Laterita
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Este monumento está construido con ladrillos de laterita. Conmemora a Buchanan, quien describió por primera vez la laterita en este sitio.
Monumento de ladrillos de laterita en Angadipuram , Kerala , India, que conmemora el lugar donde Buchanan-Hamilton describió y discutió por primera vez la laterita en 1807.

La laterita es un tipo de suelo y roca rico en hierro y aluminio y se considera comúnmente que se formó en áreas tropicales cálidas y húmedas. Casi todas las lateritas son de color rojo oxidado, debido al alto contenido de óxido de hierro . Se desarrollan por meteorización intensiva y prolongada de la roca madre subyacente , generalmente cuando hay condiciones de altas temperaturas y fuertes lluvias con períodos alternados de humedad y sequía. [1]La meteorización tropical (laterización) es un proceso prolongado de meteorización química que produce una amplia variedad en el espesor, la ley, la química y la mineralogía del mineral de los suelos resultantes. La mayor parte de la superficie terrestre que contiene lateritas se encuentra entre los trópicos de Cáncer y Capricornio .

La laterita se conoce comúnmente como un tipo de suelo y también como un tipo de roca. Esta y otras variaciones en los modos de conceptualizar sobre la laterita (por ejemplo, también como un perfil completo de meteorización o una teoría sobre la meteorización) han llevado a reclamar el abandono total del término. Al menos algunos investigadores [ ¿quién? ] especialistas en el desarrollo de regolitos han considerado que se ha desarrollado una confusión desesperada en torno al nombre. El material que se parece mucho a la laterita india se encuentra en abundancia en todo el mundo.

Históricamente, la laterita se cortaba en forma de ladrillo y se usaba en la construcción de monumentos. Después de 1000 d.C., la construcción en Angkor Wat y otros sitios del sudeste asiático cambió a recintos rectangulares para templos hechos de laterita, ladrillo y piedra. Desde mediados de la década de 1970, algunas secciones de prueba de carreteras de bajo volumen con superficie bituminosa han utilizado laterita en lugar de piedra como capa base. Las capas gruesas de laterita son porosas y ligeramente permeables, por lo que las capas pueden funcionar como acuíferos en las zonas rurales. Se han utilizado lateritas disponibles localmente en una solución ácida, seguida de precipitación para eliminar el fósforo y los metales pesados ​​en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

Las lateritas son una fuente de mineral de aluminio ; el mineral existe principalmente en minerales arcillosos y los hidróxidos , gibbsita , boehmita y diáspora , que se asemeja a la composición de la bauxita . En Irlanda del Norte alguna vez proporcionaron una fuente importante de minerales de hierro y aluminio. Los minerales de laterita también fueron la principal fuente de níquel .

Definición y descripción física

Laterita en Sơn Tây , Hanoi , Vietnam .

Francis Buchanan-Hamilton describió y nombró por primera vez una formación de laterita en el sur de la India en 1807. [2] : 65 La llamó laterita de la palabra latina más tarde , que significa ladrillo; este suelo altamente compactado y cementado se puede cortar fácilmente en bloques en forma de ladrillo para la construcción. [2] : 65 La palabra laterita se ha utilizado para horizontes de suelos ricos en sesquióxido y cementados de forma variable . [3] Un sesquióxido es un óxido con tres átomos de oxígeno y dos átomos de metal. También se ha utilizado para cualquier suelo rojizo en o cerca de la superficie de la Tierra.[3]

Las cubiertas de laterita son gruesas en las áreas estables del Escudo Etíope Occidental , en los cratones de la Placa Sudamericana y en el Escudo Australiano . [4] : 1 En Madhya Pradesh , India, la laterita que cubre la meseta tiene 30 m (100 pies) de espesor. [5] : 554 Las lateritas pueden ser blandas y fáciles de romper en pedazos más pequeños, o firmes y resistentes físicamente. Las rocas del sótano están enterradas bajo la gruesa capa erosionada y rara vez están expuestas. [4] : 1 Los suelos lateríticos forman la parte superior de la cubierta de laterita.

