p o s e d o f a c o m b i n a t i o n o f e x t r a c t a b l e f o r m s p o s s i b l y p r e s e n t i n ” o p t i m a l ” a m o u n t s n o t i n d i c a t e d b y 1 9 9 p r o fi l e m a x i m a , o r ( 2 ) i s c o m p o s e d o f e l e m e n t s o r c o m p o u n d s o r b o t h n o t t a r g e t e d b y t h e s e l e c t i v e d i s s o l u t i o n m e t h o d s a n d a n a l y s e s e m p l o y e d . T h u s , t h e e x t r a c t i o n d a t a p r e s e n t e d f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s o f t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n p r o fi l e s n e i t h e r i n d e p e n d e n t l y c o n fi r m n o r r e f u t e t h e p r e s e n c e o f a p o s s i b l e b i n d i n g a g e n t . S L A K I N G N e a r l y a l l a c c o u n t s o f f r a g i p a n s i n c l u d e t h e p r o p e r t y o f S l a k i n g ( i . e . , t h e t e n d e n c y f o r a p e d t o f r a c t u r e o r c r u m b l e w h e n p l a c e d i n w a t e r ) . S l a k i n g r e m a i n s a n i m p o r t a n t f r a g i p a n t r a i t d e s p i t e t h e f a c t t h a t i t i s n e i t h e r u n i q u e t o f r a g i p a n s n o r e f f e c t i v e i n d i f f e r e n t i a t i n g f r a g i p a n f r o m n o n - f r a g i p a n h o r i z o n s a m o n g s o i l s ( H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; L i n d b o e t a l . , 1 9 9 5 ; L i n d b o a n d R h o t o n , 1 9 9 6 ) . A l l f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d s l a k e d w h e n p l a c e d i n w a t e r . S l a k i n g r a t e s ( s e e L i n d b o a n d R h o t o n , 1 9 9 6 ) w e r e n o t r e c o r d e d , a l t h o u g h t h i s p a r t i c u l a r t r a i t h a s b e e n s h o w n t o b e i n d i c a t i v e o f f r a g i p a n e x p r e s s i o n . P H A N D O R G A N I C M A T T E R B o t h l o w p H a n d o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t s ( r e l a t i v e t o o v e r l y i n g h o r i z o n s ) a r e c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t e n s h a r e d b y f r a g i p a n s ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d e x h i b i t e d l o w e r p H v a l u e s t h a n o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g h o r i z o n s a n d t h e i r o r g a n i c c a r b o n c o n t e n t s e i t h e r 2 0 0 a p p r o a c h o r a r e 0 % . N e i t h e r t r a i t , h o w e v e r , h a s b e e n u s e d i n t h e l i t e r a t u r e t o a s s e s s f r a g i p a n e x p r e s s i o n . R A N K I N G F R A G I C - P R O P E R T Y E X P R E S S I O N T o b e t t e r e v a l u a t e t h e d e g r e e o f f r a g i c - a n d f r a g i p a n - h o r i z o n d e v e l o p m e n t i n t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d , I r a n k e d t h e m . S i n c e n o S i n g l e f e a t u r e o r m e a s u r e o f f r a g i c - p r o p e r t i e s c a n b e u s e d t o c l a s s i f y f r a g i c e x p r e s s i o n o r d e v e l o p m e n t , I b a s e d m y a s s e s s m e n t o n a f e w , k e y f r a g i p a n t r a i t s . T r a i t s t y p i c a l l y u s e d i n t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e t o e v a l u a t e f r a g i p a n d e v e l o p m e n t a r e d e p t h t o t h e f r a g i p a n , f r a g i p a n t h i c k n e s s , a n d m a x i m u m f r a g i p a n b u l k d e n s i t y ( e . g . , D a n i e l s e t a l . , 1 9 6 6 ) . O t h e r t r a i t s , s u c h a s S i d ( H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ) , S i d / c l a y ( C h a r t r e s e t a l . , 1 9 9 0 ; T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 ) a n d S i d / F e d ( A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 ; T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 ) h a v e a l s o b e e n s h o w n t o b e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s . W h e n S i d , S i d / c l a y , a n d S i d / F E d c o n t e n t s r e a c h p r o fi l e m a x i m a i n f r a g i p a n h o r i z o n s , t h e s e v a l u e s h a v e t h e n b e e n u s e d a s i n d i c a t o r s o f f r a g i p a n d e v e l o p m e n t a n d e x p r e s s i o n . T h e s a m e d a t a p r e s e n t e d f o r t h e p r o fi l e s s t u d i e d , h o w e v e r , d o n o t a p p e a r t o b e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s : p r o fi l e m a x i m a d o n o t o c c u r i n t h e s e h o r i z o n s . F u r t h e r m o r e , w h i l e S i d f o r t h e f o u r p r o fi l e s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h c l a y , b o t h S i d a n d S i d / c l a y d o n o t r e v e a l a n y o b v i o u s a s s o c i a t i o n w i t h f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . T h u s , I a s s e s s e d f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n b a s e d p r i m a r i l y o n t h r e e ( q u a n t i t a t i v e ) c r i t e r i a : ( 1 ) d e p t h t o t h e u p p e r m o s t f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n , ( 2 ) 2 0 1 f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n t h i c k n e s s ( T a b l e s 5 1 5 4 ) , a n d ( 3 ) m a x i m u m f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n b u l k d e n s i t y ( A p p e n d i x D ) . T w o a d d i t i o n a l c r i t e r i a ( q u a l i t a t i v e ) a r e p r o v i d e d t o a s s i s t i n t h e f r a g i c - p r o p e r t y r a n k i n g : ( 1 ) r u p t u r e r e s i s t a n c e c l a s s a n d ( 2 ) h o r i z o n d e s c r i p t o r s b a s e d o n S o i l T a x o n o m y ( T a b l e s 5 . 1 - 5 . 4 , 5 . 1 7 , 5 . 1 8 ) . B a s e d o n t h e fi r s t t h r e e ( q u a n t i t a t i v e ) c r i t e r i a , t h e G l e n n i e p e d o n h a s t h e h i g h e s t f r a g i c - p r o p e r t y v a l u e s f o r t w o o f t h e t h r e e c r i t e r i a f o l l o w e d b y t h e M u n i s i n g p e d o n ( T a b l e 5 . 2 0 ) . T h u s , t h e s e p e d o n s S h o w t h e h i g h e s t ( G l e n n i e ) a n d s e c o n d h i g h e s t ( M u n i s i n g ) d e g r e e s o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n o f t h e f o u r p e d o n s . T h e F e l d h a u s e r a n d C h a m p i o n p r o fi l e s h a v e t h e s a m e m e a n r a n k i n g i n t e r m s o f t h e t h r e e ( q u a n t i t a t i v e ) c r i t e r i a . W h e n t h e a d d i t i o n a l c r i t e r i a ( i . e . , r u p t u r e r e s i s t a n c e a n d t a x o n o m i c d e s c r i p t o r ) a r e e x a m i n e d , h o w e v e r , t h e C h a m p i o n f r a g i p a n r a n k s h i g h e r t h a n t h e F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . T h e C h a m p i o n h o r i z o n s h a v e a h i g h e r c o m b i n e d , r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s t h a n t h e F e l d h a u s e r a n d a l s o q u a l i fi e s a s f r a g i p a n s , w h e r e a s t h e F e l d h a u s e r h o r i z o n e x h i b i t s f r a g i c p r o p e r t i e s a l o n e . T h u s , t h e C h a m p i o n p r o fi l e e x h i b i t s t h e t h i r d h i g h e s t d e g r e e o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n f o l l o w e d b y t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . B a s e d o n m o r p h o l o g i c a l p r o p e r t i e s a n d t a x o n o m y o f t h e f o u r p e d o n s s t u d i e d o n l y , f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n a p p e a r s t o b e b e s t d e v e l o p e d i n t h e G l e n n i e f r a g i p a n , f o l l o w e d b y t h e M u n i s i n g f r a g i p a n , C h a m p i o n f r a g i p a n , a n d F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . 2 0 2 T a b l e 5 . 2 0 . R a n k i n g t h e f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n i n t h e f o u r p e d o n s . 0 ) r e p r e s e n t s t h e h i g h e s t v a l u e f o r e a c h f r a g i c p r o p e r t y , f o l l o w e d b y ( 2 ) , O , a n d O . F e l d h a u s e r G l e n m e M u n i s i n g C h a m p i o n D e p t h 1 t o f r a g i c o r f r a g i p a n 4 2 6 7 6 6 3 7 h o r i z o n , c m ( 3 ( D Q ) G ) T h i c k n e s s o f f r a g i c o r f r a g i p a n 2 9 9 1 6 7 4 1 h o r i z o n , c m G ) ( D ® ® M a x i m u m a , i n f r a g i c o r 1 . 6 1 . 7 1 . 9 1 . 6 f r a g i p a n h o r i z o n , g / c m 3 @ 1 Q ) Q ) @ 1 A v e r a g e r a n k b a s e d o n f i r s t 3 . 3 1 . 3 1 . 7 3 . 3 t h r e e c r i t e r i a 6 ) O ) ® ® R u p t u r e r e s i s t a n c e i n f r a g i c fi ( m o s t l y ) v fi ( m o s t l y ) fi v fi o r f r a g i p a n h o r i z o n " ® ( D G ) S o i l T a x o n o m i c d e s c r i p t o r f r a g l c f r a g q l p a n f r a g é p a n f r a g é p a n D e g r e e o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n @ ® ® ® 1 O — h o r i z o n t h i c k n e s s w a s e x c l u d e d f r o m d e p t h c a l c u l a t i o n ; 1 F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n a n d C h a m p i o n f r a g i p a n h a v e t h e s a m e m a x i m u m p b ; # fl : fi r m ; v _ _ fi : v e r y fi r m ; b o t h fl a n d v fi a r e m o i s t r u p t u r e - r e s i s t a n c e c l a s s e s 2 0 3 W i l l i ) 3 I , : . £ 3 9 5 . € 9 3 3 3 , t . . . a } “ . w . . . ; . . . . . . . . . . . , . . v . i 3 . . . . V V . ‘ . . . . . . . m 3 . . . . . . . 3 3 ? . . . t : . 6 1 7 v £ 2 4 5 3 . . . . . - , " . 3 9 ! “ ! — ‘ m H E U a ‘ a R i u A e R Y r s i a y P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E D E C 1 2 Z U U J U N 0 3 2 0 0 3 6 / 0 1 e v o l n a o m m m m C H A P T E R S I X M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N I n t h i s c h a p t e r , I i n t r o d u c e s o m e o f t h e m o r e n o t e w o r t h y m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s t o p r o v i d e a f o u n d a t i o n f o r s u b s e q u e n t d i s c u s s i o n s . T h r o u g h t h e s e d i s c u s s i o n s I i n t e n d t o e v a l u a t e h o w w e l l t h e m a j o r f r a g i p a n m o d e l s e x p l a i n f r a g i p a n e v o l u t i o n i n M i c h i g a n . U p o n e v a l u a t i n g t h e m o d e l s , I p r e s e n t a n e w , s y n t h e s i z i n g a n d i n t e g r a t i n g m o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n i n s o m e M i c h i g a n s o i l s . B r i e f d i s c u s s i o n s o f m o d e l l i m i t a t i o n s a n d a c u r s o r y a s s e s s m e n t o f t h e m o d e l f o l l o w . T h e c h a p t e r c o n c l u d e s w i t h a n e v a l u a t i o n o f t h e g e o g r a p h i c a l a n d p e d o l o g i c a l i m p l i c a t i o n s o f t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n ( M M F E ) . M o d e l s f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n u s u a l l y i n c l u d e p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h e i t h e r p r o g r e s s i v e o r r e g r e s s i v e t y p e s o f p e d o g e n i c p a t h w a y s . T h r e e o f t h e m o s t w i d e l y c i t e d , s u p p o r t e d , a n d t e s t e d o f t h e s e m o d e l s w e r e p u b l i s h e d t o g e t h e r i n a b o o k e n t i t l e d F r a g i p a n s : T h e i r O c c u r r e n c e , C l a s s i fi c a t i o n , a n d G e n e s i s ( S m e c k a n d C i o l k o s z ( e d s ) , 1 9 8 9 ) . I n t h i s b o o k , S m e c k e t a 1 . ( 1 9 8 9 ) , K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 9 ) , a n d B r y a n t ( 1 9 8 9 ) p r e s e n t e d t h e i r m o d e l s o f f r a g i p a n d e v e l o p m e n t b a s e d p r i m a r i l y o n f r a g i p a n s f o r m e d i n l o e s s . P r i o r t o t h a t , H a r l a n a n d a s s o c i a t e s ( 1 9 7 7 ) p r o p o s e d a m o d e l f o r l o e s s - f r a g i p a n f o r m a t i o n t h a t h a s a l s o b e e n c i t e d w i d e l y . M o d e l s f o r l o e s s - f r a g i p a n g e n e s i s h a v e g e n e r a l l y n o t b e e n a p p l i e d t o f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a l d r i f t o r o t h e r p a r e n t m a t e r i a l s ( i . e . , a l l u v i u m , 2 0 4 c o l l u v i u m , a n d r e s i d u u m ) . S o m e m o d e l s , h o w e v e r , h a v e b e e n d e v e l o p e d f o r f r a g i p a n s f o r m e d i n g l a c i a t e d a r e a s , b u t t h e y h a v e n o t b e e n a s w i d e l y c i t e d o r t e s t e d a s t h o s e f o r l o e s s f r a g i p a n s . I n t h i s s e c t i o n , I p r e s e n t a s e l e c t n u m b e r o f m o d e l s t h a t e x p l a i n f r a g i p a n e v o l u t i o n . I b e g i n w i t h f o u r o f t h e m o s t w i d e l y c i t e d m o d e l s a n d c o n t i n u e w i t h m o d e l s d e v e l o p e d f o r f r a g i p a n s i n g l a c i a t e d a r e a s . O t h e r m o d e l s a r e p r e s e n t e d t h a t m a y h e l p t o e x p l a i n a d d i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f o u r p e d o n s s t u d i e d . I t h e n d i s c u s s t h e m o d e l s t h a t s e e m m o s t a p p l i c a b l e o r u s e f u l i n e x p l a i n i n g t h e e v o l u t i o n o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d . I a l s o p r o p o s e a d d i t i o n s o r m o d i f i c a t i o n s t o t h e s e m o d e l s s o t h a t t h e y m a y b e t t e r a c c o u n t f o r t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d a n d , t h u s e x p l a i n t h e e v o l u t i o n o f M i c h i g a n ’ s f r a g i p a n s . W I D E L Y C I T E D M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N M O D E L 1 : H A R L A N E T A L . ( 1 9 7 7 ) A N D H A R L A N A N D F R A N Z M E I E R ( 1 9 7 7 ) I s o u t h w e s t I n d i a n a ; i l l u v i a l f r a g i p a n s i n m o n o s e q u a l s o i l s ; s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) I H a r l a n a n d a s s o c i a t e s p u b l i s h e d a s e t o f p a p e r s i n 1 9 7 7 t h a t e x p l o r e d l o e s s - f r a g i p a n f o r m a t i o n i n s o u t h w e s t I n d i a n a . T h e a i m o f t h e p a p e r s w a s t o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t o f l o e s s t h i c k n e s s o n s o i l d e v e l o p m e n t , c o n c e n t r a t i n g p a r t i c u l a r l y o n f r a g i p a n e x p r e s s i o n . B a s e d o n R u h e ’ s ( 1 9 7 3 ) ” w e t n e s s e f f e c t t h e o r y , ” f r a g i p a n s a r e e x p e c t e d t o b e c o m e b e t t e r e x p r e s s e d a s s o i l d r a i n a g e 2 0 5 d e c r e a s e s , w h i c h i s t h e r e s u l t o f t h i n n i n g l o e s s a b o v e a s l o w l y p e r m e a b l e p a l e o s o l . T h e f r a g i p a n s t h e y s t u d i e d w e r e f o u n d t o b e b e t t e r e x p r e s s e d w i t h d e c r e a s i n g l o e s s t h i c k n e s s ( a n d i n c r e a s e d d i s t a n c e f r o m t h e l o e s s s o u r c e ) , b u t o n l y i n t h e w e l l - d r a i n e d s o i l s . H e n c e , d r a i n a g e c l a s s s e e m e d n o t t o i n fl u e n c e f r a g i p a n e x p r e s s i o n a n d s o i l d e v e l o p m e n t . H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) f o u n d t h a t f r a g i p a n s w e r e p r e s e n t i n s o i l s w h o s e s i l t y l o e s s w a s 0 . 7 5 t o 2 . 0 0 m t h i c k ; t h e y w e r e a b s e n t o t h e r w i s e . T h e a u t h o r s s u s p e c t e d t h a t f r a g i p a n p r e s e n c e w a s r e l a t e d t o t h e t h i c k n e s s o f t h e s i l t y l o e s s , a n d t h e a b i l i t y o f t h e u n d e r l y i n g s a n d y l o e s s o r f i n e - t e x t u r e d p a l e o s o l t o i m p e d e w a t e r i n f i l t r a t i o n . I n t h e s e c o n d p a p e r o f t h e s e r i e s , H a r l a n e t a l . ( 1 9 7 7 ) i n v e s t i g a t e d t h e i n v o l v e m e n t o f C E D - e x t r a c t a b l e F e , A l , M n , a n d S i , a n d c l a y i n t h e s e l o e s s - d e r i v e d s o i l s . T h e y f o u n d t h a t : ( 1 ) F € d a n d A l d c o n t e n t s f o l l o w e d t h e c l a y d i s t r i b u t i o n i n a l l t h e s o i l s s t u d i e d ( b o t h n o n f r a g i p a n a n d f r a g i p a n ) , ( 2 ) n a t u r a l d r a i n a g e h a d l i t t l e i n fl u e n c e o n c l a y , S i d , a n d F e d d i s t r i b u t i o n s , a n d ( 3 ) ” f r e e ” S i O z h a d p r o m i n e n t m a x i m a i n t h e B x h o r i z o n s . B e c a u s e S i d e p t h - d i s t r i b u t i o n c u r v e s w e r e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n e x p r e s s i o n ( m o r e c l o s e l y t h a n t h e o t h e r c a t i o n s ) , t h e a u t h o r s p r o p o s e d t h a t S i p l a y s a r o l e i n f r a g i p a n f o r m a t i o n . A s a r e s u l t o f t h e s e f i n d i n g s , H a r l a n a n d a s s o c i a t e s p r o p o s e d t h e f o l l o w i n g m o d e l o f p r o g r e s s i v e f r a g i p a n e v o l u t i o n . T h e f i n e - t e x t u r e d p a l e o s o l o r s a n d y l o e s s o r b o t h i m p e d e w a t e r i n f i l t r a t i o n i n t h e s o l u m , w h i c h c r e a t e s a s e a s o n a l l y s a t u r a t e d z o n e ( H a r l a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 7 ) . T r a n s l o c a t e d S i 0 2 a c c u m u l a t e s i n a s a t u r a t e d z o n e a t t h i s t e x t u r a l o r l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ( H a r l a n e t a l . , 2 0 6 1 9 7 7 ) . I f t h e s a t u r a t e d z o n e ( c o n s i d e r e d b y H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) t o b e b i o l o g i c a l l y a n d c h e m i c a l l y a c t i v e ) i s w i t h i n t h e d e p t h o f t r e e r o o t i n g , i t b e c o m e s d e s i c c a t e d d u r i n g t h e s u m m e r a s t r e e s u s e t h e w a t e r p e r c h e d a t t h e d i s c o n t i n u i t y . T h i s d e s i c c a t i o n f o r c e s t h e S i O z t o p r e c i p i t a t e ( o r p o s s i b l y c o p r e c i p i t a t e w i t h A 1 h y d r o u s o x i d e s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h c l a y s ) , w h e r e i t c o a t s a n d b i n d s s o i l p a r t i c l e s . T h u s , H a r l a n e t a l . ( 1 9 7 7 ) b e l i e v e d t h a t e i t h e r S i O z o r a n a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g - a g e n t i s r e s p o n s i b l e f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n i n t h e s o i l m a t e r i a l a b o v e t h e d i s c o n t i n u i t y . I f t h e s a t u r a t e d z o n e i s b e l o w t h e r o o t i n g d e p t h o f t h e f o r e s t v e g e t a t i o n , i t i s n o t a s l i k e l y t o b e c o m e d e s i c c a t e d d u r i n g t h e s u m m e r . A s a r e s u l t , a c c u m u l a t e d S i O z d o e s n o t p r e c i p i t a t e a n d n o f r a g i p a n i s f o r m e d . T h e a u t h o r s d i d n o t d i s c u s s f r a g i p a n a b s e n c e i n s o i l s w i t h t h i n s i l t y l o e s s ( < 0 . 7 5 m ) . M O D E L 2 : K A R A T H A N A S I S ( 1 9 8 7 A ; B ; 1 9 8 9 ) [ w e s t e r n K e n t u c k y ; i l l u v i a l f r a g i p a n s i n m o n o - a n d b i s e q u a l s o i l s ; l o e s s o r l o e s s o v e r r e s i d u u m ] I n a s e r i e s o f p a p e r s , K a r a t h a n a s i s a l s o e x p l o r e d t h e p o s s i b i l i t y o f a n a m o r p h o u s b i n d i n g - a g e n t i n l o e s s - d e r i v e d f r a g i p a n s ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ) . K a r a t h a n a s i s ’ s S i O z - o v e r g r o w t h m o d e l ( i n v o l v i n g a S i - r i c h a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g - a g e n t ) w a s s u p p o r t e d b y d a t a o n s o i l - s o l u t i o n c h e m i s t r y , r e a c t i v e f r a c t i o n s , a n d m i n e r a l o g y . H e p r o p o s e d t h a t s o i l p a r t i c l e s i n t h e l o e s s f r a g i p a n s s t u d i e d a r e i n i t i a l l y c o a t e d w i t h a n a m o r p h o u s a l u m i n o s i l i c a t e . D u r i n g p e r i o d s o f d e s i c c a t i o n , a m o r p h o u s S i O z i s p r e c i p i t a t e d 2 0 7 f r o m S i - s a t u r a t e d s o i l s o l u t i o n s t o f o r m o v e r g r o w t h s o n t h e i n i t i a l a l u m i n o s i l i c a t e p a r t i c l e c o a t i n g s . T h e p r e c i p i t a t e d , a m o r p h o u s S i O z b i n d s s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r . E v e n t u a l l y , i r r e v e r s i b l e i n d u r a t i o n o c c u r s i n t h e z o n e o f p a r t i c l e b i n d i n g a n d a f r a g i p a n i s f o r m e d . L o c a l s i t e c o n d i t i o n s a r e t h o u g h t t o c o n t r o l t h e i n t e n s i t y o f t h e s e p r o c e s s e s , w h i c h i n t u r n i n fl u e n c e s t h e d e g r e e o f f r a g i p a n d e v e l o p m e n t . T h e m o d e l f o r p r o g r e s s i v e f r a g i p a n e v o l u t i o n p r o p o s e d b y K a r a t h a n a s i s ( c o m p i l e d f r o m K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ) ) i s a s f o l l o w s . A l o n g t h e M e m p h i s c a t e n a o f s o i l s , a l o e s s p a l e o s u r f a c e i s t r u n c a t e d i n t h e s h o u l d e r , b a c k s l o p e , a n d f o o t s l o p e p o s i t i o n s . A s m e c t i t e — r i c h p a l e o s o l , e x p o s e d a s a r e s u l t o f t h e t r u n c a t i o n , b e c o m e s e x t e n s i v e l y c r a c k e d w h e n d e s i c c a t e d . T h e m o s t e x t e n s i v e c r a c k i n g o c c u r s a t t h e m o s t e r o d e d h i l l s l o p e p o s i t i o n s . H i g h a m o u n t s o f s m e c t i t e i n t h e p a l e o s o l p r o d u c e e x c e s s S i i n t h e s o i l s o l u t i o n , w h i c h i n t u r n p r e c i p i t a t e s a s e i t h e r a m o r p h o u s S i 0 2 o r S i - r i c h a l u m i n o s i l i c a t e s a n d c e m e n t s t h e i n t e r i o r o f d e s i c c a t i o n p o l y g o n s . L o e s s t h e n a c c u m u l a t e s o n t h e t r u n c a t e d l o e s s o r p a l e o s o l s u r f a c e . C a r b o n a t e s a r e l e a c h e d o u t o f t h e l o e s s a n d v o l u m e r e d u c t i o n o c c u r s i n t h e d e c a r b o n a t e d l o e s s ( t h e p a r e n t m a t e r i a l f o r t h e M e m p h i s c a t e n a ) . A t h i n , c l o s e - p a c k e d z o n e o f i m p e r f e c t d r a i n a g e d e v e l o p s w i t h i n t h e s o l a . W e a t h e r i n g p r o c e s s e s a r e i n i t i a t e d a n d a l b i t e w e a t h e r i n g - p r o d u c t s b e c o m e a v a i l a b l e f o r t r a n s l o c a t i o n w i t h i n t h e s o l a . T h e s o i l s o l u t i o n s b e c o m e s u p e r s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o A l ( O H ) 3 . W e a t h e r i n g p r o c e s s e s c o n t i n u e a n d S i i s r e l e a s e d f r o m t h e o r i g i n a l a m o r p h o u s S i O z o r S i — r i c h a l u m i n o s i l i c a t e 2 0 8 p a r t i c l e - c o a t i n g s ; e v e n t u a l l y t h e s o i l s o l u t i o n s b e c o m e s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o a m o r p h o u s S i O z . B e c a u s e t h e r e a r e f e w d r a i n a g e i m p e d i m e n t s i n s o i l s t h a t a r e m i n i m a l l y t r u n c a t e d , a l b i t e w e a t h e r i n g - p r o d u c t s a r e e v e n l y d i s t r i b u t e d i n t h e s o l a : n o f r a g i p a n f o r m s i n t h e s e s o i l s . I n s o i l s a t h i g h l y e r o d e d a n d t r u n c a t e d h i l l s l o p e p o s i t i o n s , d r a i n a g e i s i m p e d e d b y a s h a l l o w l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ( a d e n s e p a l e o s o l ) . A s a r e s u l t , w e a t h e r i n g p r o d u c t s a c c u m u l a t e a b o v e t h e d i s c o n t i n u i t y . A m o r p h o u s S i O z t h e n p r e c i p i t a t e s f r o m t h e a c c u m u l a t i n g w e a t h e r i n g p r o d u c t s d u e t o s o l u t i o n o v e r s a t u r a t i o n a n d f o r m s e x t e n s i o n s o n t h e p r e e x i s t i n g a m o r p h o u s S i O z o r S i - r i c h a l u m i n o s i l i c a t e p a r t i c l e - c o a t i n g s . E x c e s s N a ( f r o m a l b i t e w e a t h e r i n g ) i n t h e s o i l s o l u t i o n m a y s u s t a i n a ( c l a y ) d i s p e r s i v e s y s t e m i n t h e p e r c h e d z o n e , w h i c h l i m i t s p e r m e a b i l i t y a n d e n h a n c e s S i O z - p r e c i p i t a t i o n . D u r i n g t h e d r y s e a s o n o r p e r i o d s o f d e s i c c a t i o n , p r e c i p i t a t i o n p r o c e s s e s a c c e l e r a t e d u e t o s u p e r s a t u r a t i o n . O v e r t i m e , s m a l l p o r e s b e c a m e i n c r e a s i n g l y p l u g g e d a n d t h e p a r t i c l e c o a t i n g s a n d b r i d g e s b e c a m e b e t t e r d e v e l o p e d . T h e s e c o a t i n g s a l s o b e c a m e i r r e v e r s i b l y h a r d e n e d d u r i n g d r y p e r i o d s , w h i c h e n h a n c e d r i g i d i t y , c e m e n t a t i o n , a n d b r i t t l e n e s s i n t h e t h i n , c l o s e - p a c k e d z o n e o f t h e s o l a . T h i s p r o c e s s l e d t o f r a g i p a n f o r m a t i o n i n t h e t h i n , c l o s e l y p a c k e d z o n e s . T h e w e i g h t o f t h e l o e s s m a t e r i a l a s i t s e t t l e d o v e r t h e f r a g i p a n f u r t h e r a d d e d t o f r a g i c — p r o p e r t y e x p r e s s i o n . 2 0 9 M O D E L 3 : B R Y A N T ( 1 9 8 9 ) I l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y ( L M R V ) ; i l l u v i a l f r a g i p a n s ; l o e s s ] B r y a n t ( 1 9 8 9 ) p r o p o s e d a t w o - p r o c e s s m o d e l f o r p r o g r e s s i v e f r a g i p a n f o r m a t i o n i n s o i l s w i t h u n i f o r m p a r e n t m a t e r i a l s , i l l u v i a l f r a g i p a n s , a n d c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e . B r y a n t r e c o g n i z e d t h r e e d i s t i n c t c o m p o n e n t s o f f r a g i p a n f o r m a t i o n i n l o e s s d e p o s i t s o f t h e L M R V : ( 1 ) p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p a r e n t m a t e r i a l t h a t m a y b e p r e r e q u i s i t e s f o r f r a g i p a n i n i t i a t i o n ; ( 2 ) p h y s i c a l p r o c e s s e s t h a t r e s u l t i n t h e h i g h b u l k d e n s i t y , c l o s e - p a c k i n g o f g r a i n s , a n d c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e ; a n d ( 3 ) p r o c e s s e s t h a t m a y b e i n v o l v e d i n i n t e r g r a i n b o n d i n g b y c l a y o r a m o r p h o u s m a t e r i a l s . B r y a n t ’ s m o d e l w a s d e v e l o p e d t o e x p l a i n t h e p h y s i c a l p r o c e s s e s t h a t r e s u l t i n t h e m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f l o e s s f r a g i p a n s ( # 2 a b o v e ) . H e p o i n t e d o u t t h a t t h e e f f e c t i v e n e s s o f f r a g i p a n b o n d i n g - a g e n t s d e p e n d s o n t h e c l o s e l y p a c k e d o r i n t e r l o c k e d a r r a n g e m e n t o f g r a i n s . T h e r e f o r e , c o n s o l i d a t i o n o f a z o n e w i t h i n a s o l u m m u s t p r e c e d e t h e i n t r o d u c t i o n o f f r a g i p a n b o n d i n g a g e n t s f o r b o n d i n g t o b e m o s t e f f e c t i v e . T h e B r y a n t m o d e l i n v o l v e s t w o d e n s i f i c a t i o n p r o c e s s e s , s e l f - w e i g h t c o l l a p s e a n d p h y s i c a l r i p e n i n g , w h i c h t o g e t h e r p r o d u c e m a n y o f t h e m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a s s o c i a t e d w i t h l o e s s f r a g i p a n s . T h e i n i t i a l p r o c e s s , s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( a l s o c a l l e d h y d r o c o n s o l i d a t i o n ) , o c c u r s i n s e d i m e n t s t h a t a r e c a p a b l e o f f a b r i c r e a r r a n g e m e n t , d e n s i f i c a t i o n , a n d v o l u m e r e d u c t i o n w h e n e x p o s e d t o s p e c i f i c l o a d i n g a n d m o i s t u r e c o n d i t i o n s . 2 1 0 E s s e n t i a l l y , t h e s e s e d i m e n t s w i l l c o l l a p s e u n d e r t h e i r w e i g h t w h e n w e t . A c o m b i n a t i o n o f c h a r a c t e r i s t i c s a r e c o n d u c i v e t o s u c h s e d i m e n t c o l l a p s e : ( 1 ) ” a l o o s e g r a n u l a r - c o n t a c t s t r u c t u r e ” c a p a b l e o f s o m e l i n e a r c o l l a p s e , ( 2 ) a n i n t e r g r a n u l a r b o n d i n g ( c o a t i n g o r b r i d g i n g ) a g e n t t h a t b e c o m e s w e a k e n e d o r r e d u c e d b y w e t t i n g ( e . g . , c l a y o r a n y h y d r o - l a b i l e m a t e r i a l ) , a n d ( 3 ) a l o a m y t e x t u r e w i t h a c l a y c o n t e n t o f 5 t o 3 0 % ( B r y a n t , 1 9 8 9 , p . 1 4 7 ) . W h e n s u c h s e d i m e n t s b e c o m e w e t t o o r n e a r s a t u r a t i o n , i n t e r g r a n u l a r - b o n d s t r e n g t h i s r e d u c e d ( t h i s o c c u r s i n m a n y s o i l s ) a n d c o l l a p s e o c c u r s u n d e r i t s o w n w e i g h t d u e l a r g e l y t o i t s o p e n a n d l o o s e s t r u c t u r e . O n c e t h e s a t u r a t e d p a r e n t m a t e r i a l h a s c o l l a p s e d , p h y s i c a l r i p e n i n g w a s p r o p o s e d t o o c c u r a s t h e c o l l a p s e d z o n e b e c o m e s t h o r o u g h l y d r y . D e s i c c a t i o n w a s t h o u g h t t o c r e a t e m a n y o f t h e p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s e x h i b i t e d b y f r a g i p a n s , i n c l u d i n g a d e n s e f a b r i c , p r i s m a t i c s t r u c t u r e , a n d b r i t t l e n e s s . T h e i n i t i a l d e s i c c a t i o n e v e n t d e t e r m i n e s t h e m a x i m u m d e n s i f i c a t i o n i n t h e f r a g i p a n z o n e l . B e n e a t h t h e f r a g i p a n z o n e , t h e c o m p r e s s i v e s t r e s s o f t h e o v e r l y i n g m a t e r i a l i s t o o g r e a t t o a l l o w f o r f a b r i c r e a r r a n g e m e n t a n d t h e m o i s t u r e c o n t e n t m a y n o t b e s u f f i c i e n t , w h i l e a b o v e t h i s z o n e t h e s t r e s s o f t h e o v e r l y i n g m a t e r i a l i s i n s u f f i c i e n t f o r c o l l a p s e ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h u s , f r a g i p a n f o r m a t i o n w a s 1 A t t o u a n d B r u a n d ( 1 9 9 8 ) e x p e r i m e n t a l l y c o n f i r m e d t h a t t h e c l o s e - p a c k e d s o i l f a b r i c s o f f r a g i p a n s c a n r e s u l t f r o m o n l y o n e d e s i c c a t i o n e v e n t i f t h e c l a y p a r t i c l e s i n t h e z o n e o f r e a r r a n g e m e n t a r e d i s p e r s e d p r i o r t o d r y i n g . T h u s , a s i n g l e d e s i c c a t i o n e v e n t c a n p r o d u c e f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s i n d e p e n d e n t o f a n a d d i t i o n a l b i n d i n g a g e n t . 2 1 1 t h o u g h t t o i n i t i a t e i n t h e s u b s u r f a c e w h e r e o p t i m a l c o n d i t i o n s f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e a n d p h y s i c a l r i p e n i n g e x i s t . I n o t h e r w o r d s , f r a g i p a n f o r m a t i o n m a y i n i t i a t e a t a d e p t h w i t h i n a p r o f i l e w h e r e : ( 1 ) t h e u n c o l l a p s e d p a r e n t m a t e r i a l h a s a n o p e n o r l o o s e s t r u c t u r e , ( 2 ) a n o p t i m a l c l a y c o n t e n t o c c u r s ( p r e f e r a b l y a s a n i n t e r g r a i n b o n d i n g a g e n t ) , ( 3 ) s u fl i c i e n t w a t e r a n d c o m p r e s s i v e s t r e s s a r e p r e s e n t ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) , a n d ( 4 ) d e s i c c a t i o n o c c u r s . T h e r e s u l t i n g p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s h a v e b e e n s h o w n t o p e r s i s t i n a s o l u m i f i t s p a r e n t m a t e r i a l h a s l o w C O L E v a l u e s ( c o e f f i c i e n t o f l i n e a r e x t e n s i b i l i t y z ) . C h e m i c a l b i n d i n g a g e n t s , i f p r e s e n t i n t h e f r a g i p a n w e r e t h o u g h t t o b e i n t r o d u c e d s u b s e q u e n t t o t h e c o l l a p s e d — z o n e ’ s f o r m a t i o n . T h e s e p r o c e s s e s h a v e b e e n f a v o r e d a s a n e x p l a n a t i o n f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n i n v a r i o u s l o c a t i o n s a n d p a r e n t m a t e r i a l s ( e . g . , J a m e s e t a l . ( 1 9 9 5 ) i n M i s s o u r i a n d C o s t a n t i n i a n d N a p o l i ( 1 9 9 6 ) i n I t a l y ) . A d d i t i o n a l l y , t h e s e l f — w e i g h t c o l l a p s e s t e p o f B r y a n t ’ s m o d e l h a s s i n c e b e e n t e s t e d a n d m o d i f i e d . A s s a l l a y e t a 1 . ( 1 9 9 8 ) i n c o r p o r a t e d t h e ” s m a l l c l a y ” m o d e l o f R o g e r s e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) i n t o B r y a n t ’ s h y d r o c o n s o l i d a t i o n m o d e l t o p r o d u c e a c o m p r e h e n s i v e m o d e l o f l o e s s - f r a g i p a n g e n e s i s . T h e i r m o d e l i n v o l v e d t h e h y d r o c o n s o l i d a t i o n o f a w e t p a r e n t m a t e r i a l t h a t c o l l a p s e s i n t h e m a n n e r p r o p o s e d b y B r y a n t ( 1 9 8 9 ) . A c c o r d i n g t o A s s a l l a y e t a l . , t h e c o l l a p s e i s i n fl u e n c e d b y a c r i t i c a l c l a y c o n t e n t b a s e d o n 2 C O L E ( c o e f f i c i e n t o f l i n e a r e x t e n s i b i l i t y ) i s d e f i n e d a s ” p e r c e n t s h r i n k a g e i n o n e d i m e n s i o n o f a m o l d e d s o i l b e t w e e n t w o w a t e r c o n t e n t s ” ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 , p . 2 0 ) . 2 1 2 R o g e r s e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) . T h i s s m a l l q u a n t i t y o f o p t i m a l l y a r r a n g e d c l a y w a s t h o u g h t t o f o r t i f y a n d s u p p o r t t h e o p e n a n d c o l l a p s i b l e s t r u c t u r e o f t h e p a r e n t m a t e r i a l b y b r i d g i n g , b u t t r e s s i n g , o r c o a t i n g i t s i n h e r e n t l y l o o s e l y c o n t a c t i n g g r a i n s . W h e n t h e c l a y b e c o m e s w e t , h o w e v e r , i t s s t r e n g t h w e a k e n s a s w e l l a s i t s a b i l i t y t o s u p p o r t t h e l o o s e , o p e n s t r u c t u r e o f t h e s i l t a n d s a n d g r a i n s . W h e n t h i s o c c u r s , c o l l a p s e ( f a b r i c r e a r r a n g e m e n t ) i s i n e v i t a b l e p r o v i d e d t h e s t r e s s o f t h e o v e r l y i n g m a t e r i a l i s s u f f i c i e n t . M O D E L 4 : S M E C K E T A L . ( 1 9 8 9 ) ( O h i o ; i l l u v i a l f r a g i p a n s i n m o n o s e q u a l s o i l s ; g l a c i a l t i l l , l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m o r c o l l u v i u m o r g l a c i a l t i l l ] A c c o r d i n g t o S m e c k a n d h i s a s s o c i a t e s ( 1 9 8 9 ) , t h e t h r e e f r a g i c - p r o p e r t y m e c h a n i s m s i n v o k e d m o s t o f t e n i n t h e l i t e r a t u r e ( i . e . , c l o s e - p a c k i n g , c l a y - b r i d g i n g , a n d a m o r p h o u s - m a t e r i a l b o n d i n g ) a l l p l a y e s s e n t i a l r o l e s t o v a r y i n g d e g r e e s i n t h e f o r m a t i o n o f f r a g i p a n s . T h e b e s t - e x p r e s s e d f r a g i p a n s , h o w e v e r , w e r e t h o u g h t t o r e fl e c t a d v a n c e d d e v e l o p m e n t o f a l l t h r e e m e c h a n i s m s . U s i n g t h e w o r k o f S m e c k a n d h i s m a n y a s s o c i a t e s o n t h e f r a g i p a n s o i l s o f O h i o ( n a m e l y H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 a ; b ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; T h o m p s o n e t a l . , 1 9 8 1 ; N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; b ; S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) , S m e c k e t a 1 . d e v e l o p e d a m o d e l t h a t c o n c e n t r a t e d o n t h e f o r m a t i o n o f f r a g i p a n b o n d i n g a g e n t s i n O h i o s o i l s . 2 1 3 A c c o r d i n g t o t h i s m o d e l , p r e c i p i t a t i o n o f a f r a g i p a n b o n d i n g a g e n t ( s ) 3 o c c u r s a t c o n t a c t p o i n t s b e t w e e n s o i l p a r t i c l e s a n d i s a s s o c i a t e d w i t h a ” w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y ” w i t h i n a s o l u m ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ; S m e c k , 2 0 0 0 ) . T h i s d i s c o n t i n u i t y m a y o c c u r ( 1 ) a s a t r a n s i t i o n z o n e b e t w e e n o v e r l y i n g h i g h l y w e a t h e r e d h o r i z o n s a n d u n d e r l y i n g l e s s w e a t h e r e d h o r i z o n s , r e f e r r e d t o a s t h e w e a t h e r i n g f r o n t m o d e l , o r ( 2 ) b e t w e e n a w e a t h e r e d , p r e - e x i s t i n g s o i l t h a t i s b u r i e d b y a l e s s w e a t h e r e d m a t e r i a l , r e f e r r e d t o a s t h e s o i l b u r i a l m o d e l . P o l y m e r i z a t i o n o f t h e b o n d i n g a g e n t ( s ) , f o l l o w e d b y d e s i c c a t i o n m a y a d d t o f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ( H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ) . A f e w c o n d i t i o n s m u s t b e s a t i s f i e d f o r t h i s m o d e l t o w o r k : ( 1 ) a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m u s t b e p r e s e n t w i t h i n t h e s o l u m , ( 2 ) i n t e n s e , a c i d w e a t h e r i n g p r o d u c t s ( h y d r o u s o x i d e s o f A l a n d S i ) m u s t b e p r e s e n t i n t h e s o l u m , a n d ( 3 ) t h e s e w e a t h e r i n g p r o d u c t s m u s t h a v e t h e o p p o r t u n i t y t o i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f a m i n i m a l l y w e a t h e r e d , y e t l e a c h e d , z o n e . F r a g i c p r o p e r t i e s , s u c h a s o p t i m a l c l a y c o n t e n t , c o n s i s t e n c e , p l a t y s t r u c t u r e , l a r g e p o l y g o n s , c o m p a c t n e s s , a n d h i g h b u l k d e n s i t y , w e r e t h o u g h t t o e x i s t i n t h e p a r e n t m a t e r i a l o r s o i l p r i o r t o f r a g i p a n f o r m a t i o n ( H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ) . 3 S m e c k ( 2 0 0 0 ) p o i n t e d o u t t h a t t h e ( 1 ) n a t u r e o f t h e c a t a l y t i c c o m p o n e n t i n t h e m i n i m a l l y w e a t h e r e d m a t e r i a l a n d ( 2 ) b o n d i n g - a g e n t ( s ) c o m p o s i t i o n r e m a i n s u n k n o w n . 2 1 4 A d d i t i o n a l w o r k b y S m e c k a n d h i s a s s o c i a t e s h a s b e e n u s e d t o s u p p l e m e n t t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y h y p o t h e s i s . F o r e x a m p l e , a n E ’ h o r i z o n o c c u r s i m m e d i a t e l y a b o v e t h e f r a g i p a n i n s o m e o f t h e s o i l s i n t h e g l a c i a t e d r e g i o n o f O h i o ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ; R a n s o m e t a 1 . , 1 9 8 7 a ; b ) . T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) p r o p o s e d t h a t t h i s s e c o n d e l u v i a l z o n e d e v e l o p e d o n l y a f t e r t h e p r e c i p i t a t i o n o f t h e b o n d i n g a g e n t ( s ) h a d b e e n i n i t i a t e d . H e s u g g e s t e d t h a t e i t h e r s u b s u r f a c e r u n o f f ( a l s o p r o p o s e d b y M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ) ) o r f e r r o l y s i s ( a l s o p r o p o s e d b y R a n s o m e t a l . ( 1 9 8 7 a ) ) w a s a s s o c i a t e d w i t h t h e f o r m a t i o n o f t h e E ’ h o r i z o n . H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) t h o u g h t t h a t t h i s e l u v i a l z o n e w a s t h e r e s u l t o f s i l i c a t e c l a y s a n d s e s q u i o x i d e s b e i n g t r a n s l o c a t e d d e e p e r i n t h e s o i l v i a p r e f e r r e d d r a i n a g e p a t h w a y s : t o n g u e s o f d e g r a d e d m a t e r i a l t h a t e x t e n d i n t o t h e f r a g i p a n . A l s o , c l o s e - p a c k i n g i n s o m e O h i o f r a g i p a n s w a s a t t r i b u t e d t o p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h c o l l u v i a t i o n o r c r y o t u r b a t i o n ( v i a p e r m a f r o s t a c t i v i t y ) a c t i n g o n p a r e n t m a t e r i a l s ( T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ) . M O D E L S O F F R A G I P A N E V O L U T I O N F O R G L A C I A T E D R E G I O N S M O D E L 5 : Y A S S O G L O U A N D W H I T E S I D E ( 1 9 6 0 ) [ n o r t h e r n L o w e r P e n i n s u l a ( L P ) o f M i c h i g a n ; e l u v i a l f r a g i p a n s i n b i s e q u a l s o i l s ; g l a c i a l t i l l ] Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) a i m e d t o c h a r a c t e r i z e t h e p h y s i c a l , c h e m i c a l , a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f a l i t h o s e q u e n c e o f w e l l - 2 1 5 d r a i n e d , b i s e q u a l S p o d o s o l s . M c B r i d e , I s a b e l l a , a n d N e s t e r s o i l s f o r m e d i n s a n d y l o a m , s a n d y c l a y l o a m , a n d c l a y l o a m ( c a l c a r e o u s ) g l a c i a l t i l l , r e s p e c t i v e l y . T h e s e c o n d o b j e c t i v e o f t h e p a p e r w a s t o i n v e s t i g a t e t h e g e n e s i s o f t h e p r i m a r i l y e l u v i a l f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h e l o w e r s e q u u m o f t h e t h r e e s o i l s . A c c o r d i n g t o Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , t h e s a n d y l o a m f r a g i p a n s w e r e b e t t e r d e v e l o p e d ( a n d s t r o n g e r ) t h a n c l a y l o a m f r a g i p a n s . T h e s t r o n g e s t f r a g i p a n s i n n o r t h e r n M i c h i g a n w e r e , h o w e v e r , f o r m e d i n l o a m y s a n d g l a c i a l t i l l . T h r e e z o n e s w i t h i n t h e f r a g i p a n w e r e o f t e n o b s e r v e d . T h e u p p e r z o n e i s w e a k l y c e m e n t e d w i t h c o a r s e p l a t y s t r u c t u r e a n d v e s i c u l a r p o r e s . T h e m i d d l e z o n e i s d e n s e r a n d h a r d e r t h a n t h e u p p e r m o s t z o n e a n d s h o w s e v i d e n c e o f B t d e g r a d a t i o n . T h i s z o n e w o u l d l i k e l y q u a l i f y a s a n a l b i c o r g l o s s i c ( o r b o t h ) b a s e d o n c u r r e n t S o i l T a x o n o m y . T h e l o w e r z o n e i s d e n s e r , h a r d e r , a n d h i g h e r i n c l a y c o n t e n t t h a n t h e o v e r l y i n g z o n e s , b u t h a s f e w e r v e s i c u l a r p o r e s . T h e l o w e r b o u n d a r y o f t h i s z o n e i s v e r y i r r e g u l a r w i t h t o n g u e s e x t e n d i n g i n t o t h e u n d e r l y i n g B t h o r i z o n . I n f a c t , t h i s l o w e r b o u n d a r y w a s d e s c r i b e d a s a n e l u v i a l - i l l u v i a l t r a n s i t i o n a l l a y e r f r o m t h e e l u v i a l f r a g i p a n t o t h e B t h o r i z o n . T h i s t r a n s i t i o n a l z o n e c o n t a i n s r e m n a n t ( r e l i c t ) f r a g m e n t s o f B t m a t e r i a l s u r r o u n d e d b y ( d e g r a d e d ) m a t e r i a l f r o m w h i c h c l a y h a d b e e n e l u v i a t e d . I n g e n e r a l , t h e f i n e s a n d f r a c t i o n d o m i n a t e d t h e f r a g i p a n h o r i z o n s , a n d t h e s a n d a n d c o a r s e s i l t g r a i n s w e r e d e s c r i b e d a s c l o s e - p a c k e d . A l t h o u g h t h e c l a y c o n t e n t w a s l o w r e l a t i v e t o t h e o t h e r h o r i z o n s , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e f o u n d t h a t e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s w e r e p r e f e r e n t i a l l y r e m o v e d f r o m t h e f r a g i p a n . 2 1 6 T h i s e n h a n c e d t h e r e l a t i v e a c c u m u l a t i o n o f n o n e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s ( e . g . , i l l i t e , c h l o r i t e , a n d p o s s i b l y k a o l i n i t e ) , w h i c h w e r e a l s o f o u n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h s o l i d , i n t e r g r a i n b r i d g e s . T h e c h e m i c a l d a t a c o l l e c t e d d i d n o t r e v e a l a n a c c u m u l a t i o n o f ” f r e e ” S i 0 2 o r A 1 2 0 3 i n t h e f r a g i p a n s , h e n c e t h e y w e r e n o t c o n s i d e r e d m a j o r c e m e n t i n g a g e n t s . T h r e e f r a g i p a n p r o p e r t i e s w e r e , s p e c i f i c a l l y , r e p o r t e d t o c o n t r i b u t e t h e m o s t t o f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n : ( 1 ) c l o s e - p a c k i n g a n d r e a r r a n g e m e n t o f t h e s k e l e t a l ( s a n d a n d c o a r s e s i l t ) g r a i n s p o s s i b l y d u e t o c o l l a p s e o f t h e h o r i z o n f o l l o w i n g t h e l e a c h i n g o f s o l u b l e c o n s t i t u e n t s , ( 2 ) a n ” o p t i m u m ” c l a y c o n t e n t ( 5 1 5 % ) , a n d ( 3 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y n o n e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s . A c c o r d i n g t o t h e a u t h o r s , n e i t h e r w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s n o r p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s i n fl u e n c e d t h e s t r u c t u r a l p r o p e r t i e s o f t h e f r a g i p a n . T h e a u t h o r s p r o p o s e d a p r o g r e s s i v e m o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n . C a r b o n a t e s m u s t f i r s t b e l e a c h e d f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l ( i . e . , g l a c i a l t i l l ) . A p o r t i o n o f t h e c l a y f r a c t i o n , e s p e c i a l l y t h e e x p a n d a b l e c l a y m i n e r a l s , i s t h e n p r e f e r e n t i a l l y r e m o v e d f r o m t h e z o n e t h a t w i l l b e c o m e t h e f r a g i p a n . O t h e r s o l u b l e m a t e r i a l s a n d c l a y s a r e a l s o e l u v i a t e d f r o m t h e ” f r a g i p a n z o n e , ” w h i c h r e s u l t s i n t h e g r a d u a l , n o n u n i f o r m c o m p a c t i o n a n d c l o s e - p a c k i n g o f t h e r e m a i n i n g s a n d a n d s i l t g r a i n s . G r a v i t a t i o n a l f o r c e s a n d p r e s s u r e e x e r t e d b y t r e e r o o t s , w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s , a n d f r e e z i n g - t h a w i n g p r o c e s s e s ( t h o u g h t t o b e i n fl u e n t i a l o n l y i n t h e i n i t i a l s t a g e s o f f r a g i p a n g e n e s i s i n M i c h i g a n ) a s s i s t t h e c o m p a c t i o n a n d f a b r i c r e a r r a n g e m e n t i n t h e f r a g i p a n . S h r i n k a g e o f t h e 2 1 7 f r a g i p a n z o n e a n d d e v e l o p m e n t o f v e r t i c a l a n d h o r i z o n t a l c r a c k s w e r e a d d i t i o n a l l y t h o u g h t t o r e s u l t f r o m t h i s m u l t i - d i r e c t i o n a l c o m p a c t i o n w i t h i n t h e s o l u m . O n c e t h e s k e l e t a l g r a i n s i n t h e ” f r a g i p a n z o n e ” a r e c o m p a c t e d a n d r e a r r a n g e d , t h e s o i l s u s p e n s i o n b e c o m e s c o n f i n e d t o c a p i l l a r y , i n t e r g r a n u l a r v o i d s w h e n m o i s t u r e l e v e l s f a l l b e l o w f i e l d c a p a c i t y . W h e n t h e s o i l w a t e r e v a p o r a t e s o r i s u s e d b y t h e v e g e t a t i o n , c l a y p a r t i c l e s i n s u s p e n s i o n a r e d e p o s i t e d a n d f o r m m e n i s c i t h a t b r i d g e s i l t a n d s a n d g r a i n s . A s t h e f r a g i p a n a n d s o l u m b e c o m e m o r e d e v e l o p e d a n d b e t t e r e x p r e s s e d w i t h t i m e , A l i s r e l e a s e d b y w e a t h e r i n g . A c c o r d i n g t o Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , s o m e o f t h i s A l i s p r e c i p i t a t e d f r o m s o l u t i o n i n t h e f r a g i p a n a s a b o n d i n g a g e n t . M O D E L 6 : O L S O N A N D H O L E ( 1 9 6 7 ) I n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s i n b i s e q u a l s o i l s ; g l a c i a l d r i f t ] O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) c h a r a c t e r i z e d a n d d e v e l o p e d a p e d o g e n i c m o d e l f o r b i s e q u a l s o i l s w i t h f r a g i p a n s i n n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n . T h e a u t h o r s d e s c r i b e d t h e i r f r a g i p a n s a s n o n u n i f o r m l y c o m p a c t , c o l d , a c i d s u b s u r f a c e h o r i z o n s w i t h s p a r s e r o o t g r o w t h a n d l i t t l e f a u n a l a c t i v i t y . T h e f r a g i p a n s o i l s s t u d i e d d e v e l o p e d i n t e x t u r a l l y h e t e r o g e n e o u s p a r e n t m a t e r i a l s w i t h l o w c l a y c o n t e n t s . T h e f r a g i p a n s , t h e m s e l v e s , h a v e p l a t y s t r u c t u r e a n d v e s i c u l a r p o r e s , w h i c h w e r e a t t r i b u t e d t o f r e e z e - t h a w c y c l e s . S l i g h t m o t t l i n g w a s a l s o o b s e r v e d . B e c a u s e t h e y a r e w i d e l y d i s s e m i n a t e d t h r o u g h o u t t h e f r a g i p a n , c l a y s ( f o r m i n g 2 1 8 i n t e r g r a i n b r i d g e s i n t h e s h a p e o f m e n i s c i ) a n d o x i d e s w e r e t h o u g h t t o b e a p r e r e q u i s i t e f o r f r a g i p a n b r i t t l e n e s s . O l s o n a n d H o l e p r o p o s e d t h a t f r a g i p a n p r e s e n c e w a s a s s o c i a t e d w i t h c l i m a t i c s h i f t s b e t w e e n p e r i o d s o f c o n s i d e r a b l e w a t e r i n f i l t r a t i o n a n d o f d r o u g h t . T h e s e a l t e r n a t i n g c l i m a t i c r e g i m e s w e r e t h o u g h t t o i n fl u e n c e t h e e l u v i a t i o n o f f i n e s , a s w e l l a s s u b s o i l s e t t l i n g w i t h i n t h e b i s e q u a l s o l a . T h e m o d e l p r e s e n t e d f o r t h e f o r m a t i o n o f t h e s e b i s e q u a l s o i l s i n v o l v e s t h e d i f f e r e n t i a t i o n O f t h e l o w e r s e q u u m ( w i t h h o r i z o n a t i o n r e s e m b l i n g A l f i s o l s ) , w h i c h w a s t h o u g h t t o o c c u r d u r i n g a c l i m a t i c a l l y m o i s t p e r i o d . A s t h e l o w e r s e q u u m b e c a m e c o m p a c t b o t h r o o t p e n e t r a t i o n a n d e l u v i a t i o n w e r e i m p e d e d , e x c e p t a l o n g t h e s h r i n k a g e c r a c k s b e t w e e n s t r u c t u r a l p o l y g o n s . A c c o r d i n g t o O l s o n a n d H o l e , t h e s e c r a c k s m a y h a v e f o r m e d d u r i n g a c l i m a t i c a l l y w a r m p e r i o d : r o u g h l y 6 t o 4 k a i n W i s c o n s i n . T h e u p p e r s e q u u m ( w i t h h o r i z o n a t i o n r e s e m b l i n g S p o d o s o l s ) t h e n f o r m e d a s t h e s e s o i l s b e c a m e e q u i l i b r a t e d w i t h t h e n o r t h e r n h a r d w o o d - h e m l o c k f o r e s t , w h i c h h a s b e e n t h e d o m i n a n t f o r e s t c o m m u n i t y s i n c e a p p r o x i m a t e l y 2 k a . M O D E L 7 : M I L L E R E T A L . ( 1 9 7 1 A ; B ) I O h i o a n d w e s t e r n P e n n s y l v a n i a ; i l l u v i a l f r a g i p a n s i n b i s e q u a l s o i l s ; s i l t y m a n t l e o v e r ( s l i g h t l y c a l c a r e o u s ) g l a c i a l t i l l 1 M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ) a n d a c o m p a n i o n p a p e r ( 1 9 7 1 b ) a i m e d t o c h a r a c t e r i z e t h e C a n f i e l d s o i l , a s w e l l a s p r o v i d e a f r a g i p a n g e n e s i s m o d e l . B a s e d o n f i e l d , 2 1 9 l a b o r a t o r y ( p h y s i c a l a n d c h e m i c a l ) , a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l d a t a , M i l l e r a n d h i s c o - w o r k e r s r e p o r t e d t h a t t h e f r a g i p a n ’ s p l a t y s t r u c t u r e , h i g h d e n s i t y , a n d p a r t i c l e a r r a n g e m e n t w e r e l i k e l y i n h e r i t e d , a t l e a s t i n p a r t , f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l . O t h e r f r a g i c p r o p e r t i e s , s u c h a s b r i t t l e n e s s , c o l o r , s t r u c t u r a l e x p r e s s i o n , a n d c l a y c o n t e n t w e r e c o n s i d e r e d p e d o g e n i c ( f o r m e d v i a d e s i c c a t i o n - r e h y d r a t i o n p r o c e s s e s ) . F r a g i p a n d e n s i t y w a s p o s s i b l y e n h a n c e d b y c l a y i l l u v i a t i o n s u b s e q u e n t t o i t s f o r m a t i o n . M i l l e r e t a l . a l s o d e s c r i b e d a d e g r a d a t i o n a l z o n e b e t w e e n t h e u p p e r — s e q u u m a r g i l l i c h o r i z o n a n d t h e f r a g i p a n i n t h e l o w e r s e q u u m . T h e a u t h o r s r e p o r t e d t h a t b o t h t h e a r g i l l i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s w e r e b e i n g d e g r a d e d a s t h i s h o r i z o n b e c a m e t h i c k e r a n d b e t t e r e x p r e s s e d . T h e m o d e l d e v e l o p e d b y M i l l e r e t a l . , t h e r e f o r e , i n c l u d e d a s p e c t s o f b o t h p r o g r e s s i v e a n d r e g r e s s i v e f r a g i p a n e v o l u t i o n . P o l y g o n a l s t r u c t u r e v i a d e s i c c a t i o n t h r o u g h w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s w i t h i n t h e C a n f i e l d s o i l w a s p r e s u m e d t o f o r m f i r s t i n t h e p r o t o f r a g i p a n . N e x t , l a t e r a l s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e i n i t i a t e s a l o n g t h e s u r f a c e o f t h e p r o t o f r a g i p a n . E v e n t u a l l y s o i l c o n s t i t u e n t s a n d c l a y s a r e t r a n s l o c a t e d a n d i l l u v i a t e d a l o n g s t r u c t u r a l s u r f a c e s o f t h e p r o t o f r a g i p a n . W i t h t i m e t h e s e s u r f a c e s b e c o m e i n c r e a s i n g l y d e n s e a s t h e y f i l l w i t h i l l u v i a l m a t e r i a l . A s t h e f r a g i p a n b e c o m e s b e t t e r d e v e l o p e d ( i . e . , m o r e d e n s e ) , l a r g e v o l u m e s o f w a t e r w e r e t h o u g h t t o h a v e d r a i n e d a c r o s s t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e f r a g i p a n a n d i t s o v e r l y i n g a r g i l l i c h o r i z o n . A s a r e s u l t , l a t e r a l e l u v i a t i o n o c c u r s a t t h i s h y d r o l o g i c d i s c o n t i n u i t y . A z o n e o f a r g i l l i c - f r a g i p a n d e g r a d a t i o n d e v e l o p s w i t h t i m e , w h i c h e v e n t u a l l y 2 2 0 b e c o m e s a n E ’ h o r i z o n ( h o r i z o n w a s n o t r e p o r t e d t o h a v e r e t a i n e d i t s f r a g i c c h a r a c t e r ) . T h e C a n fi e l d s o i l d e v e l o p s a l o w e r s e q u u m a n d , t h e r e f o r e , i s b i s e q u a l . T h e E ’ h o r i z o n c o n t i n u e s t o g r o w a t t h e e x p e n s e o f t h e a r g i l l i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . S o i l c o n s t i t u e n t s e l u v i a t e d f r o m t h e E ’ h o r i z o n a r e s u b s e q u e n t l y i l l u v i a t e d i n t o t h e l o w e r p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n . T h u s , f r a g i p a n e x p r e s s i o n i n i t s l o w e r p a r t i s e n h a n c e d w h i l e i t s u p p e r p a r t i s d e g r a d e d b y t h e d e v e l o p i n g E ’ h o r i z o n . M O D E L 8 : M I L L E R E T A L . ( 1 9 9 3 ) I n o r t h e a s t e r n M i n n e s o t a ; e l u v i a l f r a g i p a n s i n b i s e q u a l s o i l s ; g l a c i a l t i l l 1 M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) e v a l u a t e d t h e g e n e t i c n a t u r e o f t h e e l u v i a l f r a g i p a n ( p e d o g e n i c v s . g e o g e n i c ) i n t h e s e b i s e q u a l s o i l s a n d d e t e r m i n e d w h e t h e r S i O z c o n t r i b u t e s t o f r a g i p a n b r i t t l e n e s s . B a s e d o n f i e l d , l a b o r a t o r y ( c h e m i c a l a n d p h y s i c a l ) , a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l d a t a , f r a g i c p r o p e r t i e s s u c h a s h i g h b u l k d e n s i t y , r o o t r e s t r i c t i o n , a n d v e r y s l o w p e r m e a b i l i t y w e r e f o u n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h c l o s e - p a c k i n g o f s o i l p a r t i c l e s i n t h e f r a g i p a n . T h e s e p r o p e r t i e s w e r e n o t r e l a t e d d i r e c t l y t o t h e p a r e n t m a t e r i a l : d e n s e , l o a m y , l o w - c a r b o n a t e g l a c i a l t i l l . C l o s e - p a c k i n g m a y h a v e o c c u r r e d v i a d r y i n g o f a s a t u r a t e d h o r i z o n a n d w a s t h o u g h t t o b e e n h a n c e d b y a p a r t i c l e - s i z e d i s t r i b u t i o n l o w i n ( f i n e ) c l a y a n d h i g h i n s i l t a n d v e r y f i n e t o m e d i u m s a n d . T h e e l u v i a l f r a g i p a n s a l s o e x h i b i t p l a t y o r s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e a n d m o t t l i n g . F r a g i p a n b r i t t l e n e s s w a s f o u n d t o b e i n fl u e n c e d b y i n t e r l o c k i n g p a r t i c l e s a n d p o s s i b l y i n t e r g r a i n 2 2 1 b r i d g i n g b y c l a y s . B r i t t l e n e s s , h o w e v e r , w a s n o t f o u n d t o b e i n fl u e n c e d b y S i O z b a s e d o n m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s a n d C B D - e x t r a c t a b l e S i O z d a t a . A z o n e o f d e g r a d a t i o n s p a n n e d t h e b o u n d a r y b e t w e e n t h e E x a n d B t d h o r i z o n s ; t h e d e g r a d a t i o n a l n a t u r e o f t h i s z o n e w a s e v i d e n c e d b y t o n g u e s o f E x o r E ’ m a t e r i a l t h a t e x t e n d e d i n t o t h e B t d h o r i z o n . T h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t t h e e l u v i a l f r a g i p a n s s t u d i e d w e r e p e d o g e n i c i n n a t u r e , a n d p h y s i c a l r a t h e r t h a n c h e m i c a l p r o c e s s e s w e r e a s s o c i a t e d w i t h f r a g i c - p r o p e r t y d e v e l o p m e n t a n d e x p r e s s i o n . M i l l e r e t a l . a d d i t i o n a l l y p r o v i d e d a l i s t o f e n v i r o n m e n t a l a n d s i t e c o n d i t i o n s t h a t s e e m e d c o n d u c i v e t o e l u v i a l - f r a g i p a n f o r m a t i o n i n M i n n e s o t a ’ s b i s e q u a l s o i l s . F i r s t , a h u m i d c l i m a t e w i t h h i g h - i n t e n s i t y r a i n f a l l s e e m e d n e c e s s a r y b e c a u s e i t p r o m o t e s s a t u r a t i o n a n d ( f i n e ) c l a y a n d o x i d e t r a n s l o c a t i o n w i t h i n t h e s o l a . T h e s e t w o p r o c e s s e s e n h a n c e r e a r r a n g e m e n t o f t h e s o i l f a b r i c a n d e n t r a p m e n t o f a i r w i t h i n t h e f r a g i p a n , w h i c h i n t u r n f o r m s t h e v e s i c u l a r p o r e s c o m m o n l y f o u n d i n f r a g i p a n s . S e c o n d , p a r e n t m a t e r i a l s l o w i n c a r b o n a t e s a r e a l s o r e q u i r e d , a s t h e y f a c i l i t a t e l e s s i v a g e ( c l a y t r a n s l o c a t i o n ) a n d B t h o r i z o n d e v e l o p m e n t i n t h e l o w e r s e q u u m . T h i r d , e l u v i a l f r a g i p a n f o r m a t i o n i s f a v o r e d b y a p a r t i c l e - s i z e d i s t r i b u t i o n t h a t i s c o n d u c i v e t o c l o s e l y p a c k e d , i n t e r l o c k e d p a r t i c l e s . F o u r t h , s o l a c o n t a i n i n g l i t h o l o g i c o r h y d r o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s a n d a h i l l s l o p e p o s i t i o n t h a t f a v o r s a t u r a t i o n s e e m n e c e s s a r y , a s w e l l - e x p r e s s e d f r a g i c p r o p e r t i e s w e r e o f t e n o b s e r v e d a t f o o t s l o p e p o s i t i o n s w h e r e s u b s u r f a c e l a t e r a l fl o w c a n o c c u r a b o v e d e n s e g l a c i a l t i l l . 2 2 2 M O D E L 9 : P A Y T O N ( 1 9 9 2 ; 1 9 9 3 A ; B ) [ n o r t h e a s t e r n E n g l a n d ; i l l u v i a l f r a g i p a n s i n m o n o s e q u a l s o i l s ; a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s ] I n a t h r e e - p a p e r s e r i e s , P a y t o n a s s e s s e d t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s t h a t g u i d e d e v o l u t i o n o f F r a g i u d a l f s . S e v e r a l f o r m s o f e v i d e n c e i n d i c a t e d t h a t c r y o g e n i c p r o c e s s e s i n fl u e n c e d t h e e a r l y d e v e l o p m e n t o f t h e f r a g i p a n s : i c e - w e d g e c a s t s , m a s s i v e p o l y g o n a l f i s s u r i n g a c r o s s t h e l a n d s c a p e , p o l y g o n a l m a c r o s t r u c t u r e , a n d l e n t i c u l a r o r p l a t y s t r u c t u r e i n t h e f r a g i p a n ( c a u s e d b y c o m p r e s s i o n f r o m i c e - l e n s e g r o w t h ) . P a y t o n p r o p o s e d t h a t p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s f u l l y e x p l a i n e d t h e o b s e r v e d f r a g i p a n s t r u c t u r e a n d m a c r o m o r p h o l o g y , b u t d i d n o t e x p l a i n c o n s i s t e n c e . N o e v i d e n c e w a s f o u n d o f f r a g i p a n c e m e n t a t i o n v i a a n y f o r m o f b o n d i n g a g e n t . F r a g i p a n f i r m n e s s a n d b r i t t l e n e s s w e r e a t t r i b u t e d t o ( 1 ) a c l o s e l y p a c k e d , w e l l - g r a d e d m a t r i x o f s k e l e t o n g r a i n s t h a t a r e b o u n d b y i n t e r g r a i n b r i d g e s o f n o n - e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s s u c h a s i l l i t e a n d c h l o r i t e a n d ( 2 ) w e a k l y i n t e r c o n n e c t e d m a c r o v o i d s . H i g h b u l k d e n s i t y i n t h e f r a g i p a n w a s a t t r i b u t e d t o ( 1 ) i r r e g u l a r c o m p r e s s i o n a n d c o n t r a c t i o n b y p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h p e r m a f r o s t a n d ( 2 ) i n f i l l i n g o f v o i d s w i t h s i l t s a n d c l a y s . F u l l f r a g i p a n g e n e s i s , a c c o r d i n g t o P a y t o n , d e p e n d e d o n s e q u e n t i a l s t a g e s o f s i l t a n d c l a y m i g r a t i o n , w h i c h c o n t r i b u t e d t o i n t e r g r a i n - b r i d g e f o r m a t i o n , v o i d a n d f i s s u r e i n f i l l i n g , a n d l o c a l i z e d , s e a s o n a l - d r a i n a g e i m p e d a n c e . F e a n d M n w e r e a d d i t i o n a l l y m o b i l i z e d w i t h i n t h e s o i l s . T h i s e n h a n c e d F e - o x i d e e l u v i a t i o n f r o m t h e f r a g i p a n s , i m p r e g n a t i o n O f a r g i l l a n s w i t h F e , d e v e l o p m e n t o f t h e f r a g i p a n s ’ 2 2 3 g r a y p o l y g o n a l p a t t e r n i n g , a n d e v e n t u a l l y t h e d e g r a d a t i o n o f t h e f r a g i p a n s l e a d i n g t o t h e d e v e l o p m e n t o f o v e r l y i n g g l o s s i c h o r i z o n s . A l t e r n a t i n g w e t t i n g - d r y i n g a n d o x i d i z i n g - r e d u c i n g c o n d i t i o n s a d d e d t o f r a g i p a n e x p r e s s i o n . B a s e d o n h i s f i n d i n g s , P a y t o n i n c o r p o r a t e d b o t h p r o g r e s s i v e a n d r e g r e s s i v e p e d o g e n i c p a t h w a y s i n t h e e v o l u t i o n a r y m o d e l f o r t h e s e s o i l s . M a c r o s t r u c t u r a l f e a t u r e s f o r m f i r s t t h r o u g h p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s f r o m 1 1 t o 1 0 k a ( v i z . , d e s i c c a t i o n b y f r e e z i n g i n a p e r m a f r o s t l a y e r ) . M o r e s p e c i f i c a l l y , i c e — w e d g e d e v e l o p m e n t w a s t h o u g h t t o c a u s e p r o t o f r a g i p a n c o m p a c t i o n , l e n t i c u l a r s t r u c t u r e , a n d p o l y g o n a l m a c r o s t r u c t u r e . T h e r e s u l t i n g m a c r o v o i d s i n t e n s i f y w a t e r p e r c o l a t i o n a n d r o o t p e n e t r a t i o n t h r o u g h t h e s o l u m . A s g r o u n d i c e f r o m t h e p e r m a f r o s t m e l t s , r e m n a n t f i s s u r e s b e c o m e i n f i l l e d . I n c r e a s e d v o i d fl o w a n d o x i d i z i n g c o n d i t i o n s e n h a n c e d i n t e r n a l c o l l u v i a t i o n ( i . e . , a l t e r n a t i n g c l a y a n d s i l t m i g r a t i o n ) , w h i c h c o n t r i b u t e i n p a r t t o v o i d a n d f i s s u r e i n fi l l i n g , i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s , a n d s e a s o n a l l y i m p e d e d d r a i n a g e . F e m o b i l i z a t i o n o c c u r s i n r e s p o n s e t o t h e s a t u r a t e d c o n d i t i o n s a n d , c o n s e q u e n t l y , v o i d s u r f a c e s a r e d e s t a b i l i z e d a n d F e o x i d e s a r e e l u v i a t e d f r o m t h e f r a g i p a n . P a y t o n p r o p o s e d t h a t t h e s e p r o c e s s e s w e r e a s s o c i a t e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f t h e f r a g i p a n ’ s g r a y p o l y g o n a l p a t t e r n i n g . F o r m a t i o n o f f e r r i a r g i l l a n s a n d o t h e r c u t a n s i n t h e f r a g i p a n , h o w e v e r , w e r e a t t r i b u t e d t h e c o o l e r c l i m a t i c r e g i m e a t t h a t t i m e , w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s , a n d o x i d i z i n g - r e d u c i n g c o n d i t i o n s . L e s s i v a g e , p e r v e c t i o n , a n d F e - o x i d e e l u v i a t i o n w e r e t h o u g h t t o p l a y i m p o r t a n t r o l e s i n b o t h f r a g i p a n d e v e l o p m e n t a n d d e g r a d a t i o n . P a y t o n 2 2 4 p r o p o s e d t h a t t h e s e p r o c e s s e s e v e n t u a l l y d e s t a b i l i z e v o i d s u r f a c e s , d e s t r o y f e r r i a r g i l l a n s a n d o t h e r c u t a n s , a n d r e m o b i l i z e c l a y , b e g i n n i n g a t t h e p a n ’ s u p p e r s u r f a c e . D e g r a d a t i o n i n t h i s z o n e l e a d s t o t h e d e v e l o p m e n t o f a g l o s s i c ( E ' ) h o r i z o n i n t h e f r a g i p a n . A N A L Y S I S O F M O D E L S T h e t a b l e s t h a t f o l l o w s u m m a r i z e t h e k e y l i n e s o f e v i d e n c e u s e d t o s u p p o r t t h e n i n e m o d e l s o f f r a g i p a n e v o l u t i o n ( T a b l e s 6 . 1 t o 6 . 9 ) . I e v a l u a t e d t h e e v i d e n c e c r i t e r i a i n t e r m s o f t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e s o i l s I s t u d i e d . F o r e a c h c r i t e r i o n I m a r k e d a ” Y e s ” o r ” N o ” i f I p r e s e n t e d e v i d e n c e t h a t d i d o r d i d n o t s u p p o r t , r e s p e c t i v e l y , s u c h a c r i t e r i o n . I f d a t a s p e c i f i c a l l y a d d r e s s i n g a n e v i d e n c e c r i t e r i o n w a s n o t c o l l e c t e d , a m a r k o f ” P r o b a b l e , ” ” P o s s i b l e , ” o r ” I m p r o b a b l e ” 4 w a s g i v e n t o i n d i c a t e i t s l i k e l i h o o d b a s e d o n t h e w o r k o f o t h e r s o r r e l a t e d I d a t a p r e s e n t . B y e v a l u a t i n g t h e s u m m a r y t a b l e s l a r g e l y i n t e r m s o f t h e d a t a , I a s s e s s e d t h e a p p l i c a b i l i t y o r u s e f u l n e s s o f e a c h m o d e l i n e x p l a i n i n g t h e e v o l u t i o n o f t h e f r a g i c p r o p e r t i e s a n d f r a g i p a n s s t u d i e d . “ C o l u m n h e a d i n g s a r e t h e s a m e f o r T a b l e s 6 . 1 t o 6 . 9 : i t y e s ( i . e . , b a s e d o n t h e d a t a c o l l e c t e d a n d p r e s e n t e d i n t h i s t h e s i s , I h a v e f o u n d e v i d e n c e o f t h i s p r o p e r t y i n t h e p r o f i l e s s t u d i e d ) ; 2 1 . 2 9 2 3 p r o b a b l e , b u t n o e v i d e n c e ( i . e . , I h a v e n o e v i d e n c e o f t h i s p r o p e r t y , b u t i t s e e m s p r o b a b l e t h a t t h e p r o f i l e s s t u d i e d d o e x h i b i t i t ) ; fl ) _ s _ s : p o s s i b l e , b u t n o e v i d e n c e ( i . e . , I h a v e n o e v i d e n c e o f t h i s p r o p e r t y , b u t i t s e e m s p o s s i b l e t h a t t h e p r o f i l e s s t u d i e d m a y e x h i b i t i t ) ; _ I r _ r _ 1 _ p : i m p r o b a b l e , b u t n o e v i d e n c e ( i . e . , I h a v e n o e v i d e n c e o f t h i s p r o p e r t y , b u t i t s e e m s i m p r o b a b l e t h a t t h e p r o f i l e s s t u d i e d d o a c t u a l l y e x h i b i t i t ) ; 2 2 5 T a b l e 6 . 1 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 1 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . M o d e l 1 H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) a n d H a r l a n e t a l . ( 1 9 7 7 ) ; I n d i a n a Y P r o b P o s s I m p P a r e n t m a t e r i a l : s i l t y m a n t l e o v e r s a n d y — o v e r l o a m y - o v e r c l a y e y s e d i m e n t F r a g i p a n p r e s e n c e a n d s i l t y - m a n t l e t h i c k n e s s : ( 1 ) O p t i m a l s i l t y m a n t l e 0 . 7 5 t o 2 . 0 m t h i c k ; ( 2 ) f r a g i p a n i s b e t t e r e x p r e s s e d w i t h d e c r e a s i n g s i l t y - m a n t l e t h i c k n e s s 3 ‘ F G M F G M D i s c o n t i n u i t i e s p r e s e n t ( t e x t u r e , l i t h o l o g i c , l y d r o l o g i c ) D r a i n a g e : ( 1 ) s o i l d r a i n a g e c l a s s d o e s n o t a f f e c t f r a g i p a n e x p r e s s i o n ; ( 2 ) i m p e d e d i n t e r n a l w a t e r d r a i n a g e V e g e t a t i o n : ( 1 ) f o r e s t ; ( 2 ) r o o t s c a n r e a c h f r a g i p a n W e t - d r y c y c l e s i n ” b i o l o g i c a l l y a c t i v e z o n e ” S o i l e x u m m a l y s i s : ( 1 ) F e d a n d A l d f o l l o w c l a y d e p t h - d i s t r i b u t i o n ; ( 2 ) S i d h a s a p r o m i n e n t m a x i m u m i n f r a g i p a n ; ( 3 ) F e d , A l a , M n d i , a n d c l a y c o n t e n t s d o n o t p a r a l l e l f r a g i p a n p r e s e n c e o r e x p r e s s i o n ; ( 4 ) S i O z p a r a l l e l s f r a g i p a n e x p r e s s i o n 1 9 M 0 O O “ F M C - F M C B i n d i n g a g e n t : S i 0 2 o r a l u m i n o s i l i c a t e / # ‘ 1 a p p l i e s t o t h e ( E ) F e l d h a u s e r , ( ( _ 3 ) G l e n n i e , ( l \ _ / I ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l ; 1 n o d a t a ; # p l a y s a r o l e i n b i n d i n g o f f r a g i p a n p a r t i c l e s , b u t i s n o t c o n s i d e r e d t o b e t h e e x c l u s i v e b i n d i n g a g e n t N : n o ( i . e . , b a s e d o n t h e d a t a c o l l e c t e d a n d p r e s e n t e d i n t h i s t h e s i s , I h a v e n o t f o u n d e v i d e n c e o f t h i s p r o p e r t y i n t h e p r o f i l e s s t u d i e d ) 2 2 6 \ \ ; j \ T a b l e 6 . 2 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 2 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 2 K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ) ; w e s t e r n K e n t u c k y Y P r o b P o s s I m p P a r e n t m a t e r i a l : s i l t y s e d i m e n t , s i l t y m a n t l e o v e r b e d r o c k J 1 D i s c o n t i n u i t i e s p r e s e n t ( l i t h o l o g i c , h y d r o l o g i c ) D r a ' g e : ( 1 ) s e a s o n a l m o i s t u r e fl u c t u a t i o n s ; ( 2 ) i m p e d e d i n t e r n a l w a t e r d r a i n a g e ; ( 3 ) f r a g i c e x p r e s s i o n i n c r e a s e s a s i n t e m a l d r a i n a g e d e c r e a s e s F r a g i p a n s a r e c l o s e - p a c k e d h o r i z o n s M i n e r a l o g i c a l c o m p o s i t i o n o f f r a g l p ' a n s : ( 1 ) s a n d a n d s i l t f r a c t i o n s : ( a ) d o m i n a t e d b y q u a r t z a n d f e l d s p a r s , ( b ) h i g h e r a l b i t e c o n t e n t t h a n n o n f r a g i p a n s ; ( 2 ) h i g h e r s m e c t i t e c o n t e n t t h a n n o n f r a g i p a n s R e a c t i v e f r a c t i o n ( a m o r p h o u s s o i l c o n s t i t u e n t s ) i n f r a g g p ' a n ” : ( 1 ) c o m p o s e d o f 9 5 % S i O z , A l , a n d F e ; ( 2 ) S i O z / A l r a t i o s h i g h e s t i n w e l l - e x p r e s s e d f r a g i p a n s ; ( 3 ) m o s t r e a c t i v e - f r a c t i o n F e i n ” f r e e ” o x i d e f o r m 1 1 1 ” E E K / 1 c ’ \ l S o i l s o l u t i g n i n f r a g g p ' a n : ( 1 ) c o n t e n t : ( a ) S i a n d N a h i g h e r t h a n n o n f r a g i p a n s ; ( b ) 8 1 0 2 l e v e l s a p p r o a c h s o l u b i l i t y o f a m . $ 0 2 ; ( c ) s a t u r a t i o n w i t h a m . S i 0 2 i n c r e a s e s w i t h i n c r e a s e d f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ( 2 ) l o w e r p H v a l u e s t h a n n o n f r a g i p a n s ; ( 3 ) p H v a l u e s f r o m 4 t o 7 i n a l l B h o r i z o n s ; 1 S o i l S u r v e y D i v i s i o n ( A c c e s s e d 2 0 0 1 ) ; 1 b a s e d o n a n u n p u b l i s h e d , c u r s o r y s t u d y o f c l a y m i n e r a l o g y ( fi n a l p r o j e c t i n C S S / G L G 8 2 5 : C l a y M i n e r a l o g y , S p r i n g 2 0 0 0 , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ) ; " d e t e r m i n e d b y s e q u e n t i a l 0 . 5 M K O H t o 6 M H C l s e l e c t i v e d i s s o l u t i o n s ; * a p p l i e s t o t h e ( 1 ; ) F e l d h a u s e r , ( Q ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l ; " b a s e d o n A A O - e x t r a c t a b l e d a t a ; 2 2 7 T a b l e 6 . 2 . ( c o n t ’ d ) . M o d e l 2 ( c o n t ’ d ) . K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ) ; w e s t e r n K e n t u c k y P r o b P o s s I m p M i n e r a l - s o l u t i o n p h a s e r e l a t i o n s h i p s : ( 1 ) m o s t s o i l s o l u t i o n s a r e u n d e r s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o a l b i t e ; ( 2 ) c l u s t e r i n g o f f r a g i p a n s o l u t i o n s a r o u n d t h e s o l u b i l i t y l i n e f o r a m . S i O z o n a m i n e r a l s t a b i l i t y d i a g r a m s u g g e s t s a n e a r e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n w i t h a m . S i O z B i n d i n g a g e n t : ( 1 ) h i g h l y s i l i c e o u s , a m o r p h o u s a l u m i n o s i l i c a t e m a t e r i a l ; ( 2 ) h a s a S i m o l a r f r a c t i o n f r o m 0 . 5 8 t o 1 . 0 0 ; ( 3 ) i n s m a l l p o r e s ( m a y p l u g p o r e s ) ; ( 4 ) o n p a r t i c l e s u r f a c e s ; ( 5 ) p o s s i b l y e x t e n s i o n s o f a m . S i O z o n p r e e x i s t i n g a l u m i n o s i l i c a t e p a r t i c l e c o a t i n g s f o r m i n g i n t e r g r a i n b r i d g e s 0 p l a y s a r o l e i n b i n d i n g o f f r a g i p a n p a r t i c l e s , b u t i s n o t c o n s i d e r e d t o b e t h e e x c l u s i v e b i n d i n g a g e n t 2 2 8 2 \ \ \ F r a g i p a n s h a v e l o w C O L E T W I T a b l e 6 . 3 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 3 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 3 B r y a n t ( 1 9 8 9 ) ; L M R V Y P r o b P o s s I m p P a r e n t m a t e r i a l : p r i m a r i l y s i l t y s e d i m e n t s N o d i s c o n t i n u i t i e s F r a g i p a n s h a v e : ( 1 ) c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e ; ( 2 ) c l o s e l y p a c k e d o r i n t e r l o c k e d g r a i n s S e l f - w e i g h t c o l l a p s e P a r e n t m a t e r i a l : ( 1 ) d e p o s i t e d a s a s l u r r y o r b e c o m e s w e t n e a r o r t o s a t u r a t i o n ; ( 2 ) h a s l o o s e , g r a n u l a r - c o n t a c t s t r u c t u r e ; ( 3 ) i s c a p a b l e o f s o m e l i n e a r c o l l a p s e ; ( 4 ) h a s b o n d i n g a g e n t t h a t w e a k e n s o r r e d u c e s u p o n w e t t i n g ; l “ ( 5 ) l o a m y t e x t u r e w i t h 5 t o 3 0 % c l a y ’ r S o i l h a s s u f f i c i e n t ( i n i t i a l a n d p o s t - d e n s i f i c a t i o n ) t h i c k n e s s e s a n d b u l k d e n s i t i e s f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e t o o c c u r i ( B r y a n t , 1 9 8 9 ) o r f r a g i c / f r a g i p a n h o r i z o n h a s 2 0 . 3 5 m o f o v e r l y i n g m a t e r i a l c a p a b l e o f b e i n g s a t u r a t e d ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) F M C T ' . S P E C F G F G M C " C i t ! . C i t . . P h y s i c a l r i p e n i n g S o i l i s c a p a b l e o f d e s i c c a t i o n ( a f t e r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ) B i n d i n g a g e n t : ( 1 ) m a y o r m a y n o t b e p r e s e n t ; ( 2 ) f o r m e d o n l y a f t e r f r a g i p a n d e n s i f i c a t i o n “ J P r i o r t o c o l l a p s e , g r a i n c o n t a c t s a r e m o d i f i e d b y t h e p r e s e n c e o f a s m a l l ( c r i t i c a l ) a m o u n t o f c l a y - m i n e r a l m a t e r i a l ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) F M C G i l 1 a p p l i e s t o t h e ( I f ) F e l d h a u s e r , ( Q ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l ; 1 d e t e r m i n e d b y t h e c o e f f i c i e n t o f s e l f - w e i g h t c o l l a p s i b i l i t y , w h i c h i s t h e r a t i o o f v e r t i c a l s e t t l e m e n t a f t e r w e t t i n g t o t h e i n i t i a l , p r e - w e t t i n g s e d i m e n t t h i c k n e s s ; i f t h e c o e f f i c i e n t v a l u e i s > 0 . 0 1 5 t h e s e d i m e n t i s c o l l a p s i b l e u p o n w e t t i n g ; " p o s s i b l e i f p a r e n t m a t e r i a l h a s b e e n ( a t l e a s t p a r t i a l l y ) a c i d i f i e d ; I c l a y c o n t e n t r e q u i r e d f o r c o l l a p s e v a r i e s w i t h m i n e r a l o g y ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) ; " b a s e d o n S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( A c c e s s e d 2 0 0 1 ) 2 2 9 x x V \ T a b l e 6 . 4 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 4 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 4 S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) ; O h i o Y P r o b P o s s I m p P a r e n t m a t e r i a l : v a r i a b l y t e x t u r e d s e d i m e n t s ' \ E v i d e n c e o f o n e o r m o r e o f t h e f o l l o w i n g : ( 1 ) c l o s e - p a c k e d g r a i n s ; ( 2 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s ; ( 3 ) a m o r p h o u s - m a t e r i a l b o n d i n g W e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y p r e s e n t ( 1 ) w e a t h e r i n g f r o n t m o d e l : d i s c o n t i n u i t y i s a t r a n s i t i o n z o n e b e t w e e n o v e r l y i n g h i g h l y w e a t h e r e d h o r i z o n s a n d u n d e r l y i n g l e s s - w e a t h e r e d h o r i z o n s ; ( 2 ) s o i l b u r i a l m o d e l : d i s c o n t i n u i t y o c c u r s b e t w e e n a w e a t h e r e d , p r e - e x i s t i n g s o i l t h a t i s b u r i e d b y a l e s s w e a t h e r e d m a t e r i a l \ F C A c i d ( i n t e n s e ) w e a t h e r i n g p r o d u c t s p r e s e n t i n s o l u m A c i d w e a t h e r i n g p r o d u c t s i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f a m i n i m a l l y w e a t h e r e d , y e t l e a c h e d , z o n e S o m e o r a l l o f t h e f o l l o w i n g m a y h a v e b e e n p r e s e n t i n t h e p a r e n t m a t e r i a l o r s o i l p r i o r t o f r a g i p a n f o r m a t i o n : c o n s i s t e n c e , s t r u c t u r e , c o m p a c t n e s s , h i g h p b , a n d O p t i m a l c l a y c o n t e n t I n s o m e f r a g i p a n s o i l s : ( 1 ) E ’ a b o v e f r a g i p a n m a y b e p r e s e n t ; ( 2 ) E ’ a s s o c i a t e d w i t h e i t h e r s u b s u r f a c e r u n o f f ( i . e . , l a t e r a l s u b s u r f a c e d r a i n a g e ) ( T h o m p s o n , 1 9 8 0 ) o r f e r r o l y s i s ( T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 ) o r e l u v i a t i o n o f c o n s t i t u e n t s ( H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ) o r a c o m b i n a t i o n o f t h e s e o c c u r r i n g a t t h e f r a g i p a n s u r f a c e 1 a p p l i e s t o t h e ( E ) F e l d h a u s e r , ( Q ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l 2 3 0 T a b l e 6 . 