Serpentiini: muodostuminen, geologia ja lajikkeet
Linas JuozenasJaa
Muodostuminen, geologia ja lajikkeet
Serpentiini: veden muokkaama vaippakivi ja serpentiniitin monet kasvot
Geologinen opas serpentiiniryhmän mineraaleihin: miten ultramafiset kivet hydratoituvat, miksi magnetiitti ja vety muodostuvat, missä serpentiniitti esiintyy tektonisissa ympäristöissä ja miten antigoriitti, lizardiitti, krysotiili, boweniitti ja niihin liittyvät materiaalit eroavat toisistaan.
- Serpentiiniryhmä
- Mg3Si2O5(OH)4
- Serpentiniittikivi
- Antigoriitti • Lizardiitti • Krysotiili
- Ultramafinen muutos
Serpentiini on ryhmä vesipitoisia magnesiumsilikaattimineraaleja, ja serpentiniitti on kivi, jota ne hallitsevat. Molemmat ovat muuntumistuotteita: vaipasta peräisin oleva peridotiitti ja siihen liittyvät ultramafiset kivet reagoivat veden kanssa, korvaten oliviinin ja pyroksiinin serpentiinimineraaleilla, brusiitilla, magnetiitilla, talkilla, karbonaatilla ja muilla muutosvaiheilla. Tuloksena on kiviperhe, joka tunnetaan vahamaisista vihreistä pinnoista, liukkaista siirtorakenteista, verkkomaisista rakenteista, vaaleista suonista ja geologisesta merkityksestä, joka ylittää koristeellisen arvon.
Muodostuminen lyhyesti
Serpentinisaatio on ultramafisten kivien, erityisesti peridotiitin, hydrataatio ja muutos, kun vesi pääsee kosketuksiin mineraalien kuten oliviinin ja pyroksiinin kanssa.
Perusgeologinen tarina on yksinkertainen: vaippakivet kohtaavat veden halkeamissa, siirroksissa, merenpohjan reiteillä tai alityöntöön liittyvissä nesteväylissä. Niiden alkuperäiset mineraalit muuttuvat epävakaiksi, hydroksyylit liittyvät uusiin mineraalirakenteisiin ja serpentiiniryhmän mineraalit korvaavat vanhan rakenteen. Monissa järjestelmissä muutos tuottaa myös brusiittia, magnetiittia ja molekyylivetyä. Kun serpentiinimineraalit hallitsevat lopputuloksen, kiveä kutsutaan serpentiniitiksi.
Peridotiitti ja muut ultramafiset kivet
Oliviinipitoiset ja pyroksiinipitoiset vaippakivet tarjoavat magnesiumin, raudan ja piin rungon, jota tarvitaan serpentiinimineraalien muodostamiseen.
Halkeamat ohjaavat reaktiota
Veden on päästävä kiveen halkeamien, siirrosten, rakeiden rajapintojen tai hydrotermisen kierron kautta. Huokoisuus määrää usein, kuinka täydellinen muutos on.
Serpentiini ja kumppanit
Yleisiä tuotteita ovat antigoriitti, lizardiitti, krysotiili, brusiitti, magnetiitti, talkki, karbonaatti sekä apuoksidit tai -sulfidit.
Vahamainen, verkkomainen ja suonikas
Korvaus säilyttää joitakin vanhoja mineraalimuotoja samalla kun se luo uusia kuvioita: verkko oliiviinin jälkeen, bastiitti pyroksiinin jälkeen, karbonaattisuonet, liukupinnat ja tummat magnetiittijuovat.
Peridotiitista serpentiniittiin
Useat reaktioreitit voivat toimia samanaikaisesti. Lopullinen mineraaliyhdistelmä riippuu alkuperäisen kiven kemiasta, lämpötilasta, paineesta, vesi-kivi-suhteesta, läpäisevyydestä, piin aktiivisuudesta ja siitä, sisältävätkö nesteet hiilidioksidia.
Oliiviinin hydrataatio
Magnesiumrikas oliiviini reagoi veden kanssa muodostaen serpentiiniä ja brusiittia. Tämä reaktio on yleinen matala- ja keskilämpötilaisessa serpentinisoitumisessa.
