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Peridotita

La peridotita ( EE.UU.: / 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- ) es una roca ígnea densa y de grano grueso compuesto principalmente por los minerales de silicato olivino y piroxeno . La peridotita es ultramáfica , ya que la roca contiene menos del 45% de sílice . Tiene un alto contenido en magnesio (Mg 2+ ), lo que refleja las altas proporciones de olivino rico en magnesio, con un apreciable hierro . La peridotita se deriva del manto terrestre , ya sea como bloques y fragmentos sólidos, o como cristales acumulados a partir de magmas que se formaron en el manto. Las composiciones de las peridotitas de estos complejos ígneos en capas varían ampliamente, reflejando las proporciones relativas de piroxenos , cromita , plagioclasa y anfíbol .

La peridotita es la roca dominante de la parte superior del manto terrestre . Las composiciones de los nódulos de peridotita encontrados en ciertos basaltos son de especial interés junto con los tubos de diamante ( kimberlita ), porque proporcionan muestras del manto terrestre extraídas desde profundidades que van desde unos 30 km hasta 200 km o más. Algunos de los nódulos conservan proporciones isotópicas de osmio y otros elementos que registran procesos que ocurrieron cuando se formó la Tierra, por lo que son de especial interés para los paleogeólogos porque proporcionan pistas sobre la composición temprana del manto terrestre y las complejidades de los procesos que ocurrieron. .

La palabra peridotita proviene de la piedra preciosa peridoto , que consiste en olivino de color verde pálido. [1] La peridotita clásica es de color verde brillante con algunas motas negras, aunque la mayoría de las muestras de mano tienden a ser de un verde más oscuro. Los afloramientos peridotíticos suelen variar desde el amarillo terroso brillante hasta el verde oscuro; esto se debe a que el olivino se transforma fácilmente en iddingsite . Si bien el verde y el amarillo son los colores más comunes, las rocas peridotíticas pueden exhibir una amplia gama de colores que incluyen azul, marrón y rojo.

Clasificación

Diagrama de clasificación de peridotita y piroxenita, basado en proporciones de olivino y piroxeno. El área verde pálido abarca las composiciones más comunes de peridotita en la parte superior del manto terrestre (en parte adaptado de Bodinier y Godard (2004)).

Se clasifican como rocas ultramáficas las rocas ígneas de grano grueso en las que los minerales máficos (minerales ricos en magnesio y hierro ) constituyen más del 90% del volumen de la roca . [2] Estas rocas suelen contener menos del 45% de sílice. Las rocas ultramáficas se clasifican además por sus proporciones relativas de olivino , ortopiroxeno , clinopiroxeno y hornblenda , que son las familias más abundantes de minerales máficos en la mayoría de las rocas ultramáficas. La peridotita se define entonces como una roca ultramáfica de grano grueso en la que el olivino constituye el 40% o más del volumen total de estas cuatro familias de minerales en la roca. [3] [4]

Las peridotitas se clasifican además de la siguiente manera: [4] [5]

La dunita se encuentra como vetas prominentes en la capa de peridotita de las ofiolitas , que se interpretan como rebanadas de litosfera oceánica (corteza y manto superior) empujadas hacia los continentes. [6] La dunita también se presenta como un acumulado en intrusiones estratificadas , donde el olivino cristalizó a partir de un cuerpo de magma que se enfriaba lentamente y se acumuló en el suelo del cuerpo de magma para formar la capa más baja de la intrusión. [7] La ​​dunita casi siempre contiene cromita accesoria . [8]
La kimberlita es una variante altamente brechada de peridotita formada en tubos volcánicos y es conocida por ser la roca anfitriona de los diamantes. A diferencia de otras formas de peridotita, la kimberlita es bastante rara. [10]
La harzburgita constituye la mayor parte de la capa de peridotita de las ofiolitas . Se interpreta como roca de manto empobrecida, de la que se ha extraído magma basáltico . También se forma como un acumulado en intrusiones estratificadas de Tipo I, formando una capa justo encima de la capa de dunita. [11] La harzburgita probablemente constituye la mayor parte de la litosfera del manto debajo de los cratones continentales . [12]
La wehrlita forma parte de la zona de transición entre la capa de peridotita y la capa de gabro de ofiolitas suprayacente . [13] En las intrusiones en capas de Tipo II, ocupa el lugar de la harzburgita como la capa justo encima de la capa de dunita. [7]
  • Lherzolita : contenido intermedio de clinopiroxeno y ortopiroxeno
Se cree que la lherzolita constituye gran parte del manto superior. [14] Tiene casi exactamente la composición de una mezcla de tres partes de harzburgita y una parte de basalto toleítico ( pirolita ) y es la probable roca fuente de magma basáltico. Se encuentra como xenolitos raros en basalto, como los de Kilbourne Hole en el sur de Nuevo México, EE. UU., [15] y en Oahu , Hawaii, EE. UU. [16]
La peridotita de hornblenda se encuentra como xenolitos raros en andesitas sobre zonas de subducción . Son evidencia directa de alteración de la roca del manto por los fluidos liberados por la losa en subducción . [17]
La peridotita de piroxeno hornblenda se encuentra en forma de xenolitos raros, como los de Wilcza Góra en el suroeste de Polonia. Aquí probablemente se formó por alteración de la roca del manto por fluidos silícicos hidratados carbonatados asociados con el vulcanismo. [18]

