La laterita es un tipo de suelo 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 óxido, debido al alto contenido de óxido de hierro . Se desarrollan por erosión intensiva y prolongada de la roca madre subyacente , generalmente cuando hay condiciones de altas temperaturas y fuertes lluvias con períodos húmedos y secos alternados. [1] El proceso de formación se llama laterización . [2] La erosión tropical es un proceso prolongado de erosión química que produce una amplia variedad en el espesor, grado, química y 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 ha considerado comúnmente un tipo de suelo y también un tipo de roca. Esto, y otras variaciones en los modos de conceptualizar la laterita (por ejemplo, también como un perfil completo de meteorización o una teoría sobre la meteorización), han llevado a que se pida que se abandone por completo el término. Al menos algunos investigadores, incluidos TR Paton y MAJ Williams [3] , especializados en el desarrollo del regolito, han considerado que se ha generado una confusión sin esperanza en torno al nombre. El material que parece muy similar a la laterita india se encuentra en abundancia en todo el mundo.
Históricamente, la laterita se cortaba en formas similares a los ladrillos y se utilizaba en la construcción de monumentos. Después del año 1000 d. C., la construcción en Angkor Wat y otros sitios del sudeste asiático cambió a recintos de templos rectangulares hechos de laterita, ladrillo y piedra. Desde mediados de la década de 1970, algunos tramos de prueba de carreteras de bajo volumen con superficie bituminosa han utilizado laterita en lugar de piedra como capa de base. Las capas gruesas de laterita son porosas y ligeramente permeables, por lo que las capas pueden funcionar como acuíferos en áreas rurales. Las lateritas disponibles localmente se han utilizado en una solución ácida, seguida de precipitación para eliminar fósforo y metales pesados en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Las lateritas son una fuente de mena de aluminio ; la mena existe principalmente en minerales arcillosos y en 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 menas de hierro y aluminio. Las menas de laterita también fueron la principal fuente temprana de níquel .
Francis Buchanan-Hamilton describió y nombró por primera vez una formación de laterita en el sur de la India en 1807. [4] : 65 La nombró laterita a partir de la palabra latina later , que significa ladrillo; este suelo altamente compactado y cementado se puede cortar fácilmente en bloques con forma de ladrillo para construir. [4] : 65 La palabra laterita se ha utilizado para horizontes de suelo variables, cementados y ricos en sesquióxido . [5] 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. [5]
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 . [6] : 1 En Madhya Pradesh , India, la laterita que cubre la meseta tiene 30 m (100 pies) de espesor. [7] : 554 Las lateritas pueden ser blandas y romperse fácilmente en pedazos más pequeños, o firmes y físicamente resistentes. Las rocas del basamento están enterradas bajo la gruesa capa meteorizada y rara vez quedan expuestas. [6] : 1 Los suelos lateríticos forman la parte más superior de la cubierta de laterita.
En algunos lugares las lateritas contienen pisolitas y ferricreta , y pueden encontrarse en posiciones elevadas como resultado de la inversión del relieve . [8]
Cliff Ollier ha criticado la utilidad del concepto dado que se utiliza con distintos significados para distintos autores. [9] Según se informa, algunos lo han utilizado para el ferricreto, otros para el suelo de tierra roja tropical y otros para los perfiles de suelo formados, de arriba a abajo, por una corteza , una zona moteada y una zona pálida. [9] Advierte firmemente contra el concepto de "meteorización profunda laterítica" ya que "plantea muchas preguntas". [9]
La meteorización tropical (laterización) es un proceso prolongado de meteorización química que produce una amplia variedad en el espesor, grado, química y mineralogía de los minerales de los suelos resultantes. [10] : 3 Los productos iniciales de la meteorización son esencialmente rocas caolinizadas llamadas saprolitos . [11] Un período de laterización activa se extendió desde aproximadamente mediados del Terciario hasta mediados del Cuaternario (hace 35 a 1,5 millones de años). [10] : 3 Los análisis estadísticos muestran que la transición en los niveles de media y varianza de 18 O durante la mitad del Pleistoceno fue abrupta. [12] Parece que este cambio abrupto fue global y representa principalmente un aumento en la masa de hielo; aproximadamente al mismo tiempo ocurrió una disminución abrupta en las temperaturas de la superficie del mar ; estos dos cambios indican un enfriamiento global repentino. [12] La tasa de laterización habría disminuido con el enfriamiento abrupto de la tierra. La meteorización en climas tropicales continúa hasta el día de hoy, a un ritmo reducido. [10] : 3