2Mg2SiO4 + 3H2O → Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2
Rautaoksidaatio
Rautaa sisältävä oliiviini voi tuottaa magnetiittia Fe2+ hapettuu Fe3+. Tämä vaihe voi myös tuottaa vetyä, joka on tärkeä energianlähde joissakin hydrotermisissä ekosysteemeissä.
Rautaa sisältävä oliiviini + H2O → serpentiini + Fe3O4 + H2
Pyroksiinin muutos
Ortopyroksiini ja klinopyroksiini hydratoituvat serpentiiniksi, talkiksi, amfiboliksi, karbonaatiksi ja muiksi tuotteiksi piin ja kalsiumin saatavuudesta riippuen.
pyroksiini + H2O ± SiO2 → serpentiini ± talkki ± karbonaatti
Hiilihappoisuus
Hiilidioksidirikkaat nesteet voivat muuttaa serpentiinin ja brusiitin talkiksi, magnesiitiksi, dolomiitiksi tai kalsiittia sisältäviksi yhdistelmiksi. Tämä on yksi luonnollinen hiilen varastointitapa ultramafisissa alueissa.
serpentiini + CO2 → talkki + magnesiitti + H2O
Miksi magnetiitti on tärkeä: mustat pilkut ja juovat serpentiniitissä ovat yleisesti peräisin magnetiitista, kromiitista tai muista tummista apumineraaleista. Magnetiitti selittää myös, miksi jotkut serpentiniitit reagoivat heikosti magneettiin.
Geokemialliset olosuhteet
Serpentinisoituminen ei ole yksittäinen kiinteä resepti. Se on joukko toisiinsa liittyviä reaktioita, jotka kattavat laajan paineen, lämpötilan ja nesteolosuhteiden vaihtelun.
| Parametri | Tyypillinen vaihteluväli tai käyttäytyminen | Geologinen merkitys |
|---|---|---|
| Lämpötila | Lizardiitti ja krysotiili muodostuvat yleisesti matalammissa lämpötiloissa, noin kymmenistä muutamaan sataan °C. Antigoriitti suositaan korkeammissa lämpötiloissa, tyypillisesti useissa sadoissa °C. | Mineraalilajit voivat antaa vihjeitä siitä, muodostuiko kivi lähellä merenpohjaa, hydrotermisen reitin varrella vai syvemmillä alityövyöhykkeeseen liittyvillä alueilla. |
| Paine | Vaihtelee matalasta valtameren litosfääristä korkeapaineisiin etukaari- ja alityövyöhykkeen olosuhteisiin. | Antigoriitti voi kuljettaa vettä alityövyöhykkeille ja vapauttaa sitä myöhemmin hajoamisen yhteydessä, lisäten nesteitä, jotka auttavat kaaren magmojen muodostumisessa. |
| pH | Aktiiviset serpentinisoituvat järjestelmät ovat yleensä emäksisiä, ja nesteet voivat saavuttaa korkeat pH-arvot. | Alkalisuus suosii mineraaleja, kuten brusiittia, ja voi edistää karbonaattien saostumista, kun hiiltä sisältävät nesteet pääsevät järjestelmään. |
| Redoksikäyttäytyminen | Järjestelmä voi muuttua pelkistäväksi, kun raudan hapettuminen muodostaa magnetiittia ja molekyylivetyä. | Vety voi tukea kemolitotrofeja mikrobiyhteisöjä ja saattaa osallistua abioottisiin metaaninmuodostusreaktioihin sopivissa olosuhteissa. |
| Nesteen lähteet | Merivesi, meteoriittivesi, hydrotermiset nesteet ja levystä peräisin olevat nesteet voivat kaikki osallistua. | Veden pääsy on olennaisin laukaisija. Siirrokset, halkeamat ja huokoisuus määräävät, kuinka pitkälle muutosfrontti etenee. |
| Hiilidioksidi | CO2-pitoiset nesteet voivat päällystää serpentiinin talkilla, magnesiitilla, dolomiitilla, kalkkiitilla tai ofikarbonaattirakenteilla. | Karbonaattisuus muuttaa sekä mineraalikoostumusta että ulkonäköä, tuottaen vaaleita suonia, breksioita ja koristeellista vihreän ja kermanvärisen kiven yhdistelmää. |
Tektoniset ympäristöt ja kenttäesiintyminen
Serpentiiniitti liittyy läheisesti maapallon vaipasta peräisin oleviin kiviin. Sitä esiintyy merenpohjan litostereessä, ofioliiteissa, alityöntövyöhykkeissä, mantereisissa siirroksissa ja paljastuneissa ultramafiinisissa muodostumissa.
