紅土化

紅土，是一種分佈於熱帶、亞熱帶區域的紅色土壤，是陸地表面岩石強烈風化的產物。這種土壤只所以呈現紅色，是因為這種土壤里的紅色的三氧化二鐵含量較高（一般達5%以上），染紅了土壤。因為這種土主要由高度風化作用形成的高嶺石組成，粒徑細小，所以，這種土一般具有粘性，常被稱為紅粘土。紅土化作用，就是指地表岩石經風化作用，逐漸形成紅土的過程。只要風化產物的含鐵量較高，能染紅土壤就可以形成紅土。所以，原則上，構成地殼的各種岩石，只要經風化后最終含鐵量較高，能將土染紅，都可以形成紅土。

紅土化作用，主要是化學風化作用，是通過雨水的去硅富鐵作用使土紅化。因為硅是土的主要成分，有時二氧化硅含量佔50%以上。而一般情況下，鐵的含均較少，有時不足1%。我們先假設一種土要完全紅化，三氧化二鐵的含量必須達5%。而某種土的含三氧化二鐵為1%，含二氧化硅量為70%，含三氧化二鋁15%。為了便於理解，我們取100公斤這樣的土，來分析它的含三氧化二鐵量達5%所必須經歷的變化。為了簡便，我們假設去硅的過程中，鐵和鋁的絕對量都沒有明顯的變化。那麼，100公斤里的總三氧化二鐵鐵量是1公斤。因為1÷5%=20公斤，就是說經雨水淋濾去硅后，假設鐵一點也不流失，土的總重量應不超過20公斤。而100公斤里三氧化二鋁的含量是15公斤，因為鋁和鐵的溶解度相差不大，我們也假設鋁也一點也不流失，20-15-2=3公斤。這就是說，若這100公斤土，要紅化成紅土，剩下的紅土裡的二氧化硅和除三氧化二鐵和三氧化二鋁外的其它所有物質的重量不應超過3公斤。因為除二氧化硅、三氧化二鐵和三氧化二鋁外，其它物質的量相當少。所以，為了簡化起見，我們假設其它物質微量而不計，這3公斤全是二氧化硅。這就是說，原來100公斤土裡的70公斤二氧化硅，通過去硅作用，減少為3公斤，減少量為70-3=67公斤。所以，可以這樣說，100公斤含二氧化硅70%、含三氧化二鐵1%的土，要紅化，必須通過雨水淋濾作用去掉67公斤二氧化硅才可能完成。實際上，鐵和鋁在雨水淋濾去硅的過程中，也會適當損失的。這就是說，通過雨水去掉的二氧化硅，有可能會超過67公斤。簡單地講，就是要通過去硅作用，去掉67/70=95.71%以上的硅，80%的土，才可能完成紅化作用。所以，雨水淋濾去硅這種紅化作用，是一種強烈的土流失作用。它需要大量的雨水淋濾和很長的時間才可能完成。母岩里的鐵含量越少，要完成紅化作用，紅化過程中的土或岩石流失量越大。母岩里的鐵含量越高，紅化過程中所需流失的土或岩石量越少。

熱帶及亞熱帶區域，紅土化作用是相當普遍的。不管原母岩是什麼岩石，出露的土壤，大多為紅土（或紅壤）。這說明，這些土壤的母岩不管原來是什麼岩石，它們都已完成了紅土化作用（至少完成了表層的紅土化作用）。從含三氧化二鐵1%的土要紅化，必須經雨水淋濾掉80%的土才可能完成紅土化作用這一點來看，熱帶、亞熱帶的風化作用（主要是化學風化）是相當強的。推而廣之，我們就可以知道，地球表面的風化作用是多麼地強烈了。