Las lateritas se forman a partir de la lixiviación de rocas sedimentarias parentales ( areniscas , arcillas , calizas ); rocas metamórficas ( esquistos , gneises , migmatitas ); rocas ígneas ( granitos , basaltos , gabros , peridotitas ); y proto-minerales mineralizados; [6] : 5 que deja los iones más insolubles , predominantemente hierro y aluminio. El mecanismo de lixiviación implica la disolución ácida de la red mineral huésped , seguida de hidrólisis y precipitación de óxidos y sulfatos insolubles de hierro, aluminio y sílice en las condiciones de alta temperatura [13] de un clima monzónico subtropical húmedo . [14]
Una característica esencial para la formación de laterita es la repetición de estaciones húmedas y secas . [15] Las rocas se lixivian por la percolación del agua de lluvia durante la estación húmeda; la solución resultante que contiene los iones lixiviados es llevada a la superficie por acción capilar durante la estación seca. [15] Estos iones forman compuestos de sal solubles que se secan en la superficie; estas sales son arrastradas durante la siguiente estación húmeda. [15] La formación de laterita se ve favorecida en relieves topográficos bajos de crestas suaves y mesetas , lo que evita la erosión de la cubierta superficial. [10] : 4 La zona de reacción donde las rocas están en contacto con el agua, desde los niveles freáticos más bajos hasta los más altos , se agota progresivamente de los iones de sodio , potasio , calcio y magnesio , que se lixivian fácilmente . [15] 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 . [15] Se ha sugerido que las silcretas se forman en zonas de "zonas de precipitación" relativamente secas de lateritas. [16] Por el contrario, en las partes más húmedas de las lateritas sujetas a lixiviación se ha sugerido que se forman ferricretas . [16]
Las composiciones mineralógicas y químicas de las lateritas dependen de sus rocas madre. [6] : 6 Las lateritas consisten principalmente en cuarzo , circón y óxidos de titanio , hierro, estaño , aluminio y manganeso , que permanecen durante el curso de la meteorización. [6] : 7 El cuarzo es el mineral relicto más abundante de la roca madre. [6] : 7
Las lateritas varían significativamente según su ubicación, clima y profundidad. [13] Los principales minerales hospedantes del níquel y el cobalto pueden ser óxidos de hierro , minerales arcillosos u óxidos de manganeso . [13] 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. [15] Las lateritas de níquel se encuentran en zonas de la Tierra que experimentaron una erosión tropical prolongada de rocas ultramáficas que contienen los minerales ferromagnésicos olivino , piroxeno y anfíbol . [10] : 3
Yves Tardy, del Instituto Nacional Politécnico de Toulouse y del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia , calculó que las lateritas cubren aproximadamente un tercio de la superficie continental de la Tierra. [6] : 1 Los suelos lateríticos son los subsuelos de los bosques ecuatoriales, de las sabanas de las regiones tropicales húmedas y de las estepas sahelianas . [6] : 1 Cubren la mayor parte de la superficie terrestre entre los trópicos de Cáncer y Capricornio; las áreas no cubiertas dentro de estas latitudes incluyen la porción extrema occidental de América del Sur, la porción suroeste de África, las regiones desérticas del centro-norte de África, la península Arábiga y el interior de Australia. [6] : 2
Algunas de las rocas ultramáficas más antiguas y altamente deformadas que sufrieron laterización se encuentran como suelos fósiles petrificados en los complejos escudos precámbricos de Brasil y Australia. [10] : 3 Intrusivos de tipo alpino más pequeños y altamente deformados han formado perfiles de laterita en Guatemala, Colombia, Europa Central, India y Birmania. [10] : 3 Grandes láminas de empuje de arcos insulares mesozoicos y zonas de colisión continental sufrieron laterización en Nueva Caledonia, Cuba, Indonesia y Filipinas. [10] : 3 Las lateritas reflejan condiciones meteorológicas pasadas; [5] las lateritas que se encuentran en las áreas no tropicales actuales son productos de épocas geológicas anteriores , cuando esa área estaba cerca del ecuador. Las lateritas actuales que se encuentran fuera de los trópicos húmedos se consideran indicadores de cambio climático, deriva continental o una combinación de ambos. [17] En la India, los suelos de laterita ocupan un área de 240.000 kilómetros cuadrados. [1]
