Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с латеритной почвы )
Перейти к навигации Перейти к поиску
This monument is constructed of laterite brickstones. It commemorates Buchanan who first described laterite at this site.
Памятник из латеритных кирпичей в Ангадипураме , Керала , Индия, который увековечивает то, что латерит был впервые описан и обсужден Бьюкенен-Гамильтоном в 1807 году.

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, который приводит к широкому разнообразию толщины, содержания, химического состава и минералогии руд образующихся почв. 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 нарезали на кирпичи 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 [ править ]

Латерит в Сан Тай , Ханой , Вьетнам .

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 [ править ]

Латерит часто находится под остаточными почвами.
Слои почвы, от почвы до коренных пород: A представляет собой почву ; B представляет собой латерит, реголит ; C представляет собой сапролит , менее выветренный реголит; ниже C - коренная порода

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]Кажется, 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 с меньшей скоростью. [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 минерала- хозяина. решетки 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] : 4Зона 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

Места [ править ]

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] : 1Они 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 сильно 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, Кубе, Индонезии и на Филиппинах. [5] : 3 латерита отражают прошлые погодные условия; [2]латериты, которые встречаются в современных нетропических областях, являются продуктами прежних геологических эпох , когда эта область находилась недалеко от экватора. Современные латериты, встречающиеся за пределами влажных тропиков, считаются индикаторами климатических изменений, континентального дрейфа или их комбинации. [11]

Использует [ редактировать ]

Сельское хозяйство [ править ]

Латеритные почвы имеют высокое содержание глины, что означает, что они имеют более высокую емкость катионного обмена.и водоудерживающая способность, чем песчаные почвы. Это потому, что частицы настолько малы, что вода остается 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, используя систему, называемую «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 масличной пальмы, чая,выращивание кофе и кешью. ВМеждународный научно-исследовательский институт сельскохозяйственных культур полузасушливых тропиков ( ICRISAT ) использовал эту систему для восстановления деградированных латеритных почв в Нигере и увеличения доходов мелких фермеров. [12] это используется в Карнатаке.

Строительные блоки [ править ]

Резка латеритного кирпича в Ангадипураме, Индия
Пример строительства с латеритом в Пре-Рупе , Ангкор , Камбоджа .

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 латеритного камня, 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 Two types of laterite can be identified; both types consist of the minerals kaolinite, quartz, hematite and goethite.[16]:211 Differences in the amounts of minor elements arsenic, antimony, vanadium and strontium were measured between the two laterites.[16]:211

Angkor Wat—located in present-day Cambodia—is the largest religious structure built by Suryavarman II, who ruled the Khmer Empire from 1112 to 1152.[17]:39 It is a World Heritage site.[17]:39 The sandstone used for the building of Angkor Wat is Mesozoic sandstone quarried in the Phnom Kulen Mountains, about 40 km (25 mi) away from the temple.[18] The foundations and internal parts of the temple contain laterite blocks behind the sandstone surface.[18] The masonry was laid without joint mortar.[18]

Road building[edit]

Laterite road near Kounkane, Upper Casamance, Senegal

The French surfaced roads in the Cambodia, Thailand and Vietnam area with crushed laterite, stone or gravel.[19] Kenya, during the mid-1970s, and Malawi, during the mid-1980s, constructed trial sections of bituminous-surfaced low-volume roads using laterite in place of stone as a base course.[20] The laterite did not conform with any accepted specifications but performed equally well when compared with adjoining sections of road using stone or other stabilized material as a base.[20] In 1984 US$40,000 per 1 km (0.62 mi) was saved in Malawi by using laterite in this way.[20]

Water supply[edit]

