Кіріспе

Оливиннің гидратациясы және метаморфтық трансформациясы нәтижесінде пайда болған тау жынысы – серпентинит, негізді және ультранегізді тау жыныстарының дерлік толық серпентинизациялануынан пайда болған серпентин тобының бір немесе бірнеше минералдарынан тұратын метаморфтық тау жынысы. Оның аты тау жынысы текстурасының жылан терісіне ұқсас болуынан шыққан. Серпентинит, әсіресе ескі геологиялық мәтіндерде және жалпы мәдени контексте серпентин немесе серпентинді тау жынысы деп аталады. Ацетил-КоА синтезіне қажетті көптеген химиялық реакциялар серпентинизация кезінде жүзеге асатындықтан, серпентиниттің жылулық бұлақтары Жердегі өмірдің пайда болған ортасы болуы мүмкін.

Құрылысы мен минералогиясы

Серпентинит мафикалық және ультрамафикалық тау жыныстарының дерлік толық серпентинизациясы нәтижесінде пайда болады. Серпентинит ультрамафикалық тау жыныстары көмірқышқыл газына кедей сумен сіңген кезде қалыптасады. Бұл орта мұхит қырқаларында және субдукция аймақтарының алдыңғы доғасы мантияснда жүзеге асады. Серпентиниттің соңғы минералды құрамында көбінесе лизардит, хризотил (серпентин тобының екі минералы) және магнетит (Fe3O4) басым болады. Бруцит (Mg(OH)2) және антигорит сирек кездеседі. Лизардит, хризотил және антигориттің формуласы шамамен Mg3(Si2O5)(OH)4 немесе (Mg2+, Fe2+)3Si2O5(OH)4, бірақ олардың қосалқы құрауы мен түрі әртүрлі. Азау минералдардың ішінде аваруит, басқа да табиғи металл минералдары және сульфид минералдары кішігірім мөлшерде кездеседі.

Гидротермальдық бұрғылар мен саз жанартаулары

Терең теңіздегі гидротермальдық шаңырақтар серпентинитте орналасқан, мұхит ортасындағы қырқалардың осьтеріне жақын, әдетте базальтта орналасқан қара түтіндерге ұқсайды, бірақ күрделі көмірсутек молекулаларын шығарады. Атлантикалық мұхитының орталық қырқасының "Көкжаз" алқабы осындай гидротермальдық бұрғылардың мысалы болып табылады. Серпентизацияның өзі бұл тесіктерді жылумен қамтамасыз ете алмайды, олар көбінесе магматизммен қозғалуы керек. Дегенмен, Атлантикалық мұхитының орталық қырқасы осінен алшақ орналасқан "Жоғалған қала" гидротермальдық алқабы тек серпентизацияның жылуымен қозғалуы мүмкін. Оның тесіктері қара түтіндерден ерекшеленеді, салыстырмалы түрде салқын, жоғары сілтілі, магнийге бай және сутегінің күкірттегінен аз сұйықтықтарды шығарады. Тесіктердің орнында карбонат минералдары мен бруциттен құралған, биіктігіне дейін жететін өте үлкен түтіндер пайда болады. Бұл тесіктермен тығыз микробтық қауымдастықтар байланысты. Бұл жерлердің өзі серпентиниттен құралмаса да, олар серпентинитте орналасқан, температурасы шамамен құрайтын жерде қалыптасқан деп есептеледі. Алайда, геологтар серпентизация ғана "Жоғалған қала" алқабынан жылу ағынын түсіндіре ала ма, жоқ па деген мәселені талқылауда. Мариана шұңқылының алдыңғы бөлігінде ірі серпентинит балшық жанартаулары орналасқан, олар төмендегі серпентиниттелген алдыңғы қабаттың мантиісінен сынықтар арқылы көтерілетін серпентинит балшығын атқылайды. Бұл балшық жанартауларын зерттеу субдукция процестерін түсінуге көмектеседі, ал жанартаулардан шығарылатын жоғары pH сұйықтықтары микробтық қауымдастықты қолдайды.

"Өмірдің биігі"

Серпентиниттік термалдық жарықтар Жердегі өмірдің пайда болған ортасы болу мүмкіндігін ұсынады. Көптеген ферменттерді белсендіретін сульфидті металл кластерлері серпентинизация кезінде түзілген сульфидті минералдарға ұқсас.

Экология

Серпентинит тау жынысының үстіндегі топырақ жабыны жұқа немесе мүлдем болмайды. Серпентин топырағында кальций және басқа да маңызды өсімдіктерге қажетті қоректік заттар жеткіліксіз, бірақ хром және никель сияқты өсімдіктерге зиянды элементтерге бай. Кейбір өсімдік түрлері, мысалы, Clarkia franciscana және манзанитаның белгілі бір түрлері серпентиниттің шұңғылдарында өмір сүруге бейімделген. Дегенмен, серпентиниттің шұңғылдары аз және шашыраңқы болғандықтан, олардағы өсімдіктер қауымдастығы экологиялық аралдар болып табылады, ал осы ерекше түрлер көбінесе жойылу қаупі төнеді. Екінші жағынан, Жаңа Каледониядағы серпентиниттің шұңғылдарында өмір сүруге бейімделген өсімдіктер қауымдастығы, осы ортаға нашар бейімделген, сырттан келген түрлердің ығыстыруына қарсы тұрады. Серпентин топырақтары Жер бетінде кеңінен таралған, бұл офиолиттер мен басқа серпентин кұрамындағы тау жыныстарының таралуын көрсетеді. Балқан түбегінде, Түркияда, Кипр аралында, Альп тауларында, Кубада және Жаңа Каледонияда серпентин топырақтарының шұңғылдары кездеседі. Солтүстік Америкада серпентин топырақтары АҚШ-тың шығысындағы Аппалачи тауларының шығыс беткейінде, сондай-ақ Орегон мен Калифорнияның Тынық мұхиты жағалауындағы шағын, бірақ кеңінен таралған аумақтарда кездеседі.

