Jump to content

Серпентинит

(Перенаправлено с Змеиного камня )

Серпентинит из долины Морьен , Савойя , Французские Альпы.
Образец серпентинита из Национальной зоны отдыха Золотые Ворота , Калифорния, США.
Хромитовый серпентинит (7,9 см (3,1 дюйма) в поперечнике), Штирия провинция , Австрия. Протолит представлял собой протерозойско - раннепалеозойский верхней мантии дунитовый перидотит , который неоднократно метаморфизировался в девоне, перми и мезозое.
Плотно сложенный серпентинит из Альп Тукса , Австрия . Вид крупным планом примерно 30 × 20 см (11,8 × 7,9 дюйма).

Серпентинит — это метаморфическая порода, состоящая преимущественно из одного или нескольких группы серпентина, минералов образовавшихся в результате почти полной серпентинизации основных и ультраосновных пород . Его название произошло от сходства текстуры камня с кожей змеи . [ 1 ] Серпентинит называли серпентином или змеевидной породой , особенно в старых геологических текстах и ​​в более широких культурных контекстах. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Поскольку большинство химических реакций, необходимых для синтеза ацетил-КоА , необходимого для основных биохимических путей жизни, происходят во время серпентинизации, серпентинитовые термальные источники являются кандидатами на роль среды, в которой зародилась жизнь на Земле.

Формирование и минералогия

[ редактировать ]

Серпентинит образуется в результате почти полной серпентинизации основных и ультраосновных пород . [ 7 ] Серпентинит может образовываться везде, где ультраосновные породы пропитаны водой, бедной углекислым газом . [ 8 ] Это происходит на срединно-океанических хребтах и ​​в преддуговой мантии зон субдукции . [ 9 ] [ 10 ]

В окончательном минеральном составе серпентинита обычно преобладают лизардит , хризотил (два минерала подгруппы серпентинов ) и магнетит ( Fe 3 O 4 ). Брусит ( Mg(OH) 2 ) и антигорит Реже встречаются . Лизардит, хризотил и антигорит имеют примерно формулу Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 или (мг 2+ , Фе 2+ ) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 , но различаются минорными компонентами и формой. [ 9 ] Акцессорные минералы, присутствующие в небольших количествах, включают аваруит , другие самородные металлические минералы и сульфидные минералы . [ 11 ]

Офиолит национального парка Грос-Морн , Ньюфаундленд . Для офиолитов характерен серпентинитовый компонент.

Производство водорода

[ редактировать ]

Реакция серпентинизации, включающая превращение фаялита (Fe-концевой член оливина ) под действием воды в магнетит и кварц, также приводит к образованию молекулярного водорода. H 2 по следующей реакции:

Эта реакция очень напоминает реакцию Шикорра, в которой также образуется газообразный водород путем окисления Fe. 2+ ионы в Fe 3+ ионов протонами H + воды. Два Н + затем сводятся к Н 2 .

В реакции Шикорра два H + сведено к H 2 это из двух ОЙ анионы , затем превращающиеся в два оксидных аниона ( ТО 2− магнетита ) непосредственно внедряется в кристаллическую решетку , а избыток воды высвобождается как побочный продукт реакции.

Водород, образующийся в результате реакции серпентинизации, важен, поскольку он может стимулировать микробную активность в глубокой недрах. [ нужна ссылка ]

Гидротермальные источники и грязевые вулканы

[ редактировать ]
Шпиль из белого карбоната в гидротермальном поле Затерянного города.

Глубоководные гидротермальные жерла, расположенные на серпентинитах вблизи оси срединно-океанических хребтов, в целом напоминают черных курильщиков , расположенных на базальте , но выделяют сложные углеводородов молекулы . Радужное поле Срединно -Атлантического хребта является примером таких гидротермальных источников. Сама по себе серпентинизация не может обеспечить теплоснабжение этих жерл, которое должно быть вызвано главным образом магматизмом . Однако гидротермальное поле Лост-Сити , расположенное у оси Срединно-Атлантического хребта, может быть вызвано исключительно теплом серпентинизации. Его вентиляционные отверстия не похожи на черных курильщиков: они выделяют относительно прохладные жидкости (от 40 до 75 ° C (от 104 до 167 ° F)), которые являются сильнощелочными , с высоким содержанием магния и низким содержанием сероводорода . Вентиляционные отверстия образуют очень большие дымоходы высотой до 60 метров (200 футов), состоящие из карбонатных минералов и брусита. пышные микробные сообщества С жерлами связаны . Хотя сами жерла не состоят из серпентинита, они заключены в серпентините, который, по оценкам, образовался при температуре около 200 ° C (392 ° F). [ 12 ] Отложения сепиолита серпентинита на срединно-океанических хребтах могли образоваться в результате гидротермальной активности . [ 13 ] Однако геологи продолжают спорить о том, может ли одна только серпентинизация объяснить тепловой поток от поля Затерянного города. [ 12 ]