Bedrock in tropical zones is often granite, gneiss, schist or sandstone; the thick laterite layer is porous and slightly permeable so the layer can function as an aquifer in rural areas.[3]:2 One example is the Southwestern Laterite (Cabook) Aquifer in Sri Lanka.[21]:1 This aquifer is on the southwest border of Sri Lanka, with the narrow Shallow Aquifers on Coastal Sands between it and the ocean.[21]:4 It has considerable water-holding capacity, depending on the depth of the formation.[21]:1 The aquifer in this laterite recharges rapidly with the rains of April–May which follow the dry season of February–March, and continues to fill with the monsoon rains.[21]:10 The water table recedes slowly and is recharged several times during the rest of the year.[21]:13 In some high-density suburban areas the water table could recede to 15 m (50 ft) below ground level during a prolonged dry period of more than 65 days.[21]:13 The Cabook Aquifer laterites support relatively shallow aquifers that are accessible to dug wells.[21]:10

Waste water treatment[edit]

In Northern Ireland, phosphorus enrichment of lakes due to agriculture is a significant problem.[22] Locally available laterite—a low-grade bauxite rich in iron and aluminum—is used in acid solution, followed by precipitation to remove phosphorus and heavy metals at several sewage treatment facilities.[22] Calcium-, iron- and aluminum-rich solid media are recommended for phosphorus removal.[22] A study, using both laboratory tests and pilot-scale constructed wetlands, reports the effectiveness of granular laterite in removing phosphorus and heavy metals from landfill leachate.[22] Initial laboratory studies show that laterite is capable of 99% removal of phosphorus from solution.[22] A pilot-scale experimental facility containing laterite achieved 96% removal of phosphorus.[22] This removal is greater than reported in other systems.[22] Initial removals of aluminum and iron by pilot-scale facilities have been up to 85% and 98% respectively.[22] Percolating columns of laterite removed enough cadmium, chromium and lead to undetectable concentrations.[22] There is a possible application of this low-cost, low-technology, visually unobtrusive, efficient system for rural areas with dispersed point sources of pollution.[22]

Ores[edit]

Cretaceous iron-rich laterite (the dark unit) in Hamakhtesh Hagadol, southern Israel.

Ores are concentrated in metalliferous laterites; aluminum is found in bauxites, iron and manganese are found in iron-rich hard crusts, nickel and copper are found in disintegrated rocks, and gold is found in mottled clays.[3]:2

Bauxite[edit]

Bauxite on white kaolinitic sandstone at Pera Head, Weipa, Australia
The dark veins are precipitated iron within kaolinized basalt near Hungen, Vogelsberg, Germany.

Bauxite ore is the main source for aluminum.[1]:65 Bauxite is a variety of laterite (residual sedimentary rock), so it has no precise chemical formula.[23] It is composed mainly of hydrated alumina minerals such as gibbsite [Al(OH)3 or Al2O3 . 3H2O)] in newer tropical deposits; in older subtropical, temperate deposits the major minerals are boehmite [γ-AlO(OH) or Al2O3.H2O] and some diaspore [α-AlO(OH) or Al2O3.H2O].[23] The average chemical composition of bauxite, by weight, is 45 to 60% Al2O3 and 20 to 30% Fe2O3.[23] The remaining weight consists of silicas (quartz, chalcedony and kaolinite), carbonates (calcite, magnesite and dolomite), titanium dioxide and water.[23] Bauxites of economical interest must be low in kaolinite.[6] Formation of lateritic bauxites occurs worldwide in the 145- to 2-million-year-old Cretaceous and Tertiary coastal plains.[24] The bauxites form elongate belts, sometimes hundreds of kilometers long, parallel to Lower Tertiary shorelines in India and South America; their distribution is not related to a particular mineralogical composition of the parent rock.[24] Many high-level bauxites are formed in coastal plains which were subsequently uplifted to their present altitude.[24]

Iron[edit]

Irregular weathering of grey serpentinite to greyish-brown nickel-containing laterite with a high iron percentage (nickel limonite), near Mayagüez, Puerto Rico.

