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ラテライトは鉄とアルミニウムを豊富に含む土壌の一種で、高温多湿な地域で形成されることが多く、そのほとんどは熱帯地方に分布しています。ラテライトは酸化鉄の含有量が高いため、ほぼすべてが錆びたような赤色をしています。
ラテライト土壌は、通常、高温と豪雨が乾燥期と交互に繰り返される条件下で、下層の母岩が集中的かつ長期間風化することによって形成され、 [ 1 ]ラテライト化と呼ばれるプロセスで形成されます。[ 2 ]このような長期間の化学的風化により、結果として生じる土壌の厚さ、等級、化学組成、鉱石鉱物組成に幅広い多様性が生じます。この多様性とは別に、ラテライトは一般的に岩石の種類と土壌の種類の両方として考えられてきました。これらの事実、およびラテライトの性質を捉えるその他の方法（たとえば、完全な風化プロファイルまたは風化に関する理論として）により、この用語を完全に放棄すべきだという声が上がっています。TR Paton や MAJ Williams など、レゴリスの発達を専門とする少なくとも数人の研究者は、[ 3 ]この名前をめぐって絶望的な混乱が生じていると指摘しています。
歴史的に、ラテライトはレンガのような形に切り出され、記念碑の建設に使用されていました。西暦1000年以降、アンコールワットやその他の東南アジアの遺跡では、ラテライト、レンガ、石でできた長方形の寺院の囲いが建設されるようになりました。1970年代半ば以降、アスファルト舗装された低交通量の道路の試験区間では、路盤材として石の代わりにラテライトが使用されています。厚いラテライト層は多孔質でわずかに透水性があるため、農村地域では帯水層として機能することがあります。また、地元で入手可能なラテライトは、例えば酸性溶液に浸した後、沈殿させてリンや重金属を除去するなど、下水処理にも使用されています。
ラテライトはアルミニウム鉱石の産地であり、その鉱石は主に粘土鉱物と水酸化物鉱物であるギブサイト、ベーマイト、ダイアスポアから構成されており、世界の主要なアルミニウム鉱石であるボーキサイトの組成に類似している。北アイルランドでは、かつてラテライトは鉄鉱石とアルミニウム鉱石の主要な産地であった。ラテライト鉱石は、初期にはニッケルの主要な産地でもあった。
フランシス・ブキャナン・ハミルトンは、 1807年に南インドでラテライト層を初めて記述し、命名しました。[ 4 ] : 65彼は、レンガを意味するラテン語のlaterからラテライトと名付けました。この非常に圧縮され固められた土壌は、建築用のレンガ状のブロックに簡単に切り出すことができます。[ 4 ] : 65ラテライトという言葉は、セメント化の程度が異なる、セスキ酸化物に富む土壌層に使用されてきました。[ 5 ]セスキ酸化物は、酸素原子3個と金属原子2個からなる酸化物です。また、地表付近の赤みがかった土壌にも使用されてきました。[ 5 ]
ラテライト層は、西エチオピア楯状地の安定地域、南アメリカプレートのクラトン、オーストラリア楯状地で厚くなっています。[ 6 ] : 1インドのマディヤ・プラデーシュ州では、高原を覆うラテライト層の厚さは30メートル（100フィート）です。[ 7 ] : 554ラテライトは、柔らかく簡単に小さな破片に砕けるものと、固く物理的に抵抗力のあるものの両方があります。基盤岩は厚い風化層の下に埋もれており、露出することはまれです。[ 6 ] : 1ラテライト土壌は、ラテライト層の最上部を形成します。
場所によっては、ラテライトにピソライトやフェリクリートが含まれており、地形の反転の結果として高い位置で見られることがある。[ 8 ]
