Оливиннің гидратациясы және метаморфозы арқылы серпентиниттің қалыптасуы
Serpentinization
Оливиннің гидратациясы мен метаморфозы нәтижесінде серпентинит пайда болады. Зерттеулер сутек, метан және көміртектің түзілуін көрсетеді. Геология, минералогия.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Оливиннің гидратациясы және метаморфтық түрленуі нәтижесінде серпентинит пайда болады.
Formation of serpentinite by hydration and metamorphic transformation of olivine
Серпентизация – бұл майлық және ультрамайлық тау жыныстарындағы оливин және пироксен сияқты темір-магнийлі минералдардың гидратациясы және метаморфтық түрленуі, нәтижесінде серпентинит түзіледі. Серпентизация нәтижесінде пайда болатын минералдарға серпентин тобының минералдары (антигорит, лизардит, хризотил), бруцит, талк, Ni Fe қорытпалары және магнетит жатады.
Serpentinization is a hydration and metamorphic transformation of ferromagnesian minerals, such as olivine and pyroxene, in mafic and ultramafic rock to produce serpentinite. Minerals formed by serpentinization include the serpentine group minerals (antigorite, lizardite, chrysotile), brucite, talc, Ni Fe alloys, and magnetite.
Метан және басқа көмірсутектер
Зертханалық эксперименттер 500 бар температура мен қысымда оливин сутек газы шығару арқылы серпентинизацияланатынын растады. Сонымен қатар, көмірқышқыл газының тотығуын қышқылдау арқылы метан мен күрделі көмірсутектер пайда болады. Бұл процесті серпентинизация кезінде түзілген магнетит катализдеуі мүмкін. Оның серпентинитте кездесуі серпентинизацияның ерекше жоғары қысым мен температурада жүргенін немесе серпентинизация аяқталғаннан кейін тау жынысы жоғары дәрежелі метаморфизмге ұшырағанын көрсетеді. Бруцит тез магнезитке айналады, ал серпентин минералдары (антигориттен басқа) талкқа айналады. Түпкі серпентин минералдарының псевдоморфтарының болуы бұл өзгеру серпентинизациядан кейін болатынын көрсетеді. 2022 жылы Марстан келген ALH 84001 метеоритінің микроскоппен қарауы, оның құрамындағы органикалық заттардың тіршілік процестері емес, серпентинизация нәтижесінде пайда болғанын көрсетті. 2010–12 жылдары "Кассини" зондынан алынған деректерді пайдаланып, ғалымдар Сатурнның Энцелад спутнигінің мұзды бетінің астында сұйық судан тұратын мұхиты бар екенін растады. Модельге сәйкес, Энцеладтағы мұхиттың pH көрсеткіші 11–12 шамасында сілтілі. Жоғары pH хондриттік тау жыныстарының серпентинизациясының маңызды салдары ретінде қарастырылады, ол органикалық молекулалардың абиотикалық және биологиялық синтезін қолдай алатын энергияның геохимиялық көзін – газогендік энергияны құрайды.
Laboratory experiments have confirmed that at a temperature of and pressure of 500 bars, olivine serpentinizes with release of hydrogen gas. In addition, methane and complex hydrocarbons are formed through reduction of carbon dioxide. The process may be catalyzed by magnetite formed during serpentinization. Its presence in a serpentinite indicates either that serpentinization took place at unusually high pressure and temperature or that the rock experienced higher grade metamorphism after serpentinization was complete. Brucite rapidly converts to magnesite and serpentine minerals (other than antigorite) are converted to talc. The presence of pseudomorphs of the original serpentinite minerals shows that this alteration takes place after serpentinization. In 2022 it was reported that microscopic examination of the ALH 84001 meteorite, which came from Mars, shows that indeed the organic matter it contains was formed by serpentinization, not by life processes. Using data from the Cassini probe flybys obtained in 2010–12, scientists were able to confirm that Saturn's moon Enceladus likely has a liquid water ocean beneath its frozen surface. A model suggests that the ocean on Enceladus has an alkaline pH of 11–12. The high pH is interpreted to be a key consequence of serpentinization of chondritic rock, that leads to the generation of , a geochemical source of energy that can support both abiotic and biological synthesis of organic molecules.