5 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 5 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 5 Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) ; n o r t h e r n Y P r o b P O S S I m p N M i c h i g a n P a r e n t m a t e r i a l : l o a m y s e d i m e n t s \ / F r a g i p a n p r o p e r t i e s : ( 1 ) p l a t y s t r u c t u r e ; M l F G C ‘ l l ( 2 ) v e s i c u l a r p o r e s ; ( C w ( 3 ) ” o p t i m u m ” c l a y c o n t e n t o f 5 1 5 % ; F M G , , , _ g _ _ G _ ( 4 ) a p p r e c i a b l e l e v e l s o f n o n e x p a n d a b l e c l a y s ; M C ’ r F G “ ( 5 ) m a t r i x r e a r r a n g e m e n t ; ( 7 ‘ l I C ( 6 ) c l o s e l y p a c k e d s a n d a n d s i l t g r a i n s ; / ( 7 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y n o n e x p a n d a b l e 7 H J i c l a y s ; _ . - _ ( 8 ) p r e s e n c e o f s o l u b l e A 1 2 0 3 \ / C a r b o n a t e s l e a c h e d f r o m p a r e n t m a t e r i a l / S o m e o f t h e i n i t i a l c l a y s a r e r e m o v e d ( p r e f e r e n t i a l l y t h e e x p a n d a b l e c l a y s ) f r o m W ‘ s o l u m S o l u b l e m a t e r i a l s a n d c l a y s w e r e e l u v i a t e d F G M C f r o m r o t o f r a g i p a n C o n t r a c t i o n o f t h e f r a g i p a n ( a s s o c i a t e d w i t h g r a v i t a t i o n a l f o r c e s , p r e s s u r e e x e r t e d b y t r e e / r o o t s , p r e s s u r e e x e r t e d b y w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) B i n d i n g a g e n t : A l ( p r e c i p i t a t e d f r o m s o i l ( ’ 1 , s o l u t i o n ) ‘ 1 a p p l i e s t o t h e ( E ) F e l d h a u s e r , ( Q ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l ; * b a s e d o n a n u n p u b l i s h e d , c u r s o r y s t u d y o f c l a y m i n e r a l o g y ( f i n a l p r o j e c t i n C S S / G L G 8 2 5 : C l a y M i n e r a l o g y , S p r i n g 2 0 0 0 , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ) ; ” p l a y s a r o l e i n b i n d i n g o f f r a g i p a n p a r t i c l e s , b u t i s n o t c o n s i d e r e d t o b e t h e e x c l u s i v e b i n d i n g a g e n t 2 3 1 T a b l e 6 . 6 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 6 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 6 O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) ; n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n Y P r o b P O S S I m p N P a r e n t m a t e r i a l : ( 1 ) p r i m a r i l y l o a m y s e d i m e n t s ; \ / ( 2 ) t e x t u r a l l y h e t e r o g e n e o u s ; \ / l l ( 3 ) l o w c l a y c o n t e n t / I 7 S t r u c t u r e : ( 1 ) p l a t y : M L “ - 5 9 C ” ( 2 ) v e s i c u l a r p o r e s I V F e o x i d e s i n f r a g i p a n \ / I n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s \ / S l i g h t m o t t l i n g ( i . e . , r e d o x i r n o r p h i c f e a t u r e s ) \ / T r a n s l o c a t i o n o f f i n e s f r o m e l u v i a l t o i l l u v i a l J h o r i z o n i n l o w e r ( A l f i s o l ) s e q u u m ( S p o d o s o l ) u p p e r s e q u u m a s s o c i a t e d w i t h J n o r t h e r n h a r d w o o d - h e m l o c k f o r e s t C l i m a t i c s h i f t s d u r i n g H o l o c e n e f r o m d r y / 1 ( a r o u n d 6 t o 4 k a ) t o m o r e m e s i c ( b y 2 k a ) ‘ 1 a p p l i e s t o t h e ( E ) F e l d h a u s e r , ( Q ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( _ C _ ) C h a m p i o n s o i l ; 1 s i m i l a r c l i m a t i c s h i f t s s u g g e s t e d b y B r u b a k e r ( 1 9 7 5 ) 2 3 2 T a b l e 6 . 7 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 7 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 7 M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ; b ) ; c e n t r a l O h i o a n d w e s t e r n P e n n s y l v a n i a P r o b P o s s I m p N P a r e n t m a t e r i a l : s i l t y m a n t l e o v e r l o a m y s e d i m e n t s F C ‘ l G M T D i s c o n t i n u i t i e s p r e s e n t ( l i t h o l o g i c , t e x t u r e , h y d r o l o g i c ) L a t e r a l , s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e P l a t y s t r u c t u r e , h i g h d e n s i t y , 2 m g p a r t i c l e a r r a n g e m e n t o f f r a g i p a n r e l a t e d t o t h a t o f p a r e n t m a t e r i a l E v i d e n c e o f w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s F G M E v i d e n c e o f l e s s i v a g e / D e g g a d a t i o n a l z o n e a t f r a g i p a n s u r f a c e ( e l u v i a l h o r i z o n ) / 1 a p p l i e s t o t h e ( 1 3 ) F e l d h a u s e r , ( _ C _ S ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( _ C _ ) ) C h a m p i o n s o i l 2 3 3 T a b l e 6 . 8 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 8 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 8 M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) ; n o r t h e a s t e r n M i n n e s o t a Y P r o b P O S S I m p N P a r e n t m a t e r i a l : l o a m y s e d i m e n t s / C l i m a t e : h u m i d w i t h h i g h - i n t e n s i t y J r a i n f a l l e v e n t s D i s c o n t i n u i t i e s p r e s e n t ( l i t h o l o g i c o r J h y d r o l o g i c ) H i l l s l o p e p o s i t i o n t h a t f a v o r s s a t u r a t i o n J o r l a t e r a l , s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e m m s a t u r a t e d p r o t o f r a g i p a n J h o r i z o n F r a g i p a n p r o p e r t i e s : ( 1 ) l o w ( f i n e ) c l a y c o n t e n t ; \ / 7 ( 2 ) a p p r e c i a b l e s i l t c o n t e n t ; 5 / _ _ ( 3 ) h i g h v e r y f i n e t o m e d i u m s a n d c o n t e n t ; / ( 4 ) c l o s e l y p a c k e d a n d i n t e r l o c k i n g 7 7 p a r t i c l e s ; / ( 5 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s ; 7 l l l l l l ( 6 ) v e s i c u l a r p o r e s / I D e g r a d a t i o n a l z o n e b e t w e e n E x a n d J u n d e r l y i n g B t d E v i d e n c e o f l e s s i v a g e / 2 3 4 T a b l e 6 . 9 . G e n e r a l i z e d k e y e v i d e n c e s u s e d t o s u p p o r t M o d e l 9 o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d . M o d e l 9 P a y t o n ( 1 9 9 2 ; 1 9 9 3 a ; b ) ; n o r t h e a s t e r n E n g l a n d Y P r o b P o s s I m p P e r e n t m a t e r i a l : ( s a n d y a n d g r a v e l l y o r l o a m y ) o v e r s i l t y a n d c l a y e y s e d i m e n t s S e a s o n a l , i m p e d e d s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e E v i d e n c e o f c r y o g e n i c ( p e r i g l a c i a l ) p r o c e s s e s : ( 1 ) i c e - w e d g e c a s t s ‘ l ; ( 2 ) p o l y g o n a l fi s s u r i n g a c r o s s l a n d s c a p e ; ( 3 ) p o l y g o n a l m a c r o s t r u c t u r e i n f r a g i p a n ; ( 4 ) i r r e g u l a r c o m p r e s s i o n a n d c o n t r a c t i o n i n f r a g i p a n ; ( 5 ) l e n t i c u l a r o r p l a t y s t r u c t u r e i n f r a g i p a n ” E O E “ * F r a g i p a n p r o p e r t i e s : ( 1 ) n o c e m e n t a t i o n b y b i n d i n g a g e n t s ; ( 2 ) c l o s e l y p a c k e d , w e l l - g r a d e d m a t r i x o f s k e l e t o n g r a i n s ; ( 3 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y n o n e x p a n d a b l e c l a y m i n e r a l s ; ( 4 ) w e a k l y i n t e r c o n n e c t e d m a c r o v o i d s ; ( 5 ) i n fi n g o f v o i d s w i t h i l l u v i a l s i l t a n d c l a y ; ( 6 ) f e r r i a r g i l l a n s a n d o t h e r c u t a n s ( m a y b e p r e s e n t a s r e m n a n t s ) ; ( 7 ) e l u v i a t i o n o f F e o x i d e s ; ( 8 ) v o i d - w a l l d e s t a b i l i z a t i o n ; ( 9 ) p o l y g o n a l p a t t e r n i n g u n i D e g g a d a t i o n e l z o n e ( g l o s s i c p r o p e r t i e s ) a t t h e f r a g i p a n s u r f a c e ‘ 1 b a s e d o n L u s c h ( 1 9 8 2 ) ; ” a p p l i e s t o t h e ( E ) F e l d h a u s e r , ( _ ( _ 3 _ ) G l e n n i e , ( M ) M u n i s i n g , o r ( Q ) C h a m p i o n s o i l 2 3 5 T h r e e m o d e l s p r e s e n t e d s e e m l e s s a p p l i c a b l e i n t e r m s o f t h e d a t a a n d e i t h e r p r o v i d e l e s s u s e f u l e x p l a n a t i o n s o f t r a g i c - p r o p e r t y a n d f r a g i p a n e v o l u t i o n t h a n t h e o t h e r s i x m o d e l s o r I a m n o t a b l e t o f u l l y e v a l u a t e t h e m . M o d e l 1 , p r o p o s e d b y H a r l a n e t a l . ( 1 9 7 7 ) a n d H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) , i s p a r t i a l l y b a s e d o n ( 1 ) t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f r a g i p a n p r e s e n c e ( a n d d e g r e e o f e x p r e s s i o n ) a n d t h e t h i c k n e s s o f a s i l t y m a n t l e a n d ( 2 ) d e p t h d i s t r i b u t i o n s o f C B D - e x t r a c t a b l e e l e m e n t s ; d a t a p r e s e n t e d f o r t h e f o u r p r o fi l e s s t u d i e d h e r e a r e n o t c o n s i s t e n t w i t h t h e s e fi n d i n g s ( T a b l e 6 . 1 ) . A l s o , t h i s m o d e l d o e s n o t a c c o u n t f o r t h e d e g r a d a t i o n a l p r o p e r t i e s o f t h e p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 2 , p r o p o s e d b y K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 ) , i n c l u d e s a v a r i e t y o f e v i d e n c e w i t h r e s p e c t t o f r a g i p a n s : m i n e r a l o g i c a l c o m p o s i t i o n , r e a c t i v e f r a c t i o n , s o i l s o l u t i o n s , a n d m i n e r a l - s o l u t i o n p h a s e r e l a t i o n s h i p s ( T a b l e 6 . 2 ) . I d i d n o t c o l l e c t t h e s e k i n d s o f d a t a ; t h e r e f o r e I h a v e a l i m i t e d b a s i s t o a s s e s s t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h i s m o d e l . B a s e d o n t h e i r c r i t e r i a , h o w e v e r , m a n y o f t h e k e y e v i d e n c e s w e r e e i t h e r o b s e r v e d o r s e e m l i k e l y f o r t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d . A d d i t i o n a l d a t a , s p e c i f i c a l l y r e l a t e d t o t h e t y p e s o f e v i d e n c e I d i d n o t e x p l o r e , a r e n e e d e d t o e v a l u a t e t h e S i O z - o v e r g r o w t h m o d e l m o r e e f f e c t i v e l y i n t e r m s o f t h e p r o f i l e s s t u d i e d . M o d e l 9 , p r o p o s e d b y P a y t o n ( 1 9 9 2 ; 1 9 9 3 a ; b ) , i s b a s e d o n m a n y f r a g i p a n p r o p e r t i e s t h a t s e e m s i m i l a r t o t h e o b s e r v a t i o n s p r e s e n t e d h e r e ( T a b l e 6 . 9 ) . T h i s m o d e l , h o w e v e r , r e l i e s h e a v i l y o n c r y o g e n i c ( p e r i g l a c i a l ) p r o c e s s e s t o e x p l a i n a l l f r a g i p a n p r o p e r t i e s e x c e p t c o n s i s t e n c e ; m y d a t a s u g g e s t m u l t i p l e m e c h a n i s m s . M o r e o v e r , I O b s e r v e d o n l y w e a k e v i d e n c e o f t h e p o s s i b l e 2 3 6 i n v o l v e m e n t o f f r o s t a c t i o n i n t h e p r o fi l e s s t u d i e d a n d n o l a n d s c a p e o r m a c r o - s c a l e c r y o g e n i c f e a t u r e s w e r e o b s e r v e d i n t h e s a m p l i n g a r e a . P r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h p o s t - g l a c i a l e n v i r o n m e n t s , h o w e v e r , m a y h a v e b e e n o p e r a t i v e b a s e d o n d o c u m e n t e d g l a c i a l a c t i v i t y i n t h e s t u d y a r e a , a s w e l l a s t h e p o s i t i o n o f t h e f o u r s t u d y s i t e s r e l a t i v e t o a n e a r b y i c e m a r g i n . T h e s i x r e m a i n i n g m o d e l s , i n t e r m s o f t h e d a t a p r e s e n t e d , s e e m m o r e a p p l i c a b l e t o t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d , o r u s e f u l i n e x p l a i n i n g t h e i r e v o l u t i o n . A l t h o u g h t h e s o i l s t r u c t u r e , d e n s i t y , a n d f a b r i c o f t h e f r a g i c a n d L f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d a r e n o t r e l i c t ( i . e . , i n h e r i t e d f r o m t h e p a r e n t m a t e r i a l ) a s r e p o r t e d b y M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ; b ) , m a n y o t h e r f r a g i p a n p r o p e r t i e s i n c o r p o r a t e d i n t o M o d e l 7 a r e c o n s i s t e n t w i t h t h o s e p r e s e n t e d h e r e ( T a b l e 6 . 7 ) . T w o a s p e c t s o f M o d e l 7 a r e e s p e c i a l l y h e l p f u l i n v i e w i n g t h e e v o l u t i o n o f t h e f o u r p r o f i l e s s t u d i e d : w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s i n v o l v e d i n f r a g i c — p r o p e r t y d e v e l o p m e n t ( v i z . , v o i d s a n d g r a n u l a r c l o s e - p a c k i n g ) a n d t h e m e c h a n i s m f o r d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h t h e f r a g i p a n a n d u n d e r l y i n g B t d h o r i z o n . A m a j o r i t y o f t h e k e y e v i d e n c e s u s e d t o c o n s t r u c t a n d s u p p o r t M o d e l 8 , p r o p o s e d b y M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) , a r e c o n s i s t e n t w i t h m y f i n d i n g s ( T a b l e 6 . 8 ) . T h e p r o fi l e s s t u d i e d h e r e m e e t m o s t o f t h e e n v i r o n m e n t a l a n d s i t e c o n d i t i o n s c o n s i d e r e d b y M i l l e r a n d a s s o c i a t e s t o b e c o n d u c i v e t o e l u v i a l - f r a g i p a n d e v e l o p m e n t . W h i l e M o d e l 8 p r o v i d e s a u s e f u l d e s c r i p t i o n o f f r a g i p a n s t h a t a r e 2 3 7 s i m i l a r t o t h o s e p r e s e n t e d h e r e , t h e m o d e l i s n o t u s e f u l i n t e r m s o f e x p l a i n i n g f r a g i c - p r o p e r t y g e n e s i s . L i k e t h e m o d e l o f M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) , M o d e l 6 p r o v i d e s a u s e f u l d e s c r i p t i o n o f f r a g i p a n s o i l s s i m i l a r t o t h o s e s t u d i e d ( T a b l e 6 . 6 ) . M a n y o f t h e f r a g i p a n - s o i l p r o p e r t i e s o b s e r v e d b y O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) w e r e a l s o r e p o r t e d h e r e , e x c e p t d i r e c t e v i d e n c e o f f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s . H e n c e , b i s e q u a f o r m a t i o n i n t h e f o u r F s o i l s m a y b e a t t r i b u t e d t o s i m i l a r m e c h a n i s m s a s t h o s e p r o p o s e d . T h e o r d e r i n w h i c h t h e s e q u a b e c a m e d i f f e r e n t i a t e d a l s o s e e m s c o n s i s t e n t w i t h t h e d a t a . A l t h o u g h t h e c l i m a t i c s h i f t s t h o u g h t t o h a v e i n fl u e n c e d f r a g i p a n - s o i l e v o l u t i o n i n W i s c o n s i n w e r e l i k e l y s i m i l a r t o t h o s e i n n o r t h e r n M i c h i g a n , w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s i n t h e s o i l s s t u d i e d m a y a l s o b e a s s o c i a t e d w i t h s e a s o n a l fl u c t u a t i o n i n s o i l m o i s t u r e a s fi e l d e v i d e n c e a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s r e p o r t e d h e r e s u g g e s t ( A p p e n d i x A ; F i g u r e s 5 . 1 5 H , 5 . 1 6 D , 5 . 1 8 D ) . N o t o n l y d o e s t h e f r a g i p a n d e s c r i p t i o n o f f e r e d b y Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) i n M o d e l 5 s e e m l a r g e l y c o n s i s t e n t w i t h t h e d a t a p r e s e n t e d h e r e , t h e e x p l a n a t o r y m o d e l a l s o s e e m s a p p l i c a b l e ( T a b l e 6 . 5 ) . T h e t h r e e p r o p e r t i e s c o n s i d e r e d b y t h e a u t h o r s t o c o n t r i b u t e t h e m o s t t o f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n w e r e e i t h e r o b s e r v e d d i r e c t l y o r t h o u g h t t o o c c u r i n t h e f o u r s o i l s s t u d i e d . C l o s e - p a c k i n g a n d s k e l e t a l - g r a i n r e a r r a n g e m e n t w e r e e v i d e n c e d b y m i c r o m o r p h o l o g i c a l d a t a f o r t h e f o u r p r o fi l e s ( F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 , 5 . 2 0 ) . T h i s m a y h a v e b e e n a s s o c i a t e d , a t l e a s t i n p a r t , w i t h t h e l e a c h i n g o f s o l u b l e c o n s t i t u e n t s a s s u g g e s t e d b y Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e i n t h e F e l d h a u s e r a n d G l e n n i e 2 3 8 p r o fi l e s . I n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y - s i z e d p a r t i c l e s w a s e v i d e n c e d b y m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s ( F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 9 ) . T h e b r i d g i n g m a t e r i a l s m a y p o s s i b l y b e a s s o c i a t e d w i t h n o n e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s 5 . P S A d a t a p r e s e n t e d f o r t h e F e l d h a u s e r , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , a s w e l l a s t h e p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h e G l e n n i e p r o f i l e a r e a l s o c o n s i s t e n t w i t h t h e ” o p t i m u m ” c l a y c o n t e n t s p e c i f i e d b y F Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( A p p e n d i x D ) . E v e n t h o u g h M o d e l 5 a d d r e s s e s o n l y p r o g r e s s i v e a s p e c t s o f f r a g i p a n e v o l u t i o n , t h e p r o p o s e d m e c h a n i s m s f o r d e v e l o p m e n t o f f r a g i p a n f e a t u r e s s e e m l a r g e l y c o n s i s t e n t w i t h m y d a t a . W h i l e 3 " Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e c o n s i d e r e d p r e c i p i t a t e d A l t o b e t h e s o l e f r a g i p a n - b o n d i n g a g e n t , S E M i m a g e s a n d E D S d a t a ( F i g u r e 5 . 1 9 ) s u g g e s t t h a t A l p l a y s a r o l e i n t h e b o n d i n g o f f r a g i p a n g r a i n s a s o n e c o m p o n e n t o f a l u m i n o s i l i c a t e c o a t i n g s ( s o m e t i m e s a m o r p h o u s i n a p p e a r a n c e ) f o u n d a s s o c i a t e d w i t h v o i d s . T h i s c o a t i n g m a t e r i a l h a s a s i m i l a r m o r p h o l o g y t o t h a t w h i c h f o r m s i n t e r g r a i n b r i d g e s . T h e d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s d e s c r i b e d b y Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( e . g . , a g l o s s i c z o n e b e t w e e n t h e f r a g i p a n a n d u n d e r l y i n g B t h o r i z o n , r e m n a n t ” c h u n k s ” o f B t i n t h e f r a g i p a n a n d t h e g l o s s i c z o n e , a n d a b s e n c e o f i l l u v i a t i o n f e a t u r e s ) s e e m s i m i l a r t o t h o s e i n m y s o i l s ( A p p e n d i x A ; F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 , 5 . 2 0 ) . T h e s e f e a t u r e s w e r e a t t r i b u t e d t o e l u v i a t i o n b y Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e . 5 B a s e d o n a n u n p u b l i s h e d s t u d y o f C h a m p i o n t h a n d M u n i s i n g ( E / B ) x c l a y m i n e r a l o g y u s i n g X R D . T h i s s t u d y w a s c o n d u c t e d a s a fi n a l p r o j e c t i n C S S / G L G S Z S : C l a y M i n e r a l o g y ( S p r i n g 2 0 0 0 , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ) . 2 3 9 M o d e l 3 , p r o p o s e d b y B r y a n t ( 1 9 8 9 ) , p r o v i d e s t w o p r o c e s s e s t h a t e x p l a i n t h e f o r m a t i o n O f f r a g i p a n s ’ m a j o r p h y s i c a l p r o p e r t i e s ( T a b l e 6 . 3 ) . B r y a n t p r o p o s e d t h a t s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( h y d r o c o n s o l i d a t i o n ) a n d p h y s i c a l r i p e n i n g e x p l a i n ( i n c o o r d i n a t i o n ) t h e h i g h b u l k d e n s i t y , c l o s e - p a c k e d g r a i n a r r a n g e m e n t , a n d c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e o f f r a g i p a n s f o r m e d i n r e l a t i v e l y u n i f o r m l o e s s d e p o s i t s i n t h e L M R V . O t h e r a u t h o r s , h o w e v e r , h a v e i n v o k e d t h e s e p r o c e s s e s i n d i v i d u a l l y o r t o g e t h e r t o e x p l a i n p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s f o r m e d i n v a r i o u s n o n u n i f o r m ( i . e . , c o n t a i n a t l e a s t o n e d i s c o n t i n u i t y ) p a r e n t m a t e r i a l s . F o r e x a m p l e , J a m e s e t a l . ( 1 9 9 5 ) i n v o k e d h y d r o c o n s o l i d a t i o n a n d p h y s i c a l r i p e n i n g t o e x p l a i n t h e c l o s e l y p a c k e d f a b r i c o f a f r a g i p a n h o r i z o n f o r m e d i n a l a g c o n c e n t r a t i o n o f a n e r o d e d p a l e o s o l ( i n r e s i d u u m ) . A l o e s s c a p e x i s t s a b o v e t h e f r a g i p a n s s t u d i e d ; t h u s t h e i r s o i l s f o r m e d i n t h r e e p a r e n t m a t e r i a l s . M o r e o v e r , t h e s e f r a g i p a n s e x h i b i t v a r i o u s g r a d e s o f a n g u l a r o r s u b a n g u l a r b l o c k y , p l a t y , a n d p r i s m a t i c s t r u c t u r e . C o s t a n t i n i a n d N a p o l i ( 1 9 9 6 ) c o n c l u d e d t h a t p h y s i c a l r i p e n i n g e x p l a i n e d t h e c l o s e l y p a c k e d f a b r i c i n ( i l l u v i a l ) f r a g i p a n s a n d ( e l u v i a l ) f r a g i c h o r i z o n s . T h e s e h o r i z o n s f o r m e d i n n o n u n i f o r m d e p o s i t s o f s i l i c e o u s c o l l u v i u m a n d a l l u v i u m a n d h a v e s u b a n g u l a r b l o c k y o r m a s s i v e s o i l s t r u c t u r e . I n a d d i t i o n , M c D a n i e l e t a l . ( 2 0 0 1 ) i n v o k e d h y d r o c o n s o l i d a t i o n t o e x p l a i n t h e h i g h b u l k d e n s i t y a n d w e a k s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e o f l o w e r - s e q u u m E ( f r a g i c ) h o r i z o n s f o r m i n g a t t h e u p p e r s u r f a c e o f w e l l - d e v e l o p e d f r a g i p a n s . T h e s e f r a g i p a n s o i l s f o r m e d i n l o e s s o v e r l y i n g a p a l e o s o l . 2 4 0 A s t h e s e t h r e e p a p e r s s u g g e s t , h y d r o c o n s o l i d a t i o n a n d p h y s i c a l r i p e n i n g m a y v e r y w e l l a p p l y t o p a r e n t m a t e r i a l s o t h e r t h a n u n i f o r m l o e s s . I n f a c t w h e n h e i n t r o d u c e d s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( h y d r o c o n s o l i d a t i o n ) , B r y a n t ( 1 9 8 9 ) a d m i t t e d ” i t m a y c e r t a i n l y h a v e m u c h w i d e r a p p l i c a t i o n [ s ] ” t h a n j u s t t o f r a g i p a n s f o r m e d i n l o e s s d e p o s i t s i n t h e L M R V . M y f o u r p r o fi l e s e x h i b i t e v i d e n c e o f a m a j o r i t y o f t h e c r i t e r i a i n v o l v e d i n B r y a n t ’ s m o d e l ( T a b l e 6 . 3 ) . F a i l u r e o f t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n C h o r i z o n s t o m e e t t h e 5 t o 3 0 % c l a y c o n t e n t ( A p p e n d i x D ) c r i t e r i o n f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e m a y b e a c c e p t a b l e . I n t h e s e t w o s o l a t h e C h o r i z o n m o s t l i k e l y d o e s n o t r e p r e s e n t t h e p a r e n t m a t e r i a l o f t h e f r a g i p a n a s e v i d e n c e d b y t h e d i s c o n t i n u i t i e s ( t e x t u r e o r l i t h o l o g i c ) o c c u r b e t w e e n t h e l o w e r f r a g i p a n s a n d t h e i r u n d e r l y i n g C h o r i z o n s ( F i g u r e s 5 . 1 , 5 . 3 ) . F u r t h e r m o r e , A s s a l l a y e t a 1 . ( 1 9 9 8 ) r e p o r t e d t h a t m a x i m u m c o l l a p s e o f l o e s s i n v o l v i n g k a o l i n i t e o c c u r r e d w i t h 5 t o 4 0 % l a y c o n t e n t a n d l e s s w a s r e q u i r e d i f s m e c t i t e w a s p r e s e n t ( i . e . , s m e c t i t e h a s a m o r e ” d r a m a t i c ” e f f e c t o n c o l l a p s e t h a n ” i n a c t i v e ” c l a y s s u c h a s k a o l i n i t e a n d i l l i t e ) . A c u r s o r y a n a l y s i s o f t h e M u n i s i n g a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s ’ c l a y m i n e r a l o g y ‘ i n d i c a t e d t h e p o s s i b l e p r e s e n c e o f s w e l l i n g c l a y m i n e r a l s i n t h e f o r m o f m i x e d - l a y e r e d o r i n t e r l a y e r e d a r r a n g e m e n t s w i t h t h e n o n - s w e l l i n g c l a y m i n e r a l s a l s o d e t e c t e d . I c o n d u c t e d a n u n p u b l i s h e d s t u d y o f c l a y m i n e r a l o g y u s i n g X R D , a s a fi n a l p r o j e c t i n C S S / G L G 8 2 5 : C l a y M i n e r a l o g y ( S p r i n g 2 0 0 0 , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y ) . 2 4 1 T h e G l e n n i e p r o f i l e i s t h e o n l y o t h e r f a i l u r e t o m e e t B r y a n t ’ s c r i t e r i a . T h e G l e n n i e 2 C d h o r i z o n ( a s s u m e d t o r e p r e s e n t t h e f r a g i p a n ’ s p a r e n t m a t e r i a l ) d o e s n o t h a v e t h e l o o s e , g r a n u l a r — c o n t a c t s t r u c t u r e c a p a b l e o f c o l l a p s e t h a t i s r e q u i r e d ( A p p e n d i c e s A a n d D ) . T h e p r e s e n c e o f c a r b o n a t e s i n t h e 2 C d h o r i z o n ( A p p e n d i c e s A , E ) , t h o u g h , m a y h e l p t o e x p l a i n h o w c o l l a p s e c o u l d b e p o s s i b l e . Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) s u g g e s t e d c o n t r a c t i o n o f s i m i l a r p a r e n t m a t e r i a l s f o r m f r a g i p a n s o n l y a f t e r t h e r e m o v a l o f s o l u b l e m a t e r i a l . B a s e d o n t h i s , t h e G l e n n i e p r o f i l e p r o b a b l y e x p e r i e n c e d s u f fi c i e n t a c i d i fi c a t i o n f o r t h e r e s i d u a l s o i l f a b r i c t o b e c o l l a p s i b l e . P r e s u m a b l y , e v i d e n c e o f t h i s s t r u c t u r e w o u l d h a v e b e e n d e s t r o y e d u p o n c o l l a p s e a n d p h y s i c a l r i p e n i n g a s i s t h o u g h t t o h a v e o c c u r r e d i n t h e o t h e r s o i l s . A m o r e t h o r o u g h m i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s m a y r e v e a l r e m n a n t s o f t h e i r p r e v i o u s l y c o l l a p s i b l e s t r u c t u r e . T h u s , w i t h a f e w m o d i fi c a t i o n s t h e B r y a n t m o d e l p r o v i d e s a s e t o f p r o c e s s e s t h a t m a y e x p l a i n t h e d e v e l o p m e n t o f c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s I s t u d i e d . T h e e x p l a n a t o r y p o w e r o f B r y a n t ’ s m o d e l , w h i c h f o c u s e s o n t h e p h y s i c a l m o r p h o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s , i s c o m p l i m e n t e d b y t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l . S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) d e s c r i b e d t h e c o m m o n p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s i n O h i o a n d p r o p o s e d t h i s m o d e l f o r t h e i r d e v e l o p m e n t . A c c o r d i n g t o t h e a u t h o r s , t h r e e a g e n t s o f f r a g i c p r o p e r t i e s h a v e b e e n r e p e a t e d l y i n v o k e d i n t h e l i t e r a t u r e a n d a p p e a r t o p l a y e s s e n t i a l r o l e s i n f r a g i c - p r o p e r t y f o r m a t i o n a n d e x p r e s s i o n . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s I s t u d i e d e x h i b i t a l l t h r e e 2 4 2 a g e n t s : ( 1 ) c l o s e - p a c k i n g , ( 2 ) i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s ( a n d s i l t ) , a n d ( 3 ) a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l . T h e s e a g e n t s w e r e e v i d e n c e d t h r o u g h a c o m b i n a t i o n o f b u l k d e n s i t y a n d p a c k i n g d e n s i t y a n a l y s e s ( A p p e n d i x D ) , m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s ( F i g u r e s 5 . 1 1 — 5 . 1 8 ) , a n d c o m p o s i t i o n a l a n a l y s i s v i a E D S ( F i g u r e 5 . 1 9 ) . D e s p i t e a d d r e s s i n g t h e i m p o r t a n c e o f t h e s e t h r e e a g e n t s t o t r a g i c — p r o p e r t y e x p r e s s i o n , t h e p r o p o s e d m o d e l f o c u s e s s p e c i fi c a l l y o n t h e f o r m a t i o n o f a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l . M o d e l 4 , t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l o f S m e c k e t a l . , r e q u i r e s t h e p r e s e n c e o f t h r e e k e y c o m p o n e n t s w i t h i n t h e s o l u m f o r t h e f o r m a t i o n o f a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l : ( 1 ) a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y , ( 2 ) p r o d u c t s o f i n t e n s e , a c i d w e a t h e r i n g ( v i z . , h y d r o u s o x i d e s o f A l a n d S i ) , a n d ( 3 ) t h e a b i l i t y f o r t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s t o i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f a l e s s w e a t h e r e d , y e t l e a c h e d , m a t e r i a l ( T a b l e 5 . 4 ) . W h e t h e r t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y i s a s s o c i a t e d w i t h h i g h l y w e a t h e r e d h o r i z o n s s i t u a t e d a b o v e o r b e l o w a l e s s w e a t h e r e d m a t e r i a l , i t h a s b e e n f o u n d t o b e i n a s s o c i a t i o n w i t h a f r a g i p a n . T h e w e a t h e r i n g f r o n t t y p e o f d i s c o n t i n u i t y s e e m s m o s t c o n s i s t e n t w i t h t h e c l a y - f r e e p a r t i c l e - s i z e ( F i g u r e 5 . 3 ) a n d s o i l e x t r a c t i o n d a t a p r e s e n t e d ( A p p e n d i x E ; F i g u r e s 5 . 5 , 5 . 7 , 5 . 9 ) , a n d t h e l o c a t i o n o f t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n s i n r e l a t i o n t o t h e s o l u m d i s c o n t i n u i t i e s ( A p p e n d i x A ; F i g u r e 5 . 3 ) . T h e p r e s e n c e o f a c i d w e a t h e r i n g p r o d u c t s i n a l l f o u r p r o fi l e s s t u d i e d w a s c o n f i r m e d b y s o i l - e x t r a c t i o n d a t a ( A p p e n d i x E ; F i g u r e s 5 . 5 , 5 . 7 , 5 . 9 ) . ” F r e e ” o x i d e s ( i n d i c a t e d b y C D - e x t r a c t a b l e c o n t e n t s , F i g u r e 5 . 5 ) a n d n o n c r y s t a l l i n e w e a t h e r i n g p r o d u c t s 2 4 3 ( i n d i c a t e d b y A A O — e x t r a c t a b l e c o n t e n t s , F i g u r e 5 . 7 ) , g e n e r a l l y h a d m a x i m u m v a l u e s i n a h o r i z o n a b o v e t h e f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n , w h i c h s u g g e s t s t h a t t h e u p p e r s e q u u m c o n t a i n s h i g h l y w e a t h e r e d h o r i z o n s r e l a t i v e t o t h e l o w e r s e q u u m ( A p p e n d i x E ; F i g u r e 5 . 5 ) . T h e u p p e r s e q u u m i s a d d i t i o n a l l y t h e l o c u s o f a d v a n c e d p o d z o l i z a t i o n a s i n d i c a t e d b y t h e c o - o c c u r r e n c e o f F e a n d A l m a x i m a a n d h i g h a c t i v i t y r a t i o v a l u e s c o m p a r e d t o t h e l o w e r s e q u u m . F u r t h e r m o r e , t h e g e n e r a l l y l o w p H v a l u e s ( A p p e n d i x E ) o f t h e u p p e r s e q u u m I . _ L 4 ' s u g g e s t t h a t t h i s z o n e w i t h i n t h e f o u r s o i l s s t u d i e d i s c o n d u c i v e t o p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h a c i d w e a t h e r i n g . T h e s e p o i n t s a l s o s u p p o r t t h e p o s s i b i l i t y o f t h e t h i r d c o m p o n e n t o f t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l . I f t h e u p p e r s e q u u m c o n t a i n s t h e h i g h l y w e a t h e r e d z o n e w i t h i n t h e f o u r s o l a , t h e n t h e r e s u l t i n g a c i d w e a t h e r i n g p r o d u c t s w o u l d h a v e t h e a b i l i t y t o i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f t h e l e s s w e a t h e r e d h o r i z o n s o r p a r e n t m a t e r i a l b e n e a t h i t . A l t h o u g h t h e r e g r e s s i v e a s p e c t o f t r a g i c - p r o p e r t y e v o l u t i o n w a s n o t i n c l u d e d s p e c i fi c a l l y i n t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l , S m e c k a n d a s s o c i a t e s h a v e a c k n o w l e d g e d i t s r o l e ( e . g . , H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; b ) . I n t h e f r a g i p a n s o i l s o f O h i o , a n e l u v i a l z o n e m a y f o r m a t t h e u p p e r s u r f a c e o f t h e f r a g i p a n . T h r e e p r o c e s s e s ( i n d i v i d u a l l y o r i n c o o r d i n a t i o n ) h a v e t r a d i t i o n a l l y b e e n r e p o r t e d t o b e a s s o c i a t e d w i t h t h e f o r m a t i o n o f t h i s z o n e : e l u v i a t i o n ( o f t e n e n h a n c e d b y r e d u c i n g c o n d i t i o n s ) ( G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 b ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ; D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ) , s u b s u r f a c e r u n o f f o r 2 4 4 l a t e r a l t h r o u g h fl o w ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; M c D a n i e l a n d F a l e n , 1 9 9 4 ; D a y e t a l . , 1 9 9 8 ) , a n d f e r r o l y s i s ( T h o m p s o n , 1 9 8 0 ; R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 ; M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 ) . T w o o f t h e s e p r o c e s s e s s e e m l e s s l i k e l y t h a n t h e t h i r d b a s e d o n t h e d a t a p r e s e n t e d . S a t u r a t e d , l a t e r a l t h r o u g h fl o w i s t h e p r e d o m i n a n t f o r m o f i n t e r n a l d r a i n a g e a b o v e s o m e f r a g i p a n o n s l o p e s r a n g i n g f r o m 5 t o 2 0 % ( M c D a n i e l a n d F a l e n , 1 9 9 4 ; D a y e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e s o i l s s t u d i e d h e r e , h o w e v e r , o c c u r o n s l o p e s ( 0 t o 2 % , A p p e n d i x A ) t h a t d o n o t s e e m f a v o r a b l e f o r t h i s t y p e O f i n t e r n a l d r a i n a g e . P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) c o n c l u d e d t h a t f e r r o l y s i s n e e d n o t b e i n v o k e d t o e x p l a i n f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . R a t h e r v o i d w a l l d e s t a b i l i z a t i o n a n d r e s u l t i n g r e d i s p e r s i o n o f c l a y a n d m i c r o - e r o s i o n o f c l a y c o a t i n g s i n t h e f r a g i p a n c o u l d b e e x p l a i n e d b y F e - o x i d e e l u v i a t i o n . T h u s , t h e i n fl u e n c e o f w a t e r p e r c o l a t i o n ( a n d a s s o c i a t e d e l u v i a l - i l l u v i a l p r o c e s s e s ) a n d r o o t p e n e t r a t i o n s u f fi c i e n t l y e x p l a i n e d t h e d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h t h e g l o s s i c h o r i z o n f o r m i n g a t t h e e x p e n s e o f t h e u n d e r l y i n g f r a g i p a n h o r i z o n . T h e e l u v i a l - i l l u v i a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e u p p e r a n d l o w e r f r a g i p a n h o r i z o n s I s t u d i e d w a s e v i d e n c e d b y d a t a d e r i v e d f r o m fi e l d d e s c r i p t i o n s ( A p p e n d i x A ) , P S A ( A p p e n d i x D ; F i g u r e 5 . 1 ) , s o i l - e x t r a c t i o n d a t a ( A p p e n d i x E ; F i g u r e s 5 . 5 , 5 . 7 , 5 . 9 ) , a n d m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s ( F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 ) ; t h i s r e l a t i o n s h i p i s l a r g e l y i n h e r e n t t o t h e s e h o r i z o n s b e c a u s e o f t h e i r o c c u r r e n c e a s a s e q u u m . S E M O b s e r v a t i o n s O f r n i c r o m o r p h o l o g y ( F i g u r e s 5 . 1 5 - 5 . 1 8 ) s u g g e s t , h o w e v e r , t h a t 2 4 5 s o m e e l u v i a l f e a t u r e s i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n f r a g i p a n s m a y b e a s s o c i a t e d w i t h i n c i p i e n t s t a g e s o f f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . E X P L A I N I N G F R A G I P A N E V O L U T I O N I N M I C H I G A N C o m p i l i n g a m o d e l t h a t a c c o u n t s f o r t h e c o m p l e x i t i e s o f t h i s t y p e O f s o i l s y s t e m i s d a u n t i n g , e v e n w i t h t h e l i m i t e d a m o u n t O f d a t a t h a t e x i s t s a b o u t M i c h i g a n f r a g i p a n s . I n f a c t , t h e f u n d a m e n t a l t a s k o f c h a r a c t e r i z i n g t h e s e f r a g i p a n s t o m e r e l y u n d e r s t a n d w h a t m a k e s t h e m f r a g i c h a s y e t t o b e s u f fi c i e n t l y a d d r e s s e d . N e v e r t h e l e s s , t h e f i n a l g o a l o f t h i s t h e s i s r e s e a r c h A r e m a i n s t o i d e n t i f y t h e m a j o r , c u r r e n t m o d e l ( s ) o f f r a g i p a n g e n e s i s t h a t b e s t a p p l i e s t o a n d e x p l a i n s t h e f r a g i c p r o p e r t i e s o f f o u r M i c h i g a n s o i l s . B o r r o w i n g i n p a r t f r o m B r y a n t ( 1 9 8 9 ) , f r a g i p a n g e n e s i s c a n b e v i e w e d i n t e r m s o f t h r e e d i s t i n c t c o m p o n e n t s : ( 1 ) p a r e n t - m a t e r i a l p r o p e r t i e s ; ( 2 ) p h y s i c a l p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f h i g h b u l k d e n s i t y , c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s , a n d c o a r s e p o l y g o n a l s t r u c t u r e ; a n d ( 3 ) p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f f r a g i p a n b o n d i n g . A m o d e l t h a t a t t e m p t s t o e x p l a i n f r a g i p a n g e n e s i s m u s t a c c o u n t f o r a s m a n y o f t h e s e c o m p o n e n t s a s p o s s i b l e . A c o m b i n a t i o n o f m o d e l s , i n f a c t , s e e m s t o b e s t a c c o m p l i s h t h i s g o a l f o r t h e f o u r s o i l s s t u d i e d , w h i l e a l s o a l l o w i n g f o r t h e i r v a r i a b l e f r a g i c e x p r e s s i o n . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , B r y a n t ’ s ( 1 9 8 9 ) m o d e l a n d t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) n a t u r a l l y c o m p l i m e n t 2 4 6 o n e a n o t h e r i n t e r m s o f e x p l a i n i n g f r a g i p a n d e v e l o p m e n t a s a w h o l e ( S m e c k a n d C i o l k o s z , 1 9 8 9 ) . M o r e i m p o r t a n t l y t h e s e t w o m o d e l s c o m p l i m e n t o n e a n o t h e r i n t e r m s O f e x p l a i n i n g t h e d e v e l o p m e n t o f t h e t r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s s t u d i e d . C o m b i n i n g t h e s e m o d e l s ( w i t h a f e w a d d i t i o n s o r m o d i fi c a t i o n s ) h a s a l s o a l l o w e d m e t o e v a l u a t e a n d m a k e i n f e r e n c e s a b o u t f r a g i p a n e v o l u t i o n i n a l a r g e r c o n t e x t , o n e t h a t i n c l u d e s w h o l e - p r o fi l e g e n e s i s . E s s e n t i a l l y t h e s e t w o m o d e l s c o m p l i m e n t o n e a n o t h e r i n t h i s w a y : t h e B r y a n t m o d e l ( 1 9 8 9 ) a d d r e s s e s c o m p o n e n t s # 1 a n d # 2 a b o v e a n d t h e p h y s i c a l a s p e c t o f # 3 , w h i l e t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) a d d r e s s e s p r i m a r i l y t h e c h e m i c a l a s p e c t o f c o m p o n e n t # 3 . U s e d t o g e t h e r , t h e s e m o d e l s p r o v i d e ( 1 ) t h e p r e r e q u i s i t e c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n - g e n e s i s i n i t i a t i o n ( T a b l e 6 . 3 ; F i g u r e 6 . 1 ) , ( 2 ) m e c h a n i s m s f o r f a b r i c m o d i f i c a t i o n o f a s p e c i fi c z o n e a t d e p t h w i t h i n a p a r e n t m a t e r i a l o r s o i l ( T a b l e 6 . 3 ; F i g u r e 6 . 1 ) , ( 3 ) a m e c h a n i s m f o r t h e m o r e p e r m a n e n t ” i m p r i n t i n g ” o r ” s e t t i n g ” o f f r a g i c p r o p e r t i e s i n t h a t z o n e ( T a b l e 6 . 3 ; F i g u r e 6 . 1 ) , a n d ( 4 ) m e c h a n i s m s f o r t h e g e n e s i s o f b o n d i n g a g e n t s t h a t s u p p l e m e n t a n d s u p p o r t t h e s t r u c t u r a l f a b r i c o f t h e f r a g i p a n z o n e a n d ( p r o g r e s s i v e ) d e v e l o p m e n t o f e x p r e s s i o n ( T a b l e 6 . 3 — 6 . 4 ; F i g u r e 6 . 1 ) . I h a v e a d d i t i o n a l l y p r o v i d e d t h e m e c h a n i s m s f o r r e g r e s s i v e f r a g i p a n d e v e l o p m e n t b a s e d o n a h a n d f u l O f p a p e r s ( v i z . , H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) , L a n g o h r a n d P a j a r e s ( 1 9 8 3 ) , a n d P a y t o n ( 1 9 9 3 b ) ) ( F i g u r e 6 . 1 ) . T h e e n d r e s u l t i s a c o m p i l a t i o n m o d e l t h a t p r o v i d e s a p o s s i b l e s c e n a r i o f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n i n M i c h i g a n s o i l s , a s i n d i c a t e d b y a n d i n f e r r e d f r o m t h e s o i l s c h a r a c t e r i z e d . B a s e d l a r g e l y o n 2 4 7 i n f e r e n c e , I a l s o d i s c u s s t h e c o m p i l e d m o d e l w i t h i n t h e c o n t e x t o f p r o f i l e d e v e l o p m e n t i n o r d e r t o p r o v i d e a m o r e w h o l i s t i c p i c t u r e o f f r a g i p a n g e n e s i s i n a s u b s e t o f M i c h i g a n ’ s b i s e q u a l s o i l s . B e f o r e e m b a r k i n g o n t h i s j o u r n e y , I w a n t t o h i g h l i g h t a f e w s u b t l e , y e t e s s e n t i a l c o m p o n e n t s o f t h e f o l l o w i n g m o d e l . S o i l s a r e d y n a m i c ; b o t h p r o g r e s s i v e a n d r e g r e s s i v e p e d o g e n i c p a t h w a y s g u i d e t h e i r e v o l u t i o n f r o m t h e t i m e w a t e r m a k e s c o n t a c t w i t h t h e i r p a r e n t m a t e r i a l . T h e p a t h w a y s , t h e m s e l v e s , a r e d y n a m i c ; t h e y i n d i v i d u a l l y p r e d o m i n a t e t h e s o i l s y s t e m f o r v a r i a b l e d u r a t i o n s a n d a t v a r y i n g f r e q u e n c i e s , i n t e n s i t i e s , a n d s c a l e s , a n d a l l o f t h i s c a n b e v a r i a b l y d i s t r i b u t e d t h r o u g h o u t t h e s o l u m . M o r e o v e r , p a t h w a y s c a n i n c o r p o r a t e a r a n g e o f p e d o g e n i c p r o c e s s e s t h a t l e a v e v a r i a b l e i m p r e s s i o n s o n a s o i l : s o m e m o r e d e t e c t a b l e t h a n o t h e r s . T h e r e f o r e , a s I d i s c u s s f r a g i p a n e v o l u t i o n w i t h s p e c i fi c r e f e r e n c e t o t h e f o u r s o i l s s t u d i e d , k e e p i n m i n d t h a t p e d o g e n e s i s i s o n g o i n g a t e v e r y s c a l e . W h i l e I a t t e m p t t o h i g h l i g h t s o m e o f t h e e v i d e n c e d a n d s e e m i n g l y m o r e i n fl u e n t i a l p r o c e s s e s t h a t m a y h a v e o c c u r r e d i n a n d a r o u n d t h e f r a g i p a n - z o n e , I a d m i t t e d l y l e a v e o u t m a n y . M I C H I G A N M O D E L O F F R A G I P A N E V O L U T I O N P R O G R E S S I V E F R A G I P A N D E V E L O P M E N T W o r k i n g f i r s t w i t h t h e m o d e l p r o p o s e d b y B r y a n t ( 1 9 8 9 ) , p a r e n t m a t e r i a l i s d e p o s i t e d ( F i g u r e 6 . 1 ) . T h e p a r e n t m a t e r i a l m u s t a l l o w w a t e r t o m o v e a n d d r a i n 2 4 8 t h r o u g h i t ( i . e . , n o h i g h w a t e r t a b l e s ) . H e n c e , t h e p a r e n t m a t e r i a l m a y b e u n i f o r m a s w i t h B r y a n t ’ s s o i l s , o r i t m a y c o n t a i n a t e x t u r a l o r l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y a s w i t h m y s o i l s ( F i g u r e 5 . 3 ; A p p e n d i x A ) . T h e p a r e n t m a t e r i a l m u s t a l s o m e e t s p e c i f i c , i n i t i a l c r i t e r i a i n o r d e r f o r i t t o b e c o n d u c i v e t o s e l f - w e i g h t c o l l a p s e a n d p h y s i c a l r i p e n i n g i n c l u d i n g 7 ( F i g u r e 6 . 1 ) : ( 1 ) l o o s e , g r a n u l a r - c o n t a c t s t r u c t u r e ; ( 2 ) l o a m t e x t u r e w i t h a p p r o x i m a t e l y 5 t o 4 0 % c l a y ( v a l u e s c a n v a r y d e p e n d i n g o n c l a y m i n e r a l o g y a n d d i s t r i b u t i o n i n t h e c o l l a p s i b l e z o n e ) ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) ; ( 3 ) c o n t a i n s f i n e m a t e r i a l ( i . e . , b o n d i n g a g e n t s i n a n y f o r m ) t h a t w e a k e n s o r r e d u c e s w h e n w e t ; ( 4 ) n o t s h a l l o w t o a l i t h i c , p a r a l i t h i c , o r d e n s i c c o n t a c t ( i . e . , t h i c k e n o u g h s o t h a t a t s o m e d e p t h c o m p r e s s i v e s t r e s s f r o m o v e r l y i n g m a t e r i a l i s s u f fi c i e n t f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( B r y a n t , 1 9 8 9 ; A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) ) ; ( 5 ) l a c k s a p e r s i s t e n t l y h i g h w a t e r t a b l e o r z o n e s o f s a t u r a t i o n ( i . e . , r e l a t i v e l y u n i m p e d e d v e r t i c a l w a t e r d r a i n a g e t o s u f f i c i e n t d e p t h s ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) ) ; a n d ( 6 ) l o w C O L E . R e g a r d l e s s o f w h e t h e r t h e s e c r i t e r i a a r e m e t a t t h e t i m e o f d e p o s i t i o n o r d e v e l o p e d v i a p e d o g e n i c p r o c e s s e s , t h e y m u s t b e m e t f o r a p o t e n t i a l c o l l a p s e - z o n e t o e x i s t i n t h e p r o f i l e ( i . e . , f r a g i p a n g e n e s i s t o i n i t i a t e ) . E a r l y p e d o g e n e s i s , i n c l u d i n g p r o c e s s e s s u c h a s l e a c h i n g , m e l a n i z a t i o n , a n d a c i d i fi c a t i o n , m a y b e g i n o n c e t h e p a r e n t m a t e r i a l h a s b e e n d e p o s i t e d ( F i g u r e s 7 C r i t e r i a a r e b a s e d o n B r y a n t ( 1 9 8 9 ) u n l e s s r e f e r e n c e d o t h e r w i s e . 2 4 9 F i g u r e 6 . 1 . S c h e m a t i c o f t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n . 2 5 0 e m i T M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n I n i t i a l c o n d i t i o n s 1 R e q u i r e d w h e t h e r t h e y o c c u r a t t h e t i m e o f d e p o s i t i o n o r i d e v e l o p v i a e a r l y p e d o g e n e s i s : S o l u m ( 1 ) o p e n , l o o s e , g r a n u l a r - c o n t a c t s t r u c t u r e ( 2 ) l o a m t e x t u r e w i t h a p p r o x i m a t e l y 5 t o 4 0 % c l a y L n i t i a l l y w e t t i n g ( 3 ) c o n t a i n s f i n e m a t e r i a l t h a t w e a k e n s o r r e d u c e s w h e n w e t d r y i n g l e a c h i n g ( 4 ) n o t s h a l l o w t o a l i t h i c , p a r a l i t h i c , o r d e n s i c c o n t a c t m e l a h i z a t i o n ’ ( 5 ) l a c k s a p e r s i s t e n t l y h i g h w a t e r t a b l e o r z o n e s o f s a t u r a t i o n a c i d i f i c a t i o n , ( 6 ) d i s c o n t i n u i t y ( t e x t u r e o r l i t h o l o g i c ) i n p r o x i m i t y t o a n d e v e n t u a l l y t h e p o t e n t i a l c o l l a p s e z o n e l e s s i v a g e ( 7 ) l o w C O L E ( h e l p s t o r e t a i n c o l l a p s e d s t a t e ) D o e s ( p a r e n t o r s o i l ) m a t e r i a l m e e t i n i t i a l c o n d i t i o n s ? Y E S o r N O P r o c e s s e s R e s u l t s C o l l a p s i b l e z o n e c o l l a p s i b l e z o n e w e t s — . s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ' — > C o l l a s e d z o n e : t o o r n e a r s a t u r a t i o n c l o s e y p a c k e d » g r a i n s c o l l a p s e d z o n e o m e s d e s i c c a t e d p h y s i c a l r i p e n i n I — > P r o t o f r a i p a n : c o n t i n u e d s o l u m w e t t i n g - d r y i n g , a c i d i f i c a t i o n , — ~ r . _ : d i f f e r e n t i a t i o n l e s s i v a g e , p e r v e c t i o n , a n d p o d z o l i z a t i o n i n t e r a c t i o n a m o n g u p p e r s o l u m w e a t h e r i n g r o d - u c t s a n d l e s s w e a t e r e d — ’ E o e c i p i t a t i o n 0 f a m o r p h o u s m a t e r i a l b e l o w , o r c h a n g e n d i n g a g e n t ( s ) i n P I O I O ' i n p H o r b a s e s a t u r a t i o n f r a g i p a n c o n t i n u e d c l o s e - - p a c k i n g , — > w e t t i n g - d r y i n g , l e s s i v a g e , c l a y - b r i d g i n g , a n d a m o r - p e r v e c t i o n . p h o u s m a t e r i a l d e p o s i t i o n f r a g i p a n b e c o m e s a n — > w e t t i n g - d r y i n g , r e d o x p r o - ? a q u i t a r d ; z o n e s o f s a t u - c e s s e s , e l u v i a t i o n , m i c r o - r a t i o n a n d w a t e r t a b l e e r o s i o n , l e s s i v a g e a r e s e a s o n a l l y p e r c h e d e l u v i a l z o n e e n c r o a c h e s - > t h r o u g h f l o w , W e t t i n g - d r y i n g , u p o n t h e f r a g i p a n r e d o x p r o c e s s e s , e l u v i a t i o n , m i c r o - e r o s i o n , l e s s i v a g e F r a g i p a n d e s t r o y e d : . , . . . s u b s e q u e n t f r a g i p a n ( g l o s s r c ) E h o r i z o n e n g u l f s f r a g i p a n a t u p p e r f r a g i p a n g e n e s i s n o t l i k e l y b o u n d a r y a n d a l o n g p r e f e r r e d d r a i n a g e p a t h w a y s i n i t i a l c o n d i t i o n s a r e V F i g u r e i s n o t d r a w n t o s c a l e n o l o n g e r m e t 2 5 1 6 . 1 , 6 . 2 ) . S o m e p e d o g e n i c p r o c e s s e s m a y b e n e c e s s a r y p r e c u r s o r s f o r t h e p a r e n t m a t e r i a l t o s a t i s f y t h e c r i t e r i a a b o v e . F o r e x a m p l e , t h e p a r e n t m a t e r i a l f o r t h e G l e n n i e s o i l i s p r e s u m e d t o b e d e n s e g l a c i a l t i l l b a s e d o n t h e 2 C d h o r i z o n ( A p p e n d i c e s A , D ) ; i t m a y h a v e r e q u i r e d a c i d i f i c a t i o n , l e a c h i n g , a n d l e s s i v a g e t o d e v e l o p a l o o s e f a b r i c c a p a b l e o f r e a r r a n g e m e n t a n d c o l l a p s e . I t i s a l s o c o n c e i v a b l e t h a t t h e s e s o i l s m a y h a v e b e e n i n fl u e n c e d b y f r o s t a c t i o n f o l l o w i n g d e p o s i t i o n ; t h i s h a s b e e n i n v o k e d t o a c c o u n t f o r m a c r o - t o r n i c r o s c a l e d i s t u r b a n c e s o f f r a g i p a n s t r u c t u r e a n d f a b r i c i n g l a c i a t e d r e g i o n s ( e . g . , F i t z P a t r i c k , 1 9 5 6 ; C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; V a n V l i e t - L a n o ' e ' , 1 9 8 5 ; N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 9 4 ) . A l t h o u g h I h a v e o n l y o b s e r v e d w e a k e v i d e n c e t h a t m a y s u p p o r t t h e i n fl u e n c e o f f r o s t a c t i o n ( e . g . , v e s i c l e - l i k e p o r e s , s i l t a c c u m u l a t i o n s , m i c r o s o r t i n g a n d r e o r g a n i z a t i o n ) , n o n e o f m y e v i d e n c e e x c l u d e s i t ( A p p e n d i x A ; F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 , 5 . 2 0 ) . O n c e a l l t h e n e c e s s a r y p a r e n t - m a t e r i a l c r i t e r i a a r e m e t , e x p l i c i t f r a g i p a n - g e n e s i s m a y b e i n i t i a t e d s t a r t i n g f i r s t w i t h w e t t i n g o f t h e p o t e n t i a l c o l l a p s e - z o n e t o o r n e a r s a t u r a t i o n ( F i g u r e 6 . 1 ) . C o n d i t i o n s a r e n o w c o n d u c i v e f o r t h e s e l f - w e i g h t c o l l a p s e o f a z o n e a t a n o p t i m a l d e p t h w i t h i n t h e p r o f i l e , a s c l a y b o n d i n g w e a k e n s w i t h w e t t i n g a n d t h e z o n e ’ s l o o s e , g r a n u l a r - c o n t a c t s t r u c t u r e n o l o n g e r h a s t h e s u p p o r t n e e d e d t o r e m a i n o p e n ( r e v i e w e d i n R o g e r s e t a l . , 1 9 9 4 ) . P r o v i d e d t h a t t h e m a t e r i a l s a b o v e a n d b e l o w t h i s z o n e m e e t t h e i n i t i a l c r i t e r i a , t h e y s t i l l e x p e r i e n c e t o o l i t t l e o r t o o m u c h c o m p r e s s i v e s t r e s s , 2 5 2 F i g u r e 6 . 2 . D i a g r a m o f t h e p r o g r e s s i o n o f s t e p s t h r o u g h t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n . 2 5 3 . h g » i n _ - _ ‘ - _ - M . a ‘ , . , . ~ _ H I I I ” I _ I . I . I o i t - e ‘ v a “ : z 2 i 1 ‘ l 1 1 o 1 3 1 z 1 - d 1 . 1 o 1 . 1 p j ' " " . . I I I “ ’ = - : : T - . ' . n i ; . - ; o : : : - i ‘ s o 1 r 1 . s t d i . e . r - w o n m I a e v c r n l . . c s z i a o b m 1 i . a s s a 1 . t : . : , 1 t n c : 1 1 1 1 e r . w o s i 1 1 e v e 1 t 1 ' g r t a 1 1 : s e - : a : a i 1 r a p 1 w v “ s 1 u . 1 : , . - e . d 5 - l a e : a g 1 1 e g " . . w . ' : 1 I v m s a . ; I I I 1 h , r . c s - . . : . ' _ - . ' ) _ : : g n " 1 1 . x , s i _ - ' * . « ' - . r ‘ a . ~ w T ~ ' u _ - ' i 9 r i s r a s e e . s . 1 s s 1 e 1 p ” e l 1 y c 1 ' l 5 o l 1 r : ” ! k 1 2 c . 5 a 7 3 2 p 1 9 7 - 1 1 . [ s 3 1 o . ~ ‘ 1 l 1 : 1 c 1 { ( e a 1 p 1 o a 1 i 3 1 ' ' 1 x n t 1 1 3 a o 1 c s 1 i 1 d 1 d 1 e e 1 , 1 n 1 1 f . i ; 1 d S . 3 R " 1 i - t ' s . c e ' z ' y ' 1 o ' ~ . ' ‘ : , " : - o . : - . ' j ~ . ' . . : ' . . ' " . * : . o . o _ ' I . _ ' Y . . ‘ ‘ . ' ? x x v . ‘ 3 v 1 ‘ - . f ‘ s . [ ' c 1 - : ~ o ¢ ; - . 1 a W ‘ ’ 1 ‘ t E n ’ e E m M e T g ‘ n . . ‘ - . ' * . . , 1 ' 1 . v - 1 . - 7 3 ~ . ' ; J ‘ " . , - - - ~ ' , . , - ‘ . ; ~ ‘ _ _ » n - v : ‘ 3 . ‘ ’ - . 1 , 2 s 1 1 e 1 s 1 1 s 1 e c Z o a E r M r 7 - ‘ - . ' - " m 1 ' 1 I : r p . ‘ g E ' . ' a g n e ” i n 1 g 3 i r 1 : { y d A 1 . i n . 1 i . a r . d r s m . , l b . - j : . r . : y g g 1 1 t 1 a ‘ . l n i - t 1 C m . A h 1 w 7 1 1 ” ' r n o i “ m - n s s e d x " s a 1 , . 1 s 1 t s a n “ u s 1 n o e . 1 i 5 " u 1 r ~ ~ c , t E I a . . “ d . 1 n , 1 : g : 1 n 1 - " - I L ‘ . “ ~ _ ' - = ; - ' " . . ' . . ‘ - . ' ' - . ' , ‘ ~ - , ‘ a 1 é . ‘ ' . ' - . . - e w m s : s n r o w i s t ' l n ' m s W . o o 2 r . o . o ‘ _ s v e . . W ' p i t g a c 5 1 d 1 i ~ : ' v . ' , - ~ ' ‘ . ~ . ' } - g ' a s i s t a s o ‘ T - " . . . : i n E n e r Z n p ' w L I ' x — a e J ~ P - c i i 1 ) a s e y f v v 1 - I ' s r e e g , 1 r f r i a d d a ~ ‘ : g 1 ' c a f ; p v 7 1 n - y y i 2 i i t 1 W c g l N m ' i - - i a g r e A A . r 1 _ ‘ . _ y m a s n s , I l ' “ , v - } . 1 - ‘ . 1 4 ' . 1 1 ( " . 1 .’ : " . . . . 1 - 6 d m u a i f t l ' p n n l r t . . o i L o y e i F r . l r t w f l p ( 1 i & - ! ‘ 7 ‘ d r l g a fi a n o c i S i n o c s a a s e m i . ' i e : A % r i V r u s z o m i t n n 5 4 5 7 r P y p h i l g e a d r r s a 1 , ; £ ‘ ‘ I . : . a l e e v fl n e " ? ? ? e l a c s o t n w a e r f e I m o s f g M o , e . t a r t h . w o e n a e a g g d - s s e p n E i s p a i i e e h W w l g s l c i r - l a a a fi i g i e s t h l e m i n f o l c J r e e D w ‘ s S I c i M d t 0 “ s i e r u g i F 2 5 4 - W e a t h e r i n g F r a g r c C o l l a p s i b l e : C o l l a p s e d ; P r o t o - - T r a n s i t i o n H o r i z o n o r S t r o n g : D e g r a d i n g . D e g r a d e d D e s t r o y e d Z o n e . Z o n e 3 f r a g i p a n ? Z o n e : F r a g i p a n ; F r a g i p a n 7 F r a g i p a n { F r a g i p a n F r a g i p a n ' L ’ i a d i s i r o m p u o o 1 . 1 . 1 . 1 . , ‘ r e s p e c t i v e l y , f o r f a b r i c r e a r r a n g e m e n t a n d s e l f - w e i g h t c o l l a p s e t o o c c u r . T h e n e w l y c o l l a p s e d z o n e h a s a w e l l - d e f i n e d u p p e r b o u n d a r y a n d a d i f f u s e l o w e r b o u n d a r y , p r e s u m a b l y d u e t o ” f a c t o r d i v e r g e n c e ” a s d e s c r i b e d b y A s s a l l a y e t a l . ( 1 9 9 8 ) . T h e n u m b e r o f g r a i n c o n t a c t s h a s i n c r e a s e d i n t h e c o l l a p s e d z o n e , w h i c h m a y i n t u r n i m p e d e i n t e r n a l d r a i n a g e a s t h e z o n e i s n o w a m o r p h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y w i t h i n t h e p r o f i l e ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) . S e l f - w e i g h t c o l l a p s e h a s , t h u s , c r e a t e d f a b r i c r e a r r a n g e m e n t a n d c l o s e - p a c k i n g i n t h e c o l l a p s e d z o n e ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . T h e c o l l a p s e d z o n e s u b s e q u e n t l y b e c o m e s d e s i c c a t e d ( F i g u r e 6 . 1 ) . T h u s , t h e p r o f i l e n e e d s t o d r y t h o r o u g h l y t o a d e p t h t h a t i n c l u d e s t h i s z o n e f o r i t s p h y s i c a l r i p e n i n g ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . T h e c o l l a p s e d z o n e e x h i b i t s s u f f i c i e n t f r a g i c p r o p e r t i e s a s t h i s p o i n t t o b e c a l l e d a p r o t o f r a g i p a n . P h y s i c a l r i p e n i n g h a s b e e n i n v o k e d t o e x p l a i n ( 1 ) t h e f o r m a t i o n o f a r a n d o m , p o l y g o n a l s t r u c t u r e d u e t o t h e d e v e l o p m e n t o f t e n s i l e f o r c e s ( A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) a n d ( 2 ) f a b r i c r e o r i e n t a t i o n i n t h e f o r m o f g r a n u l a r c l o s e - p a c k i n g , c l a y - b r i d g i n g , a n d v o i d c o a t i n g ( e . g . , B r y a n t , 1 9 8 9 ; R o g e r s e t a l . , 1 9 9 4 ; A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ; A t t o u a n d B r u a n d , 1 9 9 8 ) . A t t o u a n d B r u a n d ( 1 9 9 8 ) d e m o n s t r a t e d e x p e r i m e n t a l l y t h a t c l o s e f a b r i c s a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n s w e r e o b t a i n e d a f t e r a s i n g l e d e s i c c a t i o n i f t h e c l a y s i n v o l v e d w e r e d i s p e r s e d p r i o r t o t h e e v e n t . T h e y a l s o r e p o r t e d , h o w e v e r , t h a t t h e f o r m a t i o n o f c l a y b r i d g e s a n d v o i d c o a t i n g s r e q u i r e d m u l t i p l e w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . M o r e o v e r , a d d i t i o n a l w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s w e r e r e q u i r e d f o r c l a y b r i d g e s , v o i d c o a t i n g s , a n d c l o s e l y p a c k e d g r a i n s t o b e c o m e m o r e 2 5 5 n u m e r o u s a n d b e t t e r e x p r e s s e d ; t h i s e n c o u r a g e d s u c c e s s i v e s a t u r a t i o n o f v o i d s , d i s p e r s i o n o f c l a y s , d e s i c c a t i o n , a n d f u r t h e r f a b r i c r e a r r a n g e m e n t . T h e l a y e r e d a n d c o m p o u n d n a t u r e o f v o i d c o a t i n g s a n d b r i d g e s i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a p p e a r s t o c o n f i r m t h e m o r p h o l o g i c e x p r e s s i o n o f m u l t i p l e w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s i n t h e s o i l s ’ h i s t o r y ( F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 , 5 . 2 0 ) . T h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e s e c y c l e s a s w e l l a s o t h e r s ( v i z . , w e t t i n g - d r y i n g , a c i d i f i c a t i o n , f i n e - a n d c o a r s e - m a t e r i a l t r a n s l o c a t i o n ( l e s s i v a g e a n d p e r v e c t i o n , r e s p e c t i v e l y ) , a n d p o d z o l i z a t i o n ) c o n t i n u e ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . D i f f e r e n t i a t i o n o f t h e u p p e r a n d l o w e r s e q u a m a y b e g i n a r o u n d t h i s t i m e , a s t h e p r o f i l e b e c o m e s i n c r e a s i n g l y a c i d i c a l l o w i n g l e s s i v a g e ( a n d p o s s i b l y p e r v e c t i o n ) a n d c l a y — m i n e r a l d e c o m p o s i t i o n . T h e p r o f i l e t h i c k e n s . T h u s , a n i l l u v i a l z o n e ( e n r i c h e d i n c l a y ) b e g i n s t o f o r m i n t h e l o w e r p o r t i o n o f t h e p r o f i l e . A l t e r n a t i v e l y , t h i s i l l u v i a l z o n e m a y f o r m a t d e p t h t o w h i c h t h e s o i l i s s u f f i c i e n t l y a c i d i f i e d f o r c l a y m i g r a t i o n t o o c c u r . E i t h e r o c c u r r i n g c o n t e m p o r a n e o u s l y w i t h o r i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g c l a y t r a n s l o c a t i o n , p o d z o l i z a t i o n i s i n i t i a t e d ( v i a f u l v i c - a c i d f o r m a t i o n f o l l o w e d b y c h e l a t i o n a n d c h e l u v i a t i o n ) i n t h e u p p e r s o l u m . A w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y i n t h e f o r m o f a w e a t h e r i n g f r o n t b e c o m e s m o r e s t r o n g l y d e v e l o p e d a s t h e d e g r e e o f p e d o g e n e s i s i n t h e u p p e r s e q u u m i n c r e a s i n g l y c o n t r a s t s t h a t i n t h e p a r e n t m a t e r i a l ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . T h e p r o t o f r a g i p a n o c c u r s i n t h e t r a n s i t i o n z o n e b e t w e e n t h e w e a t h e r e d u p p e r s e q u u m a n d r e l a t i v e l y u n w e a t h e r e d p a r e n t m a t e r i a l . A s t i m e p r o g r e s s e s , a c i d 2 5 6 w e a t h e r i n g p r o d u c t s a r e e l u v i a t e d f r o m t h e u p p e r s e q u u m . D u e t o t h e p r o t o f r a g i p a n ’ s a b i l i t y t o i m p e d e i n t e r n a l d r a i n a g e , e s p e c i a l l y d u r i n g s e a s o n a l l y w e t p e r i o d s , t h e s e w e a t h e r i n g p r o d u c t s ( p r i m a r i l y h y d r o u s o x i d e s o f A l a n d S i b a s e d o n S m e c k e t a 1 . ( 1 9 8 9 ) ) b e c o m e p e r c h e d i n t h e p r o t o f r a g i p a n z o n e . C o n s e q u e n t l y , t h e u p p e r - s e q u u m w e a t h e r i n g p r o d u c t s h a v e t h e o p p o r t u n i t y t o i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f t h e l e s s w e a t h e r e d l o w e r s e q u u m . P r e c i p i t a t i o n o f a m o r p h o u s m a t e r i a l s i n t h i s z o n e m a y b e e n h a n c e d b y d e s i c c a t i o n o f t h e p r o t o f r a g i p a n a n d v a r i a t i o n i n p H o r b a s e s a t u r a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e d i s c o n t i n u i t y . B a s e d o n m i c r o m o r p h o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s , t h i s a m o r p h o u s m a t e r i a l o c c u r s i n t h e f o r m o f i n t e r g r a i n b r i d g e s a n d d i s c o n t i n u o u s v o i d c o a t i n g s ( F i g u r e s 5 . 1 5 - 5 . 1 8 ) . A c c o r d i n g t o S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) , t h e a d d i t i o n o f a n a m o r p h o u s b o n d i n g a g e n t t o t h e p r o t o f r a g i p a n f u l f i l l s t h e f i n a l r e q u i r e m e n t o f f r a g i c — p r o p e r t y d e v e l o p m e n t . I f , a t t h i s t i m e , t h e p r o t o f r a g i p a n a l s o m e e t s t h e t h i c k n e s s a n d v o l u m e c r i t e r i a s p e c i f i e d b y t h e S o i l S u r v e y S t a f f ( 1 9 9 9 ) , i t i s c o n s i d e r e d a f r a g i p a n ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . F r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n w i l l i n c r e a s e w i t h t i m e a s c l o s e - p a c k i n g ( v i a c o a r s e g r a i n r e o r i e n t a t i o n , a n d v o i d c o a t i n g s a n d i n f i l l i n g s ) , i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s , a n d a m o r p h o u s - m a t e r i a l b o n d i n g b e c o m e b e t t e r d e v e l o p e d ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) . A s f r a g i p a n e x p r e s s i o n i n c r e a s e s , i t b e c o m e s i n c r e a s i n g l y e f f e c t i v e a s a n i n t e r n a l d r a i n a g e i m p e d i m e n t a n d e v e n t u a l l y b e c o m e s a n a q u i t a r d ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . T h e f r a g i p a n ’ s a b i l i t y t o i m p e d e d r a i n a g e i s a c c e n t u a t e d d u r i n g s e a s o n a l l y 2 5 7 w e t p e r i o d s a n d , t h u s , t h e s o i l d e v e l o p s ( s e a s o n a l ) p e r c h e d z o n e s o f s a t u r a t i o n o r a p e r c h e d w a t e r t a b l e . T h e r e s u l t i n g e p i s a t u r a t i o n i n c r e a s e s i n d u r a t i o n a s t h e f r a g i p a n ’ s d e n s i t y i n c r e a s e s a n d p o r o s i t y d e c r e a s e s . E p i s a t u r a t i o n m a y a l s o i n c r e a s e i n f r e q u e n c y a s t h e f r a g i p a n b e c o m e s a b l e t o i m p e d e w a t e r f r o m r a i n f a l l e v e n t s t h r o u g h o u t t h e y e a r , a s w a s r e p o r t e d b y M c D a n i e l e t a l . ( 2 0 0 1 ) a n d C a l m o n e t a l . ( 1 9 9 8 ) . M c D a n i e l e t a l . ( 2 0 0 1 ) f o u n d t h a t s a t u r a t i o n o f t h e E [ B ] h o r i z o n i m m e d i a t e l y a b o v e t h e f r a g i p a n o c c u r r e d f o r p e r i o d s u p t o s e v e n m o n t h s . T h e y a l s o o b s e r v e d c h a n g e s i n r e d o x s t a t u s o c c u r r e d i n t h e E h o r i z o n d u r i n g t h e s e e x t e n d e d p e r i o d s o f e p i s a t u r a t i o n . E h v a l u e s w e r e s u f f i c i e n t l y l o w f o r F e r e d u c t i o n a n d m o b i l i z a t i o n f o r a p e r i o d o f a p p r o x i m a t e l y t h r e e m o n t h s , d e v e l o p i n g i n M a r c h a n d p e r s i s t i n g e v e n a f t e r t h e p e r c h e d w a t e r t a b l e h a d d e s i c c a t e d a n d e p i s a t u r a t i o n c e a s e d . O x i d i z i n g c o n d i t i o n s f o l l o w e d . R E G R E S S I V E F R A G I P A N D E V E L O P M E N T A l l f o u r s o i l s s t u d i e d e x h i b i t e l u v i a l c h a r a c t e r i s t i c s i n a p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n ( E x o r p a r t i a l l y E x h o r i z o n s ) o r f r a g i c h o r i z o n a s s u g g e s t e d b y f i e l d d e s c r i p t i o n s ( A p p e n d i x A ) , P S A ( A p p e n d i x D , F i g u r e 5 . 1 ) , s o i l - e x t r a c t i o n d a t a ( A p p e n d i x E ; F i g u r e s 5 . 5 , 5 . 7 , 5 . 9 ) , a n d m i c r o m o r p h o l o g y ( F i g u r e s 5 . 1 1 - 5 . 1 8 ) . T h e e l u v i a l n a t u r e o f t h e s e h o r i z o n s i s r e l a t e d t o t h e i r p o s i t i o n i n t h e l o w e r s e q u u m ; t h e y e x i s t a s t h e e l u v i a l m e m b e r o f e l u v i a l - i l l u v i a l c o u p l i n g s ( A p p e n d i x A ) . A p o r t i o n o f t h i s e l u v i a l c h a r a c t e r i n t h e f r a g i p a n s o i l s ( i . e . , 2 5 8 G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n ) , h o w e v e r , m a y b e a d d i t i o n a l l y a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . D e g r a d a t i o n h a s b e e n r e p o r t e d t o o c c u r a t v a r i o u s l o c a t i o n s w i t h i n a f r a g i p a n , s u c h a s a l o n g s t r u c t u r a l — u n i t s u r f a c e s ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 b ; C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ; C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ; L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ) , o r a s a t r a n s i t i o n a l z o n e i n t h e u p p e r p o r t i o n o f ( Y a s s o g l o u , 1 9 5 9 ; O l s o n , 1 9 6 2 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b ; H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b ; L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 ; P a y t o n , 1 9 9 3 b ; C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ; C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 ; L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ) , w i t h i n ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ) , o r i n t h e l o w e r p o r t i o n o f a f r a g i p a n ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . F u r t h e r m o r e , d e g r a d a t i o n a s s o c i a t e d s p e c i fi c a l l y w i t h e l u v i a l - f r a g i p a n s a n d r e l a t i v e l y d e n s e , c l a y - r i c h u n d e r l y i n g h o r i z o n s ( e . g . , B t o r B t d ) h a s a l s o b e e n o b s e r v e d i n b i s e q u a l s o i l s ( Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) , w h i c h i s s i m i l a r t o t h e G l e n n i e a n d M u n i s i n g p r o f i l e s ( A p p e n d i c e s A , D ) . P r o c e s s e s i n v o l v e d i n f r a g i p a n d e g r a d a t i o n ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) a r e l i k e l y a k i n t o t h o s e i n v o k e d f o r B t h o r i z o n d e g r a d a t i o n b a s e d o n t h e m o r p h o l o g i c a l s i m i l a r i t y o f t h e s e t w o p h e n o m e n a . A c c o r d i n g t o L a n g o h r a n d V e r m e i r e ( 1 9 8 2 , p . 2 0 5 ) , B t d e g r a d a t i o n t a k e s t h e f o r m o f ” i r r e g u l a r p e n e t r a t i o n s o f c l a y - i m p o v e r i s h e d a n d b l e a c h e d ” E m a t e r i a l i n t o a c l a y - e n r i c h e d B t h o r i z o n . T h e y a l s o e x p l a i n e d t h a t d e g r a d a t i o n i s i n i t i a t e d a t t h e u p p e r s u r f a c e o f t h e B t 2 5 9 h o r i z o n a n d g r a d u a l l y p e n e t r a t e s d e e p e r , e s p e c i a l l y i n a r e a s o f p r e f e r e n t i a l f l o w . T h i s e l u v i a l h o r i z o n m o r p h o l o g y h a s b e e n d e s i g n a t e d a s ” g l o s s i c ” b y S o i l T a x o n o m y , a n d a g l o s s i c h o r i z o n i s o n e t h a t " d e v e l o p s a s a r e s u l t o f t h e d e g r a d a t i o n o f a n a r g i l l i c . . . h o r i z o n f r o m w h i c h c l a y a n d f r e e i r o n o x i d e s a r e r e m o v e d ” ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . T h e d e g r a d a t i o n a l z o n e s ( E o r E ' ) s t a r t a s t o n g u e s o f a l b i c m a t e r i a l s t h a t e x t e n d i n t o t h e s u b j a c e n t a r g i l l i c h o r i z o n a n d p r o g r e s s t o t h e p o i n t t h a t t h e y h a v e e n g u l f e d a f e w r e m n a n t s o f a r g i l l i c - h o r i z o n m a t e r i a l ( S o i l S u r v e y S t a f f , 1 9 9 9 ) . T h e G l e n n i e ( E / B ) x a n d M u n i s i n g 3 ( E / B ) x ' a r e p r e d o m i n a n t l y e l u v i a l h o r i z o n s c o m p o s e d o f a l b i c m a t e r i a l s t h a t t o n g u e a n d i n t e r f i n g e r i n t o t h e u n d e r l y i n g t h o r 3 B t h o r i z o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e C h a m p i o n 3 E x i s a l b i c , b u t d o e s n o t t o n g u e i n t o t h e 3 t h . T h e E x o r p a r t i a l l y E x h o r i z o n s a l s o m e e t t h e t a x o n o m i c c r i t e r i a f o r g l o s s i c h o r i z o n s b e c a u s e t h e ( t h o r B t ) h o r i z o n s t h e y p e n e t r a t e a r e a r g i l l i c ( A p p e n d i x A ) . M o r p h o l o g i c a l s i m i l a r i t i e s b e t w e e n d e g r a d e d f r a g i p a n s a n d d e g r a d e d B t h o r i z o n s s u g g e s t t h a t s i m i l a r p r o c e s s e s a r e i n v o l v e d i n t h e i r f o r m a t i o n . E l u v i a t i o n a n d m i c r o - e r o s i o n o f c l a y h a v e b e e n i n v o k e d f o r B t d e g r a d a t i o n ( e . g . , S m e c k e t a l . , 1 9 6 8 ; B u l l o c k e t a l . , 1 9 7 4 ; L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 ) a n d f r a g i p a n d e g r a d a t i o n ( P a y t o n , 1 9 9 3 b ) . A d d i t i o n a l l y , d e g r a d a t i o n i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n s o i l s m a y b e r e l a t e d t o s e a s o n a l s a t u r a t i o n a n d d r y i n g i n t h e u p p e r f r a g i p a n , a s w e l l a s t h e a s s o c i a t e d r e d o x c o n d i t i o n s ( P a y t o n , 1 9 9 3 b ; L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ) . E l u v i a t i o n a n d m i c r o - e r o s i o n o f s o i l c o n s t i t u e n t s ( p o s s i b l y F e a n d c l a y f r o m v o i d c o a t i n g s a n d i n t e r g r a i n b r i d g e s ) 2 6 0 o c c u r s i n t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n o r i n v o i d s a l o n g s t r u c t u r a l - u n i t f a c e s ( A p p e n d i x A ) . F r a g i p a n d e g r a d a t i o n i n t h e G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n s o i l s i s t h o u g h t t o b e i n fl u e n c e d b y a n u m b e r o f c o n d i t i o n s t h a t d e v e l o p w i t h t i m e . B e c a u s e t h e f r a g i p a n e s s e n t i a l l y a c t s a s a b a r r i e r , i t r e s t r i c t s p e d o g e n i c p r o c e s s e s t o o v e r l y i n g h o r i z o n s , p o s s i b l y u n t i l t h e s e p r o c e s s e s a r e a b l e t o o v e r c o m e t h e f r a g i p a n ’ s a b i l i t y t o i m p e d e t h e m . C o n s e q u e n t l y , p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e r e g r e s s i v e p e d o g e n i c p a t h w a y i n t h e f r a g i p a n p r e d o m i n a t e o v e r t h o s e a s s o c i a t e d w i t h p r o g r e s s i v e d e v e l o p m e n t ( F i g u r e s 6 . 1 , 6 . 2 ) . E p i s a t u r a t i o n a n d r e s u l t i n g c h a n g e s i n r e d o x s t a t u s a l s o o c c u r a t t h e u p p e r b o u n d a r y o f t h e f r a g i p a n . T h e c o m b i n a t i o n o f t h e s e p r o c e s s e s a n d c o n d i t i o n s ( e . g . , w e t t i n g - d r y i n g , r e d o x c o n d i t i o n s a n d p r o c e s s e s , e l u v i a t i o n , m i c r o - e r o s i o n , a n d l e s s i v a g e ) a r e c o n d u c i v e t o f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . A d e g r a d a t i o n a l z o n e b e g i n s t o f o r m a t t h e f r a g i p a n ’ s u p p e r b o u n d a r y o r a l o n g p r e f e r r e d d r a i n a g e p a t h w a y s ( i . e . , r o o t c h a n n e l s o r t r a c e s , o r v o i d s a l o n g s t r u c t u r a l - u n i t f a c e s ) . W i t h t i m e , t h e d e g r a d a t i o n a l z o n e b e c o m e s m o r e a l b i c a n d m a y e v e n t u a l l y b e c o m e g l o s s i c a s i t t h i c k e n s a t t h e e x p e n s e o f t h e f r a g i p a n . T h i s z o n e e x h i b i t s e v i d e n c e o f F e a n d c l a y r e m o b i l i z a t i o n a n d e l u v i a t i o n , m i c r o - e r o s i o n o f v o i d c o a t i n g s a n d i n f i l l i n g s , a n d d e s t a b i l i z a t i o n o f v o i d w a l l s ( F i g u r e s 5 . 1 5 - 5 . 1 8 ) . T h e f r a g i p a n m a y c o n c e i v a b l y b e c o m e c o m p l e t e l y d e g r a d e d o v e r t i m e a s c l a y a n d a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l s a r e r e m o b i l i z e d a n d t r a n s l o c a t e d , a n d t h e s o l u m b e g i n s t o b e m o r e c o m p l e t e l y p e d o t u r b a t e d . C o n s e q u e n t l y , t h e 2 6 1 f r a g i p a n i s d e s t r o y e d . T h e r e s u l t o f f r a g i p a n d e s t r u c t i o n a n d , t h u s t h e ” e n d p o i n t ” o f f r a g i p a n e v o l u t i o n i n t h e s o i l s s t u d i e d m a y b e a w e l l - d e v e l o p e d b i s e q u a l s o l u m w i t h a h o r i z o n s e q u e n c e o f A - E - ( B h s , B s ) — E ' - B t - C . F r a g i p a n g e n e s i s i s n o t l i k e l y t o b e r e i n i t i a t e d i n t h e r e s u l t i n g p r o f i l e u n l e s s i t m e e t s t h e p r e r e q u i s i t e c o n d i t i o n s f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e . T w o a p p a r e n t l y d i f f e r e n t ” e n d p o i n t s ” f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n h a v e b e e n o b s e r v e d a n d d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e ( e . g . , L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ; C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ; C i o l k o s z a n d W a l t m a n , 2 0 0 0 ) . O n e s c e n a r i o i n v o l v e d t h e d o w n w a r d t h i c k e n i n g o f a n a l b i c , e l u v i a l h o r i z o n ( c o n t a i n i n g a f e w , i s o l a t e d f r a g i p a n r e m n a n t s a n d F e - M n n o d u l e s ) a t t h e e x p e n s e o f t h e i l l u v i a l f r a g i p a n ( L i n d b o e t a l . , 2 0 0 0 ) , w h i l e t h e o t h e r i n v o l v e d t h e c o n v e r s i o n o f a n i l l u v i a l f r a g i p a n t o a B t h o r i z o n ( C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ; C i o l k o s z a n d W a l t m a n , 2 0 0 0 ) . T h e l a t e r r e q u i r e d a t l e a s t 1 2 0 , 0 0 0 y e a r s t o o b t a i n . W h e t h e r a n e l u v i a l o r i l l u v i a l h o r i z o n r e m a i n s a f t e r t h e f r a g i p a n h a s b e e n d e s t r o y e d m a y b e i n fl u e n c e d b y t h e p e r m e a b i l i t y o f t h e m a t e r i a l b e n e a t h t h e f r a g i p a n . T h i s n o t i o n , h o w e v e r , i s b a s e d s o l e l y o n c o n j e c t u r e ; t h i s p h e n o m e n o n h a s n e i t h e r b e e n i n v e s t i g a t e d n o r r e p o r t e d o n i n t h e l i t e r a t u r e , s o i t i s n o t k n o w n w h y e i t h e r h o r i z o n r e m a i n s a f t e r t h e f r a g i p a n h a s b e e n d e s t r o y e d . L I M I T A T I O N S O F T H E M O D E L T h i s m o d e l h a s t w o g e n e r a l t y p e s o f l i m i t a t i o n s : o n e t y p e r e l a t e s t o t h e a p p l i c a b i l i t y o f t h e m o d e l ( i . e . , t h e r a n g e o f s o i l s f o r w h i c h t h e m o d e l w a s 2 6 2 i n t e n d e d t o e x p l a i n ) , w h i l e t h e o t h e r r e l a t e s t o u n c e r t a i n t i e s t h a t r e m a i n a b o u t f r a g i p a n e v o l u t i o n . T h e f i r s t l i m i t a t i o n i s t h a t t h e m o d e l w a s d e v e l o p e d b a s e d l a r g e l y o n t h e c h a r a c t e r i z a t i o n o f f o u r M i c h i g a n s o i l s w i t h s i m i l a r s i t e h i s t o r i e s a n d c o n d i t i o n s . I t f o l l o w s t h a t t h e r e s u l t i n g m o d e l w o u l d b e s t a p p l y t o s i m i l a r f r a g i p a n s o i l s . T h e m o d e l w a s a l s o b a s e d , i n p a r t , o n t h e l i t e r a t u r e . T h i s e n a b l e d m e t o i n c o r p o r a t e v a r i o u s m e c h a n i s m s a n d p r o c e s s e s u s e d t o e x p l a i n f r a g i p a n d e v e l o p m e n t i n d i f f e r e n t g e o g r a p h i c s e t t i n g s . T h u s , t h i s m o d e l m a y h a v e w i d e r a p p l i c a t i o n s t h a n f o r f r a g i p a n s o i l s s i m i l a r t o t h o s e s t u d i e d . T h e r e m a i n i n g l i m i t a t i o n s c o n c e r n a s p e c t s o f t h e m o d e l t h a t a r e n o t f u l l y a d d r e s s e d , d u e t o a l a c k o f d i r e c t e v i d e n c e o r i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g t h e m : ( 1 ) t h e n a t u r e o f p r o c e s s i n i t i a t i o n a n d c e s s a t i o n w i t h i n t h e s o l u m - F i g u r e 6 . 