Formación

La laterita se encuentra a menudo debajo de suelos residuales.
Capas de suelo, desde el suelo hasta el lecho rocoso: A representa el suelo ; B representa laterita, un regolito ; C representa saprolito , un regolito menos degradado; debajo de C está el lecho de roca

La meteorización tropical (laterización) es un proceso prolongado de meteorización química que produce una amplia variedad en el espesor, la ley, la química y la mineralogía del mineral de los suelos resultantes. [6] : 3 Los productos iniciales de la meteorización son esencialmente rocas caolinizadas llamadas saprolitas . [7] Un período de laterización activa se extendió desde aproximadamente el Terciario medio hasta el Cuaternario medio (hace 35 a 1,5 millones de años). [6] : 3 Los análisis estadísticos muestran que la transición en la media y los niveles de varianza de 18 O durante la mitad del Pleistoceno fue abrupta. [8]Parece que este cambio abrupto fue global y representa principalmente un aumento en la masa de hielo; aproximadamente al mismo tiempo se produjo una abrupta disminución de las temperaturas de la superficie del mar; estos dos cambios indican un enfriamiento global repentino. [8] La tasa de laterización habría disminuido con el enfriamiento brusco de la tierra. La meteorización en climas tropicales continúa hasta el día de hoy, a un ritmo reducido. [6] : 3

Las lateritas se forman a partir de la lixiviación de rocas sedimentarias madre ( areniscas , arcillas , calizas ); rocas metamórficas ( esquistos , gneises , migmatitas ); rocas ígneas ( granitos , basaltos , gabros , peridotitas ); y proto-minerales mineralizados; [4] : 5 que deja los iones más insolubles , predominantemente hierro y aluminio. El mecanismo de lixiviación implica que el ácido disuelva el mineral huésped. celosía , seguida de hidrólisis y precipitación de óxidos insolubles y sulfatos de hierro, aluminio y sílice en las condiciones de alta temperatura [9] de un clima monzónico subtropical húmedo . [10]

Una característica esencial para la formación de laterita es la repetición de estaciones húmedas y secas . [11] Las rocas se lixivian mediante la filtración de agua de lluvia durante la estación húmeda; la solución resultante que contiene los iones lixiviados se lleva a la superficie por capilaridad durante la estación seca. [11] Estos iones forman compuestos de sales solubles que se secan en la superficie; estas sales se eliminan durante la próxima temporada de lluvias. [11] La formación de laterita se ve favorecida en relieves topográficos bajos de suaves crestas y mesetas que previenen la erosión de la cubierta superficial. [6] : 4La zona de reacción donde las rocas están en contacto con el agua, desde el nivel más bajo hasta el más alto del nivel freático , se agota progresivamente de los iones fácilmente lixiviados de sodio , potasio , calcio y magnesio . [11] Una solución de estos iones puede tener el pH correcto para disolver preferentemente el óxido de silicio en lugar de los óxidos de aluminio y los óxidos de hierro . [11]

Las composiciones mineralógicas y químicas de las lateritas dependen de sus rocas madre. [4] : 6 Las lateritas consisten principalmente en cuarzo , circón y óxidos de titanio , hierro, estaño , aluminio y manganeso , que permanecen durante el transcurso de la meteorización. [4] : 7 El cuarzo es el mineral reliquia más abundante de la roca madre. [4] : 7

Las lateritas varían significativamente según su ubicación, clima y profundidad. [9] Los principales minerales hospedadores del níquel y el cobalto pueden ser óxidos de hierro , minerales arcillosos u óxidos de manganeso . [9] Los óxidos de hierro se derivan de rocas ígneas máficas y otras rocas ricas en hierro; las bauxitas se derivan de rocas ígneas graníticas y otras rocas pobres en hierro. [11] Las lateritas de níquel ocurren en zonas de la tierra que experimentaron meteorización tropical prolongada de rocas ultramáficas que contienen los minerales ferro-magnésicos olivino ,piroxeno y anfíbol . [6] : 3

Ubicaciones

Yves Tardy, del Institut National Polytechnique de Toulouse y el Centre National de la Recherche Scientifique , calculó que las lateritas cubren aproximadamente un tercio de la superficie continental de la Tierra. [4] : 1 Los suelos lateríticos son los subsuelos de los bosques ecuatoriales, de las sabanas de las regiones tropicales húmedas y de las estepas del Sahel . [4] : 1Cubren la mayor parte de la superficie terrestre entre los trópicos de Cáncer y Capricornio; las áreas no cubiertas dentro de estas latitudes incluyen la parte occidental extrema de América del Sur, la parte suroeste de África, las regiones desérticas del centro norte de África, la península arábiga y el interior de Australia. [4] : 2

