石膏積聚作用是指土壤或母質中次生石膏(硫酸鈣)的積聚過程。在乾旱、半乾旱氣候條件下,地下水中常含有高濃度的硫酸鹽類(大部分為硫酸鈣),在蒸發量很大的情況下,硫酸鈣溶液隨毛細管水或蒸發水上升,濃度隨之增加達飽和,到土壤剖面的某一部位沉澱並析出,形成次生石膏(CaS04·2H20)結晶積聚在該部位。次生石膏也可以由地下水的硫酸鹽溶液和土壤中的碳酸鈣反應而產生。
土壤剖面中石膏積聚量逐漸增大,形成局部新生體。現代形成的石膏新生體大多呈白色粉末、霜花狀和脈紋狀。石膏繼續積聚,最終會在積聚部位形成石膏層,甚至石膏磐(石膏含量超過50%)。在中國土壤系統分類中,石膏層或超石膏層都是分類診斷層。一般來說,隨著氣候乾旱程度加劇,土壤中的石膏積聚量增加,石膏層變厚,埋藏深度上移。