2 o n l y p r o v i d e s a b e s t s u r m i s e a s t o t h e t i n t i n g o f t h e s e ( e . g . , h o w s o o n a f t e r d e p o s i t i o n a r e t h e p r e r e q u i s i t e c o n d i t i o n s m e t f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e a n d h o w s o o n a f t e r t h a t d o e s c o l l a p s e t e n d t o o c c u r ) ; ( 2 ) t h e i n t e n s i t y a n d d i s t r i b u t i o n o f p r o c e s s e s w i t h i n t h e s o l u m ( e . g . , h o w d o t h e p r o c e s s e s ’ i n t e n s i t i e s v a r y o v e r t i m e a n d s p a c e ) ; ( 3 ) t h e e x t e n t t o w h i c h p e r i g l a c i a l a c t i v i t y ( v i z . , f r o s t a c t i o n ) m a y h a v e i n fl u e n c e d t h e s o l u m , a n d w h e n ; ( 4 ) t h e e x t e n t t o w h i c h t i m e m a y h a v e v a r i a b l y i n fl u e n c e d p e d o g e n e s i s i n t h e s o i l s s t u d i e d ; ( 5 ) t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e f r a g i p a n o r f r a g i c h o r i z o n a n d s o i l h y d r o l o g y , i n t e r m s o f r e d o x s t a t u s , w a t e r fl o w , a n d t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s s p e c i f i c a l l y a s s o c i a t e d w i t h a p e r c h e d w a t e r t a b l e o r z o n e s o f s a t u r a t i o n ; ( 6 ) t h e o r i g i n o f t h e s i l t c o n c e n t r a t i o n s a n d a s s o c i a t e d p e d o f e a t u r e s ; ( 7 ) t h e o r i g i n o f t h e v o i d s ( e . g . , v e s i c l e s , v u g h s , a n d c h a n n e l s ) ; a n d 2 6 3 B e i n g a b l e t o a c c o u n t f o r t h e s e i s s u e s w o u l d s t r e n g t h e n t h e m o d e l ’ s e x p l a n a t o r y p o w e r . C l I R S O R Y A S S E S S M E N T O F M O D E L T o p r o v i d e a c u r s o r y a s s e s s m e n t o f i t s a p p l i c a b i l i t y t o s i m i l a r f r a g i p a n s o i l s , I r e e v a l u a t e d a f e w s t u d i e s p r e v i o u s l y d i s c u s s e d ( e . g . , Y a s s o g l o u , 1 9 5 9 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; O l s o n , 1 9 6 2 ; O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) a n d a d d i t i o n a l s t u d i e s ( e . g . , K n o x , 1 9 5 4 ; K n o x , 1 9 5 7 ; J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; B e a v e r , 1 9 6 6 ) . I f o u n d t h a t t h e s i t e , f i e l d , a n d l a b o r a t o r y d a t a p r o v i d e d i n e a c h o f t h e s e s t u d i e s w e r e g e n e r a l l y c o n s i s t e n t w i t h c o m p o n e n t s a n d p r o c e s s e s o u t l i n e d i n t h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n ( M M P E ) . T h e s o i l s o r p a r e n t m a t e r i a l s d i s c u s s e d i n m o s t o f t h e s e s t u d i e s f u l f i l l e d t h e p r e r e q u i s i t e c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n - g e n e s i s i n i t i a t i o n . T h e c o n d i t i o n r e g a r d i n g l o w C O L E v a l u e s , h o w e v e r , w a s o n l y r e p o r t e d o n b y M i l l e r ( 1 9 9 1 ) ; h i s s o i l s s a t i s f i e d t h i s c o n d i t i o n . F o r t u n a t e l y t h e r e m a i n i n g s t u d i e s p r o v i d e d c l a y m i n e r a l o g y d a t a , w h i c h I u s e d t o g a i n a g e n e r a l i d e a o f t h e c a p a c i t y f o r s h r i n k - s w e l l p r o c e s s e s i n t h e s e s o i l s . B e c a u s e n o n - e x p a n d a b l e c l a y m i n e r a l s d o m i n a t e d a m a j o r i t y o f t h e p r o f i l e s , I s u s p e c t t h a t t h e i r C O L E v a l u e s w e r e l o w . O f t h e r o u g h l y 2 3 s o i l s r e v i e w e d , f i v e w e r e r e l a t i v e l y s h a l l o w a n d t e n w e r e n o t r e p o r t e d t o c o n t a i n l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s . F r a g i p a n s i n s o m e o f t h e s o i l s ( v i z . , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; O l s o n , 1 9 6 2 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ) w e r e s h a l l o w e r ( b y a f e w c e n t i m e t e r s ) t h a n w o u l d b e e x p e c t e d b a s e d o n t h e ” o p t i m a l ” o v e r b u r d e n t h i c k n e s s f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( B r y a n t , 1 9 8 9 ; A s s a l l a y e t a l . , 2 6 4 ( v i z . , Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; O l s o n , 1 9 6 2 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ) w e r e s h a l l o w e r ( b y a f e w c e n t i m e t e r s ) t h a n w o u l d b e e x p e c t e d b a s e d o n t h e ” o p t i m a l ” o v e r b u r d e n t h i c k n e s s f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e ( B r y a n t , 1 9 8 9 ; A s s a l l a y e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e m o d e l s u s e d t o d e t e r m i n e t h i s t h i c k n e s s , h o w e v e r , w e r e d e v e l o p e d f o r u s e i n l o e s s d e p o s i t s . S i n c e t h e p a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e s e s o i l s w e r e g l a c i a l l y d e r i v e d , I w o u l d e x p e c t t h e w e i g h t o f t h e o v e r b u r d e n t o b e a u g m e n t e d b y t h e p r e s e n c e o f c o a r s e r s o i l s e p a r a t e s a n d r o c k f r a g m e n t s . L e s s o v e r b u r d e n m a y b e a d e q u a t e f o r s e l f - w e i g h t c o l l a p s e i n p a r e n t m a t e r i a l s t h a t a r e c o a r s e r t h a n s i l t l o a m a n d c o n t a i n c o a r s e f r a g m e n t s . T h i s a s s u m p t i o n c o u l d b e t e s t e d i n m o d e r n d e p o s i t i o n a l e n v i r o n m e n t s . D i s c o n t i n u i t i e s ( t e x t u r a l o r l i t h o l o g i c ) w e r e n o t r e p o r t e d f o r s o m e o f t h e s o i l s r e v i e w e d ( e . g . , Y a s s o g l o u , 1 9 5 9 ; Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 ; I h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 ; M i l l e r , 1 9 9 1 ; M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e p a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e s e s o i l s ( i . e . , g l a c i a l t i l l o r g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s ) , h o w e v e r , m a y c o n t a i n s u b t l e d i s c o n t i n u i t i e s o r e v e n t e x t u r a l b r e a k s t h a t w o u l d s u f fi c i e n t l y c o n t r i b u t e t o t h e p r e - c o l l a p s e c o n d i t i o n s , a n d t h u s w o u l d f u l f i l l t h i s c r i t e r i o n . S c h a e t z l e t a l . ( 1 9 9 6 ) d e m o n s t r a t e d t h a t a p p a r e n t l y u n i f o r m g l a c i a l - t i l l p a r e n t m a t e r i a l s c a n c o n t a i n s u b t l e , t e x t u r a l c h a n g e s . A l t h o u g h t h e s e t e x t u r a l c h a n g e s d i d n o t w a r r a n t t h e i r i d e n t i f i c a t i o n a s l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s , t h e y i n fl u e n c e d p e d o g e n e s i s a p p r e c i a b l y . T h e r e m a i n i n g s o i l s , i n K n o x ( 1 9 5 4 ) , K n o x ( 1 9 5 7 ) , O l s o n ( 1 9 6 2 ) , B e a v e r ( 1 9 6 6 ) , a n d O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) c o n t a i n e d a t l e a s t o n e d i s c o n t i n u i t y i n p r o x i m i t y t o t h e f r a g i p a n . 2 6 5 M a n y s t u d i e s r e p o r t e d t h e p r e s e n c e o f c l o s e l y p a c k e d g r a i n s , i n t e r g r a i n b r i d g i n g , a n d a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l i n t h e f r a g i p a n , a s w e l l a s e v i d e n c e o f f r a g i p a n d e g r a d a t i o n . T h e p r o c e s s e s p r o p o s e d t o h a v e i n fl u e n c e d t h e d e v e l o p m e n t o f t h e r e v i e w e d s o i l s a r e l a r g e l y c o n s i s t e n t w i t h t h o s e i n v o k e d i n m y m o d e l . B a s e d o n t h i s c u r s o r y a s s e s s m e n t , t h e M M F E s e e m s c o n s i s t e n t w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s i m i l a r f r a g i p a n s o i l s r e v i e w e d . M o s t i m p o r t a n t l y , I f o u n d n o d a t a f r o m t h e r e v i e w e d s t u d i e s t h a t c o n s p i c u o u s l y s u g g e s t t h e i n a p p l i c a b i l i t y o f t h e m o d e l t o t h e s e s o i l s o r t h a t i n v a l i d a t e t h e m o d e l . G E O G R A P H I C A L A N D P E D O L O G I C A L I M P L I C A T I O N S T h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n i l l u s t r a t e s o n e p o s s i b l e s c e n a r i o f o r t h e p r o g r e s s i v e a n d r e g r e s s i v e d e v e l o p m e n t o f f r a g i p a n s i n M i c h i g a n . T h e m o d e l w a s b a s e d , i n p a r t , o n t h e i n t e n s i v e c h a r a c t e r i z a t i o n o f f o u r b i s e q u a l s o i l s : ( 1 ) l o c a t e d o n r e l a t i v e l y fl a t , s t a b l e u p l a n d s o f g l a c i o g e n i c ( m o r a i n i c ) l a n d f o r m s , ( 2 ) f o r m e d p r i m a r i l y i n l o a m y g l a c i a l t i l l , ( 3 ) f o r m e d u n d e r m i x e d c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t s , ( 4 ) w i t h c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l c l i m a t i c r e g i m e s a n d s i m i l a r c l i m a t i c h i s t o r i e s , a n d ( 5 ) t h a t c o n t a i n f r a g i c p r o p e r t i e s o f v a r y i n g d e g r e e s o f e x p r e s s i o n . A l t h o u g h t h e s e s o i l s w e r e o n l y c h a r a c t e r i z e d a t f o u r d i f f e r e n t ( p o i n t ) l o c a t i o n s t h a t s p a n n o r t h e r n M i c h i g a n , t h e i r p a s t a n d c u r r e n t s i t e c h a r a c t e r i s t i c s a r e s i m i l a r . T h e s e s i m i l a r i t i e s h e l p e d m e t o e v a l u a t e t h e s o i l s ’ c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a a n d d e v e l o p a u n i f y i n g m o d e l f o r t h e i r e v o l u t i o n . 2 6 6 B a s e d o n t h e M M F E , t h e m o s t l i k e l y s i t e s f o r f r a g i c o r f r a g i p a n s o i l s t o d e v e l o p i n M i c h i g a n m u s t h a v e m e t ( o r m u s t m e e t ) t h e i n i t i a l , p r e r e q u i s i t e c o n d i t i o n s : a l o o s e , g r a n u l a r c o n t a c t s t r u c t u r e c a p a b l e o f c o l l a p s e , a l o a m y t e x t u r e w i t h o p t i m a l c l a y c o n t e n t , f i n e m a t e r i a l t h a t w e a k e n s w h e n w e t , a n d l o w C O L E v a l u e s ( T a b l e 6 . 2 ) . A d d i t i o n a l l y , t h e p r e - c o l l a p s e m a t e r i a l m u s t n o t b e s h a l l o w t o a n i m p e r m e a b l e l a y e r , s h o u l d c o n t a i n a t l e a s t o n e d i s c o n t i n u i t y o r ( s u b t l e ) t e x t u r a l b r e a k n e a r t h e c o l l a p s i b l e z o n e , a n d m u s t n o t b e p e r s i s t e n t l y s a t u r a t e d . T h e m o s t l i k e l y s i t e s m u s t a l s o e x h i b i t c o n d i t i o n s ( e . g . , a m p l e p r e c i p i t a t i o n , a b i l i t y f o r t h e s o l u m t o t h o r o u g h l y w e t a n d d r y a t d e p t h , a n d l o w c a r b o n a t e c o n t e n t ) t h a t a r e c o n d u c i v e t o p r o c e s s e s t h o u g h t t o b e i n v o l v e d i n s o l u m e v o l u t i o n . C o a r s e r , l o a m y - t e x t u r e d s o i l s a r e p r e d o m i n a n t l y f o u n d i n n o r t h e r n M i c h i g a n , w h i c h s p a n s t h e s o i l - t r a n s i t i o n a l z o n e a n d S p o d o s o l r e g i o n w i t h i n t h e s t a t e ( S c h a e t z l a n d I s a r d , 1 9 9 1 ; S c h a e t z l , 1 9 9 6 ) . T h e s e s o i l s a r e a l s o r e l a t e d t o m i x e d , c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t ( V e a t c h , 1 9 3 1 ; M e d l e y a n d H a r m a n , 1 9 8 7 ; S c h a e t z l a n d I s a r d , 1 9 9 1 ) . N o r t h e r n M i c h i g a n i s p a r t i c u l a r l y c o n d u c i v e t o b i s e q u a l s o i l f o r m a t i o n b e c a u s e o f t h e r e g i o n ’ s l o a m y p a r e n t m a t e r i a l s c o n t a i n i n g l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s a n d t h e c o n i f e r o u s c o m p o n e n t i n t h e r e g i o n ’ s f o r e s t s . T h e s e c o n d i t i o n s a r e c o n d u c i v e t o w e a t h e r i n g ( o f s i l t ) , l e s s i v a g e , a n d p o d z o l i z a t i o n w i t h i n t h e s o l u m ( S c h a e t z l , 1 9 9 6 ( a n d s i m i l a r l y i n N e w Y o r k : C l i n e , 1 9 4 9 ; F r e i a n d C l i n e , 1 9 4 9 ) ) , a l l o f w h i c h a r e n e c e s s a r y f o r s o l u m g e n e s i s i n t h e s e f r a g i p a n s o i l s . L a n d f o r m s o r l a n d f o r m a s s e m b l a g e s t h a t 2 6 7 w o u l d t y p i c a l l y b e a s s o c i a t e d w i t h l o a m y - t e x t u r e d m a t e r i a l s i n n o r t h e r n M i c h i g a n a r e m o s t l y m o r a i n i c i n n a t u r e . F r a g i c o r f r a g i p a n s o i l s w o u l d t h e n l i k e l y b e a s s o c i a t e d w i t h t h e s e l a n d f o r m s p r o v i d e d t h e y a r e s u f f i c i e n t l y t h i c k o r n o t s h a l l o w l y c o r e d b y b e d r o c k . T h e a r e a s r e m a i n i n g i n w h i c h f r a g i c o r f r a g i p a n s o i l s a r e m o s t l i k e l y t o o c c u r ( o r f o r m ) m u s t m e e t t h e a d d i t i o n a l c o n d i t i o n s a s s p e c i f i e d b y M M F E . F o r e x a m p l e , i n a c u r s o r y e v a l u a t i o n o f p o s s i b l e l o c a t i o n s f o r f r a g i c o r f r a g i p a n s o i l s I w o u l d l i k e l y r e j e c t a r e a s i n n o r t h e r n M i c h i g a n o f o r g a n i c s o i l s , c l a y e y g l a c i o - l a c u s t r i n e s e d i m e n t s o r a l l u v i u m , o u t w a s h , c l a y e y g l a c i a l d r i f t , s a n d y e o l i a n d e p o s i t s , a n d m a t e r i a l s h a l l o w ( < 2 0 c m ? ) t o b e d r o c k b e c a u s e t h e y d o n o t m e e t t h e t e x t u r a l c r i t e r i a f o r f r a g i p a n - g e n e s i s i n i t i a t i o n ; a r e a s o f p e r s i s t e n t s a t u r a t i o n o r d r o u g h t i n e s s w o u l d b e e x c l u d e d a l s o . F r a g i c a n d f r a g i p a n s o i l s c o n s i s t e n t w i t h t h e M M P E p r o b a b l y a l s o o c c u r o u t s i d e o f M i c h i g a n . P o r t i o n s o f o t h e r G r e a t L a k e s s t a t e s ( e . g . , M i n n e s o t a , W i s c o n s i n , N e w Y o r k , Q u e b e c , a n d O n t a r i o ) h a v i n g s i m i l a r d e g l a c i a l h i s t o r i e s a s M i c h i g a n a n d o c c u r r i n g n o r t h o f t h e d e c i d u o u s - m i x e d f o r e s t ” t e n s i o n z o n e ” m o s t l i k e l y h a d c o n d i t i o n s c o n d u c i v e t o f r a g i p a n - g e n e s i s i n i t i a t i o n . T h u s , f r a g i c a n d f r a g i p a n s o i l s b a s e d o n t h e M M P E m a y a l s o b e l o c a t e d i n t h e n o r t h e r n G r e a t L a k e s s t a t e s . T e s t i n g t h e v a l i d i t y o f t h e M M F E c o u l d b e a c c o m p l i s h e d i n a n u m b e r o f w a y s . O n e s u c h w a y w o u l d b e t o e m p l o y a g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ( G I S ) t o q u e r y f o r s o i l s o r p a r e n t m a t e r i a l s t h a t s a t i s f y t h e c o n d i t i o n s s p e c i f i e d 2 6 8 f o r f r a g i p a n - g e n e s i s u s i n g ( d i g i t a l ) c o u n t y s o i l s u r v e y d a t a . E v e n t u a l l y , w h e n t h e d a t a b e c o m e a v a i l a b l e , a m u l t i - c o u n t y o r s t a t e w i d e G I S c o u l d b e q u e r i e d i n a s i m i l a r f a s h i o n . O n c e t h e l o c a t i o n s m e e t i n g t h e M M F E ’ 5 c o n d i t i o n s a r e n a r r o w e d u s i n g t h e G I S , f i e l d w o r k w o u l d b e c o n d u c t e d t o v e r i f y t h e r e l i a b i l i t y o f t h e d i g i t a l s o i l s u r v e y a n d p r e s e n c e o f f r a g i c o r f r a g i p a n s o i l s . O n c e a s u f f i c i e n t n u m b e r o f f r a g i c a n d f r a g i p a n s o i l s a r e i d e n t i f i e d , d a t a c o u l d b e g a t h e r e d t o t e s t t h e v a l i d i t y o f s p e c i f i c m o d e l c o m p o n e n t s ( e . g . , C O L E v a l u e s , l i q u i d l i m i t v a l u e s u s e d t o c a l c u l a t e p a r e n t - m a t e r i a l c o l l a p s i b i l i t y , c l a y m i n e r a l o g y , v o i d c h a r a c t e r i z a t i o n , f u l l - p r o f i l e m i c r o m o r p h o l o g i c a l c o m p a r i s o n s , a n d c o m p o s i t i o n a l a n a l y s i s o f a m o r p h o u s b o n d i n g m a t e r i a l s ) . A l s o , e x t e n s i v e s t a t i s t i c a l a n a l y s e s m a y h e l p t o c l a r i f y t h e s i t e f a c t o r s o r c o n d i t i o n s a n d p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t h e e v o l u t i o n o f t h e s e s o i l s . O n c e t h e s e d a t a a r e c o l l e c t e d t h e y c o u l d b e u s e d t o d e v e l o p a m u l t i - o b j e c t i v e / m u l t i - c r i t e r i a m o d e l t h a t c o u l d b e u s e d w i t h a G I S ( s e e K r i s t , 2 0 0 1 ) t o f u r t h e r p r e d i c t w h e r e t h e s e f r a g i p a n s o i l s m a y o c c u r a t v a r i o u s s c a l e s . 2 6 9 C H A P T E R S E V E N S U M M A R Y F r a g i p a n s o i l s i n M i c h i g a n h a v e b e e n l i t t l e - s t u d i e d a n d h a v e y e t t o b e a s s e s s e d i n t e r m s o f t h e c u r r e n t l i t e r a t u r e . T h i s r e s e a r c h a d d r e s s e s t h e q u e s t i o n : H o w d o m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s a p p l y t o f r a g i c a n d f r a g i p a n s o i l s o f M i c h i g a n a n d e x p l a i n t h e i r e v o l u t i o n ? T h e p r i m a r y g o a l s o f t h i s r e s e a r c h a r e t o : ( 1 ) c h a r a c t e r i z e f o u r p r o f i l e s w i t h f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s h a v i n g v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n ; ( 2 ) i n f e r f r a g i p a n g e n e s i s b a s e d o n d a t a f r o m t h e s e f o u r s o i l s , l i n k e d t o c o n c e p t u a l m o d e l s f r o m t h e l i t e r a t u r e ; ( 3 ) e v a l u a t e t h e s e v a r i o u s m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s w i t h r e s p e c t t o t h e d a t a ; a n d ( 4 ) d e v e l o p a n e w , s y n t h e s i z i n g a n d i n t e g r a t i n g m o d e l o f f r a g i p a n e v o l u t i o n f o r s o m e M i c h i g a n s o i l s . F o u r s o i l s w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n f r o m a c r o s s M i c h i g a n w e r e c h o s e n f o r i n t e n s i v e c h a r a c t e r i z a t i o n . T h e s e s o i l s w e r e m a p p e d w i t h i n t h e F e l d h a u s e r , G l e n n i e , M u n i s i n g , a n d C h a m p i o n s e r i e s a n d w e r e c h o s e n s o a s t o m i n i m i z e v a r i a t i o n i n s i t e c h a r a c t e r i s t i c s . T h u s , t h e y : ( 1 ) a r e l o c a t e d o n r e l a t i v e l y s t a b l e u p l a n d s o f g l a c i o g e n i c ( m o r a i n i c ) l a n d f o r m s , ( 2 ) f o r m e d p r i m a r i l y i n l o a m y g l a c i a l t i l l , ( 3 ) f o r m e d u n d e r m i x e d c o n i f e r o u s - d e c i d u o u s f o r e s t s , ( 4 ) h a v e c o o l , h u m i d c o n t i n e n t a l c l i m a t i c r e g i m e s w i t h s i m i l a r c l i m a t i c h i s t o r i e s , a n d ( 5 ) a r e m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d . T h e F e l d h a u s e r s o i l , f o r m e d i n s a n d y l o a m g l a c i a l t i l l w i t h a f i n e r - t e x t u r e d c a p , c o n t a i n s a 2 7 0 l o a m y 2 E / B h o r i z o n w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s . T h e G l e n n i e s o i l , f o r m e d i n d e n s e l o a m y g l a c i a l t i l l , c o n t a i n s a s t r o n g l y d e v e l o p e d f r a g i p a n ( E x , ( E / B ) x , a n d t h ) . T h e M u n i s i n g s o i l , f o r m e d i n s a n d y l o a m g l a c i a l d r i f t , c o n t a i n s a m o d e r a t e l y d e v e l o p e d f r a g i p a n ( ( B / E ) x , ( E / B ) x , 3 ( E / B ) x ’ ) a s d o e s t h e C h a m p i o n s o i l , f o r m e d i n l o a m y s a n d g l a c i a l t i l l w i t h a f i n e r t e x t u r e d c a p ( 3 E x a n d 3 t h ) . A l l f o u r s o i l s h a v e b i s e q u a l p r o f i l e s a n d h a v e s i m i l a r s e a s o n a l h y d r o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s . S o m e v a r i a t i o n , h o w e v e r , e x i s t s i n a g e , p a r e n t - m a t e r i a l m i n e r a l o g y , a n d p o s s i b l y p e r i g l a c i a l a c t i v i t y a m o n g t h e s o i l s . A f t e r t h e s o i l s w e r e d e s c r i b e d a n d s a m p l e d , t h e y w e r e p r e p a r e d f o r f u r t h e r l a b o r a t o r y e x a m i n a t i o n . C h a r a c t e r i z a t i o n o f p h y s i c a l s o i l p r o p e r t i e s w a s a c c o m p l i s h e d b y p a r t i c l e - s i z e a n a l y s i s ( P S A ) a n d b u l k a n d p a c k i n g d e n s i t y ( p b a n d p p ) d e t e r m i n a t i o n s . C h e m i c a l s o i l p r o p e r t i e s w e r e c h a r a c t e r i z e d b y s o i l r e a c t i o n ( p H ) a n d o r g a n i c c a r b o n d e t e r m i n a t i o n s , a n d s o i l e x t r a c t i o n s . M i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n s w e r e c o n d u c t e d o n t h i n s e c t i o n s u s i n g p e t r o g r a p h i c m i c r o s c o p y a n d o n b u l k s a m p l e s u s i n g s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( S E M ) . C o m p o s i t i o n a l a n a l y s e s o f s e l e c t p e d o f e a t u r e s w e r e a c c o m p l i s h e d u s i n g e n e r g y - d i s p e r s i v e X - r a y s p e c t r o s c o p y ( E D S ) . T h e s e d a t a w e r e c o m p a r e d w i t h i n a n d a m o n g p r o f i l e s . B a s e d o n t h e m o r p h o l o g i c a l p r o p e r t i e s a n d t a x o n o m y , f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n a p p e a r s t o b e b e s t d e v e l o p e d i n t h e G l e n n i e f r a g i p a n , f o l l o w e d b y t h e M u n i s i n g f r a g i p a n , C h a m p i o n f r a g i p a n , a n d F e l d h a u s e r f r a g i c h o r i z o n . 2 7 1 A l l f o u r s o i l p r o f i l e s a r e d o m i n a t e d b y s a n d , p r i m a r i l y m e d i u m s a n d w i t h a p p r e c i a b l e s i l t c o n t e n t s . T h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e d o m i n a t e d b y ( f i n e t o m e d i u m ) s a n d a n d s i l t w i t h l o w c l a y c o n t e n t s . A l l f o u r s o i l s c o n t a i n a t l e a s t o n e ( s u b t l e t o o b v i o u s ) l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y i n p r o x i m i t y t o t h e f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n . A l l o f t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e h i g h e r p b v a l u e s t h a n t h e i r o v e r l y i n g h o r i z o n s , a n d m o s t o f t h e m a r e c l o s e - p a c k e d . p H v a l u e s i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a r e l o w e r t h a n t h e i r s u p e r j a c e n t a n d s u b j a c e n t h o r i z o n s , b u t g e n e r a l l y p H v a l u e s i n c r e a s e w i t h d e p t h . O r g a n i c c a r b o n v a l u e s d e c r e a s e w i t h d e p t h i n t h e s o l a a n d a p p r o a c h 0 % i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . B a s e d o n s o i l - e x t r a c t i o n d a t a , t h e r e a r e n o o b v i o u s a s s o c i a t i o n s a m o n g f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s a n d e x t r a c t a b l e f o r m s o f F e , A l , a n d S i O z . T h e s e d a t a , h o w e v e r , d o n o t p r e c l u d e t h e p r e s e n c e o f a f r a g i c - p r o p e r t y ( b r i t t l e n e s s ) a g e n t t h a t c o n t a i n s t h e s e e l e m e n t s i n c o m b i n a t i o n . S o i l - e x t r a c t i o n d a t a d o , h o w e v e r , s u g g e s t t h a t t h e u p p e r s e q u u m i s t h e l o c u s o f ( a d v a n c e d ) p o d z o l i z a t i o n w i t h i n t h e s o l a , w h e r e a s t h e l o w e r s e q u u m i s a s s o c i a t e d w i t h l e s s i v a g e . M i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n s o f t h i n s e c t i o n s c o n f i r m t h e p r e s e n c e o f c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s , i n t e r g r a i n b r i d g i n g b y c l a y s , a n d v o i d p e d o f e a t u r e s ( i . e . , c o a t i n g s a n d i n f i l l i n g s ) i n t h e f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s . C h a r a c t e r - i z a t i o n u s i n g S E M c o n f i r m s t h e s e c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s a n d i n t e r g r a i n b r i d g e s . S E M i m a g e s a l s o s h o w s i l t c o n c e n t r a t i o n s , f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h fl u c t u a t i n g 2 7 2 w a t e r t a b l e s , d e g r a d e d v o i d p e d o f e a t u r e s , a n d s u r f i c i a l a m o r p h o u s b o n d i n g - m a t e r i a l s i n t h e f r a g i c o r f r a g i p a n h o r i z o n s . E D S s p e c t r a i n d i c a t e t h e p r e s e n c e o f S i f o l l o w e d b y A l , a n d t o l e s s e r e x t e n t s F e , K , a n d M g i n t h e c l a y - s i z e d m a t e r i a l a s s o c i a t e d w i t h v o i d c o a t i n g s . A n e v a l u a t i o n o f t h e m a j o r m o d e l s o f f r a g i p a n g e n e s i s w i t h r e s p e c t t o t h e f o u r s o i l s r e v e a l s t h a t a c o m b i n a t i o n o f m o d e l s a c c o u n t s f o r m a n y o f t h e p r o g r e s s i v e f r a g i c p r o p e r t i e s a n d f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s . B r y a n t ’ s h y d r o c o n s o l i d a t i o n a n d p h y s i c a l r i p e n i n g m o d e l ( B r y a n t , 1 9 8 9 ) a n d t h e w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y m o d e l o f S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) w e r e s y n t h e s i z e d w i t h m y f i n d i n g s t o p r o v i d e a b a s i s f o r a n e x p l a n a t i o n o f f r a g i p a n - s o i l e v o l u t i o n i n M i c h i g a n . T h e M i c h i g a n M o d e l o f F r a g i p a n E v o l u t i o n ( M M F E ) i n v o l v e s t h e s e l f - w e i g h t c o l l a p s e o f a s o i l o r p a r e n t m a t e r i a l f o l l o w e d b y p h y s i c a l r i p e n i n g o f t h e c o l l a p s e d z o n e . R i p e n i n g h e l p s t o r e t a i n t h e c l o s e l y p a c k e d f a b r i c a n d i n t e r g r a i n b r i d g i n g i n t h e c o l l a p s e d z o n e , c r e a t i n g a ” p r o t o f r a g i p a n . ” A m o r p h o u s b o n d i n g a g e n t s t h e n p r e c i p i t a t e i n t h e p r o t o f r a g i p a n d u e t o i t s p o s i t i o n w i t h i n o r n e a r t h e s o l u m ’ s ” w e a t h e r i n g t r a n s i t i o n z o n e ” ( b e t w e e n t h e h i g h l y w e a t h e r e d u p p e r s o l u m a n d t h e l e s s w e a t h e r e d p a r e n t m a t e r i a l ) . T h e r e s u l t i n g f r a g i c h o r i z o n o r f r a g i p a n b e c o m e s b e t t e r e x p r e s s e d w i t h f u r t h e r p e d o g e n i c d e v e l o p m e n t . F r a g i p a n d e g r a d a t i o n i s i n i t i a t e d b y a n i n c r e a s i n g l y p r o m i n e n t , p e r c h e d z o n e o f s a t u r a t i o n t h a t f o r m s s e a s o n a l l y a t t h e u p p e r f r a g i p a n . W i t h t i m e , p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n d e g r a d a t i o n a n d t r a n s l o c a t i o n o f m a t e r i a l s 2 7 3 t o l o w e r p a r t s o f t h e p r o f i l e e x c e e d t h o s e a s s o c i a t e d w i t h p r o g r e s s i v e d e v e l o p m e n t , a n d t h e f r a g i p a n i s d e s t r o y e d . T h e r e s u l t o f f r a g i p a n d e s t r u c t i o n a n d , t h u s t h e ” e n d p o i n t ” o f f r a g i p a n e v o l u t i o n i n t h e s o i l s s t u d i e d m a y b e a w e l l - d e v e l o p e d b i s e q u a l s o l u m . S u b s e q u e n t f r a g i p a n g e n e s i s i s n o t l i k e l y t o b e r e i n i t i a t e d i n t h e r e s i d u a l p r o f i l e . T h e M M P E m a y h e l p e x p l a i n f r a g i p a n e v o l u t i o n i n o t h e r l o a m y s o i l s o r p a r e n t m a t e r i a l s i n M i c h i g a n , a s w e l l a s i n t h e o t h e r G r e a t L a k e s s t a t e s . T h i s m o d e l c a n b e t e s t e d t h r o u g h e x t e n s i v e f r a g i p a n s a m p l i n g , G I S a n a l y s e s t h a t i n c o r p o r a t e m o d e l c o m p o n e n t s a n d d i g i t a l s o i l s u r v e y d a t a , a n d a v a r i e t y o f ( g e o - ) s t a t i s t i c a l a n a l y s e s , g i v e n s u f f i c i e n t d a t a . M o r e o v e r , t h i s m o d e l w a s d e v e l o p e d i n h o p e s t h a t i t m a y m a k e a c o n t r i b u t i o n t o t h e e x i s t i n g b o d y o f f r a g i p a n l i t e r a t u r e , b u t m o r e i m p o r t a n t l y , i n h o p e s t h a t i t m a y e n c o u r a g e f u r t h e r e x p l o r a t i o n o f f r a g i p a n e v o l u t i o n a n d g e o g r a p h y i n M i c h i g a n a n d t h e G r e a t L a k e s r e g i o n . 2 7 4 W O R K S C I T E D 2 7 5 A j m o n e M a r s a n , F . , M . P a g l a i , a n d R . P i n i . 1 9 9 4 . I d e n t i fi c a t i o n a n d p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s o i l s i n t h e P i e m o n t e r e g i o n o f I t a l y . S o i l S c i . S o c . A m . I . 5 8 : 8 9 1 - 9 0 0 . A j m o n e - M a r s a n , A . F . a n d ] . T o r r e n t . 1 9 8 9 . F r a g i p a n b o n d i n g b y s i l i c a a n d i r o n o x i d e s i n a s o i l f r o m n o r t h w e s t e r n I t a l y . S o i l S c i . S o c . A m . I . 5 3 : 1 1 4 0 — 1 1 4 5 . A k e r s , I . 1 9 3 8 . D r i f t t h i c k n e s s m a p o f L o w e r M i c h i g a n , 1 : 5 0 0 , 0 0 0 s c a l e . M i c h i g a n G e o l o g i c a l S u r v e y D i v i s i o n , L a n s i n g , M I . N o t s e e n b y a u t h o r . A l b e r t , D A . 1 9 9 5 . R e g i o n a l l a n d s c a p e e c o s y s t e m s o f M i c h i g a n , M i n n e s o t a , a n d W i s c o n s i n : A w o r k i n g m a p a n d c l a s s i f i c a t i o n . G e n . T e c h . R e p t . N C - 1 7 8 . S t . P a u l , M N : U S . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e , F o r e s t S e r v i c e , N o r t h C e n t r a l F o r e s t E x p e r i m e n t S t a t i o n . N o r t h e r n P r a i r i e W i l d l i f e R e s e a r c h C e n t e r H o m e P a g e . h t t p : / / w w w . g p w r c . u s g § @ e r e s o u r c / 1 9 9 8 / r l a n d s c p 1 r l a n d s c p . h h n ( V e r s i o n 0 3 I U N 9 8 ) . A l d r i c h , M . 1 9 8 4 . T h e f r a g i p a n s y s t e m . N e w s l e t t e r M o . A s s o c . P r o f . S o i l S c i . 2 3 : 2 — 4 . A l l e n , B L . a n d E . P . W h i t e s i d e . 1 9 5 4 . T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s o m e s o i l s o n t i l l s o f C a r y a n d M a n k a t o a g e i n M i c h i g a n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 1 8 : 2 0 3 - 2 0 6 . A n d e r s o n , J . U . a n d I L . W h i t e . 1 9 5 8 . A s t u d y o f f r a g i p a n s i n s o m e s o u t h e r n I n d i a n a s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 2 : 4 5 0 - 4 5 4 . A n o n y m o u s . 1 9 8 9 . M e t h o d s f o r d e t e r m i n a t i o n o f i n o r g a n i c s u b s t a n c e s i n w a t e r a n d fl u v i a l s e d i m e n t s . I n M J . F i s h m a n a n d L C . F r i e d m a n ( e d s . ) . T e c h n i q u e s o f w a t e r - r e s o u r c e s i n v e s t i g a t i o n s o f t h e U n i t e d S t a t e s G e o l o g i c a l S u r v e y . U S D I L a b o r a t o r y A n a l y s i s 5 , C h a p t e r A 1 , U S G o v t . P r i n t i n g O f f i c e , W a s h i n g t o n , D C . 5 9 5 p p . A n o n y m o u s . 1 9 9 6 . G l o s s a r y o f s o i l s c i e n c e t e r m s . S o i l S c i . S o c . A m . , M a d i s o n , W I . 1 3 4 p p . A n t o i n e , R P . 1 9 7 0 . M i n e r a l o g i c a l , c h e m i c a l a n d p h y s i c a l s t u d i e s o n t h e g e n e s i s a n d m o r p h o l o g y o f a R o c k w o o d s a n d y l o a m ( T y p i c F r a g i b o r a l f ) . P h . D . d i s s e r t a t i o n , U n i v . o f M i n n e s o t a , M i n n e a p o l i s , M N . 2 2 6 p p . A s s a l l a y , A . M . , I . J e f f e r s o n , C . D . F . R o g e r s , a n d 1 . ] . S m a l l e y . 1 9 9 8 . F r a g i p a n f o r m a t i o n i n l o e s s s o i l s : D e v e l o p m e n t o f t h e B r y a n t h y d r o c o n s o l i d a t i o n h y p o t h e s i s . G e o d e r m a 8 3 : 1 - 1 6 . A t t o u , F . a n d A . B r u a n d . 1 9 9 8 . E x p e r i m e n t a l s t u d y o f ’ f r a g i p a n s ’ f o r m a t i o n i n s o i l s . R o l e o f b o t h c l a y d i s p e r s i o n a n d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . C . R . A c a d . S c i . 3 2 6 ( 7 ) : 5 4 5 - 5 5 2 . ( C o m p t e s R e n d u s d e l ' A c a d é m i e d e s S c i e n c e s , S c i e n c e s d e l a T e r r e e t d e s P l a n e t e s , S é r i e I I , T o m e 3 2 6 , N ° 7 , A p r i l 1 9 9 8 ) . 2 7 6 B a i l e y , H . H . 1 9 6 4 . F r a g i p a n s o i l s : M o r p h o l o g i c a l r e l a t i o n s h i p s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 8 : 6 8 0 - 6 8 3 . B a r r e t t , L R . 1 9 9 5 . A s t u m p p r a i r i e l a n d s c a p e i n n o r t h e r n M i c h i g a n : S o i l s , f o r e s t v e g e t a t i o n , l o g g i n g , a n d f i r e . P h . D . d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M I . 2 0 6 p p . B a r r e t t , L . R . , J . L i e b e n s , D . G . B r o w n , R . ] . S c h a e t z l , P . Z u w e r i n k , T . W . C a t e , a n d D 8 . N o l a n . 1 9 9 5 . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n s o i l s a n d p r e s e t t l e m e n t v e g e t a t i o n i n B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . A m . M i d l . N a t . 1 3 4 : 2 6 4 — 2 8 5 . B a r r e t t , L R . a n d R J . S c h a e t z l . 1 9 9 8 . R e g r e s s i v e p e d o g e n e s i s f o l l o w i n g a c e n t u r y o f d e f o r e s t a t i o n : E v i d e n c e f o r d e p o d z o l i z a t i o n . S o i l S c i e n c e 1 6 3 : 4 8 2 - 4 9 7 . B a s c o m b , C L . 1 9 6 8 . D i s t r i b u t i o n o f p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e i r o n a n d o r g a n i c c a r b o n i n s o i l s o f v a r i o u s g r o u p s . J . S o i l S c i . 1 9 : 2 5 1 - 2 6 8 . B e a v e r , A J . 1 9 6 6 . C h a r a c t e r i s t i c s a n d g e n e s i s o f s o m e b i s e q u a l s o i l s i n e a s t e r n W i s c o n s i n . P h . D . d i s s e r t a t i o n , U n i v . o f W i s c o n s i n , M a d i s o n , W I . 2 1 2 p p . B e r n d t , L R . 1 9 8 8 . S o i l s u r v e y o f B a r a g a C o u n t y a r e a , M i c h i g a n . U S D A S o i l C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U S G o v t . P r i n t i n g O f f i c e , W a s h i n g t o n , D C . B e r t s c h , P . M . a n d R R . B l o o m . 1 9 9 6 . A l u m i n u m . p . 5 1 7 - 5 5 0 . I n D . L . S p a r k s ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 3 . C h e m i c a l m e t h o d s - S S S A B o o k S e r i e s n o . 5 , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . B i r k e l a n d , P W . 1 9 9 9 . S o i l s a n d g e o m o r p h o l o g y , 3 r d e d . O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , I n c . , N e w Y o r k , N Y . 4 3 0 p p . B i s d o m , E . B . A . 1 9 8 1 . A r e v i e w o f t h e a p p l i c a t i o n o f s u b m i c r o s c o p i c t e c h n i q u e s i n s o i l m i c r o m o r p h o l o g y . H . p . 1 1 7 - 1 6 2 . I n E . B . A . B i s d o m ( e d . ) . S u b m i c r o s c o p y o f s o i l s a n d w e a t h e r e d r o c k s : 1 3 : W o r k s h o p o f t h e i n t e r n a t i o n a l w o r k i n g - g r o u p o n s u b m i c r o s c o p y o f u n d i s t u r b e d s o i l m a t e r i a l s ( I W G S U S M ) 1 9 8 0 . C e n t e r f o r A g r i c u l t u r a l P u b l i s h i n g a n d D o c u m e n t a t i o n , W a g e n i n g e n , t h e N e t h e r l a n d s . B i s d o m , E . B . A , D . T e s s i e r , a n d ] . F . T h . S c h o u t e . 1 9 9 0 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l t e c h n i q u e s i n r e s e a r c h a n d t e a c h i n g ( s u b m i c r o s c o p y ) . p . 5 8 1 - 6 0 3 . I n L A . D o u g l a s ( e d . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : A b a s i c a n d a p p l i e d s c i e n c e . P r o c . V I H I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , S a n A n t o n i o , T e x a s , J u l y 1 9 9 8 . E l s e v i e r P u b l . , N e w Y o r k , N Y . B l a k e , G R . a n d K . H . H a r t a g e . 1 9 8 6 . B u l k d e n s i t y . p . 3 6 3 - 3 7 5 . I n A . K l u t e ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 1 . P h y s i c a l a n d m i n e r a l o g i c a l 2 “ ( 1 e d . N u m b e r 9 ( P a r t 1 ) A g r o n o m y S e r i e s , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . 2 7 7 B l a k e m o r e , L . C . , P . L . S e a r l e , a n d B K . D a l y . 1 9 8 7 . M e t h o d s f o r c h e m i c a l a n a l y s i s . N Z S o i l B u r e a u S c i e n t i fi c R e p o r t 8 0 , N Z S o i l B u r e a u , L o w e r H u t t , N e w Z e a l a n d . 1 0 3 p p . B l a n c h a r , R . W . , C . R . E d m o n d s , a n d J . M . B r a d f o r d . 1 9 7 8 . R o o t g r o w t h i n c o r e s f o r m e d f r o m f r a g i p a n a n d B Z h o r i z o n s o f H o b s o n s o i l . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 2 : 4 3 7 - 4 4 0 . B l e w e t t , W . L . 1 9 9 1 . C h a r a c t e r i s t i c s , c o r r e l a t i o n s , a n d r e fi n e m e n t o f L e v e r e t t a n d T a y l o r ’ s P o r t H u r o n m o r a i n e i n M i c h i g a n . E a s t L a k e s G e o g . 2 6 : 5 2 - 6 0 . B l e w e t t , W . L . , H . A . W i n t e r s , a n d K L R i e c k . 1 9 9 3 . N e w a g e c o n t r o l o n t h e P o r t H u r o n m o r a i n e i n n o r t h e r n M i c h i g a n . P h y s . G e o g . 1 4 : 1 3 1 - 1 3 8 . B l u m e , H P . a n d U . S c h w e r t m a n n . 1 9 6 9 . G e n e t i c e v a l u a t i o n o f p r o f i l e d i s t r i b u t i o n o f a l u m i n u m , i r o n , a n d m a n g a n e s e o x i d e s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 3 : 4 3 8 - 4 4 4 . B o c k h e i r n , L G . 1 9 9 7 . S o i l s i n a h e m l o c k - h a r d w o o d e c o s y s t e m m o s a i c i n t h e s o u t h e r n L a k e S u p e r i o r u p l a n d s . C a n . J . f o r . R e s . 2 7 : 1 1 4 7 — 1 1 5 3 . B o u l e t , R . , E . F r i t s c h , H . F . F i l i z o l a , J . C . d e A r a u j o F i l h o , J . C . L e p r u n , F . B a r r e t t o , E . B a l a n , a n d D . T e s s i e r . 1 9 9 8 . I r o n b a n d s , f r a g i p a n s a n d d u r i p a n s i n t h e n o r t h e a s t e r n p l a t e a u s o f B r a z i l — p r o p e r t i e s a n d g e n e s i s . C a n . J . S o i l S c i . 7 8 : 5 1 9 - 5 3 0 . B o u l t o n , G S . a n d D . L . D e n t . 1 9 7 4 . T h e n a t u r e a n d r a t e s o f p o s t - d e p o s i t i o n a l c h a n g e s i n r e c e n t l y d e p o s i t e d t i l l f r o m s o u t h - e a s t I c e l a n d . G e o g r . A n n a l e r 5 6 A : 1 2 1 - 1 3 4 . B r e w e r , R . 1 9 6 4 . F a b r i c a n d m i n e r a l a n a l y s i s o f s o i l s . J o h n W i l e y 8 : S o n s , N e w Y o r k , N Y . 4 7 0 p p . B r i d g e s , E M . a n d R A . B u l l . 1 9 8 3 . T h e r o l e o f s i l i c a i n t h e f o r m a t i o n o f c o m p a c t a n d i n d u r a t e d h o r i z o n s i n t h e s o i l s o f s o u t h W a l e s . p . 6 0 5 - 6 1 3 . I n P . B u l l o c k a n d G P . M u r p h y ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S o i l g e n e s i s , V o l u m e 2 . P r o c . V I I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , L o n d o n , A u g u s t 1 9 8 1 . A c a d e m i c P u b l . , U n i t e d K i n g d o m . B r i n k m a n , R . 1 9 7 0 . F e r r o l y s i s , a h y d r o m o r p h i c s o i l f o r m i n g p r o c e s s . G e o d e r m a 3 2 1 9 9 - 2 0 6 . B r o o k s , S . M . , M . G . A n d e r s o n , a n d K . C r a b t r e e . 1 9 9 5 . T h e s i g n i fi c a n c e o f f r a g i p a n s t o e a r l y - H o l o c e n e s l o p e f a i l u r e : A p p l i c a t i o n o f p h y s i c a l l y b a s e d m o d e l l i n g . H o l o c e n e 5 : 2 9 3 — 3 0 3 . 2 7 8 B r u c e , J G . 1 9 9 6 . M o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d i n t e r p r e t a t i o n o f s o m e p o l y g e n e t i c s o i l s i n l o e s s i n s o u t h e r n S o u t h I s l a n d , N e w Z e a l a n d . Q u a t e r n a r y I n t e r n a t i o n a l 3 4 - 3 6 z 2 0 5 - 2 1 1 . B r u c k e r t , S . a n d M . B e k k a r y . 1 9 9 2 . F o r m a t i o n d e s h o r i z o n s d i a g n o s t i q u e s a r g i l i q u e s e t d e f r a g i p a n e n f o n c t i o n d e l a p e r m é a b i l i t é d e s r o c h e s ( A n a l o g y o f p e r c h e d w a t e r t a b l e f o r m a t i o n i n t h e T y p i c F l u v a q u e n t s a n d G l o s s i c F r a g i u d a l f s ) . C a n . J . S o i l S c i . 7 2 : 6 9 - 8 8 . B r y a n t , R B . 1 9 8 9 . P h y s i c a l p r o c e s s e s o f f r a g i p a n f o r m a t i o n . p . 1 4 1 - 1 5 0 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . B u l l , R A . a n d E M . B r i d g e s . 1 9 7 8 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l a n d g e n e t i c p r o p e r t i e s o f a g l e y i c b r o w n p o d z o l i c s o i l f r o m S o u t h W a l e s , U K . I n t . S o c . S o i l S c i . 1 1 t h C o n g r . , E d m o n t o n . A b s t r a c t s f o r C o m m i s s i o n P a p e r s 1 : 3 4 . B u l l o c k , P . , N . F e d o r o f f , A . J o n g e r i u s , G . S t o o p s , T . T u r s i n a , a n d U . B a b e l . 1 9 8 5 . H a n d b o o k f o r s o i l t h i n s e c t i o n d e s c r i p t i o n . W a i n e R e s e a r c h P u b l . , A l b r i g h t o n , U K . 1 5 2 p p . B u l l o c k , P . , M . H . M i l f o r d , a n d M . G . C l i n e . 1 9 7 4 . D e g r a d a t i o n o f a r g i l l i c h o r i z o n s i n U d a l f s o i l s i n N e w Y o r k s t a t e . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 8 : 6 2 1 - 6 2 8 . B u n t l e y , G . J . , R . B . D a n i e l s , E . E . G a m b l e , a n d W . T . B r o w n . 1 9 7 7 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n s o i l s o f t h e M e m p h i s - L o r i n g - G r e n a d a s e q u e n c e i n W e s t T e n n e s s e e . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 1 : 4 0 0 - 4 0 7 . B u r g i s , W . A . 1 9 7 7 . L a t e - W i s c o n s i n a n h i s t o r y o f n o r t h e a s t e r n L o w e r M i c h i g a n . P h . D . d i s s e r t a t i o n , U n i v . o f M i c h i g a n , A n n A r b o r , M I . 3 9 6 p p . B u r g i s , W . A . a n d D P E s c h m a n . 1 9 8 1 . L a t e - W i s c o n s i n a n h i s t o r y o f n o r t h e a s t e r n L o w e r M i c h i g a n . G u i d e b o o k , 3 0 t h A n n u a l F i e l d C o n f e r e n c e , G r a y l i n g , M i c h i g a n , M i d w e s t F r i e n d s o f t h e P l e i s t o c e n e . U n i v . o f M i c h i g a n , A n n A r b o r , M I . 1 1 0 p p . C a l h o u n , F . G . , N . E . S m e c k , B . L . S l a t e r , J . M B i g h a m , a n d G P . H a l l . 2 0 0 1 . P r e d i c t i n g b u l k d e n s i t y o f O h i o s o i l s f r o m m o r p h o l o g y , g e n e t i c p r i n c i p l e s , a n d l a b o r a t o r y c h a r a c t e r i z a t i o n d a t a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 5 : 8 1 1 - 8 1 9 . C a l m o n , M . A . , R . L . D a y , E J . C i o l k o s z , a n d G . W . P e t e r s o n . 1 9 9 8 . S o i l m o r p h o l o g y a s a n d i n d i c a t o r o f s o i l h y d r o l o g y o n a h i l l s l o p e u n d e r l a i n b y a f r a g i p a n . p . 1 2 9 - 1 5 0 . I n M . C . R a b e n h o r s t , J . C . B e l l , a n d P A . M c D a n i e l ( e d s . ) . Q u a n t i f y i n g s o i l h y d r o m o r p h o l o g y . S S S A S p e c . P u b l . 5 4 , S S S A , M a d i s o n , W I . 2 7 9 C a r l i s l e , F . J . , E . G . K n o x , a n d R B . G r o s s m a n . 1 9 5 7 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n N e w Y o r k s o i l s : I . G e n e r a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d d i s t r i b u t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 1 ( 3 ) : 3 2 0 — 3 2 1 . C h a d w i c k , O . A . , B r i m h a l l , G . H . , a n d D . M . H e n d r i c k s . 1 9 9 0 . F r o m a b l a c k b o x t o a g r a y b o x - a m a s s b a l a n c e i n t e r p r e t a t i o n o f p e d o g e n e s i s . p . 3 6 9 - 3 9 0 . I n P . L . K . K n u e p f e r a n d L . D . M c F a d d e n ( e d s . ) . S o i l s a n d l a n d s c a p e e v o l u t i o n . G e o m o r p h o l o g y 3 . C h a r t r e s , C . J . , J . M . K i r k b y , a n d M . R a u p a c h . 1 9 9 0 . P o o r l y o r d e r e d s i l i c a a n d a l u m i n o s i l i c a t e s a s t e m p o r a r y c e m e n t i n g a g e n t s i n h a r d - s e t t i n g s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 4 : 1 0 6 0 — 1 0 6 7 . C i o l k o s z , E ] . a n d W . J . W a l t m a n . 2 0 0 0 . P e n n s y l v a n i a ’ s f r a g i p a n s . A g r o n o m y S e r i e s N u m b e r 1 4 7 . P e n n S t a t e U n i v e r s i t y A g r o n o m y D e p a r t m e n t , S t a t e C o l l e g e , P A . C i o l k o s z , E . J . , W . J . W a l t m a n , a n d N C . T h u r m a n . 1 9 9 5 . F r a g i p a n s i n P e n n s y l v a n i a s o i l s . S o i l S u r v e y H o r . 3 6 : 5 - 2 0 . C l e l a n d , D . T . , J . B . H a r t , G . E . H o s t , K . S . P r e g i t z e r , a n d C W . R a m m . 1 9 9 4 . E c o l o g i c a l c l a s s i f i c a t i o n a n d i n v e n t o r y s y s t e m o f t h e H u r o n - M a n i s t e e N a t i o n a l F o r e s t . U S D A F o r e s t S e v i c e , E a s t e r n R e g i o n . 2 2 7 p p . C l i n e , M . G . 1 9 4 9 . P r o fi l e s t u d i e s o f n o r m a l s o i l s o f N e w Y o r k . 1 . S o i l p r o fi l e s e q u e n c e s i n v o l v i n g B r o w n F o r e s t , G r a y - B r o w n P o d z o l i c , a n d B r o w n P o d z o l i c s o i l s . S o i l S c i . 6 8 : 2 5 9 - 2 7 2 . C o f f r n a n , M . S . , E . A l y a n a k , J . K o t a r , a n d J . B . F e r r i s . 1 9 8 0 . F i e l d g u i d e h a b i t a t c l a s s i f i c a t i o n s y s t e m f o r U p p e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n a n d n o r t h e a s t W i s c o n s i n . M i c h i g a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y , H o u g h t o n , M I . C o l l i n s , I F . a n d T . O ' D u b h a i n . 1 9 8 0 . A m i c r o m o r p h o l o g i c a l s t u d y o f s i l t c o n c e n t r a t i o n s i n s o m e I r i s h p o d z o l s . G e o d e r m a 2 4 : 2 1 5 - 2 2 4 . C o s t a n t i n i , E . A . C . a n d R . N a p o l i . 1 9 9 6 . P r o p e r t i e s a n d g e o g r a p h i c r e l e v a n c e o f f r a g i p a n a n d o t h e r c l o s e - p a c k e d h o r i z o n s i n a n o n - g l a c i a t e d m e d i t e r r a n e a n r e g i o n . G e o g r . F i s . D i n a m . Q u a t . 1 9 : 2 9 - 4 5 . C r a m p t o n , C B . 1 9 8 5 . C o m p a c t e d s o i l h o r i z o n s i n w e s t e r n C a n a d a . p . 8 5 - 9 3 . I n P D . J u n g e r i u s ( e d . ) . S o i l s a n d g e o m o r p h o l o g y . C a t e n a S u p p l e m e n t 6 . C a t e n a V e r l a g , C r e m l i n g e n - D e s t e d t , W . G e r m a n y . D a b n e y , S M . a n d H M . S e l i m . 1 9 8 7 . A n i s o t r o p y o f a f r a g i p a n s o i l : V e r t i c a l v s . h o r i z o n t a l h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 1 : 3 - 6 . 2 8 0 D a h l g r e n , R A . 1 9 9 4 . Q u a n t i f i c a t i o n o f a l l o p h a n e a n d i m o g o l i t e . p . 4 3 0 - 4 5 1 . I n R ] . L u x m o r e ( e d . ) . Q u a n t i t a t i v e m e t h o d s i n s o i l m i n e r a l o g y . S S S A M i s c e l l a n e o u s P u b l . , S S S A , M a d i s o n , W I . D a h l g r e n , R A . a n d E C . U g o l i n i . 1 9 8 9 . F o r m a t i o n a n d s t a b i l i t y o f i m o g o l i t e i n a t e p h r i t i c s p o d o s o l , C a s c a d e R a n g e , W a s h i n g t o n , U S A . G e o c h i m . C o s m o c h i m . A c t a 5 3 : 1 8 9 7 — 1 9 0 4 4 . D a n i e l s , R . B . , D . D . F r i t t o n . 1 9 9 4 . G r o u n d w a t e r m o u n d i n g b e l o w a s u r f a c e l i n e s o u r c e i n a T y p i c F r a g i u d a l f . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 8 : 7 7 - 8 5 . D a n i e l s , R . B . , W . D . N e t t l e t o n , R . J . M c C r a c k e n , a n d E B . G a m b l e . 1 9 6 6 . M o r p h o l o g y o f s o i l s w i t h f r a g i p a n s i n p a r t s o f W i l s o n C o u n t y , N o r t h C a r o l i n a . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 0 : 3 7 6 - 3 8 0 . D a y , R . L . , M . A . C a 1 m o n , J . M . S t i t e l e r , J . D . J a b r o , a n d R . L . C u n n i n g h a m . 1 9 9 8 . W a t e r b a l a n c e a n d fl o w p a t t e r n s i n a f r a g i p a n u s i n g i n s i t u s o i l b l o c k . S o i l S c i . 1 6 3 : 5 1 7 - 5 2 8 . D e C o n i n c k , F . 1 9 8 0 . M a j o r m e c h a n i s m s i n f o r m a t i o n o f s p o d i c h o r i z o n s . G e o d e r m a 2 4 : 1 0 1 - 1 2 8 . D e K i m p e , C R . 1 9 7 0 . C h e m i c a l , p h y s i c a l a n d m i n e r a l o g i c a l p r o p e r t i e s o f a P o d z o l s o i l w i t h f r a g i p a n d e r i v e d f r o m g l a c i a l t i l l i n t h e p r o v i n c e o f Q u e b e c . C a n . J . S o i l S c i . 5 0 : 3 1 7 - 3 3 0 . D e K i m p e , C . R . , R . W . B a r i l , a n d R . R i v a r d . 1 9 7 2 . C h a r a c t e r i z a t i o n o f a t o p o s e q u e n c e w i t h f r a g i p a n : T h e L e e d s - S t e . M a r i e - B r o m p t o n s e r i e s o f s o i l s , p r o v i n c e o f Q u e b e c . C a n . J . S o i l S c i . 5 2 : 1 3 5 - 1 5 0 . D e K i m p e , C . R . , G . A . B o u r b e a u , a n d R . W . B a r i l . 1 9 7 6 . P e d o l o g i c a l a s p e c t s o f t i l l d e p o s i t s i n t h e p r o v i n c e o f Q u e b e c . p . 1 5 6 - 1 6 9 . I n R . F . L e g g e t ( e d . ) . G l a c i a l t i l l : A n i n t e r - d i s c i p l i n a r y s t u d y , R o y a l S o c i e t y o f C a n a d a S p e c i a l P u b l i c a t i o n 1 2 , R o y a l S o c i e t y o f C a n a d a . D e K i m p e , C . R . , M . R . L a v e r d i e r e , a n d J . D e j o u . 1 9 8 3 . D i s t r i b u t i o n o f s i l i c a , s e s q u i o x i d e s , a n d c l a y i n Q u e b e c p o d z o l i c s o i l s a n d t h e i r e f f e c t s o n s u b s o i l c e m e n t a t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 7 : 8 3 8 - 8 4 0 . D e K i m p e , C R , a n d J . A . M c K e a g u e . 1 9 7 4 . M i c r o m o r p h o l o g i c a l , p h y s i c a l , a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f a P o d z o l i c s o i l w i t h a f r a g i p a n . C a n . J . S o i l S c i . 5 4 : 2 9 - 3 8 . D o o n a n , C ] . a n d J R . B y e r l a y . 1 9 7 3 . G r o u n d w a t e r a n d g e o l o g y o f B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . M i c h . G e o l . S u r v e y W a t e r I n v e s t . P a p e r 1 1 . 2 6 p p . 2 8 1 D o r r , J r . , I A . a n d D . F . E s c h m a n . 1 9 7 0 . G e o l o g y o f M i c h i g a n . U n i v e r s i t y o f M i c h i g a n P r e s s , A n n A r b o r , M I . 4 7 6 p p . D u c h a u f o u r , R H . a n d B . S o u c h i e r . 1 9 7 8 . R o l e s o f i r o n a n d c l a y i n g e n e s i s o f a c i d s o i l s u n d e r a h u m i d , t e m p e r a t e c l i m a t e . G e o d e r m a 2 0 : 1 5 - 2 6 . D u n c a n , M . M . a n d D P . F r a n z m e i e r . 1 9 9 9 . R o l e o f f r e e s i l i c o n , a l u m i n u m , a n d i r o n i n f r a g i p a n f o r m a t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 3 : 9 2 3 - 9 2 9 . E i c h e n l a u b , V . L . , H a r m a n , J . R . , N u r n b e r g e r , F . V . , a n d H J . S t o l l e . 1 9 9 0 . T h e c l i m a t i c a t l a s o f M i c h i g a n . U n i v . N o t r e D a m e P r e s s , N o t r e D a m e , I N . 1 6 5 p p . E n g l a n d , B M . 1 9 9 1 . T h e s t a t e o f t h e s c i e n c e : S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y . T h e M i n e r a l o g i c a l R e c o r d 2 2 : 1 2 3 - 1 3 2 . E s c h m a n , D P . 1 9 8 5 . S u m m a r y o f t h e Q u a t e r n a r y h i s t o r y o f M i c h i g a n , O h i o a n d I n d i a n a . J . G e o l . E d u c . 3 3 : 1 6 1 - 1 6 7 . F a r m e r , V . C . , R u s s e l l , J . D . , a n d B . F . L . S m i t h . 1 9 8 3 . E x t r a c t i o n o f i n o r g a n i c f o r m s o f t r a n s l o c a t e d A l , F e a n d S i f r o m a p o d z o l B s h o r i z o n . J . S o i l S c i . 3 4 : 5 7 1 - 5 7 6 . F a r r a n d , W . R . a n d D . L . B e l l . 1 9 8 2 a . Q u a t e r n a r y g e o l o g y ( m a p ) o f n o r t h e r n M i c h i g a n w i t h s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e d i v i d e s . 1 : 5 0 0 , 0 0 0 s c a l e . D e p a r t m e n t o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s , U n i v . o f M i c h i g a n , A n n A r b o r , M I . F a r r a n d , W . R . a n d D . L . B e l l . 1 9 8 2 b . Q u a t e r n a r y g e o l o g y ( m a p ) o f s o u t h e r n M i c h i g a n . 1 : 5 0 0 , 0 0 0 s c a l e . D e p a r t m e n t o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s , U n i v . o f M i c h i g a n , A n n A r b o r , M I . ‘ F a r r a n d , W . R . a n d C W . D r e x l e r . 1 9 8 5 . L a t e W i s c o n s i n a n a n d H o l o c e n e h i s t o r y o f t h e L a k e S u p e r i o r b a s i n . I n P . F . K a r r o w a n d R E . C a l k i n ( e d s . ) . Q u a t e r n a r y e v o l u t i o n o f t h e G r e a t L a k e s . G e o l . A s s o c . C a n a d a S p e c . P a p e r 3 0 : 1 7 - 3 2 . F a r r a n d , W . R . a n d D P . E s c h m a n . 1 9 7 4 . G l a c i a t i o n o f t h e s o u t h e r n p e n i n s u l a o f M i c h i g a n : A r e v i e w . M i c h . A c a d e m . 7 : 3 1 - 5 6 . F i t z P a t r i c k , E A . 1 9 5 6 . A n i n d u r a t e d s o i l h o r i z o n f o r m e d b y p e r m a f r o s t . J . S o i l S c i . 7 : 2 4 8 - 2 5 4 . F i t z P a t r i c k , E A . 1 9 9 3 . S o i l m i c r o s c o p y a n d m i c r o m o r p h o l o g y . W i l e y & S o n s , N e w Y o r k , N Y . 3 0 4 p p . F l e g l e r , S . L . , J . H . H e c k m a n , J r . , a n d K L . K l o m p a r e n s . 1 9 9 3 . S c a n n i n g a n d t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y : A n i n t r o d u c t i o n . O x f o r d U n i v . P r e s s , N e w Y o r k , N Y . 2 2 5 p p . 2 8 2 F o s b e r g , M . A . , A . L . F a l e n , J . P . J o n e s , a n d B B . S i n g h . 1 9 7 9 . P h y s i c a l , c h e m i c a l , a n d m i n e r a l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l s f r o m v o l c a n i c a s h i n n o r t h e r n I d a h o : 1 . M o r p h o l o g y a n d g e n e s i s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 3 : 5 4 1 - 5 4 7 . F r a n z m e i e r , D . P . , L . D . N o r t o n , a n d C C . S t e i n h a r d t . 1 9 8 9 . F r a g i p a n f o r m a t i o n i n l o e s s o f t h e M i d w e s t e r n U n i t e d S t a t e s . p . 6 9 - 9 7 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . F r a n z m e i e r , D P . a n d E . P . W h i t e s i d e . 1 9 6 3 . A c h r o n o s e q u e n c e o f P o d z o l s i n n o r t h e r n M i c h i g a n I I . P h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s . M i c h . S t a t e U n i v . A g r . E x p . S t . Q u a r t . B u l l . 4 6 : 2 1 - 3 6 . F r e i , E . a n d M . G . C l i n e . 1 9 4 9 . P r o fi l e s t u d i e s o f n o r m a l s o i l s o f N e w Y o r k . H . M i c r o m o r p h o l o g i c a l s t u d i e s o f t h e G r a y - B r o w n P o d z o l i c - B r o w n P o d z o l i c s o i l s e q u e n c e . S o i l S c i . 6 8 : 3 3 3 - 3 4 4 . F r i t t t o n , D D . a n d G . W . O l s o n . 1 9 7 2 . B u l k d e n s i t y o f a f r a g i p a n s o i l i n n a t u r a l a n d d i s t u r b e d p r o f i l e s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 6 : 6 8 6 - 6 8 9 . F r i t t t o n , D . D . , F . N . S w a d e r , a n d K . H o d d i n o t t . 1 9 8 3 . P r o fi l e m o d i f i c a t i o n p e r s i s t e n c e i n f r a g i p a n s o i l s . S o i l S c i . 1 3 6 : 1 2 4 - 1 3 0 . G a i k a w a d , S T . 1 9 6 1 . C h a r a c t e r i s t i c s a n d g e n e s i s o f a m a x i m a l P o d z o l o f n o r t h e r n W i s c o n s i n , t h e A u T r a i n s a n d . M . S . t h e s i s , U n i v . o f W i s c o n s i n , M a d i s o n , W I . 9 7 p p . G a m b l e , E B . a n d R B . D a n i e l s . 1 9 7 2 . I r o n a n d s i l i c a i n w a t e r , a c i d a m m o n i u m o x a l a t e , a n d d i t h i o n i t e e x t r a c t s o f s o m e N o r t h C a r o l i n a c o a s t a l p l a i n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 6 : 9 3 9 - 9 4 3 . G a r d n e r , D R . a n d E . P . W h i t e s i d e . 1 9 5 2 . Z o n a l s o i l s i n t h e t r a n s i t i o n r e g i o n b e t w e e n t h e P o d z o l a n d G r a y - B r o w n P o d z o l i c r e g i o n s i n M i c h i g a n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 1 6 : 1 3 7 - 1 4 1 . G e e , G . W . a n d J . W . B a u d e r . 1 9 8 6 . P a r t i c l e - s i z e a n a l y s i s . p . 3 8 3 - 4 1 1 . I n A . K l u t e ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 1 . P h y s i c a l a n d m i n e r a l o g i c a l m e t h o d s . - S S S A B o o k S e r i e s n o . 9 ( 1 ) , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . G i l e , J r . , L . H . 1 9 5 8 . F r a g i p a n a n d w a t e r - t a b l e r e l a t i o n s h i p s o f s o m e b r o w n p o d z o l i c a n d l o w h u m i c - g l e y s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 2 : 5 6 0 - 5 6 5 . G l o c k e r , C L . a n d L A . Q u a n d t . 1 9 9 3 . W h a t ’ s u p i n f r a g i p a n s . 2 n d E d i t i o n S o i l S u r v e y Q u a l i t y A s s u r a n c e . U S D A - S C S N a t l . S o i l S u r v . C e n t e r , L i n c o l n , N E . N o t s e e n b y a u t h o r . 2 8 3 G r a h a m , S A . 1 9 4 1 . C l i m a x f o r e s t s o f t h e U p p e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n . E c o l o g y 2 2 : 3 5 5 - 3 6 2 . G r o s s , J . 1 9 8 4 . T h e g e n e s i s o f f r a g i p a n s o i l s i n t h e O z a r k s o f M i s s o u r i . N e w s l e t t e r M o . A s s o c . P r o f . S o i l S c i . 2 3 : 1 0 - 2 6 . G r o s s m a n , R B . a n d R ] . C a r l i s l e . 1 9 6 9 . F r a g i p a n s o i l s o f t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . A d v . A g r o n . 2 1 : 2 3 7 - 2 7 9 . G r o s s m a n , R B . a n d M . G . C l i n e . 1 9 5 7 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n N e w Y o r k s o i l s : I I . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n r i g i d i t y a n d p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 1 : 3 2 2 - 3 2 5 . G r o s s m a n , R . B . , J . B . F e h r e n b a c h e r , a n d A H . B e a v e r s , A . H . 1 9 5 9 a . F r a g i p a n s o i l s o f I l l i n o i s : I . G e n e r a l c h a r a c t e r i z a t i o n a n d fi e l d r e l a t i o n s h i p s o f H o s m e r s i l t l o a m . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 3 : 6 5 - 7 0 . G r o s s m a n , K B , I . S t e p h e n , J . B . F e h r e n b a c h e r , a n d A H . B e a v e r s . 1 9 5 9 b . F r a g i p a n s o i l s o f I l l i n o i s : H I . M i c r o m o r p h o l o g i c a l s t u d i e s o f H o s m e r s i l t l o a m . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 3 : 7 3 - 7 5 . G r o s s m a n , K B , 1 . S t e p h e n , J . B . F e h r e n b a c h e r , A . H . B e a v e r s , a n d J . M . P a r k e r . 1 9 5 9 c . F r a g i p a n s o i l s o f I l l i n o i s : H . M i n e r a l o g y i n r e f e r e n c e t o p a r e n t m a t e r i a l u n i f o r m i t y o f H o s m e r s i l t l o a m . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 3 : 7 0 - 7 3 . G u s t a f s s o n , J . P . , P . B h a t t a c h a r y a , D . C . B a i n , A . R . F r a s e r , a n d W . J . M c H a r d y . 1 9 9 5 . P o d z o l i s a t i o n m e c h a n i s m s a n d t h e s y n t h e s i s o f i m o g o l i t e i n n o r t h e r n S c a n d i n a v i a . G e o d e r m a 6 6 : 1 6 7 - 1 8 4 . H a b e c k e r , M . A . , K . M c S w e e n e y , a n d F . W . M a d i s o n . 1 9 9 0 a . I d e n t i fi c a t i o n a n d g e n e s i s o f f r a g i p a n s i n O c h r e p t s o f n o r t h c e n t r a l W i s c o n s i n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 4 : 1 3 9 - 1 4 6 . H a b e c k e r , M . A . , K . M c S w e e n e y , a n d M L . M e y e r s . 1 9 9 0 b . V a r i a b i l i t y o f a F r a g i o c h r e p t w i t h w i n d t h r o w m i c r o t o p o g r a p h y i n n o r t h c e n t r a l W i s c o n s i n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 4 : 4 8 3 - 4 8 8 . H a l l m a r k , G T . a n d N E . S m e c k . 1 9 7 9 a . A r u p t u r e t e c h n i q u e t o d e t e r m i n e f r a g i p a n s t r e n g t h . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 3 : 1 9 8 - 2 0 0 . H a l l m a r k , C T . a n d N E . S m e c k . 1 9 7 9 b . T h e e f f e c t o f e x t r a c t a b l e a l u m i n u m , i r o n , a n d s i l i c o n o n s t r e n g t h a n d b o n d i n g o f f r a g i p a n s o f n o r t h e a s t e r n O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 3 : 1 4 5 - 1 5 0 . 2 8 4 H a n s e l , A . K . , D . M . M i c k e l s o n , A . F . S c h n e i d e r , a n d C E . L a r s e n . 1 9 8 5 . L a t e W i s c o n s i n a n a n d H o l o c e n e h i s t o r y o f t h e L a k e M i c h i g a n B a s i n . p . 3 9 - 5 3 . I n P . F . K a r r o w a n d P . C a l k i n s ( e d s . ) . Q u a t e r n a r y e v o l u t i o n o f t h e G r e a t L a k e s . G e o l . A s s o c . C a n a d a S p e c . P a p e r 3 0 . H a r l a n , P . W . a n d D P . F r a n z m e i e r . 1 9 7 7 . S o i l f o r m a t i o n o n l o e s s i n s o u t h w e s t e r n I n d i a n a : I . L o e s s s t r a t i g r a p h y a n d s o i l m o r p h o l o g y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 1 : 9 3 - 9 8 . H a r l a n , P . W . , D . P . F r a n z m e i e r , a n d C B . R o t h . 1 9 7 7 . S o i l f o r m a t i o n o n l o e s s i n s o u t h w e s t e r n I n d i a n a : H . D i s t r i b u t i o n o f c l a y a n d f r e e o x i d e s a n d f r a g i p a n f o r m a t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 1 : 9 9 - 1 0 3 . H e a m , W . E . 1 9 2 4 . S o m e p r o b l e m s i n c l a s s i fi c a t i o n a n d m a p p i n g s o i l s i n s o u t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . R e p o r t F o u r t h A n n u a l M e e t i n g o f A m . S o i l S u r v e y A s s o c , C h i c a g o , I l l i n o i s , N o v e m b e r 1 3 - 1 5 , 1 9 2 3 . B u l l e t i n V 1 : 1 7 - 1 9 . H o r n , M E . a n d E M . R u t l e d g e . 1 9 6 5 . T h e D i c k s o n a n d Z a n e v i l l e s o i l s o f W a s h i n g t o n C o u n t y , A r k a n s a s : I I . M i c r o m o r p h o l o g y o f t h e i r f r a g i p a n s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 9 : 4 4 3 - 4 4 8 . H u a n g , P M . 1 9 9 1 . I o n i c f a c t o r s a f f e c t i n g t h e f o r m a t i o n o f s h o r t - r a n g e d a l u m i n o s i l i c a t e s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 5 : 1 1 7 2 - 1 1 8 0 . H u d n a l l , W . H . a n d D . W i l l i a m s . 1 9 8 9 . F r a g i p a n d i s t r i b u t i o n i n t h e s o u t h c e n t r a l U n i t e d S t a t e s . p . 4 3 - 6 8 . I n N H . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . H u g h e s , J D . a n d W . J . M e r r y . 1 9 7 8 . M a r q u e t t e b u r i e d f o r e s t 9 , 8 5 0 y e a r s o l d . A b s t r a c t f o r t h e A m . A s s o c . f o r t h e A d v a n c e m e n t o f S c i e n c e A n n u a l M e e t i n g , 1 2 - 1 4 F e b r u a r y 1 9 7 8 . H u t c h e s o n , T . B . J r . a n d H . H . B a i l e y . 1 9 6 4 . F r a g i p a n s o i l s : C e r t a i n g e n e t i c i m p l i c a t i o n s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 8 : 6 8 4 - 6 8 5 . H u t c h e s o n , J r . , T . B . , R ] . L e w i s , a n d W . A . S e a y . 1 9 5 9 . C h e m i c a l a n d c l a y m i n e r a l o g i c a l p r o p e r t i e s o f c e r t a i n M e m p h i s c a t e n a s o i l s o f w e s t e r n K e n t u c k y . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 3 : 4 7 4 - 4 7 8 . I n m a n , B . L . , R . B . B r y a n t , a n d W . H . H u d n a l l . 1 9 8 9 . S t r e n g t h a n a l y s i s o f f r a g i p a n s i n s o m e l o e s s - d e r i v e d s o i l s i n L o u i s i a n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 3 : 8 9 0 - 8 9 7 . I s a r d , S A . a n d R ] . S c h a e t z l . 1 9 9 8 . E f f e c t s o f w i n t e r w e a t h e r c o n d i t i o n s o n s o i l f r e e z i n g i n s o u t h e r n M i c h i g a n . P h y s . G e o g . 1 9 : 7 1 - 9 4 . 2 8 5 J a c k s o n , M . L . , C . H . L i m , a n d L . W . Z e l a z n y . 1 9 8 6 . O x i d e s , h y d r o x i d e s , a n d a l u m i n o s i l i c a t e s . p . 1 0 1 - 1 5 0 . I n A . K l u t e ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 1 . P h y s i c a l a n d m i n e r a l o g i c a l m e t h o d s . - S S S A B o o k S e r i e s n o . 9 ( 1 ) , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . J a m e s , H . R . , M D . R a n s o m , a n d R . J . M i l e s . 1 9 9 5 . F r a g i p a n g e n e s i s i n p o l y g e n e t i c s o i l s o n t h e S p r i n g fi e l d P l a t e a u o f M i s s o u r i . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 9 : 1 5 1 - 1 6 0 . J e r s a k , J . , A m u n d s o n , R . , a n d G . B r i m h a l l , J r . 1 9 9 5 . A m a s s b a l a n c e a n a l y s i s o f p o d z o l i z a t i o n : E x a m p l e s f r o m t h e n o r t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . G e o d e r m a 6 6 : 1 5 - 4 2 . J h a , R P . a n d M . G . C l i n e . 1 9 6 3 . M o r p h o l o g y a n d g e n e s i s o f a S o l B r u n A c i d e w i t h f r a g i p a n i n u n i f o r m s i l t y m a t e r i a l . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 7 : 3 3 9 - 2 4 4 . J o h n s o n , D . L . 1 9 8 5 . S o i l t h i c k n e s s p r o c e s s e s . p . 2 9 - 4 0 . I n P D . J u n g e r i u s ( e d . ) . S o i l s a n d g e o m o r p h o l o g y . C a t e n a S u p p l e m e n t 6 . C a t e n a V e r l a g , C r e m l i n g e n - D e s t e d t , W . G e r m a n y . J o h n s o n , D . L . a n d D . W a t s o n - S t e g n e r . 1 9 8 7 . E v o l u t i o n m o d e l o f p e d o g e n e s i s . S o i l S c i . 1 4 3 : 3 4 9 — 3 6 6 . J o h n s o n , W . H . , A . K . H a n s e l , E . A . B e t t i s 1 H , P . F . K a r r o w , G . J . L a r s o n , T . V . L o w e l l , a n d A . F . S c h n e i d e r . 1 9 9 7 . L a t e Q u a t e r n a r y t e m p o r a l a n d e v e n t c l a s s i fi c a t i o n s , G r e a t L a k e s R e g i o n , N o r t h A m e r i c a . Q u a t . R e s . 4 7 : 1 - 1 2 . J o n e s , R . L . a n d G B . D r e h e r . 1 9 9 6 . S i l i c o n . p . 6 2 7 - 6 3 7 . I n D . L . S p a r k s ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 3 . C h e m i c a l m e t h o d s - S S S A B o o k S e r i e s n o . 5 , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . K a b r i c k , J . M . , C l a y t o n , M . K . , M c B r a t n e y , A B , a n d K . M c S w e e n e y . 1 9 9 7 . C r a d l e - k n o l l p a t t e r n s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o n d r u m l i n s i n n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 1 : 5 9 5 - 6 0 3 . K a r a t h a n a s i s , A D . 1 9 8 7 a . M i n e r a l s o l u b i l i t y r e l a t i o n s h i p s i n F r a g i u d a l f s o f w e s t e r n K e n t u c k y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 1 : 4 7 4 - 4 8 1 . K a r a t h a n a s i s , A D . 1 9 8 7 b . T h e r m o d y n a m i c e v a l u a t i o n o f a m o r p h o u s a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g a g e n t s i n f r a g i p a n s o f w e s t e r n K e n t u c k y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 1 : 8 1 9 - 8 2 4 . K a r a t h a n a s i s , A D . 1 9 8 9 . S o l u t i o n c h e m i s t r y o f f r a g i p a n s - T h e r m o d y n a m i c s a p p r o a c h t o u n d e r s t a n d i n g f r a g i p a n f o r m a t i o n . p . 1 1 3 - 1 3 9 . I n N . E . S m e c k a n d E J . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . 2 8 6 K e l l o g g , C . E . 1 9 3 6 . D e v e l o p m e n t a n d s i g n i fi c a n c e o f t h e g r e a t s o i l g r o u p s o f t h e U n i t e d S t a t e s . U S D A M i s c . P u b l . N o . 2 2 9 . W a s h i n g t o n , D C . 3 9 p p . K n o x , E C . 1 9 5 4 . T h e b a s e s o f r i g i d i t y i n f r a g i p a n s . P h . D . d i s s e r t a t i o n , C o r n e l l U n i v e r s i t y , I t h a c a , C T . 7 2 p p . K n o x , E C . 1 9 5 7 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n N e w Y o r k s o i l s : I I I . T h e b a s i s o f r i g i d i t y . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 1 : 3 2 6 - 3 3 0 . K r i s t , J r . , R ] . 2 0 0 1 . A p r e d i c t i v e m o d e l o f p a l e o - i n d i a n s u b s i s t e n c e a n d s e t t l e m e n t . P h . D . d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M I . 3 7 2 p p . K r u s e k o p f , H . H . 1 9 4 2 . T h e h a r d p a n s o i l o f t h e O z a r k r e g i o n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 7 : 4 3 4 - 4 3 6 . K u b i e n a , W . L . 1 9 5 3 . T h e s o i l s o f E u r o p e . T h o m a s M u r b y & C o . , L o n d o n , E n g l a n d . 3 1 7 p p . N o t s e e n b y t h i s a u t h o r . L a n g o h r , R . a n d G . P a j a r e s . 1 9 8 3 . T h e c h r o n o s e q u e n c e o f p e d o g e n i c p r o c e s s e s i n F r a g l o s s u d a l f s o f t h e B e l g i a n l o e s s b e l t . p . 5 0 3 - 5 1 0 . I n P . B u l l o c k a n d G P . M u r p h y ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S o i l g e n e s i s , V o l u m e 2 . P r o c . V I I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , L o n d o n , A u g u s t 1 9 8 1 . A c a d e m i c P u b l . , U n i t e d K i n g d o m . L a n g o h r , R . a n d R . V e r m e i r e . 1 9 8 2 . W e l l d r a i n e d s o i l s w i t h a " d e g r a d e d " B t h o r i z o n i n l o e s s d e p o s i t s i n B e l g i u m : R e l a t i o n s h i p w i t h p a l e o p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s . B i u l e t y n P e r y g l a c j a l n y 2 9 : 2 0 3 - 2 1 2 . L e v e r e t t , F . a n d E B . T a y l o r . 1 9 1 5 . T h e P l e i s t o c e n e o f I n d i a n a a n d M i c h i g a n a n d t h e h i s t o r y o f t h e G r e a t L a k e s . U . S . G e o l . S u r v . M o n . 5 3 . 2 5 9 p p . L i n d b o , D . L . a n d R E . R h o t o n . 1 9 9 6 . S l a k i n g i n f r a g i p a n a n d a r g i l l i c h o r i z o n s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 0 : 5 5 2 - 5 5 4 . L i n d b o , D . L . , F . E . R h o t o n , J . M . B i g h a m , W . H . H u d n a l l , F . S . J o n e s , N . E . S m e c k , a n d D D . T y l e r . 1 9 9 4 . B u l k d e n s i t y a n d f r a g i p a n i d e n t i fi c a t i o n i n l o e s s s o i l s o f t h e l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 8 : 8 8 4 - 8 9 1 . L i n d b o , D . L . , F . E . R h o t o n , J . M . B i g h a m , W . H . H u d n a l l , F . S . J o n e s , N . E . S m e c k , a n d D D . T y l e r . 1 9 9 5 . L o e s s t o p o s e q u e n c e s i n t h e l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y : I . F r a g i p a n m o r p h o l o g y a n d i d e n t i fi c a t i o n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 9 : 4 8 7 - 5 0 0 . L i n d b o , D . L . , F . E . R h o t o n , W . H . H u d n a l l , N . E . S m e c k , a n d J . M . B i g h a m . 1 9 9 7 . L o e s s s t r a t i g r a p h y a n d f r a g i p a n o c c u r r e n c e i n t h e l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 1 : 1 9 5 - 2 1 0 . 2 8 7 L i n d b o , D . L . , F . E . R h o t o n , W . H . H u d n a l l , N . E . S m e c k , J . M . B i g h a m , a n d D D . T y l e r . 2 0 0 0 . F r a g i p a n d e g r a d a t i o n a n d n o d u l e f o r m a t i o n i n G l o s s i c F r a g i u d a l f s o f t h e l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 4 : 1 7 1 3 - 1 7 2 2 . L i n d b o , D . L . a n d P . L . M . V e n e m a n . 1 9 8 9 . F r a g i p a n s i n t h e n o r t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . p . 1 1 - 3 1 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i f i c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W i s c o n s i n . L i n d b o , D . L . a n d P . L . M . V e n e m a n . 1 9 9 3 a . M i c r o m o r p h o l o g y o f s e l e c t e d M a s s a c h u s e t t s f r a g i p a n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 7 : 4 3 7 - 4 4 2 . L i n d b o , D . L . a n d P . L . M . V e n e m a n . 1 9 9 3 b . M o r p h o l o g i c a l a n d p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f s e l e c t e d f r a g i p a n s o i l s i n M a s s a c h u s e t t s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 7 : 4 2 9 - 4 3 6 . L o e p p e r t , R H . a n d W P . I n s k e e p . 1 9 9 6 . I r o n . p . 6 3 9 - 6 6 4 . I n D . L . S p a r k s ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 3 . C h e m i c a l m e t h o d s - S S S A B o o k S e r i e s n o . 5 , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . L o w e l l , T . V . , G . J . L a r s o n , J D . H u g h e s , a n d C H . D e n t o n . 1 9 9 9 . A g e v e r i fi c a t i o n o f t h e L a k e G r i b b e n f o r e s t b e d a n d t h e Y o u n g e r D r y a s a d v a n c e o f t h e L a u r e n t i d e I c e S h e e t . C a n . J . E a r t h S c i . 3 6 : 3 8 3 - 3 9 3 . L o z e t , J . M . a n d A ] . H e r b i l l o n . 1 9 7 1 . F r a g i p a n s o i l s o f C o n d r o z ( B e l g i u m ) : M i n e r a l o g i c a l , c h e m i c a l a n d p h y s i c a l a s p e c t s i n r e l a t i o n w i t h t h e i r g e n e s i s . G e o d e r m a 5 : 3 2 5 — 3 4 3 . L u s c h , D P . 1 9 8 2 . T h e o r i g i n a n d m o r p h o g e n e t i c s i g n i f i c a n c e o f p a t t e r n e d g r o u n d i n t h e S a g i n a w l o w l a n d o f M i c h i g a n . P h D . d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M I . 1 5 2 p p . L y f o r d , W . H . , J . C . G o o d l e t t , a n d W . H . C o a t e s . 1 9 6 3 . L a n d f o r m s , s o i l s w i t h f r a g i p a n s , a n d f o r e s t o n a s l o p e i n t h e H a r v a r d F o r e s t . H a r v a r d F o r e s t B u l l . 3 0 . P e t e r s h a m , M A . L y f o r d , W . H . a n d T . T r o e d s s o n . 1 9 7 3 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n s o i l s o n m o r a i n e s n e a r G a r p e n b e r g , S w e d e n . S t u d i a F o r e s t a l i a S u e c c i a 1 0 8 : 1 - 2 1 . L y n n , W C . a n d R B . G r o s s m a n . 1 9 7 0 . O b s e r v a t i o n s o f c e r t a i n s o i l f a b r i c s w i t h t h e s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e . S o i l S c i . S o c . A m . J . 3 4 : 6 4 5 - 6 4 8 . M a r s c h n e r , F ] . 1 9 4 6 . O r i g i n a l f o r e s t s o f M i c h i g a n . M a p . W a y n e U n i v . P r e s s , D e t r o i t . 2 8 8 M a g a l d i , D . , P . R i s s o n e , a n d G . T o t a n i . 1 9 9 4 . E f f e c t s o f s i m u l a t e d s e i s m i c a c c e l e r a t i o n o n s i l t y c l a y s o i l h o r i z o n s : A s u b m i c r o s c o p i c , m i c r o m o r p h o l o g i c a l a n d g e o t e c h n i c a l a p p r o a c h . p . 7 1 9 - 7 2 8 . I n A ] . R i n g r o s e — V o a s e a n d G S . H u m p h r e y s ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S t u d i e s i n m a n a g e m e n t a n d g e n e s i s . P r o c . I X I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , T o w n s v i l l e , A u s t r a l i a , J u l y 1 9 9 2 . E l s e v i e r P u b l . , N e w Y o r k , N Y . M a u s b a c h , M . J . , R . C . W i n g a r d , J r . , a n d E B . G a m b l e . 1 9 8 2 . M o d i fi c a t i o n o f b u r i e d s o i l s b y p o s t b u r i a l p e d o g e n e s i s , s o u t h e r n I n d i a n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 6 : 3 6 4 - 3 6 9 . M c C r a c k e n , R . J . a n d S B . W e e d . 1 9 6 3 . P a n h o r i z o n s i n s o u t h e a s t e r n s o i l s : M i c r o m o r p h o l o g y a n d a s s o c i a t e d c h e m i c a l , m i n e r a l o g i c a l , a n d p h y s i c a l p r o p e r t i e s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 7 : 3 3 0 - 3 3 4 . M c D a n i e l , P A . a n d A . L . F a l e n . 1 9 9 4 . T e m p o r a l a n d s p a t i a l p a t t e r n s o f e p i s a t u r a t i o n i n a F r a g i x e r a l f l a n d s c a p e . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 8 : 1 4 5 1 — 1 4 5 7 . M c D a n i e l , P . A . , A . L . F a l e n , a n d M A . F o s b e r g . 1 9 9 7 . G e n e s i s o f n o n - a l l o p h a n i c E h o r i z o n s i n t e p h r a - i n fl u e n c e d S p o d o s o l s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 1 : 2 1 1 - 2 1 7 . M c D a n i e l , P . A . , R . W . G r a b e h a r t , A . L . F a l e n , J . B . H a m m e l , a n d R . J . R e u t e r . 2 0 0 1 . P e r c h e d w a t e r t a b l e s o n A r g i x e r o l l a n d F r a g i x e r a l f h i l l s l o p e s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 5 : 8 0 5 - 8 1 0 . M c F a d d e n , L . D . a n d D . M . H e n d r i c k s . 1 9 8 5 . C h a n g e s i n t h e c o n t e n t a n d c o m p o s i t i o n o f p e d o g e n i c i r o n o x y h y d r o x i d e s i n a c h r o n o s e q u e n c e o f s o i l s i n s o u t h e r n C a l i f o r n i a . Q u a t . R e s . 2 3 : 1 8 9 - 2 0 4 . M c I n t o s h , P D . a n d R A . K e m p . 1 9 9 1 . C o n s o l i d a t e d h o r i z o n s i n s o i l s f o r m e d i n a e o l i a n d e p o s i t s i n S o u t h l a n d , N e w Z e a l a n d . G e o d e r m a 5 0 : 1 0 9 - 1 2 4 . M c K e a g u e , J . A . 1 9 6 7 . A n e v a l u a t i o n o f 0 . 1 M p y r o p h o s p h a t e a n d p y r o p h o s p h a t e - d i t h i o n i t e i n c o m p a r i s o n w i t h o x a l a t e a s e x t r a c t a n t s o f t h e a c c u m u l a t i o n p r o d u c t s i n P o d z o l s a n d s o m e o t h e r s o i l s . C a n . J . S o i l S c i . 4 7 : 9 5 - 9 9 . M c K e a g u e , J . A . a n d M . G . C l i n e . 1 9 6 5 . S i l i c a i n s o i l s . A d v . A g r o n . 1 5 : 3 3 9 - 3 9 6 . M c K e a g u e , J . A . a n d J . H . D a y . 