紅土，首先是土，所以，紅土化過程，首先就是岩石風化的成土過程。其次，紅土，還要使土紅化；所以，紅土化過程，主要包括兩步，第一步是成土作用，第二步是紅化作用。紅土的成土作用，和一般的成土作用一樣，主要是構成地殼的各種岩石，經物理、化學風化，逐漸形成高嶺石、蒙脫石、伊利石等難溶粘土礦物的過程(Jackson, 1965)。這種粘土，因所含各類礦物的多少不同，顏色有所變化，統稱為雜色粘土。若風化作用進一步加強，蒙脫石、伊利石還有可能進一步分解成高嶺石。高嶺石及蒙脫石和伊利石，都是硅鋁酸鹽。所以，成土作用，簡單地理解就是：構成地殼的成土母岩（可以是花崗岩、玄武岩、泥岩、砂頁岩、片岩、碳酸鹽岩、硫酸鹽岩、鹵岩等）經物理、化學風化作用，可溶性物質（如易溶性金屬離子、可溶性硅酸根離子、碳酸根離子、鹵素酸根離子、硫酸根離子等）逐漸淋失(Carr, et. al., 1980)，逐漸形成高嶺石等粒徑小、難溶硅鋁酸鹽礦物的過程。因為構成地殼的主要岩石是硅酸鹽岩石，其次才是碳酸鹽岩，其它的岩石，如硫酸鹽岩、鹵鹽岩等都較少，所以，成土過程中岩石的風化，主要是硅酸鹽岩的風化和碳酸鹽岩的風化。硅酸鹽岩的風化，可以簡單地表示為圖1所示的反應過程。

圖1，SiO2系統的化學平衡示意圖

註：這裡的Ca2+，Mg2+，代表所有與硅酸根或各級硅酸氫根離子結合的金屬離子。

從圖1可知，硅酸鹽岩完全風化后，主要形成溶解度相對較低的二氧化硅和各種金屬離子。若這些金屬離子是溶解度較大的鉀、鈉、鈣、鎂等活潑離子，它們將在逐步的風化過程中，隨水而流失。若這些金屬離子是三價鐵離子、鋁離子、鈦離子等，則可能繼續留在風化形成的土中。所以，硅酸鹽岩風化后形成的粘土中，除還有一部分尚未完全分解成二氧化硅的硅酸根離子外，主要是溶解度相對較小的二氧化硅、三價鐵離子、鋁離子、鈦離子等難溶物構成(Basu, 1965-66)。其中，由於成土過程中，含氧量較高的雨水的不斷淋濾，再加上孔隙度增加，氧化性逐漸增強，三價鐵離子、鋁離子等均以氧化物的形式存在。

硅酸鹽岩風化的成土過程，其實是一個去金屬離子和去硅過程。風化過程包括物理風化和化學風化。物理風化，增大風化物的表面積。在此基礎上，大量的雨水不斷淋濾風化物，完成如圖1所示的過程。圖1所示的金屬離子、硅酸根離子、各級硅酸氫根離子、二氧化硅，溶解度不同，有的溶解度大，有的溶解度小，如二氧化硅的溶解度就相當小。但不管怎樣，就算二氧化硅溶解度很小，但它總還是有溶解度的。所以，在雨水的不斷淋濾過程中，這些金屬離子、硅酸根離子、各級硅酸氫根離子，甚至二氧化硅，都會根據各自在雨水裡的溶解度大小，不斷被雨水按不同的比例帶走而流失。pH值較低時，有利於硅酸氫根離子流失；pH值較高時，有利於二氧化硅的流失。雖然雨水的淋濾同樣會帶走一部分二氧化硅，但一者紅土成土過程中，風化得還不徹底，形成的二氧化硅較少，二者因二氧化硅的溶解度低，成土過程中，以二氧化硅的形式去掉的硅較少。所以，紅土成土過程中的去硅，主要是以去各級硅酸氫根離子和硅酸根離子而去硅的。去金屬離子和硅后的結果，就是硅酸鹽岩里的金屬離子越來越少，硅酸鹽岩的結果也發生了變化，多金屬離子的易溶硅酸鹽岩（如鏈狀硅酸鹽岩），轉化為難溶硅酸鹽岩（如架狀硅酸鹽岩），