зоны В преддуге субдукции островов Марианских расположены крупные серпентинитовые грязевые вулканы , извергающие серпентинитовую грязь, поднимающуюся по разломам из нижележащей серпентинизированной мантии преддуги . Изучение этих грязевых вулканов дает представление о процессах субдукции, а жидкости с высоким pH, выбрасываемые вулканами, поддерживают микробное сообщество . [ 14 ] [ 10 ] Экспериментальное бурение габбро -слоя океанической коры вблизи срединно-океанических хребтов продемонстрировало наличие редкой популяции разлагающих углеводороды бактерий, . Они могут питаться углеводородами, образующимися в результате серпентинизации нижележащих ультраосновных пород . [ 15 ] [ 16 ]

Потенциальная «колыбель жизни»

[ редактировать ]

Серпентинитовые термальные источники являются кандидатами на роль среды, в которой зародилась жизнь на Земле. [ 14 ] Большинство химических реакций, необходимых для синтеза ацетил-КоА , необходимого для основных биохимических путей жизни, происходят во время серпентинизации. [ 17 ] Сульфидно-металлические кластеры, активирующие многие ферменты, напоминают сульфидные минералы, образующиеся при серпентинизации. [ 18 ]

Экология

[ редактировать ]
Серпентинитовая экосистема на юге Новой Каледонии

Почвенный покров над серпентинитовой коренной породой обычно тонкий или отсутствует. Почва с серпентином бедна кальцием и другими основными питательными веществами для растений , но богата элементами, токсичными для растений, такими как хром и никель . [ 19 ] Некоторые виды растений, такие как Clarkia franciscana и некоторые виды мансаниты , приспособлены к жизни на обнажениях серпентинита . Однако, поскольку обнажения серпентинитов немногочисленны и изолированы, их растительные сообщества представляют собой экологические острова , и эти самобытные виды часто находятся под угрозой исчезновения. [ 20 ] С другой стороны, растительные сообщества, приспособленные к жизни на извилистых обнажениях Новой Каледонии, сопротивляются вытеснению интродуцированными видами , плохо приспособленными к этой среде. [ 21 ]

Серпентиновые почвы широко распространены на Земле, частично отражая распространение офиолитов и других серпентинсодержащих пород. [ 22 ] Выходы серпентиновых почв имеются на Балканском полуострове , в Турции , на острове Кипр , в Альпах , на Кубе , в Новой Каледонии . В Северной Америке серпентиновые почвы также присутствуют на небольших, но широко распространенных участках на восточном склоне Аппалачей на востоке США, а также в Тихоокеанских хребтах Орегона и Калифорнии. [ нужна ссылка ]

Известные проявления серпентинита обнаружены в Тетфорд-Майнс , Квебек ; Озеро Валгалла , Нью-Джерси ; Округ Хила, Аризона ; Комплекс Лизард , Лизард-Пойнт, Корнуолл ; и в населенных пунктах Греции, Италии и других частей Европы. [ 23 ] Известные офиолиты, содержащие серпентинит, включают офиолит Семаил в Омане , офиолит Троодос на Кипре , офиолиты Ньюфаундленда и Главный офиолитовый пояс Новой Гвинеи . [ 24 ]

Использование

[ редактировать ]
Чашки для питья, примеры обработки серпентинита из Цёблица в Рудных краях.
Колледж-холл Пенсильванского университета

Декоративный камень в архитектуре и искусстве.