クリフ・オリエは、この概念が著者によって異なる意味で使われていることを考えると、その有用性を批判している。[ 9 ]伝えられるところによると、ある著者はこれを鉄質土壌に、別の著者は熱帯赤土に、また別の著者は上から下まで地殻、斑状帯、淡色帯からなる土壌断面に用いているという。[ 9 ]彼は「ラテライト深層風化」という概念は「多くの疑問を生じさせる」ため、強く警告している。[ 9 ]
熱帯風化（ラテライト化）は、化学的風化の長期にわたるプロセスであり、結果として生じる土壌の厚さ、等級、化学組成、鉱石鉱物組成に幅広い多様性をもたらします。[ 10 ] : 3風化の初期生成物は、基本的にサプロライトと呼ばれるカオリン化した岩石です。[ 11 ]活発なラテライト化の期間は、第三紀中期から第四紀中期（3500万年前から150万年前）まで続きました。[ 10 ] : 3統計分析によると、更新世中期の18Oの平均値と分散レベルの変化は急激でした。 [ 12 ]この急激な変化は地球規模であり、主に氷量の増加を表しているようです。ほぼ同時期に海面水温が急激に低下しました。これら 2 つの変化は、地球の急激な寒冷化を示しています。[ 12 ]地球の急激な寒冷化に伴い、ラテライト化の速度は低下したと考えられます。熱帯気候における風化作用は、速度は低下しているものの、今日まで続いている。[ 10 ]： 3
ラテライトは、母岩堆積岩（砂岩、粘土、石灰岩）、変成岩（片岩、片麻岩、ミグマタイト）、火成岩（花崗岩、玄武岩、斑れい岩、かんらん岩）、および鉱化原鉱石の浸出によって形成されます。 [ 6 ] : 5これにより、主に鉄とアルミニウムなどのより不溶性のイオンが残ります。浸出のメカニズムには、酸性物質が母岩の鉱物格子を溶解し、続いて高温条件下[ 13 ]の湿潤亜熱帯モンスーン気候下で鉄、アルミニウム、シリカの不溶性酸化物と硫酸塩が加水分解および沈殿することが含まれます。[ 14 ]
ラテライトの形成に不可欠な特徴は、雨季と乾季の繰り返しです。[ 15 ]雨季には浸透する雨水によって岩石が浸出され、浸出されたイオンを含む溶液が乾季に毛細管現象によって地表に運ばれます。 [ 15 ]これらのイオンは可溶性の塩化合物を形成し、地表で乾燥します。これらの塩は次の雨季に洗い流されます。[ 15 ]ラテライトの形成は、地表被覆の浸食を防ぐ緩やかな尾根や台地の低い地形起伏で促進されます。 [ 10 ] : 4岩石が水と接触する反応ゾーン（最低水位から最高水位まで）では、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムの容易に浸出されるイオンが徐々に枯渇します。[ 15 ]これらのイオンの溶液は、酸化アルミニウムや酸化鉄よりも酸化ケイ素を優先的に溶解するのに適切なpHを持つことができます。[ 15 ]珪質岩は、ラテライトの比較的乾燥した「沈殿帯」のゾーンで形成されると考えられている。[ 16 ]それとは対照的に、浸出作用を受けるラテライトの湿潤な部分では、鉄質岩が形成されると考えられている。[ 16 ]
ラテライトの鉱物学的および化学的組成は、母岩に依存します。[ 6 ]： 6ラテライトは主に石英、ジルコン、および風化の過程で残存するチタン、鉄、スズ、アルミニウム、マンガンの酸化物から構成されています。 [ 6 ]： 7石英は母岩から最も多く残存する鉱物です。[ 6 ]： 7
ラテライトは、場所、気候、深さによって大きく異なります。[ 13 ]ニッケルとコバルトの主な母岩鉱物は、酸化鉄、粘土鉱物、または酸化マンガンのいずれかです。[ 13 ]酸化鉄は苦鉄質火成岩やその他の鉄に富む岩石から生成され、ボーキサイトは花崗岩質火成岩やその他の鉄に乏しい岩石から生成されます。 [ 15 ]ニッケルラテライトは、カンラン石、輝石、角閃石などの鉄マグネシウム鉱物を含む超苦鉄質岩が長期間熱帯風化を受けた地球のゾーンに存在します。[ 10 ] : 3