碳酸鹽岩的風化，可以表示為圖2所示的反應過程。

圖2，CO2系統的化學平衡示意圖

註：這裡的Ca2+，Mg2+，代表所有與碳酸根或碳酸氫根離子結合的金屬離子。

由圖2可以看出，碳酸鹽經風化作用，最終分解為可溶解性碳酸根離子、碳酸氫根離子或二氧化碳，及金屬離子。若和碳酸根離子結合是可溶性金屬離子，碳酸鹽岩又是純碳酸鹽，風化比較完全，幾乎不會留下什麼難溶礦物。若和碳酸根離子結合的是鐵、鈦、錳等溶解度相對較小的金屬，則風化后可能會形成一些這類難溶金屬的氧化物殘餘物。所以，純碳酸鹽岩，風化比較完全，風化產物絕大部分隨水流失，留下不溶性殘留物較少。其實，約大部分碳酸鹽岩，都不可能是絕對純的碳酸鹽，都或多或少含有一定量的硅酸鹽或其它化合物。所以，當碳酸鹽風化流失后，這些硅酸鹽和鐵、鈦、錳等難溶物共同構成碳酸鹽岩的風化殘留土。當然，由於碳酸鹽岩風化過程中的產物可溶性強，而相對來說，硅酸鹽岩風化過程中的產物可溶性較弱，所以，等量的碳酸鹽岩和硅酸鹽岩風化后，碳酸鹽岩風化殘留土量遠遠小於硅酸鹽岩風化殘留土量。

並不是所有的土，都是紅土，紅土，還有一個紅化過程。所謂紅化過程，就是土壤中三氧化二鐵的含量逐漸增加的過程。三氧化二鐵含量的增加，不可能靠外界給土補充三氧化二鐵而形成，所以，三氧化二鐵含量的增加，是靠降低原土裡的其它成分，間接地提高土中的三氧化二鐵的含量。在成土過程中，大量的易溶金屬離子和易溶酸根離子的淋失，本身就是在不斷提高三氧化二鐵的含量。只是這種濃縮作用不太強，這種程度的三氧化二鐵含量的提高，還達不到使土紅化的作用而已。

經過成土作用，各種母岩已經轉化為硅鋁酸鹽。硅鋁酸鹽里，含量最大的是硅，其次是鋁。所以，要進一步提高由高嶺石等構成硅鋁酸鹽土裡鐵的含量，就必須大大降低土裡的硅或鋁的含量。所以，紅化作用，主要是通過從硅鋁酸鹽土裡逐漸去硅和殘餘易溶金屬而逐漸提高三氧化二鐵的含量的過程。通過不斷地去硅，使土裡的鐵(Nahon, et. al., 1980)、錳(Basu, 1965-66)、金(Evans, 1981)、鈦(Hill, et. al., 2000)、鋁(Clarke, 1966)等難溶金屬物質逐漸積累，使這些物質在土裡的含量逐漸提高。簡單地理解，紅化作用，主要就是一種土去硅作用。

土裡的硅，主要以在成土過程中尚沒有完成分解為二氧化硅的硅酸根離子、各級硅酸氫根離子和二氧化硅的形式共同存在。紅土的紅化過程中，仍繼續存在圖1所示的硅酸鹽風化作用，硅酸鹽，逐漸轉化為二氧化硅和金屬離子。在雨水的淋濾作用下，土裡的金屬離子和硅酸根離子及各級硅酸氫根離子，根據它們的溶解度大小不同，按不同的比例，逐漸被雨水帶走。所以，紅土的紅化過程中，和紅土成土過程一樣，有一部分硅，是以硅酸根離子或各級硅酸氫根離子的形式被雨水帶走而流失的。另一部分硅，則是以二氧化硅的形式被雨水帶走而流失的。同樣，pH值較低時，有利於硅酸氫根離子流失；pH值較高時，有利於二氧化硅的流失。

但是，二氧化硅、三氧化鋁和三氧化二鐵等均是非常難溶的物質，在pH高於4、低於9的範圍內，它們的溶解度均小於6mmol.L-1(韓吟文和馬振東，2003)。所以，一般認為，二氧化硅、三氧化二鋁及三氧化二鐵幾乎都是不溶的。一般的風化作用及成土作用，是很難大量去硅、鋁的氧化物的。或者說，一般的風化作用及成土作用，是不可能完成紅化作用的。這可能也就是為什麼目前主流學派，仍沒有找到紅土化作用中去硅紅化的原因之所在。

