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长江三角洲第一硬土层是古土壤层，是长江河漫滩型沉积物，其形成经历多次沉积和成土过程。硬土层中的铁锰结核以菱铁矿、菱锰矿和褐铁矿为主，通过铁锰元素离子和矿物Eh-pH稳定关系分析，最有利于菱锰矿和菱铁矿结核生成的条件是：Eh〈O且pH〉8。成土期处于末次冰期低海面、气候寒冷干燥期，土壤的化学过程是以氧化作用为主，是褐铁矿等氧化性矿物形成时期；冰后期海相层的沉积覆盖使土壤层进入成岩阶段，土壤层的化学过程以还原作用为主，成岩过程是铁锰碳酸盐结核的主要生成期。