フランスのトゥールーズ国立工科大学と国立科学研究センターのイヴ・タルディは、ラテライトが地球の大陸面積の約3分の1を覆っていると計算した。[ 6 ]： 1ラテライト土壌は、赤道直下の森林、湿潤な熱帯地域のサバンナ、サヘル草原の地下土壌である。[ 6 ]： 1これらは、北回帰線と南回帰線の間の陸地の大部分を覆っている。これらの緯度内に含まれない地域には、南アメリカの最西部、アフリカの南西部、アフリカ中北部の砂漠地帯、アラビア半島、オーストラリアの内陸部などがある。[ 6 ]： 2
ラテライト化作用を受けた最も古く、最も高度に変形した超苦鉄質岩の一部は、ブラジルとオーストラリアの複雑な先カンブリア時代の楯状地で化石化した化石土壌として見つかっています。[ 10 ] : 3より小さく高度に変形したアルプス型の貫入岩は、グアテマラ、コロンビア、中央ヨーロッパ、インド、ビルマでラテライトの断面を形成しています。[ 10 ] : 3中生代の島弧と大陸衝突帯の大きな衝上断層は、ニューカレドニア、キューバ、インドネシア、フィリピンでラテライト化作用を受けました。[ 10 ] : 3ラテライトは過去の風化条件を反映しています。[ 5 ]現在の非熱帯地域で見られるラテライトは、その地域が赤道付近にあった過去の地質時代の産物です。湿潤熱帯以外の地域で現在見られるラテライトは、気候変動、大陸移動、またはその両方の組み合わせの指標と考えられています。[ 17 ]インドでは、ラテライト土壌が24万平方キロメートルの面積を占めている。[ 1 ]
ラテライト土壌は粘土含有量が高く、これは砂質土壌よりも陽イオン交換容量が高く、透水性が低く、可塑性が高く、保水能力が高いことを意味します。粒子が非常に小さいため、水が粒子間に閉じ込められます。雨の後、水はゆっくりと土壌に移動します。激しい浸出のため、ラテライト土壌は他の土壌に比べて肥沃度が低いですが、施肥や灌漑には容易に反応します。[ 1 ]雨水が土壌に保持されるため、ヤシは干ばつの影響を受けにくいです。しかし、ラテライト土壌の構造が劣化すると、表面に硬い地殻が形成され、水の浸透や苗の発芽を妨げ、流出量の増加につながります。このような土壌は、「劣化地のバイオリクラメーション」と呼ばれるシステムを使用して再生することができます。これには、先住民の集水方法（植え穴や溝など）の使用、動物や植物の残渣の施用、干ばつに強い高価値の果樹や在来の野菜作物の植え付けが含まれます。これらの土壌はプランテーション作物に最も適しています。アブラヤシ、茶、コーヒー、カシューナッツの栽培に適しています。国際半乾燥熱帯作物研究所（ICRISAT ）は、ニジェールの劣化したラテライト土壌を再生し、小規模農家の収入を増やすためにこのシステムを採用しました。[ 18 ]一部の地域では、これらの土壌は放牧地や低木林を支えています。[ 1 ]
湿っているときは、ラテライトはシャベルで簡単に通常のサイズのブロックに切断できます。[ 6 ] : 1ラテライトは地下水位より下のときに採掘されるため、湿っていて柔らかいです。[ 19 ]空気にさらされると、平らな粘土粒子の間の水分が蒸発し、より大きな鉄塩[ 15 ]が強固な格子構造[ 19 ] : 158に閉じ込められ、大気条件に耐性を持つようになるため、徐々に硬化します。[ 6 ] : 1ラテライト材料を石積みに採掘する技術は、インド亜大陸から伝わったと考えられています。[ 20 ]それらは空気にさらされると鉄のように硬化します。[ 1 ]
