Перидотит ( США : / ˈ p ɛ r ɪ d oʊ ˌ t aɪ t , p ə ˈ r ɪ d ə -/ PERR -ih-doh-tyte, pə- RID -ə- ) — плотная, крупнозернистая магматическая порода. Состоит в основном из силикатных минералов оливина и пироксена . Перидотит является ультраосновным , так как порода содержит менее 45% кремнезема . Он имеет высокое содержание магния (Mg 2+ ), что отражает высокую долю богатого магнием оливина с заметным содержанием железа . Перидотит образуется из мантии Земли либо в виде твердых блоков и фрагментов, либо в виде кристаллов, накопленных из магмы, образовавшейся в мантии. Составы перидотитов этих слоистых магматических комплексов широко варьируются, что отражает относительные пропорции пироксенов , хромита , плагиоклаза и амфибола .
Перидотит — доминирующая порода верхней части мантии Земли . Особый интерес представляют составы перидотитовых конкреций, обнаруженных в некоторых базальтах, наряду с алмазными трубками ( кимберлитами ), поскольку они дают образцы земной мантии, поднятые с глубин примерно от 30 км до 200 км и более. Некоторые из конкреций сохраняют изотопные соотношения осмия и других элементов, которые фиксируют процессы, происходившие при формировании Земли, поэтому они представляют особый интерес для палеогеологов , поскольку 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. [1] Классический перидотит имеет ярко-зеленый цвет с некоторыми черными пятнами, хотя большинство ручных образцов имеют тенденцию быть более темно-зелеными. Обнажения перидотитов обычно имеют цвет от землистого ярко-желтого до темно-зеленого; это происходит потому, что оливин легко выветривается до иддингсита . Хотя наиболее распространенными цветами являются зеленый и желтый, перидотитовые породы могут иметь широкий спектр цветов, включая синий, коричневый и красный.
К ультраосновным породам относятся крупнозернистые магматические породы, в которых основные минералы (минералы, богатые магнием и железом ) составляют более 90% объема породы . [2] Такие породы обычно содержат менее 45% кремнезема. Ультраосновные породы далее классифицируются по относительным пропорциям оливина , ортопироксена , клинопироксена и роговой обманки , которые являются наиболее распространенными семействами основных минералов в большинстве ультраосновных пород. Перидотит тогда определяется как крупнозернистая ультраосновная порода, в которой оливин составляет 40% или более от общего объема этих четырех семейств минералов в породе. [3] [4]
Перидотиты далее классифицируются следующим образом: [4] [5]
Мантийный перидотит сильно обогащен магнием, типичное магниевое число составляет 89. [19] Другими словами, из общего содержания железа и магния 89 мол.% составляет магний. Это отражается на составе темноцветных минералов, слагающих перидотит.
Оливин — важный минерал, встречающийся во всех перидотитах. Это ортосиликат магния , содержащий некоторое количество железа, с переменной формулой (Mg,Fe) 2 SiO 4 . Богатый магнием оливин перидотитов обычно имеет оливково-зеленый цвет. [20]
Пироксены представляют собой цепочечные силикаты переменной формулы (Ca,Na,Fe II ,Mg)(Cr,Al,Fe III ,Mg,Mn,Ti,V)Si 2 O 6 , включающие большую группу различных минералов. Они делятся на ортопироксены (с ромбической кристаллической структурой) и клинопироксены (с моноклинной кристаллической структурой). [21] Это различие важно при классификации пироксеновых перидотитов [4] [5] , поскольку клинопироксен плавится легче, чем ортопироксен или оливин. Наиболее распространенным ортопироксеном является энстатит Mg 2 Si 2 O 6 , в котором железо заменяет часть магния. Наиболее важным клинопироксеном является диопсид CaMgSi 2 O 6 , опять же с некоторым замещением магния железом ( геденбергит FeCaSi 2 O 6 ) . [21] Ультраосновные породы, в которых доля пироксенов превышает 60%, относятся к пироксенитам , а не к перидотитам. Пироксены обычно имеют темный цвет. [21]
Роговая обманка представляет собой амфибол , группу минералов, напоминающих пироксены, но с двойной цепной структурой, включающей воду. Сама роговая обманка имеет весьма изменчивый состав: от чермакита ( Ca 2 (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 ) до паргасита ( NaCa 2 (Mg,Fe) 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 ) со многими другими вариациями состава. [22] Он присутствует в перидотитах главным образом вследствие изменения водными флюидами. [17] [18]
