Серпентинит



Серпентинит - это метаморфическая порода, в основном из одной или нескольких серпантиновых групповых минералов, образованных почти для полной серпентизации мафических состоящая или ультрамафических пород . Его название произошло от сходства текстуры скалы с кожей змеи . [ 1 ] Серпентинит назывался Serpentine или Serpentine Rock , особенно в старых геологических текстах и в более широких культурных условиях. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Поскольку большинство химических реакций, необходимых для синтеза ацетил-КоА , необходимых для базовых биохимических путей жизни, происходят во время серпентизации, серпентинитные тепловые вентиляционные отверстия являются кандидатом на окружающую среду, в которой возникла жизнь на Земле.
Формирование и минералогия
[ редактировать ]Серпентинит образуется почти до полной мафиков до серпентизации ультрамафических скал . [ 7 ] Серпентинит может быть образован везде, где ультрамафическая порода проникла водой в области углекислого газа . [ 8 ] Это происходит в середине океанов и в предплечья мантии зон субдукции . [ 9 ] [ 10 ]
В последнем минеральном составе серпентинита обычно преобладает ящерит , хризотиль (два минерала змеиной подгруппы ) и магнетит ( Fe 3 O 4 ). Брусит ( Mg (OH) 2 ) и антигорит присутствуют реже. Ящерит, Хризотиль и Антигорит все имеют приблизительно формулу Mg 3 (Si 2 O 5 ) (OH) 4 или (Мг 2+ , Fe 2+ ) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 , но отличается от незначительных компонентов и в форме. [ 9 ] Дополнительные минералы, присутствующие в небольших количествах, включают Awaruite , другие нативные металлические минералы и сульфидные минералы . [ 11 ]

Производство водорода
[ редактировать ]Реакция серпентинизации, включающая трансформацию фаялита (Fe-END Oper of Olivine ) водой в магнетит и кварц, также продуцирует молекулярный водород H 2 в соответствии со следующей реакцией:
Эта реакция очень напоминает реакцию SCHICORR, также продуцирующую газ водорода путем окисления Fe 2+ ионы в Fe 3+ ионы протонами h + воды. Два ч + затем превращаются в H 2 .
В реакции SchiCorr, два h + превращен в H 2 - это из двух ОЙ − анионы , затем превращены в два оксидных аниона ( А 2− магнетита, ) непосредственно включена в кристаллическую решетку в то время как вода в избытке освобождается как побочный продукт реакции.
Водород, продуцируемый реакцией серпентинизации, важен, потому что он может подпитывать микробную активность в глубокой подземной среде. [ Цитация необходима ]
Гидротермальные вентиляционные отверстия и грязевые вулканы
[ редактировать ]
Глубокие гидротермальные вентиляционные отверстия, расположенные на серпентините, недалеко от оси средних океанских хребтов, как правило, напоминают чернокожих курильщиков , расположенных на базальте , но излучают сложные углеводородов молекулы . Радужное поле среднего атлантического хребта является примером таких гидротермальных вентиляционных отверстий. Одна только серпентинизация не может обеспечить тепло для этих вентиляционных отверстий, которые должны быть в основном управлять магматизмом . Тем не менее, гидротермальное поле утраченного города , расположенное у оси среднего атлантического хребта, может быть обусловлено исключительно теплом серпентизации. Его вентиляционные отверстия отличаются от черных курильщиков, излучающих относительно прохладные жидкости (от 40 до 75 ° C (от 104 до 167 ° F)), которые высоко щелочной , высокий уровень магния и низкий уровень сероводорода . Вентиляционные отверстия накапливают очень большие дымоходы, высота до 60 метров (200 футов), составляя карбонатные минералы и брусит. Пышные микробные сообщества связаны с вентиляционными отверстиями. Хотя сами вентиляционные отверстия не состоят из серпентинита, они размещены в серпентините, по оценкам, сформированы при температуре около 200 ° C (392 ° F). [ 12 ] Отложения сепиолита на середине-океанических хребтах могли образовываться с помощью гидротермальной активности , управляемой серпентитом . [ 13 ] Тем не менее, геологи продолжают обсуждать, может ли только серпентинизация объяснить тепловой поток с поля Lost City. [ 12 ]