Los suelos lateríticos tienen un alto contenido de arcilla, lo que significa que tienen una mayor capacidad de intercambio catiónico , baja permeabilidad, alta plasticidad y alta capacidad de retención de agua que los suelos arenosos. Esto se debe a que las partículas son tan pequeñas que el agua queda atrapada entre ellas. Después de la lluvia, el agua se mueve hacia el suelo lentamente. Debido a la lixiviación intensiva, los suelos lateríticos carecen de fertilidad en comparación con otros suelos, sin embargo, responden fácilmente al abono y al riego. [1] Las palmeras tienen menos probabilidades de sufrir sequía 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 conduce a un aumento de la escorrentía. Es posible rehabilitar estos suelos, utilizando un sistema llamado "bio-recuperación de tierras degradadas". Esto implica utilizar métodos indígenas de recolección de agua (como pozos de plantación y zanjas), aplicar residuos animales y vegetales y plantar árboles frutales de alto valor y cultivos vegetales indígenas que sean tolerantes a las condiciones de sequía. Estos suelos son los más adecuados para los cultivos de plantación. Son buenos para el cultivo de palma aceitera, té, café y anacardo. El Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para las Zonas Tropicales Semiáridas ( ICRISAT ) ha empleado este sistema para rehabilitar suelos lateríticos degradados en Níger y aumentar los ingresos de los pequeños agricultores. [18] En algunos lugares, estos suelos sustentan pastizales y bosques de matorrales. [1]
Cuando están húmedas, las lateritas se pueden cortar fácilmente con una pala en bloques de tamaño regular. [6] : 1 La laterita se extrae mientras está por debajo del nivel freático, por lo que está húmeda y blanda. [19] Al exponerse al aire, se endurece gradualmente a medida que la humedad entre las partículas de arcilla planas se evapora y las sales de hierro más grandes [15] se bloquean en una estructura reticular rígida [19] : 158 y se vuelven resistentes a las condiciones atmosféricas. [6] : 1 Se sospecha que el arte de extraer material de laterita para mampostería se introdujo desde el subcontinente indio. [ aclaración necesaria ] [20] Se endurecen como el hierro cuando se exponen al aire. [1]
Después del año 1000 d. C., la construcción angkoriana cambió de muros de tierra circulares o irregulares a recintos de templos rectangulares de estructuras de laterita, ladrillo y piedra. [21] : 3 Los estudios geográficos muestran áreas que tienen alineaciones de piedra laterita que pueden ser cimientos de sitios de templos que no han sobrevivido. [21] : 4 El pueblo jemer construyó los monumentos de Angkor, que están ampliamente distribuidos en Camboya y Tailandia, entre los siglos IX y XIII. [22] : 209 Los materiales de piedra utilizados fueron arenisca y laterita; el ladrillo se había utilizado en monumentos construidos en los siglos IX y X. [22] : 210 Se pueden identificar dos tipos de laterita; ambos tipos consisten en los minerales caolinita, cuarzo, hematita y goethita. [22] : 211 Se midieron diferencias en las cantidades de elementos menores arsénico, antimonio, vanadio y estroncio entre las dos lateritas. [22] : 211
Angkor Wat , ubicado en la actual Camboya, es la estructura religiosa más grande construida por Suryavarman II , quien gobernó el Imperio Jemer desde 1112 hasta 1152. [23] : 39 Es un sitio Patrimonio de la Humanidad. [23] : 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 mi) del templo. [24] Los cimientos y las partes internas del templo contienen bloques de laterita detrás de la superficie de la piedra arenisca. [24] La mampostería se colocó sin mortero para juntas. [24]
Se utiliza como material de construcción local en lugares como Burkina Faso , donde se valora por su resistencia y por reducir los costes de calefacción y refrigeración. [25]
Los franceses pavimentaron las carreteras de Camboya, Tailandia y Vietnam con laterita triturada, piedra o grava. [26] Kenia, a mediados de los años 1970, y Malawi, a mediados de los años 1980, construyeron tramos de prueba de carreteras de bajo volumen con superficie bituminosa utilizando laterita en lugar de piedra como capa de base. [27] La laterita no se ajustaba a ninguna especificación aceptada, pero se comportó igualmente bien en comparación con las secciones adyacentes de la carretera que utilizaban piedra u otro material estabilizado como base. [27] En 1984, se ahorraron 40.000 dólares estadounidenses por 1 km (0,62 mi) en Malawi utilizando laterita de esta manera. [27] También se utiliza ampliamente en Brasil para la construcción de carreteras. [28]
El lecho rocoso en las zonas tropicales es a menudo granito, gneis, esquisto o arenisca; la gruesa capa de laterita es porosa y ligeramente permeable, por lo que la capa puede funcionar como un acuífero en áreas rurales. [6] : 2 Un ejemplo es el acuífero de laterita del suroeste (Cabook) en Sri Lanka. [29] : 1 Este acuífero está en la frontera suroeste de Sri Lanka, con los estrechos acuíferos superficiales en las arenas costeras entre él y el océano. [29] : 4 Tiene una considerable capacidad de retención de agua, dependiendo de la profundidad de la formación. [29] : 1 El acuífero en esta laterita se recarga rápidamente con las lluvias de abril-mayo que siguen a la estación seca de febrero-marzo, y continúa llenándose con las lluvias monzónicas . [29] : 10 El nivel freático retrocede lentamente y se recarga varias veces durante el resto del año. [29] : 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. [29] : 13 Las lateritas del acuífero Cabook sustentan acuíferos relativamente poco profundos a los que se puede acceder mediante pozos excavados. [29] : 10