[ редактировать ]

Минералы группы серпентина имеют твердость по шкале Мооса от 2,5 до 3,5, поэтому серпентинит легко режется . [ 25 ] Серпентинит с более высоким содержанием кальцита , а также верд антик ( брекчиевая форма серпентинита) исторически использовались в качестве декоративных камней из-за их мрамороподобных качеств. зал колледжа построен Пенсильванского университета Например, из змеевика. Популярными источниками в Европе до контакта с Америкой были горный регион Пьемонт в Италии и Ларисса в Греции . [ 26 ] Серпентиниты широко используются в декоративно-прикладном искусстве. Например, скалу обтачивали в Цёблице в Саксонии уже несколько сотен лет. [ 27 ]

Инуиты в форме и другие коренные народы арктических районов и в меньшей степени южных районов использовали резную змеевидную лампу куллик или кудлик чаши с фитилем для сжигания масла или жира для нагревания, освещения и приготовления пищи. Инуиты изготавливали инструменты, а в последнее время и вырезали изображения животных для торговли. [ 28 ]

Как печной камень

[ редактировать ]

Разновидность хлоритового талькового сланца , связанного с альпийским серпентинитом, была найдена в Валь д'Аннивье , Швейцария, и использовалась для изготовления «печных камней» ( нем . Ofenstein ), резного каменного основания под чугунной печью. [ 29 ]

Нейтронный щит в ядерных реакторах

[ редактировать ]

Серпентинит имеет значительное количество связанной воды , следовательно, он содержит большое количество атомов водорода, способных замедлять нейтроны за счет упругого столкновения ( термализации процесс нейтронов). Благодаря этому серпентинит можно использовать в качестве сухого наполнителя внутри стальных рубашек некоторых конструкций ядерных реакторов . Например, в серии РБМК , как и в Чернобыле , он использовался для верхней радиационной защиты , чтобы защитить операторов от уходящих нейтронов. [ 30 ] Серпентин также можно добавлять в качестве заполнителя в специальный бетон, используемый в защите ядерных реакторов, для увеличения плотности бетона (2,6 г/см3). 3 (0,094 фунта/куб. дюйм)) и его захвата нейтронов сечение . [ 31 ] [ 32 ]

CO 2 секвестрация

[ редактировать ]

Поскольку он легко поглощает углекислый газ , серпентинит может быть использован для улавливания углекислого газа из атмосферы . [ 33 ] Чтобы ускорить реакцию, серпентинит можно подвергнуть реакции с диоксидом углерода при повышенной температуре в реакторах карбонизации. Углекислый газ также может вступать в реакцию со щелочными шахтными отходами из серпентинитовых месторождений, или углекислый газ можно закачивать непосредственно в подземные серпентинитовые формации. [ 34 ] Серпентинит также может использоваться в качестве источника магния в сочетании с электролитическими ячейками для очистки от CO 2 . [ 35 ]

Культурные ссылки

[ редактировать ]