但是，經風化成土的硅酸鹽土，仍是硅酸鹽。它是硅酸鹽，它仍會發生如圖1所示的電離作用。雖然它電離的強度會減弱，但它仍會電離。當淋濾的雨水pH較低時，更是如此。這可能就是用較低pH水淋濾時，風化岩石更有效（Pickering, 1962）的原因。這說明，在土的紅化作用中，去硅，仍主要是以硅酸根或硅酸氫根離子去除的。

當然，雖然二氧化硅、三氧化二鋁和三氧化二鐵三者的溶解度都很低，但pH高於4、低於9的環境里，鋁的主要化合物，三氧化二鋁的溶解度相當低，低於1mmol.L-1。三氧化二鐵在pH高於3的環境里，幾乎是不溶的（溶解度低於1mmol.L-1），但氧化亞鐵要在pH大於5的環境才開始沉澱。但在pH4-9範圍內，二氧化硅溶解度在1-6mmol.L-1之間，溶解度大於三氧化二鋁和三氧化二鐵。這就是說，在pH4-9範圍內，雖然不能分開鐵和鋁，但就算硅鋁酸鹽度的硅完全轉化成了二氧化硅，通過大量雨水的淋濾，還是可以把硅去除的（Howard, et. al., 1996），還是有可能把硅鋁酸鹽里含量最大的硅和鋁鐵分開。所以，在pH4-9範圍內，通過淋濾，硅主要以硅酸根、硅酸氫根等離子的形式去除，也能以二氧化硅的形式去除，去掉的硅肯定比去掉的鐵和鋁多。這樣就可以把硅鋁酸鹽土裡的硅逐漸減少，使土裡的鐵和鋁等難溶物質逐漸增多，從而達到使土裡鐵逐漸富積、提高含量的目的。這就是說，通過淋濾，是有可能使硅鋁酸鹽土裡的硅含量降低，使鐵、鋁等難溶物質含量升高的。

但是，我們必須清楚地知道，雖然在pH4-9範圍內，硅的溶解度大於鋁和鐵等難溶物質，但硅的溶解度（如二氧化硅的溶解度僅為1-6mmol.L-1）也是相當低的。這就是說，要利用硅與鋁、鐵及其它難溶物質之間的溶解度差，將硅從硅鋁酸鹽土裡大量去除，從而升高土裡的鐵含量，使土紅化，就必須有相當大量的水去淋濾硅鋁酸鹽才行。所以，成土作用可能在除冰原之外的絕大部分地球表面進行，但紅土化作用不可能在少雨的區域形成，更不可能在荒漠或沙漠進行。它只可能在多雨的區域進行。這就是為什麼我國紅土化作用主要發生於長江以南多雨區域的原因。僅就通過淋濾作用，將硅和鋁、鐵等難溶物質分離這一角度考慮，雨量應是越大越有利，雨量越大，越有利於硅酸鹽、二氧化硅和三氧化二鋁、三氧化二鐵等難溶物質分離：硅被大量帶走，鋁和鐵等難溶物質留下。從而通過去硅而使鐵和鋁富積。

其實，事情並沒有以上分析的那麼簡單。因為，在pH4-9範圍內，雖然硅的溶解度大於鋁和鐵等難溶物質，但是，如二氧化硅的溶解度為1-6mmol.L-1，仍是相當低的。相當低的溶解度，很容易在水裡達到飽和。雖然海水裡的二氧化硅，因為硅藻作用大量消耗二氧化硅，尚未飽和，但南極輻聚區硅的含量達5.2mmol.L-1。這說明部分海洋里的硅已趨於飽和。紅土化作用，在海洋中發生的較少，主要發生於陸地。因為陸地地殼的主要成分是硅酸鹽岩，土壤的主要成分也是硅鋁酸鹽；硅酸鹽里，含有大量的硅，也含有一定量的二氧化硅，而硅的溶解度又相當低，很容易被飽和；所以，一般可以認為，經過硅酸鹽岩或硅鋁酸鹽土的江河湖泊里的水，及地下水裡的硅酸根、各級硅酸氫根離子和二氧化硅應是飽和的。意思就是說，這種已經過硅酸鹽岩或硅鋁酸鹽飽和后的水，是不可能再溶解硅的。或者說，這種已經過硅酸鹽岩或硅鋁酸鹽飽和后的水，是不會再有紅土化作用的。一般江河湖泊的水、潛水面以下的地下水，都可以被認為是已被硅酸鹽岩或硅鋁酸鹽飽和后的水，都不會再溶解硅，都不會再有紅土化作用。