Harjanteet ja halkeamavyöhykkeet
Merivesi pääsee halkeileviin vaippakiviin, joissa tektoniikka paljastaa ultramafiinista ainesta. Hydroterminen kierto voi luoda magnetiittipitoista serpentiiniittiä ja emäksisiä nesteitä.
Merenpohjan litostereen palasia maalla
Ofioliittivyöhykkeet säilyttävät usein serpentiiniittiä, muutettua peridotiittia, kromiittipitoisia kiviä, rodingiitteja ja siirrosten rajoittamia ultramafiinisia palasia.
Etukaari- ja vaippakulman hydraatio
Alityöntölevystä vapautuvat nesteet hydraavat vaippakiviä. Antigoriittia sisältävä serpentiiniitti voi varastoida vettä korkeammassa paineessa ja lämpötilassa ennen myöhempää kuivatusta.
Liukas, heikko ja kiillotettu kivi
Serpentiiniitti voi paikallistaa muodonmuutoksen siirroille. Liukupinnat, kiillotetut vihreät pinnat ja leikkaantuneet rakenteet ovat yleisiä kenttävihjeitä.
Ophicalcite- ja verde antique -tyylit
Karbonaattipitoiset nesteet voivat haljeta ja uudelleen sementoitua serpentiiniittiä, tuottaen vihreitä lohkoja, joita halkovat kalkkiitti-, dolomiitti- tai magnesiittisuonet.
Erityiset ekologiset maisemat
Serpentiiniitin rapautuminen voi tuottaa magnesiumrikasta, ravinteiköyhää maaperää, joka tukee erikoistuneita kasvikuntia useilla alueilla.
Serpentinisaatio ja sen jälkeinen
Serpentinisaatio ei ole kiven historian loppu. Serpentiiniitti voi olla leikkaantunut, karbonaattinen, kuivatettu, suoninen tai rapautunut, ja jokainen päällyste jättää erilaisen visuaalisen ja mineraalisen jäljen.
Hydraatiofrontti
Vesi pääsee halkeamiin ja muuttaa oliiviinia reunoilta sisäänpäin, tuottaen verkkokuvioita, jotka säilyttävät alkuperäisten ultramafiinisten jyvien haamun.
Magnetiitti ja vety
Raudan hapettuminen muodostaa magnetiittia ja voi tuottaa H2Tämä redoksikemia tekee serpentinisaatiosta tärkeän geobiologiassa ja hydrotermisissä järjestelmissä.
Hiilihappoisuus
CO2-pitoiset nesteet voivat muuttaa serpentiinipitoisia kiviä talkki-karbonaatti- tai karbonaattisuonisiin kokoelmiin, joskus tuottaen visuaalisesti dramaattisia breksioita.
Rodingiittimuutos
Kalsiumrikkaat juonet serpentiniitissä voivat muuttua rodingiittikokoelmiksi, jotka sisältävät grossulaaria, diopsidia, epidotia, vesuviiniittiä ja siihen liittyviä mineraaleja.
Alityöntövyöhykkeen kuivaus
Antigoriittia sisältävä serpentiniitti voi kuljettaa vettä alityöntövyöhykkeisiin ja vapauttaa sitä kuumennuksen aikana, syöttäen nesteitä kaaren magmajärjestelmiin.
Sään vaikutus
Pinnan altistuminen voi hapettaa, halkeilla, pehmentää ja värjätä serpentiniittiä samalla vapauttaen magnesiumrikasta kemiaa maaperään ja valuma-alueisiin.
Miksi serpentiini on geologinen silta
Harvat kiviperheet yhdistävät yhtä monta prosessia samanaikaisesti: vaipan muutos, merenpohjan hydrotermiset järjestelmät, vedyn muodostus, hiilen sitominen, siirrosten heikentyminen, alityöntövyöhykkeen veden kuljetus, arkkitehtoninen kivi, veistetty koriste ja epätavalliset maaperät. Kiillotettu serpentiniittikappale ei siis ole pelkkä vihreä kivi; se on näkyvä tallenne vedestä, joka muuttaa vaippaa.
