Введение
Скальный тип, образовавшийся в результате гидратации и метаморфической трансформации оливина.
Серпентинит – метаморфическая порода, состоящая преимущественно из одного или нескольких минералов группы серпентина, образовавшихся в результате почти полной серпентинизации мафических и ультрамафических пород. Своё название порода получила из-за сходства её текстуры с кожей змеи. Серпентинит также называют серпентином или серпентиновым камнем, особенно в старых геологических текстах и в широком культурном контексте. Поскольку большинство химических реакций, необходимых для синтеза ацетил-КоА, жизненно важного для основных биохимических процессов, происходят в ходе серпентинизации, гидротермальные источники в серпентинитах рассматриваются как возможная среда, в которой зародилась жизнь на Земле.
Формация и минералогия
Серпентинит образуется в результате почти полной серпентинизации мафических и ультрамафических пород. Серпентинит может формироваться везде, где ультрамафические породы пронизываются водой с низким содержанием углекислого газа. Это происходит на срединно-океанических хребтах и в мантии прикилевых зон субдукции. Окончательный минеральный состав серпентинита обычно характеризуется преобладанием лизардита, хризотила (два минерала серпентиновой подгруппы) и магнетита (Fe3O4). Бруцит (Mg(OH)2) и антигорит встречаются реже. Лизардит, хризотил и антигорит имеют приблизительную формулу Mg3(Si2O5)(OH)4 или (Mg2+, Fe2+)3Si2O5(OH)4, но различаются по содержанию второстепенных компонентов и форме. В небольших количествах присутствуют также акцессорные минералы, такие как аварвит, другие самородные металлические минералы и сульфидные минералы.
Гидротермальные источники и грязевые вулканы
Глубоководные гидротермальные источники, расположенные на серпентините вблизи оси среднеокеанических хребтов, обычно похожи на «черные курильщики», расположенные на базальте, но выделяют сложные углеводородные молекулы. Радужное поле Среднеатлантического хребта является примером таких гидротермальных источников. Одна лишь серпентинизация не может обеспечить теплоснабжение этих источников, которое должно быть обусловлено главным образом магматизмом. Однако Гидротермальное поле Lost City, расположенное вдали от оси Среднеатлантического хребта, может быть обусловлено исключительно теплом, выделяющимся при серпентинизации. Его источники отличаются от «черных курильщиков», выделяя относительно холодные жидкости, которые сильно щелочные, богаты магнием и с низким содержанием сероводорода. Вокруг источников образуются очень большие дымоходы высотой до, состоящие из карбонатных минералов и бруцита. С этими источниками связаны богатые микробные сообщества. Хотя сами источники не состоят из серпентинита, они расположены в серпентините, который, по оценкам, образовался при температуре около. Тем не менее, геологи продолжают обсуждать, может ли одна лишь серпентинизация объяснить тепловой поток из поля Lost City. В преддуговой зоне зоны субдукции Марианских островов расположены крупные серпентинитовые грязевые вулканы, извергающие серпентинитовую грязь, поднимающуюся через разломы из нижележащей серпентинизированной мантии преддуговой зоны. Изучение этих грязевых вулканов дает представление о процессах субдукции, а жидкости с высоким pH, выделяемые вулканами, поддерживают микробное сообщество.
Потенциальная "колыбель жизни"
Серпентинитовые термальные источники рассматриваются как возможная среда, в которой зародилась жизнь на Земле. Кластеры сульфидных металлов, активирующие многие ферменты, схожи с сульфидными минералами, формирующимися в процессе серпентинизации.
Экология
Почвенный покров над серпентинитовым основанием, как правило, тонкий или отсутствует. Почвы, содержащие серпентин, бедны кальцием и другими основными питательными веществами для растений, но богаты элементами, токсичными для растений, такими как хром и никель. Некоторые виды растений, например Clarkia franciscana и отдельные виды манзаниты, адаптированы к жизни на серпентинитовых выходах. Однако, поскольку выходы серпентинита немногочисленны и изолированы, их растительные сообщества представляют собой экологические острова, и эти уникальные виды часто находятся под высокой угрозой исчезновения. С другой стороны, растительные сообщества, приспособленные к жизни на серпентинитовых выходах Новой Каледонии, оказывают сопротивление вытеснению интродуцированными видами, плохо адаптированными к этой среде. Серпентинитовые почвы широко распространены на Земле, частично отражая распространение офиолитов и других серпентинсодержащих пород. Выходы серпентинитовых почв встречаются на Балканском полуострове, в Турции, на острове Кипр, в Альпах, на Кубе и в Новой Каледонии. В Северной Америке серпентинитовые почвы также встречаются на небольших, но широко распространенных участках на восточном склоне Аппалачских гор в восточной части Соединенных Штатов, а также в Тихоокеанских хребтах штатов Орегон и Калифорния.
