Міцний покрив і тверда кора латериту утворення

Десілютація та залишкове збагачення

Утворення латериту починається з інтенсивного та тривалого хімічного вивітрювання, відомого як десілютація, коли великий обсяг тропічних опадів просочується крізь батьківський камінь і поступово розчиняє найбільш розчинні компоненти першими. Силікатні мінерали руйнуються шляхом гідролізу, вивільняючи кремнезем та мобільні лужних бази, такі як кальцій, магній, натрій та калій, у розчин, а оскільки тропічні опади надзвичайно об’ємні та безперервні, ці розчинені продукти ефективно вимиваються з профілю та транспортуються водою та струмками. Залишається резултуючий матеріал, що поступово знебогачується кремнезеном і збагачується за рахунок заліза та алюмінію, оскільки оксиди та гідроксиди цих двох елементів значно менш розчинні в умовах близьких до нейтральних або слабокислих pH, характерних для добре дренованих тропічних ґрунтів. Це фундаментально процес балансу мас: коли більш розчинні елементи видаляються об’ємами, відповідна концентрація заліза та алюмінію в утримуваному матеріалі збільшується, хоча жодного нового заліза або алюмінію не додається ззовні. Інтенсивність десілютації значною мірою залежить від дренажу; добре дреновані гірські ділянки переживають найбільш повне вимивання, оскільки вода вільно проходить через профіль, тоді як погано дреновані низинні місця можуть утримувати більше кремнезена та розвинути різні ґрунти з меншою кількістю заліза. Час також важливий, оскільки десілютація є повільним накопичувальним процесом, який зазвичай вимагає сотень тисяч або мільйонів років стабільного тропічного клімату для створення зрілого, глибоко вивітреного профілю. Стабільні геологічні утворення в тропічних Африці, Південній Америці та Австралії мають деякі з найтовстіших і найбільш повністю десілідованих реголітів на Землі, які іноді сягають десятки метрів під поверхнею. Ступінь досягнутої десілютації безпосередньо контролює тип, який утворюється джуріт: помірне вимивання сприяє утворенню джурітів з високим вмістом заліза, тоді як найбільш екстремальне та тривале вимивання, особливо на батьківських породах з низьким вмістом басей, може видалити достатньо кремнезена, щоб залишився матеріал був домінований алюмінієвою гідроксидом, попередником бокситів.

Залізо та алюміній: рух під впливом вологих і сухих циклів

Хоча залізо та оксиди алюмінію зазвичай вважаються нерозчинними, вони не є повністю нерухомими, і саме їх обмежена мобільність дозволяє профілю латериту з часом переорганізовуватися та ущільнюватися. Рухливість заліза сильно контролюється редокс-хімією: під час вологого, з низьким вмістом кисню умов, що виникають під час сезону дощів, залізо може бути відновлено з своїх первинних ферусових форм до більш розчинної феррусової форми, що дозволяє йому мігрувати разом із просочуваною водою. При приході сухого сезону та зниженні рівня ґрунтових вод профіль знову аераціюється, і феррусове залізо швидко окислюється до нерозчинних ферусових оксидів і гідроксидів, які кристалізуються на місці як геотит або гематит. Цей редокс-цикл між вологою редукцією та сухим окисленням є центральним рушієм, який перерозподіляє залізо в профілі, концентруючи його в певних горизонтах, а не залишаючи рівномірно розсіяним. Алюміній поводиться дещо інакше, оскільки не проходить ті ж редокс-трансформації, що й залізо; замість цього його мобільність визначається переважно pH, з гідроксидом алюмінію стаючи більш розчинним при сильних кислотних або сильних лужних умовах і відносно нерухомим поблизу нейтрального pH. Коливання вологості ґрунту також призводять до коливань pH та концентрацій органічних кислот, які виділяються під час вологого періоду, що може тимчасово комплексувати та мобілізувати як невелику кількість алюмінію, так і заліза, при наявності. Підйом води під дією капілярів у сухий сезон ще більше концентрує розчинене залізо та алюміній у зоні коливання рівня ґрунтових вод, витягуючи розчини вгору, як це відбувається при випаровуванні в мінеральних рів Smiths, і саме тут часто формується найтвердіша, найбільш багата на залізо шара профілю. З багатьох циклів вологості та сухості залізо та алюміній ефективно переносяться на короткі відстані, розчиняються та кристалізуються повторно, поступово мігруючи та концентруючись у певній зоні, яка стане індурованим шаром дурікриста.

Цементизація та затвердіння дурікристалів

Перехід від м’якої, залізозтьоряної ґрунті до справжнього твердого дурікристалу – це чіткий і важливий етап, який виходить за рамки простої накопиченості оксидних мінералів. На ранніх стадіях профілю розвитку залізо та алюміній оксиди існують як розсипані пігменти, фарбуючи ґрунт помаранчевим, червоним або жовтим кольором без надання значної механічної міцності. Однак, з продовженням циклів волого-теплового висихання, ці оксиди починають кристалізуватися у більші та краще впорядковані мінеральні зерна, і критично важливо, що вони починають відкладатись як безперервний цемент, заповнюючи порожнечі між частинками ґрунту, замість того, щоб залишатися ізольованими покриттями. Саме ця цементизація пор призводить до перетворення розсипчастої, крихкої ґрунти на індурований, несучий твердий пагорб, здатний витримувати вагу транспортних засобів або протистояти удару сокири. Геотит, ірідний оксид заліза, часто є домінуючою ранньою цементуючою фазою, але при подальшому висиханні та нагріванні він може дегідратуватися та перекристалізуватися в гематит, який щільніший, більш кристалічний і надає характерний глибокий червоний колір багатьом зрілим профілям латеритів. Гіббісід, основний гідроксид алюмінію, цементується аналогічним чином і домінує в найбільш сильно виснажених профілях, де алюміній значно збагачений порівняно із залізом. Утворений дурікристал часто має характерну текстуру, що називається пізолітичною або ядерною, в якій округлі, концентрично шаруваті іридієві або алюмінієві зерна розміром кілька міліметрів до сантиметрів є зміцненими всередині твердого матрицю, нагадуючи природний конгломерат, хоча він утворився повністю на місці за допомогою хімічних процесів, а не з відкладень. Після повного затвердіння латеритний дурікристал стає надзвичайно стійким до подальшого вивітрювання та ерозії, настільки, що він часто утворює захисний шапку, яка озброює ландшафт під ним, створюючи плоскі плато, відомі як латеритні покриви, які можуть зберігатися мільйони років, навіть коли ніжніші навколишні території руйнуються навколо них.