Rakenteet, kankaat ja mikrorakenteet
Serpentiniitti on erityisen luettavissa, koska monet rakenteet ovat korvausrakenteita. Ne säilyttävät merkkejä mineraaleista, jotka muuttuivat, samalla kun ne näyttävät uuden serpentiinirakenteen, joka korvasi ne.
Oliviiini muuttunut ulkoa sisäänpäin
Oliviinijyvät korvautuvat reunoilta ja halkeamista, muodostaen verkkomaista serpentiini-brusiittikuviota. Tämä rakenne on yksi serpentinisoidun peridotiitin klassisista tunnusmerkeistä.
Serpentiini pyroksiinin jälkeen
Bastiitti säilyttää pyroksiinin ääriviivat tai halkeamistyylin korvaten sen serpentiiniryhmän mineraaleilla. Se on pseudomorfinen rakenne, ei erillinen mineraalilaji.
Kiillotetut siirrosrajapinnat
Serpentiniitti halkeaa usein kiiltävien, vihreiden, liukkaiden pintojen suuntaisesti. Nämä rakenteet voivat näyttää saippuamaisilta tai satiinisilta ja heijastaa muodonmuutosta yhtä paljon kuin mineraalien kiiltoa.
Vaaleat viivat vihreän kiven läpi
Kalsiitti-, dolomiitti- tai magnesiittisuonet voivat leikata serpentiniittiä. Breksioituneessa koristekivessä vaalea karbonaattisementti voi sitoa kulmikkaita vihreitä lohkoja.
Krysotiili ja silkkinen materiaali
Kuitumainen serpentiini voi tuottaa silkkisen kiillon tai chatoyance-efektejä, kun se on turvallisesti stabiloitu ja leikattu. Haurasta kuitumaista materiaalia ei tule hioa tai käsitellä pölyn muodostumisen estämiseksi.
Tummat jyvät ja muuttuneet juonet
Magnetiitti, kromiitti, brusiitti, talkki, karbonaatti ja rodingiittimineraalit voivat lisätä tummia pilkkuja, vaaleita saumakohtia, silkkisiä alueita tai kalsiumrikasta muutoshalo.
Variaatiot, lajit ja kauppatermit
Serpentiinin nimet voivat viitata mineraalilajeihin, kiviin, jalokivivariaatioihin, arkkitehtonisiin kiviin tai kulttuurisesti spesifisiin vihreäkiviperinteisiin. Tarkat nimitykset tulisi erottaa mineraalinen identiteetti paikallisesta tai koristeellisesta terminologiasta.
| Nimi tai materiaali | Mineralogia ja ulkonäkö | Geologinen tai kulttuurinen huomautus |
|---|---|---|
| Antigoriitti | Serpentiiniryhmän mineraali, joka on stabiili korkeammassa lämpötilassa ja paineessa kuin lizardiitti tai krysotiili; yleisesti kestävä, lehtimäinen ja vihreä. | Tärkeä veden kuljetuksessa subduktiovyöhykkeillä ja usein suosittu kestävissä kaiverrusmateriaaleissa. |
| Lizardiitti | Hienorakeinen, levyinen serpentiini, yleisesti vaalean tai keskitason vihreä, kelta-vihreä tai maanläheinen. | Yleinen matalan lämpötilan serpentinisaatiossa ja nimetty Cornwallin Lizard-alueen mukaan. |
| Krysotiili | Kuitumainen serpentiini, jolla on silkkinen kiilto; voi esiintyä suonissa tai kuitukimpuissa. | Serpentiinin asbestimuoto, kun se on kuitumaista ja murenevaa. Vältä tuntemattoman kuitumateriaalin leikkaamista, poraamista, hiomista tai hiontaa. |
| Serpentiiniitti | Kivi, jota hallitsevat serpentiinimineraalit, usein magnetiitin, kromiitin, brusiitin, talkin, karbonaatin tai jäänteisten ultramafisten mineraalien kanssa. | Oikea kivilaji monille vihreille arkkitehtonisille ja kaiverretuille kiville, joita kutsutaan epävirallisesti ”serpentiiniksi”. |
