Латерит - это и почва, и тип породы, богатый железом и алюминием, и обычно считается, что он образовался в жарких и влажных тропических районах. Почти все латериты имеют ржаво-красную окраску из-за высокого содержания оксида железа . Они развиваются при интенсивном и продолжительном выветривании подстилающей материнской породы . Тропическое выветривание (латеризация) - это длительный процесс химического выветривания, в результате которого образуются почвы различной толщины, содержания, химического состава и минералогии руд. Большая часть земель, содержащих латериты, находится между тропиками Рака и Козерога .
Латерит обычно называют типом почвы, а также типом горных пород. Это и дальнейшие вариации в способах концептуализации латерита (например, также как полный профиль выветривания или теория выветривания) привели к призывам полностью отказаться от этого термина. По крайней мере, несколько исследователей [ кто? ], специализирующиеся на разработке реголита , посчитали, что вокруг названия возникла безнадежная путаница. Материал, который очень похож на индийский латерит, широко распространен во всем мире.
Исторически сложилось так, что латерит обрабатывали в форме кирпича и использовали в строительстве памятников. После 1000 г. н.э. строительство Ангкор-Вата и других объектов в Юго-Восточной Азии изменилось на прямоугольные храмовые ограды из латерита, кирпича и камня. С середины 1970-х годов на некоторых пробных участках дорог с битумным покрытием и небольшой протяженностью дороги вместо камня в качестве основы использовался латерит. Толстые слои латерита пористы и слабо проницаемы, поэтому они могут функционировать как водоносные горизонты в сельской местности. Доступные на местном уровне латериты использовались в кислотном растворе с последующим осаждением для удаления фосфора и тяжелых металлов на очистных сооружениях.
Латериты являются источником алюминиевой руды ; руда существует в основном в глинистых минералах и гидроксидах , гиббсите , бемите и диаспоре , который по составу напоминает боксит . В Северной Ирландии они когда - то при условии , основным источником железа и алюминия руд. Латеритовые руды также были одним из первых источников никеля .
Определение и физическое описание
Фрэнсис Бьюкенен-Гамильтон впервые описал и назвал образование латерита на юге Индии в 1807 году. [1] : 65 Он назвал его латерит от латинского слова later , что означает кирпич; Этот сильно уплотненный и зацементированный грунт можно легко разрезать на блоки в форме кирпича для строительства. [1] : 65 Слово «латерит» используется для обозначения горизонтов почвы, богатых полуторными оксидами . [2] Полуторный оксид - это оксид с тремя атомами кислорода и двумя атомами металла. Он также использовался для любых красноватых почв на поверхности Земли или вблизи нее. [2]
Покрытия латерита толстые в стабильных областях Западно-Эфиопского щита , на кратонах Южно-Американской плиты и на Австралийском щите . [3] : 1 В Мадхья-Прадеше , Индия, латерит, покрывающий плато, имеет толщину 30 м (100 футов). [4] : 554 Латериты могут быть мягкими и легко разбиваемыми на более мелкие части, либо твердыми и физически стойкими. Породы фундамента залегают под толстым слоем выветривания и редко обнажаются. [3] : 1 Латеритные почвы образуют самую верхнюю часть латеритного покрова.