Это камень штата Калифорния , США, и Законодательное собрание Калифорнии определило, что змеевик был «официальным камнем штата и литологической эмблемой». [ 3 ] В 2010 году был внесен законопроект, который лишил бы серпентин особого статуса как государственного камня из-за того, что он потенциально содержит хризотиловый асбест . [ 36 ] Законопроект встретил сопротивление со стороны некоторых калифорнийских геологов, которые отметили, что присутствующий хризотил не опасен, если он не мобилизуется в воздухе в виде пыли . [ 37 ] [ нужно обновить ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Шенхерр, Аллан А. (11 июля 2017 г.). Естественная история Калифорнии: второе издание . Университет Калифорнии Пресс. стр. 35–. ISBN  9780520295117 . Проверено 6 мая 2017 г.
  2. ^ «серпантин» . Словарь Merriam-Webster.com . Мерриам-Вебстер . Проверено 6 марта 2022 г.
  3. ^ Перейти обратно: а б Кодекс правительства Калифорнии § 425.2; видеть «Коды CA (Gov:420-429.8)» . Архивировано из оригинала 28 июня 2009 года . Проверено 24 декабря 2009 г.
  4. ^ Окшотт, Великобритания (1968). «Диапировые структуры в хребте Диабло, Калифорния» . Специальный том AAPG M8: Диапиризм и диапиры . 153 : 228–243.
  5. ^ Флетт, Дж. С. (1913). «Геология ящерицы» . Труды Ассоциации геологов . 24 (3): 118–133. Бибкод : 1913ПрГА...24..118Ф . дои : 10.1016/S0016-7878(13)80008-9 .
  6. ^ Гонсалес-Мансера, Г.; Ортега-Гутьеррес, Ф.; Нава, Северная Каролина; Арриола, HS (2003). «Мессбауэровское исследование серпентиновых минералов в ультраосновном теле Теуитцинго, Южная Мексика» . Сверхтонкие взаимодействия . 148 (1–4): 61–71. Бибкод : 2003HyInt.148...61G . doi : 10.1023/B:HYPE.0000003765.32151.3b . S2CID   96761317 .
  7. ^ Халдар, Свапан Кумар (27 июля 2020 г.). Введение в минералогию и петрологию . Эльзевир Наука. ISBN  9780128205853 . Проверено 20 ноября 2022 г.
  8. ^ Муди 1976 , с. 136.
  9. ^ Перейти обратно: а б Робертс, бакалавр; Проктор, Дж. (6 декабря 2012 г.). Экология территорий серпентинизированных пород: мировоззрение . Springer Science & Business Media. п. 8. ISBN  978-94-011-3722-5 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Альберс, Эльмар; Бах, Вольфганг; Перес-Гуссинье, Марта; Маккаммон, Кэтрин; Фредерикс, Томас (2021). «Производство H2, обусловленное серпентинизацией, от раскола континента до распространения срединно-океанического хребта: неожиданные высокие темпы на окраине Западной Иберии» . Границы в науках о Земле . 9 : 487. Бибкод : 2021FrEaS...9..487A . дои : 10.3389/feart.2021.673063 . ISSN   2296-6463 .
  11. ^ Муди, Джудит Б. (апрель 1976 г.). «Серпентинизация: обзор». Литос . 9 (2): 125–138. Бибкод : 1976Лито...9..125М . дои : 10.1016/0024-4937(76)90030-X .
  12. ^ Перейти обратно: а б Аллен, Дуглас Э.; Сейфрид, МЫ (март 2004 г.). «Серпентинизация и выделение тепла: ограничения гидротермальных систем Lost City и Rainbow 1 1 Ассоциированный редактор: JC Alt». Geochimica et Cosmochimica Acta . 68 (6): 1347–1354. дои : 10.1016/j.gca.2003.09.003 .
  13. ^ Мевель, Катрин (сентябрь 2003 г.). «Серпентинизация абиссальных перидотитов срединно-океанических хребтов» . Comptes Rendus Geoscience . 335 (10–11): 825–852. Бибкод : 2003CRGeo.335..825M . дои : 10.1016/j.crte.2003.08.006 .
  14. ^ Перейти обратно: а б Фрайер, Патрисия (15 января 2012 г.). «Серпентинитовый грязевой вулканизм: наблюдения, процессы и последствия». Ежегодный обзор морской науки . 4 (1): 345–373. Бибкод : 2012ARMS....4..345F . doi : 10.1146/annurev-marine-120710-100922 . ISSN   1941-1405 . ПМИД   22457979 .
  15. ^ Мейсон, Оливия У.; Накагава, Тацунори; Рознер, Мартин; Ван Ностранд, Джой Д.; Чжоу, Цзичжун; Маруяма, Акихико; Фиск, Мартин Р.; Джованнони, Стивен Дж. (5 ноября 2010 г.). «Первое исследование микробиологии самого глубокого слоя океанической коры» . ПЛОС ОДИН . 5 (11): e15399. Бибкод : 2010PLoSO...515399M . дои : 10.1371/journal.pone.0015399 . ПМЦ   2974637 . ПМИД   21079766 .
  16. ^ Маршалл, Майкл (17 ноября 2010 г.). «Жизнь обитает в самых глубоких слоях земной коры» . Новый учёный . Проверено 3 декабря 2021 г.
  17. ^ Мартин, Уильям ; Рассел, Майкл Дж. (29 октября 2007 г.). «О происхождении биохимии на щелочно-гидротермальном источнике» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 362 (1486): 1887–1926. дои : 10.1098/rstb.2006.1881 . ПМЦ   2442388 . ПМИД   17255002 .