| Bowenitti | Tiivis, kestävä serpentiinilaji, usein läpikuultava omenanvihreästä syvään vihreään hienolla vahamaisella kiillolla. | Arvostettu kaiverrukseen ja koristeisiin. Jotkut kulttuurisesti spesifiset materiaalit, mukaan lukien tangiwai, liittyvät bowenittiin ja vaativat tarkan kontekstin. |
| Williamsiitti | Kirkkaan vihreä, usein hieman läpikuultava antigoriitti, joskus pienillä tummilla magnetiittipisteillä. | Historiallisesti yhdistetty materiaaliin Yhdysvaltojen Keskisellä Atlantin alueella. |
| Pikroliitti | Sileä, kuitumainen antigoriitti tai serpentiinimateriaali, yleisesti vihreän ja keltaisenvihreän massana tai suonina. | Tunnetaan ofioliittisista ympäristöistä, kuten Kyprokselta; termiä käytetään sekä geologisissa että antiikkikonteksteissa. |
| Xiuyan-jade | Kiinalainen vihreäkiven termi, joka viittaa yleisesti Liaoningin provinssin serpentiinimateriaaliin. | Se tulisi tunnistaa serpentiiniksi, kun mineraalinen tarkkuus on tärkeää; se ei ole jadeiittiä tai nefriittiä. |
| Tangiwai | Bowenittimateriaali pounamu-perinteissä Aotearoa Uudessa-Seelannissa. | Tämä on kulttuurisesti spesifinen nimi, ja sitä tulisi käyttää asianmukaisella kunnioituksella alkuperää, tekijöitä ja paikallista kontekstia kohtaan. |
| Ophicalcite- ja verde antique -tyylit | Serpentiniitti-, hiilihappo- ja breksiatekstuureja vihreässä, valkoisessa, kermaisessa ja tummasuonisessa kivessä. | Arkkitehtuurikielessä usein kutsutaan ”marmori”, vaikka kivi voi olla serpentiniittiä tai serpentiinirikasta hiilihappobreksiaa. |
Serpentiini- tai serpentiniittikappaleen lukeminen
Useimmat käsinäytteet ja kiillotetut esineet voidaan tulkita muutamien näkyvien vihjeiden avulla. Nämä havainnot tulisi tehdä hellävaraisesti, ilman happotestausta tai hankausta valmiilla kappaleilla.
Vihreä on kemiaa ja rakennetta
Rauta, nikkeli, kromi, magnetiitti, kromiitti, hiilihappo ja rakeen koko voivat muuttaa serpentiinin väriä vaaleankeltaisenvihreästä oliiviin, metsänvihreään, sinivihreään tai lähes mustasuoniseen materiaaliin.
Vahamainen, rasvainen tai saippuamainen kiilto
Serpentiinillä on usein pehmeä vahamainen pinta lasimaisen kiillon sijaan. Vaurioituneet kiillotetut kappaleet voivat tuntua erityisen liukkailta tai satiinisilta.
Pehmeämpää kuin aito jade
Monet serpentiinimateriaalit sijoittuvat Mohsin kovuusasteikolla 2,5–4 välille, vaikka tiiviit lajikkeet voivat tuntua kovemmilta. Nefriitti ja jadeiitti ovat kovempia, tiheämpiä ja naarmuuntumista kestävämpiä.
Heikko magneettireaktio voi esiintyä
Magneetti voi reagoida heikosti magnetiittipitoisiin alueisiin. Reaktio on yleensä paikallinen ja heikko, ei voimakkaan metallinen.
Vaalea hiilihappo leikkaa vihreän läpi
Valkoiset, kermaiset tai beige suonet viittaavat yleisesti kalkkiittiin, dolomiittiin, magnesiittiin tai niihin liittyviin hiilihappopäällysteisiin.
Verkko ja bastiitti säilyttävät historian
Etsi verkkokuvioita, jäänteitä pyrokseenimuodoista, tummia saumakohtia ja breksian kappaleita. Nämä piirteet kertovat korvautumisesta, halkeamista ja uudelleen sementoitumisesta.
Hoito, käsittely ja pölyturvallisuus
Serpentiinin kauneus tuo mukanaan käytännön rajoituksia. Se on pehmeämpää kuin monet yleiset näyttömineraalit, voi sisältää kuitumaista krysotiilia ja saattaa sisältää hiilihapposuonia, jotka eivät pidä hapoista.