Предплечье от Марианса разломы зоны субдукции составляет большие серпентинитные грязные вулканы , которые извергают серпентинитовую грязь, которая поднимается через основной серпентинированной мантии предплечья . Изучение этих грязевых вулканов дает представление о процессах субдукции, а жидкости с высоким рН, выделяемые в вулкане, поддерживают микробное сообщество . [ 14 ] [ 10 ] Экспериментальное бурение в слой габбро на океанической коре возле середины океанов продемонстрировал наличие редкой популяции разрушающих углеводороды бактерий, . Они могут питаться углеводородами, продуцируемыми серпентизацией базовой ультрамафической породы . [ 15 ] [ 16 ]
Потенциальная «колыбель жизни»
[ редактировать ]Серпентинитные тепловые вентиляционные отверстия являются кандидатом на окружающую среду, в которой возникла жизнь на Земле. [ 14 ] Большинство химических реакций, необходимых для синтеза ацетил-КоА , необходимых для основных биохимических путей жизни, происходят во время серпентина. [ 17 ] Кластеры сульфид-металла, которые активируют многие ферменты, напоминают сульфидные минералы, образующиеся во время серпентизации. [ 18 ]
Экология
[ редактировать ]
Почвенное покрытие над серпентинитовой коренной породой имеет тенденцию быть тонкой или отсутствующей. Почва с серпантином плохо в кальция и других основных питательных веществ растений , но богата элементами, токсичными для растений, таких как хром и никель . [ 19 ] Некоторые виды растений, такие как Кларкия Францискана и некоторые виды манзаниты , адаптированы к жизни на выходах на серпентиниты . Однако, поскольку обнажения серпентинита мало и изолированы, их растительные сообщества являются экологическими островами , и эти отличительные виды часто находятся в значительной степени находящимися под угрозой исчезновения. [ 20 ] С другой стороны, растительные сообщества, адаптируемые к жизни на серпантиновых обнажениях новой Каледонии, сопротивляются смещению внедренных видов , которые плохо адаптированы к этой среде. [ 21 ]
Змеистые почвы широко распространены на Земле, частично отражая распределение офиолитов и других серпантиновых скал. [ 22 ] и Новой Каледонии существуют обнажения змеиных почв, На Балканском полуострове , Турции , острова Кипр , Альпах , Кубе Альп, Кубы и Новой Каледонии . В Северной Америке змеиные почвы также присутствуют в небольших, но широко распределенных районах на восточном склоне Аппалачских гор в восточной части Соединенных Штатов, а также в тихоокеанских хребтах Орегона и Калифорнии. [ Цитация необходима ]
Случаи
[ редактировать ]Примечательные события серпентинита встречаются на Thetford Mines , Квебек ; Озеро Вальхалла , Нью -Джерси ; Графство Гила, штат Аризона ; Комплекс ящериц , Ящерица Пойнт, Корнуолл ; и в местах в Греции, Италии и других частях Европы. [ 23 ] Примечательные офиолиты, содержащие серпентинит, включают в Семейла Омана офиолит , офоолит Troodos на Кипре , Ньюфаундленд Офиолиты и основной офоолитовый пояс Новой Гвинеи . [ 24 ]
Использование
[ редактировать ]
Декоративный камень в архитектуре и искусстве
[ редактировать ]Серпанциновая группа минералов имеет твердость MOHS от 2,5 до 3,5, поэтому серпентинит легко вырезан . [ 25 ] Оценки серпентинита выше в кальците , наряду с антиквариатом Verd ( форма брекчии серпентинита), исторически использовались в качестве декоративных камней для их мраморных качеств. Колледж зала в Университете Пенсильвании , например, построен из змеиного. Популярными источниками в Европе до контакта с Америкой были горный регион Пьемонт в Италии и Ларисе, Греция . [ 26 ] Серпентиниты используются во многих отношениях в искусстве и ремеслах. Например, камень был повернут в Zöblitz в Саксонии в течение нескольких сотен лет. [ 27 ]
Инуитом
[ редактировать ]Инуиты , с фитилем, для сжигания масла или жира для нагрева , и другие коренные жители арктических районов и меньше из южных районов использовали резной миску, в форме Serpentinite Qulliq или Kudlik изготовить свет и готовить. Инуиты сделали инструменты , а в последнее время резьба животных для торговли. [ 28 ]
-
Магнитный змеиной морж
-
Старейшина инуитов, ухаживая за Кулликом, церемониальной масляной лампой, изготовленной из серпентинита.
