La laterita es un tipo de suelo rico en hierro y aluminio y comúnmente se considera 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 existen condiciones de altas temperaturas y fuertes lluvias con períodos alternos húmedos y secos. [1] El proceso de formación se llama laterización . [2] La meteorización tropical es un proceso prolongado de meteorización química que produce una amplia variedad en el espesor, ley, 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 .
Comúnmente se ha hecho referencia a la laterita como un tipo de suelo, además de como un tipo de roca. Esto, y una mayor variación en los modos de conceptualizar la laterita (por ejemplo, también como un perfil completo de meteorización o una teoría sobre la meteorización), ha llevado a pedir que se abandone el término por completo. Al menos algunos investigadores [ ¿quién? ] especializados en el desarrollo del regolito han considerado que se ha desarrollado una confusión irremediable 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 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, 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 pueden funcionar como acuíferos en 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 en hidróxidos , gibbsita , boehmita y diáspora , que se asemeja en composición a 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 .
Francis Buchanan-Hamilton describió y nombró por primera vez una formación de laterita en el sur de la India en 1807. [3] : 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 con forma de ladrillo para la construcción. [3] : 65 La palabra laterita se ha utilizado para horizontes de suelo ricos en sesquióxido , cementados de forma variable . [4] Un sesquióxido es un óxido con tres átomos de oxígeno y dos átomos de metal. También se ha utilizado para cualquier suelo rojizo en la superficie de la Tierra o cerca de ella. [4]
Las cubiertas de laterita son espesas en las zonas estables del Escudo Etíope Occidental , en los cratones de la Placa Sudamericana y en el Escudo Australiano . [5] : 1 En Madhya Pradesh , India, la laterita que corona la meseta tiene 30 m (100 pies) de espesor. [6] : 554 Las lateritas pueden ser blandas y fácilmente rotas en pedazos más pequeños, o firmes y físicamente resistentes. Las rocas del basamento están enterradas bajo la gruesa capa erosionada y rara vez quedan expuestas. [5] : 1 Los suelos lateríticos forman la parte 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 . [7]
Cliff Ollier ha criticado la utilidad del concepto dado que se utiliza para significar cosas diferentes para diferentes autores. [8] Según se informa, algunos lo han utilizado para ferricreta, otros para suelos de tierra roja tropical y otros más para perfiles de suelo formados, de arriba a abajo, por una corteza , una zona moteada y una zona pálida. [8] Advierte fuertemente contra el concepto de "erosión profunda laterítica" ya que "plantea muchas preguntas". [8]
La meteorización tropical (laterización) es un proceso prolongado de meteorización química que produce una amplia variedad en el espesor, ley, química y mineralogía del mineral de los suelos resultantes. [9] : 3 Los productos iniciales de la meteorización son esencialmente rocas caolinizadas llamadas saprolitas . [10] Un período de laterización activa se extendió aproximadamente desde mediados del Terciario hasta mediados del Cuaternario (hace 35 a 1,5 millones de años). [9] : 3 Los análisis estadísticos muestran que la transición en los niveles medio y de varianza del 18 O durante la mitad del Pleistoceno fue abrupta. [11] Parece que este cambio abrupto fue global y representa principalmente un aumento en la masa de hielo; aproximadamente al mismo tiempo se produjo un descenso abrupto de las temperaturas de la superficie del mar ; Estos dos cambios indican un enfriamiento global repentino. [11] La tasa de laterización habría disminuido con el enfriamiento abrupto de la Tierra. La meteorización en los climas tropicales continúa hasta el día de hoy, a un ritmo reducido. [9] : 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; [5] : 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 [12] de un clima monzónico subtropical húmedo . [13]
Una característica esencial para la formación de laterita es la repetición de estaciones húmedas y secas . [14] Las rocas se lixivian mediante la filtración del agua de lluvia durante la estación húmeda; la solución resultante que contiene los iones lixiviados sale a la superficie por acción capilar durante la estación seca. [14] Estos iones forman compuestos de sal solubles que se secan en la superficie; estas sales se eliminan durante la próxima temporada de lluvias. [14] La formación de laterita se ve favorecida en relieves topográficos bajos de crestas y mesetas suaves , lo que evita la erosión de la cubierta superficial. [9] : 4 La zona de reacción donde las rocas están en contacto con el agua, desde el nivel freático más bajo hasta el más alto , se agota progresivamente de los iones de sodio , potasio , calcio y magnesio , que se lixivian fácilmente . [14] 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 . [14] Se ha sugerido que el silcreto se forma en zonas relativamente secas, "zonas de precipitación" de lateritas. [15] Por el contrario, en las partes más húmedas de las lateritas sujetas a lixiviación se ha sugerido que se formen ferricretas . [15]