Формирование
Тропическое выветривание (латеризация) - это длительный процесс химического выветривания, который приводит к широкому разнообразию толщины, содержания, химического состава и минералогии руд образующихся почв. [5] : 3 Первыми продуктами выветривания являются каолинизированные породы, называемые сапролитами . [6] Период активной латеризации простирался примерно от середины третичного до середины четвертичного периода (от 35 до 1,5 миллионов лет назад). [5] : 3 Статистический анализ показывает, что переход средних значений и уровней дисперсии 18 O в середине плейстоцена был резким. [7] Похоже, это резкое изменение было глобальным и в основном представляет собой увеличение массы льда; примерно в то же время произошло резкое понижение температуры поверхности моря; эти два изменения указывают на внезапное глобальное похолодание. [7] Скорость латеризации снизилась бы с резким охлаждением Земли. Выветривание в тропическом климате продолжается и по сей день, но в меньшей степени. [5] : 3
Латериты образуются в результате выщелачивания материнских осадочных пород ( песчаников , глин , известняков ); метаморфические породы ( сланцы , гнейсы , мигматиты ); магматические породы ( граниты , базальты , габбро , перидотиты ); и минерализованные проторуды; [3] : 5, в результате чего остаются более нерастворимые ионы, в основном железо и алюминий. Механизм выщелачивания включает кислотное растворение решетки основного минерала с последующим гидролизом и осаждением нерастворимых оксидов и сульфатов железа, алюминия и кремнезема в условиях высоких температур [8] влажного субтропического муссонного климата . [9]
Важным признаком образования латерита является повторение влажного и сухого сезонов . [10] Камни выщелачиваются просачивающейся дождевой водой во время сезона дождей; полученный раствор, содержащий выщелоченные ионы, выносится на поверхность за счет капиллярного действия в сухой сезон. [10] Эти ионы образуют растворимые солевые соединения, которые высыхают на поверхности; эти соли вымываются во время следующего сезона дождей. [10] Образование латерита благоприятно для низких топографических рельефов с пологими гребнями и плато, что предотвращает эрозию поверхностного покрова. [5] : 4 Зона реакции, где породы контактируют с водой - от самого низкого до самого высокого уровня грунтовых вод - постепенно обедняется легко выщелачиваемыми ионами натрия , калия , кальция и магния . [10] Решение этих ионов может иметь правильный рН , чтобы растворить преимущественно оксид кремния , а не оксиды алюминия и оксиды железа . [10]
Минералогический и химический состав латеритов зависит от их материнских пород. [3] : 6 Латериты состоят в основном из кварца , циркона и оксидов титана , железа, олова , алюминия и марганца , которые остаются в процессе выветривания. [3] : 7 Кварц - самый распространенный реликтовый минерал материнской породы. [3] : 7
Латериты значительно различаются в зависимости от их местоположения, климата и глубины. [8] Основными минералами-хозяевами никеля и кобальта могут быть оксиды железа , глинистые минералы или оксиды марганца . [8] Оксиды железа получают из основных магматических пород и других богатых железом горных пород; бокситы происходят из гранитных магматических пород и других бедных железом горных пород. [10] Никелевые латериты встречаются в зонах земли, которые пережили длительное тропическое выветривание ультраосновных пород, содержащих ферромагнезиальные минералы оливин , пироксен и амфибол . [5] : 3
Локации
Ив Тарди из Французского национального политехнического института Тулузы и Национального центра научных исследований подсчитал, что латериты покрывают около одной трети континентальной суши Земли. [3] : 1 Латеритные почвы - это подпочвы экваториальных лесов, саванн влажных тропических регионов и сахелианских степей . [3] : 1 Они покрывают большую часть суши между тропиками Рака и Козерога; районы, не охваченные этими широтами, включают крайнюю западную часть Южной Америки, юго-западную часть Африки, пустынные районы северо-центральной Африки, Аравийский полуостров и внутренние районы Австралии. [3] : 2
Некоторые из самых старых и наиболее деформированных ультраосновных пород, подвергшихся латеризации, обнаружены в сложных докембрийских щитах в Бразилии и Австралии. [5] : 3 Более мелкие сильно деформированные интрузивы альпийского типа сформировали латеритные профили в Гватемале, Колумбии, Центральной Европе, Индии и Бирме. [5] : 3 Большие надвиги мезозойских островных дуг и зон континентальных столкновений подверглись латеризации в Новой Каледонии, на Кубе, в Индонезии и на Филиппинах. [5] : 3 латерита отражают прошлые погодные условия; [2] латериты, которые встречаются в современных нетропических областях, являются продуктами прошлых геологических эпох , когда эта область находилась около экватора. Современный латерит, встречающийся за пределами влажных тропиков, считается индикатором климатических изменений, континентального дрейфа или их комбинации. [11]
Использует
сельское хозяйство
Латеритные почвы имеют высокое содержание глины, что означает, что они обладают более высокой емкостью катионного обмена и водоудерживающей способностью, чем песчаные почвы. Это потому, что частицы такие маленькие, вода задерживается между ними. После дождя вода медленно проникает в почву. Пальмы реже страдают от засухи, потому что дождевая вода удерживается в почве. Однако, если структура латеритных почв ухудшается, на поверхности может образоваться твердая корка, которая препятствует проникновению воды, появлению всходов и приводит к увеличению стока. Такие почвы можно восстановить с помощью системы, называемой «биомелиорация деградированных земель». Это включает использование местных методов сбора воды (таких как посадочные ямы и траншеи), внесение остатков животных и растений, а также посадку ценных фруктовых деревьев и местных овощных культур, устойчивых к условиям засухи. Они хороши для выращивания масличных пальм, чая, кофе и орехов кешью. Международный научно - исследовательский институт по сельскохозяйственным культурам для полузасушливых тропиков ( ИКРИСАТ ) использовал эту систему для реабилитации деградированной латеритных почв в Нигере и увеличения Smallholder доходов фермеров. [12] это используется в Карнатаке.
