利用野外调查与观察、电镜观察和X-射线衍射法,对西安市蓝田县白鹿塬东端安村北约1km的第四纪黄土-古土壤剖面(34°17'N, 109°32'E)中第4层古土壤(S_4)的铁锰结核样品进行了实验分析。整个S_4古土壤风化剖面厚度为5.6m,粘化层的厚度为1.5m,在S_4古土壤层下部5.0?5.6m深度范围发现了具有指示当时土壤水分含量、地下水富集、水分循环等作用的针铁矿(a-FeO(OH))与铁锰结核富集层。针铁矿呈褐黄色薄膜分布于土体表面。含针铁矿的铁锰结核呈黑褐色球形,电镜下主要呈颗粒状、球形和呈菊花形等形态。针铁矿和铁锰结核呈层分布在同一层位,形成于当时的地下水位附近。在铁锰结核样品中,针铁矿含量为0.9%~3.3%,粘土矿物伊利石含量为6.0% ~ 15.5%,高岭石含量为2% -5%,石英含量为61.1%~66.6%, 斜长石含量10% ~ 16.4%, 钾长石含量3.8%-6.0%。针铁矿与铁锰结核的发育和迁移深度指示,在西安蓝田安村附近S_4古土壤发育时期,年降水量至少为900mm,且重力水分布深度达到了5.6m,5.6m深度范围内的含水量大于25%,在针铁矿和铁锰结核发育层位,含水量接近饱和。当时土壤水分含量很充足,土壤水分平衡为正,有较多水分补给地下水,适于茂盛森林植被发育。研究显示,组成铁锰结核的物质成分来自S_4古土壤粘化层中高价铁锰氧化物迁移,并随着地下水位的升降而发生还原和氧化聚集形成。