1 9 6 6 . D i t h i o n i t e - a n d o x a l a t e - e x t r a c t a b l e F e a n d A l a s a i d s i n d i f f e r e n t i a t i n g v a r i o u s c l a s s e s o f s o i l s . C a n . J . S o i l S c i . 4 6 : 1 3 - 2 2 . M c K e a g u e , J . A . a n d J . H . D a y . 1 9 6 9 . O x a l a t e - e x t r a c t a b l e A l a s a c r i t e r i o n f o r i d e n t i f y i n g P o d z o l B h o r i z o n s . C a n . J . S o i l S c i . 4 9 : 1 6 1 - 1 6 3 . M c K e a g u e , J . A . , B r y d o n , J . B . , a n d N M . M i l e s . 1 9 7 1 . D i f f e r e n t i a t i o n o f f o r m s o f e x t r a c t a b l e i r o n a n d a l u m i n u m i n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 5 : 3 3 - 3 8 . 2 8 9 M c K e a g u e , J . A . , B r y d o n , I E , a n d N M . M i l e s . 1 9 7 1 . D i f f e r e n t i a t i o n o f f o r m s o f e x t r a c t a b l e i r o n a n d a l u m i n u m i n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 5 : 3 3 - 3 8 . M e d l e y , K B . a n d J R . H a r m a n . 1 9 8 7 . R e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e v e g e t a t i o n t e n s i o n z o n e a n d s o i l s d i s t r i b u t i o n a c r o s s c e n t r a l l o w e r M i c h i g a n . M i c h . B o t . 2 6 : 7 8 - 8 7 . M e h r a , O R a n d M L . J a c k s o n . 1 9 6 0 . I r o n o x i d e r e m o v a l f r o m s o i l s a n d c l a y s b y a d i t h i o n i t e - c i t r a t e s y s t e m b u f f e r e d w i t h s o d i u m b i c a r b o n a t e . C l a y s a n d C l a y M i n e r a l s 7 : 3 1 7 - 3 2 7 . M i l l e r , F . P . , N . H o l o w a y c h u c k , a n d L P . W i l d i n g . 1 9 7 1 a . C a n fi e l d s i l t l o a m , a F r a g i u d a l f : I . M a c r o m o r p h o l o g i c a l , p h y s i c a l , a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 5 : 3 1 9 - 3 2 4 . M i l l e r , F . P . , L . P . W i l d i n g , a n d N . H o l o w a y c h u c k . 1 9 7 1 b . C a n fi e l d s i l t l o a m , a F r a g i u d a l f : I I . M i c r o m o r p h o l o g y , p h y s i c a l , a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 3 5 : 3 2 4 - 3 3 1 . M i l l e r , M B . 1 9 9 1 . E l u v i a l f r a g i p a n s : T h e i r g e n e s i s a n d d i f f e r e n t i a t i o n . P h . D . d i s s e r t a t i o n , U n i v . o f M i n n e s o t a , M i n n e a p o l i s , M N . 2 1 6 p p . M i l l e r , M . B . , T . H . C o o p e r , a n d R H . R u s t . 1 9 9 3 . D i f f e r e n t i a t i o n o f a n e l u v i a l f r a g i p a n f r o m d e n s e g l a c i a l t i l l i n n o r t h e r n M i n n e s o t a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 7 : 7 8 7 - 7 9 6 . M o n a g h a n , G . W . a n d A K . H a n s e l . 1 9 9 0 . E v i d e n c e f o r t h e i n t r a - G l e n w o o d ( M a c k i n a w ) l o w - w a t e r p h a s e o f g l a c i a l L a k e C h i c a g o . C a n . J . E a r t h S c i . 2 7 : 1 2 3 6 - 1 2 4 1 . M o o r e , D . M . a n d R C . R e y n o l d s J r . 1 9 9 7 . X - r a y d i f f r a c t i o n a n d t h e i d e n t i f i c a t i o n a n d a n a l y s i s o f c l a y m i n e r a l s , 2 " d E d . O x f o r d U n i v . P r e s s , N e w Y o r k , N Y . 3 7 8 p p . M u r p h y , G P . 1 9 8 6 . T h i n s e c t i o n p r e p a r a t i o n o f s o i l s a n d s e d i m e n t s . A . B . A c a d e m i c P u b l i s h e r s , B e r k h a m s t e d , E n g l a n d . 1 4 8 p p . N e l s o n , D . W . a n d L E . S o m m e r s . 1 9 9 6 . T o t a l c a r b o n , o r g a n i c c a r b o n , a n d o r g a n i c m a t t e r . p . 9 6 1 - 1 0 1 0 . I n D . L . S p a r k s ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 3 . C h e m i c a l M e t h o d s - S S S A B o o k S e r i e s n o . 5 , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . N e t t l e t o n , W . D . , B . R . B r a s h e r , O . W . B a u m e r , a n d K C . D a r m o d y . 1 9 9 4 . S i l t fl o w i n s o i l s . p . 3 6 1 - 3 7 5 . I n A ] . R i n g r o s e - V o a s e a n d G S . H u m p h r e y s ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S t u d i e s i n m a n a g a m e n t a n d g e n e s i s . P r o c . I X I n t . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , T o w n s v i l l e , A u s t r a l i a , J u l y 1 9 9 2 . D e v e l o p m e n t s i n S o i l S c i e n c e 2 2 , E l s e v i e r , N e w Y o r k , N Y . 2 9 0 N e t t l e t o n , W . D . , R . B . D a n i e l s , a n d R . J . M c C r a c k e n . 1 9 6 8 a . T w o N o r t h C a r o l i n a C o a s t a l P l a i n c a t e n a s : I . M o r p h o l o g y a n d f r a g i p a n d e v e l o p m e n t . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 2 : 5 7 7 - 5 8 2 . N e t t l e t o n , W . D . , R . J . M c C r a c k e n , a n d R B . D a n i e l s . 1 9 6 8 b . T w o N o r t h C a r o l i n a C o a s t a l P l a i n c a t e n a s : H . M i c r o m o r p h o l o g y , c o m p o s i t i o n , a n d f r a g i p a n g e n e s i s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 2 : 5 8 2 - 5 8 7 . N i k i f o r o f f , C . C . , R . P . H u m b e r t , a n d J G . C a d y . 1 9 4 8 . T h e h a r d p a n s i n c e r t a i n s o i l s o f t h e C o a s t a l P l a i n . S o i l S c i . 6 5 : 1 3 5 - 1 5 3 . N O A A / N C D C , 1 9 5 1 - 1 9 8 0 . C l i m a t o l o g i c a l D a t a . N a t i o n a l O c e a n i c a n d A t m o s p h e r i c A d m i n i s t r a t i o n , N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h e v i l l e , N C . N O A A / N C D C , 1 9 5 6 - 1 9 8 0 . C l i m a t o l o g i c a l D a t a . N a t i o n a l O c e a n i c a n d A t m o s p h e r i c A d m i n i s t r a t i o n , N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h e v i l l e , N C . N O A A / N C D C , 1 9 6 1 - 1 9 9 0 . C l i m a t o l o g i c a l D a t a . N a t i o n a l O c e a n i c a n d A t m o s p h e r i c A d m i n i s t r a t i o n , N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h e v i l l e , N C . N o r fl e e t , M . L . a n d A D . K a r a t h a n a s i s . 1 9 9 6 . S o m e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l f a c t o r s c o n t r i b u t i n g t o f r a g i p a n s t r e n g t h i n K e n t u c k y s o i l s . G e o d e r m a 7 1 : 2 8 9 - 3 0 1 . N o r t o n , L . D . a n d D P . F r a n z m e i e r . 1 9 7 8 . T o p o s e q u e n c e s o f l o e s s - d e r i v e d s o i l s i n s o u t h w e s t e r n I n d i a n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 2 : 6 2 2 - 6 2 7 . N o r t o n , L . D . , J . M . B i g h a m , G . F . H a l l , N . E . S m e c k . 1 9 8 3 . E t c h e d t h i n s e c t i o n s f o r c o u p l e d o p t i c a l a n d e l e c t r o n m i c r o s c o p y a n d m i c r o - a n a l y s i s . G e o d e r m a 3 0 : 5 5 - 6 4 . N o r t o n , L . D . , G . F . H a l l , N . E . S m e c k , a n d J . M . B i g h a m . 1 9 8 4 . F r a g i p a n b o n d i n g i n a l a t e - W i s c o n s i n a n l o e s s - d e r i v e d s o i l i n e a s t - c e n t r a l O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 8 : 1 3 6 0 — 1 3 6 6 . N y g a r d , I . J . , P . R . M c M i l l e r , a n d F D . H o l e . 1 9 5 2 . C h a r a c t e r i s t i c s o f s o m e P o d z o l i c , B r o w n F o r e s t , a n d C h e m o z e m s o i l s o f t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e l a k e s t a t e s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 1 6 : 1 2 3 - 1 2 9 . O l s o n , G . W . 1 9 6 2 . M o r p h o l o g y a n d g e n e s i s o f f r a g i p a n s i n s o m e s o i l s o f n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n . P h . D . d i s s e r t a t i o n , U n i v . o f W i s c o n s i n , M a d i s o n , W I . 3 1 2 p p . O l s o n , G . W . a n d F D . H o l e . 1 9 6 7 . T h e f r a g i p a n s o i l s o f n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n . T r a n s . W i s . A c a d . S c i . A r t s L e t t . 5 6 : 1 7 3 - 1 8 4 . P a r fi t t , R . L . 1 9 8 9 . O p t i m u m c o n d i t i o n s f o r e x t r a c t i o n o f A l , F e , a n d S i f r o m s o i l s w i t h a c i d o x a l a t e . C o m m u n . i n S o i l S c i . P l a n t A n a l . 2 0 : 8 0 1 - 8 1 6 . 2 9 1 P a r fi t t , R . L . 1 9 9 0 . A l l o p h a n e i n N e w Z e a l a n d - A r e v i e w . A u s t . J . S o i l R e s . 2 8 : 3 4 3 - 3 6 0 . P a r fi t t , R . L . a n d C W . C h i l d s . 1 9 8 8 . E s t i m a t i o n o f f o r m s o f F e a n d A 1 : A r e v i e w a n d a n a l y s i s o f c o n t r a s t i n g s o i l s b y d i s s o l u t i o n a n d M o e s s b a u e r m e t h o d s . A u s t . J . S o i l R e s . 2 6 : 1 2 1 - 1 4 4 . P a r fi t t , R . L . a n d J . M . K i m b l e . 1 9 8 9 . C o n d i t i o n s f o r f o r m a t i o n o f a l l o p h a n e i n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 3 : 9 7 1 - 9 7 7 . P a r fi t t , R . L . , M . S a i g u s a , a n d D . N . E d e n . 1 9 8 4 . S o i l d e v e l o p m e n t p r o c e s s e s i n a n A q u a l f - O c h r e p t s e q u e n c e f r o m l o e s s w i t h a d m i x t u r e s o f t e p h r a , N e w Z e a l a n d . J . S o i l S c i e n c e 3 5 : 6 2 5 - 6 4 0 . P a r l a n g e , M . B . , T . S . S t e e n h u i s , D J . T i m l i n , F . S t a g n i t t i , a n d R B . B r y a n t . 1 9 8 9 . S u b s u r f a c e f l o w a b o v e a f r a g i p a n h o r i z o n . S o i l S c i . 1 4 8 ( 2 ) : 7 7 - 8 6 . P a y t o n , R . W . 1 9 8 3 . T h e m i c r o m o r p h o l o g y o f s o m e f r a g i p a n s a n d r e l a t e d h o r i z o n s i n B r i t i s h s o i l s w i t h p a r t i c u l a r r e f e r e n c e t o t h e i r c o n s i s t e n c e c h a r a c t e r i s t i c s . p . 3 1 7 - 3 3 5 . I n P . B u l l o c k a n d G P . M u r p h y ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : T e c h n i q u e s a n d a p p l i c a t i o n s , V o l u m e 1 . P r o c . V I I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , L o n d o n , A u g u s t 1 9 8 1 . A c a d e m i c P u b l . , U n i t e d K i n g d o m . P a y t o n , R . W . 1 9 9 2 . F r a g i p a n f o r m a t i o n i n a r g i l l i c b r o w n e a r t h s ( F r a g i u d a l f s ) o f t h e M i l fi e l d P l a i n , n o r t h - e a s t E n g l a n d . 1 . E v i d e n c e f o r a p e r i g l a c i a l s t a g e o f d e v e l o p m e n t . J . S o i l S c i . 4 3 : 6 2 4 - 6 4 4 . P a y t o n , R . W . 1 9 9 3 a . F r a g i p a n f o r m a t i o n i n a r g i l l i c b r o w n e a r t h s ( F r a g i u d a l f s ) o f t h e M i l fi e l d P l a i n , n o r t h - e a s t E n g l a n d . H . P o s t D e v e n s i a n d e v e l o p m e n t a l p r o c e s s e s a n d t h e o r i g i n o f f r a g i p a n c o n s i s t e n c e . J . S o i l S c i . 4 4 : 7 0 3 - 7 2 3 . P a y t o n , R . W . 1 9 9 3 b . F r a g i p a n f o r m a t i o n i n a r g i l l i c b r o w n e a r t h s ( F r a g i u d a l f s ) o f t h e M i l fi e l d P l a i n , n o r t h - e a s t E n g l a n d . H I . M i c r o m o r p h o l o g i c a l , S E M a n d E D X R A s t u d i e s o f f r a g i p a n d e g r a d a t i o n a n d t h e d e v e l o p m e n t o f g l o s s i c f e a t u r e s . J . S o i l S c i . 4 4 : 7 2 5 - 7 2 9 . P e r k i n - E h ' n e r . 1 9 8 2 . A n a l y t i c a l m e t h o d s f o r a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o - m e t r y . P E # 0 3 0 3 - 0 1 5 2 . P e r k i n - E l m e r , N o r w a l k , C T . P e r k i n - E l m e r . 1 9 8 3 . A t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r m a n u a l , r e v i s e d . M o d e l 5 1 0 0 A t o m i c A b s o r p t i o n S p e c t r o p h o t o m e t e r . P e r k i n - E l m e r C o r p . , N o r w a l k , C T . 2 9 2 P e t e r s o n , G . W . , R . W . R a n n e y , R . L . C u n n i n g h a m , a n d R P . M a t e l s k i . 1 9 7 0 . F r a g i p a n s i n P e n n s y l v a n i a s o i l s : A s t a t i s t i c a l s t u d y o f l a b o r a t o r y d a t a . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 4 : 7 1 9 - 7 2 2 . P e t e r s o n , W . L . 1 9 8 6 . L a t e W i s c o n s i n a n g l a c i a l h i s t o r y o f n o r t h e a s t e r n W i s c o n s i n a n d w e s t e r n U p p e r M i c h i g a n . U S . G e o l o g i c a l S u r v e y B u l l e t i n 1 6 5 2 . 1 4 p p . R a a d , A . T . a n d R . P r o t z . 1 9 7 1 . A n e w m e t h o d f o r t h e i d e n t i fi c a t i o n o f s e d i m e n t s t r a t i fi c a t i o n i n s o i l s o f t h e B l u e S p r i n g s B a s i n , O n t a r i o . G e o d e r m a 6 : 2 3 - 4 1 . R a n n e y , R . W . , E . J . C i o l k o s z , R . L . C u n n i n g h a m , G . W . P e t e r s e n , a n d R P . M a t e l s k i . 1 9 7 5 . F r a g i p a n s i n P e n n s y l v a n i a s o i l s : P r o p e r t i e s o f b l e a c h e d p r i s m f a c e m a t e r i a l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 9 : 6 9 5 - 6 9 8 . R a n s o m , M . D . , N . E . S m e c k , a n d J . M . B i g h a m . 1 9 8 7 a . M i c r o m o r p h o l o g y o f s e a s o n a l l y w e t s o i l s o n t h e I l l i n o i a n t i l l p l a i n , U . S . A . G e o d e r m a 4 0 : 8 3 - 9 9 . R a n s o m , M . D . , N . E . S m e c k , a n d J . M . B i g h a m . 1 9 8 7 b . S t r a t i g r a p h y a n d g e n e s i s o f p o l y g e n e t i c s o i l s o n t h e H l i n o i a n t i l l p l a i n o f s o u t h w e s t e r n O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 1 : 1 3 5 - 1 4 1 . R h o t o n , R E . 1 9 9 0 . S o y b e a n y i e l d r e s p o n s e t o v a r i o u s d e p t h s o f e r o s i o n o n a f r a g i p a n s o i l . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 4 : 1 0 7 3 - 1 0 7 9 . R h o t o n , F . E . , J . M . B i g h a m , a n d D . G . S c h u l z e . 1 9 9 3 . P r o p e r t i e s o f i r o n - m a n g a n e s e n o d u l e s f r o m a s e q u e n c e o f e r o d e d f r a g i p a n s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 7 : 1 3 8 6 - 1 3 9 2 . R h o t o n , F . E . , D . L . L i n d b o , a n d M . J . M . R o m k e n s . 1 9 9 8 . I r o n o x i d e s e r o d i b i l i t y i n t e r a c t i o n s f o r s o i l s o f t h e M e m p h i s c a t e n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 2 : 1 6 9 3 - 1 7 0 3 . R h o t o n , F . E . , L . D . M e y e r , a n d D D . T y l e r . 1 9 9 0 . E f f e c t s o f p a s t e r o s i o n o n t h e i n t e r r i l l e r o d i b i l i t y o f a f r a g i p a n s o i l . J . S o i l a n d W a t e r C o n s e r v a t i o n 4 5 : 6 6 0 - 6 6 3 . R h o t o n , F E . a n d D D . T y l e r . 1 9 9 0 . E r o s i o n - i n d u c e d c h a n g e s i n t h e p r o p e r t i e s o f a f r a g i p a n s o i l l . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 4 : 2 2 3 - 2 2 8 . R o g e r s , C D . F . , T . A . D i j k s t r a , I . J . S m a l l e y . 1 9 9 4 . H y d r o c o n s o l i d a t i o n a n d s u b s i d e n c e o f l o e s s : S t u d i e s f r o m C h i n a , R u s s i a , N o r t h A m e r i c a a n d E u r o p e . E n g . G e o l . 3 7 : 8 3 - 1 1 3 . R o s s , G ] . a n d C . W a n g . 1 9 9 3 . C h a p t e r 2 5 : E x t r a c t a b l e A l , F e , M n , a n d S i . p . 2 3 9 - 2 4 6 . I n M . R . C a r t e r ( e d . ) . S o i l s a m p l i n g a n d m e t h o d s o f a n a l y s i s . C a n . S o c . S o i l S c i . L e w i s P u b l . , B o c a R a t o n , F L . 2 9 3 R u h e , R . V . 1 9 7 3 . B a c k g r o u n d o f m o d e l f o r l o e s s - d e r i v e d s o i l s i n t h e u p p e r M i s s i s s i p p i R i v e r b a s i n . S o i l S c i . 1 1 5 : 2 5 0 - 2 5 3 . R u h e , R . V . , B r u n s o n , K L . a n d L E . H a l l . 1 9 7 5 . F r a g i s o l s a n d H o l o c e n e e n v i r o n m e n t s i n M i d w e s t e r n U S A . A n . A c a d . B r a z i l C i e n c . 4 7 : 1 1 9 - 1 2 6 . R u t l e d g e , E M a n d M E . H o r n . 1 9 6 5 . T h e D i c k s o n a n d Z a n e v i l l e s o i l s o f W a s h i n g t o n C o u n t y , A r k a n s a s : 1 . T h e i r p r o p e r t i e s a n d g e n e s i s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 9 : 4 4 3 - 4 4 8 . S a a m i s t o , M . 1 9 7 4 . T h e d e g l a c i a t i o n h i s t o r y o f t h e L a k e S u p e r i o r r e g i o n a n d i t s c l i m a t i c i m p l i c a t i o n s . Q u a t . R e s . 4 : 3 1 6 - 3 3 9 . S c h a e t z l , R . J . 1 9 9 0 . E f f e c t s o f t r e e t h r o w m i c r o t o p o g r a p h y o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s a n d g e n e s i s o f S p o d o s o l s , M i c h i g a n , U S A . C a t e n a 1 7 : 1 1 1 - 1 2 6 . S c h a e t z l , R . J . 1 9 9 2 . B e t a s p o d i c h o r i z o n s i n p o d z o l i c s o i l s ( L i t h i c H a p l o r t h o d s a n d H a p l o h u m o d s ) . P e d o l o g i e 4 2 : 2 7 1 - 2 8 7 . S c h a e t z l , R . J . 1 9 9 6 . S p o d o s o l - A l fi s o l i n t e r g r a d e s : B i s e q u a l s o i l s i n N E M i c h i g a n , U S A . G e o d e r m a 7 4 : 2 3 - 4 7 . S c h a e t z l , R . J . 1 9 9 8 a . L i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s i n s o m e s o i l s o n d r u m l i n s : T h e o r y , d e t e c t i o n , a n d a p p l i c a t i o n . S o i l S c i . 1 6 3 : 5 7 0 - 5 9 0 . S c h a e t z l , R . J . 1 9 9 8 b . S o i l s , g e o m o r p h o l o g y , G I S a n d p a l e o l a k e s i n n o r t h e r n L o w e r M i c h i g a n . S u b m i t t e d N S F G e o g r a p h y a n d R e g i o n a l S c i e n c e g r a n t p r o p o s a l , u n p u b l i s h e d . S c h a e t z l , R . J . 2 0 0 0 , A p r i l . T h e ” G r a y l i n g fi n g e r s ” - M i c h i g a n ’ s r i d g e a n d v a l l e y p r o v i n c e ! P a p e r p r e s e n t e d a t t h e A s s o c . A m . G e o g s . 9 6 t h A n n u a l M e e t i n g , 4 - 8 A p r i l 2 0 0 0 , P i t t s b u r g h , P A . S c h a e t z l , R . J . 2 0 0 1 . L a t e P l e i s t o c e n e i c e - fl o w d i r e c t i o n s a n d t h e a g e o f g l a c i a l l a n d s c a p e s i n n o r t h e r n l o w e r M i c h i g a n . P h y s i c a l G e o g r a p h y 2 2 : 2 8 - 4 1 . S c h a e t z l , R . J . , F r e d e r i c k , W . E . , a n d L . T o m e s . 1 9 9 6 . S e c o n d a r y c a r b o n a t e s i n t h r e e fi n e a n d fi n e - l o a m y A l fi s o l s i n M i c h i g a n . S o i l S c i . S o c . A m . J . 6 0 : 1 8 6 2 — 1 8 7 0 . S c h a e t z l , R . J . a n d S A . I s a r d . 1 9 9 0 . C o m p a r i n g " w a r m s e a s o n " a n d " s n o w m e l t " p e d o g e n e s i s i n S p o d o s o l s . p . 3 0 3 - 3 1 8 . I n J . M . K i m b l e a n d R D . Y e c k ( e d s . ) . P r o c . o f t h e f i f t h i n t e r n a t i o n a l s o i l c o r r e l a t i o n m e e t i n g ( I S C O M ) c h a r a c t e r i z a t i o n , c l a s s i fi c a t i o n , a n d u t i l i z a t i o n o f S p o d o s o l s , M a i n e , M a s s a c h u s e t t s , N e w H a m p s h i r e , N e w Y o r k , V e r m o n t , a n d N e w B r u n s w i c k . O c t o b e r 1 - 1 4 , 1 9 8 7 . P a r t A : P a p e r s . S o i l C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U S D A , L i n c o l n , N E . 2 9 4 S c h a e t z l , R . J . a n d S A . I s a r d . 1 9 9 1 . T h e d i s t r i b u t i o n o f S p o d o s o l s o i l s i n s o u t h e r n M i c h i g a n : A c l i m a t i c i n t e r p r e t a t i o n . A n n a l s A s s o c . A m . G e o g s . 8 1 : 4 2 5 - 4 4 2 . S c h a e t z l , R . J . , F . J . K r i s t , J r . , P . R . R i n d e fl e i s c h , J . L i e b e n s , a n d T B . W i l l i a m s 2 0 0 0 . P o s t g l a c i a l l a n d s c a p e e v o l u t i o n o f n o r t h e a s t e r n L o w e r M i c h i g a n , i n t e r p r e t e d f r o m s o i l s a n d s e d i m e n t s . A n n a l s A s s o c . A m . G e o g . 9 0 : 4 4 3 - 4 6 6 . S c h o e n e b e r g e r , P . J . , D . A . W y s o c k i , E . C . B e n h a m , a n d W . D . B r o d e r s o n . 1 9 9 8 . F i e l d b o o k f o r d e s c r i b i n g a n d s a m p l i n g s o i l s . N a t u r a l R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U S D A , N a t i o n a l S o i l S u r v e y C e n t e r , L i n c o l n , N E . S c h w e r t m a n n , U . 1 9 8 8 . O c c u r r e n c e a n d f o r m a t i o n o f i r o n o x i d e s i n v a r i o u s p e d o e n v i r o n m e n t s . p . 2 6 7 - 3 0 8 . I n J . W . S t u c k i , B . A . G o o d m a n , a n d U . S c h w e r t r n a n n ( e d s . ) . I r o n i n s o i l s a n d c l a y m i n e r a l s . P r o c e e d i n g s o f t h e N A T O A d v a n c e d S t u d y I n s t i t u t e o n I r o n i n S o i l s a n d C l a y M i n e r a l s , B a d W i n d s h e i m , W e s t G e r m a n y , J u l y 1 - 3 1 9 8 5 . D . R e i d e l P u b l i s h i n g C o . , B o s t o n , M A . S c o t t e r , D . R . , B . E . C l o t h i e r , a n d R B . C o r k e r . 1 9 7 9 . S o i l w a t e r i n a F r a g i a q u a l f . A u s t . J . S o i l R e s . 1 7 : 4 4 3 - 4 5 3 . S e a r l e , P L , a n d B K . D a l y . 1 9 7 7 . T h e d e t e r m i n a t i o n o f a l u m i n i u m , i r o n , m a n g a n e s e a n d s i l i c o n i n a c i d o x a l a t e s o i l e x t r a c t s b y fl a m e e m i s s i o n a n d a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o m e t r y . G e o d e r m a 1 9 : 1 - 1 0 . S h e l d r i c k , B . H . , ( e d . ) . 1 9 8 4 . A n a l y t i c a l m e t h o d s m a n u a l 1 9 8 4 . L a n d R e s o u r c e R e s e a r c h I n s t i t u t e C o n t r i b . N o . 8 4 - 3 0 . O t t a w a , C a n a d a . S h e l d r i c k , B . H . , a n d C . W a n g . 1 9 9 3 . P a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n . p . 4 9 9 - 5 1 1 . I n M . R . C a r t e r ( e d . ) . S o i l s a m p l i n g a n d m e t h o d s o f a n a l y s i s . L e w i s P u b l . , B o c a R a t o n , F L . S m a l l e y , 1 . ] . a n d J . B . D a v i n . 1 9 8 2 . F r a g i p a n h o r i z o n s i n s o i l s : A b i b l i o g r a p h i c s t u d y a n d r e v i e w o f s o m e o f t h e h a r d l a y e r s i n l o e s s a n d o t h e r m a t e r i a l s . N e w Z e a l a n d S o i l B u r e a u B i b l i o g r a p h i c R e p o r t 3 0 . D e p a r t m e n t o f S c i e n t i fi c a n d I n d u s t r i a l R e s e a r c h , W e l l i n g t o n , N e w Z e a l a n d . 1 2 2 p p . S m a r t , P . , a n d N . K . T o v e y . 1 9 8 2 a . E l e c t r o n m i c r o s c o p y o f s o i l s a n d s e d i m e n t s : E x a m p l e s . O x f o r d U n i v . P r e s s , N e w Y o r k , N Y . 1 7 8 p p . S m a r t , P . , a n d N . K . T o v e y . 1 9 8 2 b . E l e c t r o n m i c r o s c o p y o f s o i l s a n d s e d i m e n t s : T e c h n i q u e s . O x f o r d U n i v . P r e s s , N e w Y o r k , N Y . 2 6 4 p p . S m e c k , N . E . 2 0 0 0 , A u g u s t . F r a g i p a n s : O h i o p e r s p e c t i v e . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e P A P S S 2 0 0 0 S u m m e r T e c h n i c a l S e s s i o n a n d F i e l d t r i p , A u g u s t 1 8 - 1 9 , P e n n S t a t e U n i v e r s i t y , S t a t e C o l l e g e , P A . 2 9 5 S m e c k , N E . a n d E ] . C i o l k o s z . 1 9 8 9 . S u m m a r y . p . 1 5 1 - 1 5 3 . I n N . E . S m e c k a n d E J . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . S m e c k , N . E . a n d E ] . C i o l k o s z , ( e d s . ) . 1 9 8 9 . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . 1 5 3 p p . S m e c k , N . E . , M . L . T h o m p s o n , L . D . N o r t o n , a n d M . J . S h i p i t a l o . 1 9 8 9 . W e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t i e s : A k e y t o f r a g i p a n f o r m a t i o n . p . 9 9 - 1 1 2 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . S m e c k , N . E . , W i l d i n g , L P , a n d N . H o l o w a y c h u k . 1 9 6 8 . G e n e s i s o f a r g i l l i c h o r i z o n s i n C e l i n a a n d M o r l e y s o i l s o f w e s t e r n O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 2 : 5 5 0 - 5 5 6 . S m i t h , B . R . a n d L L . C a l l a h a n . 1 9 8 7 . S o i l s w i t h B x h o r i z o n s i n t h e u p p e r C o a s t a l P l a i n s o f S o u t h C a r o l i n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 1 : 1 5 8 - 1 6 4 . S m i t h , B R . a n d R B . D a n i e l s . 1 9 8 9 . O c c u r r e n c e a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n s o n t h e C o a s t a l P l a i n s o f t h e S o u t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . p . 3 3 - 4 2 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i fi c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W i s c o n s i n . S m i t h , G D . 1 9 8 6 . T h e G u y S m i t h i n t e r v i e w s : R a t i o n a l e f o r c o n c e p t s i n S o i l T a x o n o m y . S o i l M a n a g e m e n t S u p p o r t S e r v i c e s T e c h n i c a l M o n o g r a p h 1 1 . F o r b e s , T . R . ( e d . ) . C o r n e l l U n i v e r s i t y , I t h a c a , N Y . 2 5 9 p p . S m i t h , R M . a n d D R . B r o w n i n g . 1 9 4 6 . O c c u r r e n c e , n a t u r e , a n d l a n d - u s e s i g n i fi c a n c e o f " s i l t p a n " s u b s o i l s i n W e s t V i r g i n i a . S o i l S c i . 6 2 : 3 0 7 - 3 1 7 . S o i l S u r v e y D i v i s i o n , N a t u r a l R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U n i t e d S t a t e s D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e . O f fi c i a l S o i l S e r i e s D e s c r i p t i o n s [ O n l i n e W W W ] . A v a i l a b l e U R L : " h t t p : / / w w w . s t a t l a b . i a s t a t e . e d u / s o i l s @ s d 1 " [ A c c e s s e d 2 3 F e b 2 0 0 1 ] . S o i l S u r v e y D i v i s i o n S t a f f . 1 9 9 3 . S o i l s u r v e y m a n u a l . U S D A H a n d b o o k N o . 1 8 . U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . 4 3 7 p p . S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f . 1 9 9 6 . S o i l s u r v e y l a b o r a t o r y m e t h o d s m a n u a l . U S D A - S C S , N a t i o n a l S o i l S u r v e y C e n t e r . S o i l S u r v e y I n v e s t i g a t i o n s R e p t . 4 2 , V e r s i o n 3 . 0 , N a t i o n a l S o i l S u r v e y C e n t e r , L i n c o l n , N E . 6 9 3 p p . 2 9 6 S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f , N a t i o n a l S o i l S u r v e y C e n t e r , N a t u r a l R e s o u r c e C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U n i t e d S t a t e s D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e . S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y R e s e a r c h D a t a b a s e [ O n l i n e W W W ] . A v a i l a b l e U R L : ” h t t p : / / v m h o s t . c d p . s t a t e . n e . u s : 9 6 / ” [ A c c e s s e d 1 0 J u l y 2 0 0 1 ] . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 5 1 . S o i l s u r v e y m a n u a l . U S D A A g r i c . H a n d b o o k 1 8 . U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . 5 0 3 p p . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 6 0 . S o i l c l a s s i fi c a t i o n - A c o m p r e h e n s i v e s y s t e m . 7 t h a p p r o x i m a t i o n . U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 7 5 . S o i l t a x o n o m y . U S D A A g r i c . H a n d b o o k 4 3 6 . U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . 7 5 4 p p . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 9 6 . K e y s t o s o i l t a x o n o m y , 7 t h e d . N a t u r a l R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n S e r v i c e s , U S . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e . 6 4 4 p p . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 9 8 . K e y s t o s o i l t a x o n o m y , 8 t h e d . N a t u r a l R e s o u r c e s C o n s e r v a t i o n S e r v i c e s , U S . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e . 3 2 6 p p . S o i l S u r v e y S t a f f . 1 9 9 9 . S o i l t a x o n o m y : A b a s i c s y s t e m o f s o i l c l a s s i fi c a t i o n f o r m a k i n g a n d i n t e r p r e t i n g s o i l s u r v e y s , 2 “ d e d . U S D A A g r i c . H a n d b o o k 4 3 6 . U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . 8 7 0 p p . S o m m e r s , L . M . 1 9 8 4 . M i c h i g a n , a g e o g r a p h y . W e s t v i e w P r e s s , B o u l d e r , C O . 2 5 4 p p . S t e i n h a r d t , C C . a n d D P . F r a n z m e i e r . 1 9 7 9 . C h e m i c a l a n d m i n e r a l o g i c a l p r o p e r t i e s o f t h e f r a g i p a n s o f t h e C i n c i n n a t i c a t e n a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 3 : 1 0 0 8 - 1 0 1 3 . S t e i n h a r d t , G . C . , D . P . F r a n z m e i e r , a n d L . D . N o r t o n . 1 9 8 2 . S i l i c a a s s o c i a t e d w i t h f r a g i p a n a n d n o n - f r a g i p a n h o r i z o n s . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 6 : 6 5 6 - 6 5 7 . S t o b b e , P C . 1 9 5 2 . T h e m o r p h o l o g y a n d g e n e s i s o f t h e G r a y - B r o w n P o d z o l i c a n d r e l a t e d s o i l s o f e a s t e r n C a n a d a . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 1 6 : 8 1 - 8 4 . S t o o p s , G . , A . J o n g e r i u s . 1 9 7 5 . P r o p o s a l f o r a m i c r o m o r p h o l o g i c a l c l a s s i fi c a t i o n i n s o i l m a t e r i a l s . I . A c l a s s i fi c a t i o n o f t h e r e l a t e d d i s t r i b u t i o n s o f c o a r s e a n d fi n e p a r t i c l e s . G e o d e r m a 1 3 : 1 8 9 - 2 0 0 . T a v e r n i e r , R . a n d R . M a r é c h a l . 1 9 5 7 . L e s s o i l s a f r a g i p a n d e l a r e g i o n C o n d r u s i e n n e . P e d o l o g i e 7 : 1 9 9 - 2 0 3 . T h o m a s , G . W . 1 9 9 6 . S o i l p H a n d s o i l a c i d i t y . p . 4 7 5 - 4 9 0 . I n D . L . S p a r k s ( e d . ) . M e t h o d s o f s o i l a n a l y s i s . P a r t 3 . C h e m i c a l m e t h o d s . N u m b e r 5 S S S A B o o k S e r i e s , A S A a n d S S S A , M a d i s o n , W I . 2 9 7 T h o m p s o n , C H , E . M . B r i d g e s , a n d D A . J e n k i n s . 1 9 9 4 . A n e x p l o r a t o r y e x a m i n a t i o n o f s o m e r e l i c t h a r d p a n s i n t h e c o a s t a l l o w l a n d s o f s o u t h e r n Q u e e n s l a n d . p . 2 3 3 - 2 4 5 . I n R i n g r o s e - V o a s e , A J . a n d G S . H u m p h r e y s ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S t u d i e s i n m a n a g e m e n t a n d g e n e s i s . P r o c . I X I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , T o w n s v i l l e , A u s t r a l i a , J u l y 1 9 9 2 . E l s e v i e r P u b l . , N e w Y o r k , N Y . T h o m p s o n , M . L . 1 9 8 0 . F r a g i p a n s o i l s i n t h e T e a y s R i v e r v a l l e y , J a c k s o n C o u n t y , O h i o . P h . D . d i s s e r t a t i o n , O h i o S t a t e U n i v e r s i t y , C o l u m b u s , O H . 3 9 0 p p . T h o m p s o n , M . L . a n d N E . S m e c k . 1 9 8 3 . M i c r o m o r p h o l o g y o f p o l y g e n e t i c s o i l s i n t h e T e a y s R i v e r v a l l e y , O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 7 : 7 3 4 - 7 4 2 . T h o m p s o n , M . L . , S m e c k , N E , a n d J . M . B i g h a m . 1 9 8 1 . P a r e n t m a t e r i a l s a n d p a l e o s o l s i n t h e T e a y s R i v e r v a l l e y , O h i o . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 5 : 9 1 8 - 9 2 5 . T r e m o c o l d i , W . A . , S t e i n h a r d t , G . C . , a n d D P . F r a n z m e i e r . 1 9 9 4 . C l a y m i n e r a l o g y a n d c h e m i s t r y o f a r g i l l i c h o r i z o n s , f r a g i p a n s , a n d p a l e o s o l B h o r i z o n s o f s o i l s o n a l o e s s - t h i n n i n g t r a n s e c t i n s o u t h w e s t e r n I n d i a n a , U S A . G e o d e r m a 6 3 : 7 7 - 9 3 . V a n d e r f o r d , H B a n d M E . S h a f f e r . 1 9 6 6 . C o m p a r i s o n o f f r a g i p a n a n d b i s e q u a l p r o f i l e s o f t h e G u l f C o a s t a l P l a i n w i t h s o i l s o f s o u t h e r n L o e s s B e l t . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 0 : 4 9 4 - 4 9 8 . V a n V l i e t , B . a n d R . L a n g o h r . 1 9 8 1 . C o r r e l a t i o n b e t w e e n f r a g i p a n s a n d p e r m a f r o s t w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o s i l t y W e i s c h s e l i a n d e p o s i t s i n B e l g i u m a n d n o r t h e r n F r a n c e . C a t e n a 8 : 1 3 7 - 1 5 4 . V a n V l i e t , B . a n d R . L a n g h o r . 1 9 8 3 . E v i d e n c e o f d i s t u r b a n c e b y f r o s t o f p o r e f e r r i a r g i l l a n s i n s i l t y s o i l s o f B e l g i u m a n d n o r t h e r n F r a n c e . p . 5 1 1 - 5 1 9 . I n P . B u l l o c k a n d C . P . M u r p h y ( e d s . ) . S o i l m i c r o m o r p h o l o g y : S o i l g e n e s i s , V o l u m e 2 . P r o c . V I I n t l . W o r k i n g M e e t i n g o n S o i l M i c r o m o r p h o l o g y , L o n d o n , A u g u s t 1 9 8 1 . A c a d e m i c P u b l . , U n i t e d K i n g d o m . V a n V l i e t - L a n o é , B . 1 9 8 5 . F r o s t e f f e c t s i n s o i l s . p . 1 1 7 - 1 5 8 . I n J . B o a r d m a n ( e d . ) . S o i l s a n d q u a t e r n a r y l a n d s c a p e e v o l u t i o n . W i l e y 8 : S o n s , N e w Y o r k , N Y . V a n V l i e t - L a n o é , B . 1 9 9 8 . F r o s t a n d s o i l s : I m p l i c a t i o n s f o r p a l e o s o l s , p a l e o c l i m a t e s a n d s t r a t i g r a p h y . C a t e n a 3 4 : 1 5 7 - 1 8 3 . V e a t c h , J D . 1 9 3 1 . S o i l m a p s a s a b a s i s f o r m a p p i n g o r i g i n a l f o r e s t c o v e r . P a p e r s M i c h . A c a d . S c i . A r t s L e t t . 1 5 : 2 6 7 - 2 7 3 . V e a t c h , J D . 1 9 5 3 . S o i l s a n d l a n d o f M i c h i g a n . M i c h i g a n S t a t e C o l l e g e P r e s s , E a s t L a n s i n g , M I . 2 9 8 V e a t c h , J D . a n d C E . M i l l a r . 1 9 3 4 . S o m e c h a r a c t e r i s t i c s o f m a t u r e s o i l s i n M i c h i g a n . A m . S o i l S u r v e y B u l l . 1 5 : 4 2 - 4 4 . V e n e m a n , P . L . M . a n d S M . B o d i n e . 1 9 8 2 . C h e m i c a l a n d m o r p h o l o g i c a l s o i l c h a r a c t e r i s t i c s i n a N e w E n g l a n d d r a i n a g e - t o p o s e q u e n c e . S o i l S c i . S o c . A m . J . 4 6 : 3 5 9 - 3 6 3 . V e n e m a n , P . L . M . a n d D . L . L i n d b o . 1 9 8 6 . F r a g i p a n f o r m a t i o n . p . 1 3 1 0 . I n T r a n s . C o n g r . I n t . S o i l S c i e n c e , 1 3 t h , H a m b u r g , W e s t G e r m a n y , V o l u m e 4 . 1 3 - 2 0 A u g u s t 1 5 8 5 , W a g e n i n g e n , N e t h e r l a n d s . W a n g , C . a n d H . K o d a m a . 1 9 8 6 . P e d o g e n i c i m o g o l i t e i n s a n d y B r u n i s o l s o f e a s t e r n O n t a r i o . C a n . J . S o i l S c i . 6 6 : 1 3 5 - 1 4 2 . W a n g , C . , J . A . M c K e a g u e , a n d H . K o d a m a . 1 9 8 6 . P e d o g e n i c i m o g o l i t e a n d s o i l e n v i r o n m e n t s : C a s e s t u d y o f S p o d o s o l s i n Q u e b e c , C a n a d a . S o i l S c i . S o c . A m . J . 5 0 : 7 1 1 - 7 1 8 . W a n g , C . , J . L . N o w l a n d , a n d H . K o d a m a . 1 9 7 4 . P r o p e r t i e s o f t w o f r a g i p a n s o i l s i n N o v a S c o t i a i n c l u d i n g s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o g r a p h s . C a n . J . S o i l S c i . 5 4 : 1 5 9 - 1 7 0 . W e a v e r , R . M . , J . K . S y e r s , a n d M . L . J a c k s o n . 1 9 6 8 . D e t e r m i n a t i o n o f s i l i c a i n c i t r a t e - d i t h i o n i t e - b i c a r b o n a t e e x t r a c t s o f s o i l s . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 3 2 : 4 9 7 - 5 0 1 . W e b b e r , M D , J . A . M c K e a g u e , A . T . R a a d , C . R . D e K i m p e , C . W a n g , P . H a l u s c h a k , H . B . S t o n e h o u s e , W . W . P e t t a p i e c e , V . E . O s b o r n e , a n d A ] . G r e e n . 1 9 7 4 . A c o m p a r i s o n a m o n g n i n e C a n a d i a n l a b o r a t o r i e s o f d i t h i o n i t e - , o x a l a t e - , a n d p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e F e a n d A l i n s o i l s . C a n . J . S o i l S c i . 5 4 : 2 9 3 - 2 9 8 . W e r l e i n , J D . 1 9 9 8 . S o i l s u r v e y o f C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n . U S D A N a t u r a l R e s o u r c e C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . W h i t t i g , L . D . , V . J . K i l m e r , R . C . R o b e r t s , a n d J G . C a d y . 1 9 5 7 . C h a r a c t e r i s t i c s a n d g e n e s i s o f C a s c a d e a n d P o w e l l s o i l s o f n o r t h w e s t e r n O r e g o n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 1 : 2 2 6 - 2 3 2 . W i l d e , S A . 1 9 3 3 . T h e r e l a t i o n o f s o i l s a n d f o r e s t v e g e t a t i o n o f t h e l a k e s s t a t e s r e g i o n . E c o l o g y 1 4 : 9 4 - 1 0 5 . W i l l i a m s , T E . 1 9 9 8 . S o i l s u r v e y o f A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n . U S D A N a t u r a l R e s o u r c e C o n s e r v a t i o n S e r v i c e , U S G o v t . P r i n t i n g O f fi c e , W a s h i n g t o n , D C . W i n t e r s , E . 1 9 4 2 . S i l i c a h a r d p a n d e v e l o p m e n t i n t h e r e d a n d y e l l o w p o d z o l i c s o i l r e g i o n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 7 : 4 3 7 - 4 4 0 . 2 9 9 W i n t e r s , E . a n d R . W . S i r n o n s o n . 1 9 5 1 . T h e s u b s o i l . A d v . A g r o n o m y 3 : 1 - 9 2 . W i t t y a n d K n o x . 1 9 8 9 . I d e n t i fi c a t i o n , r o l e i n s o i l t a x o n o m y , a n d w o r l d w i d e d i s t r i b u t i o n o f f r a g i p a n s . p . 1 - 9 . I n N . E . S m e c k a n d E ] . C i o l k o s z ( e d s . ) . F r a g i p a n s : T h e i r o c c u r r e n c e , c l a s s i f i c a t i o n , a n d g e n e s i s . S S S A S p e c . P u b l . 2 4 , S S S A a n d A S A , M a d i s o n , W I . W o l l a s t , R . 1 9 6 7 . K i n e t i c s o f t h e a l t e r a t i o n o f K - f e l d s p a r i n b u f f e r e d s o l u t i o n s a t l o w t e m p e r a t u r e . G e o c h i m . C o s m o c h i m . A c t a 3 1 : 6 3 5 - 6 4 8 . Y a s s o g l o u , N J . 1 9 5 9 . M o r p h o l o g y a n d g e n e s i s o f s o m e s o i l s c o n t a i n i n g f r a g i p a n s i n n o r t h e r n M i c h i g a n . P h . D . d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M I . 1 4 6 p p . Y a s s o g l o u , N . J . a n d E . P . W h i t e s i d e . 1 9 6 0 . M o r p h o l o g y a n d g e n e s i s o f s o m e s o i l s c o n t a i n i n g f r a g i p a n s i n n o r t h e r n M i c h i g a n . S o i l S c i . S o c . A m . P r o c . 2 4 : 3 9 6 - 4 0 7 . Z h a n g , Q . , K . S . P r e g i t z e r , a n d D D . R e e d . 1 9 9 9 . C a t a s t r o p h i c d i s t u r b a n c e i n t h e p r e s e t t l e m e n t f o r e s t s o f t h e U p p e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n . C a n . J . F o r . R e s . 2 9 : 1 0 6 - 1 1 4 . 3 0 0 m u j u j j j j j j j g j j j j j u a : % . 3 . . 1 . . 3 . 1 . . 3 n E » . 3 . y . £ i £ 1 : . : : : . l r u 1 : 3 s f . . . . . 4 . . . u . . . . r 3 . 1 h w . . n . . fi . : . 5 3 . w n : . . fi . 5 . : . I l u . . . . . . . Q : . 1 . & . n . 1 2 \ 2 $ 5 2 . 3 fi 1 L 1 . . I fi fl . 1 . 5 . . - : 3 u L . r . 3 \ . . 1 . 1 5 I 2 . 1 « . . . . . . 1 ) ; ! 5 ! . 1 . » 1 ! ? . . . i 0 5 ( . 4 . . n 3 ‘ . w . 1 o . 1 3 , . . 3 . . . . I 3 . 1 . 9 . 3 1 . J X 3 . . . 5 . A 3 { . . ” f . fi % w 4 . . . 3 x . . I A - l ‘ . u I K V . n . . . . . 2 $ 8 . 3 . . . . . . . 2 . 3 . . m . M m » . . . r . . . a . “ $ . m e . n r r . . . , x I 4 i n $ 3 . . 3 . 5 . . w n . . 5 . . . . . . “ . w . . 3 J E W E L . a . . . 3 % . . . ‘ u w a f a d w x 2 3 . . . . . . P fi a r I 1 3 . . . n 5 . . fl u m v n w . § . ¢ s T M “ . a m : . i . M i c U h n i i g w a r n s S fi t y f L E v I P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E | D A T E D U E D A T E D U E J E f i c o fl m b z D E C 1 2 , ( U K . 6 / 0 1 c h I R C / D a t o D u a p G S - m s A M O D E L F O R F R A G I P A N E V O L U T I O N I N M I C H I G A N S O I L S V O L U M E 1 1 B y B e t h N i c o l e W e i s e n b o r n A T H E S I S S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f M A S T E R O F S C I E N C E D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 2 0 0 1 P E D O N C o x r t x ( X fi d a l S u l p r t P e d o n . A P P E N D I X A P E D O N D E S C R I P T I O N S C O N T E N T S : O f f i c i a l s o i l s e r i e s d e s c r i p t i o n s ( O S D ) S o i l p r o f i l e d e s c r i p t i o n s h e e t P e d o n d e s c r i p t i o n s f r o m t h e f i e l d 3 0 1 f E L D H : T h e f e l d f o r m e d i ] a r e o n r e r a p i d i n ' l A X O N l C o a r s e — l l l l ' P l C A f i e l d o n . ' u n l e s s 0 | B M B i t ? O F F I C I A L S O I L S E R I E S D E S C R I P T I O N S ( O S D ) ] F E L D H A U S E R S E R I E S T h e F e l d h a u s e r s e r i e s c o n s i s t s o f v e r y d e e p , m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d s o i l s t h a t f o r m e d i n l o a m y t i l l o r g l a c i o fl u v i u m u n d e r l a i n b y s a n d y m a t e r i a l . T h e s e s o i l s a r e o n r e m n a n t m o r a i n e s . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e l o a m y m a t e r i a l a n d r a p i d i n t h e u n d e r l y i n g s a n d y m a t e r i a l . T A X O N O M I C C L A S S : C o a r s e - l o a m y , m i x e d , a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c G l o s s u d a l f s T Y P I C A L P E D O N : F e l d h a u s e r f i n e s a n d y l o a m - o n a 2 % s l o p e i n a c u l t i v a t e d f i e l d o n a m o r a i n e a t a n e l e v a t i o n o f a b o u t 4 0 8 m . ( C o l o r s a r e f o r m o i s t s o i l u n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d . ) A P B w l B w 2 0 t o 2 5 c m ; d a r k b r o w n ( I O Y R 3 / 3 ) 2 f i n e s a n d y l o a m ; l i g h t b r o w n i s h g r a y ( l O Y R 6 / 2 ) d r y ; m o d e r a t e m e d i u m a n d c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; m a n y f i n e r o o t s ; a b o u t 5 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; m o d e r a t e l y a c i d ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . ( 1 0 t o 3 0 c m t h i c k ) 2 5 t o 4 6 c m ; d a r k y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 4 ) f i n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e m e d i u m a n d c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; m a n y f i n e r o o t s ; a b o u t 5 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; m o d e r a t e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 4 6 t o 5 3 c m ; y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 4 ) f i n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n f i n e r o o t s ; a b o u t 5 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; m o d e r a t e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( C o m b i n e d t h i c k n e s s o f t h e B w h o r i z o n i s 1 8 t o 5 8 c m ) 1 O r i g i n a l O S D t e x t f o r a l l p e d o n s ( S o i l S u r v e y D i v i s i o n , A c c e s s e d 2 0 0 1 ) w a s c o n d e n s e d a n d r e f o r m a t t e d f o r i n c l u s i o n i n t h i s A p p e n d i x . A l l m e a s u r e m e n t s w e r e c o n v e r t e d t o m e t r i c u n i t s f r o m E n g l i s h . 2 A l l s o i l c o l o r s a r e w r i t t e n i n t h e s t a n d a r d M u n s e l l ® n o t a t i o n o f h u e , v a l u e , a n d c h r o m a . 3 0 2 B l 7 ' M D 9 . B / E 5 3 t o 7 6 c m ; d a r k y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ( B t ) , o c c u p i e s a b o u t 8 5 % o f t h e h o r i z o n s u r r o u n d e d b y b r o w n ( I O Y R 5 / 3 ) s a n d y l o a m , v e r y p a l e b r o w n ( 1 0 Y R 7 / 3 ) d r y ( E ) ; m o d e r a t e c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f i r m ; c o m m o n f i n e r o o t s ; m a n y p r o m i n e n t s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) a n d m a n y f a i n t d a r k b r o w n ( I O Y R 4 / 3 ) c l a y f i l m s o n f a c e s o f p e d s a n d i n r o o t c h a n n e l s ; a b o u t 5 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; m o d e r a t e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 2 3 t o 4 1 c m t h i c k ) B t 7 6 t o 9 9 c m ; d a r k y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ; m o d e r a t e c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f i r m ; c o r r u n o n f i n e r o o t s ; m a n y p r o m i n e n t s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) a n d m a n y f a i n t d a r k b r o w n ( I O Y R 4 / 3 ) c l a y f i l m s o n f a c e s o f p e d s a n d i n r o o t c h a n n e l s ; f e w f i n e a n d m e d i u m p r o m i n e n t y e l l o w i s h r e d ( 5 Y R 5 / 8 ) i r o n a c c u m u l a t i o n s t h r o u g h o u t ; a b o u t 5 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; m o d e r a t e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 1 5 t o 6 9 c m t h i c k ) 2 B 8 : B t 9 9 t o 1 3 7 c m ; l i g h t y e l l o w i s h b r o w n ( I O Y R 6 / 4 ) s a n d , l i g h t b r o w n i s h g r a y ( 1 0 Y R 6 / 2 ) d r y ( E ) ; w e a k c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e p a r t i n g t o s i n g l e g r a i n ; l o o s e ; w i t h l a m e l l a e o f s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) l o a m y s a n d ( B t ) ; w e a k f i n e a n d m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; c o m m o n c l a y b r i d g i n g b e t w e e n s a n d g r a i n s ; l a m e l l a e a r e 6 t o 5 1 m m t h i c k ; a b o u t 1 0 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l ; m o d e r a t e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 2 0 t o 7 6 c m t h i c k ) 2 C 1 3 7 t o 2 0 3 c m ; y e l l o w i s h b r o w n ( I O Y R 5 / 4 ) s a n d ; s i n g l e g r a i n ; l o o s e ; a b o u t 1 0 % f i n e a n d m e d i u m g r a v e l ; n e u t r a l . T Y P E L O C A T I O N : C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n ; a b o u t 4 . 8 k m e a s t o f t h e v i l l a g e o f F r e d e r i c 7 7 7 m w e s t a n d 2 7 4 m s o u t h o f t h e n o r t h e a s t c o r n e r o f s e c . 2 8 , T . 2 8 N . , R . 3 W . , M a p l e F o r e s t T o w n s h i p ; U S G S B i g B r a d f o r d L a k e 7 . 5 m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ; l a t i t u d e 4 4 ° 4 7 ’ 5 2 " N , l o n g i t u d e 8 4 ° 4 0 ’ 3 2 " W . R A N G E I N C H A R A C T E R I S T I C S : L a m e l l a e e x t e n d t o a d e p t h t h a t r a n g e s f r o m 7 6 t o g r e a t e r t h a n 2 0 3 c m . T h e d e p t h t o t h e b a s e o f t h e a r g i l l i c h o r i z o n r a n g e s f r o m 8 9 t o g r e a t e r t h a n 1 5 2 c m . D e p t h t o b r i g h t r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s f r o m 6 4 t o 1 0 2 c m . T h e g r a v e l c o n t e n t r a n g e s f r o m 0 t o 1 0 % t h r o u g h o u t t h e p e d o n . C o b b l e c o n t e n t r a n g e s f r o m O t o 5 % t h r o u g h o u t . T o t a l r o c k f r a g m e n t s r a n g e f r o m 0 t o 1 0 % . G E O G R A P H I C S E T T I N G : F e l d h a u s e r s o i l s f o r m e d i n l o a m y t i l l o r g l a c i o fl u v i u m u n d e r l a i n b y s a n d y m a t e r i a l o n r e m n a n t m o r a i n e s . S l o p e s r a n g e 3 0 3 m a n m n u O a l m r d e m D R A I N A C p e r c h e s f o r o c c u r s a b o t e n s i o n 2 0 . l o w o r m e m a t e r i a l a D l S T R l B l s e r i e s i s 0 S E R I E S E R E M A R l d o n U n a n B C l l V e , f r a l S O u p d D l d g n g g f r o m 0 t o 6 % . M e a n a n n u a l p r e c i p i t a t i o n r a n g e s f r o m 7 6 2 t o 8 6 4 m m a n d m e a n a n n u a l t e m p e r a t u r e r a n g e s f r o m 6 t o 7 ° C . E l e v a t i o n s r a n g e f r o m 3 6 6 t o 4 5 7 m . D R A I N A G E A N D P E R M E A B I L I T Y : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d . T h e w a t e r t a b l e p e r c h e s f o r a v e r y s h o r t d u r a t i o n ( 3 t o 5 w e e k s ) i n t h e s p r i n g a n d f a l l s a t u r a t i o n o c c u r s a b o v e t h e 2 E & B t h o r i z o n . O n c e s a t u r a t i o n o c c u r s a b o v e t h i s p o i n t , t h e t e n s i o n z o n e i s b r o k e n a n d w a t e r m o v e s r e a d i l y d o w n w a r d . S u r f a c e r u n o f f i s l o w o r m e d i u m , d e p e n d i n g o n s l o p e . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e l o a m y m a t e r i a l a n d r a p i d i n t h e s a n d y m a t e r i a l . D I S T R I B U T I O N A N D E X T E N T : N o r t h e r n L o w e r M i c h i g a n ; M L R A 9 4 A . T h e s e r i e s i s o f s m a l l e x t e n t . S E R I E S E S T A B L I S H E D : C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n , 1 9 9 2 . R E M A R K S : I n v e s t i g a t i o n i n t o t h e s e r i e s c o n c e p t s h o w e d a g l o s s i c h o r i z o n w a s d o m i n a n t . T h i s r e v i s i o n u p d a t e s t h e c l a s s i f i c a t i o n f r o m C o a r s e - l o a m y , m i x e d , a c t i v e , f r i g i d , O x y a q u i c G l o s s o b o r a l f s t o t h e p r e s e n t 8 t h e d . S o i l T a x o n o m y . I t a l s o u p d a t e s t h e c o m p e t i n g s e r i e s a n d t h e l o c a t i o n o f t h e s e r i e s . D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d f e a t u r e s r e c o g n i z e d i n t h i s p e d o n a r e : O c h r i c e p i p e d o n - t h e z o n e f r o m t h e s u r f a c e t o a d e p t h o f 2 5 c m ( A p h o r i z o n ) ; G l o s s i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 5 3 t o 7 6 c m ( B / E h o r i z o n ) ; A r g i l l i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 5 3 t o 1 3 7 c m ( B t h o r i z o n ) , t h e B t p o r t i o n o f t h e B / E a n d t h e B t p o r t i o n o f t h e 2 E a n d B t h o r i z o n ; O x y a q u i c f e a t u r e - s t r o n g b r o w n F e c o n c e n t r a t i o n s i m p l y t h a t t h e s o i l i s s a t u r a t e d w i t h w a t e r i n o n e o r m o r e l a y e r s w i t h i n 1 0 0 c m o f t h e m i n e r a l s o i l s u r f a c e f o r 1 m o n t h o r m o r e i n m o s t y e a r s . 3 0 4 G L E N N ] T h e C l e m f o r m e d i n r a p i d i n l l ‘ . T A X O X O C o a r s e - 1 0 . : l l l ’ l C A L ( C o l o r s M D e 1 B i l B t v h ( E l / B R G L E N N I E S E R I E S T h e G l e n n i e s e r i e s c o n s i s t s o f v e r y d e e p , m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d s o i l s t h a t f o r m e d i n l o a m y g l a c i a l t i l l o n g r o u n d m o r a i n e s . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e l y r a p i d i n t h e u p p e r p a r t a n d v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n l a y e r s a n d s u b s t r a t u m . T A X O N O M I C C L A S S : C o a r s e - l o a m y , m i x e d , s u p e r a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c F r a g l o s s u d a l f s T Y P I C A L P E D O N : G l e n n i e l o a m y s a n d o n a 3 % s l o p e i n a w o o d e d a r e a . ( C o l o r s a r e f o r m o i s t s o i l u n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d . ) 0 e B t l B t 2 ( E / B ) x O t o 5 c m ; p a r t i a l l y d e c o m p o s e d f o r e s t l i t t e r ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . 5 t o 8 c m ; b l a c k ( I O Y R 2 / 1 ) l o a m y s a n d ; v e r y d a r k g r a y ( I O Y R 3 / 1 ) d r y ; w e a k f i n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; m a n y f i n e r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; n e u t r a l ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . ( 3 t o 1 3 c m t h i c k ) 8 t o 1 8 c m ; g r a y i s h b r o w n ( I O Y R 5 / 2 ) l o a m y s a n d ; w e a k m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n f i n e a n d m e d i u m r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; s l i g h t l y a c i d ; a b r u p t b r o k e n b o u n d a r y . ( 0 t o 1 0 c m t h i c k ) 1 8 t o 2 8 c m ; d a r k b r o w n ( 7 . 5 Y R 3 / 4 ) s a n d y l o a m ; m o d e r a t e m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; m a n y f i n e r o o t s ; c l a y c o a t i n g s a n d b r i d g i n g o f s a n d g r a i n s ; a b o u t 5 % g r a v e l a n d 1 % c o b b l e s ; n e u t r a l ; a b r u p t b r o k e n b o u n d a r y . 2 8 t o 5 1 c m ; s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) l o a m y s a n d ; w e a k m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n f i n e r o o t s ; c l a y c o a t i n g s a n d b r i d g i n g o f s a n d g r a i n s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; n e u t r a l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( C o m b i n e d t h i c k n e s s o f t h e B t h o r i z o n s i s 1 3 t o 3 3 c m . ) 5 1 t o 1 0 2 c m ; b r o w n ( I O Y R 5 / 3 ) l o a m y s a n d ( E ) ; o c c u p i e s a b o u t 6 0 % o f t h e h o r i z o n s u r r o u n d i n g p e d s o f r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 5 / 3 ) l o a m ( B t ) ; m a s s i v e ; f i r m ; b r i t t l e ; f e w f i n e r o o t s i n c r a c k s ; c o m m o n f i n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; n e u t r a l ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . ( 1 0 t o 5 1 c m t h i c k ) 3 0 5 ( B J E ‘ J X B ' t l ‘ - 8 1 2 ( B / E ) x 1 0 2 t o 1 1 7 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y c l a y l o a m ( B t ) ; f e w f a i n t d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 4 ) c l a y fi l m s ; o c c u p i e s a b o u t 7 0 % o f t h e h o r i z o n s u r r o u n d e d b y b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 3 ) s a n d y l o a m ( E ) ; f e w f i n e p r o m i n e n t s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 5 / 6 ) i r o n a c c u m u l a t i o n s ; w e a k c o a r s e p l a t y s t r u c t u r e ; v e r y f i r m ; b r i t t l e ; c o m m o n f i n e r o o t s i n c r a c k s ; c o m m o n f i n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; s l i g h t l y a c i d ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . ( 0 t o 1 5 c m t h i c k ) B ’ t l 1 1 7 t o 1 4 2 c m ; d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 4 ) c l a y ; f e w fi n e p r o m i n e n t s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 5 / 6 ) i r o n a c c u m u l a t i o n s ; w e a k m e d i u m p r i s m a t i c s t r u c t u r e p a r t i n g t o m o d e r a t e m e d i u m a n g u l a r b l o c k y ; v e r y f i r m ; c o m m o n f i n e r o o t s b e t w e e n p e d s ; m a n y f a i n t d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 4 ) c l a y f i l m s 1 t o 4 m m t h i c k o n v e r t i c a l f a c e s o f p e d s ; a b o u t 5 % g r a v e l ; n e u t r a l ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . B ’ t 2 1 4 2 t o 2 1 6 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y c l a y l o a m ; w e a k m e d i u m a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f i r m ; c o m m o n f a i n t d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 4 ) c l a y f i l m s o n f a c e s o f p e d s ; a b o u t 8 % g r a v e l ; s l i g h t l y e f f e r v e s c e n t ; s l i g h t l y a l k a l i n e ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( C o m b i n e d t h i c k n e s s o f t h e B ’ t h o r i z o n i s 2 8 t o 6 1 c m . ) C d 2 1 6 t o 2 5 1 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 5 / 3 ) s a n d y c l a y l o a m ; m a s s i v e ; f i r m ; a b o u t 8 % g r a v e l ; s t r o n g l y e f f e r v e s c e n t ; s l i g h t l y a l k a l i n e . T Y P E L O C A T I O N : A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n ; a b o u t 4 m i l e s e a s t o f t h e v i l l a g e o f G l e n n i e ; 5 6 4 m s o u t h a n d 5 6 3 m w e s t o f t h e n o r t h e a s t c o r n e r o f s e c . 1 3 , T . 2 5 N . , R . 6 E ; U S G S G l e n n i e , M I t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ; l a t i t u d e 4 4 ° 3 3 ’ 4 7 . 7 5 " N , l o n g i t u d e 8 3 ° 3 9 ’ 8 . 9 8 " W . R A N G E I N C H A R A C T E R I S T I C S : U n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d d e p t h r a n g e s i n t h i s p a r a g r a p h a r e f r o m t h e m i n e r a l s u r f a c e t o t h e d e p t h s p e c i f i e d . S o l u m t h i c k n e s s i s g r e a t e r t h a n 1 5 2 c m . D e p t h t o t h e f r a g i p a n i s a b o u t 5 1 t o 1 0 2 c m . V o l u m e o f g r a v e l r a n g e s f r o m 0 t o 1 0 % a n d t h e v o l u m e o f c o b b l e s r a n g e s f r o m 0 t o 7 % t h r o u g h o u t t h e p e d o n . T o t a l c o n t e n t o f r o c k f r a g m e n t s r a n g e s f r o m 0 t o 1 0 % t h r o u g h o u t t h e s e r i e s c o n t r o l s e c t i o n . G E O G R A P H I C S E T T I N G : T h e G l e n n i e s o i l s f o r m e d i n d e n s e f r a c t u r e d g l a c i a l t i l l t h a t i s u n d e r l a i n b y c o a r s e t e x t u r e d s t r a t i f i e d g l a c i o fl u v i u m a t d e p t h s g r e a t e r t h a n 3 m o n g r o u n d m o r a i n e s . S l o p e s t y p i c a l l y a r e 0 t o 1 8 % , b u t r a n g e t o 3 5 % . T h e m e a n a n n u a l p r e c i p i t a t i o n r a n g e s f r o m 6 8 6 t o 8 1 3 m m , a n d t h e m e a n a n n u a l t e m p e r a t u r e r a n g e s f r o m 6 t o 7 ° C . 3 0 6 A ( r B g l l . ’ E ) i x c , . h B D R X I X A G a p e r c h e d 5 s u r f a c e t r o t P e r m e a b i l i f r a g i p a n a : D I S I R I B L " o f M i c h i g a S E R I E S E S R E M A R K T h i s w i l l b D i a g n o s t i i O c h r i c e p i A l b i c h o r i ( E h o r i z o r F r a g p a n T h e V S e r i e s . D R A I N A G E A N D P E R M E A B I L I T Y : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d . T h e s e s o i l s h a v e a p e r c h e d s e a s o n a l h i g h w a t e r t a b l e t h a t r a n g e s f r o m 1 0 7 t o 1 3 7 c m b e l o w t h e s u r f a c e f r o m N o v e m b e r t o A p r i l . P o t e n t i a l s u r f a c e r u n o f f i s n e g l i g i b l e t o l o w . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e l y r a p i d i n t h e u p p e r p a r t a n d v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n a n d s u b s t r a t u m . D I S T R I B U T I O N A N D E X T E N T : N o r t h e a s t e r n q u a r t e r o f t h e L o w e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n . T h e s e r i e s i s o f m i n o r e x t e n t . S E R I E S E S T A B L I S H E D : A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n , 1 9 9 2 . R E M A R K S : T h e w e l l d r a i n e d G l e n n i e i s n o l o n g e r i n t h e c o n c e p t o f t h i s s e r i e s . T h i s w i l l b e a n e w s e r i e s 3 . D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d f e a t u r e s r e c o g n i z e d i n t h i s p e d o n a r e : O c h r i c e p i p e d o n - t h e z o n e f r o m 5 t o 1 8 c m ( A a n d E h o r i z o n ) ; A l b i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 8 t o 1 8 c m a n d f r o m 5 1 t o 1 0 2 c m ( E h o r i z o n a n d E p a r t o f t h e ( E / B ) x h o r i z o n ) ; A r g i l l i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 1 8 t o 5 1 c m , a n d f r o m 1 0 2 t o 2 1 1 c m ( B t l , B t 2 , ( B / E ) x , B ’ t 1 , a n d B ’ t 2 h o r i z o n s ) ; F r a g i p a n - t h e z o n e f r o m 5 1 t o 1 1 7 c m ( ( E / B ) x a n d ( B / E ) x h o r i z o n s ) . 3 T h e w e l l - d r a i n e d p h a s e o f t h e G l e n n i e s e r i e s h a s n o t y e t b e e n r e p l a c e d b y a n e w s e r i e s . 3 0 7 M L ' N I S I . T h e M u m s d r a i n e d s o : m o d e r a t e : m o d e r a t e r T A X O X O N C o a r s e — l o a n T l ' l ’ I C A L I u n l e s s o t h e 0 9 B i s B S B x 3 1 g 0 1 F r o h l i r M U N I S I N G S E R I E S T h e M u n i s i n g s e r i e s c o n s i s t s o f d e e p , w e l l d r a i n e d ‘ a n d m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d s o i l s f o r m e d i n l o a m y t i l l o n g r o u n d a n d e n d m o r a i n e s . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e u p p e r p a r t o f t h e s u b s o i l , v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n , a n d m o d e r a t e o r m o d e r a t e l y s l o w i n t h a t p a r t b e l o w t h e f r a g i p a n . T A X O N O M I C C L A S S : C o a r s e - l o a m y , m i x e d , a c t i v e , f r i g i d A l fi c O x y a q u i c F r a g i o r t h o d s T Y P I C A L P E D O N : M u n i s i n g l o a m y s a n d - f o r e s t e d . ( C o l o r s a r e f o r m o i s t s o i l u n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d . ) O e B h s B s B x 3 t o 0 c m ; d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 2 ) p a r t i a l l y d e c o m p o s e d f o r e s t l i t t e r ; m a n y r o o t s ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . ( 0 t o 5 c m t h i c k ) 0 t o 3 c m ; b l a c k ( 5 Y R 2 / 1 ) s a n d y l o a m , g r a y ( 5 Y R 5 / 1 ) d r y ; w e a k fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; m a n y r o o t s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . ( 0 t o 8 c m t h i c k ) 3 t o 2 3 c m ; p i n k i s h g r a y ( 5 Y R 6 / 2 ) l o a m y s a n d ; w e a k fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n r o o t s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . ( 8 t o 2 5 c m t h i c k ) 2 3 t o 3 3 c m ; d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 3 ) s a n d y l o a m ; w e a k v e r y c o a r s e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; f r i a b l e w i t h s o m e s t r o n g l y c e m e n t e d t o n g u e s ; m a n y r o o t s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 5 t o 1 5 c m t h i c k ) 3 3 t o 5 3 c m ; r e d d i s h ; r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 3 ) s a n d y l o a m ; w e a k c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; s l i g h t l y h a r d w h e n d r y ; f r i a b l e ; c o m m o n r o o t s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 8 t o 2 8 c m t h i c k ) 5 3 t o 7 4 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) l o a m y s a n d ; f e w fi n e f a i n t y e l l o w i s h r e d ( 5 Y R 4 / 6 ) m o t t l e s ; w e a k t h i c k p l a t y s t r u c t u r e ; s l i g h t l y h a r d a n d b r i t t l e w h e n d r y ; f i r m ; f e w r o o t s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 0 t o 2 0 c m t h i c k ) 4 A s o f J u n e 1 9 9 8 , t h e w e l l - d r a i n e d p h a s e o f t h e M u n i s i n g s e r i e s w a s r e p l a c e d b y t h e F r o h l i n g s e r i e s . 3 0 8 ‘ ' 1 1 ( ‘ - 1 " 7 " I E x B i E x 7 4 t o 1 0 2 c m ; p i n k i s h g r a y ( 5 Y R 6 / 2 ) l o a m y s a n d ; f e w r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) p i e c e s w h i c h a p p e a r t o b e r e m n a n t s o f B t ; m a s s i v e ; v e r y h a r d a n d b r i t t l e ; v e r y fi r m ; v e s i c u l a r ; a b o u t 2 % g r a v e l ; s t r o n g l y a c i d ; a b r u p t i r r e g u l a r b o u n d a r y . ( 0 t o 3 0 c m t h i c k ) ( B / E ) x 1 0 2 t o 1 2 2 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ( B ) ; c o m m o n v e s i c u l a r p o r e s ; t h i n c l a y f l o w s i n p o r e s ; o c c u p i e s a b o u t 8 0 % o f t h e h o r i z o n s u r r o u n d e d b y t o n g u e s o f p i n k i s h g r a y ( 5 Y R 6 / 2 ) s a n d y l o a m ( E ) ; m a s s i v e ; v e r y h a r d a n d b r i t t l e ; v e r y fi r m ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . ( 0 t o 5 8 c m t h i c k ) B t 1 2 2 t o 1 5 7 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ; m a s s i v e ; f r i a b l e ; c l a y f l o w s a l o n g v e r t i c a l f a c e s o f p e d s a n d i n p o r e s ; a b o u t 2 % g r a v e l ; v e r y s t r o n g l y a c i d ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . ( 0 t o 4 6 c m t h i c k ) C 1 5 7 t o 2 0 8 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ; m a s s i v e ; f r i a b l e ; a b o u t 3 % g r a v e l ; m e d i u m a c i d ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . T Y P E L O C A T I O N : B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n ; 9 6 6 m n o r t h e a s t o f R a v i n e R i v e r B r i d g e a n d 4 5 m s o u t h o f r o a d ; 3 0 5 m n o r t h a n d 3 3 5 m e a s t o f t h e c e n t e r o f s e c . 4 , T . 5 1 N . , R . 3 1 W . R A N G E I N C H A R A C T E R I S T I C S : S o l u m t h i c k n e s s r a n g e s f r o m 8 6 t o m o r e t h a n 2 0 3 c m . D e p t h t o t h e f r a g i p a n i s a b o u t 3 8 t o 6 4 c m . V o l u m e o f g r a v e l r a n g e s f r o m 1 t o 1 0 % a n d v o l u m e o f c o b b l e s r a n g e s f r o m 0 t o 5 % t h r o u g h o u t t h e p e d o n . S t o n e s r a n g e f r o m 0 t o 2 % t h r o u g h o u t t h e p e d o n . T h e s o l u m i s v e r y s t r o n g l y a c i d t o m e d i u m a c i d a n d t h e C h o r i z o n i s m e d i u m a c i d t o s l i g h t l y a c i d . G E O G R A P H I C S E T T I N G : M u n i s i n g s o i l s a r e o n g e n t l y s l o p i n g t o v e r y s t e e p a r e a s o n g r o u n d a n d e n d m o r a i n e s o f W i s c o n s i n a n a g e . T h e M u n i s i n g s o i l s h a v e f o r m e d i n s a n d y l o a m t i l l w h i c h a p p e a r s t o h a v e b e e n d e r i v e d f r o m I a c o b s v i l l e s a n d s t o n e . S l o p e g r a d i e n t s a r e d o m i n a n t l y 2 t o 1 2 % b u t r a n g e f r o m 0 t o 7 0 % . T h e m e a n a n n u a l p r e c i p i t a t i o n r a n g e s f r o m 6 6 0 t o 8 3 8 m m , a n d m e a n a n n u a l t e m p e r a t u r e i s 5 t o 7 ° C . D R A I N A G E A N D P E R M E A B I L I T Y : W e l l d r a i n e d a n d m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d . R u n o f f i s s l o w t o m e d i u m . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e u p p e r s u b s o i l , v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n , a n d m o d e r a t e o r m o d e r a t e l y s l o w i n t h a t p a r t b e l o w t h e f r a g i p a n . 3 0 9 A I g l l l l C h r D l S l R l 8 1 M i c h i g a n s e r i e s i s o S E R I E S E . R E M A R R - C 1 0 . D I n g l O S l l L O c h r i c e p i A l b i c h o r i ; h o r i z o n s ) S p o d i c h o F r a g i p a n ; D I S T R I B U T I O N A N D E X T E N T : N o r t h e r n p a r t o f t h e U p p e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n , w i t h t h e b u l k o f t h e a c r e a g e w i t h i n 3 2 k m o f L a k e S u p e r i o r . T h e s e r i e s i s o f m o d e r a t e e x t e n t . S E R I E S E S T A B L I S H E D : C h i p p e w a C o u n t y , M i c h i g a n , 1 9 2 7 . R E M A R K S : C l a s s i f i c a t i o n w a s a d j u s t e d t o a g r e e w i t h S T I s s u e # 1 7 o n 6 S e p t b y C L G . D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d f e a t u r e s r e c o g n i z e d i n t h i s p e d o n a r e : O c h r i c e p i p e d o n - t h e z o n e f r o m t h e s u r f a c e t o 3 c m ( A h o r i z o n ) ; A l b i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 3 t o 2 3 c m a n d f r o m 7 4 t o 1 0 2 c m ( E a n d E x h o r i z o n s ) ; S p o d i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 2 3 t o 5 3 c m ( B 5 1 a n d B 5 2 h o r i z o n s ) ; F r a g i p a n f e a t u r e - t h e z o n e f r o m 5 3 t o 1 2 2 c m ( B x , E x a n d ( B / E ) x h o r i z o n s ) ; A r g i l l i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 1 2 2 t o 1 5 7 c m ( B t h o r i z o n ) . 3 1 0 C T d g I t t A C i \ H h r r h h h e a a e e e M P I h n l '3 a r e l a p o ' . d \ r p w s r e , o S.“- s e e r r : " y u l . I A X O X O C o a r s e - l o ; T i l ’ l C A L a r e f o r m e 0 e B i s 3 5 1 3 5 2 C H A M P I O N S E R I E S T h e C h a m p i o n s e r i e s c o n s i s t s o f v e r y d e e p , w e l l d r a i n e d a n d m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d s o i l s f o r m e d i n m o d i fi e d l o a m y e o l i a n m a t e r i a l a n d i n t h e u n d e r l i n g g r a v e l l y s a n d y o r l o a m y g l a c i a l t i l l o n g r o u n d m o r a i n e s a n d e n d m o r a i n e s . T h e y a r e s h a l l o w o r m o d e r a t e l y d e e p t o a f r a g i p a n . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e u p p e r p a r t , v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n , a n d m o d e r a t e o r m o d e r a t e l y r a p i d i n t h e l o w e r p a r t o f t h e p e d o n . T A X O N O M I C C L A S S : C o a r s e - l o a m y , m i x e d , s u p e r a c t i v e , f r i g i d O x y a q u i c F r a g i o r t h o d s T Y P I C A L P E D O N : C h a m p i o n c o b b l y s i l t l o a m o n a 1 % s l o p e - f o r e s t e d . ( C o l o r s a r e f o r m o i s t s o i l u n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d ) . O e B h s B 5 1 B 5 2 0 t o 3 c m ; b l a c k ( 5 Y R 2 / 1 ) p a r t i a l l y d e c o m p o s e d f o r e s t l i t t e r ; w e a k fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; m a n y r o o t s ; e x t r e m e l y a c i d ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . ( 0 t o 8 c m t h i c k ) 3 t o 1 3 c m ; r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) c o b b l y s i l t l o a m ; p i n k i s h g r a y ( 5 Y R 7 / 2 ) d r y ; w e a k m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l a n d 2 0 % c o b b l e s ; e x t r e m e l y a c i d ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . ( 0 t o 1 0 c m t h i c k ) 1 3 t o 1 8 c m ; d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 3 ) c o b b l y s i l t l o a m ; w e a k m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c o m m o n r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l a n d 1 5 % c o b b l e s ; e x t r e m e l y a c i d ; c l e a r b r o k e n b o u n d a r y . ( 8 t o 1 8 c m t h i c k ) 1 3 t o 4 6 c m ; d a r k b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 4 ) fi n e s a n d y l o a m ; w e a k m e d i u m a n d c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e , f r i a b l e ; m a n y r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l a n d 1 0 % c o b b l e s ; e x t r e m e l y a c i d ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 4 6 t o 5 6 c m ; b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 3 ) fi n e s a n d y l o a m ; w e a k m e d i u m a n d fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; f e w r o o t s ; a b o u t 5 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; e x t r e m e l y a c i d ; a b r u p t b r o k e n b o u n d a r y . ( C o m b i n e d t h i c k n e s s o f t h e B s h o r i z o n s i s 2 3 t o 5 6 c m . ) 3 1 1 Z B x l i l ’ E L O c e n t e r o f R X N C E p a r a g r a ; e o l i a n m 6 1 c m . I E X I T B m e A . E . a n S l 0 I l e C C l B Q o l n 1 0 f t h e s E E O C ] m Q I a i r p r e d p f 0 m g D R A I ' d r a i n . t a b l e L 8 5 1 0 . f r a g i i D I S ] 0 f K 4 S E R R E b y 2 B x 5 6 t o 1 3 7 c m ; d a r k g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 2 ) g r a v e l l y s a n d y l o a m ; w e a k c o a r s e p l a t y s t r u c t u r e ; fi r m ; f e w r o o t s ; m a n y p o r e s ; t h i n d i s c o n t i n u o u s y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 4 ) s a n d l e n s e s ; s i l t c o a t i n g s o n s o m e g r a v e l ; a b o u t 2 5 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; c o m m o n fi n e d i s t i n c t y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 6 ) m o t t l e s i n u p p e r 1 0 c m ; e x t r e m e l y a c i d ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . ( 0 t o 1 0 2 c m t h i c k ) 2 C 1 3 7 t o 1 5 2 c m ; g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 2 ) g r a v e l l y l o a m y s a n d ; m a s s i v e ; f r i a b l e ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; e x t r e m e l y a c i d . T Y P E L O C A T I O N : B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . 6 1 m e a s t a n d 2 4 4 m n o r t h o f t h e c e n t e r o f s e c . 2 0 , T . 4 8 N . , R . 3 1 W . R A N G E I N C H A R A C T E R I S T I C S : U n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d d e p t h r a n g e s i n t h e p a r a g r a p h a r e m e a s u r e d f r o m t h e m i n e r a l s o i l s u r f a c e . T h e t h i c k n e s s o f t h e e o l i a n m a n t l e r a n g e s f r o m 4 1 t o 6 1 c m . D e p t h t o t h e f r a g i p a n r a n g e s f r o m 3 6 t o 6 1 c m . T h i c k n e s s o f t h e s o l u m r a n g e s f r o m 7 6 t o 1 7 8 c m . T h e s o i l r a n g e s f r o m e x t r e m e l y a c i d t o m o d e r a t e l y a c i d . G r a v e l c o n t e n t r a n g e s f r o m 0 t o 1 0 % i n t h e A , E , a n d B h o r i z o n s a n d f r o m 5 t o 3 5 % i n t h e 2 B a n d 2 C h o r i z o n s . C o b b l e a n d s t o n e c o n t e n t r a n g e s f r o m 0 t o 3 5 % i n t h e A , E , a n d B h o r i z o n s a n d f r o m 0 t o 1 5 % i n t h e 2 B a n d 2 C h o r i z o n s . S t o n e c o v e r r a n g e s f r o m l e s s t h a n 0 . 0 1 % t o 0 . 3 % o f t h e s u r f a c e . G E O G R A P H I C S E T T I N G : T h e s e s o i l s a r e o n g r o u n d m o r a i n e s a n d e n d m o r a i n e s o f W i s c o n s i n a n a g e . S l o p e s r a n g e f r o m 0 t o 7 0 % . M e a n a n n u a l p r e c i p i t a t i o n r a n g e s f r o m 7 8 7 t o 9 1 4 m m , a n d m e a n a n n u a l t e m p e r a t u r e r a n g e s f r o m 5 t o 6 ° C . D R A I N A G E A N D P E R M E A B I L I T Y : W e l l d r a i n e d a n d m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d . T h e m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d p h a s e h a s a p e r c h e d s e a s o n a l h i g h w a t e r t a b l e f r o m 3 0 t o 6 1 c m b e l o w t h e s u r f a c e f r o m N o v e m b e r t o M a y . S u r f a c e r u n o f f i s s l o w t o r a p i d . P e r m e a b i l i t y i s m o d e r a t e i n t h e u p p e r p a r t , v e r y s l o w i n t h e f r a g i p a n , a n d m o d e r a t e o r m o d e r a t e l y r a p i d i n t h e l o w e r p a r t o f t h e p e d o n . D I S T R I B U T I O N A N D E X T E N T : T h e w e s t - c e n t r a l p a r t o f t h e U p p e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n . C h a m p i o n s o i l s a r e o f l a r g e e x t e n t . S E R I E S E S T A B L I S H E D : M a r q u e t t e C o u n t y , M i c h i g a n , 1 9 4 4 . R E M A R K S : C l a s s i fi c a t i o n w a s a d j u s t e d t o a g r e e w i t h S T I s s u e # 1 7 o n 6 S e p t 9 4 b y C L G . 3 1 2 A l b i c l l O I l . I S p o d i c h o : F r a g i p a n t T h e l o a r n j . | g l a c i a l e r r - D i a g n o s t i c h o r i z o n s a n d f e a t u r e s r e c o g n i z e d i n t h i s p e d o n a r e : A l b i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 0 t o 1 0 c m ( E h o r i z o n ) ; S p o d i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 1 0 t o 5 3 c m ( B h s , B 5 1 a n d B 5 2 h o r i z o n s ) ; F r a g i p a n f e a t u r e - t h e z o n e f r o m 5 3 t o 1 3 5 c m ( 2 B x h o r i z o n ) . T h e l o a m y e o l i a n m a n t l e h a s b e e n m o d i f i e d b y w i n d t h r o w a c t i o n a n d p o s t g l a c i a l e r o s i o n . 3 1 3 S S T E D V R i o t i O E ' € 0 e l p V a 9 0 n a s B o u E g l n a m / a n r O g n e € t $ d t e i p e e p o t H O E Q n Z \ _ [ 3 ( ] I K O 3 : I O : c o n z : fi ) C I ) I C d A O 3 : I O . - D H ) ( ) U 3 C : T a h l e 1 ' n 2 0 ” : O H Z O n . S O I L P R O F I L E D E S C R I P T I O N S H E E T T a b l e A . 1 . F o r m u s e d t o r e c o r d d a t a f r o m p e d o n d e s c r i p t i o n a n d s a m p l i n g . S i t e n a m e S a m p l e b a g I D D a t e S o i l s u r v e y M a p s h e e t M a p u n i t T o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e L o c a t i o n E l e v a t i o n ( m a b o v e s e a l e v e l ) S l o p e ( ° / o ) A s p e c t D r a i n a g e c l a s s H i l l s l o p e p o s i t i o n _ L a n d f o r r n V e g e t a t i o n R o o t d e p t h ( c m ) W a t e r t a b l e ( c m ) E f f e r v e s c e n c e B i o t u r b a t i o n S u r f a c e e r o s i o n P h o t o s C o n s i s t - “ A S t r u c t u r e e n c e A B o u n d a r y 3 E ” g m 9 . ’ E t ; > g E U ) € 5 3 8 a § E § - § § E 3 ? ? ~ 8 ? § H o r i z o n 3 8 3 0 . 7 . s a g i . 2 3 a a s s i s t u g r a v e l c o b b l e g r c o g r c o g r c o g r c o g r c o g r c o g r c o g r c o H o r i z o n : D b r i n g # : K u b i e n a t i n s : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D fl i n g # : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D b r i n g # : H o r i z o n : D b r i m # : H o r i z o n : D b r i n g # : N o t e s o n b a c k . . . . . 3 1 4 T E L D H A T a m n o n D a t e : 6 5 D e s c r i b e T a b l e S i t e n a r 1 . M a p s t l a n d f c K 1 ' l l s l o t \ ’ A S p e C t K D r a i n a \ R o o t d U p p e r ‘ . x O V e r s l 3 7 1 1 2 1 : \ ; E t i e n - P E D O N D E S C R I P T I O N S F R O M T H E F I E L D F E L D H A U S E R P E D O N T a x o n o m i c s u b i r o u p : O x y a q u i c G l o s s u d a l f s D a t e : 6 S e p t e m b e r 1 9 9 9 D e s c r i b e d a n d s a m p l e d b y : B e t h W e i s e n b o r n a n d P a u l R i n d fl e i s c h T a b l e A 2 . S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e F e l d h a u s e r p e d o n . S i t e n a m e : H a r t w i c k S o i l s u r v e y : C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n ( W e r l e i n , 1 9 9 8 ) M a p s h e e t n u m b e r : 2 8 M a p u n i t : 6 4 8 , F e l d h a u s e r f i n e s a n d y l o a m , 0 — 6 % s l o p e s L a n d f o r m : P l a t e a u u p l a n d ; M a p l e F o r e s t F i n g e r o f t h e G r a y l i n g F i n g e r s H i l l s l o p e p o s i t i o n : S u m m i t S l o p e ( % ) : 0 A s p e c t : N / A S u r f a c e e r o s i o n : N o n e d e t e c t e d D r a i n a g e c l a s s : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d W a t e r t a b l e ( c m ) : N o n e d e t e c t e d R o o t d e p t h ( c m ) : R o o t s t h r o u g h o u t B i o t u r b a t i o n : W o r m c a s t s o n s o i l s u r f a c e ; u p p e r 4 4 c m o f p r o fi l e m o d e r a t e t r e e t h r o w O v e r s t o r y v e g e t a t i o n : s u g a r m a p l e ( A c e r s a c c h a r u m ) , A m e r i c a n b e e c h ( F a g u s g r a n d i f o l i a ) E f f e r v e s c e n c e ( u s i n g H y d r o c h l o r i c a c i d , 1 N o r m a l ) : N o n e d e t e c t e d U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e : B i g B r a d f o r d L a k e , M i c h i g a n ; C r a w f o r d C o u n t y ; 1 9 5 1 L o c a t i o n : N E 1 4 , N W I A , N E M i , s e c . 3 , T . 2 7 N . , R . 3 W . , G r a y l i n g T o w n s h i p , C r a w f o r d C o u n t y , M i c h i g a n . G e o g r a p h i c c o o r d i p a t e s 5 : 4 4 ° N 4 6 ' 1 3 " L a t i t u d e , 8 4 ° W 3 9 ' 0 3 " L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s 5 : 4 9 0 1 1 6 . 2 5 9 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 6 8 5 8 8 9 . 1 1 1 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 6 5 G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s d e t e r m i n e d f r o m U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e . 