События
Заметные проявления серпентинита встречаются в Тетфорд-Майнс, Квебек; озере Вальхалла, Нью-Джерси; округе Гила, Аризона; комплексе Лизард, Лизард-Пойнт, Корнуолл; а также в различных районах Греции, Италии и других частей Европы. Примечательные опиолиты, содержащие серпентинит, включают опиолит Сеймаил в Омане, опиолит Троидос на Кипре, опиолиты Ньюфаундленда и главный опиолитный пояс Новой Гвинеи.
Декоративный камень в архитектуре и искусстве
Серпентиновые минералы имеют твердость по Моосу от 2,5 до 3,5, поэтому серпентинит легко обрабатывается резьбой. Сорта серпентинита с более высоким содержанием кальцита, а также «зеленый антик» (брекчиевидная форма серпентинита), исторически использовались в качестве декоративного камня благодаря своим свойствам, напоминающим мрамор. Например, Колледж-холл Пенсильванского университета построен из серпентина. До установления контактов с Америкой, в Европе популярными месторождениями были горный регион Пьемонт в Италии и Лариса в Греции. Серпентиниты широко используются в различных видах искусства и ремесел. Например, в Зёблице (Саксония) из этого камня изготавливают изделия уже несколько сотен лет.
Инуиты
Инуиты и другие коренные народы арктических регионов, а также в меньшей степени южных, использовали вырезанную из змеевика чашевидную лампу qulliq или kudlik с фитилем для обогрева, освещения и приготовления пищи, сжигая в ней масло или жир. Инуиты изготавливали инструменты, а в последнее время – резьбу по кости и дереву, предназначенную для торговли.
Как печь
Различные хлорито-тальковые сланцы, ассоциированные с альпийским серпентинитом, обнаружены в Валь-д'Аннивье, Швейцария, и использовались для изготовления "печных камней" (Ofenstein) – резной каменной подставки под чугунную печь.
Нейтронный щит в ядерных реакторах
Серпентинит содержит значительное количество связанной воды, следовательно, в нем содержится большое количество атомов водорода, способных замедлять нейтроны при упругом столкновении (процесс тепловой нейтрализации нейтронов). Благодаря этому серпентинит может использоваться в качестве сухого заполнителя внутри стальных оболочек в некоторых конструкциях ядерных реакторов. Например, в реакторах типа РБМК, как на Чернобыльской АЭС, он использовался для верхнего радиационного экрана, защищающего персонал от вылетающих нейтронов. Серпентинит также может добавляться в качестве заполнителя в специальный бетон, применяемый для экранирования ядерных реакторов, для повышения плотности бетона и его сечения захвата нейтронов.
Захват CO2
Поскольку серпентинит легко поглощает углекислый газ, он может быть использован для секвестрации атмосферного углекислого газа. Для ускорения реакции серпентинит можно подвергать взаимодействию с углекислым газом при повышенной температуре в карбонизационных реакторах. Углекислый газ также можно использовать для реакции со щелочными отходами горнодобывающей промышленности, образовавшимися при разработке серпентиновых месторождений, или вводить непосредственно в подземные серпентиновые формации. Кроме того, серпентинит может служить источником магния в сочетании с электролитическими ячейками для улавливания CO2.
Культурные отсылки
Это государственный камень штата Калифорния, США, и законодательное собрание Калифорнии официально объявило серпентин "официальным государственным камнем и литологическим символом". Этот законопроект вызвал возражения у некоторых калифорнийских геологов, которые указали на то, что содержащийся в нем хризотил опасен только в том случае, если он поднимается в воздух в виде пыли.