Перидотит - Peridotite

Перидотит
Вулканическая порода
Olivine-Dunit.jpg
Типичный образец перидотита ( дунит , слева) и крупный кристалл оливина (справа)
Сочинение
оливин , пироксен

Перидотит ( США : / р ɛ г . . Д ˌ т т , р ə г ɪ д . Ə - / PERR -ih-DOH-tyte, pə- РИД -ə- ) является плотным, крупно- зернистая магматическая порода, состоящая в основном из силикатных минералов оливина и пироксена . Перидотит является ультраосновным , так как порода содержит менее 45% кремнезема . Он с высоким содержанием магния (Mg 2+ ), что отражает высокие пропорции оливина, богатого магнием, с заметным содержанием железа . Перидотит происходит из мантии Земли , либо в виде твердых блоков и фрагментов, либо в виде кристаллов, накопленных из магм, образовавшихся в мантии. Состав перидотитов из этих слоистых магматических комплексов широко варьируется, отражая относительные пропорции пироксенов , хромита , плагиоклаза и амфибола .

Перидотит - доминирующая порода верхней части мантии Земли . Составы конкреций перидотита, обнаруженные в некоторых базальтах и алмазных трубках ( кимберлитах ), представляют особый интерес, поскольку они предоставляют образцы мантии Земли, поднятые с глубин от 30 до 200 км и более. Некоторые из конкреций сохраняют изотопные отношения осмия и других элементов, которые фиксируют процессы, происходившие при формировании Земли, и поэтому они представляют особый интерес для палеогеологов, поскольку они дают ключ к разгадке раннего состава мантии Земли и сложности происходивших процессов. .

Слово перидотит происходит от драгоценного камня перидот , который состоит из бледно-зеленого оливина. Классический перидотит имеет ярко-зеленый цвет с некоторыми черными пятнами, хотя большинство ручных образцов имеют тенденцию быть более темно-зелеными. Цвет обнажений перидотитов обычно варьируется от землисто-ярко-желтого до темно-зеленого; это потому, что оливин легко выветривается до иддинг-сайта . В то время как зеленый и желтый являются наиболее распространенными цветами, перидотитовые породы могут иметь широкий спектр цветов, включая синий, коричневый и красный.

Виды перидотита

Диаграмма классификации перидотита и пироксенита, основанная на соотношении оливина и пироксена. Бледно-зеленая область охватывает наиболее распространенные составы перидотита в верхней части мантии Земли (частично адаптировано из Bodinier and Godard (2004)).
  • Дунит : более 90% оливина, обычно с соотношением Mg / Fe около 9: 1.
  • Верлит : в основном состоит из оливина и клинопироксена.
  • Гарцбургит : в основном состоит из оливина плюс ортопироксена и относительно небольшого количества базальтовых ингредиентов (поскольку гранат и клинопироксен незначительны).
  • Лерцолит : наиболее распространенная форма перидотита, в основном состоящая из оливина, ортопироксена (обычно энстатита) и клинопироксена ( диопсид ), с относительно высокой долей базальтовых ингредиентов (граната и клинопироксена). При частичном плавлении лерцолита и извлечении фракции расплава может остаться твердый остаток гарцбургита.

Сочинение

Оливин - это ортосиликат магния, содержащий некоторое количество железа с переменной формулой (Mg, Fe).
2
SiO
4
; пироксены представляют собой цепные силикаты с переменной формулой (Ca, Na, FeII
, Mg) (Cr, Al, FeIII
, Mg, Mn, Ti, V) Si
2
О
6
состоящий из большого количества различных минералов.

Богатый магнием оливин образует большую часть перидотита, поэтому содержание магния высокое. Слоистые магматические комплексы имеют гораздо более разнообразный состав в зависимости от фракций пироксенов, хромита, плагиоклаза и амфибола. Незначительные минералы и минеральные группы в перидотите включают плагиоклаз , шпинель (обычно минерал хромит ), гранат (особенно минерал пироп), амфибол и флогопит . В перидотите плагиоклаз устойчив при относительно низких давлениях (на глубинах земной коры), глиноземистая шпинель - при более высоких давлениях (до глубин 60 км или около того), а гранат - при еще более высоких давлениях.