5 G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s w e r e c o n v e r t e d t o U n i v e r s a l T r a n s v e r s e M e r c a t o r ( U T M ) c o o r d i n a t e s u s i n g G e o d e t i c S u r v e y — O n l i n e A p p l i c a t i o n s ( G S R U G ) ( a t h t t p : / / w w w . g e o d . n r c a n . p r o d u c t s / h t m l - p u b l i c / G S D a p p s / E n g 1 i s h / g s r u g - g t o u . h t m l ) , w h i c h w a s p r o v i d e d b y N a t u r a l R e s o u r c e s C a n a d a ( 2 2 F e b r u a r y 2 0 0 1 ) . E l l i p s o i d u s e d : G R S S O ( N A D 8 3 , W G 5 8 4 0 ) . Z o n e w i d t h u s e d : 6 U T M . 3 1 5 r ! I l l i . . H ‘ . O r 5 G U i l 8 i n i t i a l ! e H F i g u r e . [ O n t o u r i 1 . E l e v a t i o n ( a b o v e s e a l e v e l ( a s h ) 7 : 3 9 5 m ( 1 2 9 5 f t ) D i r e c t i o n s t o M o n : 0 . 5 k m ( 0 . 3 m i ) w e s t o n T o w n l i n e R o a d o f f o f H a r t w i c k P i n e s R o a d ( R o u t e 9 3 ) ; 0 . 2 k m ( 0 . 1 m i ) s o u t h o f T o w n l i n e R o a d , w h i c h i s a d j a c e n t t o t h e n o r t h e r n b o u n d a r y o f H a r t w i c k P i n e s S t a t e P a r k . P r o p e r g o w n e r ( a s o f 2 0 0 0 ) : l a n d i s p a r t o f H a r t w i c k P i n e s S t a t e P a r k , o w n e d b y t h e S t a t e o f M i c h i g a n a n d m a n a g e d b y t h e M i c h i g a n D e p a r t m e n t o f N a t u r a l R e s o u r c e s ( D N R ) . Q F e l d h a u s e r : p i t " \ V C ” ” 4 : V v r T ' \ f . . 3 2 9 7 ; > I N “ ' o r ‘ l " f i r ' l . I ? ” , ( k i m ’ . . 3 % ) ) $ t h A N 9 1 2 0 k i l o m e t e r ( 1 , 0 0 0 m e t e r s ) l 6 0 : 5 1 1 0 m i l e F i g u r e A . 1 . L o c a t i o n o f t h e F e l d h a u s e r p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e B i g B r a d f o r d L a k e ( 1 9 5 1 ) U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . 7 E l e v a t i o n d e t e r m i n e d f r o m U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e w i t h a c o n t o u r i n t e r v a l o f 1 0 f t . 3 1 6 s o i l s u r f a c e F i g u r e A . 2 . P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . 3 1 7 P r o f i l e d 0 8 B M Z B W Z Z B W 3 2 E fi B 3 E ’ & B t z 2 l a : P r o fi l e d e s c r i p t i o n ( s a m p l e i . d . H W - 1 ) : O e B w 1 2 B w 2 2 B w 3 2 E / B 3 E ’ & B t N o t e s : 0 t o 2 c m ; p a r t i a l l y d e c o m p o s e d d e c i d u o u s t r e e l i t t e r ; c l e a r s m o o t h b o u n d a r y . 2 t o 7 c m ; v e r y d a r k g r a y ( 1 0 Y R 3 / 1 ) s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 7 t o 1 9 c m ; g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 2 ) s a n d y l o a m , l i g h t g r a y ( 1 0 Y R 7 / 1 ) d r y ; m o d e r a t e fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 1 9 t o 2 8 c m ; d a r k y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 4 ) s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; a b r u p t s m o o t h b o u n d a r y . 2 8 t o 3 6 c m ; y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 6 ) l o a m y s a n d ; s i n g l e g r a i n e d ; l o o s e w h e n d r y ; l o o s e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 3 6 t o 4 4 c m ; y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 4 ) s a n d y l o a m ; m o d e r a t e f i n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . 4 4 t o 7 3 c m ; a b o u t 7 0 % p a l e b r o w n ( 1 0 Y R 6 / 3 ) s a n d y l o a m ( E ) ; s u r r o u n d i n g p e d s o f y e l l o w i s h b r o w n ( 1 O Y R 5 / 4 ) l o a m ( B t ) ; m o d e r a t e v e r y fi n e a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; fi r m ; b r i t t l e ; c o m m o n fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; 0 t o 2 % g r a v e l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 7 3 t o 1 6 0 + c m ; b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 3 ) s a n d ( E ) ; w e a k c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e p a r t i n g t o s i n g l e g r a i n ; v e r y f r i a b l e ; w i t h l a m e l l a e o f s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) s a n d y l o a m ( B t ) ; m a s s i v e ; v e r y fi r m ; b a n d s a r e 0 . 5 t o 6 c m t h i c k ; c l a y b r i d g e s b e t w e e n s a n d g r a i n s i n t h e B t ; a b o u t 1 0 % g r a v e l . H e a v y g r a v e l ( p r o b a b l y a s t o n e l i n e ) e n c o u n t e r e d a t 1 9 8 c m . W e d i d n o t s a m p l e " c l e a n " p a r e n t m a t e r i a l a t d e p t h ( > 2 0 0 c m ) . T h i s p r o f i l e h a s : O c h r i c e p i p e d o n - t h e z o n e f r o m 2 t o 7 c m ( A h o r i z o n ) A l b i c h o r i z o n — z o n e f r o m 8 t o 1 9 c m ( E h o r i z o n ) 3 1 8 " O x y a ( ( A n o n i ‘ n W e a r “ ) . 9 C a m b i c h o r i z o n - z o n e f r o m 1 9 t o 2 8 c m ( B w l h o r i z o n ) ; z o n e f r o m 2 8 t o 3 6 c m ( 2 B w 2 h o r i z o n ) ; z o n e f r o m 3 6 t o 4 4 c m ( 2 B w 3 h o r i z o n ) G l o s s i c h o r i z o n — z o n e f r o m 4 4 t o 7 3 c m ( 2 E / B h o r i z o n ) A r g i l l i c h o r i z o n - t h e z o n e f r o m 7 3 t o 1 6 0 + ( B p a r t o f t h e 3 E ' & B t ) T h e 2 E / B h o r i z o n h a s f r a g i c s o i l p r o p e r t i e s a t a d e p t h o f 4 4 c m ; t h i s f r a g i c h o r i z o n i s 2 9 c m t h i c k . R e d u c e d m a t r i c e s w e r e n o t o b s e r v e d , h o w e v e r , r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s w e r e p r e s e n t i n t h e f o r m o f r e d o x d e p l e t i o n s i n t h e 2 E / B h o r i z o n ( i . e . , l o s s o f p i g m e n t a n d c l a y ) . T h u s , e v i d e n c e o f o x y a q u i c s c o n d i t i o n s w a s o b s e r v e d . 8 ” O x y a q u i c c o n d i t i o n s ” p e r t a i n ” t o s o i l s t h a t a r e s a t u r a t e d b u t a r e n o t r e d u c e d ” ( A n o n y m o u s , 1 9 9 6 , p . 7 4 ) a n d d o n o t c o n t a i n r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s o r t h e y a r e w e a k l y e x p r e s s e d . 3 1 9 M a p s h e e t n u m b e r : 4 5 m o d e r a t e l y w e t , 6 - 1 2 % s l o p e s G L E N N I E P E D O N T a x o n o m i c s u b g r o u p : O x y a q u i c F r a g l o s s u d a l f m 4 S e p t e m b e r 1 9 9 9 D e s c r i b e d a n d s a m p l e d b y : B e t h W e i s e n b o r n , R a n d a l l S c h a e t z l , a n d P a u l R i n d fl e i s c h T a b l e A 3 . S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e G l e n n i e p e d o n . S i t e n a m e : G l e n n i e S o i l s u r v e y : A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n ( W i l l i a m s , 1 9 9 8 ) M a p u n i t : 3 9 C , G l e n n i e l o a m y s a n d , L a n d f o r m : T i l l u p l a n d , g r o u n d m o r a i n e ; G l e n n i e m o r a i n e H i l l s l o p e p o s i t i o n : S u m m i t S l o p e ( % ) : 0 A s p e c t : N / A S u r f a c e e r o s i o n : N o n e d e t e c t e d D r a i n a g e c l a s s : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d W a t e r t a b l e ( c m ) : N o n e d e t e c t e d R o o t d e p t h ( c m ) : 1 4 1 ( t o p o f t h e t h ) B i o t u r b a t i o n : N o n e d e t e c t e d O v e r s t o r y v e g e t a t i o n : q u a k i n g a s p e n ( P o p u l o u s t r e m u l o i d e s ) , n o r t h e r n r e d o a k ( Q u e r c u s r u b r a ) , r e d m a p l e ( A c e r r u b r u m ) , e a s t e r n w h i t e p i n e ( P i n u s s t r o b u s ) , b l a c k c h e r r y ( P r u n u s s e r o t i n a ) E f f e r v e s c e n c e ( u s i n g H y d r o c h l o r i c a c i d , 1 N o r m a l ) : C d h o r i z o n , s t r o n g l y e fl ‘ e r v e s c e n t U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g g G l e n n i e , M i c h i g a n ; A l c o n a C o u n t y ; 1 9 8 9 L o c a t i o n : N W ‘ 4 , N W 1 A , N W ‘ 4 , s e c . 1 4 , T . 2 5 N . , R . 6 E . , C u r t i s T o w n s h i p , A l c o n a C o u n t y , M i c h i g a n . G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s 5 : 4 4 ° N 3 4 ' 0 1 " L a t i t u d e , 8 3 ° W 4 1 ' 0 4 " L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s 5 : 4 9 3 8 3 5 0 7 8 8 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 2 8 6 8 3 5 . 7 5 8 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 7 E l e v a t i o n ( a s l ) 7 : 2 7 7 m ( 9 0 8 f t ) D i r e c t i o n s t o p e d o n : 3 . 9 k m ( 2 . 4 m i ) e a s t o f t h e t o w n o f G l e n n i e o n G l e n n i e R o a d ( R o u t e F 3 0 ) ; p i t w a s l o c a t e d b e t w e e n G l e n n i e R o a d a n d I n d i a n L a k e s a t t h e T o w n s h i p P a r k , a p p r o x i m a t e l y 1 0 t o 2 0 m n o r t h o f t h e r o a d . P r o p e r t y o w n e r ( a s o f 2 0 0 0 ) : l a n d i s p a r t o f C u r t i s T o w n s h i p P a r k , A l c o n a C o u n t y . 3 2 0 G l e n r g fi ~ 7 I ' 1 T W A u g fi % \ ~8 5 3 % » A ? . ‘ . O 2 - 7 r - — O 3 ' “ K V ” ‘ 5 3 - ? r 1 { E g g A s fi m N 1 % ‘ 3 1 : ? 9 . 1 . 0 k i l o m e t e r ( 1 , 0 0 0 m e t e r s ) 0 . 5 1 . 0 m i l e F i g u r e A . 3 . L o c a t i o n o f t h e G l e n n i e p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e G l e n n i e ( 1 9 8 9 ) U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . 3 2 1 s o i l s u r f a c e I 1 ( c m ) G - 1 ( l o c a t i o n o f p r o f i l e d e s c r i p t i o n s ) G - 1 F i g u r e A . 4 . P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e G l e n n i e p r o fi l e . 3 2 2 P r o f i l e 0 1 0 e B w l B W 2 E x i j ' B k ( E / B ) x P r o fi l e d e s c r i p t i o n ( s a m p l e i . d . G — 1 ) : O e B w 1 B w 2 E x t h 2 C d 0 t o 2 c m ; p a r t i a l l y d e c o m p o s e d l e a v e s a n d g r a s s ; c l e a r s m o o t h b o u n d a r y . 2 t o 1 6 . 5 c m ; v e r y d a r k g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 3 / 2 ) l o a m y s a n d ; m o d e r a t e fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; l o o s e w h e n d r y ; l o o s e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 1 6 . 5 t o 2 4 c m ; b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 3 ) l o a m y s a n d , l i g h t g r a y ( 1 0 m 7 / 2 ) d r y ; m o d e r a t e fi n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; 0 t o 2 % g r a v e l ; g r a d u a l i r r e g u l a r b o u n d a r y . 2 4 t o 4 0 c m ; d a r k y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 6 ) s a n d ; m o d e r a t e m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; a b o u t 5 % g r a v e l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 4 0 t o 6 9 c m ; y e l l o w i s h b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 6 ) g r a v e l l y s a n d ; m o d e r a t e m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; s o f t w h e n d r y ; v e r y f r i a b l e ; 1 5 t o 3 0 % g r a v e l ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . 6 9 t o 1 1 6 c m ; b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 3 ) l o a m y s a n d , l i g h t g r a y ( 1 0 Y R 7 / 2 ) d r y ; s t r o n g m e d i u m s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; m o d e r a t e l y h a r d w h e n d r y ; fi r m ; b r i t t l e ; c o m m o n fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; 0 t o 2 % g r a v e l ; c l e a r b r o k e n b o u n d a r y . 1 1 6 t o 1 4 1 c m ; a b o u t 6 0 % b r o w n ( 1 0 Y R 5 / 3 ) s a n d y l o a m , l i g h t g r a y ( 1 0 Y R 7 / 2 ) d r y ( E ) ; s u r r o u n d i n g p e d s o f b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y c l a y l o a m ( B t ) ; s t r o n g c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; h a r d w h e n d r y ; v e r y f i r m ; b r i t t l e ; c o m m o n fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; 0 t o 2 % g r a v e l ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 1 4 1 t o 1 6 0 c m ; b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 4 ) s a n d y c l a y l o a m ; s t r o n g c o a r s e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y fi r m ; b r i t t l e ; m a n y p r o m i n e n t r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 4 ) c l a y fi l m s a n d c l a y fl o w s o n v e r t i c a l f a c e s o f p e d s a n d o n v e r t i c a l r o o t c h a n n e l s ; c l a y b r i d g e s b e t w e e n s a n d g r a i n s ; c o m m o n fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 1 0 % g r a v e l ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . 1 6 0 + c m ; r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 4 ) g r a v e l l y l o a m ; m a s s i v e ; f i r m ; a b o u t 1 5 % g r a v e l ; s t r o n g l y e f f e r v e s c e n t . 3 2 3 N o t e s : N o t e s : T h i s p r o f i l e h a s : O c h r i c e p i p e d o n — z o n e f r o m 2 t o 1 6 . 5 c m ( A h o r i z o n ) A l b i c h o r i z o n - z o n e f r o m 1 6 . 5 t o 2 4 c m ( E h o r i z o n ) ; 6 9 t o 1 1 9 c m ( E x h o r i z o n ) C a m b i c h o r i z o n — z o n e f r o m 2 4 t o 4 0 c m ( B w 1 h o r i z o n ) ; z o n e f r o m 4 0 t o 6 9 c m ( B w 2 h o r i z o n ) F r a g i p a n — z o n e f r o m 6 9 t o 1 1 9 c m ( E x h o r i z o n ) ; 1 1 6 t o 1 4 1 c m ( ( E / B ) x h o r i z o n ) ; 1 4 1 t o 1 6 0 c m ( t h h o r i z o n ) D e p t h t o f r a g i p a n i s a b o u t 6 9 c m . F r a g i p a n i s a b o u t 9 1 - c m t h i c k . G l o s s i c h o r i z o n — 1 1 6 t o 1 4 1 c m ( ( E / B ) x h o r i z o n ) A r g i l l i c h o r i z o n - 1 4 1 t o 1 6 0 c m ( t h h o r i z o n ) R e d o x i r n o r p h i c f e a t u r e s , i n t h e f o r m o f r e d o x d e p l e t i o n s a n d c o n c e n t r a t i o n s , w e r e o b s e r v e d i n t h e l o w e r s e q u u m . O x y a q u i c c o n d i t i o n s s o c c u r i n t h e s o l u m . 3 2 4 M E N I S I T a r o n e n . _ — ' — — — — — p g ; 1 ( i D E R T T l ‘ t T a b l e . 8 ' n M a p s h e ‘ l a n d f o r I H i l l s l o p l A s p e c t : _ D r a i n a g . l R O O l d 6 : R ; ‘ O v e r s t o r ‘ m e r e ) , i i : C o u n t @ 3 1 3 : M W e s l e r W M U N I S I N G P E D O N T a x o n o m i c s u b g r o u p : A l fi c O x y a q u i c F r a g i o r t h o d D a t e : 1 O c t o b e r 1 9 9 9 D e s c r i b e d a n d s a m p l e d b y : B e t h W e i s e n b o r n a n d P a u l R i n d fl e i s c h T a b l e A . 4 . S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e M u n i s i n g p e d o n . S i t e n a m e : M e n g e C r e e k S o i l s u r v e y : B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) M a p s h e e t n u m b e r : 3 0 M a p u n i t : 2 7 B , M u n i s i n g l o a m y s a n d , 1 - 8 % s l o p e s L a n d f o r m : T i l l u p l a n d , g r o u n d m o r a i n e ; m a r g i n o f S i x m i l e ( o r K e w e e n a w ) m o r a i n e H i l l s l o p e p o s i t i o n : S u m m i t S l o p e ( % ) : 1 - 2 A s p e c t : 9 0 ° S u r f a c e e r o s i o n : N o n e d e t e c t e d D r a i n a g e c l a s s : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d W a t e r t a b l e ( c m ) : N o n e d e t e c t e d R o o t d e p t h ( c m ) : 1 4 0 ( t o p o f 3 8 1 ‘ ) B i o t u r b a t i o n : M o d e r a t e t r e e t h r o w O v e r s t o r y v e g e t a t i o n : s u g a r m a p l e ( A c e r s a c c h a r u m ) , n o r t h e r n r e d o a k ( Q u e r c u s r u b r a ) , i r o n w o o d ( O s t r y a v i r g i n i a n a ) E f f e r v e s c e n c e ( u s i n g H y d r o c h l o r i c a c i d , 1 N o r m a l ) : N o n e d e t e c t e d U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p g g r a p h i c q u a d r a n g g B a r a g a P l a i n s , M i c h i g a n ; B a r a g a C o u n t y ; 1 9 8 5 L o c a t i o n : S W ‘ 4 , N E ‘ 4 , S E I A , s e c . 3 4 , T . 5 0 N . , R . 3 4 W . , B a r a g a T o w n s h i p , B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s 5 : 4 6 ° N 4 1 ' 0 1 " L a t i t u d e , 8 8 ° W 3 2 ' 0 6 " L o n g i t u d e U T M c o o r d i g a t e s 5 : 5 1 7 1 1 5 0 1 3 1 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 3 8 2 6 1 4 . 4 5 0 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 6 E l e v a t i o n ( a s l ) 9 : 4 0 0 m ( 1 3 1 2 f t ) D i r e c t i o n s t o p e d o n : a b o u t 0 . 2 k m ( 0 . 1 m i ) n o r t h o f E n g m a n L a k e o n t h e e a s t s i d e o f M e n g e C r e e k R o a d ; t h e r o a d m a k e s a s h a r p t u r n t o t h e w e s t a n d d e s c e n d s i n t o t h e M e n g e C r e e k v a l l e y j u s t n o r t h o f t h e p i t l o c a t i o n . P r o p e r t y o w n e r ( a s o f 2 0 0 0 ) : l a n d i s p a r t o f t h e C o p p e r C o u n t r y S t a t e F o r e s t , o w n e d b y t h e S t a t e o f M i c h i g a n a n d m a n a g e d b y t h e M i c h i g a n D N R . 9 E l e v a t i o n d e t e r m i n e d f r o m U S G S 7 . 5 - m i n u t e t 0 p o g r a p h i c q u a d r a n g l e w i t h a c o n t o u r i n t e r v a l o f 5 m . 3 2 5 F i g u r e ; 0 . 5 1 : 0 k i l o m e t e r ( 1 , 0 0 0 m e t e r s ) N 0 i f ' 0 . 5 1 1 0 m i l e F i g u r e A . 5 . L o c a t i o n o f t h e M u n i s i n g p i t ( a m o d i fi e d p o r t i o n o f t h e B a r a g a P l a i n s ( 1 9 8 5 ) U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . 3 2 6 M - 1 ( l o c a t i o n o f p r o f i l e d e s c r i p t i o n ) M - 1 F i g u r e A . 6 . P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e M u n i s i n g p r o fi l e . 3 2 7 ‘ " V ‘ 3 I I ‘ ' l o ' . fi l P r o f i l e B h s 8 5 1 8 5 3 ( E ( E / B ) x P r o fi l e d e s c r i p t i o n ( s a m p l e i . d . M - 1 ) : A B h s B 5 1 B 5 2 B 5 3 ( B / E ) x 2 B / E 0 t o 5 c m ; v e r y d a r k g r a y ( 5 Y R 3 / 1 ) fi n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e f i n e g r a n u l a r s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 5 t o 1 0 c m ; d a r k r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 4 / 2 ) f i n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e m e d i u m g r a n u l a r s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . 1 0 t o 2 8 c m ; d a r k r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 3 / 3 ) fi n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . 2 8 t o 4 3 c m ; b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 4 ) fi n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y ; v e r y f r i a b l e ; g r a d u a l w a v y b o u n d a r y . 4 3 t o 5 2 c m ; s t r o n g b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 6 ) fi n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 5 2 t o 6 6 c m ; b r o w n ( 7 . 5 Y R 5 / 4 ) g r a v e l l y fi n e s a n d y l o a m ; m o d e r a t e fi n e a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 6 6 t o 9 3 c m ; a b o u t 6 0 % r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) g r a v e l l y fi n e s a n d y l o a m ( B t ) ; s u r r o u n d e d b y t o n g u e s o f p i n k i s h g r a y ( 7 . 5 Y R 7 / 2 ) g r a v e l l y fi n e s a n d y l o a m ( E ) ; w e a k t h i c k p l a t y s t r u c t u r e ; v e r y fi r m ; b r i t t l e ; v e r y f e w f a i n t r e d ( 2 . 5 Y R 4 / 6 ) c l a y fi l m s o n p e d f a c e s a n d a l o n g v e r t i c a l r o o t c h a n n e l s ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 9 3 t o 1 2 0 c m ; a b o u t 8 0 % r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) g r a v e l l y l o a m y s a n d ( E ) ; s u r r o u n d i n g p e d s o f r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 3 ) g r a v e l l y fi n e s a n d y l o a m ( B t ) ; w e a k t h i c k p l a t y s t r u c t u r e ; fi r m ; b r i t t l e ; f e w f a i n t r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) c l a y fi l m s i n p o r e s p a c e s a n d c l a y b r i d g e s b e t w e e n s a n d g r a i n s ; v e r y f e w fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t b r o k e n b o u n d a r y . 1 2 0 t o 1 2 7 c m : a b o u t 8 0 % r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 5 / 4 ) g r a v e l l y l o a m y s a n d ( B t ) ; s u r r o u n d i n g p e d s o f r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) g r a v e l l y s a n d ( E ) ; s i n g l e g r a i n ; l o o s e ; c l a y c o a t i n g s o n s o m e s a n d g r a i n s ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t b r o k e n b o u n d a r y . 3 2 8 3 ( E ; 3 ( E / B ) x ’ 1 2 7 t o 1 4 0 c m : a b o u t 9 0 % r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) g r a v e l l y l o a m y s a n d 3 B t 4 E ’ & B t ’ 4 C _ N _ o _ t e _ s = ( E ) ; s u r r o u n d i n g p e d s o f r e d d i s h b r o w n ( 5 Y R 4 / 3 ) g r a v e l l y s a n d y l o a m ( B t ) ; m o d e r a t e m e d i u m a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; fi r m ; b r i t t l e ; f e w f a i n t r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) c l a y fi l m s i n p o r e s a n d c l a y b r i d g e s b e t w e e n s a n d g r a i n s ; v e r y f e w fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 1 4 0 t o 1 6 8 c m ; r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) g r a v e l l y fi n e s a n d y l o a m ; s t r o n g v e r y c o a r s e a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y fi r m ; f e w p r o m i n e n t r e d d i s h b r o w n ( 2 . 5 Y R 4 / 4 ) c l a y fi l m s a r o u n d g r a v e l s a n d c o b b l e s ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; a b r u p t w a v y b o u n d a r y . 1 6 8 t o 3 6 2 c m ; r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) s a n d ( E ) ; s i n g l e g r a i n ; l o o s e ; w i t h l a m e l l a e o f r e d ( 2 . 5 Y R 4 / 6 ) s a n d ( B t ) ; m a s s i v e ; f r i a b l e ; b a n d s a r e 1 t o 3 c m t h i c k a n d a r e s p a c e d f r o m 4 t o 1 5 c m a p a r t . 3 6 2 + c m ; r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 5 / 2 ) c o a r s e s a n d ; s i n g l e g r a i n ; l o o s e . T h e l o w e r b o u n d a r y o f t h e 4 E ’ & B t ’ h o r i z o n w a s n o t d e s c r i b e d b e c a u s e i t w a s l o c a t e d u s i n g a b u c k e t a u g e r . T h e 4 C h o r i z o n w a s a l s o d e s c r i b e d u s i n g b u c k e t a u g e r s a m p l e s . T h i s p r o f i l e h a s : O c h r i c e p i p e d o n — z o n e f r o m 0 t o 5 c m ( A h o r i z o n ) A l b i c h o r i z o n — z o n e f r o m 5 t o 1 0 c m ( E h o r i z o n ) ; 1 6 8 t o 3 6 2 c m ( E p o r t i o n o f 4 E ' & B t ' ) S p o d i c h o r i z o n - z o n e f r o m 1 0 t o 2 8 c m ( B h s h o r i z o n ) ; 2 8 t o 4 3 c m ( l e h o r i z o n ) ; 4 3 t o 5 2 c m ( B 3 2 h o r i z o n ) ; 5 2 t o 6 6 c m ( B S 3 h o r i z o n ) F r a g i p a n — z o n e f r o m 6 6 t o 9 3 c m ( ( B / E ) x h o r i z o n ) ; 9 3 t o 1 2 0 c m ( ( E / B ) x h o r i z o n ) ; 1 2 7 t o 1 4 0 c m ( 3 ( E / B ) x ' ) T h e d e p t h t o t h e f r a g i p a n i s 6 6 c m . T h e f r a g i p a n i s 5 4 - c m t h i c k . G l o s s i c h o r i z o n — z o n e f r o m 6 6 t o 9 3 c m ( ( B / E ) x h o r i z o n ) ; 9 3 t o 1 2 0 c m ( ( E / B ) x h o r i z o n ) ; 1 2 7 t o 1 4 0 c m ( 3 ( E / B ) x ' h o r i z o n ) I n t e r fi n g e r i n g o f a l b i c m a t e r i a l s — z o n e f r o m 1 2 0 t o 1 2 7 c m ( Z B / E h o r i z o n ) C a m b i c h o r i z o n — z o n e f r o m 1 2 0 t o 1 2 7 c m ( 2 B / E h o r i z o n ) A r g i l l i c h o r i z o n - z o n e f r o m 1 4 0 t o 1 6 8 c m ( 3 B t h o r i z o n ) ; 1 6 8 t o 3 6 2 c m ( B p o r t i o n o f 4 E ' & : B t ' ) R e d o x i r n o r p h i c f e a t u r e s , i n t h e f o r m o f r e d o x d e p l e t i o n s a n d c o n c e n t r a t i o n s , w e r e o b s e r v e d i n t h e l o w e r s e q u u m . O x y a q u i c c o n d i t i o n s s o c c u r i n t h e s o l u m . 3 2 9 M R a p O O I s d h e e t n u m b e p t h ( c m ) e : r : 3 7 l o a m , r o c k y , 1 5 - 3 5 1 4 4 + p i t ) ; w o % r s l o p e s m c a s t s o n s o i l s u r f a c e C H A M P I O N P E D O N T _ a x o n o m i c s u b g g o u p : O x y a q u i c F r a g i o r t h o d D a t e : 2 O c t o b e r 1 9 9 9 D e s c r i b e d a n d s a m p l e d g : B e t h W e i s e n b o r n a n d P a u l R i n d fl e i s c h T a b l e A 5 . S e t t i n g d e s c r i p t i o n o f t h e C h a m p i o n p e d o n . S i t e n a m e : A l b e r t a S o i l s u r v e y : B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n ( B e r n d t , 1 9 8 8 ) M a p u n i t : 7 8 1 - 3 1 0 , C h a m p i o n - M i c h i g a m m e c o b b l y s i l t L a n d f o r m : T h i n t i l l o v e r b e d r o c k u p l a n d , g r o u n d m o r a i n e ; W a t t o n ( M a r e n i s c o ) m o r a i n e H i l l s l o p e p o s i t i o n : B e n c h i n b a c k s l o p e S l o p e ( % ) : 1 - 2 A s p e c t : 9 0 ° S u r f a c e e r o s i o n : N o n e d e t e c t e d D r a i n a g e c l a s s : M o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d W a t e r t a b l e ( c m ) : N o n e d e t e c t e d B i o t u r b a t i o n : M o d e r a t e t r e e t h r o w ( s e e n i n O v e r s t o r y v e g e t a t i o n : s u g a r m a p l e ( A c e r s a c c h a r u m ) E f f e r v e s c e n c e ( u s i n g H y d r o c h l o r i c a c i d , 1 N o r m a l ) : N o n e d e t e c t e d U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g g a p h i c q u a d r a n g l g A l b e r t a , M i c h i g a n ; B a r a g a C o u n t y ; 1 9 8 5 L o c a t i o n : N W I A , S E I A , N E 1 A , s e c . 1 9 , T . 4 9 N . , R . 3 3 W . , L ’ A n s e T o w n s h i p , B a r a g a C o u n t y , M i c h i g a n . G e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s 5 : 4 6 ° N 3 8 ' 0 1 " L a t i t u d e , 8 8 ° W 2 8 ' 2 9 " L o n g i t u d e U T M c o o r d i n a t e s 5 : 5 1 6 5 5 0 6 1 4 2 m n o r t h o f t h e e q u a t o r , 3 8 7 1 1 9 . 9 6 8 m e a s t o f t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f U T M Z o n e 1 6 E l e v a t i o n ( a s l ) 9 : 4 6 7 m ( 1 5 3 2 f t ) D i r e c t i o n s t o p e d o n : T h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( F F C ) a c c e s s r o a d i s a b o u t 1 . 1 k m ( 0 . 7 m i ) n o r t h o f C a n y o n F a l l s ( o n t h e S t u r g e o n R i v e r ) o n t h e w e s t s i d e o f R o u t e 4 1 a n d a b o u t 0 . 9 k m ( 0 . 6 m i ) s o u t h o f t h e P F C o n R o u t e 4 1 ; t a k e t h e E E C a c c e s s r o a d t o t h e w e s t f o r 0 . 2 k m ( 0 . 1 m i ) a n d h e a d s o u t h o n a j o i n i n g a c c e s s r o a d f o r 0 . 2 k m ( 0 . 1 m i ) ; t h e p i t i s 1 0 m ( 3 3 f t ) e a s t o f t h e a c c e s s r o a d ; a b e d r o c k h i g h i s a b o u t 2 5 m ( 8 2 f t ) t o i t s w e s t . P r o p e r t y o w n e r ( a s o f 2 0 0 0 ) : l a n d i s p a r t o f t h e F o r d F o r e s t r y C e n t e r ( F F C ) , a n e x t e n s i o n f a c i l i t y o f t h e M i c h i g a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y . 1 ” A l t h o u g h t h e s o i l a t t h i s s i t e w a s m a p p e d a s C h a m p i o n - M i c h i g a m m e c o b b l y s i l t l o a m , t h e p i t i s i n a C h a m p i o n p e d o n w i t h i n t h e m a p u n i t . T h e M i c h i g a m m e s e r i e s d o e s n o t h a v e a f r a g i p a n , u n l i k e t h e C h a m p i o n s e r i e s . 3 3 0 0 1 5 1 1 . 0 k i l o m e t e r ( 1 , 0 0 0 m e t e r s ) 0 . 5 1 . 0 m i l e N 0 l a F i g u r e A . 7 . L o c a t i o n o f t h e C h a m p i o n p i t ( a m o d i f i e d p o r t i o n o f t h e A l b e r t a ( 1 9 8 5 ) U S G S 7 . 5 - m i n u t e t o p o g r a p h i c q u a d r a n g l e ) . 3 3 1 : e t a r e a « ' 8 I t I ‘ ' _ l g : ' e u r o l A - 1 ( l o c a t i o n o f p r o f i l e d e s c r i p t i o n ) A - 1 F i g u r e A . 8 . P h o t o g r a p h a n d s k e t c h o f t h e C h a m p i o n p r o f i l e . 3 3 2 P r o f i l e . I B h s 3 E x 3 t h P r o fi l e d e s c r i p t i o n ( s a m p l e i . d . A - 1 ) : A 2 B h s 3 E x 3 t h 4 C N o t e s : 0 t o 1 7 c m ; v e r y d a r k b r o w n ( 7 . 5 Y R 2 . 5 / 2 ) g r a v e l l y s i l t l o a m ; m o d e r a t e m e d i u m g r a n u l a r s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 1 7 t o 2 6 c m ; b r o w n ( 7 . 5 Y R 4 / 2 ) g r a v e l l y s i l t l o a m ; m o d e r a t e fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y f r i a b l e ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 2 6 t o 3 7 c m ; v e r y d a r k b r o w n ( 7 . 5 Y R 2 . 5 / 3 ) g r a v e l l y l o a m y s a n d ; m o d e r a t e m e d i u m g r a n u l a r s t r u c t u r e ; f r i a b l e ; a b o u t 3 0 % g r a v e l a n d 5 % c o b b l e s ; c l e a r w a v y b o u n d a r y . 3 7 t o 4 9 c m ; d a r k g r a y ( 1 0 Y R 4 / 1 ) v e r y g r a v e l l y s a n d y l o a m ; s t r o n g fi n e s u b a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; fi r m ; b r i t t l e ; v e r y f e w fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 4 0 % g r a v e l a n d 2 0 % c o b b l e s ; g r a d u a l s m o o t h b o u n d a r y . 4 9 t o 7 8 c m ; d a r k g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 2 ) v e r y g r a v e l l y l o a m ; s t r o n g m e d i u m a n g u l a r b l o c k y s t r u c t u r e ; v e r y fi r m ; b r i t t l e ; f e w p r o m i n e n t d a r k g r a y i s h b r o w n ( 1 0 Y R 4 / 2 ) c l a y fi l m s i n p o r e s a n d i n v e r t i c a l c h a n n e l s ; f e w fi n e v e s i c u l a r p o r e s ; a b o u t 4 0 % g r a v e l a n d 2 0 % c o b b l e s ; c l e a r i r r e g u l a r b o u n d a r y . 7 8 t o 1 4 4 + c m ; d a r k r e d d i s h g r a y ( 5 Y R 4 / 2 ) v e r y g r a v e l l y l o a m y c o a r s e s a n d ; s i n g l e g r a i n ; l o o s e ; a b o u t 5 0 % g r a v e l a n d 2 % c o b b l e s . T h i s p r o f i l e h a s : O c h r i c e p i p e d o n - z o n e f r o m 0 t o 1 7 c m ( A h o r i z o n ) A l b i c h o r i z o n — z o n e f r o m 1 7 t o 2 6 c m ( E h o r i z o n ) ; 3 7 t o 4 9 c m ( 3 E x h o r i z o n ) S p o d i c h o r i z o n - z o n e f r o m 2 6 t o 3 7 c m ( B h s h o r i z o n ) F r a g i p a n — z o n e f r o m 3 7 t o 4 9 c m ( 3 E x h o r i z o n ) ; 4 9 t o 7 8 c m ( 3 t h h o r i z o n ) T h e d e p t h t o t h e f r a g i p a n i s 3 7 c m . T h e f r a g i p a n i s 4 1 - c m t h i c k . A r g i l l i c h o r i z o n — z o n e f r o m 4 9 t o 7 8 c m ( 3 t h h o r i z o n ) O x y a q u i c c o n d i t i o n s s w e r e e v i d e n c e d b y t h e p r e s e n c e o f r e d o x d e p l e t i o n s i n t h e 3 E x h o r i z o n a n d r e d o x c o n c e n t r a t i o n s i n t h e 3 t h h o r i z o n . 3 3 3 L e c r x r ‘ A D D I T C o m a l m p o r E r a g i t P a p e r : P a p e r : M o d e l P r i R e E v C P S _ m m a m , C s . r > . - _ s s . 1 . I n h . - A P P E N D I X B A D D I T I O N A L F R A G I P A N L I T E R A T U R E C O N T E N T S : I m p o r t a n t p a p e r s o n f r a g i p a n s F r a g i p a n p a p e r s a r r a n g e d b y s t u d y l o c a t i o n P a p e r s a r r a n g e d b y f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s P a p e r s a r r a n g e d b y f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d t h e i r m e c h a n i s m s M o d e l s o f ( o r c o n d i t i o n s f o r ) f r a g i p a n e v o l u t i o n P r o g r e s s i v e m o d e l s R e g r e s s i v e m o d e l s E v o l u t i o n m o d e l s L E G E N D : C P S - C o a s t a l P l a i n s e d i m e n t s L M R V - l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y a m . — a m o r p h o u s S . P . - s o i l p l a s m a S . F . — s o i l f a b r i c I n h . — i n h e r i t e d 3 3 4 / / - I / D e c a d e \ 1 9 4 0 I 9 7 I M P O R T A N T P A P E R S O N F R A G I P A N S T a b l e B . 1 . P a p e r s t h a t r e v i e w f r a g i p a n l i t e r a t u r e . A u t h o r ( s ) Y e a r W i n t e r s a n d S i m o n s o n 1 9 5 1 G l o c k e r a n d Q u a n d t 1 9 9 3 G r o s s m a n a n d C a r l i s l e 1 9 6 9 S m a l l e y a n d D a v i n 1 9 8 2 S m e c k a n d C i o l k o s z ( e d i t o r s ) 1 9 8 9 C i o l k o s z , W a l t m a n , a n d T h u r m a n 1 9 9 5 T a b l e B . 2 . P a p e r s t h a t h a v e m a d e n o t e w o r t h y c o n t r i b u t i o n s t o t h e f r a g i p a n l i t e r a t u r e , s o r t e d b y y e a r o f p u b l i c a t i o n . D e c a d e A u t h o r ( s ) Y e a r ( s ) W i n t e r s 1 9 4 2 1 9 4 0 S m i t h a n d B r o w n i n g 1 9 4 6 N i k i f o r o f f , H u m b e r t , a n d C a d y 1 9 4 8 F i t z p a t r i c k 1 9 5 6 K n o x 1 9 5 7 1 9 5 0 A n d e r s o n a n d W h i t e 1 9 5 8 G r o s s m a n e t a l . 1 9 5 9 a ; b ; c Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e 1 9 6 0 I h a a n d C l i n e 1 9 6 3 L y f o r d , G o o d l e t t , a n d C o a t e s 1 9 6 3 H u t c h e s o n a n d B a i l e y 1 9 6 4 1 9 6 0 H o r n a n d R u t l e d g e ; R u t l e d g e a n d H o r n 1 9 6 5 ; 1 9 6 5 D a n i e l s , N e t t l e t o n , M c C r a c k e n , a n d G a m b l e 1 9 6 6 O l s o n a n d H o l e 1 9 6 7 N e t t l e t o n e t a l . 1 9 6 8 a ; b P e t e r s o n , R a n n e y , C u n n i n g h a m , a n d M a t e l s k i 1 9 7 0 M i l l e r e t a l . 1 9 7 1 a ; b W a n g , N o w l a n d , a n d K o d a m a 1 9 7 4 1 9 7 0 R u h e , B r u n s o n , a n d H a l l 1 9 7 5 B u n t l e y , D a n i e l s , G a m b l e , a n d B r o w n 1 9 7 7 H a r l a n , F r a n z m e i e r , a n d R o t h 1 9 7 7 H a l l m a r k a n d S m e c k 1 9 7 9 3 3 5 ” W P l ‘ T T l T a b l e B . 2 . ( c o n t ’ d ) . D e c a d e A u t h o r ( s ) Y e a r ( s ) V a n V l i e t a n d L a n g h o r 1 9 8 1 N o r t o n , H a l l , S m e c k , a n d B i g h a m 1 9 8 4 l 1 9 8 0 V e n e m a n a n d L i n d b o 1 9 8 6 K a r a t h a n a s i s 1 9 8 7 a ; b H a b e c k e r , M c S w e e n e y , a n d M a d i s o n 1 9 9 0 a P a y t o n 1 9 9 2 ; 1 9 9 3 a ; b M i l l e r , C o o p e r , a n d R u s t 1 9 9 3 L i n d b o , R h o t o n , B i g h a m , H u d n a l l , J o n e s , S m e c k , a n d 1 9 9 4 1 9 9 0 T y l e r J a m e s , R a n s o m , a n d M i l e s 1 9 9 5 B r u c e 1 9 9 6 C o s t a n t i n i a n d N a p o l i 1 9 9 6 A s s a l l a y , J e f f e r s o n , S m a l l e y , a n d R o g e r s 1 9 9 8 2 0 0 0 L i n d b o , R h o t o n , H u d n a l l , S m e c k , B i g h a m , a n d T y l e r 2 0 0 0 3 3 6 r l — r l . - . l L . l . _ . l l _ . F R A G I P A N P A P E R S A R R A N G E D B Y L O C A T I O N T a b l e B . 3 . P a p e r s o n f r a g i p a n s , s o r t e d b y s t u d y l o c a t i o n . L i s t i n g i s n o t m e a n t t o i n c l u d e a l l f r a g i p a n l i t e r a t u r e t o d a t e . T h e s e s a n d d i s s e r t a t i o n s a r e n o t i n c l u d e d . N O R T H A M E R I C A C A N A D A P a p e r S t u d y l o c a t i o n S i t e s t r a t i g r a p h y D e K i m p e , 1 9 7 0 Q u e b e c g l a c i a l t i l l D e K i m p e a n d . . M c K e a g u e , 1 9 7 4 Q u e b e c g l a c r a l t i l l D e K i m p e e t a l . , . . . . 1 9 7 2 ; 1 9 7 6 ; 1 9 8 3 Q u e b e c g l a c 1 a l t i l l o v e r b e d r o c k o r g l a c r a l t i l l C r a m p t o n , 1 9 8 5 B r i t i s h C o l u m b i a g l a c i a l a l l o v e r e a r l y T e r t i a r y s e d i m e n t s W a n g e t a l . , 1 9 7 4 N o v a S c o t i a g l a c i a l t i l l U N I T E D S T A T E S N O R T H E A S T G i l e , 1 9 5 8 N e w H a m p s h i r e g l a c i a l t i l l L i n d b o a n d V e n e m a n , . . 1 9 9 3 a ; b M a s s a c h u s e t t s g l a c 1 a l t i l l L y f o r d e t a l . , 1 9 6 3 M a s s a c h u s e t t s g l a c i a l t i l l V e n e a n d B o d m e , M a s s a c h u s e t t s g l a c i a l t i l l 1 9 8 2 1 1 ; : a n d L i n d b o , M a s s a c h u s e t t s g l a c i a l t i l l C a r l i s l e e t a l . , 1 9 5 7 N e w Y o r k g l a c i a l t i l l , w a t e r - d e p o s i t e d s e d i m e n t s F r i t t o n a n d O l s o n , 1 9 7 2 N e w Y o r k g l a c i a l t i l l F r i t t o n e t a l . , 1 9 8 3 N e w Y o r k g l a c i a l t i l l : 3 9 1 ' 5 0 7 5 5 m a n a n d C l i n e , N e w Y o r k g l a c i a l t i l l ( m o s t l y ) J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 N e w Y o r k l a k e s e d i m e n t s K n o x , 1 9 5 7 N e w Y o r k g l a c i a l t i l l , w a t e r - s o r t e d m a t e r i a l P a r l a n g e e t a l . , 1 9 8 9 N e w Y o r k g l a c i a l t i l l 3 3 7 : 1 * e C i o l k o . » D a n i e l s D a y e t a P e t e r s o r l l X l l h l l o r ‘ F ‘ S m i t h a . L i n b 3 ¢ \ . O L . : \ : C r \ T a b l e B . 3 . ( c o n t ’ d ) . N O R T H E A S T ( C O N T ’ D ) P a p e r S t u d } l o c a t i o n S i t e s t r a t i g r a p h y a l l u v i u m , c o l l u v i u m , g l a c i a l t i l l , C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 P e n n s y l v a n i a l a c u s t r i n e a n d t u r b a t e d r e s i d u a l m a t e r i a l s , l o e s s D a n i e l s a n d F r i t t o n , 1 9 9 4 P e n n s y l v a n i a c o l l u v i u m D a y e t a l . , 1 9 9 8 P e n n s y l v a n i a g l a c i a l t i l l . a e o l i u m , c o l l u v i u m , a l l u v i u m , P e t e r s o n e t a l . , 1 9 7 0 P e n n s y l v a m a l a c u s t r i n e d e p o s i t s , g l a c i a l t i l l R a n n e y e t a l . , 1 9 7 5 P e n n s y l v a n i a c o l l u v r u m , g 1 a c 1 a l t i l l , I O I S S ' r e 5 1 d u u m , t e r r a c e d e p o s r t s N i k i f o r o f f e t a l . , 1 9 4 8 M a r y l a n d C P S S m i t h a n d B r o w n i n g , 1 9 4 6 W e s t V i r g i n i a r e s i d u u m L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 8 9 N o r t h e a s t e r n U . S . S O U T H E A S T D a n i e l s e t a l . , 1 9 6 6 N o r t h C a r o l i n a t e r r a c e m a t e r i a l N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a ; b N o r t h C a r o l i n a C P S S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 S o u t h C a r o l i n a u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s S m i t h a n d D a n i e l s , 1 9 8 9 S o u t h e a s t e r n U . S . M I D W E S T M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 M i n n e s o t a g l a c i a l t i l l Y a s s o l o u a n d W h i t e s i d e 1 9 6 0 n o r t h e r n L P O f l a c i a l t i l l g ’ M i c h i g a n 3 B o c k h e i m , 1 9 9 7 U P o f M i c l u g a n g l a c r a l t i l l , d e b r i s fl o w , g l a c 1 a l a n d W i s c o n s m o u t w a s h l o e s s o v e r g l a c i a l t i l l o r d e b r i s . . f l o w ; e o l i a n m a t e r i a l o v e r H a b e c k e r e t a l . , 1 9 9 0 a ; b W i s c o n s m . . s e d i m e n t - fl o w d e p o s r t o v e r g l a c i a l t i l l K a b r i c k e t a l . , 1 9 9 7 W i s c o n s i n e o h a n " P a t e “ o v e r g l a c 1 a 1 fi l l o r d e b r i s - fl o w s e d m ' i e n t O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 W i s c o n s i n g l a c i a l d r i f t G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 a ; b ; c I l l i n o i s l o e s s A n d e r s o n a n d W h i t e , 1 9 5 8 I n d i a n a l o e s s 3 3 8 1 5 O ’ 5 1 W “ ’ “ ‘ ; 3 . 3 5 ‘ 9 9 5 9 9 3 ’ 9 9 ” ; ? a I ( ‘ " s a “ u 1 ’ ; : 2 f a ( 1 ‘ ‘ : 5 T a b - l M I D ' _ _ . _ i ' D u n c a r . H a r l a n . — 3 H a r l a n | l i a u s b a " / f I V T a b l e B . 3 . ( c o n t ’ d ) . M I D W E S T ( C O N T ’ D ) P a p e r S t u d y l o c a t i o n S i t e s t r a t i g r a p h y D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 I n d i a n a 1 1 0 $ ; o v e r p 3 1 8 0 8 0 1 ( i n g l a c 1 a 1 s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a H a r l a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 7 I n d i a n a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 I n d i a n a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) M a u s b a c h e t a l . , 1 9 8 2 I n d i a n a l o e s s o v e r p e d i s e d i m e n t o v e r p a l e o s o l o v e r b e d r o c k N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 I n d i a n a l o e s s o v e r p a l e o s o l S g e g i h a r d t a n d F r a n z m e i e r , I n d i a n a l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l ) S t e i n h a r d t e t a l . , 1 9 8 2 I n d i a n a l o e s s o v e r p a l e o s o l T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 I n d i a n a l o e s s o v e r v a r i a b l e m a t e r i a l s M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ; b O h m a n d . s i l t y m a n t l e o v e r g l a c i a l t i l l P e n n s y l v a m a H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 a ; b O h i o g l a c i a l t i l l N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 ; 1 9 8 4 O h i o l o e s s R a n s o m e t a l . , 1 9 8 7 a ; b O h i o l o e s s o v e r p a l e o s o l c o l l u v i u m , g l a c i a l t i l l , g l a c i a l S m e c k , 2 0 0 0 O h i o o u t w a s h , l o e s s , r e s i d u u m , v a l l e y - fi l l m a t e r i a l S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 O h i o g l a c i a l t i l l , l o e s s o v e r c o l l u v m m o r r e s r d u u m o r g l a c r a l t i l l l o e s s o v e r c o l l u v i u m ( w i t h T h o m p s o n a n d S m e c k , 1 9 8 3 O h i o p a l e o s o l ) o v e r a l l u v i u m o r l a c u s t r i n e c l a y o r r e s i d u u m A l d r i c h , 1 9 8 4 M i s s o u r i l o e s s , p e d i s e d i m e n t , r e s i d u u m B l a n c h a r e t a l . , 1 9 7 8 M i s s o u r i r e s i d u u m G r o s s , 1 9 8 4 M i s s o u r i r e s i d u u m J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 M i s s o u r i l o e s s o v e r e r o s r o n a l l a g c o n c e n t r a t e o v e r r e s r d u u m K r u s e k o p f , 1 9 4 2 M i s s o u r i r e s i d u u m B a i l e y , 1 9 6 4 K e n t u c k y l o e s s , r e s i d u u m H u t c h e s o n e t a l . , 1 9 5 9 K e n t u c k y l o e s s K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a ; b ; 1 9 8 9 K e n t u c k L l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m 3 3 9 1 . ; . I . ; l \ l . . ~ s . . . l \ l T i l l : l K l H N . I I I . . \ T a b l e B . 3 . ( c o n t ’ d ) . M I D W E S T ( C O N T ’ D ) P a p e r S t u d y l o c a t i o n S i t e s t r a t i g r a p h y N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s , K e n t u c k a l l u v i u m , l o e s s , l o e s s o v e r 1 9 9 6 y b e d r o c k o r C P S o r g l a c i a l t i l l . M i s s i s s i p p i a n d . H u t c h e s o n a n d B a r l e y , 1 9 6 4 O h i o R i v e r s r e s r d u u m l o e s s o v e r l e s s p e r m e a b l e F r a n z m e i e r e t a l . , 1 9 8 9 M i d w e s t m a t e r i a l ( b e d r o c k , p a l e o s o l s , g l a c i a l t i l l ) R u h e e t a l . , 1 9 7 5 M i d w e s t l o e s s o v e r p a l e o s o l S O U T H C E N T R A L H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 A r k a n s a s r e s i d u u m R u t l e d g e a n d H o r n , 1 9 6 5 A r k a n s a s r e s i d u u m T e n n e s s e e l o e s s o v e r C P S M c C r a c k e n a n d W e e d , 1 9 6 3 ( N o r t h C a r o l i n a ) ( C P S ) w e s t e r n T e n n e s s e e B u n t l e y e t a l . , 1 9 7 7 a n d a d j a c e n t s t a t e s l o e s s B r y a n t , 1 9 8 9 L M R V l o e s s L i n d b o e t a l . , 1 9 9 4 ; 1 9 9 5 ; 1 9 9 7 ; 2 0 0 0 L M R V l o e s s , l o e s s o v e r C P S o r a l l u v i u m L i n d b o a n d R h o t o n , 1 9 9 6 L M R V l o e s s o v e r C P S R h o t o n , 1 9 9 0 L M R V l o e s s R h o t o n e t a l . , 1 9 9 0 ; 1 9 9 3 ; 1 9 9 8 L M R V l o e s s , l o e s s o v e r C P S R h o t o n a n d T y l e r , 1 9 9 0 L M R V l o e s s V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r , 1 9 6 6 M i s s i s s i p p i C P S , l o e s s D a b n e y a n d S e l i m , 1 9 8 7 L o u i s i a n a l o e s s I n m a n e t a l . , 1 9 8 9 L o u i s i a n a l o e s s L y n n a n d G r o s s m a n , 1 9 7 0 T e x a s u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s H u d n a l l a n d W i l l i a m s , 1 9 8 9 S o u t h C e n t r a l U S . W i n t e r s , 1 9 4 2 $ 3 1 s t 2 : 2 : 3 < 3 ’ a l l u v i u m , C P S , l o e s s , r e s i d u u m 3 4 0 _ T a b l e W e s r i — — — | E o s h e r a - l c h a r g l . l c h a n 1 l j l i l i i l i i g O U T S I E U R O P K B o u l i o n \ A F i t z p a t r K C O l l i n s \ P a V i o n , T X , P a y t o n T a b l e B . 3 . ( c o n t ’ d ) . W E S T P a p e r S t u d y l o c a t i o n S i t e s t r a t i g l p h y F o s b e r g e t a l . , 1 9 7 9 I d a h o v o l c a n i c a s h M c D a n i e l a n d F a l e n , 1 9 9 4 I d a h o l o e s s o v e r b e d r o c k M c D a n i e l e t a l . , 2 0 0 1 I d a h o l o e s s o v e r p a l e o s o l W h i t t i g e t a l . , 1 9 5 7 O r e g o n l o e s s ( a d m i x e d W i t h v o l c a n i c a s h ) o v e r a p a l e o s o l O U T S I D E O F N O R T H A M E R I C A E U R O P E B o u l t o n a n d D e n t , 1 9 7 4 I c e l a n d g l a c i a l t i l l F i t z p a t r i c k , 1 9 5 6 S a l a d a n d v a r i a b l e , b u t m o s t l y g l a c i a l t i l l o r w a y L y f o r d a n d T r o e d s s o n , 1 9 7 3 S w e d e n g l a c i a l t i l l C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 I r e l a n d r e s i d u u m P a y t o n , 1 9 8 3 B r i t a i n v a r i a b l e . . a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r P a y t o n , 1 9 9 2 ’ 1 9 9 3 a , b E n g l a n d g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 W a l e s g l a c i a l t i l l , s o l i f l u c t i o n d e p o s i t s B u l l a n d B r i d g e s , 1 9 7 8 W a l e s n o i n f o r m a t i o n p r o v i d e d L a n g o h r a n d P a j a r e s , 1 9 8 3 B e l g i u m l o e s s L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 B e l g i u m l o e s s L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 B e l g i u m e o l i a n m a t e r i a l T a v e r n i e r a n d M a r é c h a l , 1 9 5 7 B e l g i u m l o e s s o v e r l o a m y d e p o s i t V a n V l i e t a n d L a n g h o r , 1 9 8 1 8 8 1 3 1 u m a n d l o e s s n o r t h e r n F r a n c e . . . B e l g i u m a n d V a n V l i e t - L a n c e , 1 9 8 5 l o e s s n o r t h e r n F r a n c e B r u c k e r t a n d B e k k a r y , 1 9 9 2 F r a n c e r e 3 1 d u u m o r e o h a n m a t e r i a l o v e r b e d r o c k A j m o n e M a r s a n e t a l . , 1 9 9 4 I t a l y a l l u v i u m A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , . I t a l y a l l u v 1 u m 1 9 8 9 C o s t a n t i n i a n d N a p o l i , 1 9 9 6 I t a l y a l l u v i u m , c o l l u v i u m B r o o k s e t a l . , 1 9 9 5 n o r t h w e s t E u r o p e n o i n f o r m a t i o n p r o v i d e d V a n V l i e t - L a n c e , 1 9 9 8 m o s t l y E u r o p e v a r i a b l e 3 4 1 T a b l e B . 3 . ( c o n t ' d ) . S O U T H E R N H E M I S P H E R E P a p e r S t u d y l o c a t i o n S i t e s t r a t i g r a p h y B o u l e t e t a l . , 1 9 9 8 B r a z i l s a n d y c l a y d e p o s i t s , r e s i d u u m B r u c e , 1 9 9 6 N e w Z e a l a n d l o e s s M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 9 1 N e w Z e a l a n d e o l i a n m a t e r i a l P a r fi t t e t a l . , 1 9 8 4 N e w Z e a l a n d l o e s s S c o t t e r e t a l . , 1 9 7 9 N e w Z e a l a n d l o e s s 3 4 2 T a h S O I L I ( P a p e r 1 S t u d y . l T i n t e r I . S O U l l l ' ‘ V a r i a b l A n d e r ‘ l n d i a r C i l e , 1 l C r o s s ‘ H u t c l m H u m \ : a n d l D e m l : Q u e t \ D e K j i H a r k I n d i a ‘ \ 0 r t . . 1 1 1 ; r | P A P E R S A R R A N G E D B Y F R A G I C - P R O P E R T Y A G E N T S T a b l e B . 4 . S e l e c t e d p a p e r s g r o u p e d b y g e n e r a l t r a g i c - p r o p e r t y a g e n t ( s ) a n d a d d i t i o n a l l y s o r t e d b y y e a r . S o i l p l a s m a ( S . P . ) r e f e r s t o s o i l m a t e r i a l t h a t i s c a p a b l e o f b e i n g t r a n s l o c a t e d , r e o r g a n i z e d , o r c o n c e n t r a t e d b y p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( B r e w e r , 1 9 6 4 ) a n d i s s i m i l a r t o t h e ” fi n e m a t e r i a l ” o f S t o o p s a n d J o n g e r i u s ( 1 9 7 5 ) a n d B u l l o c k e t a 1 . ( 1 9 8 5 ) . S o i l f a b r i c ( fl ) r e f e r s t o t h e o r g a n i z a t i o n o r s p a t i a l a r r a n g e m e n t o f a l l s o i l c o n s t i t u e n t s ( B u l l o c k e t a l . , 1 9 8 5 ) . I n h e r i t e d ( I n h . ) r e f e r s t o a n y s o i l f e a t u r e t h a t w a s i n h e r i t e d f r o m a p r e e x i s t i n g s o i l ( p a l e o s o l ) o r p a r e n t m a t e r i a l . S O I L P L A S M A P a p e r F r a g i c - p r o p e r t y a g e n t f _ fl S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a S . F . I n h . W i n t e r s , 1 9 4 2 s o l u b l e 5 1 0 2 a s c e m e n t i n g S o u t h - c e n t r a l a n d r n i d w e s t e r n U . S . ; v a r i a b l e m a t e r i a l s a g e n t A n d e r s o n a n d W h i t e , 1 9 5 8 F e o x i d e a s c e m e n t i n g a g e n t I n d i a n a ; l o e s s G i l e , 1 9 5 8 d e n s e - p a c k i n g o f i n t e r s t i c e s N e w H a m p s h i r e ; g l a c i a l t i l l w i t h fi n e s G r o s s m a n e t a l . , 1 9 5 9 b I l l i n o i s ; l o e s s s e s q u i o x i d e a s b o n d i n g a g e n t H u t c h e s o n e t a l . , 1 9 5 9 p a c k i n g o f d i s p e r s e d c l a y K e n t u c k y ; l o e s s p a r t i c l e s H o r n a n d R u t l e d g e , 1 9 6 5 c l a y , s e s q u i o x i d e s a s A r k a n s a s ; r e s i d u u m c e m e n t i n g a g e n t V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r , 1 9 6 6 o r i e n t e d c l a y a s c e m e n t i n g M i s s i s s i p p i ; C P S , l o e s s a g e n t G r o s s m a n a n d C a r l i s l e , 1 9 6 9 ( r e v i e w p a p e r ) c l a y a s b o n d i n g a g e n t D e K i m p e , 1 9 7 0 h i g h i l l i t e c o n t e n t , a m . Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l m a t e r i a l ( 8 1 0 2 a n d F e o x i d e ) D e K i m p e a n d M c K e a g u e , 1 9 7 4 c l a y - p a c k i n g Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 a l u m i n o s i l i c a t e ( o r j u s t I n d i a n a ; s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) S i O z ) a s b i n d i n g a g e n t N o r t o n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 8 I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l S i O z ( o r s i l i c a t e ) a s b o n d i n g a g e n t 3 4 3 T a h S O I l ‘ P a p e r S t u d y ' l n d i a n l t i l l ) I : S l e i r h l n d i a n . L I l ' e n e r r l l l a s s a i : V a r i a b l e \ S O I L r T a b l e 3 . 4 . ( c o n t ’ d ) . S O I L P L A S M A ( C O N T ’ D ) P a p e r _ _ _ _ _ F _ r : s i s : m 2 e £ t _ y g s e n t W 1 % S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a fi r S . F . I n h . S t e i n h a r d t a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 9 S i O z ( a s s o c i a t e d w i t h c l a y ) a s I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n g l a c i a l b i n d i n g a g e n t t i l l ) S t e i n h a r d t e t a l . , 1 9 8 2 S i O z - r i c h m a t e r i a l a s b o n d i n g I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l a g e n t V e n e m a n a n d L i n d b o , 1 9 8 6 c l a y m i n e r a l s a s c e m e n t i n g M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l a g e n t K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b h i g h l y s i l i c e o u s a m . K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g a g e n t A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t , 1 9 8 9 a m . S i 0 2 a s s o c i a t e d w i t h F e I t a l y ; a l l u v i u m o x i d e s K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 a m . S i O z a s b i n d i n g a g e n t K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 h y d r o u s o x i d e s o f S i a n d A l a s O h i o ; g l a c i a l t i l l , l o e s s , l o e s s o v e r b o n d i n g a g e n t c o l l u v i u m o r r e s i d u u m o r g l a c i a l t i l l T r e m o c o l d i e t a l . , 1 9 9 4 s i l i c o n - r i c h c e m e n t i n g m a t e r i a l I n d i a n a ; l o e s s o v e r v a r i a b l e m a t e r i a l s N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s , 1 9 9 6 c l a y a n d a m . ” b i n d i n g ” p h a s e K e n t u c k y ; a l l u v i u m , l o e s s , l o e s s o v e r v a r i a b l e m a t e r i a l s S O I L F A B R I C P a p e r p _ . , L M F r a g i c - p r o p e r t y a g g n t _ _ _ _ S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S . P . S o i l f a b r i c I n h . N i k i f o r o f f e t a l . , 1 9 4 8 c l o s e - p a c k i n g o f p r i m a r y p a r t i c l e s , M a r y l a n d ; C P S i n t e r l o c k i n g g r a i n s S m i t h a n d B r o w n i n g , 1 9 4 6 d e n s e - p a c k i n g W e s t V i r g i n i a ; r e s i d u u m J h a a n d C l i n e , 1 9 6 3 c l o s e - p a c k i n g N e w Y o r k ; l a k e s e d i m e n t s L y n n a n d G r o s s m a n , 1 9 7 0 fi n e r m a t e r i a l s a s i n t e r g r a i n T e x a s ; u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s b r i d g e s 3 4 4 0 1 ' 9 1 ' 9 . 1 _ , l k h u o : N e w Z i n n e r ; l fi n n e s M i l l e r I \ l l n n e i l N H E P a p e r 1 ' S t u d } \ l F l l Z p a ! S c o t i a ' \ l t h I I O I I ‘ Q ‘ 1 [ V e n e r . . \ § ~ M a g i c S - o i p l r f o a m r b : i c e g l t t m z . _ T a b l e B . 4 . ( c o n t ’ d ) . S O I L F A B R I C ( C O N T ’ D ) P a p e r S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y - F A ” . _ _ _ . , . . n - , _ . * _ _ . _ ‘ + H — _ . _ . I n h . C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n , 1 9 8 0 I r e l a n d ; r e s i d u u m d e n s e - p a c k e d s i l t c o n c e n t r a t i o n s C r a m p t o n , 1 9 8 5 B r i t i s h C o l u m b i a ; g l a c i a l t i l l o v e r e a r l y T e r t i a r y s e d i m e n t s i n t e r l o c k i n g m a t r i x o f d i f f e r e n t g r a i n s i z e s M c I n t o s h a n d K e m p , 1 9 9 1 N e w Z e a l a n d ; e o l i a n m a t e r i a l d i s r u p t i o n o f p o r e s M i l l e r , 1 9 9 1 M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l c l o s e - p a c k i n g ; i n t e r g r a i n c l a y b r i d g i n g M i l l e r e t a l . , 1 9 9 3 M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l c l o s e - p a c k i n g I N H E R I T E D P a p e r S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y p " F r i g i c - p r o p e r t y a g e n t S . F . S . F . I n h e r i t e d - F i t z p a t r i c k , 1 9 5 6 S c o t l a n d a n d N o r w a y ; v a r i a b l e ( g l a c i a l t i l l ) f r o m p a r e n t m a t e r i a l L y f o r d a n d T r o e d s s o n , 1 9 7 3 S w e d e n ; g l a c i a l t i l l f r o m p a r e n t m a t e r i a l V e n e m a n a n d B o d i n e , 1 9 8 2 M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l f r o m p a r e n t m a t e r i a l V a n V l i e t - L a n o ' e ' , 1 9 8 5 r e v i e w p a p e r ; l o e s s f r o m p a r e n t m a t e r i a l B r u c e , 1 9 9 6 N e w Z e a l a n d ; l o e s s f r o m a p a l e o s o l 3 4 5 T a b l e B . 4 . ( c o n t ’ d ) . S O I L P L A S M A A N D S O I L F A B R I C P a p e r _ _ _ _ _ _ _ _ F r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a S o i l f a b r i c I n h . G r o s s m a n a n d C l i n e , 1 9 5 7 s i l i c a t e c l a y a s b o n d i n g v e r y fi n e s a n d N e w Y o r k ; g l a c i a l t i l l ( m o s t l y ) a g e n t a n d S i l t m a t r i x K n o x , 1 9 5 7 c l a y a n d m i x e d g e l s a s i n t e r g r a i n N e w Y o r k ; g l a c i a l t i l l a n d w a t e r - b o n d i n g a g e n t b r i d g i n g s o r t e d m a t e r i a l Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e , 1 9 6 0 n o n e x p a n d a b l e c l a y , c l o s e - p a c k i n g , n o r t h e r n L P o f M i c h i g a n ; g l a c i a l p r e c i p i t a t i o n o f A l m a t r i x r e - t i l ] a r r a n g e m e n t , i n t e r g r a i n b r i d g i n g H u t c h e s o n a n d B a i l e y , 1 9 6 4 c l a y m o r t a r t i g h t l y p a c k e d M i s s i s s i p p i a n d O h i o R i v e r s ; s i l t p a r t i c l e s r e s i d u u m O l s o n a n d H o l e , 1 9 6 7 c l a y a n d p o s s i b l y F e i n t e r g r a i n W i s c o n s i n ; g l a c i a l d r i f t o x i d e s a s c e m e n t i n g a g e n t b r i d g i n g N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 a a l u m i n a a n d / o r S i O z a s d e n s e - p a c k i n g N o r t h C a r o l i n a ; C P S c e m e n t i n g a g e n t s N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b a c c u m u l a t i o n o f A 1 c o l l a p s e o f N o r t h C a r o l i n a ; C P S c o m p o u n d s m a t r i x W a n g e t a l . , 1 9 7 4 c l a y i n t e r g r a i n N o v a S c o t i a ; g l a c i a l t i l l b r i d g i n g D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 6 c l a y ( i l l i t i c i n n a t u r e ) i n t e r g r a i n Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l o v e r b e d r o c k b r i d g i n g o r g l a c i a l t i l l B u l l a n d B r i d g e s , 1 9 7 8 a m . S i O z b r i d g i n g W a l e s ; a n a b s t r a c t m a t e r i a l T h o m p s o n , 1 9 8 0 c l a y , a m . c e m e n t s c l o s e — p a c k i n g , O h i o ; l o e s s o v e r c o l l u v i u m o v e r i n t e r g r a i n C 1 3 ) “ a l l u v i u m o r l a c u s t r i n e c l a y o r b r i d g i n g r e s i d u u m N o r t o n e t a l . , 1 9 8 3 p o o r l y c r y s t a l l i z e d i n t e r g r a i n O h i o ; 1 0 9 5 3 h y d r o u s o x i d e ( o f S i a n d b r i d g i n g A l ) N o r t o n e t a l . , 1 9 8 4 h y d r o u s a l u m i n o s i l i c a t e i n t e r g r a i n O h i o ; l o e s s ( p o s s i b l y a s s o c i a t e d w i t h b r i d g i n g c l a y ) 3 4 6 T a b l e B . 4 . ( c o n t ’ d ) . S O I L P L A S M A A N D S O I L F A B R I C ( C O N T ’ D ) P a p e r _ _ _ . 1 , fi r e s i s t e t e e s n y a g e n t s - I S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a S o i l f a b r i c I n h . B r i d g e s a n d B u l l , 1 9 8 3 a m . S i 0 2 i n t e r g r a i n W a l e s ; g l a c i a l t i l l b r i d g i n g G r o s s , 1 9 8 4 i l l u v i a l c l a y , a m . m a t e r i a l s c l o s e - p a c k i n g M i s s o u r i ; r e s i d u u m P a r fi t t e t a l . , 1 9 8 4 w e a t h e r i n g p r o d u c t s l o w p o r o s i t y N e w Z e a l a n d ; l o e s s K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 a a m . S i O z p h a s e a s b i n d i n g c l o s e - p a c k i n g K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r a g e n t ; c l a y m o r t a r r e s i d u u m B r y a n t , 1 9 8 9 b i n d i n g a g e n t s c l o s e - p a c k i n g L M R V ; l o e s s J a m e s e t a l . , 1 9 9 5 c h e m i c a l c e m e n t i n g a g e n t c l o s e - p a c k i n g M i s s o u r i ; l o e s s o v e r e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e o v e r r e s i d u u m D u n c a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 9 9 a l u m i n o s i l i c a t e a s i n t e r g r a i n I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n c e m e n t i n g a g e n t b r i d g i n g g l a c i a l d r i f t ) S O I L P L A S M A A N D I N H E R I T E D P a p e r F r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a S . F . I n h e r i t e d D e K i m p e e t a l . , 1 9 7 2 c o m p a c t c l a y f r o m p a r e n t Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l ( s o m e o v e r b e d r o c k m a t e r i a l o r g l a c i a l t i l l H a l l m a r k a n d S m e c k , 1 9 7 9 b p r e c i p i t a t e d a m . p h a s e f r o m p a r e n t O h i o , g l a c i a l t i l l ( o f A 1 , S i , a n d F e ) m a t e r i a l P a y t o n , 1 9 9 2 i l l u v i a l c l a y a n d s i l t f r o m p a r e n t E n g l a n d ; a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r i n fi l l e d V O i d S m a t e r i a l g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s 3 4 7 T a b l e B . 4 . ( c o n t ’ d ) . S O I L F A B R I C A N D I N H E R I T E D P a p e r ’ w W _ m ” F r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S . P . S o i l f a b r i c I n h e r i t e d A n t o i n e , 1 9 7 0 s i l i c a t e c l a y a s i n t e r g r a i n f r o m p a r e n t M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l b r i d g i n g m a t e r i a l m a t e r i a l L o z e t a n d H e r b i l l i o n , 1 9 7 1 c l o s e - p a c k i n g e i t h e r t y p e B e l g i u m ; e o l i a n m a t e r i a l i m p l i e d L a n g o h r a n d V e r m e i r e , 1 9 8 2 c o m p a c t e d , n o n - c e m e n t e d e i t h e r t y p e B e l g i u m ; l o e s s i m p l i e d S O I L P L A S M A , S O I L F A B R I C , A N D I N H E R I T E D P a p e r L _ _ _ _ M W i g g l e - p r o p e r t y a g e n t s S t u d y l o c a t i o n ; s t r a t i g r a p h y S o i l p l a s m a S o i l f a b r i c I n h e r i t e d L y f o r d e t a l . , 1 9 6 3 n o n - e x p a n d i n g d e n s e m a t r i x f r o m p a r e n t M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l k i n d s o f c l a y m a t e r i a l M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 b c l a y c o n t e n t p a r t i c l e f r o m p a r e n t O h i o a n d P e n n s y l v a n i a ; s i l t y a r r a n g e m e n t m a t e r i a l m a n t l e o v e r g l a c i a l t i l l S m i t h a n d C a l l a h a n , 1 9 8 7 F e o x y h y d r o x i d e s d e n s e - p a c k i n g f r o m p a r e n t S o u t h C a r o l i n a ; w i t h c l a y m i n e r a l s m a t e r i a l u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s ( a n d a h y d r o u s a l u m i n o s i l i c a t e ) a s c e m e n t i n g a g e n t s L i n d b o a n d V e n e m a n , 1 9 9 3 a ; b c u t a n s i n t e r g r a i n f r o m p a r e n t M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l b r i d g e s m a t e r i a l P a y t o n , 1 9 9 3 a i l l u v i a l c l a y c l o s e - p a c k e d , f r o m p a r e n t E n g l a n d ; a l l u v i u m , g l a c i o - p a c k i n g i n t e r g r a i n m a t e r i a l d e l t a i c o r - l a c u s t r i n e s e d i m e n t s b r i d g i n g b y “ 0 ‘ " s w e l l i n g c l a y s 3 4 8 “ ! ) P W l P A P E M E C I n t h e t h e i r r p a p e r : a r e 1 1 5 : a l s o p : I A u t h i 5 0 ' l . 2 . 3 . R E L ! T h i s i n 0 n t h e i n m o c f r a g i c ‘ e m i r o A n t o i M l B r u c e P A P E R S A R R A N G E D B Y F R A G I C - P R O P E R T Y A G E N T S A N D T H E I R M E C H A N I S M S I n t h i s s e c t i o n , I p r o v i d e a b r i e f s u m m a r y o f t h e g e n e r a l f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d t h e i r m e c h a n i s m s a s p r e s e n t e d ( a n d f a v o r e d ) b y t h e a u t h o r ( s ) o f a s e l e c t n u m b e r o f p a p e r s . T h e s e p a p e r s h a v e b e e n g r o u p e d b y m e c h a n i s m , b a s e d o n m y j u d g e m e n t , a n d a r e l i s t e d a l p h a b e t i c a l l y w i t h i n e a c h g r o u p . A g e n e r a l d e s c r i p t i o n o f e a c h m e c h a n i s m i s a l s o p r o v i d e d . P a p e r s u m m a r i e s a r e p r e s e n t e d i n t h e f o l l o w i n g f o r m a t : A u t h o r ( s ) ( y e a r ) S t u d y l o c a t i o n ; s i t e s t r a t i g r a p h y ; [ s p e c i fi c h y p o t h e s i s t e s t e d o r p r o p o s e d ] 1 . g e n e r a l f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t ( s ) f a v o r e d i n p a p e r 2 . m e c h a n i s m ( s ) f o r f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t ( s ) f a v o r e d i n p a p e r 3 . b r i e f e x p l a n a t i o n o f fi n d i n g s w i t h r e s p e c t t o f r a g i c - p r o p e r t y a g e n t s a n d t h e i r m e c h a n i s m s R E L I C T P R O C E S S E S T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h a n e n v i r o n m e n t t h a t n o l o n g e r a c t o n t h e p a r e n t m a t e r i a l s ( g e o g e n i c p r o c e s s e s ) o r p a l e o s o l s ( p e d o g e n i c p r o c e s s e s ) f o u n d i n m o d e r n p r o f i l e s . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a s s o c i a t e f r a g i p a n s a n d f r a g i c - h o r i z o n d e v e l o p m e n t w i t h g e o g e n i c o r p e d o g e n i c p r o c e s s e s o f p a s t e n v i r o n m e n t a l r e g i m e s ( i . e . , a n y r e g i m e o t h e r t h a n t h e m o d e r n r e g i m e ) . A n t o i n e ( 1 9 7 0 ) M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l f a b r i c , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . r e l i c t p r o c e s s e s ( g e o g e n i c ) 3 . s i l i c a t e c l a y s w e r e f o u n d t o b r i d g e s a n d a n d s i l t g r a i n s i n t h e f r a g i p a n ; w h e n R o c k w o o d s o i l s a r e m a p p e d o n d r u m l i n s , t h e y e x h i b i t f r a g i c p r o p e r t i e s i n t h e i r B t h o r i z o n ; t h i s r e l a t i o n s h i p s u g g e s t e d t h a t t h e r e i s a l i n k b e t w e e n t h e g l a c i a l h i s t o r y o f t h e p a r e n t m a t e r i a l s a n d t h e p r e s e n c e o f t h e f r a g i p a n ; t h u s , A n t o i n e c o n c l u d e d t h a t t h e f r a g i p a n s e x a m i n e d a r e i n h e r i t e d f e a t u r e s o f t h e C h o r i z o n : M i l l e r ( 1 9 9 1 ) a t t r i b u t e d t h e b e g i n n i n g o f t h e ’ d e n s e - t i l l — f r a g i p a n c o n t r o v e r s y ’ t o A n t o i n e ’ s c o n c l u s i o n B r u c e ( 1 9 9 6 ) N e w Z e a l a n d ; l o e s s 1 . i n h e r i t e d ( f r o m p a l e o s o l ) 2 . r e l i c t ( t y p e n o t s p e c i f i e d ) 3 . f r a g i p a n s ( a t t h a t l o c a t i o n ) a r e p o l y g e n e t i c ( i . e . , c u r r e n t l y e x p e r i e n c i n g a s e c o n d c y c l e o f w e a t h e r i n g ) ; f r a g i p a n s f o r m e d b e f o r e u p p e r m o s t l a y e r o f l o e s s w a s d e p o s i t e d , s o t h e y w e r e b u r i e d h o r i z o n s 3 4 9 P C C I A t B u n t l e y e t a 1 . ( 1 9 7 7 ) w e s t e r n T e n n e s s e e a n d a d j a c e n t s t a t e s ; l o e s s 1 . 2 . 3 . n o a g e n t s p e c i fi e d r e l i c t ( t y p e n o t s p e c i fi e d ) , u n s p e c i fi e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s L o r i n g a n d G r e n a d a f r a g i p a n s a r e g e m o f p r e - P e o r i a n w e a t h e r i n g t h a t h a v e u n d e r g o n e s u b s e q u e n t m o d i f i c a t i o n b y m o d e r n p e d o g e n i c / e p i g e n i c p r o c e s s e s ; b r i t t l e z o n e u n d e r C h o r i z o n h a s f r a g i c p r O p e r t i e s ( b r i t t l e ) a n d m a y b e p r e c u r s o r t o f r a g i p a n f o r m a t i o n ; L i n d b o e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) r e f u t e d t h i s p r o p o s a l b e c a u s e t h e y f o u n d t h a t t h e s e f r a g i p a n s ( i n l o e s s < 3 . 5 — m t h i c k ) c r o s s e d s t r a t i g r a p h i c b o u n d a r i e s N i k i f o r o f f e t a l . ( 1 9 4 8 ) M a r y l a n d ; C P S 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c r e l i c t ( t y p e n o t s p e c i f i e d ) , d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) o r f r o s t a c t i v i t y f r a g i p a n h a r d n e s s w a s f o u n d t o b e d u e t o c l o s e - p a c k i n g o f p r i m a r y p a r t i c l e s a n d i n t e r l o c k i n g o r i e n t a t i o n ; t h e s e f r a g i p a n s w e r e n o t c o n s i d e r e d a ” t r u e ” h o r i z o n b e c a u s e t h e y f o r m e d i n t h e l o w e r p a r t o f a m a n t l e b e f o r e i t w a s b u r i e d b y e o l i a n m a t e r i a l ; t h e s o i l f o r m e d i n t h e o v e r l y i n g e o l i a n m a t e r i a l ; r e g a r d l e s s o f i t s o r i g i n ( m u d c r a c k f r o m s h r i n k - s w e l l o r f r o s t a c t i o n ) , c r a c k i n g w a s t h o u g h t t o h a v e c o n t r i b u t e d t o t h e r e d u c t i o n o f v o l u m e a n d i n c r e a s e d d e n s i t y r e f u t e d p o s s i b i l i t y o f c e m e n t a t i o n b y S i O z , c l a y , a n d F e o x i d e s G L A C I A L W E I G H T P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s o r f r a g i c h o r i z o n s t o t h e w e i g h t o f a n o v e r l y i n g g l a c i e r a n d t h e s h e a r i n g a n d c r u s h i n g c a u s e d b y t h e g l a c i e r s o l e a s i t d e p o s i t s o r r e w o r k s t h e p a r e n t m a t e r i a l s . T h e s p e c i fi c p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s o r f r a g i c h o r i z o n s a t t r i b u t e d t o g l a c i a l w e i g h t a r e t y p i c a l l y d e n s e a n d c l o s e - p a c k e d f a b r i c s , c o m p a c t n e s s , a n d b r i t t l e n e s s . L y f o r d a n d T r o e d s s o n ( 1 9 7 3 ) S w e d e n ; g l a c i a l t i l l s e e ” f r o s t a c t i v i t y ” s e c t i o n B o u l t o n a n d D e n t ( 1 9 7 4 ) I c e l a n d ; g l a c i a l t i l l s e e ” m o r e t h a n t w o m e c h a n i s m s f a v o r e d ” s e c t i o n 3 5 0 F R O S T A C T I V I T Y T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h p e r m a f r o s t ( p e r e n n i a l l y f r o z e n g r o u n d ) , d e e p s e a s o n a l f r o s t , a n d m o d e r n f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e s o m e f r a g i p a n o r f r a g i c - h o r i z o n c h a r a c t e r i s t i c s ( e . g . , s h a r p u p p e r b o u n d a r y , c o n s i s t e n t d e p t h , p o l y g o n a l s t r u c t u r e , p l a t y o r l e n t i c u l a r s t r u c t u r e , w e a k l y d e v e l o p e d s o i l f a b r i c , v e s i c u l a r p o r e s , s h e a t h i n g o f fi n e s a r o u n d c o a r s e m a t e r i a l , s i l t c o n c e n t r a t i o n s , c o m p a c t n e s s a n d b r i t t l e n e s s , a n d p e d o r e l i c t s ) t o f r o s t a c t i v i t y . I n g e n e r a l , f r o s t a c t i v i t y c a n a f f e c t p e d o g e n e s i s i n t w o w a y s : ( 1 ) p r i o r t o p e d o g e n e s i s , w h i c h a f f e c t s c o n s o l i d a t e d p a r e n t m a t e r i a l s o r ( 2 ) d u r i n g p e d o g e n e s i s , w h i c h a f f e c t s t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e s o i l m a t r i x a t a m i c r o - o r m a c r o s c o p i c s c a l e ( V a n V l i e t - L a n c e , 1 9 9 8 ) . B r i d g e s a n d B u l l ( 1 9 8 3 ) W a l e s ; g l a c i a l t i l l , s o l i fl u c t i o n d e p o s i t s 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . r e l i c t ( g e o g e n i c ) f r o m f r o s t a c t i v i t y , p r e c i p i t a t i o n ( t y p e n o t s p e c i fi e d ) 3 . u s e d S E M ; c o m p a c t h o r i z o n s w e r e c o n s i d e r e d p r o d u c t s o f f o r m e r p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s w i t h s u b s e q u e n t i n t r o d u c t i o n o f c e m e n t i n g a g e n t ; a m . S i O z c o a t e d g a i n s a n d f o r m e d s i m p l e a n d c o m p o u n d b r i d g e s b e t w e e n g r a i n s ; S i O z r e d e p o s i t e d i n f o r m o f c r y s t a l e x t e n s i o n s , i n t e r g r a n u l a r b r i d g e s , a n d u b i q u i t o u s c r y p t o - c r y s t a l l i n e p r e c i p i t a t e o v e r a l l o r i g i n a l p a r t i c l e s ( l a s t o p t i o n s u g g e s t e d o n l y i n e x t r e m e c a s e s ) ; a u t h o r s f o u n d n o e v i d e n c e o f c e m e n t a t i o n d u e t o F e , A l , o r i l l u v i a l c l a y C o l l i n s a n d O ’ D u b h a i n ( 1 9 8 0 ) I r e l a n d ; r e s i d u u m 1 . s o i l f a b r i c 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . c r y o g e n i c o r i g i n ( p e r m a f r o s t w i t h a c t i v e l a y e r r e s u l t e d f r o m p e r i g l a c i a l c o n d i t i o n s ) w a s r e p o r t e d f o r s i l t c o n c e n t r a t i o n s , w h i c h w e r e t h o u g h t t o b e r e s p o n s i b l e f o r f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s ; f r a g i p a n c h a r a c t e r i s t i c s e n h a n c e d b y c o n t i n u e d p r e s s u r e b y l a t e r i c e - l e n s e g e n e r a t i o n , f r o s t - h e a v e , a l t e r n a t i n g f r e e z i n g - t h a w i n g p r o c e s s e s ; m o s t n o t a b l e f e a t u r e o f s i l t c o n c e n t r a t i o n s a r e d e n s i t y o f p a c k i n g o f i n d i v i d u a l s i l t g r a i n s a n d n e a r a b s e n c e o f p o r e s p a c e ; p e d o g e n e s i s p r o g r e s s i v e l y d e s t r u c t s a n d d i s t u r b s f r a g i p a n h o r i z o n s C r a m p t o n ( 1 9 8 5 ) B r i t i s h C o l u m b i a ; g l a c i a l t i l l o v e r e a r l y T e r t i a r y s e d i m e n t s 1 . s o i l f a b r i c 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 5 1 F i t z p a t r i c S c o t l a r i n l h e h e p e s t r a n r e ] ‘ 4 ’ I 9 ? " H a b e c k e l h v i s c c d e p o s 1 . n c 2 - I T : 3 . d t T C 9 \ 3 . p r e s s u r e t h a t c o m p a c t e d f r a g i p a n ( g i v i n g h a r d n e s s a n d p l a t y o r l e n t i c u l a r s t r u c t u r e ) w a s d u e t o p e r m a f r o s t ( i c e l e n s i n g ) d u r i n g a p e r i g l a c i a l p e r i o d ; t h i s c o m p a c t i o n h a s b e e n p r e s e r v e d t h r o u g h s u b s e q u e n t t h a w i n g a n d i n t e r l o c k i n g m a t r i x o f d i f f e r e n t g r a i n s i z e s i s r e t a i n e d ; v a r i a b i l i t y o f c u r r e n t f r a g i p a n c h a r a c t e r r e fl e c t s d i s t r i b u t i o n o f m o d e r n i n t e r n a l d r a i n a g e F i t z p a t r i c k ( 1 9 5 6 ) S c o t l a n d a n d N o r w a y ; v a r i a b l e , b u t m o s t l y g l a c i a l t i l l 1 . i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . f r o s t a c t i v i t y ( p e r m a f r o s t ) 3 . f r a g i p a n ( i n d u r a t e d l a y e r b e n e a t h s o i l ) w a s t h o u g h t t o b e a f o s s i l i z e d p e r m a f r o s t l a y e r ; p e r m a f r o s t r e s p o n s i b l e f o r s t r u c t u r a l f e a t u r e s ( e . g . , p l a t y s t r u c t u r e , d i s c o n t i n u o u s s p h e r i c a l o r v e s i c u l a r p o r e s , s h e a t h i n g o f fi n e m a t e r i a l a r o u n d s e p a r a t e s > 2 m m i n s i z e ) ; t h e s e f e a t u r e s w e r e e x p e r i m e n t a l l y r e p r o d u c e d b y f r e e z i n g a w e t m a s s o f s o i l H a b e c k e r e t a l . ( 1 9 9 0 a ) W i s c o n s i n ; l o e s s o v e r g l a c i a l t i l l o r d e b r i s f l o w ; e o l i a n m a t e r i a l o v e r s e d i m e n t - fl o w d e p o s i t o v e r g l a c i a l t i l l 1 . n o a g e n t s p e c i f i e d 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . d e e p p e r m a f r o s t d u r i n g a p e r i g l a c i a l p e r i o d ( p e r m a f r o s t m e l t e d f o l l o w i n g t h e r e t r e a t o f t h e W i n e g a r g l a c i a l i c e ( ~ 1 3 k a ) ) m a y h a v e i n fl u e n c e d f r a g i p a n ; e v i d e n c e o f f r o s t a c t i v i t y a r e v e s i c u l a r p o r e s , p l a t y s t r u c t u r e , r e v e r s e s o r t i n g , s i l t c o a t i n g s s u p e r i m p o s e d o n c l a y c o a t i n g s o r p a p u l e s , a n d d i s r u p t e d c l a y c o a t i n g s o r p a p u l e s L a n g o h r a n d P a j a r e s ( 1 9 8 3 ) B e l g i u m ; l o e s s 1 . i n h e r i t e d ( e i t h e r t y p e i m p l i e d ) 2 . f r o s t a c t i v i t y , u n s p e c i f i e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s 3 . f r a g i p a n s s e e m e d t o r e l a t e d t o p a s t p e d o g e n i c p r o c e s s e s ; d e g r a d a t i o n a l f e a t u r e s ( s k e l e t a n s a n d s k e l e s p o t s ) f o r m e d a f t e r t h e f r a g i p a n f o r m e d a n d g l e y i n g b e g a n L a n g o h r a n d V e r m e i r e ( 1 9 8 2 ) B e l g i u m ; l o e s s 1 . s o i l f a b r i c , i n h e r i t e d ( e i t h e r t y p e i m p l i e d ) 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 5 2 3 . f r a g i p a n s o c c u r o n l y i n s o i l s w i t h d e g r a d e d B t h o r i z o n s , w h i c h a l s o h a v e a l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y b e t w e e n l o e s s a n d a n i m p e r m e a b l e s u b s t r a t u m a t s e v e r a l m e t e r s d e p t h ; p e r c h e d w a t e r a t t h e d i s c o n t i n u i t y a c t e d a s a s u p p l y f o r t h e f o r m a t i o n o f i c e s e g r e g a t i o n l e n s e s d u r i n g p e r m a f r o s t a g g r a d a t i o n ; t h e c o m p a c t e d h o r i z o n r e m a i n e d a f t e r t h e p e r m a f r o s t t h a w e d ; s u b s e q u e n t l y , t h e f r a g i p a n i n h i b i t s w i n t e r w a t e r i n f i l t r a t i o n e x c e p t i n a r e a s t h a t t h e f r a g i p a n i s i n t e r r u p t e d ( e . g . , a l o n g o l d r o o t c h a n n e l s ) , t h u s c r e a t i n g t h e v e r t i c a l b l e a c h e d t o n g u e s t h a t e x t e n d i n t o t h e d e g r a d e d B t h o r i z o n L o z e t a n d H e r b i l l i o n ( 1 9 7 1 ) B e l g i u m ; e o l i a n m a t e r i a l 1 . s o i l f a b r i c , i n h e r i t e d ( e i t h e r t y p e i m p l i e d ) 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . t h e a u t h o r s e x a m i n e d t h e n a t u r e o f t h e f o r c e s t h a t h a v e r e a r r a n g e d t h e p a r t i c l e s w i t h i n c o m p r e s s e d f r a g i p a n a g g r e g a t e s ; n o p r e s e n t p e d o l o g i c a l p r o c e s s e s w e r e a b l e t o p r o d u c e s u c h a m o d i f i c a t i o n , s o p a _ s t p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s ( s t r o n g i n f l u e n c e o f f r o s t - r e l a t e d p h e n o m e n a ) w e r e f a v o r e d a s t h e c a u s e o f t h e c l o s e - p a c k i n g o f a g g r e g a t e s i n t h e c o m p a c t e d f r a g i p a n ; n o c l e a r e v i d e n c e o f a c e m e n t i n g a g e n t w a s f o u n d L y f o r d a n d T r o e d s s o n ( 1 9 7 3 ) _ S w e d e n ; g l a c i a l t i l l 1 . i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . r e l i c t ( g e o g e n i c ) f r o m f r o s t a c t i v i t y o r w e i g h t o f g l a c i a l i c e , u n s p e c i fi e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s 3 . f r a g i p a n s w e r e t h o u g h t t o b e i n h e r i t e d f r o m w e n t m a t e r i a l ( d u e t o w e i g h t o f i _ c g o r f r o s t a c t i o n ) ; a d d i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s m a y h a v e d e v e l o p e d s i n c e d e p o s i t i o n a s a r e s u l t o f p e d o g e n i c p r o c e s s e s , t h o u g h t h e y c o n s i d e r e d i t p o s s i b l e f o r f r a g i p a n s t o e x i s t i n d e p e n d e n t l y o f t h e p e d o g e n i c p r o c e s s e s o c c u r r i n g i n t h e u p p e r s o l u m P a y t o n ( 1 9 9 2 ) E n g l a n d ; a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s 1 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . g e n e s i s o f t h e m a c r o s t r u c t u r a l f e a t u r e s o f f r a g i p a n s ( b u t n o t t h e i r c o n s i s t e n c e ) w a s e x p l a i n e d b y p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s a c c o r d i n g t o t h e a u t h o r T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) O h i o ; l o e s s o v e r c o l l u v i u m ( w i t h p a l e o s o l ) o v e r o l d a l l u v i u m o r l a c u s t r i n e c l a y o r r e s i d u u m 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . f r o s t a c t i v i t y , p r o c e s s e s a t d i s c o n t i n u i t y ( w e a t h e r i n g ) 3 5 3 3 . c o n s i s t e n c e o f f r a g i p a n ( b r i t t l e n e s s a n d c o m p a c t c h a r a c t e r ) f o u n d t o h a v e r e s u l t e d f r o m c l o s e - p a c k i g ( d u e p o s s i b l y t o c o l l u v i a t i o n a n d c r y o t u r b a t i o n f r o m p e r m a f r o s t ) , c l a y - b r i d g m ' g ( f r a g i p a n m a t e r i a l v e r y h e t e r o g e n e o u s a n d s o m e s k e l e t o n g r a i n s l i n k e d b y fi n e c l a y b u t m o s t o t h e r a r e a s v i e w e d b y S E M w e r e c o a t i n g - f r e e , s o n o t a m o u n t o f c l a y b u t a r r a n g e m e n t o f c l a y i m p o r t a n t t o f r a g i p a n ) , a n d a m . c e m e n t s ( a m . M a t e r i a l s , p r e c i p i t a t e d i n r e s p o n s e t o p H c h a n g e s , a r e p r e s e n t b u t n o t u n i q u e l y f o u n d i n f r a g i p a n ) a s s o c i a t e d w i t h c l a y s a n d p o s s i b l y s k e l e t o n g r a i n s V a n V l i e t a n d L a n g o h r ( 1 9 8 1 ) B e l g i u m a n d n o r t h e r n F r a n c e ; l o e s s ; [ p e r m a f r o s t h y p o t h e s i s ] 1 . n o a g e n t s p e c i fi e d 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . f r a g i p a n p r o p e r t i e s w e r e a t t r i b u t e d t o p e r m a f r o s t ( n o t a c t i v e l a y e r o r s e a s o n a l l y f r o z e n - t h a w e d z o n e ) V a n V l i e t - L a n c e ( 1 9 8 5 ) r e v i e w p a p e r ; l o e s s ; [ p e r m a f r o s t h y p o t h e s i s ] 1 . i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . e v i d e n c e o f f r o s t a c t i v i t y i n p a l e o s o l s m a y b e i n h e r i t e d f r o m f o r m e r d i s t u r b a n c e o f t h e i r p a r e n t m a t e r i a l ; a p e r i g l a c i a l f r a g i p a n ( a f o r m e r p e r m a f r o s t t a b l e ) d e v e l o p e d i n l o e s s r s a n e x a m p l e o f t h i s p h e n o m e n o n V a n V l i e t - L a n c e ( 1 9 9 8 ) E u r o p e ( m o s t l y ) ; v a r i a b l e ; [ p e r m a f r o s t h y p o t h e s i s ] 1 . n o a g e n t s p e c i fi e d 2 . f r o s t a c t i v i t y 3 . f r a g i p a n s w e r e t h o u g h t t o d e v e l o p a t t h e p e r m a f r o s t t a b l e : t h e i r u p p e r m o s t p a r t i n fl u e n c e d b y p r o c e s s e s ( d e e p s e a s o n a l f r o s t , f r e e z e - t h a w ) i n t h e a c t i v e l a y e r a n d t h e i r l o w e r m o s t p a r t i n fl u e n c e d b y p r o c e s s e s i n t h e p e r m a f r o s t ( p e r e n n i a l l y f r o z e n g r o u n d ) V e n e m a n a n d B o d i n e ( 1 9 8 2 ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l 1 . i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . r e l i c t ( g e o g e n i c ) f r o m f r o s t a c t i v i t y , u n s p e c i fi e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s 3 . d e n s e b a s _ a l t i l l s a r e t h e p a r e n t m a t e r i a l s f o r t h e s e h a r d p a n s ( i . e . , f r a g i p a n s ) o f p e r i g l a c i a l o r i g i n ; t h e i r u p p e r m o s t p a r t i s i n fl u e n c e d b fl e d o g e n e s i s V e n e m a n a n d L i n d b o ( 1 9 8 6 ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a 2 . f r o s t a c t i v i t y , p r e c i p i t a t i o n ( o f s o m e t y p e i m p l i e d ) 3 5 4 3 . a m . o r w e a k l y c r y s t a l l i z e d c l a y m i n e r a l s c a u s e c e m e n t a t i o n , w h i c h w a s t h o u g h t o e x p l a i n f r a g i p a n s ’ b r i t t l e n a t u r e a n d a b i l i t y t o s l a k e ; s e g r e g a t i o n o f s o i l p a r t i c l e s ( d u e t o f r e e z e - t h a w ) w a s t h o u g h t t o b e a n i m p o r t a n t c o m p o n e n t o f f r a g i p a n f o r m a t i o n C O L L A P S E T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e p h y s i c a l c o l l a p s e o f s e d i m e n t s u n d e r i t s o w n w e i g h t o r o t h e r w i s e . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e p h y s i c a l f r a g i c - p r o p e r t i e s ( e . g . , d e n s e l y o r c l o s e l y p a c k e d f a b r i c s , m a t r i x r e o r g a n - i z a t i o n , a n d p r i s m a t i c s t r u c t u r e ) t o t h e i n t e r n a l c o l l a p s e o f a p a r e n t m a t e r i a l o r s o i l . B r y a n t ( 1 9 8 9 ) L M R V ; l o e s s ; [ B r y a n t h y d r o c o n s o l i d a t i o n o r p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s ] 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a c o l l a p s e , d e s i c c a t i o n ( p h y s i c a l r i p e n i n g ) , f r o s t a c t i v i t y ( t h i s m e c h a n i s m i s d i s c u s s e d b u t n o t i n v o k e d f o r s o i l s i n t h e L M R V ) B r y a n t p r o p o s e d t h a t d e n s i fi c a t i o n p r e c e d e s t h e p h y s i c a l o r c h e m i c a l p r o c e s s e s t h a t r e s u l t i n b i n d i n g a g e n t s ( t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e s e a g e n t s i s p a r t i a l l y d e p e n d e n t u p o n c l o s e l y p a c k e d p a r t i c l e a r r a n g e m e n t ) ; fi v e d e n s i fi c a t i o n p r o c e s s e s d i s c u s s e d ( s p e c i fi c a l l y ) w i t h r e s p e c t t o B x h o r i z o n s w i t h c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e f o r m e d i n u n i f o r m d e p o s i t s ; w h i l e g l a c i a l c o m p a c t i o n a n d s h r i n k - s w e l l a n d i n f i l l i n g w e r e n o t f a v o r e d , B r y a n t f a v o r e d d e s i c c a t i o n p e r m a f r o s t a c t i o n ( d e f r o s t i n g a n d d e s i c c a t i o n ) , a n d s e l f - w e i t c o l l a s e a s v i a b l e p r o c e s s e s f o r t h e d e n s i fi c a t i o n o f l o e s s ; f o r s o i l s f o r m e d i n l o e s s i n t h e L M R V , h o w e v e r , B r y a n t f a v o r e d t w o p r o c e s s e s : c o l l a p s e o f s e d i m e n t s f o l l o w e d b y d e s i c c a t i o n ( i . e . , p h y s i c a l r i p e n i n g ) N e t t l e t o n e t a l . ( 1 9 6 8 a ) N o r t h C a r o l i n a ; C P S 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c o r s o i l p l a s m a c o l l a p s e o r p r e c i p i t a t i o n ( o f s o m e t y p e i m p l i e d ) f r a g i c p r o p e r t i e s w e r e a t t r i b u t e d t o ( 1 ) f e l d s p a r w e a t h e r i n g p r o d u c t s , w h i c h a r e r e q u i r e d f o r a p p a r e n t c e m e n t a p ' o n ( b y A 1 2 0 3 o r S i O z o r b o t h ) o r ( 2 ) c o l l a p s e s i t e s a t v o i d s l e f t b y w e a t h e r i n g , w h i c h a i d i n d e n s e - p a c k g Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) n o r t h e r n L o w e r P e n i n s u l a o f M i c h i g a n ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a , s o i l f a b r i c 2 . c o l l a p s e , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) 3 5 5 3 . t h e m o s t i m p o r t a n t s o i l p r o p e r t i e s i n fl u e n c i n g t h e i n d u r a t i o n o f f r a g i p a n s w e r e : ( 1 ) c l o s e - p a c k i n g o f s a n d a n d c o a r s e s i l t g r a i n s ( a s a r e s u l t o f c o l l a p s e f o l l o w i n g t h e r e m o v a l o f s o l u b l e m a t e r i a l ) , ( 2 ) b r i d g r p ’ g o f g r a i n s b y n o n e x p a n d a b l e c l a y , ( 3 ) ” o p t i m u m ” c l a y c o n t e n t ( r o u g h l y 1 5 p e r c e n t o r l e s s ) ; t h e s o i l m a t r i x i s r e a r r a n g e d a s s k e l e t a l g r a i n s b e c o m e c l o s e l y p a c k e d ; c l o s e - p a c k i n g o f t h e s a n d g r a i n s p r o v i d e s c a p i l l a r y i n t e r g r a n u l a r s p a c e s ( w h e r e s o i l s u s p e n s i o n i s c o n fi n e d a t m o i s t u r e l e v e l s b e l o w fi e l d c a p a c i t y ) ; u p o n e v a p o r a t i o n o r u s e o f t h e s o i l w a t e r b y r o o t s , c l a y i s d e p o s i t e d a n d b r i d g e s a d j a c e n t s a n d a n d c o a r s e s i l t g r a i n s ; o v e r t i m e , A l i s r e l e a s e d f r o m t h e d e c o m p o s i n g m i n e r a l s a n d p r e c i p i t a t e s f r o m t h e s o i l s o l u t i o n i n t h e p a n , p o s s i b l y a d d i n g t o p a n i n d u r a t i o n D E S I C C A T I O N T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s o f p h y s i c a l r i p e n i n g a n d w e t t i n g - d r y i n g . P r e c i p i t a t i o n o f c o n s t i t u e n t s f r o m s o i l s o l u t i o n m a y a l s o o c c u r v i a d e s i c c a t i o n , b u t I d i s c u s s t h i s m e c h a n i s m i n t h e ” C h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n ” s e c t i o n . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e s e l e c t p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f f r a g i p a n s o r f r a g i c h o r i z o n s ( e . g . , m a c r o s t r u c t u r e , c l o s e l y p a c k e d a n d d e n s e f a b r i c s , a n d b r i t t l e n e s s ) t o d e s i c c a t i o n p r o c e s s e s . P a r f i t t e t a l . ( 1 9 8 4 ) N e w Z e a l a n d ; l o e s s ; [ h y d r a u l i c s u c t i o n h y p o t h e s i s ] 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s f r o m r o o t s u c t i o n ) , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( h y d r o l o g i c ) d e n s e h o r i z o n ( f r a g i p a n ) i n s o i l s w e r e f o u n d t o a r i s e l a r g e l y f r o m h y d r a u l i c s u c t i o n s e x e r t e d 1 3 1 r o o t s d u r i n g p e r i o d s o f h i g h w a t e r d e fi c i t s i n t h e s u m m e r ; r e s u l t i n g c o m p r e s s i v e f o r c e s l e a d t o a l o s s o f p o r o s i t y a n d t o i m p e d e d d r a i n a g a d u r i n g w i n t e r ; i m p e d e d w i n t e r d r a i n a g e c a u s e s s t a g n a t i o n o f w e a t h e r i n g p r o d u c t s t h a t r e i n f o r c e t h e f r a g i p a n , g l e y i n g , a n d e n h a n c e d c l a y f o r m a t i o n ; d e s i c c a t i o n a p p e a r e d t o b e m a j o r f a c t o r i n f r a g i p a n d e v e l o p m e n t ; n o e v i d e n c e w a s f o u n d f o r t h e i n fl u e n c e o f p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s o n f r a g i p a n d e v e l o p m e n t R a n n e y e t a 1 . ( 1 9 7 5 ) P e n n s y l v a n i a ; c o l l u v i u m , g l a c i a l t i l l , l o e s s , r e s i d u u m , t e r r a c e d e p o s i t s 1 . 2 . 3 . n o a g e n t s p e c i f i e d d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) p r i s m a t i c s t r u c t u r e w a s c o n s i d e r e d a r e s u l t o f d e s i c c a t i o n c r a c k i n g 3 5 6 P R O C E S S E S A T A D I S C O N T I N U T T Y T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s o c c u r r i n g a t d i s c o n t i n u i t i e s ( e . g . , c h r o n o l o g i c , h y d r o l o g i c , l i t h o l o g i c , t e x t u r e , o r w e a t h e r i n g ) t h a t h a v e b e e n p r o p o s e d t o i n fl u e n c e f r a g i p a n o r f r a g i c — p r o p e r t y d e v e l o p m e n t . T h e s e p r o c e s s e s i n c l u d e w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s , r o o t s u c t i o n l e a d i n g t o d e s i c c a t i o n , c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n , fl o c c u l a t i o n , d i s p e r s i o n , p H fl u c t u a t i o n s , r e d o x fl u c t u a t i o n s , f e r r o l y s i s , p e r c h i n g o f s o i l s o l u t i o n s , l a t e r a l s u b s u r f a c e w a t e r m o v e m e n t , s i e v e - e f f e c t , r o c k - e f f e c t , e l u v i a t i o n a n d i l l u v i a t i o n ( t r a n s l o c a t i o n ) , a n d n e o f o r m a t i o n o f c l a y m i n e r a l s . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m h a v e a t t r i b u t e d s e l e c t c h e m i c a l a n d p h y s i c a l f r a g i c / f r a g i p a n p r o p e r t i e s t o t h e s e p r o c e s s e s . B o u l e t e t a 1 . ( 1 9 9 8 ) B r a z i l ; s a n d y c l a y d e p o s i t s , r e s i d u u m 1 . n o a g e n t s p e c i f i e d 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( l i t h o l o g i c o r h y d r o l o g i c ) 3 . a c o m p a c t B h o r i z o n w a s f o u n d t o i n d u c e a q u i c c o n d i t i o n s ( t h u s , c r e a t i n g r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s ) i n s o l a , i n t u r n w a s a s s o c i a t e d w i t h t h e f o r m a t i o n o f f r a g i p a n h o r i z o n s ( a l o n g w i t h o v e r l y i n g F e b a n d s ) B r u c k e r t a n d B e k k a r y ( 1 9 9 2 ) F r a n c e ; r e s i d u u m o r e o l i a n m a t e r i a l o v e r b e d r o c k ; [ r o c k - e f f e c t h y p o t h e s i s ] 1 . n o a g e n t s p e c i fi e d 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( l i t h o l o g i c o r h y d r o l o g i c ) 3 . p a r e n t m a t e r i a l s w e r e n o t f o u n d t o a f f e c t f r a g i p a n f o r m a t i o n b u t t h e p e r m e a b i l i t y a n d p o r o s i t y o f u n d e r l y i n g r o c k s w e r e t h o u g h t t o t h r o u g h w e t t i n g - d g m ' g p r o c e s s e s ( s o i l s w i t h u n d e r l y i n g l o w - p e r m e a b i l i t y a n d l o w - p o r o s i t y r o c k s d r y f r o m t o p d o w n w a r d c a u s i n g v e r t i c a l c l e a v a g e a n d p o l y g o n a l c r a c k i n g ) D e K i m p e e t a l . ( 1 9 7 2 ) Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l o v e r b e d r o c k o r g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( h y d r o l o g i c ) , r e l i c t ( g e o g e n i c ) 3 . d r a i n a g e a n d p a r e n t m a t e r i a l ( p i , d i f f e r e d l i t t l e f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) w e r e f o u n d t o i n fl u e n c e f r a g i p a n g e n e s i s ; fl y w a s a l s o f o u n d t o i n fl u e n c e f r a g i p a n g e n e s i s , b u t i n a l i m i t e d w a y , a s i t c o n t r i b u t e s t o i t s c o m p a c t n e s s i n l a r g e p o r e s p a c e s ; n o i n c r e a s e s i n A l , F e , o r 5 1 0 2 w e r e f o u n d i n t h e f r a g i p a n , h e n c e n o s i l i c i c o r a l u m i n o - s i l i c i c g e l s w e r e p r e s e n t e i t h e r D e K i m p e e t a 1 . ( 1 9 7 6 ) Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l o v e r b e d r o c k o r g l a c i a l t i l l 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( l i t h o l o g i c o r t e x t u r e ) 3 5 7 3 . f o u n d e v i d e n c e f o r c 1 _ a y p a r t i c l e s b e i n g t h e m o s t i m p o r t a n t a g g a t i n f r a g i p a n g e n e s i s ; t h e i l l i t i c n a t u r e o f t h e d e p o s i t w a s t h o u g h t t o f a v o r p r e f e r e n t i a l o r i e n t a t i o n o f c l a y p a r t i c l e s a n d t h e d e v e l o p m e n t o f c l a y - b r i d g e s ; a f r a g i p a n m a y f o r m a t a fl h o l g i c o r t e x t u r e d i s c o n t i n u i t y a c c o r d i n g t o t h e a u t h o r s ( t e x t u r e c h a n g e a l l o w s s i e v e - e f f e c t w h e r e a s a c h a n g e t o b e d r o c k o r d e e p t i l l i m p e d e s d r a i n a g g ) K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 b ) K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m ; [ S i 0 2 o v e r g r o w t h h y p o t h e s i s ] 1 . s o i l p l a s m a 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( h y d r o l o g i c a n d p o s s i b l y w e a t h e r i n g ) , p r e c i p i t a t i o n ( t y p e n o t s p e c i fi e d ) 3 . t h e r m o d y n a m i c r e l a t i o n s h i p s e x a m i n e d s u p p o r t e d h y p o t h e s i s t h a t a h i g h l y s i l i c e o u s a m . a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g a g e n t o c c u r s i n f r a g i p a n s o f w e s t e r n K e n t u c k y t h a t h a v e s o i l s o l u t i o n s u n d e r s a t u r a t e d w i t h a m . S i 0 2 ; f o r m a t i o n o f a m . a l u m i n o s i l i c a t e p h a s e s w a s f o u n d t o b e c o n t r o l l e d b y f e l d s p a r w e a t h e r i n g p r o c e s s ( m a i n l y a l b i t e ) a s m o d i fi e d b y c o n d i t i o n s o f l o e s s d e p o s i t i o n , i n t e r n a l o r e x t e r n a l d r a i n a g e r e s t r i c t i o n , a n d p H fl u c t u a t i o n S m e c k e t a 1 . ( 1 9 8 9 ) O h i o ; g l a c i a l t i l l , l o e s s , l o e s s o v e r c o l l u v i u m o r g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ; [ w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y h y p o t h e s i s ] 1 . s o i l p l a s m a 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( w e a t h e r i n g ) 3 . p r o p o s e d t h a t f r a g i p a n s f o r m a t a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y : t h e y s p e c u l a t e d t h a t f r a g i p a n s f o r m i n p r o x i m i t y t o a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y d u e t o a n i n t e r a c t i o n b e t w e e n a c i d w e a t h e r i n g p r o d u c t s a n d c o m p o n e n t s p r e s e n t i n a r e l a t i v e l y u n w e a t h e r e d m a t e r i a l t h a t c o m b i n e t o f o r m a b o n d i n g a g e n t ; f r a g i p a n s o c c u r i n o r i n c l o s e p r o x i m i t y t o a p a r e n t m a t e r i a l s u f fi c i e n t l y d e g r a d e d t o r e l e a s e h y d r o u s o x i d e s o f S i a n d A 1 ; w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t i e s w e r e t h o u g h t t o o r i g i n a t e i n t w o w a y s : t h r o u g h s o i l b u r i a l ( l e s s w e a t h e r e d m a t e r i a l o v e r a h i g h l y w e a t h e r e d p a l e o s o l ) o r a t a w e a t h e r i n g f r o n t ( a h i g h l y w e a t h e r e d s o i l o v e r l y i n g l e s s w e a t h e r e d p a r e n t m a t e r i a l s ) S O I L - W A T E R F L U C T U A T I O N S T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h fl u c t u a t i n g g r o u n d w a t e r o r w a t e r t a b l e s . P r o c e s s e s s u c h a s e l u v i a t i o n a n d i l l u v i a t i o n ( t r a n s l o c a t i o n ) , r e d u c t i o n - o x i d a t i o n , f e r r o l y s i s , p H fl u c t u a t i o n s , g r o u n d - w a t e r s t a g n a t i o n , w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s , a n d t h e ” b a t h t u b - r i n g e f f e c t ” h a v e a l l b e e n p r o p o s e d t o i n fl u e n c e f r a g i p a n o r f r a g i c - p r o p e r t y d e v e l o p m e n t . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e s o m e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s o r f r a g i c h o r i z o n s ( e . g . , c o m p a c t i o n , c r a c k i n g , a n d p o l y g o n a l s t r u c t u r e ) t o t h e p r o c e s s e s l i s t e d a b o v e . 3 5 8 H u t c h e s o n a n d B a i l e y ( 1 9 6 4 ) M i s s i s s i p p i a n d O h i o R i v e r s ; r e s i d u u m ; [ b r i c k a n d m o r t a r h y p o t h e s i s ] 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . s o i l - w a t e r fl u c t u a t i o n s 3 . b r i c k a n d m o r t a r s t r u c t u r e s ( t i g h t l y p a c k e d s i l t p a r t i c l e s h e l d d e n s e l y b y c l a y m o r t a r ) a t t r i b u t e d t o f r a g i c p r o p e r t i e s ; t h i s s t r u c t u r e w a s t h o u g h t t o b e p r o m o t e d a n d p r e s e r v e d b y fl u c t u a t i o n s i n t h e w a t e r t a b l e w h i c h w e r e a t t r i b u t e d t o n o r m a l m o i s t u r e v a r i a t i o n s L y f o r d e t a 1 . ( 1 9 6 3 ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l s e e ” M o r e t h a n t w o m e c h a n i s m s f a v o r e d ” s e c t i o n P H Y S I C A L T R A N S L O C A T T O N P R O D U C T S O R ( O T H E R O R l I N S P E C I F I E D ) P E D O G E N T C P R O C E S S E S T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s p r o c e s s e s a s s o c i a t e d w i t h t h e e v o l u t i o n o f f r a g i p a n s o i l s , w h e t h e r t h e y h a v e b e e n s p e c i f i c a l l y i d e n t i fi e d o r m e r e l y i m p l i e d i n t h e l i t e r a t u r e p r o v i d e d . B o t h p h y s i c a l a n d c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ( e . g . , v o i d i n fi l l i n g s o r c o a t i n g s , f o r m a t i o n o f i n t e r g r a i n b r i d g e s , b i n d i n g / b o n d i n g / c e m e n t i n g a g e n t s , g r a i n o r a g g r e g a t e c o a t i n g s , a n d r e d o x i m o r p h i c f e a t u r e s ) o f f r a g i c a n d f r a g i p a n h o r i z o n s h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( i . e . , l e s s i v a g e , p e r v e c t i o n , a n d t r a n s l o c a t i o n o f v e r y fi n e t o fi n e s a n d ) a s s o c i a t e d w i t h t h i s m e c h a n i s m . D e K i m p e ( 1 9 7 0 ) Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a 2 . i l l u v i a t i o n , o t h e r p e d o g e n i c p r o c e s s e s 3 . fi r m n e s s o f f r a g i p a n a t t r i b u t e d t o h i g h i l l i t e c o n t e n t , i l l u v i e fi c c u m u l a t i o n o f fi n e m a t e r i a l , a n d a m . m a t e r i a l ( e n t i r e l y S i O z a n d F e o x i d e ) L i n d b o a n d V e n e m a n ( 1 9 9 3 a ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . i l l u v i a t i o n , o t h e r p e d o g e n i c p r o c e s s e s , r e l i c t ( g e o g e n i c ) 3 . f e a t u r e s s u c h a s w e l l - d e v e l o p e d i l l u v i a t i o n a r g i l l a n s , f e r r i a r g i l l a n s , b l e a c h e d p r i s m f a c e s , a n d s k e l s e p i c f a b r i c s w e r e o b s e r v e d i n f r a g i p a n s ; t h i s s i m i l a r t o u n d e r l y i n g C d i n t e r m s o f r n i c r o m o r p h o l o g y b u t s h o w e d g r e a t e r f a b r i c d e v e l o p m e n t d u e t o p e d o g e n e s i s ; S E M s h o w e d c o m m o n b r i d g c fi a n d g fl n c u t a n s i n t h 3 5 9 L i n d b o a n d V e n e m a n ( 1 9 9 3 b ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . u n s p e c i fi e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s , r e l i c t ( g e o g e n i c ) 3 . h i g h p i , a n d s o m e s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s w e r e c o n s i d e r f r a g i c p r o p e r t i e s i n h e r i t e d f r o m p a r e n t m a t e r i a l , b u t m o s t o f m o r p h o l o g f e a t u r e s o f f r a g i p a n s w e r e p e d o g e n i c a s e v i d e n c e d b y b l e a c h e d p r i s m f a c e s , m o t t l e s , a n d c l a y s k i n s C H E M I C A L P R E C I P I T A T I O N T h i s m e c h a n i s m i n c l u d e s t h e c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n o f s o l u t e s o u t o f s o l u t i o n v i a d e s i c c a t i o n , d i f f u s i o n i n t o m a t r i x , a n d s u p e r - / s a t u r a t i o n . P r o p o n e n t s o f t h i s m e c h a n i s m g e n e r a l l y a t t r i b u t e b i n d i n g / b o n d i n g / c e m e n t i n g / b r i d g i n g a g e n t s ( i n m a n y p h y s i c a l a n d c h e m i c a l f o r m s ) i n a f r a g i p a n o r h o r i z o n w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s t o t h e c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n o f s o l u t e s f r o m s o l u t i o n . A j m o n e - M a r s a n a n d T o r r e n t ( 1 9 8 9 ) I t a l y ; a l l u v i u m 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) S i - r i c h c o m p o u n d ( e x t r a c t e d b y C B D a n d p r e f e r e n t i a l l y a s s o c i a t e d w i t h g o e t h i t e s u r f a c e s ) p r o p o s e d t o p o s s i b l y b e t h e a g e n t b i n d i n g g o e t h i t e i n t h e f r a g i p a n ; t h i s e n r i c h e d g o e t h i t e w a s t h o u g h t t o p r o v i d e a f r a m e w o r k f o r h o l d i n g s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r ( o n l y t h e F e - o x i d e - r i c h z o n e s i n f r a g i p a n a r e b r i t t l e ) ; a u t h o r s r e q u i r e d t h i s c o m p o u n d t o b e p r e s e n t i n e x c e s s o f a m o u n t s n e e d e d t o s a t u r a t e t h e t h e o r e t i c a l s o r p t i o n c a p a c i t y o f g o e t h i t e , t h u s g i v i n g a s u r p l u s o f S i a n d p r o m o t i n g b i n d i n g ; s t r u c t u r e o f g o e t h i t e s u r f a c e w a s t h o u g h t t o a c t a s a t e m p l a t e f o r S i ( O H ) 4 a d s o r p t i o n f o l l o w e d b y t h e p r e c i p i t a t i o n o f a n a m . S i O g o r a l u m i n o s i l i c a t e w h e n s o i l d r i e s ; a m . S i O z a p p e a r e d t o b e b i n d i n g a g e n t ; A l w a s n o t f o u n d t o p l a y a s i g n i fi c a n t r o l e i n b o n d i n g H o r n a n d R u t l e d g e ( 1 9 6 5 ) A r k a n s a s ; r e s i d u u m 1 . 2 . s o i l p l a s m a p r e c i p i t a t i o n ( v i a d i f f u s i o n i n t o m a t r i x ) 3 . p r o p o s e d t h a t c l a y a r r a n g e m e n t ( i . e . , p l a s m i c s t r u c t u r e ) r a t h e r t h a n a m o u n t i s i m p o r t a n t i n f r a g i p a n m a t r i x ; t e n t a t i v e l y c o n c l u d e d t h a t f r a g i p a n b r i t t l e n e s s a n d p o l y g o n a l c o l o r p a t t e r n r e s u l t f r o m t h e p r e c i p i t a t i o n o f F e o x i d e s a n d L I a L t h r o u g h d i f f u s i o n p r o c e s s e s i n s o i l m a t r i x ( a s w a t e r s u s p e n s i o n s a n d s o l u t i o n s m o v e i n v o i d s ) ; t h e b r i t t l e n e s s c h a r a c t e r i s t i c o f f r a g i p a n f r a g m e n t s w a s t h o u g h t t o b e r e l a t e d t o a r e a s w i t h i n s - m a t r i x c e m e n t e d b y s e s q u i o x i d e s , F e o x i d e s , o r h e l d t o g e t h e r b y _ c 1 _ a y a c c o m p a n i e d b y a r e l e a s e o f u n c e m e n t e d , l a r g e l y s k e l e t a l m a t e r i a l ; n o e v i d e n c e f o u n d f o r c l o s e - p a c k i n g o r a r r a n g e m e n t o f s k e l e t a l g r a i n s 3 6 0 K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ) K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m ; [ S i O z o v e r g r o w t h h y p o t h e s i s a n d b r i c k a n d m o r t a r h y p o t h e s i s ] 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a p r e c i p i t a t i o n ( v i a s u p e r - / s a t u r a t u t i o n ) , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) s o l u t i o n d a t a s u p p o r t e d h y p o t h e s i s t h a t a n a m . - S i 0 2 p h a s e a c t s a s a b i n d i n g a g e — T i t b e t w e e n p a r t i c l e s i n f r a g i p a n ( w i t h p o s s i b l e i n v o l v e m e n t o f N a a n d M g ) ; a m . - S i O z p h a s e f o u n d a s p r e c i p i t a t e s i n s m a l l p o r e s a n d o n p a r t i c l e s s u r f a c e s d u r i n g t h e d r y s e a s o n ; o v e r g r o w t h o f s i l i c a t e c o a t i n g s t h o u g h t t o b i n d p a r t i c l e s , p l u g s m a l l p o r e s , a n d e v e n t u a l l y c a u s e r i g i d i t y , c e m e n t a t i o n , a n d b r i t t l e n e s s , t h u s l e a d i n g t o f r a g i p a n f o r m a t i o n ; n a t u r e o f c l o s e - p a c k i n g a n d c l a y i n t h e f r a g i p a n s u p p o r t e d b r i c k a n d m o r t a r s t r u c t u r e a s r e a s o n f o r b r i t t l e n e s s K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 9 ) K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m ; [ 5 1 0 2 o v e r g r o w t h h y p o t h e s i s ] 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a p r e c i p i t a t i o n ( v i a s u p e r - / s a t u r a t u t i o n ) , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( h y d r o l o g i c ) p r o p o s e d t h a t a m . 5 1 0 2 i s p r e c i p i t a t e d ( o n t h e a m . a l u m i n o s i l i c a t e p r i m a r y - m i n e r a l c o a t i n g s ) f r o m a S i — s a t u r a t e d s o l u t i o n d u r i n g d e s i c c a t i o n p e r i o d s ; t h i s p r e c i p i t a t e s u b s e q u e n t l y c o n t r i b u t e s t o i r r e v e r s i b l e i n d u r a t i o n ( a n d e v e n t u a l c r e a t i o n o f a h y d r o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ) , w h i c h l e a d s t o t h e f o r m a t i o n o f f r a g i p a n s ; i n t e n s i t y o f t h e s e p r o c e s s e s a n d t h e d e g r e e o f f r a g i p a n f o r m a t i o n w e r e t h o u g h t t o b e c o n t r o l l e d b y s i t e g e o m o r p h o l o g y S m i t h a n d C a l l a h a n ( 1 9 8 7 ) S o u t h C a r o l i n a ; u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) p r e c i p i t a t i o n ( o f s o m e t y p e i m p l i e d ) , r e l i c t ( g e o g e n i c ) b r i t t l e n e s s i s r e s t r i c t e d t o r e d d i s h - c o l o r e d m a t e r i a l i n B x , w h i c h i n d i c a t e d t h a t w e a k c e m e n t a t i o n b y F e o x y h y d r o x i d e s i n t h e p r e s e n c e o f c l a y m i n e r a l s ( a n d p o s s i b l y a C D - C B D - s o l u b l e h y d r o u s a l u m i n o s i l i c a t e ) i s p a r t i a l l y r e s p o n s i b l e f o r f r a g i p a n fi r m n e s s a n d b r i t t l e n e s s ; f r e e F e o x i d e a n d c l a y c o n t e n t s a r e h i g h e s t i n B x ; m i c r o m o r p h o l o g y r e v e a l e d d e n s e p a c k i n g o f q u a r t z s k e l e t o n g r a i n s w i t h m i x t u r e o f c l a y m i n e r a l s a n d F e o x y h y d r o x i d e s a n d v e r y f e w v o i d s i n B t , B x , a n d C ; B x w a s t h o u g h t t o h a v e i n h e r i t e d a f e w p r o p e r t i e s ( l i k e o h ) f r o m p a r e n t m a t e r i a l S t e i n h a r d t e t a 1 . ( 1 9 8 2 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a p r e c i p i t a t i o n ( t y p e n o t s p e c i f i e d ) S i a p p e a r e d t o b e a c r i t i c a l p a r t o f f r a g i p a n ; S i O z - r i c h m a t e r i a l o c c u r s a s a p r e c i p i t a t e a n d w a s t h o u g h t t o b o n d w i t h s e s q u i o x i d e s a d s o r b e d t o c l a y 3 6 1 W i n t e r s ( 1 9 4 2 ) S o u t h C e n t r a l U S , I l l i n o i s , K e n t u c k y ; a l l u v i u m , C P S , l o e s s , r e s i d u u m 1 . s o i l p l a s m a 2 . p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) 3 . c e m e n t a t i o n c o n s i d e r e d t o r e s u l t f r o m t h e d e h y d r a t i o n a n d g e c i p i t a t i o n o f s o l u b l e S i O z d e r i v e d f r o m s i l i c a t e h y d r o l y s i s ; p o w d e r y s u b s t a n c e o n e x p o s e d p a n s w a s i d e n t i fi e d a s c o n c r e t i o n s o f s e c o n d a r y 3 1 0 2 ; p a p e r w a s c r i t i c i z e d b y M c K e a g u e a n d C l i n e ( 1 9 6 3 ) f o r i t s l a c k o f d i r e c t e v i d e n c e o f S i O z c e m e n t a t i o n N O M E C H A N I S M S P E C I F I E D O R F A V O R E D A n d e r s o n a n d W h i t e ( 1 9 5 8 ) I n d i a n a ; l o e s s 1 . s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . f r a g i p a n s i n H o s m e r s o i l s c o n s i s t o f s o i l p a r t i c l e s w e a k l y c e m e n t e d b y F e o x i d e s M c C r a c k e n a n d W e e d ( 1 9 6 3 ) T e n n e s s e e ( a n d N o r t h C a r o l i n a ) ; G u l f C o a s t a l P l a i n a n d l o e s s - c o v e r e d C o a s t a l P l a i n 1 . s o i l f a b r i c 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . a u t h o r s c o m p a r e d b r i t t l e p a n s ( a r e n a p a n s ) , a n ” o r g a n i c p a n , ” a n d a f r a g i p a n ; t h i n s e c t i o n s r e v e a l e d t h a t t h e G r e n a d a f r a g i p a n h a s a c l o s e - p a c k e d , s i l t - r i c h m a t r i x w i t h f e w p o r e s a n d p r o m i n e n t F e c o n c e n t r a t i o n s B u l l a n d B r i d g e s ( 1 9 7 8 ) W a l e s ; a n a b s t r a c t : l i t t l e a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n o r d a t a p r o v i d e d 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . b a s e d o n o p t i c a l m i c r o s c o p y a n d S E M o b s e r v a t i o n s , a m . S i g g w a s t h o u g h t t o b e t h e m a i n c e m e n t i n g a g e n t o f a s t r o n g f r a g i c h o r i z o n ; r i g i d i t y s e e m e d t o r e s u l t f r o m s i m p l e a n d c o m p o u n d b r i d g e s o f S i O z a n d s h a r p r e d u c t i o n o f v o i d s ; e i t h e r F e n o r c l a y s e e m e d d i r e c t l y r e s p o n s i b l e f o r d e v e l o p m e n t o f i n t e r g r a i n b r i d g e s b e t w e e n s k e l e t o n g r a i n s D a n i e l s e t a 1 . ( 1 9 6 6 ) N o r t h C a r o l i n a ; t e r r a c e m a t e r i a l 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . fi n e s i l t a n d c l a y a p p e a r e d t o b r i d g e c o a r s e s a n d g r a i n s ; f r a g i p a n t h i c k n e s s t h o u g h t t o b e r e l a t e d t o m o d e r n s u r f a c e a n d s o i l d r a i n a g e 3 6 2 D e K i m p e a n d M c K e a g u e ( 1 9 7 4 ) Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . r e a s o n f o r b r i t t l e n e s s w a s n o t a p p a r e n t f r o m d a t a , s o a u t h o r s p r e s u m e d t h a t c l a y - p a c k i n g w a s a s s o c i a t e d w i t h c o n s i s t e n c e o f f r a g i c m a t e r i a l ; c l a y b r i d g e s w e r e n o t e v i d e n t a n d F e o x i d e w a s n o t c o n s i d e r e d a c e m e n t i n g a g e n t D u n c a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 9 9 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n g l a c i a l d r i f t ) 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . p r o p o s e d t h a t b r i d g r p ’ g o r w e a k c e g n t a t i o n ( d u e t o a n a l u m i n o s i l i c a t e m a t e r i a l ) m a y b e r e s p o n s i b l e f o r t h e s t r e n g t h a n d b r i t t l e n a t u r e o f f r a g i p a n s ; t h e y a l s o p r o p o s e d t h a t m o s t o f t h e f r e e A l i n f r a g i p a n s i s t i e d - u p i n F e o x i d e s a n d c a n n o t r e a c t w i t h t h e f r e e S i 0 2 t h a t t r a n s l o c a t e d f r o m t h e u p p e r h o r i z o n s ; t h i s r e s u l t s i n t h e f r e e 5 1 0 2 b o n d i n g t o c l a y m i n e r a l s ( e s p e c i a l l y F e o x i d e s ) t o c a u s e c e m e n t a t i o n G i l e ( 1 9 5 8 ) N e w H a m p s h i r e ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . f r a g i p a n s e v a l u a t e d w e r e v e r y c o m p a c t , h a d l i t t l e p o r e s p a c e , a n d t h e i r i n t e r s t i c e s w e r e d e n s e l y p a c k e d w i t h fi n e m a t e r i a l G r o s s m a n a n d C a r l i s l e ( 1 9 6 9 ) r e v i e w p a p e r 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d f a v o r e d n o t i o n t h a t c l _ a y i s p r o b a b l y c h i e f b o n d i n g a g e n t i n f r a g i p a n s ; a u t h o r s a l s o f a v o r e d n o t i o n t h a t t h e o r g a n i z a t i o n o f c l a y r e l a t i v e t o s a n d a n d s i l t g r a i n s m a y a d d i t i o n a l l y b e i m p o r t a n t t o f r a g i p a n f o r m a t i o n G r o s s m a n a n d C l i n e ( 1 9 5 7 ) N e w Y o r k ; g l a c i a l t i l l ( m o s t l y ) 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d f o u n d t h a t r i g i d i t y o f f r a g i p a n c o r r e l a t e d w i t h p e r c e n t t o t a l c l a y , t h u s s i l i c a t e c l _ a y f a v o r e d a s b o n d i n g a g e n t b e t w e e n p r i m a r y p a r t i c l e s o r a g e n t o f s t r u c t u r a l d e v e l o p m e n t ; v e r y fi n e s a r i a n d s i l t w a s c o n s i d e r e d a n e f f e c t i v e m a t r i x f o r b o n d i n g 3 6 3 G r o s s m a n e t a l . ( 1 9 5 9 b ) I l l i n o i s ; l o e s s 1 . s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . b a s e d o n d a t a , a u t h o r s f o u n d i t r e a s o n a b l e t o a s s u m e t h a t s e s q u i o x i d e s a r e a n i m p o r t a n t b o n d i n g a g e n t a m o n g p r i m a r y p a r t i c l e s i n t h e f r a g i p a n s s t u d i e d H u t c h e s o n e t a 1 . ( 1 9 5 9 ) K e n t u c k y ; l o e s s 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d d a t a s u g g e s t e d t h a t p a n f o r m a t i o n i n t h e s o i l s o f t h e M e m p h i s c a t e n a m a y b e a s s o c i a t e d w i t h p a c k i n g o f d i s p e r s e d c l a y p a r t i c l e s K n o x ( 1 9 5 7 ) N e w Y o r k ; g l a c i a l t i l l a n d w a t e r - s o r t e d m a t e r i a l ; [ g e l - b r i d g e h y p o t h e s i s ] 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . a u t h o r p r o p o s e d t h a t i l l i t e i s r e s p o n s i b l e f o r a m a j o r i t y o f t h e s t r e n g t h a n d r i g i d i t y a s s o c i a t e d w i t h t h e f r a g i p a n s e x a m i n e d ; c o l l o i d a l $ 1 0 2 w a s a l s o t h o u g h t t o c o n t r i b u t e t o t h e s t r e n g t h o f o n e f r a g i p a n ; a c r u s h i n g e x p e r i m e n t s h o w e d t h a t f r a g i p a n s t r e n g t h i n c r e a s e d w i t h a m o u n t o f c l a y ; s i n c e t h e c l a y - s i z e d m a t e r i a l w a s t h o u g h t t o b e i l l i t e , K n o x c o n s i d e r e d i t r e s p o n s i b l e f o r f r a g i p a n s t r e n g t h ; p l a y c o n c e n t r a t i o n s w e r e f o u n d a t t h e c o n t a c t p o i n t s o f s a n d a n d s i l t w h e r e i t i s m o s t e f f e c t i v e a s a b o n d i n g a g e n t ; m i x e d g e l s w e r e t h o u g h t t o a l s o p l a y a r o l e i n f r a g i p a n s t r e n g t h L y n n a n d G r o s s m a n ( 1 9 7 0 ) T e x a s ; u n c o n s o l i d a t e d s e d i m e n t s 1 . s o i l f a b r i c 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . S E M i m a g e s o f a f r a g i p a n r e v e a l e d w e l l — e x p r e s s e d b r i d g e s m a d e o f fi n e r r _ n _ a t e r i a § b e t w e e n s a n d a n d s i l t , w h i c h w e r e t h o u g h t t o c o n t r i b u t e t o f r a g i p a n r i g i d i t y M i l l e r e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l f a b r i c 2 . m e c h a n i s m n o t s p e c i f i e d ( p o s s i b l y c o l l a p s e o r p h y s i c a l r i p e n i n g ) 3 . c l o s e - p a c k i n g o f s o i l p a r t i c l e s ( i n E x ) w a s t h o u g h t t o b e t h e l i k e l y c a u s e o f h i g h p b , r o o t r e s t r i c t i o n , a n d v e r y s l o w p e r m e a b i l i t y ; i n t e r l o c k i n g o f s o i l p a r t i c l e s w a s t h o u g h t t o i n fl u e n c e f r a g i p a n b r i t t l e n e s s ; p h y s i c a l r a t h e r t h a n c h e m i c a l p r o c e s s e s w e r e f o u n d t o b e r e s p o n s i b l e f o r t h e f r a g i c p r o p e r t i e s ( e s p e c i a l l y i n s o i l s s u s c e p t i b l e t o c o m p a c t i o n w h e n t h e y a r e w e t ) 3 6 4 N o r fl e e t a n d K a r a t h a n a s i s ( 1 9 9 6 ) K e n t u c k y ; a l l u v i u m , l o e s s , l o e s s o v e r b e d r o c k o r C P S o r g l a c i a l t i l l 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d a u t h o r s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e c o n t r i b u t i o n t o f r a g i p a n s t r e n g t h b y @ y a n d p i , b o t h d e c r e a s e d a s p e d s b e c a m e m o r e b r i t t l e a n d l e s s p l a s t i c ; a d d i t i o n a l s t r e n g t h i n f r a g i p a n s a p p e a r e d t o b e r e l a t e d t o a n a m . ” b i n d i n g ” p h a s e w i t h a S i / ( A l + S i ) m o l a r r a t i o > 0 . 5 N o r t o n e t a 1 . ( 1 9 8 3 ) O h i o ; l o e s s 1 . s o i l f a b r i c 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . S E M a n d E D X r e v e a l e d i n t e r g r a i n b r i d g e s w e r e c o m p o s e d o f a p o o r l y c r y s t a fl z e d h y d r o u s o x i d e ( S i a n d A l w e r e t h o u g h t t o b e i n c l u d e d i n t h e s t r u c t u r e o f t h i s c o m p o u n d ) ; t h e a u t h o r s p r o p o s e d t h a t b r i d g e s w e r e p o s s i b l y t h e s o u r c e o f f r a g i p a n b r i t t l e n e s s N o r t o n e t a l . ( 1 9 8 4 ) O h i o ; l o e s s 1 . s o i l f a b r i c 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . k e y b o n d i n g a g e n t ( a n d c a u s e o f b r i t t l e n e s s ) a p p e a r e d t o b e a h y d r o u s a l u m i n o s i l i c a t e ( p o s s i b l y a s s o c i a t e d w i t h c l a y ) t h a t f o r m s b r i d g e s a t c o n t a c t p o i n t s b e t w e e n s k e l e t a l g r a i n s ; t h e b r i d g e s c o n t a i n e d c o n s i d e r a b l y m o r e S i t h a n a r g i l l a c e o u s p l a s m a i n f r a g i p a n s t h a n f o u n d i n n o n f r a g i p a n s S m i t h a n d B r o w n i n g ( 1 9 4 6 ) W e s t V i r g i n i a ; r e s i d u u m 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d h i g h d e n s i t y fl f p a c k i n g a n d c o m p l e t e l a c k o f a n y a g g r e g a t i o n ( c l a y i s t h e m a i n a g g r e g a t i n g a g e n t , b u t s m a l l a n d w e a k l y h e l d a g g r e g a t e s ) w a s t h o u g h t t o b e r e s p o n s i b l e f o r fi r m n e s s a n d h a r s h n e s s o f f r a g i p a n s S t e i n h a r d t a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 9 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l ) 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d S i O g c o n s i d e r e d c r i t i c a l b i n d i n g a g e n t ( a s s o c i a t e d w i t h c l a y a s a s i g n i fi c a n t c o m p o n e n t o f f r a g i p a n m a t r i x ) t h a t p r o d u c e s b r i t t l e c h a r a c t e r i n f r a g i p a n s 3 6 5 T r e m o c o l d i e t a l . ( 1 9 9 4 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r v a r i a b l e m a t e r i a l s 1 . s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . e n o u g h C B D - e x t r a c t a b l e S i w a s d e t e c t e d i n f r a g i p a n s t o h o l d s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r ; c e m e n t i n g m a t e r i a l w a s f o u n d t o b e r i c h i n f r e e o x i d e s o f s i l i c o n W a n g e t a l . ( 1 9 7 4 ) N o v a S c o t i a ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . n o m e c h a n i s m s p e c i fi e d 3 . S E M i m a g e s r e v e a l e d c l a y b r i d g e s i n t h e e x a m i n e d f r a g i p a n s ; t h e s e b r i d g e s w e r e c o n s i d e r e d t o b e r e s p o n s i b l e f o r t h e f r a g i p a n b r i t t l e n e s s ; t o t a l s i l i c a t e c l a y w a s t h o u g h t t o p l a y a r o l e i n b o n d i n g M O R E T H A N T W O M E C H A N I S M S F A V O R E D B o u l t o n a n d D e n t ( 1 9 7 4 ) I c e l a n d ; g l a c i a l t i l l 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) g l a c i a l w e i g h t , d e s i c c a t i o n ( p h y s i c a l r i p e n i n g ) , i l l u v i a t i o n f r e s h l o d g e m e n t t i l l i n I c e l a n d c o n t a i n s t w o l a y e r s ( t h e l o w e r o f t h e t w o c a n b e c o m e a f r a g i p a n ) t h a t w e r e p r o d u c e d e n t i r e l y b y s h e a r i n g a n d c r u s h i n g o f t h e 5 0 c m b e n e a t h t h e s o l e o f a g l a c i e r ; s o m e o f t h e m a c r o s t r u c t u r e , w a s i n h e r i t e d : c l a y a n d s i l t i l l u v i a t i o n o c c u r s w h e n t h e p a r e n t m a t e r i a l d r i e s o u t C o s t a n t i n i a n d N a p o l i ( 1 9 9 6 ) I t a l y ; a l l u v i u m , c o l l u v i u m ; [ B r y a n t p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s ] 1 . n o a g e n t 2 . c o l l a p s e , d e s i c c a t i o n ( p h y s i c a l r i p e n i n g ) , i l l u v i a t i o n , o t h e r p e d o g e n i c p r o c e s s e s 3 . B r y a n t p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s w a s f o u n d t o a p p r o p r i a t e l y e x p l a i n t h e g e n e s i s o f t h e c l o s e - p a c k e d h o r i z o n s ; t h e s e f r a g i p a n s a r e d e e p a n d f o r m a c h a r a c t e r i s t i c n e t w o r k o f s o i l m a s s f r a c t u r e s ; t h e i n fl u e n c e o f r o o t s i s l i m i t e d ; w e a t h e r i n g , a l t e r n a t e t r a n s l o c a t i o n o f c l a y , s i l t , a n d fi n e s a n d , a n d r e d o x d e p l e t i o n a n d c o n c e n t r a t i o n w e r e f o u n d t o i n fl u e n c e f r a g i p a n f o r m a t i o n ; o c c u r r e n c e o f c o a r s e a g g r e g a t e s w a s r e l a t e d t o r o o t p e n e t r a t i o n ; n o e v i d e n c e o f f r o s t a c t i o n o r p e r i g l a c i a l a c t i v i t y w a s f o u n d G r o s s ( 1 9 8 4 ) M i s s o u r i ; r e s i d u u m 1 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a 2 . d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) , i l l u v i a t i o n , f r o s t a c t i v i t y 3 6 6 3 . t h e a u t h o r p r o p o s e d t h a t f r a g i p a n g e n e s i s i n t h e O z a r k s h a s b e e n i n fl u e n c e d b y a l t e r n a t i n g p e r i g l a c i a l a n d i n t e r g l a c i a l c o n d i t i o n s ( t h a t a f f e c t e d s o i l s t r u c t u r e a n d c l o s e - p a c k i n g ) f o l l o w e d b y i n t e r n a l p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( d o m i n a t e d b y i l l u v i a l c l a y , p r e c i p i t a t i o n o f a m . m a t e r i a l s a n d w e t t i n g d r y i n g r e g g ' e s ) H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) O h i o ; g l a c i a l t i l l 1 . s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) 2 . r e l i c t ( g e o g e n i c ) , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( w e a t h e r i n g ) , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n ) 3 . t h e a u t h o r s p r o p o s e d t h a t f r a g i p a n m o r p h o l o g y ( p l a t y , l a r g e p o l y g o n s , h i g h p b ) w a s i n h e r i t e d f r o m p a r e n t m a t e r i a l ; u p p e r s o l a e x p e r i e n c e s i n t e n s e w e a t h e r i n g r e s u l t i n g i n a v e r y a c i d i c h o r i z o n ; A l , F e , a n d S i r e l e a s e d i n t h e w e a t h e r i n g p r o c e s s l e a c h i n t o d e n s e l o w e r h o r i z o n a n d p r e c i p i t a t e a s a n a m . p h a s e a t c o n t a c t p o i n t s b e t w e e n s o i l p a r t i c l e s ; u p o n d e s i c c a t i o n f u r t h e r p o l y m e r i z a t i o n o c c u r s a n d i m p a r t s a d d i t i o n a l s t r e n g t h a n d b r i t t l e n e s s t o f r a g i p a n H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) I n d i a n a ; s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) 1 . n o a g e n t s p e c i fi e d 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( t e x t u r e , l i t h o l o g i c , h y d r o l o g i c ) , d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) o r p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n f r o m r o o t s u c t i o n ) 3 . t h e a u t h o r s p o s t u l a t e d t h a t s a n d y l o e s s o r a p a l e o s o l ( l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ) h o l d s u p w a t e r i n t h e s o i l s s t u d i e d ; i t w a s t h o u g h t t h a t i f t h e p e r c h e d w a t e r i s c l o s e e n o u g h t o t h e s o i l s u r f a c e , n a t i v e f o r e s t v e g e t a t i o n c a n a c c e s s i t a n d c a u s e d e s i c c a t i o n d u r i n g t h e s u m m e r ; t h u s , t h e s e l a y e r s w i l l b e w e t i n w i n t e r a n d d r y i n s u m m e r ; a l t e r n a t i n g w e t t i n p d r y i n g c o n d i t i o n s w i t h i n a s o i l ’ s c h e m i c a l l y a n d b i o l o g i c a l l y a c t i v e z o n e w e r e t h o u g h t t o p o s s i b l y p r o m o t e f r a g i p a n f o r m a t i o n ; i f s a n d y l o e s s o r p a l e o s o l a r e b e n e a t h ( ~ 2 m ) d e p t h o f r o o t i n g a f r a g i p a n w a s n o t f o u n d t o f o r m H a r l a n e t a 1 . ( 1 9 7 7 ) I n d i a n a ; s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) 1 . s o i l p l a s m a 2 . p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( t e x t u r e , l i t h o l o g i c , h y d r o l o g i c ) , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n f r o m r o o t s u c t i o n ) 3 . a u t h o r s p r o p o s e d t h a t S i 0 2 m a y c o p r e c i p i t a t e w i t h a n A l - h y d r o u s o x i d e o n c l a y s t o f o r m a n a l u m i n o s i l i c a t e m r j u s t $ 1 0 2 ) b i n d i n g a g e n t ; i n t h e s e s o i l s a s u b j a c e n t p a l e o s o l o r s a n d y l o e s s o r b o t h r e t a r d d o w n w a r d w a t e r m o v e m e n t i n t h e p r o f i l e c a u s i n g a w e t z o n e t o d e v e l o p ; S i 0 2 i n s o l u t i o n w a s t h o u g h t t o t h e n a c c u m u l a t e i n t h e w e t z o n e a n d i f t h i s z o n e i s w i t h i n t h e i n i t i a l r o o t i n g d e p t h i t b e c o m e s s e a s o n a l l y d r y ; r o o t - i n d u c e d d e s i c c a t i o n w a s p r o p o s e d t o c a u s e S i 0 2 t o c o n c e n t r a t e a n d p r e c i p i t a t e a s a b i n d i n g a g e n t ; i f t h i s d i s c o n t i n u i g o c c u r s b e l o w t h e r o o t i n g d e p t h , t h e z o n e d o e s n o t d e s i c c a t e a n d a f r a g i p a n w a s n o t f o u n d t o f o r m ; S i 0 2 w a s n o t f o u n d t o b e i n fl u e n c e d b y s o i l d r a i n a g e 3 6 7 J a m e s e t a 1 . ( 1 9 9 5 ) M i s s o u r i ; l o e s s o v e r e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e o v e r r e s i d u u m 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a d e s i c c a t i o n ( p h y s i c a l r i p e n i n g ) , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( w e a t h e r i n g ) , i l l u v i a t i o n , o t h e r p e d o g e n i c p r o c e s s e s i n t h e s o i l s s t u d i e d , f r a g i p a n s f o r m i n a n e r o s i o n a l l a g ( o n l y ) w h i c h w a s p r o b a b l y d e p o s i t e d a s a s l u r r y ; c l o s e - p a c k i n g o f s k e l e t o n g r a i n s ( r e a s o n f o r f r a g i c p r o p e r t i e s ) a n d c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e w e r e t h o u g h t t o h a v e r e s u l t e d f r o m p h y s i c a l r i p e n i n g ; f r a g i p a n f o r m a t i o n w a s t h o u g h t t o f o r m i n e i t h e r o r b o t h o f t h e f o l l o w i n g w a y s : ( 1 ) p h y s i c a l r i p e n i n g c o a c t i n g w i t h p e d o g e n i c p r o c e s s e s , w h i c h w e r e t h o u g h t t o c a u s e c l o s e - p a c k i n g a n d f r a g i p a n f o r m a t i o n , o r ( 2 ) p r o c e s s e s a t a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y ( d u e t o a p a l e o s o l o v e r l a i n b y f r e s h c a l c a r e o u s l o e s s ) p o s s i b l y c a u s e d a c h e m i c a l c e m e n t i n g a g e n t t o p r e c i p i t a t e a n d f r a g i p a n f o r m a t i o n f o l l o w e d J h a a n d C l i n e ( 1 9 6 3 ) N e w Y o r k ; l a k e s e d i m e n t s 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) , f r o s t a c t i v i t y , i l l u v i a t i o n d e n s i t y a n d fi r m n e s s w e r e a t t r i b u t e d t o r e o r g a n i z a t i o n ( c l o s e - p a c k i n g o f s i l t a n d s a n d a l o n g w i t h t h e o r g a n i z a t i o n a n d o r i e n t a t i o n o f c l a y i n i n t e r g r a i n s p a c e s a s a b i n d i n g m e d i u m ) o f p a r t i c l e s u p o n a l t e r n a t e d e s i c c a t i o n a r i a w e t t i n g ; t h i s m e c h a n i s m w a s t h o u g h t t o p o s s i b l y b e a u g m e n t e d b y s e a s o n a l f r o s t a c t i o n a n d s o m e i l l u v i a t i o n o f c l a y ; d e s i c c a t i o n w a s s u g g e s t e d a s t h e m a j o r f a c t o r i n d e v e l o p m e n t o f p o l y g o n a l f r a c t u r e p l a n e s ; b o t h g l a c i a l w e i g h t a n d p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s w e r e d i s m i s s e d a s h a v i n g a n y i n fl u e n c e o n f r a g i p a n f o r m a t i o n L i n d b o e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) L M R V ; l o e s s , l o e s s o v e r C P S o r a l l u v i u m 1 . 2 . 3 . n o a g e n t s p e c i fi e d p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( w e a t h e r i n g ) , r e l i c t ( t y p e n o t s p e c i fi e d ) , u n s p e c i fi e d p e d o g e n i c p r o c e s s e s c o l l e c t e d d a t a s u p p o r t e d n o t i o n t h a t f r a g i p a n s a r e l i n k e d t o w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t i e s a n d t h a t p e d o g e n i c p r o c e s s e s a n d p r i o r w e a t h e r i n g p r o c e s s e s t h a t h a v e o c c u r r e d i n t h e f r a g i p a n L y f o r d e t a l . ( 1 9 6 3 ) M a s s a c h u s e t t s ; g l a c i a l t i l l 1 . 2 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( p a r e n t m a t e r i a l ) r e l i c t ( g e o g e n i c ) , f r o s t a c t i v i t y , s o i l - w a t e r fl u c t u a t i o n s 3 6 8 3 . h y p o t h e s i s f a v o r e d w a s t h a t f r a g i p a n b r i t t l e n e s s i s t h e r e s u l t o f s e g r e g a t i o n o f a v e r y s m a l l a m o u n t o f n o n - e x p a n d i n g k i n d s o f c l a y i n t h e i n t e r s t i c e s o f s a n d p a r t i c l e s ; i n m e d i u m - t e x t u r e d s o i l s v a r i o u s s i z e d m i n e r a l p a r t i c l e s s e e m e d t o fi t t o g e t h e r c l o s e l y t o m a k e a d e n s e m a t r i x , s o t h a t t h i n fi l m s o f o r i e n t e d c l a y m a y p r o v i d e t h e c e m e n t i n g q u a l i t i e s t h a t m a k e t h e p e d s b r i t t l e ; c o m p a c t i o n o f t h e s e s o i l s w a s c o n s i d e r e d a c h a r a c t e r i s t i c o fi a a r e n t m a t e r i a l a n d t h e c r a c k s t h e r e s u l t o f a l t e r n a t e f r e e z i n g a n d t h a w g ; p l a t y s t r u c t u r e t h o u g h t t o p o s s i b l y b e t h e r e s u l t o f f r o s t a c t i o n o r c o n n e c t e d t o t h e a c t i o n o f g r o u n d w a t e r M c I n t o s h a n d K e m p ( 1 9 9 1 ) N e w Z e a l a n d ; e o l i a n m a t e r i a l ; [ f a b r i c - d i s r u p t i o n h y p o t h e s i s ( f o r c o n s o l i d a t e d h o r i z o n s ) ] 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c f r o s t a c t i v i t y , r e l i c t ( p e d o g e n i c ) , d e s i c c a t i o n ( p h y s i c a l r i p e n i n g ) t h e a u t h o r s ’ h y p o t h e s i s i n c o r p o r a t e d a s p e c t s o f t h e p e r i g l a c i a l , b u r i e d - s o i l t h e o r i e s , a n d d e s i c c a t i o n m e c h a n i s m s M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 b ) O h i o a n d P e n n s y l v a n i a ; s i l t y m a n t l e o v e r g l a c i a l t i l l 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) r e l i c t ( g e o g e n i c ) , d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) , i l l u v i a t i o n s e l e c t p r o p e r t i e s o f f r a g i p a n s ( e . g . , p l a t y s t r u c t u r e , d e n s i t y , a n d p a r t i c l e a r r a n g e m e n t ) a p p e a r e d t o b e p a r t i a l l y i n h e r i t e d f r o m p a r e n t m a t e r i a l ; o t h e r p r o p e r t i e s ( b r i t t l e n e s s , c o l o r , s t r u c t u r e , c l a y c o n t e n t s ) s e e m e d t o h a v e b e e n d e v e l o p e d t h r o u g h t h e a c t i o n o f d e s i c c j a t i o n a n d r e h y d r a t i o n p r o c e s s e s ; p a n d e n s i t y c o u l d h a v e b e e n e n h a n c e d b y s u b s e q u e n t i l l u v i a t i o n N e t t l e t o n e t a l . ( 1 9 6 8 b ) N o r t h C a r o l i n a ; C P S 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) , c o l l a p s e , o t h e r p e d o g e n i c p r o c e s s e s ( e l u v i a t i o n f r o m f r a g i p a n ) d a t a s u g g e s t e d a m a t r i x c o l l a p s e o c c u r r e d , w h i c h m a y h a v e b e e n c a u s e d b y t h e t r a n s l o c a t i o n o f c l a y o u t o f t h e f r a g i p a n a n d i n t o t h e s u b j a c e n t h o r i z o n ; t h e a u t h o r s f o u n d t h a t t h e b r i t t l e p o r t i o n s o f t h e ( e l u v i a l ) f r a g i p a n a r e F e - p o o r b o d i e s ; a m . A 1 c o m p o u n d s ( h y d r o g e n b o n d e d t o s o i l m a t r i x ) w a s f o u n d t o h a v e a c c u m u l a t e d i n s o i l a n d w e r e a t t r i b u t e d t o w e t t i n g - d g y r p ' g p r o c e s s e s N o r t o n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 8 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l 1 . 2 . s o i l p l a s m a r e l i c t ( g e o g e n i c a n d p e d o g e n i c ) , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( l i t h o l o g i c , h y d r o l o g i c ) , p r e c i p i t a t i o n ( v i a d e s i c c a t i o n f r o m r o o t s u c t i o n ) 3 6 9 3 . d a t a s u p p o r t e d h y p o t h e s i s t h a t f r a g i p a n s f o r m e d i n l o e s s ( t h a t a r e u n d e r l i a i n b y l e s s p e r m e a b l e m a t e r i a l s a t d e p t h ) h a v e a S i 0 2 ( o r s i l i p c a t e ) b o n d i n g a g e n t ; f r a g i p a n s f o r m w h e r e t h e s o i l s o l u t i o n d r a i n a g e w a s i m p e d e d u n t i l t h e w a t e r i s u s e d b y t r e e s ; t h i s d r y i n g c a u s e s S i O z t o b e c o m e c o n c e n t r a t e d a n d t o p r e c i p i t a t e ; t h e a u t h o r s a l s o t h o u g h t t h a t f r a g i p a n s f o r m b y m o d e r n p r o c e s s e s b u t i t s f o r m a t i o n h a s b e e n i n fl u e n c e d b y p r e - P e o w o i l s o r w e a t h e r i n g z o n e s ; a b r i t t l e z o n e a p p e a r e d t o b e p r e c u r s o r o f f r a g i p a n O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) W i s c o n s i n ; g l a c i a l d r i f t 1 . 2 . 3 . s o i l p l a s m a p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( l i t h o l o g i c o r h y d r o l o g i c ) , r e l i c t ( g e o g e n i c ) , f r o s t a c t i v i t y p r o p o s e d t h a t c _ l a y a n d p o s s i b l y F e o x i d e s a r e c e m e n t i n g m a t e r i a l s a s t h e y a r e w i d e l y d i s s e m i n a t e d t h r o u g h o u t t h e s t u d i e d f r a g i p a n s ; t h e y p r e r e q u i s i t e b r i t t l e n e s s ; l o w c l a y c o n t e n t a n d i t s d i s t r i b u t i o n i n f r a g i p a n w e r e t h o u g h t t o a l l o w f o r t h e e s s e n t i a l b r i d g e s a n d m e n i s c i o f c l a y b e t w e e n s i l t a n d s a n d g r a i n s ; f r a g i p a n s t r u c t u r e i s p o s s i b l y g e o g e n i c ; p l a t i n e s s a n d v e s i c u l a r i t y w e r e a t t r i b u t e d t o f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s P a y t o n ( 1 9 9 3 a ) E n g l a n d ; a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s 1 . 2 . 3 . s o i l f a b r i c , s o i l p l a s m a , i n h e r i t e d ( f r o m p a r e n t m a t e r i a l ) f r o s t a c t i v i t y , i l l u v i a t i o n , p r o c e s s e s a t a d i s c o n t i n u i t y ( h y d r o l o g i c ) fi r m n e s s a n d b r i t t l e n e s s w e r e a t t r i b u t e d t o a c l o s e - p a c k e d , w e l l - g r a d e d m a t r i x o f s k e l e t o n g r a i n s b o n d e d b y c l a y b r i d g e s ( n o n - s w e l l i n g i l l i t e a n d c h l o r i t e ) a n d t o w e a k i n t e r c o n n e c t i o n o f m a c r o v o i d s ; w h e r e a s , h i g h d e n s i t y w a s a t t r i b u t e d t o i r r e g u l a r c o m p r e s s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f m a t r i x u n d e r p e r m a f r o s t c o n d i t i o n s a n d t h e i n fi l l i n g o f v o i d s b y i l l u v i a t i o n o f s i l t a n d c l a y ; t h e f u l l d e v e l o p m e n t o f f r a g i p a n , h o w e v e r , h a s d e p e n d e d o n c l a y m i g r a t i o n ( t h a t c o n t r i b u t e d t o c l a y - b r i d g i n g , v o i d fi l l i n g , a n d l o c a l i z e d s e a s o n a l i m p e d a n c e o f d r a i n a g e ) a n d t h e r e s u l t i n g e l u v i a t i o n o f F e o x i d e s , d e v e l o p m e n t o f g r a y p o l y g o n a l p a t t e r n i n g , a n d d e g r a d a t i o n p r o c e s s e s a t p a n s u r f a c e s 3 7 0 " c " C M O D E L S O F ( O R C O N D I T I O N S F O R ) F R A G I P A N E V O L U T I O N P R O G R E S S I V E M O D E L S Y a s s o g l o u a n d W h i t e s i d e ( 1 9 6 0 ) n o r t h e r n L P o f M i c h i g a n ; g l a c i a l t i l l b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : N S F S ’ H F P ’ N ! l o s e - p a c k i n g o f s a n d a n d c o a r s e s i l t g r a i n s s o l i d i n t e r g r a i n b r i d g e s o f n o n e x p a n d a b l e c l a y h i g h b u l k d e n s i t y i n t e r m e d i a t e t o l o w c o n t e n t o f n o n e x p a n d i n g c l a y m i n e r a l s r e a r r a n g e m e n t o f t h e m a t r i x p r e s e n c e o f s o l u b l e A l o x i d e ” o p t i m u m ” c l a y c o n t e n t o f r o u g h l y 1 5 % S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : E a r b o n a t e l e a c h i n g a n d a c i d i fi c a t i o n o f t h e s o i l p r o fi l e o c c u r s . P a r t o f t h e c l a y ( p r e f e r e n t i a l l y t h e e x p a n d i n g c l a y s ) i n t h e ” f r a g i p a n z o n e ” ( t h e a r e a i n t h e s o i l t h a t w i l l b e c o m e a f r a g i p a n ) i s r e m o v e d . S o l u b l e m a t e r i a l s a n d m o r e c l a y a r e r e m o v e d f r o m t h e f r a g i p a n z o n e , w h i c h r e s u l t s i n t h e g r a d u a l a n d n o n u n i f o r m c l o s e p a c k i n g o f s a n d g r a i n s . M u l t i p l e f o r c e s c a u s e t h i s c o n t r a c t i o n , s u c h a s g r a v i t a t i o n a l f o r c e s w i t h i n t h e s o l u m , p r e s s u r e e x e r t e d b y t r e e t a p r o o t s , a n d p r e s s u r e s a s s o c i a t e d w i t h w e t t i n g - d r y i n g a n d f r e e z i n g - t h a w i n g p r o c e s s e s ( e x p e r i e n c e d d u r i n g t h e e a r l y s t a g e s o f f r a g i p a n g e n e s i s ) . T h i s m u l t i - d i r e c t i o n a l c o n t r a c t i o n r e s u l t s i n p a n s h r i n k a g e a n d t h e c r e a t i o n o f v e r t i c a l a n d h o r i z o n t a l c r a c k s T h e p a n m a t r i x i s r e a r r a n g e d s u b s e q u e n t t o i t s c o n t r a c t i o n a n d c l o s e p a c k i n g . T h e s o i l s u s p e n s i o n i s c o n fi n e d t o c a p i l l a r y i n t e r g r a n u l a r v o i d s a t m o i s t u r e l e v e l s b e l o w f i e l d c a p a c i t y , a n d u p o n e v a p o r a t i o n o r u s e o f t h e w a t e r i n t h i s s o i l s u s p e n s i o n c l a y i s d e p o s i t e d a n d f o r m s ( o p t i c a l l y a n i s o t r o p i c ) m e n i s c i t h a t a c t a s i n t e r g r a i n ( s a n d a n d c o a r s e s i l t ) b r i d g e s . A s b o t h s o i l a n d f r a g i p a n g e n e s i s p r o g r e s s , A l i s r e l e a s e d v i a d e c o m p o s i n g p r i m a r y m i n e r a l s . A p o r t i o n o f t h e A l i s p r e c i p i t a t e d f r o m s o i l s o l u t i o n i n t h e p a n , w h i c h c o n t r i b u t e s t o t h e h o r i z o n ’ s i n d u r a t i o n . 3 7 1 “ . 9 9 ‘ 9 D a n i e l s e t a 1 . ( 1 9 6 6 ) N o r t h C a r o l i n a ; t e r r a c e m a t e r i a l b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 2 . M a x i m u m f r a g i p a n e x p r e s s i o n i s r e l a t e d t o a n e d g e e f f e c t b e t w e e n m o d e r a t e l y w e l l d r a i n e d p o r t i o n s o f t h e l a n d s c a p e a n d p o o r l y d r a i n e d p o r t i o n s : f r a g i p a n e x p r e s s i o n i n c r e a s e s a s b o t h s u r f a c e a n d i n t e r n a l d r a i n a g e d e c r e a s e s . F r a g i p a n p r e s e n c e i s n o t r e l a t e d t o p a r e n t m a t e r i a l t e x t u r e s o r s t r a t i g r a p h y . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : F i e l d e x a m i n a t i o n s r e v e a l e d t h a t t h e e l u v i a l f r a g i p a n ( A ' 2 x [ E ’ x ] o r A 2 x [ E x ] ) t h i c k e n s a t t h e e x p e n s e o f t h e o v e r l y i n g B t h o r i z o n . F o r m a t i o n o f t h e e l u v i a l f r a g i p a n w a s t h o u g h t t o l e a d t o t h e d e g r a d a t i o n o f t h e o v e r l y i n g B t h o r i z o n . R e m n a n t s o f t h e o v e r l y i n g B t h o r i z o n e x i s t a s v e r t i c a l s t r e a k s a n d v a r i a b l y s i z e d p o c k e t s o f B t f a b r i c i n t h e f r a g i p a n . T h e w e l l - e x p r e s s e d f r a g i p a n s h a v e a l m o s t e n t i r e l y e n c r o a c h e d u p o n t h e o v e r l y i n g B t h o r i z o n , l e a v i n g f e w r e m n a n t s . O l s o n a n d H o l e ( 1 9 6 7 ) W i s c o n s i n ; g l a c i a l d r i f t b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 2 . n o n u n i f o r m c o m p a c t i o n t e x t u r a l h e t e r o g e n e i t y ( s a n d y l o a m t o s i l t l o a m ) a n d l o w c l a y c o n t e n t o f t h e i n i t i a l p a r e n t m a t e r i a l ( g l a c i a l d r i f t ) s l i g h t m o t t l i n g p l a t y a n d v e s i c u l a r h o r i z o n c o l d a c i d s u b s o i l l a y e r w i t h s p a r s e r o o t g r o w t h a n d f a u n a ] a c t i v i t y c l i m a t i c a l t e r n a t i o n b e t w e e n p e r i o d s s u f fi c i e n t w a t e r i n f i l t r a t i o n a n d p e r i o d s o f d r o u g h t , w h i c h a f f e c t s t h e e l u v i a t i o n o f fi n e s a n d t h e s e t t l i n g o f t h e s u b s o i l ( e s p e c i a l l y d u r i n g t h e i n i t i a l s t a g e s o f f r a g i p a n d e v e l o p m e n t ) i s r e l a t e d t o f r a g i p a n p r e s e n c e S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A t e x t u r a l d i f f e r e n t i a t i o n d e v e l o p s i n t h e l o w e r s e q u u m b e t w e e n t h e A 2 [ E ’ ] a n d l o w e r B h o r i z o n s . T h i s d i f f e r e n t i a t i o n o c c u r s d u r i n g a c l i m a t i c a l l y m o i s t p e r i o d . T h e l o w e r s e q u u m s e t t l e s a n d b e c o m e s c o m p a c t , w h i c h h i n d e r s r o o t p e n e t r a t i o n a n d e l u v i a t i o n e x c e p t a l o n g p o l y g o n a l s h r i n k a g e c r a c k s . S h r i n k a g e c r a c k s m a y h a v e o c c u r r e d d u r i n g a c l i m a t i c a l l y w a r m p e r i o d . I n t h i s c a s e , f r o m r o u g h l y 6 t o 4 k a i n W i s c o n s i n . 3 7 2 ” T S h e p o l y g o n a l s h r i n k a g e c r a c k s w e r e p o s s i b l y e n l a r g e d b y e l u v i a t i o n . T h e u p p e r ( S p o d o s o l ) s e q u u m r e p r e s e n t s a n e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n w i t h a n o r t h e r n h a r d w o o d - h e m l o c k f o r e s t c o m m u n i t y . I n t h i s c a s e , t h e u p p e r s e q u u m h a s b e e n f o r m i n g f r o m 2 k a t o p r e s e n t . 2 “ N e t t l e t o n e t a l . ( 1 9 6 8 a ; b ) N o r t h C a r o l i n a ; C P S b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s ( N e t t l e t o n e t a 1 . , 1 9 6 8 a ) : 1 . P o s s i b l y e i t h e r ( 1 ) f e l d s p a r w e a t h e r i n g p r o d u c t s a r e n e e d e d f o r p r o d u c i n g t h e a p p a r e n t c e m e n t a t i o n o f f r a g i p a n s ( c e m e n t i n g a g e n t r e q u i r e s a l u m i n a o r S i 0 2 o r b o t h ) , o r ( 2 ) c o l l a p s e s i t e s a t v o i d s l e f t b y w e a t h e r i n g a r e n e e d e d t o a i d i n d e n s e - p a c k i n g . 2 . A g e o r t i m e o f w e a t h e r i n g i s n e e d e d f o r t h e d e v e l o p m e n t o f m o r e s t r o n g l y d e v e l o p e d a n d t h i c k e r f r a g i p a n s . 3 . N a t u r a l d r a i n a g e ( o r d e g r e e o f w e t n e s s ) i n fl u e n c e s f r a g i p a n g e n e s i s ( t h e a u t h o r s d i d n o t s p e c u l a t e a s t o h o w d r a i n a g e i n fl u e n c e s g e n e s i s ) . 4 . E l u v i a t i o n o f c l a y o r c l a y d e s t r u c t i o n ( b y f e r r o l y s i s ) w a s t h o u g h t t o b e n e c e s s a r y f o r t h e f o r m a t i o n o f t h e A ’ 2 x [ E ’ x ] . T h i s e l u v i a t i o n m a y o c c u r p r i o r t o f r a g i p a n d e v e l o p m e n t w h i l e t h e A 2 [ E ’ ] i s f r i a b l e b u t n o t d e n s e e n o u g h t o h i n d e r e l u v i a t i o n o r l e a c h i n g . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s ( N e t t l e t o n e t a l . , 1 9 6 8 b ) : 1 . R e m o v a l o f F e a n d b a s e s f r o m t h e l o w e r s o l u m o c c u r s t h r o u g h w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s . 2 . C l a y i s t r a n s l o c a t e d f r o m t h e A 2 o r [ E ’ ] t o t h e B ’ 2 t [ B ’ t ] . 3 . T h e b u l k a n d p a c k i n g d e n s i t y o f t h e A 2 o r [ E ’ ] i s i n c r e a s e d d u e t o t h e s l a k i n g o r s l u m p i n g o f s i l t a n d fi n e s a n d ( t h e y a r e n o l o n g e r p r o t e c t e d b y c l a y ) i n t o v o i d s o r c h a n n e l s . 4 . A m . m a t e r i a l s ( c o m p o s e d o f f e l d s p a r w e a t h e r i n g p r o d u c t s ) b e c o m e h y d r o g e n b o n d e d t o t h e s o i l m a t r i x , w h i c h p r o d u c e s f r a g i c p r o p e r t i e s ( n a m e l y b r i t t l e n e s s ) i n t h e A 2 [ E ’ ] . H e n c e , t h e A ’ 2 x [ E x ] i s c r e a t e d . B o u l t o n a n d D e n t ( 1 9 7 4 ) I c e l a n d ; g l a c i a l t i l l m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . D e n s e , s i l t y l a y e r s w e r e a s s o c i a t e d w i t h l o d g e m e n t t i l l . A h i g h s i l t c o n t e n t i n t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e d e p o s i t w a s a t t r i b u t e d t o s u b g l a c i a l c r u s h i n g a n d s h e a r i n g , a n d t h e h i g h d e n s i t y i n t h e l o w e r p o r t i o n o f t h e d e p o s i t w a s a t t r i b u t e d t o d i l a t i o n d u e t o s h e a r i n g . 3 7 3 S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . L o d g e m e n t t i l l i s d e p o s i t e d a n d s u b s e q u e n t l y a l t e r e d b y t h e g l a c i e r s o l e . T h e f r e s h t i l l h a s t w o d i s t i n c t z o n e s . T h e u p p e r z o n e i s v e r y f r i a b l e , c o n t a i n s a h i g h s i l t + c l a y c o n t e n t ( ~ 4 0 % ) , e x t e n d s t o a d e p t h o f 5 0 c m , a n d i s t h e r e s u l t o f s h e a r i n g a n d c r u s h i n g b y t h e g l a c i e r s o l e . T h e l o w e r z o n e i s c o m p a c t w i t h m e d i u m t o c o a r s e p l a t y s t r u c t u r e a n d h a s a l o w s i l t + c l a y c o n t e n t ( ~ 2 0 % ) . E o l i a n p r o c e s s e s r e m o v e s i l t a n d fi n e s a n d f r o m t h e s u r f a c e o f t h e e x p o s e d t i l l . A s t o n y l a g c o n c e n t r a t i o n d e v e l o p s o n t h e t i l l s u r f a c e , w h i c h t h i c k e n s w i t h t i m e . A c c u m u l a t i o n o f t h e e o l i a n m a t e r i a l i s e r r a t i c d u e t o t h e n a t u r e o f t h e p i o n e e r a n d o l d v e g e t a t i o n a c r o s s t h e d e g l a c i a t e d l a n d . E o l i a n m a t e r i a l i s e i t h e r t r a p p e d b y v e g e t a t i o n o r i n c o r p o r a t e d i n t o t h e s o i l i n e x p o s e d a r e a s w h e r e f r o s t h e a v i n g i s a c t i v e . W h i l e s t e p s 2 a n d 3 a r e t a k i n g p l a c e , fi n e p a r t i c l e s a r e a l s o b e i n g t r a n s l o c a t e d w i t h i n t h e p r o f i l e . T h e c o m p a c t , p l a t y z o n e , h o w e v e r , i m p e d e s t h e t r a n s l o c a t i o n o f t h e fi n e s a n d r e s u l t s i n t h e i r a c c u m u l a t i o n o n t h e u p p e r s u r f a c e o f s t o n e s a n d p e d s . T h e d e n s e , s i l t y l a y e r r e a c h e s i t s m a x i m u m e x p r e s s i o n i n 1 0 t o 3 0 y e a r s a f t e r t h e e x p o s u r e o f t h e p a r e n t m a t e r i a l . T h i s l a y e r s u b s e q u e n t l y d e g r a d e s a s fi n e s a r e c o n t i n u o u s l y t r a n s l o c a t e d d e e p e r i n t o t h e p r o f i l e . D e K i m p e e t a 1 . ( 1 9 7 6 ) Q u e b e c ; g l a c i a l t i l l o v e r b e d r o c k o r g l a c i a l t i l l m o n o s e q u a l a n d b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 2 . A l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y ( u s u a l l y t o b e d r o c k o r d e e p g l a c i a l t i l l ) i s r e q u i r e d f o r A e x [ E x l - h o r i z o n d e v e l o p m e n t . I r n p e d e d v e r t i c a l w a t e r d r a i n a g e ( p r i m a r i l y i n t h e s p r i n g a n d f a l l ) i n t h e p r o fi l e i s n e c e s s a r y f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t h e A e x [ E x ] h o r i z o n . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 2 . W h e n s n o w m e l t s d u r i n g t h e s p r i n g , s e e p a g e w a s t h o u g h t t o o c c u r a l o n g t h e s u r f a c e o f a l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y w i t h i n t h e p r o fi l e . A n A e x [ E x ] h o r i z o n w a s p r o p o s e d t o d e v e l o p i n t h i s s e e p a g e z o n e a s c l a y p a r t i c l e s a r e e l u v i a t e d f r o m t h e A e x [ E x ] t o t h e f r a c t u r e p l a n e s o f t h e u n d e r l y i n g t h h o r i z o n . 3 7 4 H a r l a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 7 7 ) a n d H a r l a n e t a l . ( 1 9 7 7 ) I n d i a n a ; s i l t y l o e s s o v e r s a n d y l o e s s o v e r a p a l e o s o l ( i n g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m ) m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s ( H a r l a n a n d F r a n z m e i e r , 1 9 7 7 ) : 1 . T h e p r e s e n c e o f f r a g i p a n s w a s f o u n d t o b e r e l a t e d t o t h e t h i c k n e s s o f t h e s u r fi c i a l l o e s s : a f r a g i p a n i s g e n e r a l l y p r e s e n t w h e n t h e l o e s s i s b e t w e e n 0 . 7 5 a n d 2 m t h i c k a n d a f r a g i p a n i s g e n e r a l l y a b s e n t i n w h e n t h e l o e s s d e p o s i t s a r e t h i n n e r o r t h i c k e r . O n e e x c e p t i o n i s w h e n a 0 . 7 5 t o 1 m - t h i c k l o e s s d e p o s i t i s u n d e r l a i n b y s a n d s t o n e r e s i d u u m . 2 . E i t h e r t h e s a n d y l o e s s o r t h e fi n e - t e x t u r e d p a l e o s o l p r o m o t e s f r a g i p a n f o r m a t i o n i n t h e o v e r l y i n g l o e s s d u e t o t h e a b i l i t y o f t h e s a n d y l o e s s o r p a l e o s o l t o i m p e d e d r a i n a g e . 3 . A l t e r n a t e w e t t i n g - d r y i n g ( v i a p e r c h i n g o f t h e s o i l s o l u t i o n i n t h e w i n t e r f o l l o w e d b y d e s i c c a t i o n t h r o u g h f o r e s t u s e i n t h e s u m m e r ) a t t h i s t e x t u r e o r l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y p r o m o t e s f r a g i p a n f o r m a t i o n . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s ( H a r l a n e t a l . , 1 9 7 7 ) : 1 . T h e f i n e - t e x t u r e d p a l e o s o l o r s a n d y l o e s s o r b o t h h i n d e r d o w n w a r d w a t e r m o v e m e n t , w h i c h c r e a t e s a w e t z o n e i n t h e p r o f i l e . 2 . S i 0 2 t r a n s l o c a t e s d o w n w a r d i n t h e p r o f i l e a n d a c c u m u l a t e s w i t h t h e s o i l w a t e r i n t h e w e t z o n e . 3 . I f t h e w e t z o n e i s w i t h i n t h e r o o t i n g d e p t h o f t h e l o c a l t r e e s , i t w i l l b e c o m e s e a s o n a l l y d r y a n d $ 1 0 2 w i l l c o n s e q u e n t l y c o n c e n t r a t e a n d p r e c i p i t a t e . 4 . T h e f r a g i p a n i s f o r m e d a s a r e s u l t o f t h e p r e c i p i t a t e d S i 0 2 b i n d i n g s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r ; S i O z m a y c o p r e c i p i t a t e w i t h A l h y d r o u s o x i d e s , t h u s f o r m i n g a n a l u m i n o s i l i c a t e b i n d i n g a g e n t . 5 . I f t h e w e t z o n e i s b e n e a t h t h e d e p t h o f t r e e r o o t i n g ( r o u g h l y 2 m ) , f r a g i p a n s w i l l n o t f o r m b e c a u s e t h e w e t z o n e w i l l n o t e x p e r i e n c e s e a s o n a l r o o t - i n d u c e d d r y i n g . T h o m p s o n ( 1 9 8 0 ) O h i o ; l o e s s o v e r c o l l u v i u m ( w i t h p a l e o s o l ) o v e r o l d a l l u v i u m o r l a c u s t r i n e c l a y o r r e s i d u u m m o n o s e q u a l a n d b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : n o n e d i s c u s s e d S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 3 7 5 1 . C a l c a r e o u s P e o r i a n l o e s s w a s d e p o s i t e d i n t h e T e a y s V a l l e y a n d b u r i e d a h i g h l y w e a t h e r e d s o i l ; t h i s s o i l c o n t a i n s c o l l o i d a l s u r f a c e s c o v e r e d i n w e a t h e r i n g p r o d u c t s . 2 . C a r b o n a t e s w e r e t r a n s l o c a t e d f r o m t h e s u r fi c i a l l o e s s d e p o s i t a n d r a i s e t h e p H o f t h e u n d e r l y i n g p a l e o s o l t o a l e v e l t h a t i s b u f f e r e d b y b i c a r b o n a t e . 3 . A l a n d S i p r e s e n t i n t h e h i g h l y w e a t h e r e d p a l e o s o l m a y h a v e p r e c i p i t a t e d a s a r e s u l t o f t h e p H c h a n g e . 4 . A m . A l a n d S i o x i d e s w e r e t h o u g h t t o c e m e n t p a r t i c l e s t o g e t h e r t o p r o d u c e a f r a g i p a n . 5 . A n A ’ 2 [ E ’ ] h o r i z o n f o r m s a b o v e t h e f r a g i p a n p o s s i b l y d u e t o s u b s u r f a c e r u n o f f ( a s p r o p o s e d b y M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ) ) o r f e r r o l y s i s ( a s p r o p o s e d b y B r i n k m a n ( 1 9 7 0 ) ) . G r o s s ( 1 9 8 4 ) M i s s o u r i ; r e s i d u u m b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A c l o s e l y p a c k e d p a r e n t m a t e r i a l w a s t h o u g h t t o b e a r e q u i r e m e n t f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . T h e I n i t i a l S t a t e : E x t e r n a l f a c t o r s ( p r i m a r i l y fl u c t u a t i o n i s c l i m a t i c r e g i m e s ) w e r e t h o u g h t t o i n fl u e n c e t h e s t r u c t u r e a n d i n t e r n a l o r g a n i z a t i o n o f t h e s o i l s f o r m i n g a t t h a t t i m e . W i t h o u t t h e p r o c e s s e s a n d p r o fi l e m o d i fi c a t i o n s s u g g e s t e d t o o c c u r i n t h e I n i t i a l S t a t e , f r a g i p a n s w i l l m o s t l i k e l y n o t f o r m . 2 . A t t h e c l o s e o f t h e I n i t i a l S t a t e , n e w p a r e n t m a t e r i a l s w e r e t h o u g h t t o b e d e p o s i t e d o r a c c u m u l a t e o n t o p o f t h e o r i g i n a l p o d z o l s ( t h a t s t r o n g l y r e fl e c t e d t h e c l i m a t i c r e g i m e o f t h e B o r e a l S t a g e ) i n r e s p o n s e t o a n o t h e r c l i m a t i c s h i f t . D e p o s i t i o n o f t h e s e m a t e r i a l s m a y h a v e b e e n , i n p a r t , d u e t o c o l l u v i a t i o n o f w a t e r - l a d e n s e d i m e n t s , w h i c h c a u s e d c l o s e p a c k i n g i n t h e s e s e d i m e n t s . 