Vältä pölyn syntymistä
Älä sahaa, poraa, hiomaa, hio tai kiillota tuntematonta serpentiiniä tai serpentiniittiä ilman asianmukaisia jalokivien käsittelyolosuhteita. Tärkein turvallisuusasia on ilmassa oleva pöly, erityisesti jos materiaali sisältää krysotiilia.
Puhdista hellävaraisesti
Käytä pehmeää kuivaa liinaa tai hieman kosteaa liinaa, jonka jälkeen kuivaa välittömästi. Vältä happoja, etikkaa, voimakkaita puhdistusaineita, valkaisuainetta, hankaavia pusseja ja pitkäaikaista liotusta.
Suojaa kiilto
Säilytä erillään kovemmista mineraaleista, kuten kvartsista, topaasista, korundista ja beryllistä. Pehmustettu säilytys estää naarmuja kaiverruksissa, kämmenkivissä ja kiillotetuissa levyissä.
Kunnioita kuitumaista materiaalia
Tiiviit, suljetut koriste-esineet eroavat helposti murenevasta kuitumaisesta materiaalista. Jos näyte on näkyvästi kuitumainen, mureneva tai hilseilevä, pidä se suljettuna ja vältä tarpeetonta käsittelyä.
Ainevaroitus: krysotiili on serpentiiniryhmän mineraali ja kuitumainen asbestin muoto. Valmiit, pölyämättömät esineet voidaan näyttää normaalilla varovaisuudella, mutta kaikki pölyä aiheuttava toiminta tulisi välttää, ellei sitä tehdä ammattimaisilla laitteilla ja valvonnalla.
Usein kysytyt kysymykset
Onko serpentiini yksi mineraali?
Ei. Serpentiini on mineraaliryhmä. Parhaiten tunnetut jäsenet ovat antigoriitti, lizardiitti ja krysotiili. Serpentiniitti on kivi, joka koostuu pääasiassa serpentiiniryhmän mineraaleista.
Miten serpentinisaatio alkaa?
Se alkaa, kun vesi pääsee ultramafisiin kiviin, jotka ovat rikkaita oliviinista ja pyroksiinista. Alkuperäiset mineraalit hydratoituvat ja muuttuvat serpentiinimineraaleiksi, brusiitiksi, magnetiitiksi ja niihin liittyviksi faaseiksi.
Miksi serpentiniitti voi sisältää magnetiittia?
Rauta oliviinissa ja pyroksiinissa voi hapettua hydratuation aikana. Tämä prosessi muodostaa magnetiittia ja voi myös tuottaa molekyylivetyä sopivissa olosuhteissa.
Miten serpentiini eroaa jadesta?
Jadeiitti ja nefriitti ovat erilaisia materiaaleja kuin serpentiini. Ne ovat yleensä kovempia, tiheämpiä ja kestävämpiä. Serpentiinillä on vahamaisempi kiilto, alhaisempi tiheys ja kovuus, vaikka tiivis boweniitti voi visuaalisesti muistuttaa jadea.
Sisältääkö kaikki serpentiini asbestia?
Ei. Serpentiiniryhmään kuuluu krysotiili, kuitumainen asbestin muodostaja, mutta monet serpentiinipalat ovat antigoriitti- tai lizardiittipitoisia eivätkä kuitumaisia. Koska visuaalinen varmuus voi olla vaikeaa, vältä pölyn muodostamista tuntemattomasta materiaalista.
Mikä aiheuttaa vaaleat suonet serpentiniitissä?
Vaaleat suonet ovat yleisesti karbonaattimineraaleja, kuten kalsiittia, dolomiittia tai magnesiittia, vaikka myös muita muutosmineraaleja voi esiintyä. Ne muodostuvat usein pääasiallisen serpentinisaatiotapahtuman jälkeen, kun nesteet liikkuvat halkeamissa.
Miksi serpentiniitti on tärkeää koristekiven lisäksi?
Se tallentaa vesi-kivi-reaktioita vaippaperäisessä materiaalissa, vaikuttaa siirrosten lujuuteen, tuottaa vetyä joissakin järjestelmissä, varastoi ja vapauttaa vettä alityövyöhykkeillä ja voi osallistua luonnollisiin hiilen varastointireaktioihin.