Composición

La peridotita del manto está altamente enriquecida en magnesio, con un número típico de magnesio de 89. [19] En otras palabras, del contenido total de hierro más magnesio, el 89 % en moles es magnesio. Esto se refleja en la composición de los minerales máficos que componen la peridotita.

La olivina es el mineral esencial que se encuentra en todas las peridotitas. Es un ortosilicato de magnesio que contiene algo de hierro con la fórmula variable (Mg,Fe) 2 SiO 4 . El olivino de las peridotitas, rico en magnesio, suele tener un color verde oliva. [20]

Los piroxenos son silicatos de cadena que tienen la fórmula variable (Ca,Na,Fe II ,Mg)(Cr,Al,Fe III ,Mg,Mn,Ti,V)Si 2 O 6 y comprenden un gran grupo de diferentes minerales. Estos se dividen en ortopiroxenos (con una estructura cristalina ortorrómbica ) y clinopiroxenos (con una estructura cristalina monoclínica ). [21] Esta distinción es importante en la clasificación de las peridotitas de piroxeno [4] [5] ya que el clinopiroxeno se funde más fácilmente que el ortopiroxeno o el olivino. El ortopiroxeno más común es la enstatita , Mg 2 Si 2 O 6 , en la que el hierro sustituye parte del magnesio. El clinopiroxeno más importante es el diópsido , CaMgSi 2 O 6 , nuevamente con cierta sustitución de hierro por magnesio ( hedenbergita , FeCaSi 2 O 6 ). [21] Las rocas ultramáficas en las que la fracción de piroxenos supera el 60% se clasifican como piroxenitas en lugar de peridotitas. Los piroxenos suelen ser de color oscuro. [21]

La hornblenda es un anfíbol , un grupo de minerales parecidos a los piroxenos pero con una estructura de doble cadena que incorpora agua. La propia hornblenda tiene una composición muy variable, que va desde la tschermakita ( Ca 2 (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 ) hasta la pargasita ( NaCa 2 (Mg,Fe) 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 ) con muchas otras variaciones en su composición. [22] Está presente en la peridotita principalmente como consecuencia de la alteración por fluidos hidratados. [17] [18]

Aunque las peridotitas se clasifican por su contenido de olivino, piroxenos y hornblenda, otras familias de minerales están característicamente presentes en las peridotitas y pueden constituir una fracción significativa de su composición. Por ejemplo, la cromita a veces está presente en cantidades de hasta el 50%. (Una composición de cromita superior al 50% reclasifica la roca como cromitita peridotítica ). Otros minerales accesorios comunes incluyen espinela , granate , biotita o magnetita . Una peridotita que contenga cantidades significativas de uno de estos minerales puede tener su clasificación refinada en consecuencia; por ejemplo, si una lhertzolita contiene hasta un 5% de espinela, se trata de una lhertzolita portadora de espinela , mientras que para cantidades de hasta un 50%, se clasificaría como una lhertzolita de espinela . [23] Los minerales accesorios pueden ser útiles para estimar la profundidad de formación de la peridotita. Por ejemplo, el aluminio en la lhertzolita está presente como plagioclasa a profundidades inferiores a unos 20 kilómetros (12 millas), mientras que está presente como espinela entre 20 km y 60 kilómetros (37 millas) y como granate por debajo de 60 km. [24]

Distribución y ubicación

Olivino en una peridotita erosionada hasta iddingsita dentro de un xenolito del manto
Peridotita serpentinizada y carbonatada [25]

La peridotita es la roca dominante del manto terrestre a una profundidad de unos 400 km; por debajo de esa profundidad, el olivino se convierte en wadsleyita , un mineral de mayor presión . [26]