唯一例外的是雨水，它是由液態水蒸發而成的水蒸氣冷凝而成。蒸餾水裡除含有一定量的大氣中溶入的二氧化碳等氣體外，肯定沒有二氧化硅及其它江河湖泊、地下水和海水所含有的各種鹽類。所以，雨水，是不含硅酸根、各級硅酸氫根離子和二氧化硅的水。就算硅溶解度很低，只說明它溶解的量很小，但它還是會溶解的。所以，這種根本不含硅的雨水，當它流經硅鋁酸鹽土時，它肯定會溶解一定量的硅酸根、各級硅酸氫根離子和二氧化硅。當然，這種雨水流經硅鋁酸鹽土時，它也肯定會溶解一定量的鋁和鐵等難溶物質；但通過溶解帶走的鋁和鐵等難溶物質肯定比硅少，從而達到去硅及保鋁和鐵等難溶物質的作用。就目前的大氣二氧化碳濃度來說，雨水的pH在4-6範圍內(韓吟文和馬振東，2003)，pH在4-6的範圍內，這樣較酸性的水有利於風化去硅（Howard, et. al., 1996），而且，就算土裡的硅全部轉化為二氧化硅了，二氧化硅的的溶解度仍然大於鋁和鐵等難溶物質。所以，在這種雨水的不斷淋濾下，從硅鋁酸鹽土裡去掉的硅遠大於去掉的鋁和鐵等難溶物質。這樣，如果有大量的雨水淋濾硅鋁酸鹽土，就可以達到去硅保鋁和鐵等難溶物質的目的。由於大量的硅經淋濾而流失，鐵在硅鋁酸鹽土裡的含量增加。當其含量增大至能染紅硅鋁酸鹽土時，土就被染紅而形成紅土。所以，紅土，僅只能靠雨水淋濾而紅化，其它的江河湖泊及地下水，不可能達到這個目的。或者說，紅土化作用，只有靠雨水淋濾作用才可能完成。我國的雨水，主要集中長江以南區域，長江以北區域相對較少。所以，我國的紅土化作用，只可能發生於長江以南雨水較多的區域。

我們討論硅、鋁、鐵的溶解度時，認為鐵比硅的溶解度小，是講三氧化二鐵的溶解度比二氧化硅小。pH在4-6範圍內，二氧化鐵的溶解度遠大於二氧化硅。意思就是說，要通過雨水的淋濾作用逐漸將硅去掉，將鐵逐漸保留下來，以達到土裡鐵含量增加至能染紅土的目的，鐵必須是以三價氧化型的形式存在。若鐵是以二價還原性鐵存在的話，只可能有去鐵存硅作用，而不可能有去硅存鐵作用。二價還原性鐵，在氧氣濃度高的環境里，很容易氧化成三價氧化型鐵。而還原型環境條件下，三價型氧化型鐵，也有可能又被還原為二價還原型鐵。現在的大氣，是氧化性很強的大氣。所以，一旦鐵暴露於大氣中，鐵很容易被氧化。所以，暴露於大氣中，是保證鐵以三價氧化型存在的條件。若鐵長期處於缺氧的強還原性水裡或其它與大氣隔離的強還原性環境，鐵就有可能由氧化型轉化為還原型。這就是說，若某一區域的降雨量相當大，這有利於硅的淋濾丟失，鋁的留存富積。但若該區域一年四季都是雨季，沒有旱季。而該處的鐵，又恰好是以還原性的鐵的硫化物形式存在。硫化物具有很強的還原性，在硫化物轉化成硫酸時，會消耗大量的氧，就會使該區域由硫化亞鐵轉化的氧化亞鐵或氫氧化亞鐵等以還原型鐵存在。這樣，由於鐵不能及時轉化為氧化型鐵而不能保存下來。若我們先假設硫化物轉化成硫酸鹽的降pH作用不會使pH低於4，鋁將被子留存下來，而硅和鐵將被大量淋濾而丟失。若硫化物轉化為硫酸鹽時除使氧化環境變為還原環境外，還使pH降低，pH低於4，就會使鋁、鐵一道經淋濾而大量丟失，而留下硅及一些其它更難溶解的物質來。這就是說，降雨量大，是紅土化所必須的條件，但持續不斷的降雨，也不利於鐵的富積，從而不利於紅土化作用的進行，特別是母岩里的鐵是以硫化亞鐵等還原型礦物存在的時候，或者母岩或土的還原性比較強的時候更是如此。

