Латерит - Википедия - Laterite
Латерит это и почва, и тип породы, богатый утюг и алюминий и обычно считается, что они образовались в жарких и влажных тропических районах. Практически все латериты имеют ржаво-красную окраску из-за высокой оксид железа содержание. Они развиваются интенсивным и длительным выветривание лежащих в основе материнская порода. Тропическое выветривание (латеризация) - это длительный процесс химического выветривания, который приводит к широкому разнообразию толщины, содержания, химического состава и минералогии руд образующихся почв. Большая часть территории, содержащей латериты, находится между тропиками Рак и Козерог.
Латерит обычно называют типом почвы, а также типом горных пород. Это и дальнейшие вариации в способах осмысления латерита (например, также как полный профиль выветривания или теория выветривания) привели к призывам полностью отказаться от этого термина. По крайней мере, несколько исследователей[ВОЗ? ] специализируясь на реголит development 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 на Ангкор-Ват и другие памятники Юго-Восточной Азии были преобразованы в прямоугольные храмовые ограждения из латерита, кирпича и камня. С середины 1970-х годов некоторые пробные секции битумный -поверхностные дороги с низкой интенсивностью движения использовали латерит вместо камня в качестве основного слоя. Толстые слои латерита пористы и слабо проницаемы, поэтому слои могут функционировать как водоносные горизонты в сельской местности. Локально доступные латериты использовались в кислотном растворе с последующим осаждением для удаления фосфор и тяжелые металлы в очистных сооружениях.
Латериты - источник алюминия руда; руда существует в основном в глинистые минералы и гидроксиды, гиббсит, бемит, и диаспора, который напоминает состав боксит. В Северная Ирландия когда-то они были основным источником железных и алюминиевых руд. Латеритовые руды также были ранним основным источником никель.
Определение и физическое описание
Фрэнсис Бьюкенен-Гамильтон впервые описал и назвал образование латерита на юге Индия в 1807 г.[1]:65 Он назвал его латерит из латинский слово потом, что означает кирпич; это сильно уплотненное и цементированный почву можно легко разрезать на блоки в форме кирпича для строительства.[1]:65 Слово латерит использовалось для обозначения различных цементированных, полуторный оксид -богатые горизонты почвы.[2] Полуторный оксид - это окись с тремя атомами кислорода и двумя атомами металла. Он также использовался для любой красноватой почвы на поверхности Земли или вблизи нее.[2]
Покрытия латерита толстые в стабильных областях Западный эфиопский щит, на кратоны Южноамериканской плиты и на Австралийский щит.[3]:1 В Мадхья-Прадеш, Индия, толщина латерита, покрывающего плато, составляет 30 м (100 футов).[4]:554 Латериты могут быть мягкими и легко разбиваемыми на более мелкие части, или твердыми и физически стойкими. Подвал породы погребены 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 сапролиты.[6] Период активной латеризации длился примерно с серединыТретичный к серединеЧетвертичный периодов (от 35 до 1,5 миллионов лет назад).[5]:3 Статистический анализ показывает, что переход между уровнями среднего и дисперсии 18O в середине плейстоцена был резким.[7] Похоже, что 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 при резком похолодании земли. Выветривание в тропическом климате продолжается и по сей день, но с меньшей скоростью.[5]:3
Латериты образуются из выщелачивание родителей осадочные породы (песчаники, глины, известняки ); метаморфических пород (сланцы, гнейсы, мигматиты ); Магматические породы (граниты, базальты, габбро, перидотиты ); и минерализованные проторуды;[3]:5 что оставляет больше нерастворимый ионы, преимущественно железа и алюминия. Механизм выщелачивания включает растворение хозяина кислотой. минеральная решетка с последующим гидролизом и осаждением нерастворимых оксидов и сульфатов железа, алюминия и кремнезема в условиях высоких температур.[8] влажного субтропического сезон дождей климат.[9]
Существенным признаком образования латерита является повторение смачивать и сухие сезоны.[10] Камни выщелачиваются просачивающейся дождевой водой во время сезона дождей; полученный раствор, содержащий выщелоченные ионы, выносится на поверхность посредством капиллярное действие в сухой сезон.[10] Эти ионы образуют растворимые солевые соединения которые сохнут на поверхности; эти соли вымываются в следующий сезон дождей.[10] Образование латерита благоприятно для низких топографические рельефы нежных гребней и плато что предотвращает эрозию поверхностного покрытия.[5]:4 Зона реакции, в которой породы контактируют с водой - от самого низкого до самого высокого уровень грунтовых вод уровни - постепенно обедняется легко выщелачиваемыми ионами натрий, калий, кальций и магний.