Строительные блоки
Во влажном состоянии латериты легко разрезать лопатой на блоки обычного размера. [3] : 1 Латерит добывается, когда он находится ниже уровня грунтовых вод, поэтому он влажный и мягкий. [13] Под воздействием воздуха он постепенно затвердевает по мере испарения влаги между плоскими частицами глины и более крупных солей железа [10], которые образуют жесткую решетчатую структуру [13] : 158 и становятся устойчивыми к атмосферным условиям. [3] : 1 Предполагается, что искусство добычи латеритного материала в каменной кладке пришло с Индийского субконтинента. [ требуется разъяснение ] [14]
После 1000 г. н.э. ангкорское строительство изменилось с круглых или неправильных земляных стен на прямоугольные храмовые ограды из латерита, кирпича и камня. [15] : 3 Географические исследования показывают районы, в которых есть ряды из латеритных камней, которые могут быть фундаментами храмов, которые не сохранились. [15] : 4 Кхмеры построили памятники Ангкору, широко распространенные в Камбодже и Таиланде, между IX и XIII веками. [16] : 209 В качестве каменных материалов использовались песчаник и латерит; кирпич использовался в памятниках, построенных в IX и X веках. [16] : 210 Можно выделить два типа латерита; оба типа состоят из минералов каолинита, кварца, гематита и гетита. [16] : 211 Между двумя латеритами были измерены различия в количестве второстепенных элементов: мышьяка, сурьмы, ванадия и стронция. [16] : 211
Ангкор-Ват, расположенный на территории современной Камбоджи, является крупнейшим религиозным сооружением, построенным Сурьяварманом II , правившим Кхмерской империей с 1112 по 1152 годы. [17] : 39 Это объект всемирного наследия. [17] : 39 Песчаник, из которого строится Ангкор-Ват, представляет собой мезозойский песчаник, добытый в горах Пном Кулен, примерно в 40 км от храма. [18] Фундамент и внутренние части храма содержат блоки латерита за поверхностью песчаника. [18] Кладка была заложена без швов. [18]
Дорожно-строительная
Французские дороги с твердым покрытием в Камбодже, Таиланде и Вьетнаме с использованием латерита, щебня или гравия. [19] Кения, в середине 1970-х, и Малави, в середине 1980-х, построили пробные участки дорог с битумным покрытием малой мощности, используя латерит вместо камня в качестве основного слоя. [20] Латерит не соответствовал никаким принятым спецификациям, но показал себя одинаково хорошо по сравнению с прилегающими участками дороги, использующими камень или другой стабилизированный материал в качестве основы. [20] В 1984 году за счет использования латерита таким способом в Малави было сэкономлено 40 000 долларов США на 1 км (0,62 мили). [20]
Водоснабжение
Коренная порода в тропических зонах часто состоит из гранита, гнейса, сланца или песчаника; толстый слой латерита пористый и слабопроницаемый, поэтому он может функционировать как водоносный горизонт в сельской местности. [3] : 2 Одним из примеров является водоносный горизонт Юго-Западного Латерита (Кабук) в Шри-Ланке. [21] : 1 Этот водоносный горизонт находится на юго-западной границе Шри-Ланки, с узкими неглубокими водоносными горизонтами на прибрежных песках между ним и океаном. [21] : 4 Обладает значительной водоудерживающей способностью в зависимости от глубины пласта. [21] : 1 Водоносный горизонт в этом латерите быстро пополняется дождями в апреле – мае, которые следуют за сухим сезоном февраля – марта, и продолжает заполняться муссонными дождями. [21] : 10 Уровень грунтовых вод понижается медленно и несколько раз пополняется в течение остальной части года. [21] : 13 В некоторых пригородах с высокой плотностью населения уровень грунтовых вод может опускаться до 15 м (50 футов) ниже уровня земли в течение длительного засушливого периода, длившегося более 65 дней. [21] : 13 Латериты водоносного горизонта Кабук поддерживают относительно неглубокие водоносные горизонты, доступные для рытья колодцев. [21] : 10