En Irlanda del Norte, el enriquecimiento de fósforo de los lagos debido a la agricultura es un problema significativo. [30] La laterita disponible localmente (una bauxita de baja calidad rica en hierro y aluminio) se utiliza en solución ácida, seguida de precipitación para eliminar el fósforo y los metales pesados en varias instalaciones de tratamiento de aguas residuales. [30] Se recomiendan medios sólidos ricos en calcio, hierro y aluminio para la eliminación de fósforo. [30] Un estudio, que utilizó pruebas de laboratorio y humedales construidos a escala piloto, informa sobre la eficacia de la laterita granular para eliminar fósforo y metales pesados del lixiviado de vertederos . [30] Los estudios de laboratorio iniciales muestran que la laterita es capaz de eliminar el 99% del fósforo de la solución. [30] Una instalación experimental a escala piloto que contenía laterita logró una eliminación del 96% del fósforo. [30] Esta eliminación es mayor que la informada en otros sistemas. [30] Las eliminaciones iniciales de aluminio y hierro por parte de instalaciones a escala piloto han sido de hasta el 85% y el 98% respectivamente. [30] Las columnas de percolación de laterita eliminaron suficiente cadmio , cromo y plomo a concentraciones indetectables. [30] Existe una posible aplicación de este sistema eficiente, visualmente discreto, de bajo costo y baja tecnología para áreas rurales con fuentes puntuales de contaminación dispersas. [30]
Los minerales se concentran en lateritas metalíferas; el aluminio se encuentra en las bauxitas , el hierro y el manganeso se encuentran en costras duras ricas en hierro, el níquel y el cobre se encuentran en rocas desintegradas y el oro se encuentra en arcillas moteadas. [6] : 2
El mineral de bauxita es la principal fuente de aluminio. [4] : 65 Es una variedad de laterita (roca sedimentaria residual), por lo que no tiene una fórmula química precisa. [31] Está compuesto principalmente de minerales de alúmina hidratada como gibbsita [Al(OH) 3 o Al 2 O 3 . 3H 2 O)] en depósitos tropicales más nuevos; en depósitos templados subtropicales más antiguos, los principales minerales son 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 2 O]. [31] La composición química promedio de la bauxita, en peso, es de 45 a 60% Al 2 O 3 y de 20 a 30% Fe 2 O 3 . [31] El peso restante consiste en sílices (cuarzo, calcedonia y caolinita ), carbonatos ( calcita , magnesita y dolomita ), dióxido de titanio y agua. [31] Las bauxitas de interés económico deben ser bajas en caolinita. [11] 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 . [32] Las bauxitas forman cinturones alargados, a veces de cientos de kilómetros de largo, paralelos a las costas del Terciario Inferior en la India y Sudamérica; su distribución no está relacionada con una composición mineralógica particular de la roca madre. [32] Muchas bauxitas de alto nivel se forman en llanuras costeras que posteriormente se elevaron a su altitud actual. [32]
Las lateritas basálticas de Irlanda del Norte se formaron por una extensa erosión química de los basaltos durante un período de actividad volcánica. [14] Alcanzan un espesor máximo de 30 m (100 pies) y alguna vez proporcionaron una fuente importante de mineral de hierro y aluminio. [14] Las aguas de percolación causaron la degradación del basalto original y la precipitación preferencial por agua ácida a través de la red dejó los minerales de hierro y aluminio. [14] El olivino primario , el feldespato plagioclasa y la augita se descompusieron sucesivamente y fueron reemplazados por un conjunto mineral que consistía en hematita , gibbsita , goethita , anatasa , halloysita y caolinita . [14]
Los minerales de laterita fueron la principal fuente de níquel temprano. [10] : 1 Los ricos depósitos de laterita en Nueva Caledonia se extrajeron a partir de finales del siglo XIX para producir metal blanco . [10] : 1 El descubrimiento de depósitos de sulfuro de Sudbury , Ontario, Canadá, durante la primera parte del siglo XX cambió el enfoque hacia los sulfuros para la extracción de níquel. [10] : 1 Alrededor del 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. [10] : 1 En 1950, el níquel de fuente de laterita era menos del 10% de la producción total, en 2003 representaba el 42%, y para 2012 se esperaba que la participación del níquel de fuente de laterita fuera del 51%. [10] : 1 Las cuatro principales áreas del mundo con los mayores recursos de laterita de níquel son Nueva Caledonia, con un 21%; Australia, con un 20%; Filipinas, con un 17%; e Indonesia, con un 12%. [10] : 4
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