La composición mineralógica y química de las lateritas depende de sus rocas madre. [5] : 6 Las lateritas se componen principalmente de cuarzo , circón y óxidos de titanio , hierro, estaño , aluminio y manganeso , que permanecen durante el transcurso de la erosión. [5] : 7 El cuarzo es el mineral reliquia más abundante de la roca madre. [5] : 7
Las lateritas varían significativamente según su ubicación, clima y profundidad. [12] Los principales minerales anfitriones del níquel y el cobalto pueden ser óxidos de hierro , minerales arcillosos u óxidos de manganeso . [12] 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. [14] Las lateritas de níquel se encuentran en zonas de la Tierra que experimentaron una erosión tropical prolongada de rocas ultramáficas que contienen los minerales ferromagnesianos olivino , piroxeno y anfíbol . [9] : 3
Yves Tardy, del Instituto Nacional Politécnico de Toulouse francés y del Centro Nacional de la Investigación Científica , calculó que las lateritas cubren aproximadamente un tercio de la superficie terrestre continental de la Tierra. [5] : 1 Los suelos lateríticos son los subsuelos de los bosques ecuatoriales, de las sabanas de las regiones tropicales húmedas y de las estepas sahelianas . [5] : 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. [5] : 2
Algunas de las rocas ultramáficas más antiguas y más deformadas que sufrieron laterización se encuentran como suelos fósiles petrificados en los complejos escudos precámbricos de Brasil y Australia. [9] : 3 Intrusivos de tipo alpino más pequeños y altamente deformados han formado perfiles de laterita en Guatemala, Colombia, Europa Central, India y Birmania. [9] : 3 Grandes láminas de empuje de arcos insulares mesozoicos y zonas de colisión continental sufrieron laterización en Nueva Caledonia, Cuba, Indonesia y Filipinas. [9] : 3 Las lateritas reflejan condiciones climáticas pasadas; [4] Las lateritas que se encuentran en 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. [16] En la India, los suelos de laterita ocupan una superficie de 240.000 kilómetros cuadrados. [1]
Los suelos lateríticos tienen un alto contenido de arcilla, lo que significa que tienen 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 penetra lentamente en 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 palmeras 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, lo que dificulta la infiltración del agua, la aparición de plántulas y conduce a un aumento de la escorrentía. Es posible rehabilitar estos suelos mediante un sistema llamado "biorrecuperación de tierras degradadas". Esto implica el uso de métodos autóctonos de recolección de agua (como hoyos y zanjas para plantar), 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. [17] En algunos lugares, estos suelos albergan zonas de pastoreo y bosques de matorrales. [1]
Cuando están húmedas, las lateritas se pueden cortar fácilmente con una pala en bloques de tamaño regular. [5] : 1 La laterita se extrae mientras está por debajo del nivel freático, por lo que está húmeda y blanda. [18] 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 [14] se bloquean en una estructura reticular rígida [18] : 158 y se vuelven resistentes a las condiciones atmosféricas. [5] : 1 Se sospecha que el arte de extraer material de laterita para mampostería se introdujo desde el subcontinente indio. [ se necesita aclaración ] [19] 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. [20] : 3 Los estudios geográficos muestran áreas que tienen alineaciones de piedras de laterita que pueden ser cimientos de sitios de templos que no han sobrevivido. [20] : 4 El pueblo jemer construyó los monumentos de Angkor, que están ampliamente distribuidos en Camboya y Tailandia, entre los siglos IX y XIII. [21] : 209 Los materiales pétreos utilizados fueron arenisca y laterita; El ladrillo se había utilizado en monumentos construidos en los siglos IX y X. [21] : 210 Se pueden identificar dos tipos de laterita; Ambos tipos están formados por los minerales caolinita, cuarzo, hematita y goethita. [21] : 211 Se midieron las diferencias en las cantidades de elementos menores arsénico, antimonio, vanadio y estroncio entre las dos lateritas. [21] : 211
Angkor Wat —ubicado en la actual Camboya— es la estructura religiosa más grande construida por Suryavarman II , quien gobernó el Imperio Jemer de 1112 a 1152. [22] : 39 Es Patrimonio de la Humanidad. [22] : 39 La piedra arenisca utilizada para la construcción de Angkor Wat es arenisca mesozoica extraída de las montañas Phnom Kulen, a unos 40 km (25 millas) del templo. [23] Los cimientos y las partes internas del templo contienen bloques de laterita detrás de la superficie de arenisca. [23] La mampostería se colocó sin mortero para juntas. [23]
Los franceses pavimentaron las carreteras en la zona de Camboya, Tailandia y Vietnam con laterita triturada, piedra o grava. [24] Kenia, a mediados de la década de 1970, y Malawi, a mediados de la década de 1980, construyeron secciones de prueba de caminos de bajo volumen con superficie bituminosa utilizando laterita en lugar de piedra como capa base. [25] La laterita no se ajustaba a ninguna de las especificaciones aceptadas, pero se comportaba igual de bien en comparación con las secciones contiguas de la carretera que utilizaban piedra u otro material estabilizado como base. [25] En 1984, se ahorraron 40.000 dólares estadounidenses por 1 km (0,62 millas) en Malawi utilizando laterita de esta manera. [25] También se utiliza ampliamente en Brasil para la construcción de carreteras [26]