Как очерон
[ редактировать ]Разнообразие хлоритного талька сланца , связанного с альпийским серпентинитом, встречается в Val d'anniviers , Швейцария , и использовался для изготовления «очеровочных станов» ( немецкий : ofenstein ), резное каменное основание под чугунной плитой. [ 29 ]
Нейтронный щит в ядерных реакторах
[ редактировать ]Серпентинит имеет значительное количество связанной воды , поэтому он содержит обильные атомы водорода, способные замедлять нейтроны путем упругого столкновения нейтронной термализации ( процесс ). Из -за этого серпентинит можно использовать в качестве сухого наполнителя внутри стальных курток в некоторых конструкциях ядерных реакторов . Например, в RBMK серии , как и в Чернобыле , он использовался для экранирования верхнего излучения , чтобы защитить операторов от выхода из нейтронов. [ 30 ] Серпантин также может быть добавлен в качестве агрегата с специальным бетоном, используемым в экранировании ядерного реактора для увеличения плотности бетона (2,6 г/см. 3 (0,094 фунт/куб)) и его захвата нейтронов поперечное сечение . [ 31 ] [ 32 ]
СО 2 Секвестрация
[ редактировать ]Поскольку он легко поглощает углекислый газ , Serpentinite может использоваться для секвестрирования атмосферного диоксида углерода . [ 33 ] Чтобы ускорить реакцию, серпентинит может реагировать с диоксидом углерода при повышенной температуре в карбонизационных реакторах. Углекислый газ также может реагировать с щелочными отходами шахты из серпантиновых отложений, или углекислый газ может вводить непосредственно в подземные серпентиниты. [ 34 ] Серпентинит также может использоваться в качестве источника магния в сочетании с электролитическими клетками для очистки CO 2 . [ 35 ]
Культурные ссылки
[ редактировать ]Это государственный рок Калифорнии , США и законодательного собрания Калифорнии, указал, что Serpentine был «официальным государственным роком и литологической эмблемой». [ 3 ] В 2010 году был введен законопроект, который удалил бы специальный статус Serpentine в качестве государственного рока из -за того, что он потенциально содержал хризотильный асбест . [ 36 ] Законопроект встретился с сопротивлением некоторых калифорнийских геологов, которые отметили, что подарок хризотилов не является опасным, если он не мобилизован в воздухе как пыль . [ 37 ] [ нуждается в обновлении ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Водородный цикл -обмен водородом между живым и неживым миром
- Нефрит - разнообразие нефрита
- Мыльный камень -метаморфический рок с тальком
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Schoenherr, Allan A. (11 июля 2017 г.). Естественная история Калифорнии: второе издание . Univ of California Press. С. 35–. ISBN 9780520295117 Полем Получено 6 мая 2017 года .
- ^ "Зерпатин" . Merriam-Webster.com Словарь . Мерриам-Уэбстер . Получено 6 марта 2022 года .
- ^ Jump up to: а беременный Кодекс правительства Калифорнии § 425.2; видеть «Коды CA (правительство: 420-429,8)» . Архивировано из оригинала 28 июня 2009 года . Получено 24 декабря 2009 года .
- ^ Oakeshott, GB (1968). «Диапировые структуры в диапазоне Diablo, Калифорния» . AAPG Специальный том M8: диапиризм и диапиры . 153 : 228–243.
- ^ Флетт, JS (1913). «Геология ящерицы» . Материалы Ассоциации геологов . 24 (3): 118–133. Bibcode : 1913prga ... 24..118f . doi : 10.1016/s0016-7878 (13) 80008-9 .
- ^ González-Mancera, G.; Ortega-Gutiérrez, F.; Нава, NE; Arriola, HS (2003). «Mössbauer исследование змеиных минералов в ультрамафическом теле Техуитзинго, Южная Мексика» . Гипертонные взаимодействия . 148 (1–4): 61–71. Bibcode : 2003Hyint.148 ... 61G . doi : 10.1023/b: Hype.0000003765.32151.3b . S2CID 96761317 .
- ^ Халдар, Свапан Кумар (27 июля 2020 года). Введение в минералогию и петрологию . Elsevier Science. ISBN 9780128205853 Полем Получено 20 ноября 2022 года .