若某區域降雨量大，且有明顯的雨季和旱季之分。旱季，土壤乾燥，大量氧氣進入土壤，將土裡的鐵氧化為三價氧化型鐵。若不是環境還原性太強，氧化成的氧化型三氧鐵，是很難再轉化成二價還原性鐵的。所以，一旦轉化成三價氧化型鐵，鐵就很難再溶解。到雨季，大量的雨水淋濾掉硅，將鐵、鋁等難溶物質保留下來。這樣雨季和旱季交替進行，是最有利於鐵的積累和硅的淋濾丟失的。就算母岩的鐵是以還原性的硫化亞鐵的形式存在的，在旱季的強氧化作用下，滲透帶里鐵也會及時轉化為三價氧化型鐵而得以保存。所以，降雨量大，且有旱、雨季之分的區域，是最有可能形成紅土化作用的區域。

因為紅化作用主要是去硅保鐵的作用。所以，影響硅溶解度的因素，都有可能影響土的紅化作用。其中，溫度就是一個很重要的因素，溫度能加速風化去硅作用(Coleman, 1962)。例如，當pH為5.5-8，0℃時非晶質二氧化硅的淋濾量是100mmol.L-1；當pH為6.5-7.5、22℃時，淋濾量上升為200 mmol.L-1(韓吟文和馬振東，2003)。這說明，高溫有利於硅淋濾(Coleman, 1962)，而低溫降低硅的淋濾作用。所以，降雨量大、有旱、雨季交替且溫度較高的熱帶區域，是紅土化作用最強的區域。

紅土化作用的紅化作用，歸根到底是提高土裡鐵含量的作用。只有當土裡的鐵含量達到能將土染成紅色的程度，紅化才算完成。因各種母岩的鐵含量並不是一樣的，有的岩石，如玄武岩等基性或超基性岩，本身含鐵量就相當高，只要適當的去硅富鐵作用，就可完成紅化作用。有的岩石，含鐵量相當高，甚至還沒有完成成土作用，所含的鐵就可將岩石染紅，從而形成紅化岩。而有的岩石，如貧鐵的花崗岩，鐵的含量相對較低，需經過相當長的時間作用，才能完成去硅富鐵作用而形成紅土。所以，不同的母岩，紅土化作用所需的時間是不一樣的：富鐵母岩，所需時間較短，貧鐵母岩，所需時間較長。