The basaltic laterites of Northern Ireland were formed by extensive chemical weathering of basalts during a period of volcanic activity.[9] They reach a maximum thickness of 30 m (100 ft) and once provided a major source of iron and aluminum ore.[9] Percolating waters caused degradation of the parent basalt and preferential precipitation by acidic water through the lattice left the iron and aluminum ores.[9] Primary olivine, plagioclase feldspar and augite were successively broken down and replaced by a mineral assemblage consisting of hematite, gibbsite, goethite, anatase, halloysite and kaolinite.[9]

Nickel[edit]

Main article: Lateritic nickel ore deposits

Laterite ores were the major source of early nickel.[5]:1 Rich laterite deposits in New Caledonia were mined starting the end of the 19th century to produce white metal.[5]:1 The discovery of sulfide deposits of Sudbury, Ontario, Canada, during the early part of the 20th century shifted the focus to sulfides for nickel extraction.[5]:1 About 70% of the Earth's land-based nickel resources are contained in laterites; they currently account for about 40% of the world nickel production.[5]:1 In 1950 laterite-source nickel was less than 10% of total production, in 2003 it accounted for 42%, and by 2012 the share of laterite-source nickel was expected to be 51%.[5]:1 The four main areas in the world with the largest nickel laterite resources are New Caledonia, with 21%; Australia, with 20%; the Philippines, with 17%; and Indonesia, with 12%.[5]:4

See also[edit]

  • Ferricrete – stony particles conglomerated into rock by oxidized iron compounds from ground water
  • Oxisol – A soil type known for occurring in tropical rain forests
  • Plinthosol – Iron-rich soil type

References[edit]