[10] Решение этих ионы может иметь правильный pH предпочтительно растворять 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 кварц, циркон, и оксиды титан, утюг, банка, алюминий и марганец, 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] Основные минералы-хозяева никеля и кобальт может быть оксиды железа, глинистые минералы или же оксиды марганца.[8] Оксиды железа получают из мафический Магматические породы и другие богатые железом породы; бокситы получены из гранитный магматические породы и другие породы с низким содержанием железа.[10] Никелевые латериты встречаются в тех зонах земли, которые пережили длительное тропическое выветривание. ультраосновные породы содержащие ферромагнезиальные минералы оливин, пироксен, и амфибол.[5]:3
Локации
Ив Тарди, из Французский национальный политехнический институт Тулузы и Национальный центр научных исследований, подсчитали, что латериты покрывают около одной трети площади континентальной суши Земли.[3]:1 Латеритные почвы являются недра экваториальных лесов, саванны влажных тропических регионов и Сахелианский степи.[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
В комплексе обнаружены одни из самых старых и наиболее сильно деформированных ультраосновных пород, подвергшихся латеризации. Докембрийский щиты в Бразилии и Австралии.[5]:3 Меньший сильно деформированный Альпийский тип интрузивы сформировали латеритные профили в Гватемале, Колумбии, Центральной Европе, Индии и Бирме.[5]:3 Большие упорные листы из Мезозойский островные дуги и континентальное столкновение зоны подверглись латеризации в Новой Каледонии, Кубе, Индонезии и на Филиппинах.[5]:3 Латериты отражают прошлые погодные условия;[2] латериты, которые встречаются в современных нетропических районах, являются продуктом бывшего геологические эпохи, 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 имеют более высокое содержание глины. катионообменная емкость 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 образовываться твердая корка, которая препятствует проникновению воды, появлению всходов и приводит к 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 кешью. В Международный научно-исследовательский институт сельскохозяйственных культур полузасушливых тропиков (ИКРИСАТ ) использовал эту систему для восстановления деградированных латеритных почв в Нигер и увеличить мелкий фермер доходы фермеров.[12]
Строительные блоки
Во влажном состоянии латериты легко разрезать лопатой на блоки обычного размера.[3]:1 Латерит добывают, пока 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 крупными солями железа.[10] зафиксировать в жестком решетчатая структура[13]:158 и становятся устойчивыми к атмосферным условиям.[3]:1 Искусство добычи латеритного материала в кирпичная кладка Предполагается, что он был завезен с Индийского субконтинента.[требуется разъяснение ][14]
После 1000 г. н.э. ангкорское строительство изменилось от круглых или неправильных земляных стен к прямоугольным храмовым ограждениям из латерита, кирпича и камня.[15]:3 Географические исследования показывают районы, которые имеют ряды из латеритного камня, которые могут быть фундаментом не сохранившихся храмовых участков.[15]:4 Кхмеры построили памятники Ангкора, которые широко распространены 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 количествах минорных элементов - мышьяка, сурьмы, ванадия и стронция.[16]:211
Ангкор-Ват - расположенный на территории современной Камбоджи - это крупнейшее религиозное сооружение, построенное Сурьяварман II, который правил Кхмерская империя с 1112 по 1152 гг.[17]:39 Это объект Всемирного наследия.[17]:39 Песчаник, использованный для строительства Ангкор-Вата, представляет собой мезозойский песчаник, добытый в горах Пном Кулен, примерно в 40 км (25 миль) от храма.[18] Фундамент и внутренние части храма содержат блоки латерита за поверхностью песчаника.[18] Кладка была заложена без швов.[18]
Дорожно-строительная
Французский дороги с твердым покрытием в Камбодже, Таиланде и Вьетнаме с использованием латерита, щебня или гравия.[19] В Кении в середине 1970-х годов и Малави в середине 1980-х были построены пробные участки дорог с битумным покрытием малой интенсивности с использованием латерита вместо камня в качестве основы.[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 в Малави за счет использования латерита таким образом было сэкономлено 40 000 долларов США на 1 км (0,62 мили).[20]
Водоснабжение