Хотя перидотиты классифицируются по содержанию оливина, пироксенов и роговой обманки, в перидотитах характерно присутствует ряд других минеральных семейств, которые могут составлять значительную часть их состава. Например, хромит иногда присутствует в количестве до 50%. (Состав хромита выше 50% переклассифицирует породу как перидотитовый хромитит .) Другие распространенные акцессорные минералы включают шпинель , гранат , биотит или магнетит . Классификация перидотита, содержащего значительные количества одного из этих минералов, может быть соответствующим образом уточнена; например, если лерцолит содержит до 5% шпинели, это лерцолит, содержащий шпинель , а при содержании до 50% он будет классифицироваться как шпинелевой лерцолит . [23] Акцессорные минералы могут быть полезны для оценки глубины формирования перидотита. Например, алюминий в лерцолите присутствует в виде плагиоклаза на глубинах менее 20 километров (12 миль), в то время как он присутствует в виде шпинели на глубине от 20 до 60 километров (37 миль) и в виде граната на глубине ниже 60 км. [24]
Перидотит — доминирующая порода мантии Земли на глубине около 400 км; ниже этой глубины оливин превращается в минерал более высокого давления вадслеит . [26]
Океанические плиты состоят примерно из 100 км перидотита, покрытого тонкой коркой. Кора, обычно мощностью около 6 км, состоит из базальтов, габбро и небольших отложений. Перидотит под океанской корой, «абиссальный перидотит», встречается на стенках разломов глубоководного морского дна. [27] Океанические плиты обычно погружаются обратно в мантию в зонах субдукции . Однако куски могут внедряться в континентальную кору или надвигаться на нее в результате процесса, называемого обдукцией , а не уноситься в мантию. Внедрение может происходить во время складчатых процессов , например, при столкновении одного континента с другим или с островной дугой . Кусочки океанических плит, заключенные в континентальной коре, называются офиолитами . Типичные офиолиты состоят в основном из перидотита и связанных с ним пород, таких как габбро , подушечки базальта , диабазовые силло-дайковые комплексы и красный кремень. [28] [29] Альпийский перидотит или орогенный перидотитовый массив — старый термин для обозначения офиолита, образовавшегося в горном поясе во время столкновения континент-континентальных плит. [30] [31] [32]
Перидотиты также встречаются в виде фрагментов ( ксенолитов ), вынесенных магмой из мантии. Среди пород, в состав которых обычно входят ксенолиты перидотита, входят базальт и кимберлит . [33] Хотя кимберлит является разновидностью перидотита, кимберлит также считается брекчированным вулканическим материалом, [10] поэтому его называют источником ксенолитов перидотита. Ксенолиты перидотита содержат осмий и другие элементы, соотношение стабильных изотопов которых дает ключ к разгадке формирования и эволюции мантии Земли. [34] [35] Такие ксенолиты возникают на глубине почти 200 километров (120 миль) [36] и более. [37]
Вулканическим эквивалентом перидотитов являются коматииты , которые в основном извергались в начале истории Земли и редко встречаются в породах моложе архейского возраста. [38]
Небольшие кусочки перидотита были обнаружены в лунных брекчиях. [39]
Породы семейства перидотитов на поверхности встречаются редко и крайне нестабильны, поскольку оливин быстро реагирует с водой при типичных температурах верхней коры и у поверхности Земли. Многие, если не большинство, поверхностные обнажения были, по крайней мере частично, преобразованы в серпентинит — процесс, в ходе которого пироксены и оливины превращаются в зеленый серпентин . [20] Эта реакция гидратации включает значительное увеличение объема с одновременной деформацией исходных текстур. [40] Серпентиниты механически слабы и поэтому легко текут в земле. [41] Отличительные растительные сообщества растут в почвах, развитых на серпентините, из-за необычного состава подстилающей породы. [42] Один минерал из группы серпентина, хризотил , представляет собой разновидность асбеста. [43]
Большая часть перидотита имеет зеленый цвет из-за высокого содержания оливина. Однако цвет перидотитов может варьироваться от зеленовато-серого [44] [45] до почти черного [46] и бледно-желтовато-зеленого. [47] Перидотит выветривается, образуя характерную коричневую корку при субаэральном воздействии [48] и темно-оранжевый цвет при подводном воздействии. [49]