- ^ Муди 1976 , с. 136
- ^ Jump up to: а беременный Робертс, Б.А.; Proctor, J. (6 декабря 2012 г.). Экология областей с серпентизированными породами: мировоззрение . Springer Science & Business Media. п. 8. ISBN 978-94-011-3722-5 .
- ^ Jump up to: а беременный Альберс, Элмар; Бах, Вольфганг; Перес Гуссини, Марта; Маккаммон, Кэтрин; Фредерихс, Томас (2021). «Производство H2, управляемое серпентизацией от разрыва континентального распада до середины океана: неожиданные высокие показатели на западе Иберии» . Границы в науке Земли . 9 : 487. Bibcode : 2021freas ... 9..487a . doi : 10.3389/feart.2021.673063 . ISSN 2296-6463 .
- ^ Муди, Джудит Б. (апрель 1976 г.). «Серпентинизация: обзор». Литос . 9 (2): 125–138. Bibcode : 1976litho ... 9..125M . doi : 10.1016/0024-4937 (76) 90030-x .
- ^ Jump up to: а беременный Аллен, Дуглас Э.; Сейфрид, мы (март 2004 г.). «Серпентинизация и генерация тепла: ограничения от гидротермальных систем Lost City и Rainbow 1 1 1 -й редактор: JC Alt». Geochimica et Cosmochimica Acta . 68 (6): 1347–1354. doi : 10.1016/j.gca.2003.09.003 .
- ^ Мевел, Кэтрин (сентябрь 2003 г.). «Серпентинизация абиссальных перидотитов в середине океанических хребтов» . Comptes rendus Geoscience . 335 (10–11): 825–852. Bibcode : 2003crgeo.335..825m . doi : 10.1016/j.crte.2003.08.006 .
- ^ Jump up to: а беременный Фрайер, Патриция (15 января 2012 г.). «Серпентинит -вулканизм: наблюдения, процессы и последствия». Ежегодный обзор морской науки . 4 (1): 345–373. Bibcode : 2012Arms .... 4..345f . doi : 10.1146/annurev-marine-120710-100922 . ISSN 1941-1405 . PMID 22457979 .
- ^ Мейсон, Оливия У.; Накагава, Татсунори; Роснер, Мартин; Ван Ностранд, Джой Д.; Чжоу, Джижонг; Маруяма, Акихико; Фиск, Мартин Р.; Джованнони, Стивен Дж. (5 ноября 2010 г.). «Первое исследование микробиологии самого глубокого слоя океанской коры» . Plos один . 5 (11): E15399. Bibcode : 2010ploso ... 515399m . doi : 10.1371/journal.pone.0015399 . PMC 2974637 . PMID 21079766 .
- ^ Маршалл, Майкл (17 ноября 2010 г.). «Жизнь встречается в самом глубоком слое земной коры» . Новый ученый . Получено 3 декабря 2021 года .
- ^ Мартин, Уильям ; Рассел, Майкл Дж. (29 октября 2007 г.). «О происхождении биохимии в щелочном гидротермальном вентиляционном отверстии» . Философские транзакции Королевского общества B: биологические науки . 362 (1486): 1887–1926. doi : 10.1098/rstb.2006.1881 . PMC 2442388 . PMID 17255002 .
- ^ McCollom, TM; Seewald, JS (1 апреля 2013 г.). «Серпентиниты, водород и жизнь» . Элементы . 9 (2): 129–134. Bibcode : 2013Eleme ... 9..129M . Citeseerx 10.1.1.852.2089 . doi : 10.2113/gselents.9.2.129 . Получено 5 сентября 2021 года .
- ^ «Веб -сайт CVO - Serpentine и Serpentinite», архивировав 19 октября 2011 года на машине Wayback , Geology USGS/NPS на веб -сайте парков , сентябрь 2001 года, по состоянию на 27 февраля 2011 года.
- ^ «Серпентинит» . Президио Сан -Франциско . Служба национальных парков . Получено 3 сентября 2021 года .
- ^ «Флора новой части Каледонии- . Futura-ciences.com . 18 августа 2004 г. Получено 30 января 2013 года .
- ^ «6 Змеиных распределений почвы и влияния на окружающую среду» . Academic.oup.com . Получено 20 ноября 2022 года .
- ^ Виннанкас, Джон (1964). Минералогия для любителей . Принстон, штат Нью -Джерси: Ван Ностранд. С. 149–480. ISBN 0442276249 .