Algunas de las rocas ultramáficas más antiguas y altamente deformadas que sufrieron laterización se encuentran en los complejos escudos precámbricos en Brasil y Australia. [6] : 3 Los intrusivos de tipo alpino más pequeños y altamente deformados han formado perfiles de laterita en Guatemala, Colombia, Europa Central, India y Birmania. [6] : 3 Grandes capas de empuje de arcos de islas mesozoicas y zonas de colisión continental sufrieron laterización en Nueva Caledonia, Cuba, Indonesia y Filipinas. [6] : 3 Las lateritas reflejan las condiciones de meteorización pasadas; [3]Las lateritas que se encuentran en las áreas no tropicales actuales son productos de épocas geológicas anteriores , cuando esa área estaba cerca del ecuador. La laterita actual que se encuentra fuera de los trópicos húmedos se considera un indicador de cambio climático, deriva continental o una combinación de ambos. [12] En India, los suelos de laterita ocupan un área de 240.000 kilómetros cuadrados [1]

Usos

Agricultura

Los suelos de laterita tienen un alto contenido de arcilla, lo que significa que tienen una mayor capacidad de intercambio catiónico y capacidad de retención de agua que los suelos arenosos. Es porque las partículas son tan pequeñas que el agua queda atrapada entre ellas. Después de la lluvia, el agua se mueve lentamente hacia el suelo. Debido a la lixiviación intensiva, los suelos de laterita carecen de fertilidad en comparación con otros suelos, sin embargo, responden fácilmente al abono y al riego. [1]Las palmas tienen menos probabilidades de sufrir sequías porque el agua de lluvia se retiene en el suelo. Sin embargo, si la estructura de los suelos lateríticos se degrada, se puede formar una costra dura en la superficie que dificulta la infiltración de agua, la aparición de plántulas y aumenta la escorrentía. Es posible rehabilitar dichos suelos, utilizando un sistema llamado "bio-recuperación de tierras degradadas". Esto implica el uso de métodos autóctonos de recolección de agua (como pozos de siembra y zanjas), la aplicación de residuos animales y vegetales y la plantación de árboles frutales de alto valor y cultivos de hortalizas autóctonas que sean tolerantes a las condiciones de sequía. Estos suelos son los más adecuados para cultivos de plantación. Son buenos para el cultivo de palma aceitera, té, café y anacardos. El Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para los Trópicos Semiáridos (ICRISAT ) ha empleado este sistema para rehabilitar suelos de laterita degradados en Níger y aumentar los ingresos de los pequeños agricultores. [13] En algunos lugares, estos suelos sustentan pastizales y bosques de matorrales. [1]

Bloques de construcción

Cortar ladrillos de laterita en Angadipuram, India
Ejemplo de construcción con laterita en Pre Rup , Angkor , Camboya .

Cuando están húmedas, las lateritas se pueden cortar fácilmente con una pala en bloques de tamaño regular. [4] : 1 La laterita se extrae mientras está por debajo del nivel freático, por lo que está húmeda y blanda. [14] Tras la exposición al aire, se endurece gradualmente a medida que la humedad entre las partículas planas de arcilla se evapora y las sales de hierro más grandes [11] se bloquean en una estructura de celosía rígida [14] : 158 y se vuelven resistentes a las condiciones atmosféricas. [4] : 1 Se sospecha que el arte de extraer material de laterita en mampostería se introdujo desde el subcontinente indio. [ aclaración necesaria ] [15]Se endurecen como el hierro cuando se exponen al aire. [1]

Después de 1000 d.C., la construcción angkoriana cambió de muros de tierra circulares o irregulares a recintos rectangulares de templos de estructuras de laterita, ladrillo y piedra. [16] : 3 Los estudios geográficos muestran áreas que tienen alineaciones de piedra de laterita que pueden ser cimientos de sitios de templos que no han sobrevivido. [16] : 4 El pueblo jemer construyó los monumentos de Angkor, que están ampliamente distribuidos en Camboya y Tailandia, entre los siglos IX y XIII. [17] : 209 Los materiales de piedra utilizados fueron arenisca y laterita; El ladrillo se había utilizado en monumentos construidos en los siglos IX y X. [17] : 210Se pueden identificar dos tipos de laterita; ambos tipos consisten en los minerales caolinita, cuarzo, hematita y goethita. [17] : 211 Se midieron las diferencias en las cantidades de elementos menores arsénico, antimonio, vanadio y estroncio entre las dos lateritas. [17] : 211