Оқиғалар

Серпентиниттің көзге түсетін кездесетін жерлері Тетфорд кеніштері (Квебек), Валхалла көлі (Нью-Джерси), Гила округі (Аризона), Лизард кешені, Лизард-Пойнт (Корнуолл), сондай-ақ Грекия, Италия және Еуропаның басқа аймақтарында табылады. Серпентинитті қамтитын маңызды офиолиттерге Оманның Семел офиолиті, Кипрдің Троодос офиолиті, Ньюфаундленд офиолиттері және Жаңа Гвинеяның Басты офиолит белдеуі жатады.

Сәулет және өнердегі сәндік тас

Серпентин тобының минералдары Моос шкаласы бойынша 2,5-3,5 қаттылыққа ие, сондықтан серпентинитті кесу өте оңай. Кальцит мөлшері жоғары серпентинит түрлері, сондай-ақ серпентиниттің брекчия түрі (жасыл серпентин) тарихи түрде оның мәрмәрге ұқсас қасиеттері үшін әсемдеу тастары ретінде қолданылған. Мысалы, Пенсильвания университетінің Колледж ғимараты серпентиннен салынған. Америкамен байланыс орнатудан бұрын Еуропадағы негізгі кен орындары Италияның Пьемонт таулы аймағы және Грекияның Ларисасы болған. Серпентинит өнер мен қолөнерде көптеген мақсаттарда қолданылады. Мысалы, Саксониядағы Зёблицте осы тас бірнеше ғасыр бойы кесіліп өңделіп келеді.

Инуиттер жазған

Инуиттер және Арктика аймақтарының, ал оңтүстік аймақтарының жергілікті халықтары ойып жасалған, ыдыс пішіндес серпентиниттен жасалған qulliq немесе кудлик шамдарын, шамның қызылымен май немесе майды қыздыру, жарық беру және тамақ пісіру үшін пайдаланған. Инуиттер құрал-жабдықтар жасап, соңғы кезде сауда үшін жануарлардың мүсіндерін ойып жасады.

Пеш тасы ретінде

Швейцарияның Валь-д'Аннивье аймағында Альпілік серпентинитпен байланысты хлорит-талк шистасының түрлі нұсқалары табылды және олар "овенстоун" (Офенштейн) – құйма темір пештің астына қойылатын, оюлы тас негіз жасауға қолданылған.

Ядролық реактордағы нейтрондық қалқан

Серпентинитте байланысқан судың көп мөлшері бар, сондықтан ол серпімді соқтығысу арқылы нейтрондарды баяулата алатын сутек атомдарын көптеп қамтиды (нейтрон термалдану процесі). Осы себепті серпентинит кейбір ядролық реакторлардың конструкцияларындағы болат қабықшалар ішінде құрғақ толтырғыш ретінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, RBMK сериясында, Чернобыльдегідей, операторларды қашқан нейтрондардан қорғау үшін жоғары радиациялық қорғанысқа пайдаланылды. Серпентинитті сондай-ақ ядролық реакторларды қорғау үшін қолданылатын арнайы бетонға, бетонның тығыздығын және оның нейтрондарды сіңіру қимасын арттыру үшін инерт материал ретінде қосуға болады.

СО2 тұтқындау

Серпентинит көмірқышқыл газын оңай сіңіріп алатындықтан, атмосфералық көмірқышқыл газын тоқтатуға пайдалы болуы мүмкін. Реакцияны жылдамдату үшін серпентинит көмірсу реакторларында жоғары температурада көмірқышқыл газымен әрекеттестірілуі мүмкін. Көмірқышқыл газы серпентин кен орындарынан алынған сілтілі шахта қалдықтарымен де әрекеттестірілуі мүмкін, немесе көмірқышқыл газы жер асты серпентинит формацияларына тікелей жіберілуі мүмкін. Серпентинит сондай-ақ СО2-ні тазалау үшін электролиттік жасушалармен бірге магний көзі ретінде қолданылуы мүмкін.

Мәдени сілтемелер

Бұл АҚШ-тың Калифорния штатының мемлекеттік тасы, және Калифорния заң шығарушы органы серпентин тасын "ресми мемлекеттік тас және литологиялық белгі" деп атады. Бұл заң жобасына кейбір Калифорния геологтары қарсылық білдірді, олар хризотилдің ауада шаң ретінде таралмаса, зиянды емес екенін көрсетті.