  1. ^ a b c Thurston, Edgar (1913). The Madras Presidency, With Mysore, Coorg and the Associated States, Provincial Geographies of India. Cambridge University Press. Retrieved April 6, 2010.
  2. ^ a b c Helgren, David M.; Butzer, Karl W. Butzer (October 1977). "Paleosols of the Southern Cape Coast, South Africa: Implications for Laterite Definition, Genesis, and Age". Geographical Review. 67 (4): 430–445. doi:10.2307/213626. JSTOR 213626.
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m Tardy, Yves (1997). Petrology of Laterites and Tropical Soils. ISBN 978-90-5410-678-4. Retrieved April 17, 2010.
  4. ^ Chowdhury, M.K. Roy; Venkatesh, V.; Anandalwar, M.A.; Paul, D.K. (May 11, 1965). Recent Concepts on the Origin of Indian Laterite (PDF) (Report). Geological Survey of India, Calcutta. Archived from the original (PDF) on March 16, 2012. Retrieved April 17, 2010.
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n Dalvi, Ashok D.; Bacon, W. Gordon; Osborne, Robert C. (March 7–10, 2004). The Past and the Future of Nickel Laterites (PDF) (Report). PDAC 2004 International Convention, Trade Show & Investors Exchange. Archived from the original (PDF) on 2009-11-04. Retrieved April 17, 2010.
  6. ^ a b Schellmann, W. "An Introduction in Laterite".
  7. ^ a b Maasch, K.A. (February 1988). "Statistical Detection of the mid-Pleistocene Transition". Climate Dynamics. 2 (3): 133–143. Bibcode:1988ClDy....2..133M. doi:10.1007/BF01053471. ISSN 0930-7575. S2CID 129849310.
  8. ^ a b c Whittington, B.I.; Muir, D. (October 2000). "Pressure Acid Leaching of Nickel Laterites: A Review". Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 21 (6): 527–599. doi:10.1080/08827500008914177. S2CID 96783165.
  9. ^ a b c d e Hill, I. G.; Worden, R. H.; Meighan, I. G. (May 1, 2000). "Geochemical evolution of a palaeolaterite: the Interbasaltic Formation, Northern Ireland". Chemical Geology. 166 (1–2): 65–84. Bibcode:2000ChGeo.166...65H. doi:10.1016/S0009-2541(99)00179-5.
  10. ^ a b c d e f g Yamaguchi, Kosei E. (2003–2004). Iron isotope compositions of Fe-oxide as a measure of water-rock interaction: An example from Precambrian tropical laterite in Botswana (PDF) (Report). Frontier Research on Earth Evolution. 2. p. 3. Retrieved April 17, 2010.[permanent dead link]
  11. ^ Bourman, R.P. (August 1993). "Perennial problems in the study of laterite: A review". Australian Journal of Earth Sciences. 40 (4): 387–401. Bibcode:1993AuJES..40..387B. doi:10.1080/08120099308728090.
  12. ^ Bio-reclamation – Converting degraded lateritic soils into productive land, Rural 21, March 2013.
  13. ^ a b Engelhardt, Richard A. New Directions for Archaeological Research on the Angkor Plain: The Use of Remote Sensing Technology for Research into Ancient Khmer Environmental Engineering (Report). UNESCO. p. 8. Archived from the original on 2009-09-22. Retrieved April 17, 2010.
  14. ^ Rocks, David (May 2009). "Ancient Khmer Quarrying of Arkose Sandstone for Monumental Architecture and Sculpture" (PDF). Proceedings of the Third International Congress on Construction History: 1235. Retrieved April 17, 2010. Cite journal requires |journal= (help)[permanent dead link]
  15. ^ a b Welch, David. "Archaelological Evidence of Khmer State Political and Economic Organisation". International Archaeological Research Institute. Archived from the original on 2009-09-19. Retrieved April 17, 2010. Cite journal requires |journal= (help)
  16. ^ a b c d Uchinda, E.; Cunin, O.; Shimoda, I.; Suda, C.; Nakagawa, T. (2003). "The Construction Process of the Angkor Monuments Elucidated by the Magnetic Susceptibility of Sandstone" (PDF). Archaeometry. 45 (2): 221–232. CiteSeerX 10.1.1.492.4177. doi:10.1111/1475-4754.00105. Archived from the original (PDF) on 2011-07-20. Retrieved May 6, 2010.
  17. ^ a b Waragai, Tetsuya; Katagiri, Masao; Miwa, Satoru (2006). A Preliminary Study on the Direction Dependence of Sandstone Column Deterioration in the First Gallery of Angkor Wat (PDF) (Report). Proceedings of the Institute of Natural Sciences, Nihon University. Retrieved May 6, 2010.
  18. ^ a b c Siedel, H.; Plehwe-Leisen, E. v.; Leisen, H. (2008). Salt Load and Deterioration of Sandstone at the Temple of Angkor Wat, Cambodia (PDF) (Report). 11th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Torun, Poland. I. p. 268. Retrieved May 6, 2010.
  19. ^ Sari, Betti Rosita (2004). "The Trade Route in the Cambodian/Thai Border Areas: Challenges and Opportunities". Journal of Masyarakat Indonesia: 6. Retrieved April 17, 2010.
  20. ^ a b c Grace, Henry (September 1991). "Investigations in Kenya and Malawi using as-dug laterite as bases for bituminous surfaced roads". Journal Geotechnical and Geological Engineering. 9 (3–4): 183–195. doi:10.1007/BF00881740. S2CID 128492633.
  21. ^ a b c d e f g Panabokke, C.R.; Perera, A.P.G.R.L. (January 2005). Groundwater Resources of Sri Lanka (PDF) (Report). Water Resources Board. Retrieved April 17, 2010.
  22. ^ a b c d e f g h i j Wood, R. B.; McAtamney, C.F. (December 1996). "Constructed wetlands for waste water treatment: the use of laterite in the bed medium in phosphorus and heavy metal removal". Hydrobiologia. 340 (1–3): 323–331. doi:10.1007/BF00012776.
  23. ^ a b c d Cardarelli, Francois (2008). Material Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer. p. 601. ISBN 9781846286681.
  24. ^ a b c Valeton, Ida (1983). "Palaeoenvironment of lateritic bauxites with vertical and lateral differentiation". Geological Society, London, Special Publications. 11 (1): 77–90. Bibcode:1983GSLSP..11...77V. doi:10.1144/gsl.sp.1983.011.01.10. S2CID 128495695. Retrieved April 17, 2010.