Пироксениты - это родственные ультраосновные породы, которые в основном состоят из ортопироксена и / или клинопироксена; минералы, которые могут присутствовать в меньшем количестве, включают оливин, гранат, плагиоклаз, амфибол и шпинель .

Распространение и местонахождение

Серпентинизированный и карбонизированный перидотит

Перидотит - доминирующая порода мантии Земли на глубине около 400 км; ниже этой глубины оливин превращается в минерал вадслеит с более высоким давлением . Океанические плиты состоят примерно из 100 км перидотита, покрытого тонкой коркой; кора, обычно толщиной около 6 км, состоит из базальта, габбро и незначительных отложений. Перидотит под коркой океана, «абиссальный перидотит», находится на стенках трещин на глубоководном морском дне. Океанические плиты обычно погружаются обратно в мантию в зонах субдукции . Тем не менее, части могут быть помещены в континентальную кору или надвинуты на нее посредством процесса, называемого притуплением , а не унесены вниз в мантию; размещение может происходить во время орогений , как при столкновении одного континента с другим или с островной дугой . Кусочки океанических плит, расположенные в континентальной коре, называются офиолитами ; типичные офиолиты состоят в основном из перидотита и связанных с ним пород, таких как габбро , подушко-базальт , диабазовые силлово-дайковые комплексы и красные кремни. Другие массы перидотита были внедрены в горные пояса как твердые массы, но, по-видимому, не связаны с офиолитами, и их назвали «орогенными перидотитовыми массивами » и «альпийскими перидотитами». Перидотиты также встречаются в виде фрагментов ( ксенолитов ), выносимых магмами из мантии. Среди пород, обычно включающих ксенолиты перидотитов, присутствуют базальты и кимберлиты . Некоторые вулканические породы, иногда называемые коматиитами, настолько богаты оливином и пироксеном, что их также можно назвать перидотитами. Небольшие кусочки перидотита были обнаружены даже в лунных брекчиях.

Породы семейства перидотитов необычны на поверхности и очень нестабильны, потому что оливин быстро реагирует с водой при типичных температурах верхней коры и на поверхности Земли. Многие, если не большинство, поверхностные обнажения были, по крайней мере, частично изменены на серпентинит , процесс, в котором пироксены и оливины превращаются в зеленый серпентин . Эта реакция гидратации включает значительное увеличение объема с одновременной деформацией исходных текстур. Серпентиниты механически слабы и поэтому легко текут по земле. Самобытные растительные сообщества произрастают в почвах, созданных на серпентините, из-за необычного состава подстилающих пород. Один минерал из группы серпентинов, хризотил , представляет собой разновидность асбеста.

Морфология и текстура

Перидотиты могут иметь массивную форму или слоистые. Слоистые перидотиты могут образовывать базовые слои габброидных комплексов. Несмотря на то, что некоторые слоистые перидотиты не имеют ассоциированного габбро, они, вероятно, когда-то были частью такого комплекса. В перидотитах обнаружены три основных текстуры: первая - это хорошо сформированные кристаллы оливина, окруженные другими минералами. Эти кристаллы оливина, вероятно, первыми выпали из магмы. Другая текстура - кристаллы равного размера с прямыми границами зерен, пересекающимися под углом 120 °. Это может произойти, когда медленное охлаждение позволило рекристаллизации для минимизации поверхностной энергии. Третья текстура представляет собой длинные кристаллы с рваными криволинейными границами в результате внутренней деформации.

Альпийский перидотит из зоны Ивреа в Альпах Италии ( дунит из Финеро)

Многие проявления перидотитов имеют характерную структуру. Например, перидотиты с хорошо сформированными кристаллами оливина встречаются в основном слоями в габброидных комплексах. «Альпийские» перидотиты обычно имеют кристаллы неправильной формы, которые встречаются в виде более или менее серпентинизированных линз, ограниченных разломами в поясах складчатых гор, таких как Альпы, хребты Тихоокеанского побережья и в предгорьях Аппалачей. Конкреции перидотита с неправильной равнозернистой текстурой часто встречаются в щелочных базальтах и в кимберлитовых трубках. Некоторые перидотиты, богатые амфиболом, имеют концентрическую слоистую структуру и образуют части плутонов, называемых зональными ультраосновными комплексами аляскинского типа.