- ^ Philpotts, Энтони Р.; Ague, Jay J. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2 -е изд.). Кембридж, Великобритания: издательство Кембриджского университета. п. 371. ISBN 9780521880060 .
- ^ Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью -Йорк: издательство Оксфордского университета. п. 239. ISBN 9780195106916 .
- ^ Ашурст, Джон. ДИМА, ФРССИС Г. Сохранение здания и декоративного камня . Elsevier Butterworth-Heinemann, 1990, p. 51
- ^ Ева Мария Хойер: Саксонский змеи: камень и его использование . Издание Лейпциг , Лейпциг 1996, с. 20–22.
- ^ Керр, А.; Сквайры, GC "Серпентиниты и связанные с ними типы скал возле Хопдейла, Нунациавут: потенциал для ресурсов ремесленного резьбы" (PDF) . Отчет о геологической службе . 19 (1). Департамент природных ресурсов Ньюфаундленда и Лабрадора: 39–57 . Получено 3 сентября 2021 года .
- ^ Talcose-Schist от Canton Valais. Thomags Bonney, (Geol. Mag., 1897, NS, [IV], 4, 110--116) Аннотация
- ^ Литовский институт энергетики (28 мая 2011 г.). «Конструкция конструкций, компонентов, оборудования и систем» . Игналина исходная книга . Архивировано из оригинала 9 октября 2011 года . Получено 28 мая 2011 года .
- ^ Аминиан, А.; Нематоллахи, мистер; Хаддад, К.; Мехдизаде, С. (3–8 июня 2007 г.). Определение параметров экранирования для различных типов бетонов с помощью методов Монте -Карло (PDF) . ICENES 2007: Международная конференция по новым ядерным энергетическим системам. Сессия 12B: радиационные эффекты. Стамбул, Турция. п. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 года . Получено 28 мая 2011 года .
- ^ Абулфарадж, Уалид Х.; Салах М. Камаль (1994). «Оценка ильменита змеиного бетона и обычного бетона в качестве экранирования ядерного реактора». Радиационная физика и химия . 44 (1–2): 139–148. Bibcode : 1994rapc ... 44..139a . doi : 10.1016/0969-806x (94) 90120-1 . ISSN 0969-806X .
- ^ Фарханг, Ф.; Оливер, Тк; Рейсон, MS; Брент, GF; Моллой, Т.С.; Стокенхабер, м.; Кеннеди, Эм (март 2019 г.). «Растворение тепла, активированное Serpentine для секвестрации CO 2 : влияние осаждения кремнезема при различных температурах и значениях pH». Журнал CO 2 Использования . 30 : 123–129. doi : 10.1016/j.jcou.2019.01.009 . S2CID 104424416 .
- ^ Власть, я; Уилсон, SA; Dipple, GM (1 апреля 2013 г.). «Серпентинит -карбонизация для секвестрации CO 2 ». Элементы . 9 (2): 115–121. Bibcode : 2013eleme ... 9..115p . doi : 10.2113/gselents.9.2.115 .
- ^ Ли, Вэньчхи; Ли, Вэнь; Ли, Баоцин; Бай, Zongqing (февраль 2009 г.). «Электролиз и методы предварительной обработки тепла для содействия секвестрации CO 2 минеральной карбонизацией». Исследования и дизайн химического машиностроения . 87 (2): 210–215. Bibcode : 2009cerd ... 87..210L . doi : 10.1016/j.cherd.2008.08.001 .
- ^ Fimrite, Peter (16 июля 2010 г.). «Геологи протестуют против законопроекта о удалении государственного рока» . Сан -Франциско Хроника . Получено 17 апреля 2018 года .
- ^ Фразелл, Джули; Элкинс, Рэйчел; О'Гин, Энтони; Рейнольдс, Роберт; Мейерс, Джеймс. «Факты о змеиной скале и почве, содержащих асбест в Калифорнии» (PDF) . Каталог ANR . Калифорнийский отдел сельского хозяйства и природных ресурсов . Получено 17 апреля 2018 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- [1] Гидротермальное поле утраченного города, Средний атлантический хребет : серпентинизация, движущая сила системы.
- H 2 -Rich Fluids от Serpentinization: геохимические и биотические последствия : Материалы Национальной академии наук .