3 . T h e P e d o g e n i c S t a t e : I n t e r n a l p r o c e s s e s , s u c h a s c l a y i l l u v i a t i o n , a m . - m a t e r i a l p r e c i p i t a t i o n , a n d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s , w e r e p r o p o s e d t o p r e d o m i n a n t l y g u i d e f r a g i p a n g e n e s i s a n d e x p r e s s i o n i n t h e c l o s e - p a c k e d s e d i m e n t s . P a r f i t t e t a 1 . ( 1 9 8 4 ) N e w Z e a l a n d ; l o e s s m o n o s e q u a l p e d o n s ; f r a g i p a n i s i n t h e C h o r i z o n F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . F r a g i p a n p r e s e n c e w a s f o u n d t o b e r e l a t e d t o a c l i m a t i c r e g i m e w i t h l e s s t h a n 1 0 5 0 m m a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a n d v e r y d r y s u m m e r s w i t h s o i l - w a t e r d e fi c i t s e x c e e d i n g 2 0 0 m m . 3 7 6 S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : H y d r a u l i c s u c t i o n h y p o t h e s i s : T h e d e n s e h o r i z o n i n t h e F r a g i a q u a l f s s t u d i e d w a s t h o u g h t t o b e t h e r e s u l t o f h y d r a u l i c s u c t i o n e x e r t e d b y r o o t s d u r i n g s u m m e r p e r i o d s o f i n t e n s e w a t e r d e fi c i t s . T h i s p r e s s u r e l e a d s t o a l o s s i n p o r o s i t y , w h i c h i n t u r n c r e a t e s a z o n e w h e r e w i n t e r d r a i n a g e i s i m p e d e d . G l e y i n g a n d e n h a n c e d c l a y f o r m a t i o n f o l l o w s . 1 . 2 . 3 . L o e s s a c c r e t e s a t v e g e t a t e d l o c a t i o n s i n t h e p r e s e n c e o f o r g a n i c m a t t e r . A s t h e l o e s s b e c o m e s i n c r e a s i n g l y b u r i e d , i t p a s s e s o u t o f t h e z o n e o f b i o l o g i c a l a c t i v i t y [ p r o b a b l y b e t t e r p h r a s e d t h e ” z o n e o f f a u n a l t u r b a t i o n ” ] . O n c e o u t o f t h e z o n e o f b i o l o g i c a l a c t i v i t y , w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s h a v e a g r e a t e r i n fl u e n c e o n t h e p b o f t h e l o e s s : d u r i n g i n t e n s i v e l y d r y s u m m e r p e r i o d s , p l a n t s e x e r t h y d r a u l i c s u c t i o n ( o n t h e o r d e r o f s e v e r a l b a r s ) o n t h e s u r r o u n d i n g l o e s s . D u e t o t h e n a t u r e o f l o e s s , t h i s s u c t i o n i s t r a n s m i t t e d t h r o u g h t h e i n t e r c o n n e c t e d p o r e s a n d r e s u l t s i n c o m p r e s s i v e f o r c e s p o w e r f u l e n o u g h t o i n c r e a s e p b . T h e i n c r e a s e d p i , i s m a i n t a i n e d d u r i n g w i n t e r w e t t i n g e v e n t s , i n p a r t b e c a u s e t h i s d e n s e h o r i z o n i s b e n e a t h t h e z o n e o f b i o l o g i c a l a c t i v i t y a n d i s n o l o n g e r a f f e c t e d b y f a u n a l t u r b a t i o n . T r a n s l o c a t e d w e a t h e r i n g p r o d u c t s b e c o m e s t a g n a t e d a t t h e d e n s e h o r i z o n d u r i n g t h e w i n t e r , w h i c h t e n d s t o r e i n f o r c e t h e f r a g i p a n . A s f r a g i p a n e x p r e s s i o n d e v e l o p s a n d p e r s i s t s , r o o t i n g e v e n t u a l l y b e c o m e e x c l u d e d f r o m t h i s d e n s e h o r i z o n . K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 a ) K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m m o n o s e q u a l a n d b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 3 . I n t e r m s o f m i n e r a l o g i c a l a n d s o i l s o l u t i o n c o m p o s i t i o n s , f r a g i p a n h o r i z o n s i n t h e s o i l s s t u d i e d e x h i b i t e d h i g h e r a l b i t e a n d s m e c t i t e l e v e l s a n d t w o t o f o u r t i m e s t h e l e v e l o f s o l u b l e S i a n d N a a s f o u n d i n o v e r l y i n g n o n f r a g i p a n h o r i z o n s . S o i l s o l u t i o n c o m p o s i t i o n s a n d s t a b i l i t y d i a g r a m s f o r a l l t h e f r a g i p a n s s t u d i e d i n d i c a t e d t h a t t h e s e h o r i z o n s w e r e a t o r n e a r s a t u r a t i o n w i t h r e s p e c t t o a m . S i O z . I n c r e a s i n g o c c u r r e n c e o f t h e s e s a t u r a t i o n c o n d i t i o n s a d d i t i o n a l l y c o r r e l a t e d w e l l w i t h i n c r e a s e d f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n a n d r e d u c e d i n t e r n a l d r a i n a g e . A b r i c k a n d m o r t a r s t r u c t u r e w a s a l s o f o u n d t o b e r e l a t e d t o f r a g i p a n p r e s e n c e . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : S i O z o v e r g r o w t h h y p o t h e s i s : T h e b i n d i n g a g e n t i n a f r a g i p a n i s h y p o t h e s i z e d t o b e a n a m . - S i O z p h a s e t h a t i s p r e c i p i t a t e d a s o v e r g r o w t h s t o e x i s t i n g 3 7 7 s i l i c a t e c o a t i n g s o n s o i l p a r t i c l e s . B o t h s o l u b l e N a a n d e x c h a n g e a b l e M g m a y a d d i t i o n a l l y p l a y a r o l e i n t h e c e m e n t a t i o n p r o c e s s . 1 . A m . S i 0 2 p r e c i p i t a t e s i n t h e s m a l l p o r e s a n d o n p a r t i c l e s u r f a c e s i n t h e f r a g i p a n d u r i n g d r y s e a s o n s . S u p e r s a t u r a t i o n c o n d i t i o n s m a y a c c e l e r a t e t h e p r e c i p i t a t i o n p r o c e s s . T h e a m . 5 1 0 2 p r e c i p i t a t e m a y e x t e n d e x i s t i n g s i l i c a t e c o a t i n g s o n p a r t i c l e g r a i n s a n d e v e n t u a l l y c a u s e t h e m t o b i n d t o g e t h e r . I n t i m e t h e o v e r g r o w t h - b o u n d p a r t i c l e s w i l l p r o g r e s s i v e l y p l u g s m a l l p o r e s . E v e n t u a l l y t h e s e p l u g g e d p o r e s w i l l c a u s e r i g i d i t y , c e m e n t a t i o n , a n d b r i t t l e n e s s i n i n c r e a s i n g l y l a r g e r m a s s e s o f s o i l a n d , c o n s e q u e n t l y , a f r a g i p a n d e v e l o p s . K a r a t h a n a s i s ( 1 9 8 7 b ; 1 9 8 9 ) K e n t u c k y ; l o e s s , l o e s s o v e r r e s i d u u m m o n o s e q u a l a n d b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . F r a g i p a n p r e s e n c e w a s t h o u g h t t o b e r e l a t e d t o t h e d e g r e e t o w h i c h l o e s s t r u n c a t i o n h a s o c c u r r e d a t a s i t e , a s w e l l a s t h e d e g r e e t o w h i c h i t s p a l e o s u r f a c e w a s e x p o s e d t o d e s i c c a t i o n ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) . T h e d o m i n a n t w e a t h e r a b l e m i n e r a l i n t h e s a n d a n d s i l t f r a c t i o n i s a l b i t e . A d d i t i o n a l l y , s o i l s o l u t i o n s w i t h i n t h e p r o fi l e a r e u n d e r s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o a l b i t e , w h i c h i n d i c a t e d t h a t a l b i t e d i s s o l u t i o n i s a r e a s o n a b l e w e a t h e r i n g p r o c e s s w i t h i n t h e p r o f i l e . T h e c l a y f r a c t i o n i s d o m i n a t e d b y s m e c t i t e ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b ) . T h e r e a c t i v e f r a c t i o n i n t h e s t u d i e d f r a g i p a n s i s c o m p o s e d p r i m a r i l y o f S i O z , A 1 , a n d F e ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) . T h e s o i l s o l u t i o n o f t h e s t u d i e d f r a g i p a n s c o n t a i n s S i 0 2 l e v e l s t h a t a p p r o a c h t h e s o l u b i l i t y o f a m . 5 1 0 2 . T h e l o w e r p o r t i o n s o f f r a g i p a n s g e n e r a l l y h a v e s o i l s o l u t i o n s s a t u r a t e d w i t h a m . S i O z , w h i c h w a s p r o p o s e d t o b e r e l a t e d t o t h e s t r o n g f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n o f t h e l o w e r f r a g i p a n ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) . F r a g i p a n p r e s e n c e w a s p r o p o s e d t o b e r e l a t e d t o ( 1 ) a c l o s e - p a c k e d l a y e r t h a t h i n d e r s d o w n w a r d w a t e r m o v e m e n t i n t h e p r o f i l e , ( 2 ) l a t e r a l i n t e r n a l s o i l d r a i n a g e , ( 3 ) t h e i n a b i l i t y o f w e a t h e r i n g p r o d u c t s t o b e w i d e l y d i s t r i b u t e d t h r o u g h o u t t h e s o i l ( o r w e a t h e r i n g ) p r o fi l e ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b ) a n d ( 4 ) a l i m i t e d l e a c h i n g s y s t e m ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) . A S i - r i c h a m . a l u m i n o s i l i c a t e ( h a v i n g t h e g e n e r a l f o r m u l a [ A l ( O H ) 3 ] ( 1 - x ) [ S i O z ] x ) ( ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b ) w i t h a S i m o l a r r a t i o o f 0 . 5 8 t o 1 . 0 0 w a s f o u n d t o b e r e l a t e d t o f r a g i p a n r i g i d i t y ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : S i O z o v e r g r o w t h h y p o t h e s i s ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) : A h i g h l y s i l i c e o u s a m . a l u m i n o s i l i c a t e w a s p r o p o s e d t o a c t a s t h e b i n d i n g a g e n t i n f r a g i p a n s ( o f w e s t e r n K e n t u c k y ) . F r a g i p a n i n d u r a t i o n w a s t h o u g h t t o b e t h e r e s u l t o f p r e c i p i t a t e d a m . 5 1 0 2 t h a t b r i d g e s s k e l e t o n g r a i n s a n d f o r m s o v e r g r o w t h s o f 3 7 8 e x i s t i n g a m . a l u m i n o s i l i c a t e g r a i n c o a t i n g s t h a t e x t e n d i n t o a n d fi l l p o r e s p a c e s . A m . S i O z p r e c i p i t a t i o n f r o m S i — s a t u r a t e d s o l u t i o n s o c c u r s d u r i n g p e r i o d s o f d e s i c c a t i o n w i t h i n t h e s o i l p r o fi l e a n d l e a d s t o i r r e v e r s i b l e i n d u r a t i o n , w h i c h i s t h o u g h t t o l e a d t o f r a g i p a n g e n e s i s . F e l d s p a r w e a t h e r i n g , p r i m a r i l y a l b i t e , w a s p r o p o s e d t o c o n t r o l t h e f o r m a t i o n o f t h i s a m . p h a s e . T h e d e g r e e o f f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n w a s t h o u g h t t o b e d e p e n d e n t u p o n t h e i n t e n s i t y o f t h e p r o c e s s e s i n v o l v e d i n t h e a m . S i 0 2 p r e c i p i t a t i o n , w h i c h m a y b e c o n t r o l l e d b y g e o m o r p h o l o g i c a l s i t e c h a r a c t e r i s t i c s ( e . g . , s t r a t i g r a p h y , l a n d s c a p e a n d h i l l s l o p e p o s i t i o n , a n d d r a i n a g e ) . F r a g i p a n f o r m a t i o n ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 7 b ) 1 . C a r b o n a t e s a r e l e a c h e d f r o m t h e l o e s s i a l p a r e n t m a t e r i a l . 2 . B e g i n n i n g i n t h e u p p e r m o s t s o i l h o r i z o n s , n o n r e s i s t a n t m i n e r a l s a r e w e a t h e r e d . T h e r e s u l t i n g w e a t h e r i n g p r o d u c t s i n a d d i t i o n t o c l a y - s i z e d p a r t i c l e s a r e t r a n s l o c a t e d d e e p e r w i t h i n t h e p r o fi l e a n d i l l u v i a t e d i n a B t o r t h h o r i z o n . 3 . S o i l s i n l a n d s c a p e p o s i t i o n s t h a t a r e p r o n e t o s u r f a c e e r o s i o n e x p e r i e n c e a n e n h a n c e d v o l u m e r e d u c t i o n u p o n t h e r e m o v a l o f c a r b o n a t e s f r o m t h e l o e s s i a l p a r e n t m a t e r i a l s a l o n g w i t h i n c r e a s e d l a t e r a l d r a i n a g e t h a t a i d s i n c a r b o n a t e l e a c h i n g . A s a r e s u l t , a t h i n , c l o s e - p a c k e d , i m p e r f e c t l y d r a i n e d z o n e f o r m s i n t h e s u r fi c i a l l o e s s d e p o s i t . T h i s i m p e r f e c t l y d r a i n e d z o n e w i l l b e c o m e t h e f r a g i p a n . 4 . T r a n s l o c a t i n g w e a t h e r i n g p r o d u c t s e n r i c h s t a g n a t e d s o i l s o l u t i o n s i n t h e i m p e r f e c t l y d r a i n e d z o n e , w h i c h c a u s e s t h e s o l u t i o n s t o b e c o m e s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o S i a n d A 1 . G i v e n t h e p H ( g e n e r a l l y 5 t o 7 ) a n d t h e o r i g i n o f t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s ( f e l d s p a r s ) , t h e A l a n d S i a r e e x p e c t e d t o f o r m t h i n , a m . a l u m i n o s i l i c a t e s u r f a c e c o a t i n g s o f a m . A l ( O H ) 3 a n d 5 1 0 2 ( W o l l a s t , 1 9 6 7 ) . 5 . T h e s e a m . c o a t i n g s e n l a r g e a s w e a t h e r i n g c o n t i n u e s a n d p r o g r e s s i v e l y m o r e A l ( O H ) 3 a n d S D : a r e a d d e d t o t h e m . T h e s o i l s o l u t i o n w i l l fi r s t b e c o m e s u p e r s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o A l ( O H ) 3 , w h i c h c a u s e s S i t o c o n t i n u e t o b e r e l e a s e d t h r o u g h w e a t h e r i n g , b u t o f t h e a m . s u r f a c e c o a t i n g s , t h e m s e l v e s u n t i l t h e s o l u t i o n b e c o m e s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o a m . S i O z . 6 . A m . S i O z b e g i n s t o p r e c i p i t a t e a s a n e x t e n s i o n o f t h e g r a i n c o a t i n g s , a s b r i d g e s b e t w e e n s k e l e t o n g r a i n s , o r a s a c r y p t o c r y s t a l l i n e p r e c i p i t a t e t h a t c o v e r t h e o r i g i n a l s o i l p a r t i c l e s . R e g a r d l e s s o f t h e s p e c i fi c f o r m o f a m . S 1 0 2 p r e c i p i t a t e , i t b l o c k s s m a l l p o r e s , r e d u c e s p e r m e a b i l i t y , a n d e v e n t u a l l y c a u s e s i n d u r a t i o n o f t h e i m p e r f e c t l y d r a i n e d z o n e . T h u s , a f r a g i p a n i s c r e a t e d . M i n e r a l w e a t h e r i n g s t a g e s o f f r a g i p a n f o r m a t i o n ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) 1 . C a r b o n a t e s a r e l e a c h e d f r o m t h e l o e s s i a l p a r e n t m a t e r i a l . 2 . A l b i t e w e a t h e r i n g o c c u r s a n d s o i l s o l u t i o n s fi r s t b e c o m e s u p e r s a t u r a t e d w i t h A 1 ( O H ) 3 . W e a t h e r i n g p r o c e s s e s c o n t i n u e t o r e l e a s e S i f r o m a m . c o a t i n g t h a t e n v e l o p s k e l e t o n g r a i n s i n t h e s o i l p r o f i l e u n t i l t h e s o i l s o l u t i o n s b e c o m e s a t u r a t e d w i t h r e s p e c t t o a m . S i O z . A t t h i s p o i n t , b o t h t h e N a a n d M g i n s o i l s o l u t i o n ( r e l e a s e d d u r i n g t h e w e a t h e r i n g o f a l b i t e a n d i l l i t e ) m a y s u s t a i n a 3 7 9 d i s p e r s i v e s y s t e m a n d c o n t r i b u t e t o l i m i t e d p e r m e a b i l i t y a n d l e a c h i n g w i t h i n t h e s o i l p r o fi l e . 3 . P r e c i p i t a t i o n o f a m . S i O z ( i n a n i m p e r m e a b l e z o n e ) o c c u r s a n d f o r m s e x t e n s i o n s o n t h e e x i s t i n g g r a i n c o a t i n g s , b r i d g e s b e t w e e n s k e l e t o n g r a i n s , o r c r y p t o c r y s t a l l i n e c o a t i n g s o v e r o r i g i n a l s o i l p a r t i c l e s . S o d i u m a n d m a g n e s i u m m a y c o fl o c c u l a t e w i t h t h e a m . S i 0 2 w h e n t h e y r e a c h t h e i m p e r m e a b l e z o n e w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e w h e r e h i g h e r i o n i c s t r e n g t h s e x i s t . 4 . D u r i n g d r y s e a s o n s o r p e r i o d s o f s o i l d e s i c c a t i o n , t h e p r e c i p i t a t i o n p r o c e s s i s a c c e l e r a t e d b e c a u s e o f s u p e r s a t u r a t i o n c o n d i t i o n s a n d t h e p l u g g i n g o f s m a l l p o r e s a n d c o a t i n g o f p a r t i c l e s u r f a c e s w i t h a m . p r e c i p i t a t e s i n c r e a s e s . 5 . O v e r g r o w t h s o f t h e s i l i c a t e c o a t i n g s w i l l e v e n t u a l l y l e a d t o f r a g i p a n f o r m a t i o n , a s t h e y p r o g r e s s i v e l y b i n d s o i l p a r t i c l e s t o g e t h e r , p l u g s m a l l p o r e s , a n d c a u s e r i g i d i t y , c e m e n t a t i o n , a n d b r i t t l e n e s s t o l a r g e r m a s s e s o f s o i l . G e o m o r p h o l o g i c a l s t a g e s o f f r a g i p a n f o r m a t i o n ( K a r a t h a n a s i s , 1 9 8 9 ) e a g e r : a . T h e l o e s s p a l e o s u r f a c e i s t r u n c a t e d i n s h o u l d e r , b a c k s l o p e , a n d f o o t s l o p e h i l l s l o p e p o s i t i o n s a l o n g t h e M e m p h i s c a t e n a . b . C o n s e q u e n t l y , t h e u n d e r l y i n g s m e c t i t e - r i c h p a l e o s o l i s e x p o s e d a n d i t s s u r f a c e b e c o m e s e x t e n s i v e l y c r a c k e d i n r e s p o n s e t o p e r i o d s o f d e s i c c a t i o n . A s t h e a m o u n t o f l o e s s e r o s i o n d e c r e a s e s ( i n fl u e n c e d b y h i l l s l o p e p o s i t i o n ) t h e d e g r e e o f c r a c k i n g i n t h e s u r f a c e o f t h e p a l e o s o l d e c r e a s e s a l s o . T h e l a r g e a m o u n t s o f s m e c t i t e i n t h i s e x p o s e d s y s t e m a l l o w s f o r a n e x c e s s o f S i i n s o l u t i o n , w h i c h i s p r e c i p i t a t e d a s a m . S i 0 2 o r S i - r i c h a m . a l u m i n o s i l i c a t e s t h a t p a r t i a l l y c e m e n t t h e i n t e r i o r s o f t h e c r a c k e d p o l y g o n s . c . T h e i n i t i a l c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s a r e n o w m e t . $ 8 9 — 2 3 a . L o e s s a c c u m u l a t e s o n t o p o f t h e t r u n c a t e d l o e s s o r p a l e o s o l s u r f a c e . b . W e a t h e r i n g p r o c e s s e s a r e i n i t i a t e d a n d a l b i t e w e a t h e r i n g - p r o d u c t s a r e t r a n s l o c a t e d ( n a m e l y S i a n d N a ) w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e . I n t h e p o r t i o n s o f t h e l a n d s c a p e t h a t e x p e r i e n c e d l i t t l e o r n o l o e s s p a l e o s u r f a c e t r u n c a t i o n , t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s a r e e v e n l y d i s t r i b u t e d i n t h e p r o f i l e , a s t h e r e a r e n o o r f e w d r a i n a g e i m p e d i m e n t s . I n t h e p o r t i o n s o f t h e l a n d s c a p e t h a t e x p e r i e n c e d l o e s s p a l e o s u r f a c e t r u n c a t i o n , t r a n s l o c a t i o n o f t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s b e c o m e s r e t a r d e d d u e t o t h e s h a l l o w d e p t h o f t h e d e n s e s m e c t i t e - r i c h l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t y . c . T h i s l i m i t e d l e a c h i n g s y s t e m e n a b l e s w e a t h e r i n g p r o d u c t s t o a c c u m u l a t e i n a s m a l l z o n e w i t h i n t h e p r o f i l e a n d b e r e t a i n e d l o n g e n o u g h f o r a m . 5 1 0 2 t o p r e c i p i t a t e o n t h e p r e v i o u s l y ( S t a g e 1 ) c o a t e d g r a i n s u r f a c e s . S i O z p r e c i p i t a t i o n i s e n h a n c e d b y t h e d i s p e r s i v e n a t u r e o f t h e e x c e s s N a i n s o l u t i o n . d . D u r i n g d r y p e r i o d s t h e s i l i c a t e c o a t i n g s a r e i r r e v e r s i b l y h a r d e n e d , w h i c h e n h a n c e s t h e r i g i d i t y , c e m e n t a t i o n , a n d b r i t t l e n e s s o f t h e f o r m i n g f r a g i p a n . e . S m e c t i t e n e o f o r m a t i o n m a y o c c u r . 3 8 0 f . T h e w e i g h t o f t h e u p p e r m o s t l o e s s d e p o s i t a l o n g w i t h t h e s e t t l i n g o f l o e s s p a r t i c l e s a s a r e s u l t o f w e a t h e r i n g a d d t o t h e e x p r e s s i o n o f f r a g i c - p r o p e r t i e s i n t h e s o i l s s t u d i e d . B r y a n t ( 1 9 8 9 ) L M R V ; l o e s s T h i s p a p e r w a s b a s e d o n t h e o r y a n d d i s c u s s e d f r a g i p a n f o r m a t i o n a s i t p e r t a i n s o n l y t o s o i l s w i t h i l l u v i a l f r a g i p a n s a n d c o a r s e p r i s m a t i c s t r u c t u r e f o r m e d i n a u n i f o r m p a r e n t m a t i e r a l l o c a t e d i n t h e L M R V . F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . T h e o v e r a l l e f f e c t i v e n e s s o f a f r a g i p a n b i n d i n g - a g e n t i s d e p e n d e n t u p o n t h e c l o s e p a c k i n g o r i n t e r l o c k i n g o f s o i l p a r t i c l e s . 2 . D e n s i f i c a t i o n o f a l a y e r w i t h i n a p r o f i l e m u s t o c c u r p r i o r t o t h e c h e m i c a l o r p h y s i c a l m e c h a n i s m s t h a t p r o d u c e a b i n d i n g a g e n t . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : B r y a n t h y d r o c o n s o l i d a t i o n o r p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s : F r a g i p a n s w e r e p r o p o s e d t o f o r m a s a r e s u l t o f a t w o s t e p p r o c e s s : a w e t o r s l u r r i e d s e d i m e n t u n d e r g o e s a s e l f - w e i g h t c o l l a p s e f o l l o w e d b y t h e p h y s i c a l r i p e n i n g p r o c e s s ( i . e . , t h e d e s i c c a t i o n o f a d e p o s i t e d o r t r a n s p o r t e d m a t e r i a l i n a n i n i t i a l l y w e t o r s l u r r i e d s t a t e ) . T h e p h y s i c a l c h a r a c t e r t i s t i c s o f a f r a g i p a n w e r e t h o u g h t t o d e v e l o p t h r o u g h p h y s i c a l r i p e n i n g o f t h e s e p a r e n t m a t e r i a l s a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s p e r s i s t t h r o u g h s u b s e q u e n t p e d o g e n e s i s b e c a u s e t h e s e m a t e r i a l s h a v e a l o w C O L E ( c o e f f i c i e n t o f l i n e a r e x t e n s i b i l i t y ) . S e l f - w e i g h t c o l l a p s e : 1 . S e d i m e n t t h a t h a s a l o o s e , g r a n u l a r , m e t a s t a b l e s t r u c t u r e , b o n d i n g a g e n t s t h a t r e d u c e u p o n w e t t i n g , a l o a m y t e x t u r e , a n d c l a y c o n t e n t f r o m 5 t o 3 0 % b e c o m e s s a t u r a t e d o r n e a r l y s a t u r a t e d . T h e w e t t i n g p r o c e s s m a y b e i n r e s p o n s e t o c l i m a t i c c h a n g e , t o p o g r a p h i c e v o l u t i o n , o r a d d i t i o n a l ( e x t e r n a l o r i n t e r n a l ) c o n d i t i o n s . 2 . C o n s e q u e n t l y , i n t e r g r a n u l a r b o n d s t r e n g t h b e c o m e s w e a k e n e d a n d , u n d e r i t s o w n w e i g h t , t h e s e d i m e n t u n d e r g o e s f a b r i c r e a r r a n g e m e n t , d e n s i f i c a t i o n , a n d a r e d u c t i o n i n v o l u m e . I n o t h e r w o r d s , t h e w e t t e d s e d i m e n t c o l l a p s e s u n d e r i t s o w n w e i g h t . P h y s i c a l r i p e n i n g : 1 . T h i s s a t u r a t e d o r n e a r l y s a t u r a t e d , s e l f - c o l l a p s e d s e d i m e n t b e c o m e s d e s i c c a t e d , w h i c h c r e a t e s m a n y o f t h e p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s e x h i b i t e d b y f r a g i p a n s ( e . g . , a d e n s e f a b r i c , p r i s m a t i c s t r u c t u r e , b r i t t l e n e s s ) . T h i s i n i t i a l d e s i c c a t i o n e v e n t w o u l d r e s u l t i n t h e m a x i m u m d e n s i f i c a t i o n o f a z o n e i n t h e u p p e r p a r t o f w h a t w i l l b e c o m e t h e s u b s u r f a c e s o i l h o r i z o n s . B e n e a t h t h i s z o n e , t h e f o r c e o f t h e o v e r l y i n g m a t e r i a l b e c o m e s t o o g r e a t a n d c a n i m p e d e f a b r i c r e a r r a n g e m e n t u p o n d e s i c c a t i o n . 3 8 1 2 . A b i n d i n g a g e n t i s s u b s e q u e n t l y i n t r o d u c e d t o t h e d e n s i f i e d z o n e , t h u s c r e a t i n g a f r a g i p a n . S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) a n d S m e c k ( 2 0 0 0 ) O h i o ; g l a c i a l t i l l , l o e s s , l o e s s o v e r c o l l u v i u m o r g l a c i a l t i l l o r r e s i d u u m m o n o s e q u a l p e d o n s ( m o s t l y ) ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s ( S m e c k , 2 0 0 0 ) : 1 . A w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y w a s r e q u i r e d t o o c c u r w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e , w h e t h e r a m o r e w e a t h e r e d m a t e r i a l o v e r l y i n g a l e s s w e a t h e r e d m a t e r i a l o r v i c e v e r s a c a u s e s i t . 2 . P r o d u c t s o f i n t e n s e , a c i d w e a t h e r i n g p r o c e s s e s ( a m . S i 0 2 , A 1 , a n d a l u m i n o s i l i c a t e s ) w e r e r e q u i r e d t o b e p r e s e n t a n d h a v e t h e o p p o r t u n i t y t o i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f a r e l a t i v e l y u n w e a t h e r e d a n d m i n i m a l l y l e a c h e d z o n e . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : W e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y h y p o t h e s i s ( S m e c k , 2 0 0 0 ) : T h e p r e c i p i t a t i o n o f a b o n d i n g a g e n t i n f r a g i p a n s ( f o u n d i n O h i o ) w a s r e p o r t e d t o b e f a c i l i t a t e d b y t h e p r e s e n c e o f a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y w i t h i n t h e s o i l s . T h i s d i s c o n t i n u i t y m a y b e a t t r i b u t a b l e t o a w e a t h e r i n g f r o n t f o r m i n g i n a u n i f o r m p a r e n t m a t e r i a l o r t h e b u r i a l o f a p r e - e x i s t i n g s o i l b y a t h i n l o e s s m a n t l e . S o i l b u r i a l m o d e l ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) : 1 . A h i g h l y w e a t h e r e d ( n o n - f r a g i p a n ) s o i l f o r m s o n t h e l a n d s c a p e . 2 . A t h i n l a y e r o f s e d i m e n t ( i n t h i s c a s e c a l c a r e o u s l o e s s ) a c c r e t e s o n t h e w e a t h e r e d s o i l . 3 . L e a c h a t e s f r o m t h e r e l a t i v e l y u n w e a t h e r e d s u r f i c i a l m a n t l e ( l o e s s ) t r a n s l o c a t e l o w e r i n t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e a n d i n t o t h e b u r i e d s o i l , w h i c h c o n t a i n s a c i d - w e a t h e r i n g p r o d u c t s . T h e i n t e r a c t i o n o f t h e u n w e a t h e r e d l e a c h a t e c o m p o n e n t s a n d h y d r o u s o x i d e s o f S i a n d A l i n t h e w e a t h e r e d b u r i e d s o i l c a u s e s a b o n d i n g a g e n t t o p r e c i p i t a t e . T h u s , a f r a g i p a n c r e a t e d v i a p e d o g e n i c p r o c e s s e s . W e a t h e r i n g f r o n t m o d e l ( S m e c k e t a l . , 1 9 8 9 ) : 1 . A s o i l f o r m s i n a u n i f o r m p a r e n t m a t e r i a l . 2 . T h e i n t e n s i t y o f w e a t h e r i n g p r o c e s s e s d e c r e a s e s w i t h d e p t h i n t h e s o i l p r o fi l e . 3 . L e a c h a t e s c o n t a i n i n g a c i d - w e a t h e r i n g p r o d u c t s ( f r o m t h e h i g h l y w e a t h e r e d , u p p e r m o s t p o r t i o n o f t h e s o i l p r o f i l e ) t r a n s l o c a t e l o w e r i n t h e p r o fi l e w h e r e t h e y w i l l e v e n t u a l l y i n t e r a c t w i t h c o m p o n e n t s o f t h e r e l a t i v e l y l e s s o r u n w e a t h e r e d p a r e n t m a t e r i a l . 4 . T h i s i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e u n w e a t h e r e d p a r e n t - m a t e r i a l c o m p o n e n t s a n d t h e h i g h l y w e a t h e r e d h y d r o u s o x i d e s o f S i a n d A l c a u s e s t h e p r e c i p i t a t i o n o f a b o n d i n g a g e n t . T h u s , a f r a g i p a n i s c r e a t e d v i a p e d o g e n i c p r o c e s s e s . 3 8 2 M c I n t o s h a n d K e m p ( 1 9 9 1 ) N e w Z e a l a n d ; e o l i a n m a t e r i a l m o n o s e q u a l p e d o n s ; f r a g i p a n i n B C h o r i z o n F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . T h e p r e s e n c e o f f r a g i p a n s w a s t h o u g h t t o b e r e l a t e d t o t h e t h i c k n e s s o f t h e s u r f i c i a l l o e s s : w h e r e l o e s s a c c u m u l a t i o n r a t e s a r e l o w ( d u e t o d i s t a n c e f r o m t h e s o u r c e ) , t h e g r e a t e s t f a b r i c d i s r u p t i o n o c c u r s . F r a g i c p r o p e r t i e s w e r e a l s o t h o u g h t t o b e d e v e l o p e d a n d e n h a n c e d t h r o u g h i m p e d e d d r a i n a g e c o n d i t i o n s . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : F a b r i c - d i s r u p t i o n h y p o t h e s i s : P r o c e s s e s s u c h a s d e s i c c a t i o n , b i o t u r b a t i o n , a n d s u r f a c e f r e e z i n g w e r e p r o p o s e d t o d i s r u p t t h e c o n t i n u o u s p o r e s p r e s e n t i n t h e o r i g i n a l l o e s s d e p o s i t , w h i c h c a u s e s a b l o c k i n g o f t h e p a t h w a y s f o r w a t e r a n d r o o t p e n e t r a t i o n . T h e d e g r e e o f f a b r i c d i s r u p t i o n w a s t h o u g h t t o i n fl u e n c e t h e d e g r e e o f l a y e r c o n s o l i d a t i o n i n t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e a n d , t h u s t h e d e g r e e o f f r a g i c p r o p e r t y e x p r e s s i o n i n t h e f r a g i p a n . 1 . 2 . 9 ‘ ! “ E o l i a n a c c e s s i o n o c c u r s a c r o s s t h e l a n d s c a p e . A s d i s t a n c e i n c r e a s e s f r o m t h e l o e s s s o u r c e , a c c e s s i o n s l o w s . D u e t o t h e s l o w a c c e s s i o n r a t e s i n t h e s e l o c a t i o n s , t h e s o i l i s n o t p r o t e c t e d f r o m p e r i g l a c i a l ( s p e c i f i c a l l y s u r f a c e f r e e z i n g ) , b i o t u r b a t i o n , o r d e s i c c a t i o n p r o c e s s e s . T h i s i s u n l i k e t h e c a s e w i t h s o i l s n e a r t o t h e l o e s s s o u r c e w h e r e h i g h l o e s s a c c u m u l a t i o n p r o g r e s s i v e l y m o v e s p r e v i o u s l y l o e s s o u t o f t h e z o n e o f a c t i v e p e d o t u r b a t i o n a s t h e d e p o s i t t h i c k e n s . A z o n e o f l o e s s w i t h a d i s r u p t e d f a b r i c d e v e l o p s i n t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e , w h i c h i m p e d e s d r a i n a g e a n d f u r t h e r e n h a n c e s f a b r i c d i s r u p t i o n a n d z o n e c o n s o l i d a t i o n . T h i s c o n s o l i d a t e d z o n e b e c o m e s a f r a g i p a n . L o e s s a c c e s s i o n c e a s e s ( i n t h i s c a s e a r o u n d 1 0 k a ) . S u b s e q u e n t p e d o g e n e s i s i s r e s t r i c t e d t o h o r i z o n s a b o v e t h e f r a g i p a n ( i n t h i s c a s e t h e u p p e r m o s t 5 0 - c m o f t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e ) . M i l l e r ( 1 9 9 1 ) a n d M i l l e r e t a l . ( 1 9 9 3 ) M i n n e s o t a ; g l a c i a l t i l l b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : T h e f o l l o w i n g w e r e p r o p o s e d r e q u i r e m e n t s f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n : 1 . A h u m i d c l i m a t e w i t h h i g h - i n t e n s i t y r a i n f a l l w a s r e q u i r e d f o r e l u v i a l f r a g i p a n f o r m a t i o n . S u c h a c l i m a t i c r e g i m e w o u l d p r o m o t e f i n e - c l a y a n d o x i d e t r a n s l o c a t i o n a n d s a t u r a t i o n o f h o r i z o n s , w h i c h e n h a n c e s f a b r i c r e a r r a n g e m e n t a n d t h e e n t r a p m e n t o f a i r t o f o r m v e s i c u l a r p o r e s . 3 8 3 2 . A p a r e n t m a t e r i a l c o n t a i n i n g a l i t h o l o g i c o r h y d r o l o g i c d i s c o n t i n u i t y a n d a s l o p e w h e r e s a t u r a t i o n i s f a v o r e d ( e . g . , i n a C d h o r i z o n o r p r o f i l e s w i t h f i n e o v e r c o a r s e m a t e r i a l s , o r p r o f i l e s w i t h a B t h o r i z o n t h a t l i m i t s v e r t i c a l p e r m e a b i l i t y ) w a s r e q u i r e d f o r e l u v i a l f r a g i p a n f o r m a t i o n . W e l l - e x p r e s s e d f r a g i c p r o p e r t i e s a r e l o c a t e d i n t h e i n t e r m e d i a t e f o o t s l o p e p o s i t i o n , p o s s i b l y d u e t o t h e a m o u n t o f l a t e r a l f l o w ( o v e r d e n s e g l a c i a l t i l l ) t h r o u g h t h i s p o r t i o n o f t h e l a n d s c a p e . A p a r e n t m a t e r i a l l o w i n C a C O a w a s r e q u i r e d f o r e l u v i a l f r a g i p a n f o r m a t i o n a s i t a l l o w s f o r c l a y t r a n s l o c a t i o n a n d t h e d e v e l o p m e n t o f a B t h o r i z o n . A p a r t i c l e - s i z e d i s t r i b u t i o n t h a t f a v o r s c l o s e p a c k i n g a n d i n t e r l o c k i n g s o i l p a r t i c l e s w a s r e q u i r e d f o r e l u v i a l f r a g i p a n f o r m a t i o n . J a m e s e t a l . ( 1 9 9 5 ) M i s s o u r i ; l o e s s o v e r e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e o v e r r e s i d u u m m o n o s e q u a l ( m o s t l y ) p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A r i d g e t O p p o s i t i o n ( w i t h a t h i c k , s i l t y l o e s s d e p o s i t a n d l o w s l o p e s ) w h e r e s o i l s c o n t a i n m u l t i p l e l i t h o l o g i c d i s c o n t i n u i t i e s w a s a p r o p o s e d r e q u i r e m e n t f o r f r a g i p a n g e n e s i s o n t h e S p r i n g f i e l d P l a t e a u o f t h e O z a r k P l a t e a u s i n M i s s o u r i . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . 2 . A w e l l - d e v e l o p e d s o i l f o r m e d i n t h e r e s i d u u m ( n o w i n t h e l o w e r m o s t p o r t i o n o f t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e ) . E r o s i o n a l p r o c e s s e s t r u n c a t e d t h i s w e l l - d e v e l o p e d s o i l , c r e a t i n g a n e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e . W e a t h e r i n g a n d p e d o g e n i c p r o c e s s e s w e r e i n i t i a t e d i n t h e e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e a n d a n a r g i l l i c h o r i z o n w a s f o r m e d . A f r a g i p a n f o r m e d i n t h e e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e , o n e o f t h r e e w a y s : a . P h y s i c a l r i p e n i n g o f t h e e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e m a y h a v e c a u s e d t h e f o r m a t i o n o f t h e f r a g i p a n , i n w h i c h c a s e t h i s c o n s o l i d a t e d h o r i z o n f o r m e d i m m e d i a t e l y a f t e r t h e e r o s i o n a l e v e n t r e s p o n s i b l e f o r t h e l a g c o n c e n t r a t e . [ T h i s i s a n e x a m p l e o f t h e B r y a n t p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s ( B r y a n t , 1 9 8 9 ) . ] P e d o g e n e s i s o c c u r r e d i n t h e l a g c o n c e n t r a t e t o f o r m a w e a k l y d e v e l o p e d s o i l , w h i c h w a s s u b s e q u e n t l y b u r i e d b y l o e s s . b . A w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y d e v e l o p e d i n t h e w e a t h e r i n g p r o f i l e b e t w e e n t h e u n w e a t h e r e d , c a l c a r e o u s l o e s s t h a t a c c u m u l a t e d o n t o p o f t h e l a g c o n c e n t r a t e a n d t h e u n d e r l y i n g h i g h l y w e a t h e r e d , t r u n c a t e d p a l e o s o l . T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n l e a c h a t e c o m p o n e n t s t r a n s l o c a t e d f r o m t h e u n w e a t h e r e d , c a l c a r e o u s l o e s s a n d t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s o f t h e u n d e r l y i n g s o i l m a y h a v e c a u s e d t h e p r e c i p i t a t i o n o f a b o n d i n g a g e n t . T h u s , t h e f r a g i p a n i s f o r m e d . [ T h i s i s a n e x a m p l e o f t h e s o i l b u r i a l h y p o t h e s i s o f S m e c k e t a l . ( 1 9 8 9 ) ] I f t h i s i s t h e c a s e , a w e a k l y d e v e l o p e d s o i l f o r m e d i n t h e e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e a f t e r t h e e r o s i o n a l e v e n t t r u n c a t e d t h e o r i g i n a l s o i l 3 8 4 f o r m e d i n r e s i d u u m , b o t h o f w h i c h w e r e s u b s e q u e n t l y b u r i e d b y a s u r f i c i a l m a n t l e o f l o e s s . c . P h y s i c a l r i p e n i n g o c c u r r e d i n t h e e r o s i o n a l l a g c o n c e n t r a t e , w h i c h i n i t i a t e d f r a g i p a n f o r m a t i o n . T h e s u b s e q u e n t d e v e l o p m e n t o f a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y u p o n t h e a c c u m u l a t i o n o f t h e l o e s s m a n t l e a c c e l e r a t e d f r a g i p a n f o r m a t i o n . [ T h i s s c e n a r i o i s a c o m b i n a t i o n o f t h e f i r s t t w o . ] I f t h i s i s t h e c a s e , b o t h c l o s e p a c k i n g o f f r a g i p a n p a r t i c l e s f r o m t h e p h y s i c a l r i p e n i n g p r o c e s s a n d a b o n d i n g a g e n t p r e c i p i t a t e d a t a w e a t h e r i n g d i s c o n t i n u i t y a t t r i b u t e d t o t h e f o r m a t i o n o f t h e f r a g i p a n . 5 . W e a t h e r i n g a n d p e d o g e n i c p r o c e s s e s o c c u r r e d i n t h e s u r fi c i a l l o e s s m a n t l e c a u s i n g c l a y t r a n s l o c a t i o n a n d s i l t i l l u v i a t i o n w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e . C o s t a n t i n i a n d N a p o l i ( 1 9 9 6 ) I t a l y ; a l l u v i u m , c o l l u v i u m m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . F r a g i p a n s ( a n d g l o s s i c h o r i z o n s ) w e r e o n l y f o u n d o n s i l i c e o u s d e p o s i t s i n t h e M o n t a g n o l a S e n e s e a r e a . 2 . F r a g i p a n s o f t e n o c c u r w i t h a n o v e r l y i n g g l o s s i c h o r i z o n ( w h i c h w a s d e s c r i b e d a s a d e g r a d e d f r a g i p a n h o r i z o n w i t h m a n y b l e a c h e d s t r e a k s a n d t o n g u e s ) . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . S l o p e e r o s i o n d u r i n g c o l d , h u m i d p e r i o d s o c c u r r e d a c r o s s t h e M o n t a g n o l a S e n e s e a r e a ; t h i s l e d t o m a s s m o v e m e n t a n d c o l l u v i a t i o n . C o l d d r y p e r i o d s l e d t o s u r f a c e e r o s i o n b y e o l i a n a c t i v i t y . A d d i t i o n a l l y , t e c t o n i c a c t i v i t y i n t h e a r e a c a u s e d t h e l a n d s c a p e t o b e r a i s e d a n d l o w e r e d t h r o u g h o u t t h e P l e i s t o c e n e . 2 . C o l l u v i u m a n d a l l u v i u m i n t h e M o n t a g n o l a S e n e s e a r e a w a s p h y s i c a l l y r i p e n e d , w h i c h l e d t o t h e c r e a t i o n o f t h e c l o s e - p a c k e d h o r i z o n s i n t h e a r e a ( e . g . , f r a g i p a n s , d e n s i p a n s , g l o s s i c h o r i z o n s ( a d e g r a d e d f r a g i p a n ) , a n d p e d a l d e n s e s u b s u r f a c e h o r i z o n s ) . [ C o s t a n t i n i a n d N a p o l i f a v o r e d t h e B r y a n t p h y s i c a l r i p e n i n g h y p o t h e s i s ( B r y a n t , 1 9 8 9 ) . ] 3 . U p o n c r e a t i o n o f t h e c l o s e - p a c k e d h o r i z o n s , f o u r p e d o g e n i c p r o c e s s e s d o m i n a t e d : ( 1 ) p r i m a r y m i n e r a l w e a t h e r i n g , ( 2 ) c l a y , s i l t , a n d fi n e s a n d m o v e m e n t w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e , ( 3 ) r e d o x c o n c e n t r a t i o n a n d d e p l e t i o n , a n d ( 4 ) s o i l s t r u c t u r e f o r m a t i o n a s i n fl u e n c e d b y r o o t p e n e t r a t i o n . 4 . T h e f r a g i p a n b e c a m e d e g r a d e d f r o m t h e t o p d o w n . T h e p r o c e s s o f f r a g i p a n d e g r a d a t i o n ( i . e . , t h e f o r m a t i o n o f b l e a c h e d s t r e a k s a n d a n o v e r l y i n g g l o s s i c h o r i z o n t h a t t o n g u e s i n t o t h e f r a g i p a n ) w a s t h o u g h t t o r e s u l t f r o m r o o t g r o w t h . 3 8 5 A s s a l l a y e t a l . ( 1 9 9 8 ) P a p e r w a s e x p e r i m e n t a l i n n a t u r e ; l o e s s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A p a r e n t m a t e r i a l w i t h a n i n i t i a l l y m e t a s t a b l e s t r u c t u r e ( i . e . , t h a t w h i c h h a s s o m e c a p a c i t y t o c o l l a p s e l i n e a r l y ) w a s a p r o p o s e d r e q u i r e m e n t f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n . 2 . T h e s o i l o r p a r e n t m a t e r i a l i n w h i c h t h e f r a g i p a n f o r m s m u s t h a v e a l o w c l a y m i n e r a l c o n t e n t . M o d i fi e d B r y a n t h y d r o c o n s o l i d a t i o n ( o r p h y s i c a l r i p e n i n g ) h y p o t h e s i s : B o r r o w i n g f r o m b o t h R o g e r s e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) a n d B r y a n t ( 1 9 8 9 ) , A s s a l l a y e t a l . p r o p o s e d t h a t t h e B r y a n t h y d r o c o n s o l i d a t i o n h y p o t h e s i s i n c o n j u c t i o n w i t h t h e ’ s m a l l c l a y ’ h y p o t h e s i s e x p l a i n e d t h e f o r m a t i o n o f f r a g i p a n s i n l o e s s . A c c o r d i n g t o t h i s h y p o t h e s i s , h y d r o c o n s o l i d a t i o n o f a w e t o r s l u r r i e d m a t e r i a l t h a t h a s c o l l a p s e d o c c u r s i n t h e m a n n e r d e s c r i b e d b y B r y a n t , h o w e v e r , t h e c o l l a p s e i s c o n t r o l l e d i n p a r t b y a c r i t i c a l a n d l i m i t e d c o n t e n t o f c l a y m i n e r a l s . T h e s e c l a y m i n e r a l s c o n t r i b u t e t o a b a s i c s o i l s t r u c t u r e o f o p e n m e t a s t a b l e p a c k i n g b y b e i n g p r e f e r e n t i a l l y p o s i t i o n e d a t p a r t i c l e c o n t a c t s . W h e n c o m b i n e d , t h e s e h y p o t h e s e s s a t i s f y a l l o f t h e c r i t e r i a i n v o l v e d i n f r a g i p a n g e n e s i s . A t t o u a n d B r u a n d ( 1 9 9 8 ) P a p e r w a s e x p e r i m e n t a l i n n a t u r e ; m i x e d s i l t - c l a y f a b r i c s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A n o n c a l c a r e o u s p a r e n t m a t e r i a l w a s t h o u g h t t o f a v o r f r a g i p a n g e n e s i s . 2 . A s o i l s y s t e m t h a t a l l o w s c l a y d i s p e r s i o n f o l l o w e d b y d e s i c c a t i o n ( b y d r y i n g o r f r e e z i n g ) w a s a p r o p o s e d r e q u i r e m e n t f o r f r a g i p a n f o r m a t i o n . D i s p e r s e d c l a y - d e s i c c a t i o n h y p o t h e s i s : I n s h o r t , f r a g i p a n s w e r e p r o p o s e d t o b e t h e r e s u l t o f a l t e r n a t i n g w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s . F i n e m a t e r i a l i n a s o i l o r p a r e n t m a t e r i a l i s d i s p e r s e d d u r i n g t h e w e t p h a s e o f a c y c l e . D u r i n g t h e d r y p h a s e o f a c y c l e , m a t r i x r e a r r a n g e m e n t i s f a v o r e d a n d s k e l e t o n g r a i n c o a t i n g s a n d i n t e r g r a n u l a r b r i d g e s a r e f o r m e d . M o r e o v e r , A t t o u a n d B r u a n d d e m o n s t r a t e d t h a t a s o i l f a b r i c ( s k e l e t o n g r a i n s a s w e l l s a s t h e c l a y p h a s e ) c a n b e c o m e c l o s e - p a c k e d a f t e r o n e d e s i c c a t i o n e v e n t i f t h e c l a y p a r t i c l e s a r e d i s p e r s e d p r i o r t o d r y i n g . B a s e d o n t h i s h y p o t h e s i s , f r a g i c p r o p e r t i e s c a n b e e x p l a i n e d w i t h o u t t h e i n v o l v e m e n t o f a s e c o n d a r y c e m e n t i n g a g e n t , b u t t h e h y p o t h e s i s d o e s n o t e x c l u d e t h e i n fl u e n c e o f s u c h a n a g e n t o n f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n . 3 8 6 D u n c a n a n d F r a n z m e i e r ( 1 9 9 9 ) I n d i a n a ; l o e s s o v e r p a l e o s o l ( i n g l a c i a l d r i f t ) m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n p r o p e r t i e s o r c o n d i t i o n s f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . A s o i l m o i s t u r e r e g i m e t h a t i s c o n d u c i v e t o s a t u r a t i o n , w h i c h r e s u l t s i n r e d u c t i o n c o n d i t i o n s d u r i n g t h e w i n t e r a n d s p r i n g a n d o x i d a t i o n c o n d i t i o n s d u r i n g t h e s u m m e r a n d f a l l . T h i s s o i l m o i s t u r e r e g i m e p r o v i d e s a n o p t i m u m c o n d i t i o n f o r d i s s o l u t i o n o f F e - o x i d e m i n e r a l s a n d t h e p r e c i p i t a t i o n o f F e o x i d e s i n s u c h a m a n n e r t h a t a n y a v a i l a b l e f r e e A l i s i n c o r p o r a t e d i n t o i t s s t r u c t u r e . S e q u e n c e o r m o d e l f o r f r a g i p a n g e n e s i s : 1 . I n t e n s e w e a t h e r i n g o f s i l i c a t e m i n e r a l s o c c u r s i n t h e u p p e r m o s t h o r i z o n s . A d d i t i o n a l l y , t h e r e i s a n e x c e s s o f A l i n s o m e f r e e f o r m b e c a u s e t h e F e o x i d e s t h e r e c a n n o t h o l d a n y m o r e A l i n t h e i r s t r u c t u r e s . D u r i n g t h e s u m m e r , d r y p e r i o d s t h e a c i d i t y i n c r e a s e s d u e t o t h e o x i d a t i o n o f t h e s e h o r i z o n s . S i 0 2 ( a p r o d u c t o f 2 : 1 c l a y m i n e r a l a n d f e l d s p a r w e a t h e r i n g ) i s t r a n s l o c a t e d l o w e r , a s w e l l a s l a t e r a l l y , w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e . T h e t r a n s l o c a t e d S i 0 2 i s c o m b i n e d w i t h t h e f r e e A l i n B t a n d B x h o r i z o n s , t h u s f o r m i n g a n a m . o r w e a k l y c r y s t a l l i n e a l u m i n o s i l i c a t e a n d c l a y m i n e r a l s . A d d i t i o n a l l y , s o m e S i 0 2 i s t r a n s l o c a t e d l o w e r w i t h i n t h e p r o fi l e t o t h e B x a n d t h h o r i z o n s . U n l i k e t h e o v e r l y i n g h o r i z o n s , t h e A 1 i n t h e s e h o r i z o n s i s h e l d t i g h t l y b y t h e F e o x i d e s a n d , t h e r e f o r e l i t t l e f r e e A l e x i s t s t o c o m b i n e w i t h t h e t r a n s l o c a t e d S i 0 2 . I n t h e s e h o r i z o n s t h e S i / ( S i + A l ) r a t i o e x c e e d s 0 . 5 0 , a n d a s a r e s u l t t h e e x c e s s S i O z c o n t r i b u t e s t o f r a g i p a n s t r e n g t h . S i 0 2 t h e n a c c u m u l a t e s i n t h e B x a n d t h h o r i z o n s a s i t m a y b e a d s o r b e d o n t o t h e s u r f a c e s o f a l u m i n o s i l i c a t e s o r F e o x i d e s c o a t i n g s o n a l u m i n o s i l i c a t e c l a y s . E v e n t u a l l y 3 1 0 2 p o l y m e r s m a y f o r m a n d c r e a t e i n t e r - o x i d e o r - m i n e r a l b r i d g e s , t h u s t h e s e b r i d g e s p r o g r e s s i v e l y c o n t r i b u t e t o f r a g i p a n b r i t t l e n e s s a n d s t r e n g t h . W e a k c e m e n t a t i o n d u e t o a n a l u m i n o s i l i c a t e m a t e r i a l m a y a l s o c o n t r i b u t e t o t h e e x p r e s s i o n o f f r a g i c - p r o p e r t i e s . R E G R E S S I V E M O D E L S G r o s s m a n e t a l . ( 1 9 5 9 b ) I l l i n o i s ; l o e s s b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n F r a g i p a n d e g r a d a t i o n : M i c r o m o r p h o l o g i c a l e x a m i n a t i o n i n d i c a t e d t h a t t h e B ’ z [ B x ] h o r i z o n t h i c k n e s s d e c r e a s e s a t t h e e x p e n s e o f t h e i n c r e a s i n g t h i c k n e s s o f t h e A ’ 2 [ E ’ ] h o r i z o n . 3 8 7 G r o s s m a n e t a l . p r o p o s e d t h a t t h e B ’ z [ B x ] h o r i z o n i s u n s t a b l e a n d i s d e g r a d i n g i n r e s p o n s e t o e n c r o a c h i n g o v e r l y i n g A ’ z [ E ’ ] h o r i z o n . M o d e l f o r f r a g i p a n d e g r a d a t i o n ( t w o s c e n a r i o s p r o v i d e d ) : 1 . A n i m p e r m e a b l e B ’ 2 [ B x ] h o r i z o n p e r c h e s t h e w a t e r t a b l e f o r s o m e p e r i o d d u r i n g t h e y e a r . 2 . L o w r e d o x p o t e n t i a l s a n d l a t e r a l s u b s u r f a c e w a t e r m o v e m e n t i m m e d i a t e l y a b o v e t h i s i m p e r m e a b l e h o r i z o n c r e a t e a c o n d i t i o n c o n d u c i v e t o e l u v i a l p r o c e s s e s . 1 . E l u v i a l p r o c e s s e s a r e a c t i v e p r i o r t o t h e d e v e l o p m e n t o f t h e B ’ z [ B x ] h o r i z o n a n d t h e p e r c h i n g o f t h e w a t e r t a b l e . A c c o r d i n g t o t h i s s c e n a r i o , e l u v i a t i o n f r o m t h e A ’ z [ E ’ ] h o r i z o n a n d i l l u v i a t i o n i n t o t h e B ’ 2 [ B x ] h o r i z o n b e n e a t h i t p r o g r e s s i v e l y h i n d e r s v e r t i c a l d r a i n a g e w i t h i n t h e s o i l p r o f i l e . 2 . I m p e d e d v e r t i c a l d r a i n a g e i s t h e n a p o s i t i v e f e e d b a c k m e c h a n i s m f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t h e A ’ z [ E ’ ] h o r i z o n . J h a a n d C l i n e ( 1 9 6 3 ) N e w Y o r k ; l a k e s e d i m e n t s b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n d e g r a d a t i o n : M a t e r i a l i n t h e f r a g i p a n ’ s p o l y g o n a l c r a c k s w a s f o u n d t o b e v e r y s i m i l a r t o t h e g r a y i s h s o i l f a b r i c i n t h e A 2 [ E ' ] h o r i z o n . T h e a u t h o r s p r o p o s e d t h a t t h e p o l y g o n a l c r a c k s a r e p r e f e r e n t i a l r o u t e s f o r v e r t i c a l w a t e r d r a i n a g e . A s a r e s u l t , c l a y s a n d n o n r e s i s t a n t , s i l t - s i z e d m i n e r a l s a r e b e i n g d e s t r o y e d i n t h e s e a r e a s . B o t h m i c r o m o r p h o l o g i c a l a n d fi e l d e v i d e n c e w e r e f o u n d t o s u p p o r t t h e i d e a t h a t t h e s e c r a c k s a r e z o n e s o f i n t e n s e w e a t h e r i n g w i t h i n t h e s o i l p r o fi l e . T h e c r a c k s w e r e a l s o t h o u g h t t o b e g r o w i n g a t t h e e x p e n s e o f t h e s u r r o u n d i n g f r a g i p a n p o l y g o n s , i n t h e l a t e r a l a n d v e r t i c a l d i r e c t i o n s . V a n d e r f o r d a n d S h a f f e r ( 1 9 6 6 ) M i s s i s s i p p i ; C P S m o n o s e q u a l a n d b i s e q u a l p e d o n s ; e l u v i a l a n d i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n d e g r a d a t i o n : F i e l d d e s c r i p t i o n s o f t h e f o u r b i s e q u a l p e d o n s s t u d i e d r e v e a l e d t h a t t h e A 2 [ E ' ] h o r i z o n i s t h i c k e n i n g a t t h e e x p e n s e o f t h e o v e r l y i n g B h o r i z o n a n d t h e u n d e r l y i n g f r a g i p a n . M o d e l f o r f r a g i p a n d e g r a d a t i o n : 1 . C l a y w a s e l u v i a t e d o u t o f B h o r i z o n i n t h e u p p e r s e q u u m . 3 8 8 2 . A n A 2 [ 1 3 ’ ] h o r i z o n b e g a n t o f o r m a t t h e c o n t a c t o f t h e u p p e r B h o r i z o n a n d t h e u n d e r l y i n g f r a g i p a n . 3 . A s t h e A 2 [ B ] h o r i z o n d e v e l o p e d a n d t h i c k e n e d , i t g r e w d o w n w a r d i n t o t h e f r a g i p a n v i a t h e f r a c t u r e p l a n e s a n d g r a y s t r e a k s . T h e A 2 [ E ’ ] h o r i z o n a l s o b e g a n t o t h i c k e n u p w a r d a s i t e n c r o a c h e d t h e l o w e r m o s t p o r t i o n s o f t h e o v e r l y i n g B h o r i z o n . T h u s , t h i s p r o c e s s r e s u l t s i n t h e f o r m a t i o n o f a b i s e q u a l p e d o n a n d a d e g r a d e d f r a g i p a n . L o z e t a n d H e r b i l l i o n ( 1 9 7 1 ) B e l g i u m ; e o l i a n m a t e r i a l b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n d e g r a d a t i o n : L o z e t a n d H e r b i l l i o n f o u n d n o r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f r a g i p a n e x p r e s s i o n a n d t h e p r e s e n c e o f a n o v e r l y i n g A 2 [ 1 3 ’ ] h o r i z o n . T h e y d i d , h o w e v e r , r e c o g n i z e t h a t A ’ 2 [ E l - h o r i z o n d e v e l o p m e n t c o m m o n l y o c c u r s a t t h e e x p e n s e o f a n u n d e r l y i n g B h o r i z o n ( w h e t h e r t h i s i s a f r a g i p a n o r n o t ) , t h u s g i v i n g r i s e t o a b i s e q u a l p r o f i l e . [ I n o t h e r w o r d s , t h e f r a g i p a n m a y b e d e g r a d i n g i n r e s p o n s e t o t h e g r o w t h a n d t h i c k e n i n g o f t h e o v e r l y i n g A ’ 2 [ B ] h o r i z o n , b u t L o z e t a n d H e r b i l l i o n c o l l e c t e d n o e v i d e n c e i n s u p p o r t o f o r a g a i n s t t h i s i d e a . ] L i n d b o e t a l . ( 2 0 0 0 ) L M R V ; l o e s s , l o e s s o v e r C P S o r a l l u v i u m b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n d e g r a d a t i o n : A f e w p e d s w i t h t r a g i c - p r o p e r t i e s r e m a i n i n t h e E ’ h o r i z o n t h a t o v e r l i e s t h e t h h o r i z o n i n t h e s o i l s s t u d i e d . T h e s e f r a g i c p e d s w e r e i n t e r p r e t e d t o b e r e m n a n t s o f t h e t h h o r i z o n , w h i c h w a s t h i c k e r p r i o r t o t h e o n s e t o f r e d o x p r o c e s s e s i n t h e ( a l b i c ) h o r i z o n s u p e r j a c e n t t o t h e f r a g i p a n a n d a l o n g p l a n e s o f w e a k n e s s i n t h e f r a g i p a n . T h e u p p e r m o s t f r a g i p a n r e m n a n t s w e r e c o n s i d e r e d t o r e p r e s e n t t h e o r i g i n a l f r a g i p a n s u r f a c e i n t h e s e s o i l s p r i o r t o a l b i c h o r i z o n e n c r o a c h m e n t . M o d e l f o r f r a g i p a n d e g r a d a t i o n : 1 . L o e s s d e p o s i t i o n i s f o l l o w e d b y f r a g i p a n ( t h ) f o r m a t i o n . 2 . R e d u c t i o n o f F e a n d m a n g a n e s e o c c u r s a l o n g p e d f a c e s w h e r e r o o t s a r e f o u n d i n t h e f r a g i p a n . A f t e r t h e r e d u c e d F e a n d m a n g a n e s e d i f f u s e s i n t o t h e f r a g i p a n m a t r i x , i t b e c o m e s o x i d i z e d . 3 . F e a n d m a n g a n e s e n o d u l e s f o r m a s t h i s r e d o x p r o c e s s c o n t i n u e s . F r a g i p a n d e g r a d a t i o n o c c u r s c o n t e m p o r a n e o u s l y w i t h n o d u l e f o r m a t i o n a s r o o t s g r o w a l o n g m a j o r p o l y g o n a l f a c e s , d e s i c c a t i o n c r a c k s , a n d s t r u c t u r a l f a c e s i n t h e f r a g i p a n . 4 . E v e n t u a l l y a l b i c m a t e r i a l s a r e f o r m e d v i a r e d o x p r o c e s s e s ( p r i m a r i l y r e d u c t i o n ) a l o n g t h e s t r u c t u r a l c r a c k s , f a c e s , a n d v o i d s i n t h e f r a g i p a n m a t r i x . T h e 3 8 9 f r a g i p a n , a s a r e s u l t , i s p r o g r e s s i v e l y b e i n g r e d u c e d i n s i z e a s t h e a l b i c m a t e r i a l i s e n c r o a c h i n g o n t h e f r a g i p a n m a t r i x . 5 . T h e s e a m s o f a l b i c m a t e r i a l s e v e n t u a l l y b e c o m e c o n t i n u o u s w i t h t h e o v e r l y i n g E ’ , w h i c h i s a l s o t h i c k e n i n g i n r e s p o n s e t o r e d o x p r o c e s s e s . A s f r a g i p a n d e g r a d a t i o n r e a c h e s i t s m a x i m u m , o n l y a f e w r e m n a n t s o f t h h o r i z o n s r e m a i n a s s m a l l , i n d i v i d u a l p e d s w i t h f r a g i c p r o p e r t i e s . E V O L U T I O N M O D E L S M i l l e r e t a l . ( 1 9 7 1 a ; b ) O h i o a n d P e n n s y l v a n i a ; s i l t y m a n t l e o v e r g l a c i a l t i l l b i s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n e v o l u t i o n ( M i l l e r e t a 1 . , 1 9 7 1 a ; b ) : F r a g i p a n f o r m a t i o n w a s p r o p o s e d t o b e i n i t i a t e d u p o n d e s i c c a t i o n o f t h e h o r i z o n . S o m e o f t h i s h o r i z o n ’ s f r a g i c p r o p e r t i e s , h o w e v e r , w e r e t h o u g h t t o h a v e b e e n i n h e r i t e d f r o m i t s p a r e n t m a t e r i a l . L a r g e v o l u m e s o f s u b s u r f a c e w a t e r fl o w ( l a t e r a l l y ) o c c u r r e d a l o n g t h e f r a g i p a n s u r f a c e . E v e n t u a l l y e l u v i a t i o n f r o m t h i s ( h y d r o l o g i c ) d i s c o n t i n u i t y ( b e t w e e n t h e B t h o r i z o n a n d t h e u n d e r l y i n g f r a g i p a n ) w e r e t h o u g h t t o f o r m a n A 2 [ B ] h o r i z o n . A s t h e A 2 [ E ' ] h o r i z o n b e c a m e m o r e w e l l - d e v e l o p e d , i t w a s t h o u g h t t o e n c r o a c h o n t h e o v e r l y i n g B t h o r i z o n a n d t h e u n d e r l y i n g f r a g i p a n , l e a d i n g t o t h e d e g r a d a t i o n o f t h e f r a g i p a n h o r i z o n . M o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n ( M i l l e r e t a 1 . , 1 9 7 1 b ) : 1 . W i t h i n t h e C a n fi e l d s o i l s t u d i e d , p o l y g o n a l s t r u c t u r e f o r m s fi r s t i n t h e h o r i z o n t h a t w i l l b e c o m e t h e f r a g i p a n . C r a c k i n g d u e t o d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s ) m a y b e t h e m e c h a n i s m f o r p o l y g o n a l s t r u c t u r e f o r m a t i o n i n t h e f r a g i p a n . 2 . L a t e r a l s u b s u r f a c e w a t e r d r a i n a g e i n i t i a t e s a l o n g t h e s u r f a c e o f t h e f r a g i p a n ( M i l l e r e t a l . , 1 9 7 1 a ) . 3 . P r i m a r y a n d s e c o n d a r y s t r u c t u r a l s u r f a c e s a c t a s a v e n u e s f o r s o i l - c o n s t i t u e n t t r a n s p o r t a n d s u b s e q u e n t i l l u v i a t i o n . T h e s e p r o c e s s e s a r e a c t i v e i n t h e u p p e r m o s t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n . 4 . E l u v i a t i o n f r o m t h e B t h o r i z o n a n d t h e f r a g i p a n s u r f a c e o c c u r s , l e a d i n g t o t h e f o r m a t i o n o f a n A 2 [ E ' ] h o r i z o n p r i m a r i l y a t t h e e x p e n s e o f t h e f r a g i p a n . A t t h i s p o i n t , a b i s e q u a l p r o fi l e i s f o r m e d a s t h e f r a g i p a n b e c o m e s d e g r a d e d . T h i s s t e p m a y o c c u r c o n t e m p o r a n e o u s l y w i t h t h e p r e v i o u s s t e p . 5 . T h e s u r f a c e s o f t h e f r a g i p a n ’ s p o l y g o n a l u n i t s b e c o m e r o u n d e d t h r o u g h t h e i r d e g r a d a t i o n a n d t h e A 2 [ E ' ] h o r i z o n t h i c k e n s . I l l u v i a t i o n c o n t i n u e s i n t h e l o w e r m o s t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n . 3 9 0 H a l l m a r k a n d S m e c k ( 1 9 7 9 b ) O h i o ; g l a c i a l t i l l m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n e v o l u t i o n : 1 . 2 . 3 . P a r e n t m a t e r i a l e x h i b i t s p o l y g o n a l s t r u c t u r e , p l a t y c h a r a c t e r , a n d h i g h p b . T h e u p p e r m o s t p o r t i o n s o f t h e s o l u m e x p e r i e n c e i n t e n s e , a c i d w e a t h e r i n g . A l , F e , a n d S i a r e a m o n g t h e w e a t h e r i n g p r o d u c t s o f t h e a c i d i c h o r i z o n s . T h e y a r e t r a n s l o c a t e d l o w e r i n t o t h e s o l u m . A 1 , F e , a n d S i p r e c i p i t a t e i n t h e f r a g i p a n a n d c o n c e n t r a t e a t c o n t a c t p o i n t s b e t w e e n g r a i n s u p o n f r a g i p a n d e s i c c a t i o n . P o l y m e r i z a t i o n o f t h e s e p r e c i p i t a t e s o c c u r s , w h i c h e n c o u r a g e s i n t e r g r a i n b o n d i n g a n d f r a g i p a n s t r e n g t h e n i n g . A t s o m e p o i n t d u r i n g f r a g i p a n g e n e s i s , a b l e a c h e d z o n e b e g i n s t o f o r m j u s t a b o v e t h e f r a g i p a n . S e s q u i o x i d e s a n d s i l i c a t e c l a y s a r e e l u v i a t e d f r o m t h i s b l e a c h e d z o n e . A s a r e s u l t , t h e b l e a c h e d z o n e b e c o m e s e n r i c h e d i n s i l t . E l u v i a t e d s o i l c o n s t i t u e n t s a r e t r a n s l o c a t e d d e e p e r i n t o t h e s o l u m v i a t o n g u e s o f d e g r a d e d m a t e r i a l e x t e n d i n g f r o m t h e b l e a c h e d z o n e i n t o t h e f r a g i p a n . T h e s e p r e f e r r e d d r a i n a g e p a t h w a y s a c c u m u l a t e i l l u v i a t e d c l a y i n t h e i r l o w e r m o s t p a r t , w h i c h c a n o f t e n b e t r a c e d i n t o t h e C h o r i z o n . P a y t o n ( 1 9 9 2 , 1 9 9 3 a ; b ) E n g l a n d ; a l l u v i u m , g l a c i o d e l t a i c o r g l a c i o l a c u s t r i n e s e d i m e n t s m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n e v o l u t i o n ( P a y t o n , 1 9 9 3 a ) : A f t e r t h e m a c r o s t r u c t u r a l f e a t u r e s f o r m v i a p e r i g l a c i a l p r o c e s s e s ( d e s i c c a t i o n b y f r e e z i n g i n a p e r m a f r o s t l a y e r ) ( P a y t o n , 1 9 9 2 ) , f r a g i p a n e v o l u t i o n w a s p r o p o s e d t o b e p r i m a r i l y d e p e n d e n t u p o n c l a y a n d s i l t m i g r a t i o n i n t h e p r o fi l e . C l a y a n d s i l t m i g r a t i o n w e r e t h o u g h t t o c o n t r i b u t e t o t h e i n t e r g r a i n c l a y - b r i d g i n g , v o i d — i n f i l l i n g , a n d s e a s o n a l v e r t i c a l d r a i n a g e i m p e d a n c e i n t h e f r a g i p a n . I m p e d e d d r a i n a g e , i n t u r n , w a s t h o u g h t t o i n fl u e n c e t h e e l u v i a t i o n o f F e o x i d e s f r o m t h e f r a g i p a n a n d t h e d e v e l o p m e n t o f g r a y p o l y g o n a l p a t t e r n i n g . T h e s e p r o c e s s e s w e r e p r o p o s e d t o l e a d t o f r a g i p a n d e g r a d a t i o n s t a r t i n g a t i t s s u r f a c e . E v e n t u a l l y g l o s s i c f e a t u r e s a r e c r e a t e d a t t h e e x p e n s e o f t h e u p p e r m o s t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n . M o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n ( P a y t o n , 1 9 9 3 a ; b ) : 1 . 2 . I c e - w e d g e f o r m a t i o n o c c u r s c a u s i n g c o m p a c t i o n , l e n t i c u l a r s t r u c t u r e , a n d p o l y g o n a l m a c r o s t r u c t u r e . T h e r e s u l t i n g m a c r o v o i d s e n h a n c e w a t e r p e r c o l a t i o n , r o o t p e n e t r a t i o n , a n d s o m e c l a y - b r i d g i n g . 3 9 1 3 . 9 " . “ W e l l - s o r t e d s i l t c a p p i n g o c c u r s d u e t o i n t e r n a l c o l l u v i a t i o n , w h i c h w a s s a i d t o b e d u e t o t u r b u l e n t fl o w a n d c l a y m i g r a t i o n d u e t o o x i d i z i n g c o n d i t i o n s . I l l u v i a l c o a t i n g s ( f e r r i a r g i l l a n s ) i n r e s p o n s e t o m o i s t e r c l i m a t i c c o n d i t i o n s . S e a s o n a l s a t u r a t i o n l e a d s fi r s t t o t h e m o b i l i z a t i o n o f F e . T h i s , i n t u r n , r e s u l t s i n t h e d e s t a b i l i z a t i o n o f v o i d s u r f a c e s , r e m o v a l o f F e o x i d e s , l o s s o f c o a t i n g s ( e . g . , f e r r i a r g i l l a n s ) , f r a g i p a n d e g r a d a t i o n a t t h e i r s u r f a c e s , a n d t h e r e m o b i l i z a t i o n o f c l a y t o f o r m g l o s s i c f e a t u r e s i n t h e u p p e r m o s t p a r t o f t h e f r a g i p a n . C i o l k o s z e t a l . ( 1 9 9 5 ) a n d C i o l k o s z a n d W a l t r n a n ( 2 0 0 0 ) P e n n s y l v a n i a ; a l l u v i u m , c o l l u v i u m , g l a c i a l t i l l , l a c u s t r i n e a n d t u r b a t e d r e s i d u a l m a t e r i a l s , l o e s s m o n o s e q u a l p e d o n s ; i l l u v i a l f r a g i p a n s F r a g i p a n e v o l u t i o n ( C i o l k o s z a n d W a l t m a n , 2 0 0 0 ) : ” I n g e n e r a l , f r a g i p a n s a r e v i e w e d a s p e d o l o g i c a l l y r a p i d l y d e v e l o p i n g h o r i z o n s ( B x ) t h a t , o n c e f o r m e d , d e g r a d e d [ s i c ] w i t h t i m e ” ( p . 2 ) . T h e a u t h o r s a l s o m a i n t a i n e d t h a t i f t h e l a n d s c a p e r e m a i n s s t a b l e , f r a g i p a n d e g r a d a t i o n w o u l d b e e n h a n c e d i n t h e w e l l - d r a i n e d p e d o n s . M o d e l f o r f r a g i p a n e v o l u t i o n ( C i o l k o s z e t a l . , 1 9 9 5 ) : 1 . P r i s m s f o r m i n a t r a n s p o r t e d p a r e n t m a t e r i a l a s a r e s u l t o f i t d r y i n g f r o m t h e s u r f a c e d o w n w a r d . P r i s m m a t e r i a l b e c o m e s p r o g r e s s i v e l y m o r e p a c k e d w i t h s u b s e q u e n t d e s i c c a t i o n ( w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) e v e n t s . F r a g i p a n t h i c k n e s s w a s t h o u g h t t o r e fl e c t t h e n u m b e r o f d e s i c c a t i o n e v e n t s t h a t t h e f r a g i p a n e n d u r e s . E l u v i a t i o n o c c u r s a l o n g p r i s m s u r f a c e s . A d d i t i o n a l l y , p r i s m s e x p e r i e n c e p e d o t u r b a t i o n ( n a m e l y , fl o r a l — a n d f a u n a l t u r b a t i o n , a n d t h r o u g h w e t t i n g - d r y i n g p r o c e s s e s ) ; t h i s d i s t u r b a n c e p a c k s m i n e r a l g r a i n s a n d i n c r e a s e s f r a g i p a n d e n s i t y . P r i s m s a l s o b e c o m e e n r i c h e d i n c l a y a n d a m . a l u m i n o s i l i c a t e s , w h i c h p l u g p o r e s a n d f o r m i n t e r g r a i n c o n t a c t s . C o n s e q u e n t l y , f r a g i p a n b r i t t l e n e s s i s e n h a n c e d . M a x i m u m f r a g i c - p r o p e r t y e x p r e s s i o n o c c u r s i n t h i s s t a g e o f f r a g i p a n e v o l u t i o n . E l u v i a t i o n f r o m t h e s u r fi c i a l h o r i z o n s c o n t i n u e s , r e s u l t i n g i n c l a y i l l u v i a t i o n i m m e d i a t e l y a b o v e t h e f r a g i p a n . A n a r g i l l i c h o r i z o n i s f o r m e d a b o v e t h e f r a g i p a n . A s m o r e i l l u v i a l c l a y a c c u m u l a t e s i n t h e a r g i l l i c h o r i z o n a n d t h e u p p e r m o s t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n , a r g i l l i t u r b a t i o n i n c r e a s i n g l y a c t s t o p h y s i c a l l y b r e a k - a p a r t t h e f r a g i p a n p r i s m s . A t t h i s t i m e , e l u v i a t i o n o f t h e a m . a l u m i n o s i l i c a t e s i s o c c u r r i n g i n t h e u p p e r m o s t p o r t i o n o f t h e f r a g i p a n , a s w e l l a s a l t e r n a t i n g r e d o x c o n d i t i o n s . T h e s e p r o c e s s e s f u r t h e r d e g r a d e t h e f r a g i p a n a n d w i t h t i m e t h e f r a g i p a n b e c o m e s i n c o r p o r a t e d i n t o t h e o v e r l y i n g a r g i l l i c h o r i z o n . E v e n t u a l l y t h e f r a g i p a n i s c o m p l e t e l y d e s t r o y e d . A c c o r d i n g t o C i o l k o s z e t a l . , t h i s s t a g e o c c u r s m o s t r e a d i l y i n w e l l - d r a i n e d s o i l s f o r m e d i n g l a c i a l t i l l . F r a g i p a n d e s t r u c t i o n m a y r e q u i r e a t l e a s t 1 2 0 , 0 0 0 y e a r s t o b e c o m p l e t e d . T h e d e g r a d a t i o n p r o c e s s i s a p p a r e n t l y r e t a r d e d i n m o r e p o o r l y d r a i n e d s o i l s . 3 9 2 A P P E N D I X C L A B O R A T O R Y M E T H O D S : P H Y S I C A L A N D C H E M I C A L C O N T E N T S : S o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e e x t r a c t i o n m e t h o d A c i d - a m m o n i u m - o x a l a t e e x t r a c t i o n m e t h o d S o d i u m - p y r o p h o s p h a t e e x t r a c t i o n m e t h o d R u n n i n g s o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S f o r F e , _ A _ l , a n d _ S _ i R u n n i n g a c i d - a m m o n i u m - o x a l a t e e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S f o r _ F _ e , A _ 1 , a n d fi R u n n i n g s o d i u m - p y r o p h o s p h a t e e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S f o r _ F _ e o r A ] F l a m e - A A S m e t h o d s 3 9 3 S O D I U M - C I T R A T E - D I T ' H I O N I T E E X T R A C T I O N M E T H O D T H E O R Y ( b a s e d o n D a h l g r e n ( 1 9 9 4 ) a n d J a c k s o n e t a l . ( 1 9 8 6 ) ) T h e s o d i u m d i t h i o n i t e ( a l s o c a l l e d s o d i u m h y d r o s u l fi t e o r s o d i u m h y p s o s u l fi t e ) e x t r a c t i o n m e t h o d r e d u c e s F e t h o u g h t t o b e a s s o c i a t e d w i t h F e o x i d e s a n d s o l u b i l i z e s A l a n d S i . T h e F e , a s w e l l a s t h e A l a n d S i a r e t h e n c h e l a t e d b y t h e s o d i u m c i t r a t e , w h i c h f o r m s m o r e s t a b l e c h e l a t e s t h a n o t h e r a n i o n s . P r e c i p i t a t i o n o f F e S i s a l s o p r e v e n t e d b y t h e s t r o n g c h e l a t i n g a b i l i t y o f t h e c i t r a t e . M E T H O D ( m o d i fi e d f r o m R o s s a n d W a n g ( 1 9 9 3 , p p . 2 4 0 - 2 4 1 ) , L o e p p e r t a n d I n s k e e p ( 1 9 9 6 , p p . 6 4 6 - 6 4 7 ) , t h e a n d S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 , p p . 2 3 4 - 2 3 5 ) ) 1 . M i x r e a g e n t s ( a l l r e a g e n t s s h o u l d b e m i x e d u s i n g d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) : a . 0 . 6 8 M s o d i u m c i t r a t e ( N a a C e H s O 7 0 1 0 H z O ) : d i s s o l v e 2 0 0 . 0 g N a a C e H s O 7 ' 1 0 H z O i n 8 0 0 m L w a t e r i n a g r a d u a t e d c y l i n d e r o n s t i r r i n g p l a t e ( t h i s t a k e s a f e w m i n u t e s ) ; d i l u t e t o 1 0 0 0 m L w i t h w a t e r I M P O R T A N T : A p p r o x i m a t e l y 5 5 0 a d d i t i o n a l m L o f 0 . 6 8 M s o d i u m - c i t r a t e r e a g e n t w i l l b e n e e d e d ( P E R E L E M E N T A N A L Y Z E D F O R ) t o m a k e t h e s t a n d a r d — a n d ” c h e c k ” - s o l u t i o n s w h e n t h e e x t r a c t s a r e r e a d y t o b e a n a l y z e d . b . 0 . 2 % s o l u t i o n S u p e r f l o c ® ( i f n e e d e d ) : 0 . 2 g S u p e r fl o c ® 1 6 p o l y a c r y l a m i d e i n 1 0 0 m L w a t e r . 2 . W e i g h o u t 1 . 0 0 t o 1 . 5 0 g o f s o i l s a m p l e ( f o r w e a k l y d e v e l o p e d o r e l u v i a l h o r i z o n s u s e m o r e s a m p l e ; f o r e x a m p l e , I f o u n d t h a t A , E , w e a k B s 1 , 8 5 2 - 3 , a n d B w h o r i z o n s r e q u i r e m o r e s a m p l e t h a n B h s , B h s m , o r s t r o n g B s h o r i z o n s ) i n t o a t e g e d a n d l a b e l e d 1 0 0 - m L p o l y p r o p y l e n e o r p o l y c a r b o n a t e c e n t r i f u g e b o t t l e w i t h c a p . R e c o r d s a m p l e w e i g h t t o t w o d e c i m a l p l a c e s . 3 . A d d e x a c t l y 5 0 m L o f s o d i u m - c i t r a t e r e a g e n t ( t h e e x t r a c t a n t ) t o s a m p l e i n b o t t l e s u s i n g a t o p s i d e p i p e t t e r ; s c r e w c a p o n t i g h t l y . 4 . A d d a b o u t 0 . 8 g o f s o d i u m h y d r o s u l fi t e ( a l s o c a l l e d s o d i u m d i t h i o n i t e , [ N a 2 5 2 0 4 ] ) p o w d e r t o s a m p l e i n b o t t l e s u s i n g a s p o o n . D o t h i s u n d e r t h e h o o d . a s t h e s o d i u m h y d r o s u l fi t e h a s a s t r o n g o d o r . T h e r e i s n o n e e d t o b e p r e c i s e . 3 9 4 5 . P l a c e b o t t l e s o n t h e i r s i d e i n t h e s h a k e r ( p r e f e r a b l y e n d - o v e r - e n d , b u t a h o r i z o n t a l s h a k e r i s fi n e ) o n a f a s t s e t t i n g f o r 1 2 h o u r s ( a t ~ 2 3 ° C ) . 6 . R e m o v e b o t t l e s f r o m s h a k e r ; a d d 5 d r o p s o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® t o e a c h b o t t l e a n d s w i r l g e n t l y . 7 . ( T h i s s t e p i s o p t i o n a l . ) S t a n d s a m p l e b o t t l e s u p r i g h t i n t h e r e f r i g e r a t o r f o r 6 h o u r s . 8 . C e n t r i f u g e b o t t l e s a t 5 0 0 0 R P M f o r 5 - 8 m i n u t e s . 9 . D e c a n t s u p e r n a t a n t i n t o a l a b e l e d 5 0 - m L p o l y p r o p y l e n e s a m p l e b o t t l e . D o n o t a l l o w a n y s u s p e n d e d m a t e r i a l t o e n t e r t h e s a m p l e b o t t l e ; i f t h e e x t r a c t h a s s u s p e n d e d o r g a n i c s o r c o l l o i d s , i t n e e d s t o b e fi l t e r e d . 1 0 . S t o r e s a m p l e b o t t l e s i n r e f r i g e r a t o r u n t i l r e a d y t o a n a l y z e . 1 1 . M a k e - u p s t a n d a r d s u s i n g t h e 0 . 6 8 M s o d i u m - c i t r a t e r e a g e n t a n d a p p r o p r i a t e a m o u n t s o f F e , A l , o r S i O z s t a n d a r d s o l u t i o n s f o r t h r e e s t a n d a r d s ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g C D - e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . M a k e - u p t w o ” c h e c k ” s o l u t i o n s . 1 2 . A n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t s ) f o r F e , A l , o r S i u s i n g a n a t o m i c a b s o r p t i o n s p e t r o p h o t o m e t r y ( A A S ) , i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a ( I C P ) , o r d i r e c t l y c o u p l e d p l a s m a ( D C P ) ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g C D — e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . 1 3 . C a l c u l a t i o n s : m g / k g F e , A l , o r S i = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 1 2 , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 1 2 ) ] g / k g F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] " / 0 F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A 1 i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] 3 9 5 A C I D - A M M O N I U M - O X A L A T E E X T R A C T I O N M E T H O D T H E O R Y ( b a s e d o n D a h l g r e n ( 1 9 9 4 ) , P a r fi t t ( 1 9 8 9 ) , a n d J a c k s o n e t a l . ( 1 9 8 6 ) ) T h e l o w p H ( 3 . 0 ) o f t h e a c i d - a m m o n i u m - o x a l a t e a n d t h e a b i l i t y o f t h e o x a l a t e l i g a n d t o c o m p l e x F e , A l , a n d S i ( c o m b i n e d ) a r e t h o u g h t t o c a u s e t h e e x t r a c t i o n o f n o n c r y s t a l l i n e 1 o x i d e s a n d h y d r o x i d e s o f A l a n d F e a n d n o n c r y s t a l l i n e a l u m i n o s i l i c a t e s . M E T H O D ( m o d i fi e d f r o m R o s s a n d W a n g ( 1 9 9 3 , p p . 2 4 2 - 2 4 3 ) a n d L o e p p e r t a n d I n s k e e p ( 1 9 9 6 , p p . 6 4 9 - 6 5 0 ) ) 1 . M i x r e a g e n t s ( a l l r e a g e n t s s h o u l d b e m i x e d u s i n g d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) ) : a . S o l u t i o n A : A d d 2 1 . 4 2 g a m m o n i u m o x a l a t e [ ( N H 4 ) 2 C z O 4 O H z O ] t o a 1 0 0 0 m L g r a d u a t e d c y l i n d e r . I n s e r t s t i r b a r a n d fi l l a b o u t h a l f f u l l w i t h w a t e r . S t i r , u s i n g a s t i r b a r o n a s t i r p l a t e , u n t i l d i s s o l v e d . M a k e v o l u m e t o e x a c t l y 9 0 0 m L w i t h m o r e w a t e r . b . S o l u t i o n B : A d d 1 5 . 1 2 g o x a l i c a c i d [ H 2 C 2 0 4 0 2 H z O ] t o a 1 0 0 0 m L g r a d u a t e d c y l i n d e r . I n s e t s t i r b a r a n d fi l l a b o u t h a l f f u l l w i t h w a t e r . S t i r , u s i n g a s t i r b a r o n a s t i r p l a t e , u n t i l d i s s o l v e d . M a k e v o l u m e t o e x a c t l y 6 0 0 m L w i t h m o r e w a t e r . c . S o l u t i o n C : M i x 7 0 0 m L o f S o l u t i o n A w i t h 5 3 5 m L o f S o l u t i o n B i n a l a r g e b e a k e r . ( Y o u w i l l n e e d t o m o n i t o r t h e p H w h i l e m i x i n g S o l u t i o n C , s o s e t u p t h e p H m e t e r a n d p l a c e i t s w a n d i n t h e r e a g e n t . ) I n s e r t s t i r b a r a n d s t i r o n a s t i r r i n g p l a t e . W h i l e s t i r r i n g , a d j u s t p H t o 3 . 0 b y a d d i n g m o r e o f S o l u t i o n A ( r a i s e s p H ) o r S o l u t i o n B ( l o w e r s p H ) . S a v e S o l u t i o n C i n a s t o p p e r e d E r l e n m e y e r fl a s k o r a p o l y p r o p y l e n e b o t t l e i n t h e r e f r i g e r a t o r . D i s c a r d t h e u n u s e d S o l u t i o n s A a n d B d o w n t h e l a b o r a t o r y s i n k a n d r i n s e s i n k t h o r o u g h l y w i t h t a p w a t e r . I M P O R T A N T : A p p r o x i m a t e l y 5 5 0 a d d i t i o n a l m L o f S o l u t i o n C w i l l b e n e e d e d ( P E R E L E M E N T A N A L Y Z E D E O R ) t o m a k e t h e s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” - s o l u t i o n s w h e n t h e e x t r a c t s a r e r e a d y t o b e a n a l y z e d . 1 N o n c r y s t a l l i n e i n c l u d e s p a r a c r y s t a l l i n e ( o r s h o r t - r a n g e - o r d e r ) m a t e r i a l s . 3 9 6 d . 0 . 2 % s o l u t i o n S u p e r fl o c ® ( i f n e e d e d ) : 0 . 2 g S u p e r fl o c ® 1 6 p o l y a c r y l a m i d e i n 1 0 0 m L w a t e r . 2 . W e i g h o u t 1 . 0 0 t o 3 . 0 0 g o f s o i l s a m p l e ( u s e m o r e s a m p l e i f h o r i z o n i s p o o r l y d e v e l o p e d o r e l u v i a l ; f o r e x a m p l e , I f o u n d t h a t A , E , w e a k B s , a n d B w h o r i z o n s r e q u i r e m o r e s a m p l e ( 2 . 0 0 - 3 . 0 0 g ) t h a n B h s , B h s m , o r s t r o n g B s h o r i z o n s ( 1 . 0 0 - 1 . 5 0 g ) ) i n t o a fl e d a n d l a b e l e d 1 0 0 - m L p o l y p r o p y l e n e o r p o l y c a r b o n a t e c e n t r i f u g e b o t t l e w i t h c a p . R e c o r d s a m p l e w e i g h t t o t w o d e c i m a l p l a c e s . 3 . T u r n l i g h t s d o w n t o h a l f @ l e s s ) i l l u m i n a t i o n i n t h e l a b . ( I t h e l p s t o d o t h i s a t n i g h t . ) 4 . A d d e x a c t l y 5 0 m L o f S o l u t i o n C ( t h e e x t r a c t a n t ) t o s a m p l e i n b o t t l e s u s i n g a t o p s i d e p i p e t t e r ; s c r e w c a p o n t i g h t l y . 5 . P l a c e b o t t l e s o n t h e i r s i d e i n t h e s h a k e r ( p r e f e r a b l y e n d - o v e r - e n d , b u t a h o r i z o n t a l s h a k e r i s fi n e ) o n a f a s t s e t t i n g f o r 4 h o u r s I N T H E D A R K . ( I t h e l p s t o p l a c e s a m p l e s i n a t i g h t l y s e a l e d c a r d b o a r d b o x ( a l a r g e t u p e r w a r e c o n t a i n e r l i n e d w i t h a l u m i n u m f o i l w o r k s a l s o ) o r p e r f o r m t h i s p r o c e d u r e a t n i g h t w i t h t h e l i g h t s o f f . ) 6 . R e m o v e b o t t l e s f r o m s h a k e r ; a d d 5 d r o p s o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® t o e a c h b o t t l e . F r o m n o w o n , t r y t o k e e p s a m p l e s i n t h e d a r k a s m u c h a s p o s s i b l e . 7 . ( T h i s s t e p i s o p t i o n a l . ) P l a c e s a m p l e s u p r i g h t i n t h e r e f r i g e r a t o r f o r 6 h o u r s . 8 . C e n t r i f u g e b o t t l e s a t 5 0 0 0 R P M f o r 5 - 8 m i n u t e s . 9 . D e c a n t s u p e r n a t a n t i n t o a 5 0 - m L p o l y p r o p y l e n e s a m p l e b o t t l e t h a t h a s b e e n w r a p p e d i n a l u m i n u m f o i l a n d l a b e l e d . D o n o t p o u r a n y s u s p e n d e d m a t e r i a l i n t o t h e s a m p l e b o t t l e w i t h t h e s u p e r n a t a n t . I f t h e s a m p l e h a s s u s p e n d e d o r g a n i c s o r c o l l o i d s , i t n e e d s t o b e fi l t e r e d . 1 0 . K e e p t h e w r a p p e d s a m p l e b o t t l e s i n r e f r i g e r a t o r u n t i l r e a d y t o a n a l y z e . 