El lecho rocoso de las zonas tropicales suele ser granito, gneis, esquisto o arenisca; la gruesa capa de laterita es porosa y ligeramente permeable, por lo que puede funcionar como acuífero en zonas rurales. [5] : 2 Un ejemplo es el acuífero de laterita del suroeste (Cabook) en Sri Lanka. [27] : 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. [27] : 4 Tiene una considerable capacidad de retención de agua, dependiendo de la profundidad de la formación. [27] : 1 El 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 . [27] : 10 El nivel freático retrocede lentamente y se recarga varias veces durante el resto del año. [27] : 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. [27] : 13 Las lateritas del acuífero Cabook sostienen acuíferos relativamente poco profundos que son accesibles a pozos excavados. [27] : 10
En Irlanda del Norte, el enriquecimiento de fósforo de los lagos debido a la agricultura es un problema importante. [28] 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. [28] Para la eliminación de fósforo se recomiendan medios sólidos ricos en calcio, hierro y aluminio. [28] Un estudio, que utiliza pruebas de laboratorio y humedales artificiales a escala piloto, informa de la eficacia de la laterita granular para eliminar fósforo y metales pesados de los lixiviados de los vertederos . [28] Los estudios iniciales de laboratorio muestran que la laterita es capaz de eliminar el 99% del fósforo de la solución. [28] Una instalación experimental a escala piloto que contenía laterita logró una eliminación del fósforo del 96 %. [28] Esta eliminación es mayor que la reportada en otros sistemas. [28] Las eliminaciones iniciales de aluminio y hierro por parte de instalaciones a escala piloto han sido de hasta el 85% y el 98% respectivamente. [28] Las columnas de percolación de laterita eliminaron suficiente cadmio , cromo y conducen a concentraciones indetectables. [28] Existe una posible aplicación de este sistema eficiente, de bajo costo, baja tecnología, visualmente discreto y eficiente para áreas rurales con fuentes puntuales dispersas de contaminación. [28]
Los minerales se concentran en lateritas metalíferas; el aluminio se encuentra en las bauxitas , el hierro y el manganeso se encuentran en las cortezas duras ricas en hierro, el níquel y el cobre se encuentran en las rocas desintegradas y el oro se encuentra en las arcillas moteadas. [5] : 2
El mineral de bauxita es la principal fuente de aluminio. [3] : 65 La bauxita es una variedad de laterita (roca sedimentaria residual), por lo que no tiene una fórmula química precisa. [29] 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 principales minerales 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 2 O]. [29] La composición química promedio de la bauxita, en peso, es de 45 a 60% de Al 2 O 3 y de 20 a 30 % de Fe 2 O 3 . [29] El peso restante se compone de sílices (cuarzo, calcedonia y caolinita ), carbonatos ( calcita , magnesita y dolomita ), dióxido de titanio y agua. [29] Las bauxitas de interés económico deben tener un bajo contenido de caolinita. [10] La formación de bauxitas lateríticas ocurre en todo el mundo en las llanuras costeras del Cretácico y Terciario, de entre 145 y 2 millones de años de antigüedad. [30] 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. [30] Muchas bauxitas de alto nivel se forman en llanuras costeras que posteriormente fueron elevadas a su altitud actual. [30]
Las lateritas basálticas de Irlanda del Norte se formaron mediante una extensa erosión química de basaltos durante un período de actividad volcánica. [13] Alcanzan un espesor máximo de 30 m (100 pies) y alguna vez proporcionaron una fuente importante de mineral de hierro y aluminio. [13] Las aguas que se filtran 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. [13] La olivina primaria , el feldespato plagioclasa y la augita fueron sucesivamente descompuestas y reemplazadas por un conjunto mineral formado por hematita , gibbsita , goethita , anatasa , halloysita y caolinita . [13]
Los minerales de laterita fueron la principal fuente de níquel primitivo. [9] : 1 Los ricos depósitos de laterita de Nueva Caledonia se explotaron a partir de finales del siglo XIX para producir metal blanco . [9] : 1 El descubrimiento de depósitos de sulfuros en Sudbury , Ontario, Canadá, durante la primera parte del siglo XX cambió el enfoque hacia los sulfuros para la extracción de níquel. [9] : 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. [9] : 1 En 1950, el níquel de laterita representaba menos del 10% de la producción total, en 2003 representaba el 42% y en 2012 se esperaba que la proporción de níquel de laterita fuera del 51%. [9] : 1 Las cuatro principales zonas del mundo con mayores recursos de laterita de níquel son Nueva Caledonia, con el 21%; Australia, con el 20%; Filipinas, con el 17%; e Indonesia, con el 12%. [9] : 4
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