Angkor Wat —ubicado en la actual Camboya— es la estructura religiosa más grande construida por Suryavarman II , quien gobernó el Imperio Khmer desde 1112 hasta 1152. [18] : 39 Es un sitio del Patrimonio Mundial. [18] : 39 La piedra arenisca utilizada para la construcción de Angkor Wat es arenisca mesozoica extraída en las montañas Phnom Kulen, a unos 40 km (25 millas) del templo. [19] Los cimientos y las partes internas del templo contienen bloques de laterita detrás de la superficie de arenisca. [19] La mampostería se colocó sin mortero de juntas. [19]

Construcción de carreteras

Calle laterita cerca de Kounkane, Upper Casamance, Senegal

Los franceses pavimentaron carreteras en el área de Camboya, Tailandia y Vietnam con laterita triturada, piedra o grava. [20] Kenia, a mediados de la década de 1970, y Malawi, a mediados de la década de 1980, construyeron secciones de prueba de carreteras de bajo volumen con superficie bituminosa utilizando laterita en lugar de piedra como capa base. [21] La laterita no se ajustaba a ninguna de las especificaciones aceptadas, pero se desempeñaba igualmente bien en comparación con las secciones adyacentes de la carretera que usaban piedra u otro material estabilizado como base. [21] En 1984, se ahorraron 40.000 dólares estadounidenses por 1 km (0,62 millas) en Malawi utilizando laterita de esta manera. [21]

Suministro de agua

El lecho de roca en las zonas tropicales suele ser granito, gneis, esquisto o arenisca; la capa gruesa de laterita es porosa y ligeramente permeable, por lo que la capa puede funcionar como un acuífero en las zonas rurales. [4] : 2 Un ejemplo es el acuífero Southwestern Laterita (Cabook) en Sri Lanka. [22] : 1 Este acuífero se encuentra en la frontera suroeste de Sri Lanka, con los estrechos acuíferos poco profundos en las arenas costeras entre él y el océano. [22] : 4 Tiene una considerable capacidad de retención de agua, dependiendo de la profundidad de la formación. [22] : 1El acuífero de esta laterita se recarga rápidamente con las lluvias de abril a mayo, que siguen a la estación seca de febrero a marzo, y continúa llenándose con las lluvias monzónicas . [22] : 10 El nivel freático retrocede lentamente y se recarga varias veces durante el resto del año. [22] : 13 En algunas áreas suburbanas de alta densidad, el nivel freático podría retroceder a 15 m (50 pies) por debajo del nivel del suelo durante un período seco prolongado de más de 65 días. [22] : 13 Las lateritas del Acuífero Cabook sostienen acuíferos relativamente poco profundos que son accesibles para pozos excavados. [22] : 10

Tratamiento de aguas residuales

En Irlanda del Norte, el enriquecimiento de fósforo de los lagos debido a la agricultura es un problema importante. [23] La laterita disponible localmente, una bauxita de bajo grado rica en hierro y aluminio, se usa en solución ácida, seguida de precipitación para eliminar fósforo y metales pesados ​​en varias instalaciones de tratamiento de aguas residuales. [23] Se recomiendan medios sólidos ricos en calcio, hierro y aluminio para eliminar el fósforo. [23] Un estudio, que utiliza tanto pruebas de laboratorio como humedales artificiales a escala piloto, informa sobre la eficacia de la laterita granular para eliminar el fósforo y los metales pesados ​​del lixiviado del vertedero . [23] Los estudios de laboratorio iniciales muestran que la laterita es capaz de eliminar en un 99% el fósforo de la solución. [23]Una instalación experimental a escala piloto que contenía laterita logró una eliminación del fósforo del 96%. [23] Esta eliminación es mayor que la informada en otros sistemas. [23] Las extracciones iniciales de aluminio y hierro por instalaciones a escala piloto han sido de hasta el 85% y el 98%, respectivamente. [23] Las columnas de percolación de laterita eliminaron suficiente cadmio , cromo y condujeron a concentraciones indetectables. [23] Existe una posible aplicación de este sistema de bajo costo, baja tecnología, visualmente discreto y eficiente para áreas rurales con fuentes puntuales dispersas de contaminación. [23]

Minerales

La laterita rica en hierro del Cretácico (la unidad oscura) en Hamakhtesh Hagadol , en el sur de Israel .