Источник

Перидотиты имеют два основных способа происхождения: мантийные породы, образовавшиеся во время аккреции и дифференциации Земли, или кумулированные породы, образованные осаждением оливина-пироксенов из базальтовых или ультраосновных магм; эти магмы в конечном итоге происходят из верхней мантии в результате частичного плавления мантийных перидотитов.

Мантийные перидотиты отбираются как массивы альпийского типа в коллизионных горных хребтах или как ксенолиты в базальтах или кимберлитах, или как абиссальные перидотиты (отобранные со дна океана). Во всех случаях эти породы являются пирометаморфическими (то есть метаморфизованными в присутствии расплавленной породы) и представляют собой либо плодородную мантию (лерцолит), либо частично обедненную мантию (гарцбургит, дунит). Альпийские перидотиты могут принадлежать либо к офиолитовой ассоциации, представляющей самую верхнюю мантию под океанскими бассейнами, либо к массам субконтинентальной мантии, расположенным вдоль надвигов в горных поясах.

Слоистые перидотиты представляют собой магматические отложения и образуются путем механического накопления плотных кристаллов оливина. Некоторые перидотиты образуются в результате осаждения и сбора кумулятивного оливина и пироксена из мантийных магм, например, базальтовых. Перидотиты, связанные с ультраосновными комплексами аляскинского типа, представляют собой кумуляты, которые, вероятно, образовались в корневых зонах вулканов. Кумулятивные перидотиты также образуются в потоках коматиитовой лавы.

Базальтовая магма образована лерцолитами в мантии. Когда магма выходит наружу, в мантии остаются гарцбургиты. Однако ранние кристаллы базальтовой магмы могут также образовывать гарцбургит в мантии.

Ассоциированные породы

Коматииты - это высокотемпературные парциальные расплавы перидотита.

Эклогит , порода, близкая по составу к базальту, состоит в основном из натриевого клинопироксена и граната. Эклогит связан с перидотитом в некоторых проявлениях ксенолита; это также происходит с перидотитом в породах, метаморфизирующихся при высоких давлениях во время процессов, связанных с субдукцией.

Экономическая геология

Согласно исследованию 2008 года, перидотит потенциально может использоваться в недорогом, безопасном и постоянном методе улавливания и хранения атмосферного CO 2 в рамках связывания парниковых газов, связанных с изменением климата . Уже было известно, что перидотит реагирует с CO 2 с образованием твердого карбонатоподобного известняка или мраморного минерала; и исследование пришло к выводу, что этот процесс можно ускорить в миллион раз или больше с помощью простого бурения и гидроразрыва пласта, чтобы обеспечить закачку CO 2 в подземную формацию перидотита.

Перидотит назван в честь перидота драгоценного камня , стеклянного зеленого камня, добываемого в Азии и Аризоне (Бухта Перидот). Некоторое количество перидотита добывают для поделочного камня.

Перидотит, гидратированный при низких температурах, образует серпентинит , который может включать хризотиловый асбест (форма серпентина) и тальк .

Слоистые интрузии с кумулированным перидотитом обычно связаны с сульфидными или хромитовыми рудами. Сульфиды, связанные с перидотитами, образуют никелевые руды и платиноидные металлы; большая часть платины , используемой сегодня в мире добывается из Бушвелдский комплекса в Южной Африке и Великая Дайк в Зимбабве . Полосы хромита, обнаруженные в перидотитах, являются основным источником хрома в мире .

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Андерсон, А. Т. младший (2019). «Перидотит». AccessScience . Макгроу-Хилл. DOI : 10.1036 / 1097-8542.498300 .
  • Харви Блатт и Роберт Дж. Трейси, 1996, Петрология: магматические, осадочные и метаморфические , 2-е изд., Freeman, ISBN  0-7167-2438-3
  • Ж.-Л. Бодинье и М. Годар, 2004 г., орогенные, офиолитовые и глубинные перидотиты , в «Мантия и ядро» (ред. Р. В. Карлсон), « Трактат по геохимии» v. 2, Elsevier-Pergamon, Oxford ISBN  0-08-043751-6

внешние ссылки

СМИ, связанные с перидотитом, на Викискладе?