Очистки сточных вод
В Северной Ирландии обогащение озер фосфором за счет сельского хозяйства представляет собой серьезную проблему. [22] Доступный на местном уровне латерит - низкосортный боксит, богатый железом и алюминием - используется в растворе кислоты с последующим осаждением для удаления фосфора и тяжелых металлов на нескольких очистных сооружениях. [22] Для удаления фосфора рекомендуются твердые среды, богатые кальцием, железом и алюминием. [22] Исследование, в котором использовались как лабораторные тесты, так и экспериментально построенные водно-болотные угодья, сообщает об эффективности гранулированного латерита в удалении фосфора и тяжелых металлов из фильтрата полигонов . [22] Первоначальные лабораторные исследования показывают, что латерит способен удалять фосфор из раствора на 99%. [22] Пилотная экспериментальная установка, содержащая латерит, достигла 96% удаления фосфора. [22] Это удаление больше, чем в других системах. [22] Первоначальное удаление алюминия и железа на пилотных предприятиях достигло 85% и 98% соответственно. [22] Фильтрующие колонки с латеритом удалили достаточно кадмия , хрома и привели к необнаруживаемым концентрациям. [22] Существует возможное применение этой недорогой, низкотехнологичной, визуально ненавязчивой и эффективной системы для сельской местности с точечными рассредоточенными источниками загрязнения. [22]
Руды
Руды сосредоточены в металлоносных латеритах; алюминий содержится в бокситах , железо и марганец - в богатых железом твердых корках, никель и медь - в разрушенных породах, а золото - в пятнистых глинах. [3] : 2
Боксит
Бокситовая руда является основным источником алюминия. [1] : 65 Бокситы - это разновидность латерита (остаточная осадочная порода), поэтому у него нет точной химической формулы. [23] Он состоит в основном из минералов гидратированного оксида алюминия, таких как гиббсит [Al (OH) 3 или Al 2 O 3 . 3H 2 O)] в более новых тропических отложениях; в более старых субтропических месторождениях умеренного климата основными минералами являются бемит [γ-AlO (OH) или Al 2 O 3 .H 2 O] и некоторое количество диаспора [α-AlO (OH) или Al 2 O 3 .H 2 O]. [23] Средний химический состав боксита по весу составляет от 45 до 60% Al 2 O 3 и от 20 до 30% Fe 2 O 3 . [23] Оставшаяся масса состоит из кремнезема (кварц, халцедон и каолинит ), карбонатов ( кальцит , магнезит и доломит ), диоксида титана и воды. [23] Бокситы, представляющие экономический интерес, должны быть с низким содержанием каолинита. [6] Образование латеритных бокситов происходит во всем мире на прибрежных равнинах мелового и третичного возраста возрастом 145–2 миллиона лет . [24] Бокситы образуют удлиненные пояса, иногда длиной в сотни километров, параллельные береговой линии нижнего третичного периода в Индии и Южной Америке; их распространение не связано с конкретным минералогическим составом материнской породы. [24] Многие бокситы высокого уровня сформированы на прибрежных равнинах, которые впоследствии были подняты до их нынешней высоты. [24]
Утюг