Los minerales se concentran en lateritas metalíferas; el aluminio se encuentra en las bauxitas , el hierro y el manganeso en las costras duras ricas en hierro, el níquel y el cobre en las rocas desintegradas y el oro en las arcillas moteadas. [4] : 2

Bauxita

Bauxita sobre arenisca caolinítica blanca en Pera Head, Weipa, Australia

El mineral de bauxita es la principal fuente de aluminio. [2] : 65 La bauxita es una variedad de laterita (roca sedimentaria residual), por lo que no tiene una fórmula química precisa. [24] Está compuesto principalmente por minerales de alúmina hidratada como la gibbsita [Al (OH) 3 o Al 2 O 3 . 3H 2 O)] en depósitos tropicales más nuevos; en depósitos templados subtropicales más antiguos, los minerales principales son la boehmita [γ-AlO (OH) o Al 2 O 3 .H 2 O] y algo de diáspora [α-AlO (OH) o Al 2 O 3 .H 2O]. [24] La composición química media de la bauxita, en peso, es del 45 al 60% de Al 2 O 3 y del 20 al 30% de Fe 2 O 3 . [24] El peso restante consiste en sílices (cuarzo, calcedonia y caolinita ), carbonatos ( calcita , magnesita y dolomita ), dióxido de titanio y agua. [24] Las bauxitas de interés económico deben tener un bajo contenido de caolinita. [7] La formación de bauxitas lateríticas ocurre en todo el mundo en las llanuras costeras del Cretácico y Terciario de 145 a 2 millones de años de antigüedad . [25]Las bauxitas forman cinturones alargados, a veces de cientos de kilómetros de largo, paralelos a las costas del Terciario Inferior en la India y América del Sur; su distribución no está relacionada con una composición mineralógica particular de la roca madre. [25] Muchas bauxitas de alto nivel se forman en las llanuras costeras que posteriormente fueron elevadas a su altitud actual. [25]

Planchar

Meteorización irregular de la serpentinita gris a la laterita que contiene níquel marrón grisáceo con un alto porcentaje de hierro (níquel limonita ), cerca de Mayagüez, Puerto Rico.

Las lateritas basálticas de Irlanda del Norte se formaron por un extenso desgaste químico de los basaltos durante un período de actividad volcánica. [10] Alcanzan un espesor máximo de 30 m (100 pies) y una vez proporcionaron una fuente importante de mineral de hierro y aluminio. [10] Las aguas de filtración causaron la degradación del basalto principal y la precipitación preferencial por el agua ácida a través de la red que dejó los minerales de hierro y aluminio. [10] El olivino primario , la plagioclasa feldespato y la augita se descompusieron sucesivamente y se reemplazaron por un conjunto mineral compuesto por hematita , gibbsita ,goethita , anatasa , halloysita y caolinita . [10]

Níquel

Artículo principal: Depósitos de mineral de níquel laterítico

Los minerales de laterita fueron la principal fuente de níquel temprano. [6] : 1 A partir de finales del siglo XIX se extrajeron ricos depósitos de laterita en Nueva Caledonia para producir metal blanco . [6] : 1 El descubrimiento de depósitos de sulfuros de Sudbury , Ontario, Canadá, durante la primera parte del siglo XX, cambió el enfoque hacia los sulfuros para la extracción de níquel. [6] : 1 Aproximadamente el 70% de los recursos terrestres de níquel de la Tierra están contenidos en lateritas; actualmente representan alrededor del 40% de la producción mundial de níquel. [6] : 1En 1950, el níquel de fuente de laterita representaba menos del 10% de la producción total, en 2003 representaba el 42% y para 2012 se esperaba que la proporción de níquel de fuente de laterita fuera del 51%. [6] : 1 Las cuatro áreas principales del mundo con los mayores recursos de laterita de níquel son Nueva Caledonia, con un 21%; Australia, con el 20%; Filipinas, con el 17%; e Indonesia, con el 12%. [6] : 4

Ver también

  • Ferricrete : partículas pedregosas conglomeradas en la roca por compuestos de hierro oxidados del agua subterránea.
  • Oxisol  : tipo de suelo conocido por encontrarse en las selvas tropicales
  • Plintosol  : tipo de suelo rico en hierro

Referencias

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