潛水面，對紅土化作用也有明顯的影響(Basu, 1965-66)。因為潛水面以下的地下水，主要以水平流動為主。水平流動流速慢，硅酸鹽里的硅，有充足的時間溶解。潛水面以下的地下水裡含有大量的各種各樣的硅。潛水面里的水裡的硅是飽和的。所以，不管潛水面以上的滲透帶有多厚。只要雨水進入潛水面，有去硅作用的雨水將變成沒有去硅能力的地下水。所以，雨水的去硅富鐵的紅化作用，只能到潛水面為止。潛水面以下的岩石可以風化成土，但絕不可能完成紅化作用。能完成紅化的只有位於潛水面以上的滲透帶才有可能。潛水面的高低，對紅土化作用有相當大的影響。若是山區地帶，落差太大，潛水面太低，滲透帶太厚，雨水流動太過迅速，不利於去硅作用，紅土化相對減弱，紅土層較薄，不利於所有滲透帶的紅化。同時由於雨水流失太快，成土作用減弱。再加上坡度大，形成的紅土，也不利於在原生處保存，易造成水土流失。這樣的區域，往往易形成一些次生紅土（紅土形成后或形成過程中，從原生處轉移至它處堆集而成的紅土）。若平原地帶，落差太小，潛水面高，滲透帶太薄，雖然有可能形成較厚的土層，但紅化作用較弱，也不利於厚層紅土的形成。比較有利的是落差不太大的丘陵地帶。這有利於形成高質量、較厚的紅土層，及形成較厚的風化殼礦藏。潛水面的變化，也對紅土化作用有相當大的影響。若潛水面逐漸上升，滲透帶將逐漸減薄，難以形成較厚的紅土層。若潛水面上升太快，短時期內，就有可能使紅土化作用停止。若潛水面下降，有利於紅土加厚。同時也有利紅土化作用持續時間延長。但過快速的潛水面下降，雖可以使紅土厚度增加，但紅土的紅化程度不高，難以形成高質量的紅土；就礦床形成來說，難以形成高質量的紅土化礦床。最佳的形式是，潛水面緩慢下降，下降速度剛好等於紅土化速度。這就最容易形成高質量的紅土，形成的紅土也最厚，紅土化作用維持時間也最長。

紅土剖面，我們將其分為原生剖面和次生剖面兩類。次生剖面就是說，該剖面已不位於原生地，是紅土形成后或紅化過程中，已轉移至其它地方形成的紅土堆積。該剖面一般位於紅土原生地落差大，潛水位低，重力或風力及其它機械作用強烈，已形成的紅土或正紅化的紅土，甚至是剛完成成土作用，或只是與原母岩分離，尚未完全完成成土作用的碎屑岩或土，因無法在原生地保存，被水力或其它力量轉移至它地而形成。這類紅土的最大特徵是紅土與紅土下岩石界線分明。紅土下岩石可與紅土母岩為同一岩種，也可與紅土母岩為不同岩種。紅土下岩石可有一定程度的風化作用，也可能沒有風化作用。若紅土下岩石風化作用相當強，並且已開始紅土化，那這種次生剖面就和原生剖面的結構基本相似了。由於紅土下岩石本身紅土化已相當強烈，已無法分清次生紅土與原生紅土的界線，這種次生剖面，一般也可看成是原生剖面了。

原生剖面，是指紅土化過程中，紅土基本沒有轉移，或上層紅土有一定的轉移，但至少還保留有從母岩至紅土逐漸演化的整個或大部剖面層次的剖面。所以，一個原生剖面，可以是完整剖面，也可以是不完整剖面。

不管母岩是什麼岩石，它在逐漸形成紅土的過程中，都是從風化逐漸開始的。風化，一般是從母岩的表層逐漸向內擴展的。通過風化（可以是物理風化，也可以是化學風化），礦物粒度逐漸變小，完成成土過程。成土后，或成土過程中，逐漸完成去硅富鐵作用，使土逐漸紅化。若經強烈的去硅富鐵作用，鐵的含量可能很高。在三氧化二鐵的形成過程中，可以對土粒進行膠結。所以，強烈去硅富鐵的風化殼，可以形成鐵帽。

這樣，一個完整的紅土化剖面，從上至下，就包括以下幾部分：

鐵帽層

紅土層

雜色土層

腐岩層

母岩層

因為雨水是從表及里向下流動，剛與表層接觸的雨水，根本不含硅，所以，它的溶硅能力最強。隨著雨逐漸向下運移，雨水裡的硅越來越多，這種水對硅的溶解能力越來越弱。所以，雨水從表及里逐漸向下運移的過程中，去硅能力逐漸降低。主要是這個原因，整個紅土剖面的風化強度和紅化強度，都是從表及里逐漸減弱。隨著紅土的逐漸紅化，已紅化土裡的硅被溶解的難度越來越大；這樣，雨水被硅飽和所經歷的土層厚度越來越大。這就使岩石的風化深度和紅化深度逐漸加深，土層厚度和紅土厚度都逐漸加厚。所以，紅土剖面的厚度，主要與降雨量有關，也與時間有關。降雨量越大，紅土化作用越強，紅土剖面越厚，降雨量越小，作用時間越短，紅土剖面越薄。若降雨量太小，或作用時間太短，就有可能不形成紅土了。