Базальтовые латериты Северной Ирландии образовались в результате обширного химического выветривания базальтов в период вулканической активности. [9] Они достигают максимальной толщины 30 м (100 футов) и когда-то служили основным источником железной и алюминиевой руды. [9] Просачивающиеся воды вызвали деградацию исходного базальта, и предпочтительное осаждение кислой водой через решетку оставило железную и алюминиевую руды. [9] Первичный оливин , полевой шпат плагиоклаза и авгит были последовательно разрушены и заменены минеральной ассоциацией, состоящей из гематита , гиббсита , гетита , анатаза , галлуазита и каолинита . [9]
Никель
Латеритовые руды были основным источником раннего никеля. [5] : 1 Богатые залежи латерита в Новой Каледонии начали добывать в конце 19 века для производства белого металла . [5] : 1 Открытие сульфидных месторождений Садбери , Онтарио, Канада, в начале 20-го века сместило акцент на сульфиды для извлечения никеля. [5] : 1 Около 70% наземных ресурсов никеля на Земле содержится в латеритах; в настоящее время на них приходится около 40% мирового производства никеля. [5] : 1 В 1950 г. никель из латерита составлял менее 10% от общего объема производства, в 2003 г. - 42%, а к 2012 г. ожидалось, что доля никеля из латерита составит 51%. [5] : 1 Четыре основных региона в мире с наибольшими ресурсами никелевого латерита - это Новая Каледония с 21%; Австралия - 20%; Филиппины - 17%; и Индонезия с 12%. [5] : 4
Смотрите также
- Феррикрит - каменистые частицы, скопившиеся в породе окисленными соединениями железа из грунтовых вод.
- Оксисол - тип почвы, известный тем, что он встречается в тропических лесах.
- Плинтосол - тип почвы, богатой железом
Рекомендации
- ^ a b c Терстон, Эдгар (1913). Президентство Мадраса, Майсур, Кург и ассоциированные государства, провинциальные географии Индии . Издательство Кембриджского университета . Проверено 6 апреля 2010 года .
- ^ а б в Helgren, Дэвид М .; Бутцер, Карл В. Бутцер (октябрь 1977 г.). «Палеопочвы Южного Кейп-Коста, Южная Африка: Последствия для определения, генезиса и возраста латерита». Географическое обозрение . 67 (4): 430–445. DOI : 10.2307 / 213626 . JSTOR 213626 .
- ^ Б с д е е г ч я J к л м Тарди, Ив (1997). Петрология латеритов и тропических почв . ISBN 978-90-5410-678-4. Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ Чоудхури, М. К. Рой; Венкатеш, В .; Анандалвар, Массачусетс; Пол, ДК (11 мая 1965 г.). Последние представления о происхождении индийского латерита (PDF) (Отчет). Геологическая служба Индии, Калькутта. Архивировано из оригинального (PDF) 16 марта 2012 года . Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ Б с д е е г ч я J к л м н Dalvi, Ashok D .; Бэкон, В. Гордон; Осборн, Роберт К. (7–10 марта 2004 г.). Прошлое и будущее никелевых латеритов (PDF) (Отчет). PDAC 2004 International Convention, Trade Show & Investors Exchange. Архивировано из оригинального (PDF) 04.11.2009 . Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ а б Schellmann, W. "Введение в латерит" .
- ^ а б Мааш, К.А. (февраль 1988 г.). «Статистическое обнаружение переходного периода среднего плейстоцена». Климатическая динамика . 2 (3): 133–143. Bibcode : 1988ClDy .... 2..133M . DOI : 10.1007 / BF01053471 . ISSN 0930-7575 . S2CID 129849310 .
- ^ а б в Уиттингтон, Б.И.; Мьюир, Д. (октябрь 2000 г.). «Кислотное выщелачивание никелевых латеритов под давлением: обзор». Обзор переработки полезных ископаемых и добывающей металлургии . 21 (6): 527–599. DOI : 10.1080 / 08827500008914177 . S2CID 96783165 .
- ^ а б в г д Hill, IG; Worden, RH; Мейган, И.Г. (1 мая 2000 г.). «Геохимическая эволюция палеолатерита: межбазальтовая формация, Северная Ирландия». Химическая геология . 166 (1–2): 65–84. Bibcode : 2000ChGeo.166 ... 65H . DOI : 10.1016 / S0009-2541 (99) 00179-5 .