1 1 . M a k e - u p s t a n d a r d s u s i n g S o l u t i o n C a n d a p p r o p r i a t e a m o u n t s o f F e , A 1 , o r S i O z s t a n d a r d s o l u t i o n s f o r t h r e e s t a n d a r d s ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g A A O - e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . M a k e - u p t w o ” c h e c k ” s o l u t i o n s . 1 2 . A n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t s ) f o r F e , A l , o r S i u s i n g a n a t o m i c a b s o r p t i o n s p e t r o p h o t o m e t r y ( A A S ) , i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a ( I C P ) , o r d i r e c t l y c o u p l e d p l a s m a ( D C P ) ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g A A O - e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . 3 9 7 1 3 . C a l c u l a t i o n s : m g l k g F e , A l , o r S i = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 1 2 , i n p p m o r m g / L ) ' ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 1 2 ) ] g / k g F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A 1 i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] % F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 0 1 ) ' [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] 3 9 8 S O D I U M - P Y R O P H O S P H A T E E X T R A C T I O N M E T H O D T H E O R Y ( b a s e d o n D a h l g r e n ( 1 9 9 4 ) ) M e t a l s a s s o c i a t e d w i t h h u m i c c o m p l e x e s i n a s o i l s a m p l e a r e t h o u g h t t o b e r e l e a s e d d u e t o t h e t e n d e n c y o f t h e p y r o p h o s p h a t e l i g a n d t o c o m p e t i t i v e l y b i n d t h e m . T h e o r g a n o — m e t a l l i c c o m p l e x e s a r e d i s p e r s e d ( i . e . , s e p a r a t e d ) f r o m t h e s o l i d p h a s e o f a s a m p l e b e c a u s e o f t h e h i g h p H ( 1 0 ) a n d t h e m o n o v a l e n t c a t i o n ( N a + ) a s s o c i a t e d w i t h t h e p y r o p h o s p h a t e . O n c e d i s p e r s e d a n d i n s o l u t i o n , t h e m e t a l s a r e e x t r a c t e d b y c o m p l e x a t i o n w i t h p y r o p h o s p h a t e l i g a n d s . T h i s r e a c t i o n i s d r i v e n o r m e d i a t e d b y t h e 0 . 1 M c o n c e n t r a t i o n o f t h e s o d i u m p y r o p h o s p h a t e . M E T H O D ( m o d i fi e d f r o m R o s s a n d W a n g ( 1 9 9 3 , p p . 2 4 4 - 2 4 5 ) a n d L o e p p e r t a n d I n s k e e p ( 1 9 9 6 , p . 6 5 1 ) ) 1 . M i x r e a g e n t s ( a l l r e a g e n t s s h o u l d b e m i x e d u s i n g d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) ) : a . 0 . 1 M s o d i u m p y r o p h o s p h a t e ( N a 4 P z O 7 0 1 0 H 2 0 ) , p H 1 0 : d i s s o l v e 4 4 . 6 1 g N a 4 P 2 0 7 0 1 0 H 2 0 i n 8 0 0 m L w a t e r i n a g r a d u a t e d c y l i n d e r o n s t i r r i n g p l a t e ( t h i s t a k e s a f e w m i n u t e s ) ; a d j u s t t o p H 1 0 w i t h N a O H i f n e c e s s a r y ( r e a g e n t s h o u l d b e c l o s e t o p H 1 0 t o b e g i n w i t h ) ; d i l u t e t o 1 0 0 0 m L w i t h w a t e r . I M P O R T A N T : A p p r o x i m a t e l y 5 5 0 a d d i t i o n a l m L o f t h e 0 . 1 M s o d i u m - p y r o p h o s p h a t e r e a g e n t w i l l b e n e e d e d ( P E R E L E M E N T A N A L Y Z E D F O R ) t o m a k e t h e s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” - s o l u t i o n s w h e n t h e e x t r a c t s a r e r e a d y t o b e a n a l y z e d . b . 0 . 2 % s o l u t i o n S u p e r fl o c ® ( i f n e e d e d ) : 0 . 2 g S u p e r fl o c ® 1 6 p o l y a c r y l a m i d e i n 1 0 0 m L w a t e r . 2 . W e i g h o u t 0 . 8 0 t o 1 . 5 0 g o f s o i l s a m p l e ( u s e m o r e s a m p l e i f h o r i z o n i s p o o r l y d e v e l o p e d o r e l u v i a l ; f o r e x a m p l e , I f o u n d t h a t A , E , w e a k B s , a n d B w h o r i z o n s r e q u i r e m o r e s a m p l e t h a n B h s , B h s m , o r s t r o n g B s h o r i z o n s ) i n t o a m a n d l a b e l e d 1 0 0 - m L p o l y p r o p y l e n e o r p o l y c a r b o n a t e c e n t r i f u g e b o t t l e w i t h c a p . R e c o r d s a m p l e w e i g h t t o t w o d e c i m a l p l a c e s . 3 . A d d e x a c t l y 5 0 m L o f 0 . 1 M N a 4 P z O 7 ( t h e e x t r a c t a n t ) t o s a m p l e i n b o t t l e s u s i n g a t o p s i d e p i p e t t e r ; s c r e w c a p o n t i g h t l y . 3 9 9 4 . P l a c e b o t t l e s o n t h e i r s i d e i n t h e s h a k e r ( p r e f e r a b l y e n d - o v e r - e n d , b u t a h o r i z o n t a l s h a k e r i s fi n e ) f o r 1 6 h o u r s ( a t ~ 2 3 ° C ) . 5 . R e m o v e b o t t l e s f r o m s h a k e r ; a d d 5 d r o p s o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® t o e a c h b o t t l e a n d s w i r l g e n t l y . 6 . C e n t r i f u g e b o t t l e s a t 5 0 0 0 R P M f o r 5 - 8 m i n u t e s . 7 . D e c a n t s u p e r n a t a n t i n t o a l a b e l e d 5 0 — m L p o l y p r o p y l e n e s a m p l e b o t t l e . D o n o t p o u r a n y s u s p e n d e d m a t e r i a l i n t o t h e s a m p l e b o t t l e w i t h t h e s u p e r n a t a n t . I f t h e s a m p l e h a s s u s p e n d e d o r g a n i c s o r c o l l o i d s , i t n e e d s t o b e fi l t e r e d . 8 . S t o r e s a m p l e b o t t l e s i n r e f r i g e r a t o r u n t i l r e a d y t o a n a l y z e . 9 . M a k e - u p s t a n d a r d s u s i n g t h e 0 . 1 M s o d i u m - p y r o p h o s p h a t e r e a g e n t a n d a p p r o p r i a t e a m o u n t s o f F e o r A l s t a n d a r d s o l u t i o n s t h r e e s t a n d a r d s ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g P P - e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . M a k e - u p t w o ” c h e c k ” s o l u t i o n s . 1 0 . A n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t s ) f o r F e o r A l u s i n g a n a t o m i c a b s o r p t i o n s p e t r o p h o t o m e t r y ( A A S ) , i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a ( I C P ) , o r d i r e c t l y c o u p l e d p l a s m a ( D C P ) ( f o l l o w t h e ” M e t h o d f o r r u n n i n g P P - e x t r a c t s o n t h e fl a m e - A A S ” i n A p p e n d i x C ) . 1 1 . C a l c u l a t i o n s : m g / k g F e , A l , o r S i = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 1 0 , i n p p m o r m g / L ) ' ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 1 0 ) ] g / k g F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] " / 0 F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) ° ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] 4 0 0 M E T H O D F O R R U N N I N G S O D I U M - C I T R A T E - D I T H I O N I T E E X T R A C T S O N A F L A M E - A A S F O R a s , A L , A N D g M E T H O D ( F e m e t h o d u s e d w a s m o d i f i e d f r o m A n o n y m o u s ( 1 9 8 9 ) ; A l m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m t h e S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 , p p . 2 3 3 - 2 3 7 , 4 7 3 - 4 8 2 ) a n d T h o m p s o n ( 1 9 8 0 , p p . 2 8 8 - 2 9 3 ) ; S i m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m T h o m p s o n ( 1 9 8 0 , p p . 2 8 7 - 2 9 1 , 2 9 1 - 2 9 3 ) ) 1 . F o l l o w t h e a p p r o p r i a t e C D - d i s s o l u t i o n m e t h o d ( A p p e n d i x C ) t o o b t a i n e x t r a c t s t o r u n o n t h e fl a m e - a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r ( fl a m e - A A S ) . 2 . A d d 1 . 6 g o f s o d i u m h y d r o s u l f i t e ( d i t h i o n i t e ) f o r e v e r y 1 0 0 m L o f t h e e x c e s s ( i . e . , b l a n k ) 0 . 6 8 M s o d i u m - c i t r a t e r e a g e n t m i x e d i n t h e d i s s o l u t i o n m e t h o d f o r m a k i n g s t a n d a r d s o l u t i o n s . S t i r o n a s t i r r i n g p l a t e . T h i s s o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e r e a g e n t w i l l b e u s e d t o m a k e t h e F e , A l , o r S i O z s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s . 3 . M a k e s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s : a . M a k i n g a s i n g l e - e l e m e n t s t a n d a r d ( i . e . , e a c h e l e m e n t i s a n a l y z e d f o r S E P A R A T E L Y ) a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s f o r e l e m e n t a l a n a l y s i s c a l i b r a t i o n . I n o r d e r t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s f o r a n e l e m e n t , t h r e e s t a n d a r d s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . A l l t h e a n a l y z e d s a m p l e c o n c e n t r a t i o n s n e e d t o f a l l b e t w e e n t h e h i g h e s t - a n d l o w e s t - c o n c e n t r a t i o n s t a n d a r d s . T w o a d d i t i o n a l ” c h e c k ” s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . T h e ” c h e c k s ” s h o u l d h a v e c o n c e n t r a t i o n s w i t h i n t h e r a n g e o f t h e l o w e s t a n d h i g h e s t s t a n d a r d s . A s t a n d a r d r e f e r e n c e m a t e r i a l ( S R M ) m a y b e u s e d a s o n e o f t h e ” c h e c k s ” i f t h e c o n c e n t r a t i o n o f F e , A l , o r S i i n t h e S R M f a l l s w i t h i n t h e c a l i b r a t i o n c u r v e . T h e f o l l o w i n g s c h e m e h a s b e e n t e s t e d a n d s h o w n t o w o r k w e l l f o r t h e s e d i s s o l u t i o n m e t h o d s . b . L a b e l fi v e 1 0 0 - m L v o l u m e t r i c fl a s k s w i t h t h e c o n c e n t r a t i o n v a l u e s t h a t e a c h w i l l c o n t a i n ( T a b l e C L ) . 4 0 1 T a b l e C . 1 . R e c o m m e n d e d s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n s . A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n ” C h e c k ” s o l u t i o n e l e m e n t v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s F e 5 p p m F e 1 5 p p m F e 3 0 p p m F e 1 0 p p m F e 2 0 p p m F e A l 3 o r 2 1 p p m 9 p p m A l 1 8 p p m A l 5 o r Z I P p m 1 5 p p m A 1 . 1 0 p p m 2 0 p p m 3 0 p p m . 2 5 p p m 5 ‘ 0 2 S i 0 2 S i O z S i O z 1 5 9 9 ’ “ 5 ‘ 0 2 S i O z c . F o r F e O N L Y : A d d 1 0 m L o f 6 N H N O 3 ( n i t r i c a c i d r i g h t o u t o f b o t t l e ) t o e a c h o f t h e v o l u m e t r i c fl a s k s . d . U s i n g a 1 0 0 0 o r 2 5 0 0 [ 1 L a d j u s t a b l e p i p e t t e r , a d d t h e a p p r o p r i a t e v o l u m e ( T a b l e C 2 . ) o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n ( T a b l e C . 3 . ) i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . T a b l e C . 2 . V o l u m e s o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n n e e d e d t o m a k e s t a n d a r d s o l u t i o n s y o u w i l l u s e f o r fl a m e - A A S a n a l y s i s . A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n y o u A d d t h r : t : r c r l r < o s r : ) r ; : l p i : : t a n d a r d e l e m e n t a r e m a k i n g ( p p m ) ( P l ) . ( m L ) . F e 5 p p m s t a n d a r d 5 0 0 0 . 5 F e 1 5 p p m s t a n d a r d 1 5 0 0 1 . 5 F e 3 0 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 3 . 0 F e 1 0 p p m c h e c k i 1 0 0 0 1 . 0 F e 2 0 p p m c h e c k 1 2 0 0 0 2 . 0 A 1 3 o r 5 p p m s t a n d a r d 3 0 0 o r 5 0 0 0 . 3 o r 0 . 5 A 1 9 p p m s t a n d a r d 9 0 0 0 . 9 A 1 1 8 p p m s t a n d a r d 1 8 0 0 1 . 8 A 1 5 o r 7 p p m c h e c k 1 5 0 0 o r 7 0 0 0 . 5 o r 0 . 7 A 1 1 5 p p m c h e c k ; t 1 5 0 0 1 . 5 S i 1 0 p p m s t a n d a r d 1 0 0 0 1 . 0 S i 2 0 p p m s t a n d a r d 2 0 0 0 2 . 0 S i 3 0 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 3 . 0 S i 1 5 p p m c h e c k 1 1 5 0 0 1 . 5 S i 2 5 p p m c h e c k 1 ‘ - 2 5 0 0 o 2 . 5 1 a S R M m a y b e s u b s t i t u t e d f o r o n e o f t h e s e c h e c k s ‘ 1 0 0 0 p . L = 1 m L ‘ 1 p p m = 1 m g / L = 1 u g / m L 4 0 2 T a b l e C . 3 . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s n e e d e d . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s I r o n A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L A l u m i n u m A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L S i l i c a A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L e . P i p e t t e 1 0 0 u L o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® i n t o v o l u m e t r i c fl a s k . f . P o u r 0 . 6 8 M s o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e r e a g e n t i n t o a 5 0 0 - m L s q u i r t b o t t l e a n d s q u i r t a p p r o x i m a t e l y 8 0 m L o f t h e r e a g e n t i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . D o N O T fi l l fl a s k o v e r t h e 1 0 0 - m L l i n e o r y o u m u s t s t a r t o v e r a g a i n ! ! g . W i t h e a c h v o l u m e t r i c fl a s k c a p p e d , t u r n fl a s k e n d - o v e r - e n d a f e w t i m e s t o m i x t h e s o l u t i o n . L e t e a c h fl a s k s i t f o r a f e w m i n u t e s s o s o l u t i o n c a n s e t t l e b e f o r e t a k i n g o f f t h e c a p . h . F i l l e a c h fl a s k t 9 t h e 1 0 0 - m L l i n e w i t h s o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e r e a g e n t i n s m a l l , s l o w i n c r e m e n t s u s i n g a p i p e t t e . T h e b o t t o m o f t h e m e n i s c u s s h o u l d t o u c h t h e 1 0 0 - m L l i n e o n t h e fl a s k f o r t h e s t a n d a r d s o l u t i o n t o b e m a d e c o r r e c t l y . 0 E x c e s s s t a n d a r d s o l u t i o n s c a n b e b o t t l e d a n d s a v e d f o r u s e w i t h i n t h e f o l l o w i n g 2 w e e k s . 4 . A n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t s ) f o r F e , A l , a n d S i u s i n g t h e fl a m e - A A S ( D r . D a v i d L o n g ' s G e o c h e m i s t r y L a b i n t h e G e o l o g i c a l S c i e n c e D e p a r t m e n t ) . 5 . F o l l o w t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) t o s e t - u p a n d o p e r a t e t h e fl a m e - A A S t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s . I h a v e i n c l u d e d t h e p a r a m e t e r s f o r m y F e , A l , a n d S i fl a m e - A A S m e t h o d s i n T a b l e C . 4 . I M P O R T A N T : F e i s a n a l y z e d f o r u s i n g a n a c e t y l e n e - a i r fl a m e , w h e r e a s A l a n d S i a r e a n a l y z e d f o r u s i n g a n i t r o u s o x i d e - a c e t y l e n e fl a m e . S e e t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) . 4 0 3 T a b l e C . 4 . F l a m e - A A S p a r a m e t e r s f o r a n a l y z i n g s a m p l e e x t r a c t s . P a r a m e t e r 5 . fi . . A n a l y t e e l e m e n t m m m c a t e g o r y p e c r c p a r a m e t e r F e A 1 S i S p e c t m m e t e , _ _ ‘ fl a x s l fi t ‘ g t h l n fl h . 2 4 8 - 3 3 0 9 . 3 % 2 5 1 - 6 S l i t w i d t h ( n m ) 0 . 2 0 . 7 0 . 2 . T y p e A A A A A A S i g n a l M e a s u r e m e n t t i m e a v e r a g e t i m e a v e r a g e t i m e a v e r a g e T i m i n g R e a d t i m e ( s e c ) 3 ' 0 ( 1 - 3 5 - . . 2 ’ 0 R e a d d e l a y ( s e c ) 0 . 0 0 . 0 0 . 0 a i r / ( : s z N z o / C s z N z o / ( : s z T y p e r e d u c i n g r e d u c i n g r e d u c i n g ( d a r e d ) < n c h d > ( r i m m e d ) F l a m e g i g g é h j fi f b : s p o i l e r s p o i l e r s p o i l e r o x i d a n t fl o w ( L / m i n ) 1 0 . 0 8 . 2 d e f a u l t F u e l fl o w ( L / m i n ) 2 . 5 7 0 _ . d e f a u l t . . C a l i b r a t i o n u n i t s I n / L m / L m / L C a l i b r a t i o n S a m p l e u n i t s m g / L m : / L m : / L , N u m b e r 2 - 3 2 - 3 2 - 3 R e p l i c a t e D e c i m a l p l a c e s 3 3 3 S i z e ( c m ) 1 0 . 0 5 . 0 5 . 0 B u r n e r h e a d O r i e n t a t i o n r e l a t i v e t o l i g h t s o u r c e p a r a l l e l p a r a l l e l p a r a l l e l E l e m e n t F e A l S i L a m p T y p e H C L " “ m fi c r f w H C L C u r r e n t ( m A ) d e f a u l t 2 0 1 2 6 . D i l u t e s a m p l e s ( d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) s h o u l d b e u s e d f o r a l l s a m p l e d i l u t i o n s ) : a . F e a n d S i : D i l u t e t h e s a m p l e s t o b e a n a l y z e d f o r F e o r S i ( e . g . , 1 : 2 t o 1 : 2 0 d i l u t i o n s ) a p p r o p r i a t e l y t o f a l l w i t h i n t h e r a n g e o f t h e s t a n d a r d s u s e d . O p e r a t i o n a l l y , r u n t h e e x t r a c t w i t h n o d i l u t i o n fi r s t a n d i f t h e v a l u e e x c e e d s t h e h i g h e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t h e n d i l u t e t h e s a m p l e 1 : 5 o r 1 : 1 0 . I f t h e s a m p l e h a s a c o n c e n t r a t i o n b e l o w t h e l o w e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t r y d i l u t i n g t h e 5 - p p m s t a n d a r d 1 : 2 a n d r u n t h i s s a m p l e t o ” c h e c k ” w h e t h e r t h e fl a m e - A A S i s d e t e c t i n g v a l u e s i n t h i s r a n g e w i t h i n a c c e p t a b l e e r r o r . T h e s a m p l e a n d w a t e r a m o u n t s i n T a b l e C 5 . a r e m e r e l y s u g g e s t i o n s . A s l o n g a s t h e p r o p o r t i o n o f s a m p l e z w a t e r i s a p p r o p r i a t e f o r a s p e c i fi c d i l u t i o n f a c t o r o t h e r v o l u m e s c a n b e u s e d . F o r e x a m p l e , f o r a 1 : 4 d i l u t i o n y o u c o u l d u s e 1 0 0 0 [ 1 L s a m p l e a n d 3 0 0 0 u L w a t e r . A s l o n g a s t h e v o l u m e o f s a m p l e p l u s t h e v o l u m e o f w a t e r e q u a l s 4 0 0 0 u L , t h u s g i v i n g a 1 t o 4 4 0 4 p r o p o r t i o n , t h e d i l u t i o n i s fi n e . R e m e m b e r t h a t y o u n e e d a t l e a s t 3 m L t o t a l v o l u m e o f s a m p l e t o r u n o n t h e fl a m e - A A S . b . _ A _ l : D i l u t e a l l s a m p l e s t o b e a n a l y z e d f o r A l L 4 t o r u n t h i s m a t r i x o n t h e fl a m e - A A S . T h e s o d i u m - c i t r a t e - d i t h i o n i t e m a t r i x c a u s e s t h e b u r n e r h e a d t o b e c o m e c l o g g e d w h e n t o o m a n y s a m p l e s a r e r u n w i t h n o d i l u t i o n . I f t h e A l c o n c e n t r a t i o n o f t h e d i l u t e d e x t r a c t i s l o w e r t h a n t h e l o w e s t c a l i b r a t i o n s t a n d a r d , t h e e x t r a c t c a n b e r u n w i t h n o d i l u t i o n . I t i s a d v i s e d , h o w e v e r , t o r u n t h e n o n - d i l u t e d e x t r a c t s a f t e r t h e o t h e r e x t r a c t s a r e a n a l y z e d s o t h a t t h e b u r n e r h e a d d o e s n o t h a v e t o b e c l e a n e d i n t h e m i d d l e o f r u n n i n g t h e w h o l e s e t . I f t h e A l c o n c e n t r a t i o n i s h i g h e r t h a n t h e h i g h e s t c a l i b r a t i o n s t a n d a r d , t r y i n c r e a s i n g t h e d i l u t i o n f a c t o r u n t i l t h e A l c o n c e n t r a t i o n f a l l s w i t h i n t h e c a l i b r a t i o n r a n g e . T h e s a m p l e a n d w a t e r a m o u n t s i n T a b l e C 5 . a r e m e r e l y s u g g e s t i o n s . A s l o n g a s t h e j . p r o p o r t i o n o f s a m p l e z w a t e r i s a p p r o p r i a t e f o r a s p e c i fi c d i l u t i o n f a c t o r , o t h e r v o l u m e s c a n b e u s e d . F o r e x a m p l e , f o r a 1 : 4 d i l u t i o n y o u c o u l d u s e 1 0 0 0 u L s a m p l e a n d 3 0 0 0 p . L w a t e r . A s l o n g a s t h e v o l u m e o f s a m p l e p l u s t h e v o l u m e o f w a t e r e q u a l s 4 0 0 0 u L , t h u s g i v i n g a 1 t o 4 p r o p o r t i o n , t h e d i l u t i o n i s fi n e . R e m e m b e r t h a t y o u n e e d a t l e a s t 3 m L t o t a l v o l u m e o f s a m p l e t o r u n o n t h e fl a m e - A A S . T a b l e C . 5 . S u g g e s t e d d i l u t i o n f a c t o r s a n d c o r r e s p o n d i n g s a m p l e a n d w a t e r v o l u m e s . D i l u t i o n f a c t o r ( 1 : x ) A d d t h i s m u c h s a m p l e A d d t h i s m u c h w a t e r ( u L ) ( u L ) x = 2 2 5 0 0 2 5 0 0 x = 4 1 2 5 0 3 7 5 0 x = 5 1 0 0 0 4 0 0 0 x = 1 0 5 0 0 4 5 0 0 x = 2 0 2 5 0 4 7 5 0 7 . B e s u r e t o r u n a ” c h e c k ” e v e r y 1 0 - 2 0 s a m p l e s a n d r e - c a l i b r a t e a s n e e d e d ( i . e . , w h e n e r r o r i s o v e r 1 0 % ) . 4 0 5 8 . C a l c u l a t i o n s : m g / k g F e , A l , o r S i = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 4 , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 6 ) ] g / k g F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 1 ) : [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] ° / o F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) ' ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] 4 0 6 M E T H O D F O R R U N N I N G A C I D - A M M O N I W - O X A L A T E E X T R A C T S O N A E I L A M E - A A S F O R _ F _ E , A _ L , A N D _ § I M E T H O D ( F e m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m A n o n y m o u s ( 1 9 8 9 ) ; A l m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m t h e S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 , p p . 6 1 6 , 4 7 3 - 8 2 ) a n d T h o m p s o n ( 1 9 8 0 , p p . 2 8 5 - 2 8 8 , 2 9 1 - 2 9 3 ) ; S i m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m T h o m p s o n ( 1 9 8 0 , p p . 2 8 5 - 2 8 8 , 2 9 1 - 2 9 3 ) ) 1 . F o l l o w t h e a p p r o p r i a t e A A O - d i s s o l u t i o n m e t h o d ( A p p e n d i x C ) t o o b t a i n e x t r a c t s t o r u n o n t h e fl a m e - a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r ( fl a m e - A A S ) . 2 . M a k e s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s : a . M a k i n g a s i n g l e - e l e m e n t s t a n d a r d ( i . e . , e a c h e l e m e n t i s a n a l y z e d f o r S E P A R A T E L Y ) a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s f o r e l e m e n t a l a n a l y s i s c a l i b r a t i o n . I n o r d e r t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s f o r a n e l e m e n t , t h r e e s t a n d a r d s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . A l l t h e a n a l y z e d s a m p l e c o n c e n t r a t i o n s n e e d t o f a l l b e t w e e n t h e h i g h e s t - a n d l o w e s t - c o n c e n t r a t i o n s t a n d a r d s . T w o a d d i t i o n a l ” c h e c k ” s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . T h e ” c h e c k s ” s h o u l d h a v e c o n c e n t r a t i o n s w i t h i n t h e r a n g e o f t h e l o w e s t a n d h i g h e s t s t a n d a r d s . A s t a n d a r d r e f e r e n c e m a t e r i a l ( S R M ) m a y b e u s e d a s o n e o f t h e ” c h e c k s ” i f t h e c o n c e n t r a t i o n o f F e , A l , o r S i i n t h e S R M f a l l s w i t h i n t h e c a l i b r a t i o n c u r v e . T h e f o l l o w i n g s c h e m e h a s b e e n t e s t e d a n d s h o w n t o w o r k w e l l f o r t h e s e d i s s o l u t i o n m e t h o d s . b . L a b e l fi v e 1 0 0 - m L v o l u m e t r i c fl a s k s w i t h t h e c o n c e n t r a t i o n v a l u e s t h a t e a c h w i l l c o n t a i n ( T a b l e C . 6 . ) . T a b l e C . 6 . R e c o m m e n d e d s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n s . A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n ” C h e c k ” s o l u t i o n e l e m e n t v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s F e 1 0 p p m F e 3 0 p p m F e 6 0 p p m F e 1 5 p p m F e 5 0 p p m F e A 1 5 p p m A l 1 5 p p m A l 5 0 p p m A l 1 0 p p m A l 3 0 p p m A l S i 0 2 5 p p m 1 5 p p m 3 0 p p m 1 0 p p m 2 0 p p m 5 1 0 2 5 1 0 2 $ 1 0 2 5 1 0 2 5 1 0 2 4 0 7 c . U s i n g a 1 0 0 0 a n d 2 5 0 0 u L a d j u s t a b l e p i p e t t e r , a d d t h e a p p r o p r i a t e v o l u m e ( T a b l e C 7 . ) o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n ( T a b l e C . 8 . ) i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . T a b l e C . 7 . V o l u m e s o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n n e e d e d t o m a k e s t a n d a r d s o l u t i o n s y o u w i l l u s e f o r fl a m e - A A S a n a l y s i s . , A d d t h i s a m o u n t o f s t a n d a r d A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n y o u s t o c k s o l u t i o n e l e m e n t a r e m a k i n g ( p p m ) ( “ L l ‘ ( m L ) , , F e 1 0 p p m s t a n d a r d 1 0 0 0 1 . 0 F e 3 0 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 3 . 0 F e 6 0 p p m s t a n d a r d 6 0 0 0 6 . 0 F e 1 5 p p m c h e c k i 1 5 0 0 1 . 5 F e 5 0 p p m c h e c k 1 5 0 0 0 5 . 0 A 1 5 p p m s t a n d a r d 5 0 0 0 . 5 A l 1 m e s t a n d a r d 1 5 0 0 1 . 5 A 1 5 0 p p m s t a n d a r d 5 0 0 0 5 . 0 A 1 1 0 p p m c h e c k 1 1 0 0 0 1 . 0 A 1 3 0 p p m c h e c k i 3 0 0 0 3 . 0 S i 5 p p m s t a n d a r d 5 0 0 0 . 5 S i 1 5 p p m s t a n d a r d 1 5 0 0 1 . 5 S i 3 0 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 ' 3 . 0 S i 1 0 p p m c h e c k 1 1 0 0 0 1 . 0 S i 2 0 p p m c h e c k i 2 0 0 0 2 . 0 1 a S R M m a y b e s u b s t i t u t e d f o r o n e o f t h e s e c h e c k s " l O O O u L z l m L ‘ 1 p p m : 1 m g / L = 1 u g / m L T a b l e C . 8 . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s n e e d e d . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s I r o n A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L A l u m i n u m A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L S i l i c a A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L 4 0 8 d . P i p e t t e 1 0 0 u L o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® i n t o v o l u m e t r i c fl a s k . e . P o u r S o l u t i o n C i n t o a 5 0 0 - m L s q u i r t b o t t l e a n d s q u i r t a p p r o x i m a t e l y 8 0 m L o f S o l u t i o n C i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . D o N O T fi l l fl a s k o v e r t h e 1 0 0 - m L l i n e o r y o u m u s t s t a r t o v e r a g a i n ! ! f . W i t h e a c h v o l u m e t r i c fl a s k c a p p e d , t u r n fl a s k e n d - o v e r - e n d a f e w t i m e s t o m i x t h e s o l u t i o n . L e t e a c h fl a s k s i t f o r a f e w m i n u t e s s o s o l u t i o n c a n s e t t l e b e f o r e t a k i n g o f f t h e c a p . g . F i l l e a c h fl a s k t _ o t h e 1 0 0 - m L l i n e w i t h S o l u t i o n C i n s m a l l , s l o w i n c r e m e n t s u s i n g a p i p e t t e . T h e b o t t o m o f t h e m e n i s c u s s h o u l d t o u c h t h e 1 0 0 - m L l i n e o n t h e fl a s k f o r t h e s t a n d a r d s o l u t i o n t o b e m a d e c o r r e c t l y . 0 E x c e s s s t a n d a r d s o l u t i o n s c a n b e b o t t l e d a n d s a v e d f o r u s e w i t h i n t h e f o l l o w i n g 2 w e e k s . 3 . W i t h i n a f e w d a j s o f t h e d i s s o l u t i o n p r o c e d u r e , a n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t s ) f o r F e , A l , a n d S i u s i n g t h e fl a m e - A A S ( D r . D a v i d L o n g ' s G e o c h e m i s t r y L a b i n t h e G e o l o g i c a l S c i e n c e D e p a r t m e n t ) . 4 . F o l l o w t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) t o s e t - u p a n d o p e r a t e t h e fl a m e - A A S t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s . I h a v e i n c l u d e d t h e p a r a m e t e r s f o r m y F e , A l , a n d S i fl a m e - A A S m e t h o d s i n T a b l e C . 9 . I M P O R T A N T : F e i s a n a l y z e d f o r u s i n g a n a c e t y l e n e - a i r fl a m e , w h e r e a s A l a n d S i a r e a n a l y z e d f o r u s i n g a n i t r o u s o x i d e - a c e t y l e n e fl a m e . S e e t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) . 5 . D i l u t e s a m p l e s ( d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) s h o u l d b e u s e d f o r a l l s a m p l e d i l u t i o n s ) : a . D i l u t e a l l s a m p l e s ( e . g . , 1 : 2 t o 1 : 2 0 d i l u t i o n s ) a p p r o p r i a t e l y t o f a l l w i t h i n t h e r a n g e o f t h e s t a n d a r d s u s e d . O p e r a t i o n a l l y , r u n t h e e x t r a c t w i t h n o d i l u t i o n fi r s t a n d i f t h e v a l u e e x c e e d s t h e h i g h e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t h e n d i l u t e t h e s a m p l e 1 : 5 o r 1 : 1 0 . I f t h e s a m p l e h a s a c o n c e n t r a t i o n b e l o w t h e l o w e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t r y d i l u t i n g t h e 5 - p p m s t a n d a r d 1 : 2 a n d r u n t h i s s a m p l e t o ” c h e c k ” w h e t h e r t h e fl a m e - A A S i s d e t e c t i n g v a l u e s i n t h i s r a n g e w i t h i n a c c e p t a b l e e r r o r . T h e s a m p l e a n d w a t e r a m o u n t s i n T a b l e C . 1 0 . a r e m e r e l y s u g g e s t i o n s . A s l o n g a s t h e p r o p o r t i o n o f s a m p l e : w a t e r i s a p p r o p r i a t e f o r a s p e c i fi c d i l u t i o n f a c t o r , o t h e r v o l u m e s c a n b e u s e d . F o r e x a m p l e , f o r a 1 : 4 d i l u t i o n y o u c o u l d u s e 1 0 0 0 [ 1 L s a m p l e a n d 3 0 0 0 [ A L w a t e r . A s l o n g a s t h e v o l u m e o f s a m p l e p l u s t h e v o l u m e o f w a t e r e q u a l s 4 0 0 0 M L , t h u s g i v i n g a 1 t o 4 p r o p o r t i o n , t h e d i l u t i o n i s fi n e . R e m e m b e r t h a t y o u n e e d a t l e a s t 3 m L t o t a l v o l u m e o f s a m p l e t o r u n o n t h e fl a m e - A A S . 4 0 9 T a b l e C . 9 . F l a m e - A A S p a r a m e t e r s f o r a n a l y z i n g s a m p l e e x t r a c t s . P a r a m e t e r S , f i A n a l y t e e l e m e n t c a t e g o r y p e c r c p a r a m e t e r F e A l S i S W a v e l e n g t h ( n m ) 2 4 8 . 3 3 0 9 . 3 2 5 1 . 6 ” g a m m a " S l i t w i d t h ( n m ) 0 . 2 0 . 7 0 . 2 . T y p e A A A A A A S i g n a l M e a s u r e m e n t t i m e a v e r a g e t i m e a v e r a g e 7 t i m e a v e r a g e , , R e a d t i m e ( s e c ) 3 . 0 3 . 5 2 . 0 T i m i n g R e a d d e l a y ( s e c ) 0 . 0 “ 0 0 “ 0 . 0 a i r / C 2 H 2 N z o / ( : s z N 2 0 / ( 2 s z T y p e r e d u c i n g r e d u c i n g r e d u c i n g ( r i c h , r e d ) . . ( r i c h , r e d ) ( r i c h , r e d ) F l a m e 5 5 : 1 1 : 3 2 : b e s p o i l e r s p o i l e r s p o i l e r O x i d a n t fl o w ( L / m i n ) 1 0 . 0 8 . 2 d e f a u l t F u e l fl o w ( L / m i n ) 2 . 5 7 . 0 d e f a u l t , , C a l i b r a t i o n u n i t s m / L m / L m / L C a l i b r a t i o n S a m p l e u n i t s m g / L m : / L m : / L . N u m b e r 2 - 3 2 - 3 2 — 3 R e p l i c a t e D e c i m a l p l a c e s 3 3 3 S i z e ( c m ) 1 0 . 0 5 . 0 5 . 0 B u r n e r h e a d O r i e n t a t i o n r e l a t i v e t o l i g h t s o u r c e p a r a l l e l p a r a l l e l p a r a l l e l E l e m e n t F e A l S i L a m p T y p e H C L H C L H C L C u r r e n t ( m A ) d e f a u l t 2 0 1 2 T a b l e C . 1 0 . S u g g e s t e d d i l u t i o n f a c t o r s a n d c o r r e s p o n d i n g s a m p l e a n d w a t e r v o l u m e s . D i l u t i o n f a c t o r ( l z x ) A d d t h i s m u c h s a m p l e A d d t h i s m u c h w a t e r ( u L ) ( a n x : 2 2 5 0 0 2 5 0 0 x : 4 1 2 5 0 3 7 5 0 x : 5 1 0 0 0 4 0 0 0 x : 1 0 5 0 0 4 5 0 0 x : 2 0 2 5 0 4 7 5 0 6 . B e s u r e t o r u n a ” c h e c k ” e v e r y 1 0 - 2 0 s a m p l e s a n d r e - c a l i b r a t e a s n e e d e d ( i . e . , w h e n t h e m e a s u r e m e n t e r r o r i s o v e r 1 0 % ) . 4 1 0 7 . C a l c u l a t i o n s : m g / k g F e , A l , o r S i = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 3 , i n p p m o r m g / L ) . ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 5 ) ] g / k g F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) ° ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] ° / o F e , A l , o r S i = ( 0 . 0 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) . ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t ) ] 4 1 1 M E T H O D F O R R U N N I N G S O D I U M - P Y R O P H O S P H A T E E X T R A C T S O N A F L A M E - A A S F O R F _ E _ 0 R A L M E T H O D ( F e m e t h o d u s e d w a s m o d i f i e d f r o m A n o n y m o u s ( 1 9 8 9 ) ; A l m e t h o d u s e d w a s m o d i fi e d f r o m t h e S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 , p p . 6 1 6 , 4 7 3 - 4 8 2 ) ) 1 . F o l l o w t h e a p p r o p r i a t e P P - d i s s o l u t i o n m e t h o d ( A p p e n d i x C ) t o o b t a i n e x t r a c t s t o r u n o n t h e fl a m e - a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o p h o t o m e t e r . 2 . M a k e s t a n d a r d - a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s : a . M a k i n g a s i n g l e - e l e m e n t s t a n d a r d ( i . e . , e a c h e l e m e n t i s a n a l y z e d f o r S E P A R A T E L Y ) a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s f o r e l e m e n t a l a n a l y s i s c a l i b r a t i o n . I n o r d e r t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s f o r a n e l e m e n t , t h r e e s t a n d a r d s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . A l l t h e a n a l y z e d s a m p l e c o n c e n t r a t i o n s n e e d t o f a l l b e t w e e n t h e h i g h e s t - a n d l o w e s t - c o n c e n t r a t i o n s t a n d a r d s . T w o a d d i t i o n a l ” c h e c k ” s o l u t i o n s n e e d t o b e m a d e . T h e ” c h e c k s ” s h o u l d h a v e c o n c e n t r a t i o n s w i t h i n t h e r a n g e o f t h e l o w e s t a n d h i g h e s t s t a n d a r d s . A s t a n d a r d r e f e r e n c e m a t e r i a l ( S R M ) m a y b e u s e d a s o n e o f t h e ” c h e c k s ” i f t h e c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n t h e S R M f a l l s w i t h i n t h e c a l i b r a t i o n c u r v e . T h e f o l l o w i n g s c h e m e h a s b e e n t e s t e d a n d s h o w n t o w o r k w e l l f o r t h e s e d i s s o l u t i o n m e t h o d s . b . L a b e l fi v e 1 0 0 - m L v o l u m e t r i c fl a s k s w i t h t h e c o n c e n t r a t i o n v a l u e s t h a t e a c h w i l l c o n t a i n ( T a b l e C . 1 1 . ) . T a b l e C . 1 1 . R e c o m m e n d e d s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n s . A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n ” C h e c k ” s o l u t i o n e l e m e n t v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s v o l u m e t r i c - fl a s k l a b e l s F e 5 p p m F e 1 5 p p m F e 3 0 p p m F e 1 0 p p m F e 2 0 p p m F e A l 3 p p m A 1 9 p p m A l 2 0 p p m A l m A l 1 c . U s i n g a 1 0 0 0 o r 2 5 0 0 [ 1 L a d j u s t a b l e p i p e t t e r , a d d t h e a p p r o p r i a t e v o l u m e ( T a b l e C . 1 2 . ) o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n ( T a b l e C . 1 3 . ) i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . 4 1 2 T a b l e C . 1 2 . V o l u m e s o f s t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n n e e d e d t o m a k e s t a n d a r d s o l u t i o n s y o u w i l l u s e f o r fl a m e - A A S a n a l y s i s . A n a l y t e S t a n d a r d s o l u t i o n y o u A d d t h r s s t z p l r < o s r : ) r l r ‘ t l p i : : t a n d a r d e l e m e n t a r e m a k i n g ( p p m ) ( 1 1 L ) ‘ ( m L ) ‘ F e 5 p p m s t a n d a r d 5 0 0 0 . 5 F e 1 5 p p m s t a n d a r d 1 5 0 0 1 . 5 F e 3 0 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 3 . 0 F e 1 0 p p m c h e c k 1 1 0 0 0 1 . 0 F e 2 0 p p m c h e c k 1 2 0 0 0 2 . 0 A 1 3 p p m s t a n d a r d 3 0 0 0 . 3 A 1 9 p p m s t a n d a r d 9 0 0 0 . 9 A 1 2 0 p p m s t a n d a r d 2 0 0 0 2 . 0 A 1 5 p p m c h e c k 1 5 0 0 0 . 5 A 1 1 5 p p m c h e c k 1 1 5 0 0 1 . 5 1 a S R M m a y b e s u b s t i t u t e d f o r o n e o f t h e s e c h e c k s ‘ 1 0 0 0 p l . = 1 m L ‘ 1 p p m 2 1 m g / L = 1 u g / m L T a b l e C . 1 3 . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s n e e d e d . S t a n d a r d s t o c k s o l u t i o n s I r o n A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L A l u m i n u m A t o m i c A b s o r p t i o n S t a n d a r d s ; 1 , 0 0 0 u g / m L d . P i p e t t e 1 0 0 u L o f 0 . 2 % S u p e r fl o c ® i n t o v o l u m e t r i c fl a s k . e . A d d 0 . 1 M s o d i u m - p y r o p h o s p h a t e r e a g e n t t o a 5 0 0 - m L s q u i r t b o t t l e a n d s q u i r t a p p r o x i m a t e l y 8 0 m L o f t h e r e a g e n t i n t o e a c h v o l u m e t r i c fl a s k . _ D _ o N O T fi l l fl a s k o v e r t h e 1 0 0 - m L l i n e o r y o u m u s t s t a r t o v e r a g a i n ! ! f . W i t h e a c h v o l u m e t r i c fl a s k c a p p e d , t u r n fl a s k e n d - o v e r - e n d a f e w t i m e s t o m i x t h e s o l u t i o n . L e t e a c h fl a s k s i t f o r a f e w m i n u t e s s o s o l u t i o n c a n s e t t l e b e f o r e t a k i n g o f f t h e c a p . g . F i l l e a c h fl a s k t _ o t h e 1 0 0 - m L l i n e w i t h s o d i u m - p y r o p h o s p h a t e r e a g e n t i n s m a l l , s l o w i n c r e m e n t s u s i n g a p i p e t t e . T h e b o t t o m o f t h e m e n i s c u s s h o u l d t o u c h t h e 1 0 0 - m L l i n e o n t h e fl a s k f o r t h e s t a n d a r d s o l u t i o n t o b e m a d e c o r r e c t l y . 4 1 3 0 E x c e s s s t a n d a r d s o l u t i o n s c a n b e b o t t l e d a n d s a v e d f o r u s e w i t h i n t h e f o l l o w i n g 2 w e e k s . 3 . A n a l y z e e x t r a c t s ( s u p e r n a t a n t ) f o r F e o r A l u s i n g t h e fl a m e - A A S ( D r . D a v i d L o n g ' s G e o c h e m i s t r y L a b i n t h e G e o l o g i c a l S c i e n c e D e p a r t m e n t ) . 4 . F o l l o w t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) t o s e t - u p a n d o p e r a t e t h e fl a m e - A A S t o a n a l y z e t h e e x t r a c t s . I h a v e i n c l u d e d t h e p a r a m e t e r s f o r m y F e a n d A l fl a m e - A A S m e t h o d s i n T a b l e C . 1 4 . I M P O R T A N T : F e i s a n a l y z e d f o r u s i n g a n a c e t y l e n e - a i r fl a m e , w h e r e a s A l i s a n a l y z e d f o r u s i n g a n i t r o u s o x i d e - a c e t y l e n e fl a m e . S e e t h e ” F l a m e - A A S m e t h o d ” ( A p p e n d i x C ) . 5 . D i l u t e s a m p l e s ( d i s t i l l e d w a t e r ( D W ) o r d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) s h o u l d b e u s e d f o r a l l s a m p l e d i l u t i o n s ) : a . D i l u t e a l l s a m p l e s ( e . g . , 1 : 2 t o 1 : 2 0 d i l u t i o n s ) a p p r o p r i a t e l y t o f a l l w i t h i n t h e r a n g e o f t h e s t a n d a r d s u s e d . O p e r a t i o n a l l y , r u n t h e e x t r a c t w i t h n o d i l u t i o n fi r s t a n d i f t h e v a l u e e x c e e d s t h e h i g h e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t h e n d i l u t e t h e s a m p l e 1 : 5 o r 1 : 1 0 . I f t h e s a m p l e h a s a c o n c e n t r a t i o n b e l o w t h e l o w e s t s t a n d a r d s o l u t i o n , t r y d i l u t i n g t h e 5 - p p m s t a n d a r d 1 : 2 a n d r u n t h i s s a m p l e t o ” c h e c k ” w h e t h e r t h e fl a m e - A A S i s d e t e c t i n g v a l u e s i n t h i s r a n g e w i t h i n a c c e p t a b l e e r r o r . T h e s a m p l e a n d w a t e r a m o u n t s i n T a b l e C . 1 5 . a r e m e r e l y s u g g e s t i o n s . A s l o n g a s t h e p r o p o r t i o n o f s a m p l e : w a t e r i s a p p r o p r i a t e f o r a s p e c i fi c d i l u t i o n f a c t o r , o t h e r v o l u m e s c a n b e u s e d . F o r e x a m p l e , f o r a 1 : 4 d i l u t i o n y o u c o u l d u s e 1 0 0 0 [ 1 L s a m p l e a n d 3 0 0 0 [ 1 L w a t e r . A s l o n g a s t h e v o l u m e o f s a m p l e p l u s t h e v o l u m e o f w a t e r e q u a l s 4 0 0 0 u L , t h u s g i v i n g a 1 t o 4 p r o p o r t i o n , t h e d i l u t i o n i s fi n e . R e m e m b e r t h a t y o u n e e d a t l e a s t 3 m L t o t a l v o l u m e o f s a m p l e t o r u n o n t h e fl a m e - A A S . 6 . B e s u r e t o r u n a ” c h e c k ” e v e r y 1 0 — 2 0 s a m p l e s a n d r e - c a l i b r a t e a s n e e d e d ( i . e . , w h e n t h e m e a s u r e m e n t e r r o r i s o v e r 1 0 % ) . 4 1 4 T a b l e C . 1 4 . F l a m e - A A S p a r a m e t e r s f o r a n a l y z i n g s a m p l e e x t r a c t s . P a r a m e t e r S , fi A n a l y t e e l e m e n t c a t e g o r y p e c r c p a r a m e t e r F e A l S p e c t r o m e t e r W a v e l e n g t h ( n m ) 2 4 8 . 3 3 0 9 . 3 S l i t w i d t h ( n m ) 0 . 2 0 . 7 . T y p e A A A A S i g n a l M e a s u r e m e n t t i m e a v e r a g e t i m e a v e r a g e T i m i n g R e a d t i m e ( s e c ) 3 . 0 3 . 5 R e a d d e l a y ( s e c ) 0 . 0 0 . 0 T a i r / C 2 H 2 r e d u c i n g ( r i c h , N Z O / Q H Z y p e r e d ) r e d u c m g ( I ’ l C h , r e d ) F l a m e S p O d e r é fi i f b : b u r n e r s p o i l e r s p o i l e r O x i d a n t fl o w ( L / m i n ) 1 0 . 0 8 . 2 F u e l fl o w ( L / m i n ) 2 . 5 7 . 0 . . C a l i b r a t i o n u n i t s m / L m / L C a l i b r a t i o n S a m p l e u n i t s m g / L m : / L R e p l i c a t e N u m b e r 2 - 3 2 - 3 D e c i m a l p l a c e s 3 3 S i z e ( c m ) 1 0 . 0 5 . 0 B u r n e r h e a d O r i e n t a t i o n r e l a t i v e t o l i g h t p a r a l l e l p a r a l l e l s o u r c e E l e m e n t F e A l L a m p T y p e H C L H C L C u r r e n t ( m A ) d e f a u l t 2 0 T a b l e C . 1 5 . S u g g e s t e d d i l u t i o n f a c t o r s a n d c o r r e s p o n d i n g s a m p l e a n d w a t e r v o l u m e s . D i l u t i o n f a c t o r ( 1 : x ) A d d t h i s m u c h s a m p l e A d d t h i s m u c h w a t e r ( u L ) ( 1 1 L ) x = 2 2 5 0 0 2 5 0 0 x = 4 1 2 5 0 3 7 5 0 x = 5 1 0 0 0 4 0 0 0 x = 1 0 5 0 0 4 5 0 0 x = 2 0 2 5 0 4 7 5 0 4 1 5 7 . C a l c u l a t i o n s : m g / k g F e o r A 1 = [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t a d d e d t o s o i l s a m p l e , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t d e t e r m i n e d i n S t e p 3 , i n p p m o r m g / L ) ' ( d i l u t i o n f a c t o r o f e x t r a c t a n a l y z e d i n S t e p 5 ) ] g / k g F e o r A 1 = ( 0 . 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f F e x t r a c t ) ] " / 0 F e o r A 1 = ( 0 . 0 0 0 1 ) - [ ( v o l u m e o f e x t r a c t a n t , i n m L ) / ( w e i g h t o f s o i l s a m p l e , i n g ) ] - [ ( c o n c e n t r a t i o n o f F e o r A l i n e x t r a c t , i n p p m o r m g / L ) - ( d i l u t i o n f a c t o r o f ' e x t r a c t ) ] 4 1 6 F L A M E - A A S M E T H O D S M E T H O D ( b a s e d o n P e r k i n - E l m e r ( 1 9 8 2 ) , P e r k i n - E l m e r ( 1 9 8 3 ) , a n d t h e S o i l S u r v e y L a b o r a t o r y S t a f f ( 1 9 9 6 ) ) 1 . 2 . F o l l o w t h e a p p r o p r i a t e s e l e c t i v e - d i s s o l u t i o n m e t h o d ( A p p e n d i x C ) . F o l l o w t h e a p p r o p r i a t e m e t h o d f o r r u n n i n g e x t r a c t s o n a fl a m e - A A S , i n w h i c h y o u m a k e s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s f o r e x t r a c t t o b e a n a l y z e d ( A p p e n d i x C ) . H a v e a l l s a m p l e e x t r a c t s l i n e d - u p a n d h a v e d i o n i z e d , d i s t i l l e d w a t e r ( D D W ) p i p e t t e d i n t o r n i c r o b e a k e r s o f s a m p l e s t h a t w i l l l i k e l y r e q u i r e d i l u t i o n s ( t h i s s h o u l d b e d e t e r m i n e d i n a n ” e x p e r i m e n t a l - ” o r ” t e s t ” r u n t o s h o r t e n t h e l e n g t h o f t i m e t h e fl a m e - A A S n e e d s t o b e r u n n i n g ) . I f c o n d u c t i n g a n ” e x p e r i m e n t a l - ” o r ” t e s t ” r u n t o d e t e r m i n e w h a t y o u r s a m p l e c o n c e n t r a t i o n r a n g e i s , m i x s t a n d a r d s a s r e c o m m e n d e d i n S t e p 2 a b o v e a n d a d j u s t w h e n n e c e s s a r y . W i t h t h e fl a m e - A A S ” O F F ” a s s e m b l e t h e b u r n e r s y s t e m : a . P l a c e t h e fl o w s p o i l e r i n t h e b u r n e r / m i x i n g c h a m b e r ( l i n e d i n g r e e n ) w i t h o n e o f t h e s p o i l e r p r o n g s a t t h e 6 o ' c l o c k p o s i t i o n . b . T i g h t e n t h e f o u r e n d - c a p ( a l s o k n o w n a s a f a c e p l a t e ) s c r e w s o n t o t h e b u r n e r / m i x i n g c h a m b e r b y h a n d - d o t h i s b y t i g h t e n i n g e a c h s c r e w h a l f w a y , t h e n p r e s s t h e b o t t o m o f t h e e n d c a p v e r y fi r m l y a g a i n s t t h e m i x i n g c h a m b e r . T i g h t e n t h e s c r e w s i n t h e f o l l o w i n g o r d e r : b o t t o m r i g h t , t o p l e f t , b o t t o m l e f t , a n d t o p r i g h t . M a k e s u r e a l l o f t h e s c r e w s a r e a s t i g h t a s y o u c a n m a k e t h e m b y h a n d - i f t h e y a r e n o t t h e e x t r a c t w i l l d r i p o u t o f t h e b o t t o m o f t h e e n d c a p a n d y o u w i l l h a v e t o r e a s s e m b l e t h e fl a m e - A A S . c . A t t a c h a n d t i g h t e n ( b y h a n d ) t h e a u x g a s h o s e t o t h e a u x g a s n o z z l e o n t h e t o p l e f t s i d e o f t h e e n d c a p . d . A t t a c h a n d t i g h t e n ( b y h a n d ) t h e f u e l g a s h o s e t o t h e f u e l g a s n o z z l e o n t h e b o t t o m l e f t s i d e o f t h e e n d c a p . e . S l i d e t h e d r a i n - t u b e — a s s e m b l y h o s e u p o n t o t h e b o t t o m c e n t e r n o z z l e o f t h e e n d c a p a n d t i g h t e n t h e t u b i n g c l a m p s o t h a t t h e h o s e i s fi r m l y s q u e e z e d o n t o t h e n o z z l e . 4 1 7 f . M a k e s u r e t h e d r a i n t u b e ’ s s a f e t y i n t e r l o c k p l u g i s p l u g g e d i n t o t h e f e m a l e o u t l e t , w h i c h i s t o t h e l e f t o f t h e e n d c a p a n d s l i g h t l y b e h i n d i t ( a p p r o x i m a t e l y a t t h e 7 o ’ c l o c k p o s i t i o n ) . A t t a c h t h e b u r n e r h e a d . I f y o u a r e a n a l y z i n g s a m p l e s f o r A 1 o r S i 0 2 , f o r e x a m p l e , a n d a r e g o i n g t o u s e t h e N z O / a c e t y l e n e fl a m e t h e n y o u m u s t u s e t h e 5 - c m b u r n e r h e a d . O t h e r w i s e , u s e t h e 1 0 - c m b u r n e r h e a d . H o l d t h e b u r n e r h e a d b y t h e t o p w i t h t h e s l i c e s i n t h e b o t t o m p a r t f a c i n g t h e f r o n t o f t h e fl a m e - A A S . A t t a c h t h e r e t a i n e r c a b l e w i t h a l o o p a t e a c h e n d t o t h e l e f t s c r e w k n o b a t t h e u n d e r s i d e o f t h e b u r n e r h e a d . A t t a c h t h e r e t a i n e r c a b l e w i t h t h e s a f e t y i n t e r l o c k p i n t o t h e r i g h t s c r e w k n o b a t t h e u n d e r s i d e o f t h e b u r n e r h e a d m a k i n g s u r e t h a t t h e b u r n e r - h e a d l o c k i n g n u t i s l o o s e . I f n o t , t u r n t h e b u r n e r - h e a d l o c k i n g n u t c o u n t e r - c l o c k w i s e b y h a n d . S l i d e t h e b o t t o m ( m a l e ) p a r t o f t h e b u r n e r h e a d i n t o t h e b a c k n o z z l e o f t h e m i x i n g c h a m b e r ( t h e n o z z l e w i t h t h e b u r n e r h e a d l o c k i n g n u t ) u n t i l i t i s a l l t h e w a y i n . P o s i t i o n t h e b u r n e r h e a d s o t h a t t h e b u r n e r - h e a d s l o t i s p a r a l l e l w i t h t h e f r o n t o f t h e fl a m e - A A S . . T u r n t h e l o c k i n g n u t c l o c k w i s e b y h a n d u n t i l i t i s h o l d i n g t h e b u r n e r h e a d fi r m l y , b u t d o n o t o v e r - t i g h t e n . S l i d e t h e f r e e l o o p o n t h e l e f t r e t a i n e r c a b l e u p a n d o v e r t h e c u r v e d s a f e t y h o o k o n t h e l e f t s i d e o f t h e b u r n e r / m i x i n g c h a m b e r . S l i d e t h e f r e e l o o p o n t h e r i g h t r e t a i n e r c a b l e u p a n d o v e r t h e c u r v e d s a f e t y h o o k o n t h e r i g h t s i d e o f t h e b u r n e r / m i x i n g c h a m b e r . P r e s s t h e s a f e t y i n t e r l o c k p i n a t t a c h e d t o t h e r i g h t m e t a l s t r a n d i n t o t h e s m a l l h o l e a t t h e b a c k r i g h t s i d e a n d o n t h e b o t t o m o f t h e b u r n e r c o m p a r t m e n t 5 . W i t h t h e fl a m e - A A S ” O F F ” a s s e m b l e n e b u l i z e r . a . S l i d e t h e s m a l l s p r i n g o n t o t h e n e e d l e s i d e o f t h e s a m p l e - c a p i l l a r y a s s e m b l y . S l i d e t h e k n u r l e d k n o b ( t h i m b l e w i t h g r a t e d s u r f a c e ) o n t o t h e t u b i n g e n d o f t h e s a m p l e c a p i l l a r y a s s e m b l y . T h i s k n o b / t h i m b l e w i l l s c r e w o n t o t h e 4 1 8 n e b u l i z e r b o d y ( T - s h a p e d p i e c e ) s o m a k e s u r e t h a t t h e t h i m b l e t h r e a d s f a c e t h e n e e d l e s i d e o f t h e s a m p l e c a p i l l a r y a s s e m b l y . c . P u s h t h e n e e d l e s i d e o f t h e s a m p l e c a p i l l a r y a s s e m b l y i n t o t h e w i d e r e n d o f t h e n e b u l i z e r b o d y . T h i s n e e d s t o b e d o n e c a r e f u l l y s o y o u d o n o t b r e a k o r b e n d t h e s a m p l e - c a p i l l a r y - a s s e m b l y n e e d l e . d . P u s h t h e p l a s t i c w a s h e r ( d i s k a t t h e b a s e o f t h e n e e d l e ) s o t h a t t h e n e e d l e c o m e s o u t o f t h e n a r r o w s i d e o f t h e n e b u l i z e r b o d y . e . T u r n t h e w a s h e r u n t i l t h e p o i n t e d p a r t o f t h e n e e d l e i s a t t h e 1 o ’ c l o c k p o s i t i o n . f . S c r e w t h e k n u r l e d k n o b c l o c k w i s e o n t o t h e w i d e e n d o f t h e n e b u l i z e r b o d y . W h e n i t i s s c r e w e d a b o u t h a l f w a y i n y o u w i l l n e e d t h e p o i n t e d p a r t a t t h e 1 2 o ’ c l o c k p o s i t i o n . K e e p t r y i n g u n t i l y o u g e t i t r i g h t . g . I n s e r t t h e b l a c k - o - r i n g s i d e o f t h e v e n t u r i ( s m a l l m e t a l p i e c e w i t h t h e b l a c k o - r i n g ) i n t o t h e n a r r o w e n d o f t h e n e b u l i z e r b o d y . h . S c r e w t h e f r o n t e n d - c a p ( s m o o t h t h i m b l e ) o n t o t h e n a r r o w s i d e o f t h e n e b u l i z e r b o d y . i . S l i d e t h e o r a n g e o - r i n g o n t o t h e f r e e e n d o f t h e v e n t u r i . j . I n s e r t t h e e n d o f t h e a s s e m b l e d n e b u l i z e r w i t h t h e o r a n g e o - r i n g i n t o t h e b u r n e r e n d c a p / f a c e p l a t e . M a k e s u r e t h a t t h e n e b u l i z e r a r m i s a t a 4 o ’ c l o c k p o s i t i o n ( i t s h o u l d fi t i n t o a d i a g o n a l g r o o v e i n t h e b u r n e r e n d c a p ) . k . T i g h t e n t h e n e b u l i z e r c l a m p s c r e w ( c l o c k w i s e ) m a k i n g s u r e t h a t t h e m e t a l c l a m p p l a t e i t i s t i g h t e n i n g i s p l a c e d j u s t b e h i n d t h e l o c k i n g r i n g o n t h e n e b u l i z e r a s s e m b l y . T h i s p l a t e h o l d s t h e n e b u l i z e r a s s e m b l y i n p l a c e . 1 . S l i d e t h e n e b u l i z e r o x i d a n t t u b i n g ( b l a c k h o s e o n t h e r i g h t s i d e o f t h e b u r n e r / m i x i n g c h a m b e r ) u p t h e n e b u l i z e r b o d y a r m a t t h e 4 o ’ c l o c k p o s i t i o n . m . T i g h t e n t h e s c r e w f o r t h e t u b i n g c l a m p m a k i n g s u r e t h a t t h e t u b i n g i s fi r m l y s q u e e z e d a r o u n d t h e n e b u l i z e r b o d y a r m . n . C l o s e t h e b u r n e r - c o m p a r t m e n t c a g e . 6 . T u r n t h e fl a m e - A A S ” O N ” u s i n g t h e r e d p o w e r s w i t c h o n t h e l o w e r l e f t o f t h e f r o n t o f t h e m a c h i n e . 7 . L a u n c h t h e Z e e m a n 5 1 0 0 A A W i n l a b s o f t w a r e o n t h e c o m p u t e r . 4 1 9 a . A f t e r t h e c o m p u t e r s e n s e s i t s c o n n e c t i o n t o t h e fl a m e - A A S , i t w i l l a l l o w y o u t o c h o o s e a c u s t o m o r d e f a u l t ” B e n c h t o p . ” b . P r e s s t h e ” M e t h o d ” b u t t o n o n t h e e a s y a c c e s s m e n u a l o n g t h e t o p o f y o u r ” B e n c h t o p . ” S e l e c t t h e c o r r e c t m e t h o d f r o m t h e l i s t o f p r e v i o u s l y s a v e d m e t h o d s o r c r e a t e y o u r o w n . c . P r e s s t h e ” L a m p ” b u t t o n o n t h e e a s y a c c e s s m e n u a l o n g t h e t o p o f y o u r ” B e n c h t o p . ” T h e ” A l i g n L a m p s ” w i n d o w s h o u l d o p e n . I f d . I f t h e l a m p h a s j u s t b e e n i n s t a l l e d , t y p e e l e m e n t s y m b o l i n t h e ” E l e m e n t c o l u m n . T h e n t y p e a l a m p c u r r e n t v a l u e t h a t i s w i t h i n t h e r a n g e r e c o m m e n d e d o n t h e H C L c a s e i n t h e ” L a m p C u r r e n t ” c o l u m n . e . P r e s s t h e r o u n d b a l l t o t h e l e f t o f t h e e l e m e n t t h a t y o u a r e a n a l y z i n g f o r . T h e l a m p w i l l b e g i n a s e t - u p p r o c e s s . f . W h e n t h e l a m p i s s e t - u p , a d j u s t t h e p o s i t i o n o f t h e l a m p ( b y t u r n i n g t h e t w o b l a c k a d j u s t m e n t s c r e w s o n t h e c l a m p t h a t h o l d s t h e l a m p i n t h e l a m p c o m p a r t m e n t ) t o g e t t h e h i g h e s t e n e r g y r e a d i n g o n t h e ” A l i g n L a m p s ” w i n d o w . g . C l o s e t h e ” A l i g n L a m p s ” w i n d o w , a n d a l l o w t h e l a m p t o w a r m - u p . T h e l a m p m a y r e q u i r e b e t w e e n 5 a n d 4 0 m i n u t e s t o w a r m u p d e p e n d i n g o n t h e e l e m e n t . . T u r n o n t h e g a s t a n k s ( t u r n t h e g a s v a l v e c o u n t e r - c l o c k w i s e ) . M a k e s u r e t o o n l y t u r n o n t h e t a n k s r e q u i r e d b y y o u r m e t h o d ( s h o w n i n t h e ” F l a m e C o n t r o l ” w i n d o w ) . A l s o m a k e s u r e t h a t y o u h a v e a m p l e g a s i n e a c h t a n k a n d t h a t e a c h t a n k h a s a l i n e t h a t i s c o r r e c t l y c o n n e c t e d t o t h e fl a m e - A A S . R u n n i n g t h e t a n k s b e l o w t h e r e c o m m e n d e d p r e s s u r e c a n s e r i o u s l y d a m a g e t h e fl a m e - A A S . I f y o u a r e u s i n g a n i t r o u s - o x i d e t a n k , b e s u r e t o p l u g t h e h e a t e d r e g u l a t o r i n b e f o r e t h e g a s v a l v e i s o p e n e d , a n d k e e p i t p l u g g e d i n w h i l e t h e g a s v a l v e i s o p e n . . I f t h e fl a m e i s r e a d y t o i g n i t e t h e r e w i l l b e a g r e e n c h e c k n e x t t o t h e ” s a f e t y i n t e r l o c k s ” p o r t i o n o f t h e ” F l a m e C o n t r o l ” w i n d o w . I f t h e g r e e n c h e c k i s p r e s e n t , p r e s s t h e ” O N ” s w i t c h ( a l s o o n t h e ” F l a m e C o n t r o l ” w i n d o w ) . I f a r e d X i s n e x t t o t h e w o r d s ” s a f e t y i n t e r l o c k s , ” t h e n d o u b l e - c l i c k o n t h e X t o d e t e r m i n e w h a t s h o u l d b e fi x e d b e f o r e y o u a r e a l l o w e d t o i g n i t e t h e fl a m e . T h e fi r s t t i m e y o u i g n i t e t h e fl a m e i t u s u a l l y w i l l n o t s t a r t b e c a u s e t h e g a s l i n e s a r e n o t f u l l y e t . Y o u w i l l o f t e n h a v e t o p r e s s t h e ” O N ” s w i t c h a g a i n . 1 0 . A l l o w t h e fl a m e t o w a r m u p a t l e a s t 1 0 m i n u t e s . 1 1 . O p t i m i z e t h e a b s o r b a n c e . 4 2 0 1 2 . 1 3 . 1 4 . 1 5 . 1 6 . 1 7 . 1 8 . a . G o t o t h e ” T o o l s ” p u l l - d o w n m e n u , t h e n t o ” C o n t i n u o u s G r a p h i c s . ” T h e ” C o n t i n u o u s G r a p h i c s ” w i n d o w s h o u l d o p e n . b . P r e s s t h e ” A u t o z e r o ” b u t t o n . c . P l a c e t h e s a m p l e c a p i l l a r y t u b e i n y o u r s t a n d a r d s o l u t i o n w i t h t h e h i g h e s t a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n . W h i l e t h e s t a n d a r d s o l u t i o n i s s t i l l b e i n g a s p i r a t e d , o p t i m i z e t h e n e b u l i z e r fl o w b y t u r n i n g t h e k n u r l e d k n o b o n t h e n e b u l i z e r c o u n t e r - c l o c k w i s e u n t i l b u b b l e s a r e b l o w n i n t h e s a m p l e t h a t y o u a r e a s p i r a t i n g . T h e n t u r n t h e k n u r l e d k n o b c l o c k w i s e u n t i l t h e a b s o r p t i o n r e a d i n g o f t h e c o n t i n u o u s g r a p h i c s c u r v e h a s p e a k e d . d . O p t i m i z e t h e b u r n e r h e a d i n t h e h o r i z o n t a l , v e r t i c a l , a n d s w i v e l p o s i t i o n s ( i . e . , u s e t h e c o n t r o l d i a l s t o fi n d t h e h o r i z o n t a l , v e r t i c a l , a n d s w i v e l p o s i t i o n s t h a t p r o d u c e t h e h i g h e s t a b s o r p t i o n r e a d i n g o n t h e c o n t i n u o u s g r a p h i c s c u r v e ) . e . C l o s e t h e ” C o n t i n u o u s G r a p h i c s ” w i n d o w . A n a l y z e y o u r b l a n k ( p r e s s t h e ” A n a l y z e B l a n k ” b u t t o n ) u n t i l i t r e a d s z e r o a b s o r b a n c e . A n a l y z e y o u r s t a n d a r d s ( p r e s s t h e ” A n a l y z e S t a n d a r d ” b u t t o n f o r e a c h s t a n d a r d s o l u t i o n ) s t a r t i n g w i t h t h e l o w e s t a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n a n d e n d i n g w i t h t h e h i g h e s t . T h e Z e e m a n s o f t w a r e e x p e c t s y o u t o s t a r t w i t h t h e l o w e s t a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n a n d e n d w i t h t h e h i g h e s t , a s s p e c i fi e d i n t h e e l e m e n t m e t h o d y o u s e l e c t e d i n S t e p 7 b . P r e s s t h e ” C a l i b r a t i o n ” b u t t o n o n t h e e a s y a c c e s s m e n u a l o n g t h e t o p o f t h e ” B e n c h t o p . ” G o t o t h e ” F i l e ” p u l l - d o w n m e n u . S e l e c t ” P r i n t . ” S e l e c t ” G r a p h i c s . ” A n a l y z e t h e t w o ” c h e c k ” s o l u t i o n s ( p r e s s t h e ” A n a l y z e S a m p l e ” b u t t o n f o r e a c h ” c h e c k ” s o l u t i o n ” ) a n d i f t h e c o n c e n t r a t i o n r e a d i n g s a r e w i t h i n 1 0 % o f t h e k n o w n c o n c e n t r a t i o n t h e n c o n t i n u e a n a l y z i n g y o u r s a m p l e s . I f t h e ” c h e c k ” c o n c e n t r a t i o n r e a d i n g s a r e N 9 1 w i t h i n 1 0 % o f t h e k n o w n c o n c e n t r a t i o n , y o u w i l l n e e d t o r e c a l i b r a t e . I f r e c a l i b r a t i n g d o e s n o t h e l p , r e m a k e y o u r s t a n d a r d a n d ” c h e c k ” s o l u t i o n s . R u n a ” c h e c k ” e v e r y 5 - 1 0 s a m p l e s a n d r e c a l i b r a t e a n y t i m e t h e ” c h e c k s ” a r e n o t w i t h i n 1 0 % o f t h e i r k n o w n c o n c e n t r a t i o n s . W h e n y o u a r e d o n e r u n n i n g y o u r s a m p l e s , y o u a r e r e a d y t o s h u t d o w n t h e fl a m e - A A S . 4 2 1 a . C l i c k t h e ” O N ” s w i t c h ( o n t h e ” F l a m e C o n t r o l ” w i n d o w ) i n t o t h e ” O F F ” p o s i t i o n . b . T u r n o f f a l l o f t h e g a s t a n k s ( t u r n g a s v a l v e s c l o c k w i s e ) . M a k e s u r e t h a t a l l o f t h e g a s t a n k s y o u t u r n o n h a v e b e e n t u r n e d o fi ‘ b e f o r e t h e n e x t s t e p . A l s o , m a k e s u r e t h a t t h e h e a t e d r e g u l a t o r i s U N P L U G G E D a t t h i s p o i n t i f y o u a r e u s i n g a n i t r o u s o x i d e t a n k . c . O n t h e ” F l a m e C o n t r o l ” w i n d o w , p r e s s t h e ” B l e e d G a s e s ” b u t t o n . P r e s s i n g t h i s b u t t o n r e l e a s e s t h e g a s e s t h a t r e m a i n i n t h e fl a m e - A A S a n d i n t h e l i n e s c o n n e c t i n g t h e t a n k s t o t h e m a c h i n e . d . C l i c k t h e fl a m e - A A S ” P o w e r ” s w i t c h i n t o t h e ” O F F ” p o s i t i o n . e . L e t t h e fl a m e - A A S c o o l o f f f o r a p p r o x i m a t e l y 1 5 m i n u t e s b e f o r e o p e n i n g t h e b u r n e r c o m p a r t m e n t a n d d i s a s s e m b l i n g t h e b u r n e r a n d n e b u l i z e r a s s e m b l i e s . f . S a v e a n y e d i t s t o y o u r e l e m e n t a l m e t h o d s , i f n e c e s s a r y . E x i t t h e Z e e m a n 5 1 0 0 A A W i n l a b s o f t w a r e . 1 9 . C l e a n u p y o u r w o r k s p a c e a n d d o y o u r d i s h e s b e f o r e l e a v i n g t h e l a b . 4 2 2 A P P E N D I X D L A B O R A T O R Y D A T A : P H Y S I C A L C O N T E N T S : P a r t i c l e - s i z e a n a l y s i s ( P S A ) o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) B u l k d e n s i t y ( p b ) L E G E N D : n d - n o d a t a F i n e - e a r t h f r a c t i o n s 3 — s a n d s i — s i l t v c s - v e r y c o a r s e s a n d c — c l a y c s — c o a r s e s a n d c l y f s — c l a y f r e e s a n d m s - m e d i u m s a n d c l y f s i - c l a y f r e e s i l t f s - fi n e s a n d v f s - v e r y fi n e s a n d U S D A s o i l t e x t u r e c l a s s e s c s - c o a r s e s a n d 5 - s a n d l c s — l o a m y c o a r s e s a n d l s — l o a m y s a n d 5 1 - s a n d y l o a m f s l — fi n e s a n d y l o a m l — l o a m s i l - s i l t l o a m s c l — s a n d y c l a y l o a m U S D A s o i l t e x t u r e m o d i f i e r s g r — g r a v e l l y ( 1 5 t o < 3 5 ° / o r o c k f r a g m e n t c o n t e n t , % b y v o l u m e ) v g r — v e r y g r a v e l l y ( 3 5 t o < 6 0 ° / o r o c k f r a g m e n t c o n t e n t , ° / o b y v o l u m e 4 2 3 F E L D H A U S E R P E D O N T a b l e D . 1 . P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . T e x t u r e c l a s s 5 S i c v c s c s m s f s v f s [ € 1 s z d 8 } : ( ° / o ) H o r i z o n O e n d n d n d n d n d n d n d n d n d n d n d A 5 7 . 9 3 4 . 6 7 . 5 1 . 7 1 1 . 3 3 3 7 9 . 0 2 . 3 6 2 . 6 3 : . 3 7 . 4 $ 1 E 5 6 . 5 3 8 . 0 5 . 6 0 . 9 9 . 4 3 1 . 7 8 . 1 6 . 3 5 9 . 8 4 0 . 2 $ 1 B w l 4 9 . 8 4 3 . 9 6 . 3 0 . 9 8 . 3 2 8 . 5 “ 8 . 1 3 . 9 l 5 3 § 2 4 6 . 8 5 1 m m 8 3 . 9 1 3 . 2 2 . 9 1 . 9 1 4 . 9 5 1 . 7 1 3 . 7 1 . 8 8 6 . 4 ; 1 3 . 6 l s Z B w 3 6 5 . 5 3 0 . 9 3 . 5 0 . 5 1 0 . 3 3 9 8 1 0 . 4 4 . 5 : 6 8 . 0 3 2 . 0 $ 1 2 E I B 4 4 . 7 4 5 . 7 9 . 6 0 . 5 6 . 7 2 6 . 2 7 . 8 3 . 6 4 9 . 4 5 0 6 1 3 E ’ 6 ' B t 9 2 . 2 2 . 9 4 . 9 1 . 4 1 2 . 8 5 7 . 9 1 8 . 0 2 . 1 2 9 7 . 0 3 . 0 s B E ’ E r B t ' l 9 3 . 3 1 . 8 4 . 9 0 . 6 1 2 . 8 - - _ 5 . 7 . 8 _ 1 9 . 9 2 . 2 4 9 8 . 1 % 1 . 9 5 H o r i z o n p ” ( g / C l n 3 ) p p 0 e n d n d A n d n d E 1 . 1 1 . 1 B w I Z B w Z m m 1 . 4 1 . 4 2 1 : 7 8 1 . 6 1 . 7 3 E ' & B t 1 . 7 1 . 8 3 E ’ & B t ‘ l n d n d 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 1 8 5 t o 2 0 0 c m i n t h e 3 E ’ & B t h o r i z o n 4 2 4 G L E N N I E P E D O N T a b l e D 2 . P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . , 8 S i c [ v c s c s m s f s v f s c l y f c l y f T e x t u r e H o r i z o n 8 1 c l a s s ( ° / o ) 0 e n d n d n d n d n d n d n d n d n d n d n d A 8 4 . 0 1 1 . 2 4 . 8 1 . 3 6 . 8 8 9 . 7 2 8 . 1 8 . 0 8 8 2 1 1 . 8 l s E 8 5 . 0 1 2 . 9 2 . 1 1 . 8 9 . 3 4 1 . 7 2 5 . 8 6 . 3 " 8 6 . 8 2 : 1 3 . 2 l s B w I 8 7 . 5 1 1 . 0 1 . 5 3 . 7 8 . 4 4 0 . 7 2 7 . 6 7 . 1 8 8 . 8 : 1 1 . 2 s s z 9 0 . 1 8 . 2 1 . 7 1 . 5 7 . 9 4 0 . 4 3 1 . 5 8 . 9 9 1 . 7 ; 8 . 3 ( g r ) s E x 3 8 3 . 5 1 2 . 8 3 . 6 1 . 2 6 . 7 3 5 . 3 3 0 . 4 9 . 9 8 6 . 7 " 1 3 . 3 l s ( 1 5 / B ) x 6 9 . 0 1 7 . 5 1 3 . 5 1 . 0 5 . 2 2 6 . 5 2 5 . 0 1 1 . 3 7 9 : 2 0 . 3 s 1 o n : 5 5 . 1 1 6 . 5 2 8 . 4 1 . 5 4 . 0 2 2 . 5 1 9 . 1 8 . 0 7 6 9 2 3 . 1 s c l 2 C d 5 0 . 3 3 0 . 6 1 9 . 1 0 . 9 3 . 7 2 0 . 0 1 6 . 3 9 . 5 6 2 2 3 7 . 8 ( g r ) 1 - b H o r i z o n ( g / p c m 3 ) p p 0 e n d n d . 4 E 1 . 1 1 . 2 B w 1 1 . 4 1 . 4 B w 2 1 . 5 1 . 6 E x 1 . 5 1 . 5 ( 1 5 / B ) x 1 . 7 1 . 8 a n 1 . 6 1 . 8 2 C d 1 . 4 1 . 6 4 2 5 M U N I S I N G P E D O N T a b l e D 3 . P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . , 5 S i c v c s c s m s f s v f s c l y f c l y f T e x t u r e H o r i z o n 5 1 0 c l a s s H e ) A a n d E 5 4 . 1 3 9 . 3 6 . 7 0 . 8 3 . 8 1 3 . 8 1 7 . 0 1 8 . 7 5 7 . 9 4 2 . 1 f s l B h s 6 5 . 2 3 2 . 2 2 . 6 1 . 8 3 . 2 1 3 . 5 1 9 . 9 2 6 . 8 6 6 . 9 3 3 . 1 f s l 3 5 1 6 2 . 0 3 4 . 0 4 . 0 0 . 6 3 . 3 1 3 . 7 2 0 . 4 2 3 . 9 6 4 . 6 3 5 . 4 f s l 8 5 2 6 4 . 1 3 3 . 2 2 . 7 0 . 7 4 . 3 1 5 . 2 2 0 . 1 2 3 . 8 6 5 . 9 3 4 . 1 f s l 3 5 3 6 7 . 4 2 3 . 3 9 . 3 5 . 1 5 . 2 1 4 . 8 2 0 . 4 2 2 . 0 7 4 . 3 2 5 . 7 ( g r ) f s l * " 7 4 . 1 7 . 1 . 1 . 4 . 1 7 . 4 2 . 2 . . 4 1 . 1 1 ( m m m 6 8 3 0 0 6 0 6 2 8 1 8 6 ( g r ) s m 6 8 . 7 2 8 . 8 2 . 5 1 . 7 4 . 1 1 6 . 9 2 3 . 2 2 2 . 8 7 0 . 5 2 9 . 5 ( g r ) f s l m 8 1 . 2 1 6 . 2 2 . 5 2 . 2 4 . 6 2 1 . 2 2 6 . 5 2 6 . 7 8 3 . 3 1 6 . 7 ( g r ) l s E / B ( ) x a s 7 2 . 7 2 2 . 3 5 . 1 2 . 5 5 . 0 2 0 . 8 2 5 . 5 1 9 . 0 7 6 . 6 2 3 . 4 ( g r ) f s l Z B / E 9 3 . 6 5 . 3 1 . 0 1 . 8 5 . 3 3 3 . 4 3 8 . 9 1 4 . 2 9 4 . 6 5 . 4 ( g r ) s 3 ( E / B ) x ’ 7 4 . 0 2 3 . 8 2 . 2 1 . 6 4 . 5 2 0 . 3 2 6 . 5 2 1 . 0 7 5 . 7 2 4 . 3 ( g r ) l s 3 B t 6 9 . 4 2 3 . 8 6 . 8 1 . 8 4 . 0 1 9 . 3 2 5 . 7 1 8 . 6 7 4 . 5 2 5 . 5 ( g r ) f s l W 9 6 . 0 3 . 0 1 . 0 2 . 5 1 4 . 2 4 6 . 5 2 6 . 7 6 . 1 9 7 . 0 3 . 0 s 4 E ’ & B t ’ . . m 8 9 . 7 7 . 1 3 . 2 0 . 9 4 . 5 3 5 . 1 3 6 . 1 1 3 . 1 9 2 . 7 7 . 3 s 4 C ‘ I 9 6 . 6 2 . 5 0 . 9 7 . 0 2 7 . 4 4 6 . 1 1 1 . 5 4 . 5 9 7 . 5 2 . 5 c o s H o r i z o n p b ( g / c m 3 ) p p A a n d E 1 . 0 1 . 0 B h s 1 . . 3 8 1 0 1 0 B s 2 1 . 1 1 . 2 B S 3 ( B / E ) x 1 . 9 1 . 9 ( E / B ) x 1 . 8 1 . 8 Z B I E n d n d 3 ( E / B ) x ’ n d n d S B t 1 . 7 1 . 8 4 E ’ 8 ’ B t 1 . 7 1 . 7 4 C 1 n d n d ' 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 3 6 2 c m i n t h e 4 C h o r i z o n 4 2 6 C H A M P I O N P E D O N T a b l e D 4 . P h y s i c a l l a b d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . P S A o n fi n e - e a r t h f r a c t i o n ( < 2 m m i n d i a m e t e r ) : d o m i n a n t f r a c t i o n s i n e a c h h o r i z o n a r e s h a d e d i n g r a y . , s s i c v c s c s m s f s v f s I c l y f c l y f T e x t u r e H o r i z o n 5 S I c l a s s ( % ) A 3 9 . 7 5 1 . 5 8 . 9 1 . 7 4 . 3 1 0 . 9 9 . 6 1 3 . 2 4 3 . 5 5 6 . 5 ( g r ) s i l E 3 9 . 7 5 5 . 3 5 . 0 4 . 4 4 . 4 9 . 2 8 . 5 1 3 . 2 4 1 . 8 5 8 . 2 ( g r ) s i l 2 8 1 1 5 7 9 . 9 1 8 . 5 1 . 6 8 . 1 9 . 7 2 5 . 0 2 0 . 7 1 6 . 3 8 1 . 2 1 8 . 8 ( g r ) l s 3 E x 5 6 . 4 3 9 . 0 4 . 6 6 . 4 7 . 4 1 7 . 7 1 3 . 4 1 1 . 5 5 9 . 1 4 0 . 9 ( v g r ) s l . 3 t h 4 3 . 0 4 9 . 5 7 . 5 3 . 6 5 . 9 1 2 . 9 1 0 . 8 9 . 7 4 6 . 4 5 3 . 6 ( v g r ) l 4 c 8 0 . 1 1 7 . 7 2 . 1 1 5 . 0 1 9 . 1 2 7 . 0 1 1 . 6 7 . 4 8 1 . 9 1 8 . 1 ( v g r ) l c o s - b H o r i z o n ( g / p c m 3 ) p p A 1 . 0 1 . 1 E Z B h s 1 . 0 1 . 0 3 5 x n d n d 3 t h 1 . 6 1 . 6 4 C 1 . 5 1 . 5 4 2 7 A P P E N D I X E L A B O R A T O R Y D A T A : C H E M I C A L C O N T E N T S : S o i l r e a c t i o n ( p H ) O r g a n i c c a r b o n S o i l e x t r a c t i o n s L E G E N D : S D A F e e - a c i d a m m o n i u m o x a l a t e - e x t r a c t a b l e F e A l o - a c i d a m m o n i u m o x a l a t e - e x t r a c t a b l e A l ( S i O z ) o — a c i d a m m o n i u m o x a l a t e - e x t r a c t a b l e S i 0 2 F e d — s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - e x t r a c t a b l e F e A l a — s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - e x t r a c t a b l e ( S i O z ) d — s o d i u m c i t r a t e - d i t h i o n i t e - e x t r a c t a b l e S i O z F e p - — s o d i u m p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e F e A l p — s o d i u m p y r o p h o s p h a t e - e x t r a c t a b l e A l B D L - b e l o w d e t e c t i o n l i m i t 4 2 8 F E L D H A U S E R P E D O N C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e . M a x i m u m a n d T a b l e E . 1 . m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . H 0 r a n i c c a r b o n H o r i z o n ( 2 : 1 p H 2 0 ) g ( % ) O e n d n d A 5 . 5 E 5 . 4 1 . 1 B w 1 5 . 6 1 . 0 Z B w Z 5 . 8 0 . 3 Z B w 3 5 . 9 0 . 3 2 E / B 5 . 6 0 . 1 . - . . 3 . _ § T 5 7 . B I - 5 - 9 0 - 0 _ 3 1 3 ’ t ' r B t l l 0 . 0 F e . | A 1 . . . I ( S i 0 2 ) d l F e o | A 1 o I ( S i 0 2 ) o l F e p | A 1 , , H o r i z o n ( g / k g ) i O e - - - - - - - - A 3 . 3 9 1 . 0 7 0 . 7 5 1 . 9 0 1 . 2 8 1 . 3 9 0 . 8 7 E 2 . 1 7 0 . 4 1 0 . 4 8 1 . 2 6 . 0 , 5 6 0 . 5 8 0 . 9 0 0 . 4 1 B w 1 0 . 6 9 0 . 3 5 Z B w Z 1 . 7 3 0 . 8 5 0 . 7 8 1 . 3 6 1 . 2 2 0 . 6 9 0 . 6 7 Z B w 3 2 . 9 6 1 . 1 1 0 . 8 2 1 . 3 1 1 . 9 6 0 . 3 8 0 . 8 0 1 . 0 7 2 E / B 4 . 2 0 0 . 9 1 0 . 8 0 1 . 5 0 1 . 3 9 0 . 3 4 1 . 0 0 1 . 2 0 3 3 5 3 1 1 . 0 7 0 . 4 0 0 . 7 4 ~ 1 . 1 8 0 . 8 6 B D L 0 . 1 8 0 . 2 3 3 E ’ 8 B t ‘ 1 1 . 4 7 0 . 3 7 - 1 . 0 9 0 . 7 2 0 . 1 9 0 . 1 4 0 . 1 2 ‘ 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 1 8 5 t o 2 0 0 c m i n t h e 3 E ’ & B t h o r i z o n ; 1 m u l t i p l y v a l u e s i n g / k g b y 0 . 1 t o c o n v e r t t o % d r y s o i l 4 2 9 T a b l e E . 2 . E x t r a c t a b l e F e , A 1 , a n d S i 0 2 r a t i o s f o r t h e F e l d h a u s e r p r o f i l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . H o r i z o n F _ e . 2 A 1 . ( S i o g ) . F e d — A l d — ( 5 1 0 2 ) . : — F e o - A 1 0 — 3 2 F e d A 1 . ( 5 1 0 2 ) . , F e . A 1 o ( $ 1 0 2 ) . F e , A 1 , , A 1 , , O e n d n d n d n d n d n d n d n d n d A 0 . 5 6 1 . 2 0 1 . 4 9 - 0 . 2 1 - 0 . 4 0 0 . 5 0 0 . 4 1 1 . 6 0 E 0 . 5 8 1 . 3 5 1 . 2 0 0 . 9 0 - 0 . 1 4 - 0 . 1 0 0 . 3 6 0 . 1 5 2 . 1 8 B w 1 0 . 7 3 1 . 2 4 0 . 5 0 1 . 6 6 - 0 . 4 5 0 . 3 4 0 . 5 2 0 . 7 4 2 B w 2 0 . 7 9 1 . 4 4 1 . 4 7 0 . 3 7 - 0 . 3 7 - 0 . 3 7 0 . 6 7 0 . 5 6 2 3 1 0 3 0 . 4 4 1 . 7 7 0 . 4 6 1 . 6 5 0 . 4 4 0 . 5 2 g 2 E / B 0 . 3 6 1 . 5 3 0 . 4 3 — 0 . 4 8 0 . 4 6 0 . 5 1 0 . 2 0 0 . 8 3 ” # 7 3 7 5 5 3 5 " " " " " " 0 0 0 " " 4 0 2 1 0 “ - 0 . 4 5 0 . 7 4 0 . 6 3 0 . 7 8 3 E ’ & B t ‘ 1 0 . 7 4 1 . 9 5 0 . 1 6 j 0 . 3 8 J 0 3 5 0 . 9 5 0 . 6 0 1 . 1 3 H o r i z o n ( P e g — P e g ) ( A l g — A l n ) S i 0 2 a F e d + A l d + A 1 0 A l — A l ) F e o A l o F e d ( S I O Z ) d ( A l d ‘ l ' F e d ) ( S i 0 2 ) o 0 e n d n d n d n d n d n d A 0 . 2 7 0 . 3 2 0 . 2 2 5 . 2 1 0 . 2 4 ’ 0 . 1 8 E 0 . 2 9 0 . 2 6 0 . 2 2 3 . 0 6 0 . 1 6 0 . 2 5 B w 1 0 . 1 2 0 . 3 2 ' 0 . 2 4 1 . 3 1 Z B w Z 0 . 5 0 0 . 4 5 0 . 4 5 3 . 3 6 0 . 3 2 Z B w 3 0 . 3 9 0 . 4 6 0 . 2 8 4 . 8 9 0 . 2 7 2 E / B 0 . 3 4 0 . 1 4 0 . 1 9 5 . 9 1 0 . 1 8 1 . 4 0 ” $ 3 1 5 1 5 ? “ 0 . 8 5 0 . 7 3 0 . 6 9 2 . 2 2 0 . 2 7 n d 3 E ’ f S r B t ‘ l 3 . 0 5 0 . 2 0 1 . 8 3 ' 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 1 8 5 t o 2 0 0 c m i n t h e 3 E ’ & B t h o r i z o n ; 4 3 0 G L E N N I E P E D O N T a b l e E . 3 . C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . H O r a n i c c a r b o n H o r i z o n ( 2 : 1 s z O ) g ( % ) O e n d n d A 5 . 5 E 5 . 3 0 . 0 B w 1 6 . 3 0 . 3 B w 2 6 . 8 0 . 2 E x 6 . 6 0 . 0 . ' ( I S / B ) x 6 . 5 0 . 0 ' t h 6 . 8 0 . 1 2 C d — 0 . 1 . F e c l | A 1 . | ( S i 0 2 ) d | F e . | A 1 o | ( S 1 0 2 ) . | F e ] , | A 1 , , H o r i z o n ( t a / k g ) ‘ l O e n d n d n d n d n d n d n d n d A 1 . 5 1 0 . 4 7 0 . 5 0 0 . 7 6 0 . 5 8 0 . 1 5 0 . 5 2 0 . 3 7 E 0 . 9 4 0 . 3 6 0 . 3 9 1 . 1 0 0 . 5 2 0 . 3 5 0 . 4 8 0 . 3 3 B w I 4 . 4 8 0 . 9 4 B w 2 2 . 0 3 0 . 9 4 0 . 8 5 1 . 1 3 1 . 6 2 1 . 0 8 0 . 3 7 0 . 4 9 E x 0 . 8 6 0 . 2 4 0 . 4 2 0 . 9 0 , 0 . 4 1 0 . 1 8 0 . 1 7 0 . 1 2 ( I S / B ) x 3 . 7 3 0 . 4 7 1 . 2 9 1 . 0 2 0 . 7 7 0 . 8 9 0 . 2 7 0 . 1 8 t h 1 . 8 1 1 . 6 9 0 . 2 6 0 . 3 0 0 . 2 9 2 C d 4 . 1 6 0 . 5 8 2 . 2 7 0 . 9 3 0 . 7 1 1 . 3 9 0 . 0 6 0 . 0 8 1 1 m u l t i p l y v a l u e s i n g / k g b y 0 . 1 t o c o n v e r t t o % d r y s o i l ; 1 d a t u m b a s e d o n o n e m e a s u r e m e n t : r e p l i c a t e w a s b e l o w t h e d e t e c t i o n l i m i t 4 3 1 T a b l e B . 4 . E x t r a c t a b l e F e , A l , a n d S i O z r a t i o s f o r t h e G l e n n i e p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . H o r i z o n B i g A 1 . ( S 1 0 3 ) . F e d - A 1 . . - ( 5 1 0 2 ) . . - F e . - A 1 . - F e . F e . A 1 . ( S 1 0 2 ) . F e . A 1 o ( S 1 0 1 ) . F e , A 1 , A 1 , , O e n d n d n d n d n d n d n d n d n d A 0 . 5 0 1 . 2 3 0 . 3 0 0 . 7 5 0 . 3 5 1 0 . 2 4 ? 0 . 2 1 1 . 4 0 E 1 . 4 4 0 . 9 1 " ' - 0 . - 1 5 - 0 . 1 6 0 . 0 3 0 . 6 2 0 . 1 9 1 . 4 7 B w 1 0 . 7 6 1 . 5 8 1 . 0 9 5 4 1 . 0 1 - 0 . 5 6 1 . 3 0 B w 2 0 . 5 6 1 . 7 3 1 . 2 8 0 . 8 9 - 0 . 6 8 - 0 . 2 3 0 . 7 7 1 . 1 2 0 . 7 4 % . : E x 1 . 0 5 0 . 4 2 - 0 . 0 4 - 0 . 1 8 0 . 2 4 0 . 7 3 0 . 2 9 1 . 3 6 ( I S / B ) x 0 . 2 7 1 . 6 5 0 . 6 9 2 . 7 1 - 0 . 3 0 0 . 4 0 0 . 7 5 0 . 5 9 i 3 1 : : 0 . 2 5 1 . 5 0 _ 0 - 0 8 m 1 . 5 1 1 . 4 0 1 . 0 4 2 C d 0 . 2 2 1 . 2 3 " " 0 . 6 1 3 . 2 4 - 0 . 1 3 0 . 8 8 l 0 . 8 6 0 . 6 3 0 . 7 8 H o r i z o n ( F e e — F e n ) A l - A l ( $ 1 0 2 1 . ! F e a + A l a + 1 3 . 1 . 4 ( A l e - A l e ) F e n A 1 0 F e d ( 5 1 0 2 ) : ! ( M a i - P e t ! ) ( $ 1 0 2 ) o 0 e n d n d n d n d n d n d A 0 . 3 2 ‘ 3 ' 0 3 6 7 ’ 7 ' 5 ‘ 1 0 . 3 3 2 . 4 9 0 . 2 4 0 . 7 1 E 0 . 5 6 0 . 3 7 0 . 4 1 1 . 6 9 0 . 2 8 0 . 4 5 B w I 0 . 6 7 0 . 6 9 0 . 2 1 " 7 . 1 6 0 . 2 8 0 . 6 7 B w 2 0 . 6 8 0 . 6 9 0 . 4 2 3 . 8 1 0 . 6 3 E x 0 . 8 1 0 . 7 0 0 . 4 8 f . 1 5 2 0 . 2 2 1 . 0 0 ( E / B ) x 0 . 7 3 0 . 7 7 0 . 3 5 5 . 4 8 0 1 1 0 . 3 4 t h 0 . 8 3 0 . 8 3 0 . 4 7 0 . 1 4 2 C d 7 . 0 1 0 . 1 2 4 3 2 M U N I S I N G P E D O N T a b l e E . 5 . C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . H O a n i c c a r b o n “ m m “ ( 2 : 1 p H 2 0 ) r 8 ( 7 . ) A a n d E 4 . 3 . . " ’ B h s 5 . 0 1 . 7 3 5 1 5 . 3 1 . 5 B s 2 5 . 5 1 . 3 B 5 3 5 . 6 0 . 9 ( B / E ) x 4 . 8 0 . 2 ( I S / B ) x 5 . 0 0 . 0 Z B / E 5 . 5 0 . 0 3 ( E / B ) x ’ 6 . 0 0 . 0 3 B t 5 . 6 0 . 0 4 5 5 8 8 6 . 0 0 . 0 4 c ‘ . w . 0 . 0 , F e , 1 A i d [ ( $ 1 0 , ) , J F e n [ A 1 0 1 ( 8 1 0 , 1 9 ] F e n A 1 , H o r i z o n 3 ( g / k g ) A a n d E 2 . 5 1 0 . 5 1 0 . 6 1 1 . 4 2 0 . 7 3 0 . 9 2 1 . 1 2 B h s “ T 3 7 6 : " 4 . 5 7 1 1 3 7 4 2 3 “ 6 . 0 6 ? " 0 . 8 3 4 . 4 5 9 1 ' - B s 1 4 . 7 7 3 . 5 3 1 . 0 0 3 . 5 2 4 . 4 3 0 . 6 1 3 . 2 4 B 5 2 5 . 4 9 4 . 2 5 1 . 1 9 4 . 1 0 5 . 2 4 0 . 4 6 3 . 5 8 B S 3 2 . 9 6 2 . 1 6 0 . 8 0 1 . 9 2 3 . 2 9 0 . 8 4 1 . 4 0 ( I i / E ) x B t 3 . 8 3 0 . 3 8 0 . 9 7 1 . 9 1 0 . 8 4 B D L 0 . 4 8 E 1 . 8 8 0 . 4 4 0 . 5 9 0 . 8 0 0 . 9 4 0 . 6 0 0 . 2 4 E 2 . 0 7 0 . 1 4 0 . 2 9 0 . 7 3 0 . 2 8 0 . 6 6 0 . 0 6 ( 1 5 / B ) x B t 2 . 4 3 0 . 1 9 0 . 8 8 1 . 0 7 0 . 3 4 0 . 2 8 0 . 0 6 Z B / E 1 . 8 0 0 . 1 7 0 . 5 7 0 . 7 0 0 . 3 0 0 . 1 6 ” 0 . 1 5 3 ( E / B ) x ’ 0 . 8 8 0 . 1 6 0 . 4 1 0 . 8 2 0 . 3 6 ~ a t 0 . 0 9 B B t 3 . 2 5 0 . 2 0 1 . 2 0 1 . 0 9 0 . 4 5 0 . 1 9 " 0 . 0 9 4 5 , 5 3 1 ' E 1 . 3 2 0 . 1 6 0 . 8 3 0 . 8 2 0 . 2 8 x 0 . 8 6 0 . 0 6 B t 1 . 6 2 0 . 2 1 0 . 9 3 0 . 8 6 0 . 4 4 0 . 3 9 0 . 0 7 4 C ‘ 2 . 3 9 0 . 1 5 0 . 8 4 1 . 3 1 0 . 2 8 0 . 1 9 0 . 0 7 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 3 6 2 c m i n t h e 4 C h o r i z o n ; 1 m u l t i p l y v a l u e s i n g / k g b y 0 . 1 t o c o n v e r t t o ° / o d r y s o i l ; ” d a t u m b a s e d o n o n e m e a s u r e m e n t : r e p l i c a t e w a s b e l o w t h e d e t e c t i o n l i m i t 4 3 3 T a b l e E . 6 . E x t r a c t a b l e F e , A l , a n d S 1 0 2 r a t i o s f o r t h e M u n i s i n g p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . H o r i z o n g . A I . ( $ 1 0 2 ) . F e d — A I d - ( 5 1 0 2 1 . 1 — F e o — A 1 . . — g ] . F e d A 1 d ( 5 1 0 2 ) . . F e o A 1 0 ( 5 1 0 2 ) . . F e p A 1 , , A 1 p A a n d E 0 . 5 7 1 . 4 5 1 . 5 1 1 . 0 9 - 0 . 2 3 - 0 . 3 1 0 . 3 0 0 . 1 7 B h s 0 . 8 4 1 . 3 3 0 . 6 1 0 . 9 0 - 1 . 4 9 0 . 5 4 0 . 4 2 1 . 1 7 0 . 9 1 B s 1 0 . 7 4 1 . 2 5 0 . 6 1 1 . 2 5 - 0 . 8 9 0 . 3 8 0 . 2 8 0 . 8 6 0 . 9 1 3 5 2 0 . 7 5 1 . 2 3 0 . 3 8 1 . 3 9 - 0 . 9 8 0 . 7 3 0 . 5 2 1 . 2 4 0 . 9 0 B S 3 0 . 6 5 1 . 5 3 1 . 0 5 1 . 0 3 - 1 . 1 3 - 0 . 0 4 0 . 5 2 0 . 7 9 ( B / E ) x 0 . 4 7 2 . 1 6 0 . 4 1 1 . 5 9 - 0 . 4 7 0 . 5 7 1 . 0 8 ( E / B ) x 0 . 3 7 1 . 9 8 1 . 8 6 1 . 3 5 - 0 . 1 4 - 0 . 1 7 0 . 7 4 2 3 / E 0 . 3 9 1 . 7 8 0 . 2 8 1 . 1 0 0 . 4 1 0 . 5 5 3 ( E / B ) x ’ i i 0 . 0 6 m E - 0 . 2 0 0 . 7 3 0 . 1 8 0 . 5 1 3 3 1 ” 0 3 4 ' 2 . 2 5 ” 0 . 1 6 ” - 0 . 2 5 1 . 0 0 0 . 3 7 1 . 1 9 4 E ' & B t ’ 0 . 6 0 1 . 8 3 0 . 9 2 0 . 5 5 - 0 . 1 4 0 . 0 8 0 . 7 7 0 . 2 4 0 . 8 6 4 C 1 0 . 5 5 1 . 8 5 0 . 2 2 | 1 . 0 8 0 . 6 5 0 . 2 8 n d H o r i z o n ( F e y — F e z ) ( A l g — A l p ) ( $ 1 0 3 . . F e a + A l d + A l a A 1 - A 1 . ) F e o A l o F e d ( S i O z ) d ( A l a + F e a ) ( S i 0 2 ) o A a n d E 0 . 2 1 0 . 2 3 0 . 2 4 3 . 6 3 0 . 1 7 0 . 2 5 B h s 0 . 0 9 ” 0 ' . ’ 1 9 " " " " ’ " ” 0 . 2 4 1 . 7 8 3 5 1 0 . 0 8 " " 0 . 2 0 0 . 2 1 9 . 3 0 0 . 4 3 1 . 4 6 B s 2 0 . 1 3 0 . 2 4 0 . 2 2 1 0 . 9 4 3 5 3 0 . 2 7 0 . 4 6 0 . 2 7 5 . 9 2 0 . 4 2 1 . 3 5 ( B / E ) x 0 . 7 3 0 . 4 3 0 . 2 8 4 . 2 7 0 . 1 3 0 . 3 3 ( I S / B ) x 0 . 9 3 0 . 5 7 0 . 1 9 2 . 7 0 0 . 0 6 0 . 2 8 2 3 / E 0 . 7 8 0 . 4 9 0 . 3 2 2 . 5 4 0 . 0 8 0 . 8 1 3 ( E / B ) x ’ 0 . 8 9 0 . 5 0 0 . 4 6 1 . 4 4 0 . 1 5 0 . 2 0 3 3 1 0 . 9 1 0 . 8 2 0 . 3 7 4 . 6 5 0 . 0 6 1 . 2 9 4 3 ' 5 3 1 ' 0 9 3 0 . 7 6 2 . 4 0 0 . 1 1 0 . 2 3 4 C 1 0 . 3 5 3 . 3 8 0 . 0 6 0 . 6 8 1 a u g e r s a m p l e t a k e n a t a d e p t h o f 3 6 2 c m i n t h e 4 C h o r i z o n 4 3 4 C H A M P I O N P E D O N T a b l e E . 7 . C h e m i c a l l a b d a t a f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . M a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s a r e h i g h l i g h t e d i n g r a y . . H O r a n i c c a r b o n H o r i z o n ( 2 2 1 1 3 1 4 2 0 ) 3 ( ° / o ) A 5 . 2 E 4 . 9 0 . 6 Z B h s 5 . 2 1 . 1 3 E x 5 . 3 0 . 2 . 3 t h 4 . 8 0 . 0 4 C 0 . 1 . F e d 1 A 1 . l ( 5 1 0 . ) . | F e . ] A 1 o I ( S 1 0 2 ) . | F e . | A 1 . H o r i z o n ( g / k g ) ‘ I A 6 . 6 7 l 1 . 4 8 l 0 . 8 1 T 4 7 7 T 1 . 7 9 I 0 . 5 5 I 3 . 9 1 | 1 . 3 6 E 3 . 3 5 0 . 3 4 0 . 5 1 1 . 5 8 0 . 5 1 B D L 1 . 1 6 0 . 3 7 Z B h s 3 E x 3 . 7 5 1 . 3 2 0 . 9 1 1 . 6 3 2 . 3 3 0 . 6 1 0 . 7 5 1 . 0 9 3 t h 3 . 0 2 0 . 4 1 0 . 6 6 | 1 . 5 2 0 . 8 7 0 . 6 8 0 . 3 2 0 3 7 4 C 6 . 4 2 0 . 6 2 4 . 1 4 1 . 3 5 0 . 3 7 0 . 3 6 0 . 5 1 ‘ [ m u l t i p l y v a l u e s i n g / k g b y 0 . 1 t o c o n v e r t t o % d r y s o i l T a b l e E . 8 . E x t r a c t a b l e F e , A l , a n d 8 1 0 2 r a t i o s f o r t h e C h a m p i o n p r o fi l e . H o r i z o n k . A l . ( $ 1 0 . ) . F e . - A 1 . — ( 5 1 0 2 ) . — F e . — A 1 . — 3 . F e d A l a ( S i 0 2 ) a F e o A l o ( S i 0 2 ) o F e . A l . A l p A 0 . 7 2 1 . 2 0 0 . 6 8 1 . 9 0 - 0 . 3 0 0 . 2 6 0 . 8 5 0 . 4 2 2 . 8 7 E 0 . 4 7 1 . 4 8 0 . 0 0 1 . 7 7 0 . 5 1 0 . 4 1 0 . 1 4 Z B h s 1 . 2 9 1 . 5 8 - 0 . 9 9 - 0 . 3 6 1 . 2 5 1 . 4 3 3 E x 0 . 4 4 1 . 7 6 0 . 6 7 2 . 1 1 - 1 . 0 0 0 . 3 0 0 . 8 9 1 . 2 4 0 . 6 8 . 3 t h 0 . 5 0 2 . 1 2 1 . 0 3 1 . 5 0 - 0 . 4 6 - 0 . 0 2 1 . 2 0 0 . 5 0 0 . 8 7 4 C 0 . 6 5 0 . 8 4 0 . 7 1 H o r i z o n ( F e e - F e n ) ( A l a - A l p ) [ S i O g l d F e a + A l d + A 1 4 ( A l e - A l a ) F e o A l o F e d ( S i 0 2 ) d ( A l a + F e a ) ( 5 1 0 2 ) . , A 0 . 1 8 0 . 2 4 0 . 1 2 8 . 9 6 0 . 1 8 0 . 5 5 E 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 1 5 4 . 2 0 0 . 0 9 n d Z B h s 0 . 2 2 0 . 2 9 0 . 1 6 0 . 6 4 3 E x 0 . 5 4 0 . 5 3 5 . 9 8 0 . 2 6 1 . 6 4 . 3 t h 0 . 7 9 0 . 5 8 0 . 2 2 l 4 . 1 0 0 . 1 2 0 . 6 7 4 c 0 . 1 9 I 8 . 2 4 0 . 0 9 4 3 5 1 1 1 1 l j fl l l fl l j l l l [ fl l l j l l l y n m