Виразність ландшафту: Кам’янисті пороги, плато та пісолітичні покриви

Після того, як піраїтичний дурікрист повністю затвердіє, він чинить потужний і довготривалий вплив на навколишній ландшафт, переважно через те, що він значно повільніше руйнується, ніж м’якіші, незмінені камені або розсипчастий сапроліт, який зазвичай лежить під ним. Ця відмінна стійкість утворює один із найбільш впізнаваних ландшафтних форм, пов’язаних з тропічним вивітрюванням: плоскі плато та пороги, покриті стійкою ірся або алюмінієвою кристю, з крутими краями, часто у вигляді скель, де дурікрист був підірваний, і менш стійкий матеріал під ним зруйнувався. Такі піраїтопокриті плато широко розповсюджені в тропічних та субтропічних Африці, Індії та Австралії, і в багатьох регіонах вони зберігають залишки давніх, надзвичайно стабільних ландшафтів, які можуть бути пошестями мільйонів років, фактично застиглі ландшафти, захищені від ерозії, яка зняла навколишні території. Коли камінь-криста покриття прорвано або його краї відступають, блоки дурікристу можуть зватися вниз по схилу, утворюючи розсипний шар з ірися гранулів або феритного цементу біля основи плато, яке само по собі може бути локально зміцнено вторастим, нижчим шаром криста. У профілі самому він проходить від затверділого покриття до м’якого, умовно-нафарбованого та зрештою незміненого батьківського матеріалу через зону пісолітичного грануляту, де округлі ірися та алюмінієві гранули розміром кілька міліметрів, утворені повторним розчиненням і перекристалізацією навколо ядра, слабо або твердо зміцнені разом. Під пісолітичною зоною лежить вмочений глиняний горизонт з нерівномірними червоними, жовтими та білими відтінками, що відображає неповне і просторово змінне сегрегування оксидів, а під ним - блідий, вибілений шар, де весь залізо було забрано, перш ніж нарешті переходити у зруйнований, але впізнаваний батьківський камінь або сапроліт. Ця вертикальна послідовність від свіжого каменю догори через сапроліт, вмочений глину, пісолітичний гранулят і затверділе покриття зазвичай називається піраїтовим профілем вивітрювання та надає геологам детальний запис того, як довго і наскільки інтенсивно конкретна поверхня була піддана тропічному хімічному вивітренню.

Економічне та сільськогосподарське значення

Латерит і пов’язані з ним тверді корти мають значну практичну важливість, що виходить далеко за межі їхньої цінності як геологічної дивовижки. Найбільш значущий економічний наслідок інтенсивного тропічного вивітрювання – боксит, основний руда алюмінію, який утворюється, коли відбувається повна десілікація, в результаті чого залишком домінують гвайякіти та подібні гідроксиди алюмінію з частковим видаленням або відокремленням кремнію та заліза в іншу частину профілю. Великі бокситові родовища в Австралії, Гвінеї, Ямайці та Бразилії утворилися саме завдяки процесу латеризації, який діяв на алюмінієві породи під стабільними, добре дренованими тропічними умовами протягом тривалого геологічного часу. Латерит, багатий на залізо, історично видобувався безпосередньо як низькосортна руда заліза та використовувався як будівельний матеріал, оскільки свіжовідкритий латерит можна рубати блоками простими інструментами, поки він відносно м’який завдяки залишкової вологи, а потім залишати тверднути в повітрі після висихання та окислення, що робить його традиційним будільницьким каменем у Південній та Південно-Східної Азії протягом багатьох століть. Сільськогосподарським чином латерит – це, як правило, подвійний меч, оскільки інтенсивне вимивання, яке концентрує оксиди заліза та алюмінію, також позбавляє рослини необхідних поживних речовин, таких як фосфор, калій і кальцій, залишаючи багатьом латеритним ґрунтам природно безплідними та часто кислими, незважаючи на те, що вони утворюються в регіонах з великою кількістю опадів та сонячного світла. Фосфор особливо може бути хімічно заблокований через сильне зв’язування з оксидами заліза та алюмінію, роблячи його недоступним для культур навіть тоді, коли загальний вміст фосфору в ґрунті здається достатнім. Якщо твердий кортівний шар знаходиться близько до поверхні, він також може фізично обмежувати проникнення коренів і дренаж, що ще більше обмежує родючість ґрунту та іноді змушує фермерів відмовлятися від іншого продуктивного землеробок. Отже, розуміння волого-сухого циклу та окисно-відновних процесів, які керують латеризацією, має пряме значення для управління ґрунтами, розвідки корисних копалин і планування використання землі у великих тропічних регіонах світу.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Duricrust and Laterite Hardpan Formation і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.