Білім алу ортасы
Серпентинизация мұхиттың ортаңғы қыртыстарында, субдукция аймақтарының мантиясында, офиолиттік шоғырларда және ультрамафикалық интрузияларда жүзеге асады.
Serpentinization occurs at mid ocean ridges, in the forearc mantle of subduction zones, in ophiolite packages, and in ultramafic intrusions.
Алдыңғы жамылғы
Серпентинизация субдукция аймақтарында су айналымы мен субдукция аймағының геодинамикасына күшті әсер ететін маңызды құбылыс болып табылады. Бұл жерде мантиялық тау жыныстары батып кетуші плитаның салқындауынан серпентинит тұрақты болатын температураға дейін төмендейді, ал сұйықтықтар батып кетуші плитадан үлкен мөлшерде ультрамафикалық мантиялық тау жыныстарына бөлінеді. Серпентинизация бастапқы тау жынысының тығыздығын азайтады, сондықтан серпентиниттердің жер бетіне көтерілуіне немесе экзумациялануына мүмкіндік тудырады, Сан-Франциско Президиосында субдукция тоқтағаннан кейін ашылған серпентиниттің мысалы бар. Көптеген офиолиттерде серпентинизацияланған ультрамафикалық тау жыныстары табылады. Офиолиттер – континенттерге итерілген мұхиттық литосфераның фрагменттері, бұл процесс обдукция деп аталады. Олар әдетте серпентинизацияланған гарцбургт қабатынан (кейде ескі жазбаларда альпін перидотиті деп аталады), гидротермалдық өзгеріске ұшыраған диабаздар мен жастық базальттарының қабатынан және радиоляриялық жолақты херт бар терең су шөгінділерінің қабатынан тұрады.
Serpentinization is an important phenomenon in subduction zones that has a strong control on the water cycle and geodynamics of a subduction zone. Here mantle rock is cooled by the subducting slab to temperatures at which serpentinite is stable, and fluids are released from the subducting slab in great quantities into the ultramafic mantle rock. Because serpentinization lowers the density of the original rock, serpentinization may lead to uplift or exhumation of serpentinites to the surface, as has taken place with the serpentinite exposed at the Presidio of San Francisco following cessation of subduction. Serpentinized ultramafic rock is found in many ophiolites. Ophiolites are fragments of oceanic lithosphere that has been thrust onto continents, a process called obduction. They typically consist of a layer of serpentinized harzburgite (sometimes called alpine peridotite in older writings), a layer of hydrothermally altered diabases and pillow basalts, and a layer of deep water sediments containing radiolarian ribbon chert.
Жер сілкінісінің тереңдігіне шектеу
Сейсмикалық толқын зерттеулері жер қыртысы мен жоғарғы мантиядағы серпентиниттің ірі денелерін анықтауға мүмкіндік береді, себебі серпентинизация қима толқынының жылдамдығына зор әсер етеді. Серпентинизация деңгейі жоғары болған сайын, қима толқынының жылдамдығы төмендеп, Пуассон коэффициенті жоғарылайды. Серпентинизация нәтижесінде инверттік Мохо шекарасы пайда болуы мүмкін, онда сейсмикалық жылдамдық жер қыртысы мен мантия шекарасында күрт төмендейді, бұл қалыпты жағдайдың керісінше. Серпентинит өте деформацияланатындықтан, алдыңғы доғада сейсмикалық белсенділігі жоқ аймақ құрайды, онда серпентиниттер тұрақты плита жылдамдығымен сырғанады. Серпентиниттің болуы мегажылдамдық жер сілкіністерінің максималды тереңдігін шектеуі мүмкін, өйткені ол алдыңғы доға мантиясына жарықтардың таралуына кедергі келтіреді.
Seismic wave studies can detect the presence of large bodies of serpentinite in the crust and upper mantle, since serpentinization has a huge impact on shear wave velocity. A higher degree of serpentinization will lead to lower shear wave velocity and higher Poisson's ratio. The serpentinization can produce an inverted Moho discontinuity, in which seismic velocity abruptly decreases across the crust mantle boundary, which is the opposite of the usual behavior. The serpentinite is highly deformable, creating an aseismic zone in the forearc, at which serpentinites slide at stable plate velocity. The presence of serpentinite may limit the maximum depth of megathrust earthquakes as they impede rupture into the forearc mantle.