  18. ^ Макколлом, ТМ; Зеевальд, Дж.С. (1 апреля 2013 г.). «Серпентиниты, водород и жизнь» . Элементы . 9 (2): 129–134. Бибкод : 2013Элеме...9..129М . CiteSeerX   10.1.1.852.2089 . дои : 10.2113/gselements.9.2.129 . Проверено 5 сентября 2021 г.
  19. ^ «Веб-сайт CVO - Серпентин и серпентинит». Архивировано 19 октября 2011 г. на Wayback Machine , Веб-сайт Геологии Геологии в парках Геологической службы США / NPS , сентябрь 2001 г., по состоянию на 27 февраля 2011 г.
  20. ^ «Серпентинит» . Президио Сан-Франциско . Служба национальных парков . Проверено 3 сентября 2021 г.
  21. ^ «Флора Новой Каледонии – Часть первая» . Futura-sciences.com . 18 августа 2004 года . Проверено 30 января 2013 г.
  22. ^ «6 Распределение змеевидных почв и влияние на окружающую среду» . Academic.oup.com . Проверено 20 ноября 2022 г.
  23. ^ Синканкас, Джон (1964). Минералогия для любителей . Принстон, Нью-Джерси: Ван Ностранд. стр. 149–480. ISBN  0442276249 .
  24. ^ Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 371. ИСБН  9780521880060 .
  25. ^ Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 239. ИСБН  9780195106916 .
  26. ^ Ашерст, Джон. Даймс, Фрэнсис Г. Сохранение строительного и декоративного камня . Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн, 1990, с. 51.
  27. ^ Ева Мария Хойер: Саксонский змеевик: камень и его использование . Издание Лейпциг , Лейпциг, 1996 г., стр. 20–22.
  28. ^ Керр, А.; Сквайрс, GC «Серпентиниты и связанные с ними типы горных пород возле Хопедейла, Нунациавут: потенциал для кустарных ресурсов резного камня» (PDF) . Отчет геологической разведки . 19 (1). Департамент природных ресурсов Ньюфаундленда и Лабрадора: 39–57 . Проверено 3 сентября 2021 г.
  29. ^ Талькозный сланец из кантона Вале. Томагс Бонни, (Geol. Mag., 1897, NS, [iv], 4, 110--116) аннотация
  30. ^ Литовский энергетический институт (28 мая 2011 г.). «Проектирование конструкций, компонентов, оборудования и систем» . Справочник по Игналине . Архивировано из оригинала 9 октября 2011 года . Проверено 28 мая 2011 г.
  31. ^ Аминян, А.; Нематоллахи, MR; Хаддад, К.; Мехдизаде, С. (3–8 июня 2007 г.). Определение параметров защиты различных типов бетонов методом Монте-Карло (PDF) . ICENES 2007: Международная конференция по новым ядерно-энергетическим системам. Сессия 12B: Радиационные эффекты. Стамбул, Турция. п. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 года . Проверено 28 мая 2011 г.
  32. ^ Абульфараж, Валид Х.; Салах М. Камаль (1994). «Оценка ильменитового серпентинового бетона и обычного бетона в качестве защиты ядерного реактора». Радиационная физика и химия . 44 (1–2): 139–148. Бибкод : 1994RaPC...44..139A . дои : 10.1016/0969-806X(94)90120-1 . ISSN   0969-806X .
  33. ^ Фарханг, Ф.; Оливер, ТК; Рэйсон, Миссисипи; Брент, главный врач; Моллой, Т.С.; Стокенхубер, М.; Кеннеди, EM (март 2019 г.). «Растворение серпентина, активируемого нагреванием, для секвестрации CO 2 : Эффект осаждения кремнезема при различных значениях температуры и pH». Журнал CO 2 утилизации . 30 : 123–129. дои : 10.1016/j.jcou.2019.01.009 . S2CID   104424416 .
  34. ^ Мощность, ИМ; Уилсон, ЮАР; Диппл, генеральный директор (1 апреля 2013 г.). «Серпентинитовая карбонизация для секвестрации CO 2 ». Элементы . 9 (2): 115–121. Бибкод : 2013Элеме...9..115П . дои : 10.2113/gselements.9.2.115 .
  35. ^ Ли, Вэньчжи; Ли, Вэнь; Ли, Баоцин; Бай, Цзунцин (февраль 2009 г.). «Методы электролиза и предварительной термической обработки для стимулирования секвестрации CO 2 путем карбонизации минералов». Химические инженерные исследования и проектирование . 87 (2): 210–215. Бибкод : 2009CERD...87..210L . дои : 10.1016/j.cherd.2008.08.001 .
  36. ^ Фимрите, Питер (16 июля 2010 г.). «Геологи протестуют против законопроекта об удалении государственного камня» . Хроники Сан-Франциско . Проверено 17 апреля 2018 г.
  37. ^ Фрэйзелл, Джули; Элкинс, Рэйчел; О'Гин, Энтони; Рейнольдс, Роберт; Мейерс, Джеймс. «Факты о серпентиновых камнях и асбестосодержащих почвах в Калифорнии» (PDF) . Каталог АНР . Отделение сельского хозяйства и природных ресурсов Калифорнийского университета . Проверено 17 апреля 2018 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 34cd02e72b5307a11ae8e83c27835608__1722509820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/34/08/34cd02e72b5307a11ae8e83c27835608.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Serpentinite - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)