根據紅土化作用的原理，我國發生紅土化作用的主要區域應在海南、廣東、廣西南部等華南高溫多雨區域。但在我國貴州、雲南、湖南等溫度相對較低，濕度也不太大的西南碳酸鹽岩大量分佈區域，也有一定量的紅土分佈，這主要是由於碳酸鹽岩區域的特殊性決定的。下面，我們來分析碳酸鹽岩台地區域的特殊紅土化作用。

因為紅土化作用中的紅化作用，主要是化學風化作用。而成土作用，則是物理風化作用和化學風化作用的共同作用。若成土作用速度大於紅化速度（這時，物理風化應佔有很大比例），土層厚度將越來越厚，但僅有表層能夠紅化成紅土。若成土作用速度小於或等於紅化作用速度，潛水面以上的所有土層都將紅化，並且，未成土的母岩岩石表面都將紅化，形成紅色岩石。若成土作用主要由物理風化作用完成，成土作用速度小於紅化速度，但落差較大，原生風化面無法保留紅化層或土層，風化形成的土大部或全部被轉移，轉移速度大於風化速度和紅化作用速度間的差值，這樣的風化面也不可能形成紅土，風化面上僅有風化土存在。這就是造成湘西等地砂頁岩風化面不形成紅土，而紅土僅在碳酸鹽台地出現的原因。

湖南湘西等地，已界於我國紅土化作用的邊緣。雖然湘西的四季更為明顯，夏季多雨高溫，冬季乾旱少雨，比較適於紅化作用。但相對華南的廣東、海南和廣西來說，湘西的雨水量較少，溫度也較低。而湘西屬典型的山地地貌，落差較大。所以，整體來說，湘西的紅化作用遠小於華南地區。這使湘西的紅土不像華南，大範圍紅土連成片，而是紅土與砂土鑲嵌分佈。在砂頁岩分佈區，由於砂頁岩的物理風化成土作用相當強，大於當地紅化作用速度。所以，風化面上的紅化作用慢於成土作用。僅有表層紅化或根本沒有紅化。又因為山地落差大，因本身和雨水的重力作用和風力作用，剛紅化或尚未來得及紅化的粘土或砂土，迅速被轉移至它處，造成風化面上的紅化作用無法完成，無法形成紅土。轉移到它處的粘土或砂土，或其上面疊加新土的速度小於紅化作用速度，紅化作用有可能形成紅土。若其上疊加新土的速度大於紅化作用速度，該處的土也無法完成紅化作用而形成紅土。所以，整體來說，砂頁岩處，無法形成紅土或很少形成紅土。

湘西分佈有大量的碳酸鹽岩。碳酸鹽岩，較易經化學風化被雨水大量溶解。所以，就碳酸鹽岩風化速度來說，遠遠大於該地區的紅化作用。但是，碳酸鹽岩含硅鋁酸鹽少，溶解后留下的不溶性雜質較少，即化學風化后留下的土相當少。所以，就成土作用來說，碳酸鹽岩的成土速度遠小於該地區的紅化速度。所以，碳酸鹽岩分佈區域，碳酸鹽岩風化后留下的少量硅鋁酸鹽土，能被及時紅化。其實，只要該區域總成土量所導致的成土速度小於該區域的紅化速度，碳酸鹽分佈區的少量其它岩石風化形成的土，也能及時紅化。所以，不管是在原生處或次生處，碳酸鹽岩風化形成的土，都能及時紅化而形成紅土。所以，碳酸鹽岩地區的紅土，可以是碳酸鹽風化形成的土紅化而成，也可以是轉移至該處的其它母岩形成的粘土，或是鑲嵌在該碳酸鹽地區的其它岩石風化后形成的土紅化而成。這樣，就形成湘西特有的以砂頁岩分佈為主的區域，主要是砂土或雜色粘土，而以碳酸鹽岩分佈為主的區域，主要是紅粘土的地貌。