- ^ Б с д е е г Ямагути, Косей Э. (2003–2004). Изотопный состав железа и оксида железа как мера взаимодействия воды и породы: пример из докембрийского тропического латерита в Ботсване (PDF) (отчет). Передовые исследования эволюции Земли. 2 . п. 3 . Проверено 17 апреля 2010 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Бурман, Р.П. (август 1993 г.). «Многолетние проблемы в изучении латерита: обзор». Австралийский журнал наук о Земле . 40 (4): 387–401. Bibcode : 1993AuJES..40..387B . DOI : 10.1080 / 08120099308728090 .
- ^ Bio-мелиоративный - Преобразование деградированных латеритных почв на продуктивные земли , сельский 21 марта 2013.
- ^ а б Энгельхардт, Ричард А. Новые направления археологических исследований на равнине Ангкор: использование технологии дистанционного зондирования для исследования древней кхмерской экологической инженерии (отчет). ЮНЕСКО. п. 8. Архивировано из оригинала на 2009-09-22 . Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ Скалы, Дэвид (май 2009 г.). «Древние кхмерские карьеры песчаника Аркозе для создания монументальной архитектуры и скульптуры» (PDF) . Труды Третьего Международного конгресса по истории строительства: 1235 . Проверено 17 апреля 2010 года . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь )[ постоянная мертвая ссылка ] - ^ а б Уэлч, Дэвид. «Археологические свидетельства политической и экономической организации кхмерского государства» . Международный институт археологических исследований. Архивировано из оригинала на 2009-09-19 . Проверено 17 апреля 2010 года . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ а б в г Uchinda, E .; Кунин, О .; Shimoda, I .; Suda, C .; Накагава, Т. (2003). «Процесс строительства памятников Ангкора, выясненный с помощью магнитной восприимчивости песчаника» (PDF) . Археометрия . 45 (2): 221–232. CiteSeerX 10.1.1.492.4177 . DOI : 10.1111 / 1475-4754.00105 . Архивировано из оригинального (PDF) 20 июля 2011 года . Проверено 6 мая 2010 года .
- ^ а б Варагай, Тэцуя; Катагири, Масао; Мива, Сатору (2006). Предварительное исследование зависимости от направления разрушения колонн песчаника в первой галерее Ангкор-Вата (PDF) (Отчет). Труды Института естественных наук Университета Нихон . Проверено 6 мая 2010 года .
- ^ а б в Siedel, H .; Plehwe-Leisen, E. v .; Лейзен, Х. (2008). Соляная нагрузка и разрушение песчаника в храме Ангкор-Ват, Камбоджа (PDF) (Отчет). 11-й Международный конгресс по износу и сохранению камня, Торунь, Польша. Я . п. 268 . Проверено 6 мая 2010 года .
- ^ Сари, Бетти Росита (2004). «Торговый путь в приграничных районах Камбоджи и Таиланда: проблемы и возможности» . Журнал Masyarakat Indonesia : 6 . Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ а б в Грейс, Генри (сентябрь 1991 г.). «Исследования в Кении и Малави с использованием латерита в качестве основы для дорог с битумным покрытием». Журнал «Геотехническая и геологическая инженерия» . 9 (3–4): 183–195. DOI : 10.1007 / BF00881740 . S2CID 128492633 .
- ^ Б с д е е г Панабокке, ЧР; Перера, APGRL (январь 2005 г.). Ресурсы подземных вод Шри-Ланки (PDF) (Отчет). Совет по водным ресурсам . Проверено 17 апреля 2010 года .
- ^ Б с д е е г ч я J Дерево, РБ; McAtamney, CF (декабрь 1996 г.). «Построенные водно-болотные угодья для очистки сточных вод: использование латерита в слое среды для удаления фосфора и тяжелых металлов». Hydrobiologia . 340 (1–3): 323–331. DOI : 10.1007 / BF00012776 .
- ^ а б в г Кардарелли, Франсуа (2008). Справочник по материалам: краткий справочник по настольному компьютеру . Springer. п. 601 . ISBN 9781846286681.
- ^ а б в Валетон, Ида (1983). «Палеоокружение латеритных бокситов с вертикальной и латеральной дифференциацией» . Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 11 (1): 77–90. Bibcode : 1983GSLSP..11 ... 77V . DOI : 10,1144 / gsl.sp.1983.011.01.10 . S2CID 128495695 . Проверено 17 апреля 2010 года .