Коренная порода в тропических зонах часто представляет собой гранит, гнейс, сланец или песчаник; 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 Он 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 водой. сезон дождей дожди.[21]:10 Уровень грунтовых вод медленно снижается и в остальное время года пополняется несколько раз.[21]:13 В некоторых пригородах с высокой плотностью населения уровень грунтовых вод может опуститься 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 является серьезной проблемой.[22] Доступный на месте 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] В исследовании, в котором используются как лабораторные испытания, так и опытно-промышленные заболоченные территории, сообщается об эффективности гранулированного латерита в удалении фосфора и тяжелых металлов со свалки фильтрат.[22] Первоначальные лабораторные исследования показали, что латерит способен удалять из раствора фосфор на 99%.[22] Пилотная экспериментальная установка, содержащая латерит, достигла 96% удаления фосфора.[22] Это удаление больше, чем в других системах.[22] Первоначальный вывоз алюминия и железа на опытно-промышленных установках составил до 85% и 98% соответственно.[22] Просачивающиеся колонки латерита удалены достаточно кадмий, хром и вести до неопределяемых концентраций.[22] Возможно 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 бокситы железо и марганец находятся в богатых железом твердых корках, никель и медь - в дезинтегрированных породах, а золото - в пятнистых глинах.[3]:2
Бокситы
Бокситы руда является основным источником алюминия.[1]:65 Боксит - это разновидность латерита (остаточная осадочная порода), поэтому у него нет точной химической формулы.[23] Он состоит в основном из гидратированных минералов глинозема, таких как гиббсит [Al (OH)3 или Al2О3 . 3H2O)] в более новых тропических отложениях; в более старых субтропических месторождениях умеренного пояса основными минералами являются бемит [γ-AlO (OH) или Al2О3.ЧАС2O] и некоторые диаспора [α-AlO (OH) или Al2О3.ЧАС2О].[23] Средний химический состав бокситов по массе составляет от 45 до 60% Al.2О3 и от 20 до 30% Fe2О3.[23] Остальная масса состоит из кремнезема (кварц, халцедон и каолинит ), карбонаты (кальцит, магнезит и доломит ), диоксид титана и вода.[23] Бокситы, представляющие экономический интерес, должны быть с низким содержанием каолинита.[6] Образование латеритных бокситов во всем мире происходит в возрасте от 145 до 2 миллионов лет. Меловой и третичные прибрежные равнины.[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 Северная Ирландия образовались в результате обширного химического выветривания базальты в период вулканической активности.[9] Они достигают максимальной толщины 30 м (100 футов) и когда-то были основным источником железной и алюминиевой руды.[9] Просачивающиеся воды вызвали деградацию исходного базальта, и преимущественное осаждение кислой водой через решетку оставило железную и алюминиевую руды.[9] Начальный оливин, плагиоклаз полевой шпат и авгит были последовательно разрушены и замещены минеральной ассоциацией, состоящей из гематит, гиббсит, гетит, анатаз, галлуазит и каолинит.[9]
Никель
Латеритовые руды были основным источником раннего никеля.[5]:1 Богатые месторождения латерита в Новая Каледония были добыты с конца 19 века для производства белый металл.[5]:1 Открытие сульфидных месторождений Садбери, Онтарио, Канада, в начале ХХ века акцент сместился на сульфиды для извлечения никеля.[5]:1 Около 70% наземных никель ресурсы содержатся в латеритах; в настоящее время на них приходится около 40% мирового производства никеля.[5]:1 В 1950 году никель из латерита составлял менее 10% от общего объема производства, в 2003 году - 42%, а к 2012 году доля никеля из источника латерита должна была составить 51%.[5]:1 Четыре основных региона мира с наибольшими ресурсами никелевого латерита - это Новая Каледония с 21%; Австралия - 20%; Филиппины - 17%; и Индонезия с 12%.[5]:4
Смотрите также
- Ferricrete - каменные частицы, скопившиеся в породе окисленными соединениями железа из грунтовых вод
- Оксисол - Тип почвы известен тем, что встречается в тропических лесах.
- Плинтосол - Тип почвы, богатой железом
Рекомендации
- ^ а б c Терстон, Эдгар (1913). Президентство Мадраса, Майсур, Кург и ассоциированные государства, провинциальные регионы Индии. Издательство Кембриджского университета. Получено 6 апреля, 2010.
- ^ а б c Хелгрен, Дэвид М .; Бутцер, Карл В. Бутцер (октябрь 1977 г.). «Палеопочвы Южного Кейп-Коста, Южная Африка: Последствия для определения латерита, генезиса и возраста». Географический обзор. 67 (4): 430–445. Дои:10.2307/213626. JSTOR 213626.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Тарди, Ив (1997). Петрология латеритов и тропических почв. ISBN 978-90-5410-678-4. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ Чоудхури, М. Рой; Венкатеш, В .; Anandalwar, M.A .; Пол, Д.К. (11 мая 1965 г.). Современные представления о происхождении индийского латерита (PDF) (Отчет). Геологическая служба Индии, Калькутта. Архивировано из оригинал (PDF) 16 марта 2012 г.. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п 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 оригинал (PDF) на 2009-11-04. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ а б Шельманн, В. "Введение в латерит".