西暦1000年以降、アンコールの建築は円形または不規則な土壁から、ラテライト、レンガ、石の構造物からなる長方形の寺院の囲いへと変化した。[ 21 ]： 3地理調査によると、現存しない寺院遺跡の基礎である可能性のあるラテライトの石列がある地域が示されている。[ 21 ]： 4クメール人は、カンボジアとタイに広く分布するアンコール遺跡を9世紀から13世紀にかけて建設した。[ 22 ]： 209使用された石材は砂岩とラテライトであり、レンガは9世紀と10世紀に建設された遺跡で使用されていた。[ 22 ]： 210ラテライトには2種類が識別でき、どちらの種類もカオリナイト、石英、赤鉄鉱、針鉄鉱の鉱物から構成されている。[ 22 ]： 211 2つのラテライト間で、微量元素であるヒ素、アンチモン、バナジウム、ストロンチウムの含有量に差が測定された。[ 22 ]： 211
アンコール・ワットは、現在のカンボジアに位置し、1112年から1152年までクメール帝国を統治したスーリヤヴァルマン2世によって建てられた最大の宗教建造物です。 [ 23 ] : 39世界遺産に登録されています。[ 23 ] : 39アンコール・ワットの建設に使用された砂岩は、寺院から約40km （25マイル）離れたプノン・クーレン山脈で採掘された中生代の砂岩です。 [ 24 ]寺院の基礎と内部には、砂岩の表面の裏側にラテライトのブロックがあります。[ 24 ]石積みは目地モルタルなしで積まれました。[ 24 ]
ブルキナファソなどの地域では、強度が高く、暖房費や冷房費を削減できることから、地元の建築材料として利用されている。[ 25 ]
フランスはカンボジア、タイ、ベトナム地域で砕いたラテライト、石、または砂利で道路を舗装した。[ 26 ] 1970年代半ばのケニアと1980年代半ばのマラウイは、基層として石の代わりにラテライトを使用したアスファルト舗装の低交通量道路の試験区間を建設した。[ 27 ]ラテライトはどの規格にも適合しなかったが、基層として石やその他の安定化材料を使用した隣接する道路区間と比較すると同等の性能を発揮した。[ 27 ] 1984年には、マラウイでこのようにラテライトを使用することで1 km (0.62マイル)あたり40,000米ドルが節約された。 [ 27 ]ブラジルでも道路建設に広く使用されている。[ 28 ]
熱帯地域の基盤岩は、多くの場合、不透水性の花崗岩、片麻岩、片岩、または砂岩です。厚いラテライト層は多孔質でわずかに透水性があるため、農村地域では帯水層として機能します。[ 6 ] : 2一例として、スリランカの南西ラテライト（カブック）帯水層があります。[ 29 ] : 1この帯水層はスリランカの南西の境界にあり、海との間には海岸砂の狭い浅い帯水層があります。[ 29 ] : 4地層の深さに応じて、かなりの保水能力があります。[ 29 ] : 1このラテライトの帯水層は、2月から3月の乾季に続く4月から5月の雨で急速に補充され、モンスーンの雨で満たされ続けます。[ 29 ] : 10地下水位はゆっくりと低下し、残りの期間に数回補充されます。[ 29 ] : 13人口密度の高い郊外地域では、65日以上の長期にわたる乾燥期間中、地下水位が地表下15m （50フィート）まで低下する可能性がある。 [ 29 ] : 13カブック帯水層のラテライトは、掘り井戸でアクセスできる比較的浅い帯水層を支えている。[ 29 ] : 10
北アイルランドでは、農業による湖沼のリン富栄養化が大きな問題となっている。[ 30 ]地元で入手可能なラテライト（鉄とアルミニウムを豊富に含む低品位ボーキサイト）は、酸性溶液で使用され、その後沈殿させることで、いくつかの下水処理施設でリンと重金属が除去されている。[ 30 ]カルシウム、鉄、アルミニウムを豊富に含む固体媒体がリン除去に推奨されている。[ 30 ]実験室試験とパイロット規模の人工湿地の両方を使用した研究では、粒状ラテライトが埋立地浸出液からリンと重金属を除去するのに効果的であることが報告されている。[ 30 ]初期の実験室研究では、ラテライトが溶液からリンを99%除去できることが示されている。[ 30 ]ラテライトを含むパイロット規模の実験施設では、リンの96%が除去された。[ 30 ]この除去率は、他のシステムで報告されているよりも高い。[ 30 ]パイロット規模の施設によるアルミニウムと鉄の初期除去率はそれぞれ最大で85%と98%に達しました。[ 30 ]ラテライトの浸透カラムは、カドミウム、クロム、鉛を検出限界以下の濃度まで除去しました。[ 30 ]この低コスト、低技術、目立たない、効率的なシステムは、分散した点源汚染のある農村地域への応用が考えられます。[ 30 ]
