Munsell Colors of Soils Simulated by Mixtures of Goethite and Hematite with Kaolinite

The colors and color patterns of soils are widely used to infer other soil properties. It is desirable to understand, at least semiquantitatively, the effect various pigments have on soil color. The purpose of this study was to determine how hematite and goethite pigments influence soil color. We prepared simulated soil mixtures consisting of kaolinite and 2.5, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, and 1000 g kg−1 of pigment (either a synthetic goethite, one of two synthetic hematites, or a mixture of goethite and hematite). We determined the reflectance spectra of the samples, and calculated their colors in the Munsell system. For hematite and goethite pigments mixed with kaolinite, more than half of the change in hue occurred as the Hm/(Hm+Gt) ratio increased from 0 to 0.25, and hue changed relatively little as the Hm/(Hm+Gt) ratio increased from 0.50 to 1.00. Most of the change in color occurred as pigment content increased from 2.5 to 160 g kg−1. Doubling of pigment content from 160 to 320 g kg−1 had very little impact on the colors of the mixtures, while further increases in pigment content between 320 and 1000 g kg−1 caused some changes in color, but less than for the 2.5 to 160 g kg−1 range. A one unit increase in chroma corresponded approximately to a doubling of pigment content in the series 2.5, 5, 10, 20, 40, 80, 160 g kg−1 for the goethite as well as the hematite pigments studied. For one hematite, hues became progressively redder and changed by more than 5 units of hue as pigment content increased from 0.25 to 160 g kg−1. Munsell-Farben von Boden simuliert durch Mischungen von Goethit und Hamatit mit Kaolinit Farben und Farbmuster von Boden werden haufig verwendet, um andere Bodeneigenschaften abzuleiten. Hierfur ware es wunschenswert, den Einflus verschiedener Pigmente auf die Bodenfarbe zumindest semi-quantitativ zu verstehen. Ziel dieser Arbeit war es zu ermitteln, wie Hamatit- und Goethitpigmente die Bodenfarbe beeinflussen. Wir stellten simulierte Bodenmischungen her mit Kaolinit und 2.5, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640 und 1000 g kg−1 Pigment (entweder synthetischer Goethit, einer von zwei synthetischen Hamatiten, oder Mischungen aus Goethit und Hamatit). Wir masen die Reflexionsspektren dieser Proben und berechneten deren Farben im Munsell-System. Bei den mit Kaolinit gemischten Pigmenten Hamatit und Goethit anderte sich der Farbton (hue) um mehr als die Halfte bei einer Anderung des Verhaltnisses Hm/(Hm+Gt) von 0 auf 0.25, wahrend sich zwischen 0.5 und 1.0 der Farbton nur mehr wenig anderte. Die starksten Veranderungen in der Farbe traten auf, wenn sich die Pigmentgehalte von 2.5 auf 160 g kg−1 erhohten. Eine Verdoppelung der Pigmentgehalte von 160 auf 320 g kg−1 beeinfluste die Farbe der Mischungen nur sehr wenig. Eine weitere Steigerung auf 1000 g kg−1 verursachte dagegen eine geringe Farbanderung, wenngleich diese Anderung geringer war als im Bereich zwischen 2.5 und 160 g kg−1. In der Serie 2.5, 5, 10, 20, 40, 80 und 160 g kg−1 entsprach die Verdoppelung der Pigmentgehalte (sowohl bei Goethit als auch bei beiden Hamatiten) einer Zunahme der Farbsattigung (chroma) um ungefahr eine Einheit. Bei einem der beiden Hamatite wurde der Farbton zunehmend roter und anderte sich um mehr als 5 Farbtoneinheiten, als die Pigmentgehalte von 2.5 auf 160 g kg−1 anstiegen.