Перидотиты могут принимать массивную форму или располагаться слоями разного размера. [50] Слоистые перидотиты могут образовывать базовые слои слоистых интрузий. [51] Они характеризуются кумулятивной текстурой , характеризующейся тканью крупных (> 5 мм) переплетенных идиоморфных (хорошо сформированных) кристаллов в основной массе более мелких кристаллов, образовавшихся из жидкой магмы, захваченной кумулятом. Многие из них имеют пойкилитовую текстуру , при которой в результате кристаллизации этой жидкости образуются кристаллы, которые разрастаются и окружают исходные кристаллы кучевых облаков (называемые хадрокристаллами ). [52]
Другая текстура представляет собой хорошо отожженную текстуру из ангедральных кристаллов одинакового размера с прямыми границами зерен, пересекающимися под углом 120°. Это может произойти, когда медленное охлаждение позволило провести рекристаллизацию, чтобы минимизировать поверхностную энергию. Катакластическая текстура, демонстрирующая неравномерные трещины и деформационное двойникование зерен оливина, распространена в перидотитах из-за деформации, связанной с их тектоническим способом размещения. [50]
Перидотиты имеют два основных способа происхождения: как мантийные породы, образовавшиеся в ходе аккреции и дифференциации Земли, или как кумулятивные породы, образовавшиеся в результате осаждения оливина-пироксена из базальтовых или ультраосновных магм. Эти магмы в конечном итоге образуются из верхней мантии в результате частичного плавления мантийных перидотитов. [53]
Мантийные перидотиты отбираются в виде офиолитов в коллизионных горных хребтах, в виде ксенолитов в базальтах или кимберлитах или в виде абиссальных перидотитов (отобранных со дна океана). [27] Эти породы представляют собой либо плодородную мантию (лерцолит), либо частично обедненную мантию (гарцбургит, дунит). [54] Альпийские перидотиты могут относиться либо к офиолитовой ассоциации и представлять собой самую верхнюю мантию ниже океанических бассейнов, либо к массам субконтинентальной мантии, размещенным вдоль надвигов в горных поясах. [55]
Слоистые перидотиты представляют собой магматические отложения и образуются в результате механического накопления плотных кристаллов оливина. [56] Они образуются из мантийных магм, например, базальтового состава. [57] Перидотиты, ассоциированные с ультраосновными комплексами аляскинского типа, представляют собой кумулаты, образовавшиеся, вероятно, в корневых зонах вулканов. [58] Кумулятивные перидотиты также образуются в потоках коматиитовой лавы. [59]
Коматииты представляют собой высокотемпературные частичные расплавы перидотита, характеризующиеся высокой степенью частичного плавления глубоко под поверхностью. [60]
Эклогит , горная порода, похожая по составу на базальт, состоит в основном из омфацита (натриевого клинопироксена) и граната, богатого пиропом . В некоторых проявлениях ксенолитов эклогит связан с перидотитом; [61] он также встречается с перидотитом в породах , метаморфизованных при высоких давлениях в ходе процессов, связанных с субдукцией. [62]
Перидотит потенциально может быть использован в качестве недорогого, безопасного и постоянного метода улавливания и хранения атмосферного CO 2 в рамках улавливания парниковых газов , связанных с изменением климата . [63] Уже было известно, что перидотит реагирует с CO 2 с образованием твердого карбонатоподобного известняка или мраморного минерала; и этот процесс можно ускорить в миллион и более раз с помощью простого бурения и гидроразрыва пласта , чтобы обеспечить закачку CO 2 в подземный перидотитовый пласт. [64]
Перидотит назван в честь драгоценного камня перидота , стекловидного зеленого драгоценного камня, первоначально добывавшегося на острове Св. Иоанна в Красном море [65] , а сейчас добываемого в индейской резервации апачей Сан-Карлос в Аризоне. [66]
Перидотит, гидратированный при низких температурах, является протолитом серпентинита , который может включать хризотиловый асбест (разновидность серпентина) [43] и тальк . [67]
Слоистые интрузии с кумулятивным 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 в магматическом комплексе Бушвельд в Южной Африке и на Большой дайке в Зимбабве . [68] Полосы хромита, обнаруженные в перидотитах, являются основным источником хрома в мире . [69]
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Хотя некоторые хорошие кристаллы оливкового цвета встречаются и в нескольких других местах, например, в Бирме, Китае, Замбии и Пакистане, девяносто процентов всех известных перидотов встречаются только в одном месте.
Это резервация коренных американцев, расположенная в малопосещаемом уголке Соединенных Штатов.
Сан-Карлос