鉱石は金属を含むラテライトに集中しており、アルミニウムはボーキサイトに、鉄とマンガンは鉄分を多く含む硬い地殻に、ニッケルと銅は風化した岩石に、金は斑点のある粘土にそれぞれ見られる。[ 6 ]： 2
ボーキサイト鉱石はアルミニウムの主要な供給源です。[ 4 ] : 65これはラテライト（残積堆積岩）の一種であるため、正確な化学式はありません。[ 31 ]熱帯の新しい鉱床では、主にギブサイト[Al(OH) 3またはAl2O3・3H2O ) ]などの水和アルミナ鉱物で構成されています。古い亜熱帯および温帯の鉱床では、主な鉱物はボーマイト[γ-AlO(OH)またはAl2O3・H2O ]と一部のダイアスポア[α-AlO(OH)またはAl2O3・H2O]です。 [ 31 ]ボーキサイトの平均化学組成は、重量比でAl2O3が45～60% 、 Fe2O3が20 ～30 %です。[ 31 ]残りの重量は、シリカ（石英、玉髄、カオリナイト）、炭酸塩（方解石、菱苦土鉱、ドロマイト）、二酸化チタン、水から構成されています。[ 31 ]経済的に価値のあるボーキサイトは、カオリナイトの含有量が少ない必要があります。[ 11 ]ラテライトボーキサイトの形成は、世界中で1億4500万年から200万年前の白亜紀および第三紀の沿岸平野で発生しています。[ 32 ]ボーキサイトは、インドと南アメリカの下部第三紀の海岸線に平行に、時には数百キロメートルにも及ぶ細長い帯状に形成されます。その分布は、母岩の特定の鉱物組成とは関係ありません。[ 32 ]多くの高地ボーキサイトは、その後現在の高度まで隆起した沿岸平野で形成されます。[ 32 ]
北アイルランドの玄武岩質ラテライトは、火山活動期に玄武岩が広範囲に化学的に風化して形成された。 [ 14 ]最大厚さは30m （100フィート）に達し、かつては鉄鉱石とアルミニウム鉱石の主要な供給源であった。[ 14 ]浸透水が母岩の玄武岩を劣化させ、格子を通して酸性水が優先的に沈殿することで鉄鉱石とアルミニウム鉱石が残った。[ 14 ]一次カンラン石、斜長石、普通輝石は順次分解され、赤鉄鉱、ギブサイト、ゲータイト、アナターゼ、ハロイサイト、カオリナイトからなる鉱物集合体に置き換わった。[ 14 ]
ラテライト鉱石は初期のニッケルの主要な供給源でした。[ 10 ] : 1ニューカレドニアの豊富なラテライト鉱床は、19世紀末から白金属の生産のために採掘されました。[ 10 ] : 1 20世紀初頭にカナダのオンタリオ州サドベリーで硫化物鉱床が発見されたことで、ニッケル抽出の焦点は硫化物に移りました。[ 10 ] : 1地球の陸上ニッケル資源の約70%はラテライトに含まれており、現在、世界のニッケル生産の約40%を占めています。[ 10 ] : 1 1950年にはラテライト由来のニッケルは総生産の10%未満でしたが、2003年には42%を占め、2012年にはラテライト由来のニッケルの割合は51%になると予想されていました。[ 10 ]： 1ニッケルラテライト資源が世界で最も多い4つの主要地域は、ニューカレドニア（21%）、オーストラリア（20%）、フィリピン（17%）、インドネシア（12%）である。[ 10 ]： 4
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