- ^ а б Мааш, К.А. (Февраль 1988 г.). «Статистическое выявление переходного периода среднего плейстоцена». Климатическая динамика. 2 (3): 133–143. Bibcode:1988ClDy .... 2..133M. Дои:10.1007 / BF01053471. ISSN 0930-7575. S2CID 129849310.
- ^ а б c Whittington, B.I .; Мьюир, Д. (октябрь 2000 г.). «Кислотное выщелачивание никелевых латеритов под давлением: обзор». Обзор переработки полезных ископаемых и добывающей металлургии. 21 (6): 527–599. Дои:10.1080/08827500008914177. S2CID 96783165.
- ^ а б c d е Hill, I.G .; Worden, R.H .; Мейган, И. Г. (1 мая 2000 г.). «Геохимическая эволюция палеолатерита: межбазальтовая формация, Северная Ирландия». Химическая геология. 166 (1–2): 65–84. Bibcode:2000ЧГео.166 ... 65Н. Дои:10.1016 / S0009-2541 (99) 00179-5.
- ^ а б c d е ж грамм Ямагути, Косей Э. (2003–2004). Изотопный состав железа и оксида железа как мера взаимодействия вода-порода: пример из докембрийского тропического латерита в Ботсване (PDF) (Отчет). Передовые исследования эволюции Земли. 2. п. 3. Получено 17 апреля, 2010.[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. Дои:10.1080/08120099308728090.
- ^ Биомелиорация - преобразование деградированных латеритных почв в продуктивные земли, Сельская местность 21 марта 2013 г.
- ^ а б Энгельгардт, Ричард А. Новые направления археологических исследований на равнине Ангкор: использование технологий дистанционного зондирования для исследования древней кхмерской экологической инженерии (Отчет). ЮНЕСКО. п. 8. Архивировано из оригинал на 2009-09-22. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ 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 г.. Получено 17 апреля, 2010. Цитировать журнал требует
| журнал =
(помощь)[постоянная мертвая ссылка ] - ^ а б Уэлч, Дэвид. «Археологические свидетельства политической и экономической организации кхмерского государства». Международный институт археологических исследований. Архивировано из оригинал в 2009-09-19. Получено 17 апреля, 2010. Цитировать журнал требует
| журнал =
(помощь) - ^ а б c d 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. Дои:10.1111/1475-4754.00105. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-20. Получено 6 мая, 2010.
- ^ а б Варагай, Тэцуя; Катагири, Масао; Мива, Сатору (2006). Предварительное исследование зависимости направления разрушения колонны песчаника в первой галерее Ангкор-Вата (PDF) (Отчет). Труды Института естественных наук Университета Нихон. Получено 6 мая, 2010.
- ^ а б c Siedel, H .; Plehwe-Leisen, E. v .; Лейзен, Х. (2008). Соляная нагрузка и износ песчаника в храме Ангкор-Ват, Камбоджа (PDF) (Отчет). 11-й Международный конгресс по износу и сохранению камня, Торунь, Польша. я. п. 268. Получено 6 мая, 2010.
- ^ Сари, Бетти Росита (2004). «Торговый путь в приграничных районах Камбоджи и Таиланда: проблемы и возможности». Журнал Masyarakat Indonesia: 6. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ а б c 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. Дои:10.1007 / BF00881740. S2CID 128492633.
- ^ а б c d е ж грамм Panabokke, C.R .; Перера, A.P.G.R.L. (Январь 2005 г.). Ресурсы подземных вод Шри-Ланки (PDF) (Отчет). Совет по водным ресурсам. Получено 17 апреля, 2010.
- ^ а б c d е ж грамм час я j Wood, R. B .; Макэтамни, К.Ф. (Декабрь 1996 г.). «Построенные водно-болотные угодья для очистки сточных вод: использование латерита в слое среды для удаления фосфора и тяжелых металлов». Гидробиология. 340 (1–3): 323–331. Дои:10.1007 / BF00012776.
- ^ а б c d Кардарелли, Франсуа (2008). Справочник материалов: краткий справочник по настольному ПК. Springer. п.601. ISBN 9781846286681.
- ^ а б c Валетон, Ида (1983). «Палеоокружение латеритных бокситов с вертикальной и латеральной дифференциацией». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 11 (1): 77–90. Bibcode:1983ГСЛСП..11 ... 77В. Дои:10.1144 / gsl.sp.1983.011.01.10. S2CID 128495695. Получено 17 апреля, 2010.