Las placas oceánicas están formadas por hasta unos 100 km de peridotita cubiertas por una fina corteza. La corteza, normalmente de unos 6 km de espesor, está formada por basalto, gabro y sedimentos menores. La peridotita que se encuentra debajo de la corteza oceánica, la "peridotita abisal", se encuentra en las paredes de las fisuras en el fondo marino profundo. [27] Las placas oceánicas generalmente se subducen nuevamente al manto en zonas de subducción . Sin embargo, las piezas pueden ser emplazadas o empujadas sobre la corteza continental mediante un proceso llamado obducción , en lugar de ser transportadas hacia el manto. El emplazamiento puede ocurrir durante orogenias , como durante colisiones de un continente con otro o con un arco de islas . Los trozos de placas oceánicas emplazados dentro de la corteza continental se denominan ofiolitas . Las ofiolitas típicas consisten principalmente en peridotita más rocas asociadas como gabro , basalto almohadillado , complejos de dique y alféizar de diabasa y pedernal rojo. [28] [29] Peridotita alpina o macizo de peridotita orogénica es un término más antiguo para una ofiolita emplazada en un cinturón montañoso durante una colisión de placas continente-continente. [30] [31] [32]

Las peridotitas también se presentan como fragmentos ( xenolitos ) transportados por magmas desde el manto. Entre las rocas que comúnmente incluyen xenolitos de peridotita se encuentran el basalto y la kimberlita . [33] Aunque la kimberlita es una variante de la peridotita, la kimberlita también se considera un material volcánico brechado , [10] por lo que se la conoce como una fuente de xenolitos de peridotita. Los xenolitos de peridotita contienen osmio y otros elementos cuyas proporciones de isótopos estables proporcionan pistas sobre la formación y evolución del manto terrestre. [34] [35] Estos xenolitos se originan en profundidades de hasta casi 200 kilómetros (120 millas) [36] o más. [37]

El equivalente volcánico de las peridotitas son las komatiitas , que en su mayoría entraron en erupción temprano en la historia de la Tierra y son raras en rocas más jóvenes que el Arcaico . [38]

Se han encontrado pequeños trozos de peridotita en brechas lunares. [39]

Las rocas de la familia de las peridotitas son poco comunes en la superficie y muy inestables, porque el olivino reacciona rápidamente con el agua a temperaturas típicas de la corteza superior y de la superficie de la Tierra. Muchos, si no la mayoría, de los afloramientos superficiales han sido al menos parcialmente alterados a serpentinita , un proceso en el que los piroxenos y olivinos se convierten en serpentina verde . [20] Esta reacción de hidratación implica un aumento considerable de volumen con una deformación simultánea de las texturas originales. [40] Las serpentinitas son mecánicamente débiles y, por lo tanto, fluyen fácilmente dentro de la tierra. [41] Comunidades de plantas distintivas crecen en suelos desarrollados sobre serpentinita, debido a la composición inusual de la roca subyacente. [42] Un mineral del grupo de las serpentinas, el crisotilo , es un tipo de amianto. [43]

Color, morfología y textura.

Peridotita alpina de la zona de Ivrea en los Alpes de Italia ( dunita de Finero)

La mayor parte de la peridotita es de color verde debido a su alto contenido de olivino. Sin embargo, las peridotitas pueden variar en color desde gris verdoso [44] [45] hasta casi negro [46] y verde amarillento pálido. [47] La ​​peridotita se desgasta para formar una corteza marrón distintiva en exposiciones subaéreas [48] y hasta un color naranja intenso en exposiciones submarinas. [49]

Las peridotitas pueden adoptar una forma masiva o estar en capas en una variedad de escalas de tamaño. [50] Las peridotitas estratificadas pueden formar las capas base de intrusiones estratificadas. [51] Estos se caracterizan por texturas acumuladas , caracterizadas por un tejido de cristales euhédricos (bien formados) entrelazados gruesos (>5 mm) en una masa fundamental de cristales más finos formados a partir de magma líquido atrapado en el acumulado. Muchos muestran una textura poiquilítica en la que la cristalización de este líquido ha producido cristales que crecen demasiado y encierran los cristales de cúmulo originales (llamados chadrocristales ). [52]

Otra textura es una textura bien recocida de cristales anédricos de igual tamaño con límites de grano rectos que se cruzan a 120°. Esto puede ocurrir cuando un enfriamiento lento permitió la recristalización para minimizar la energía superficial. La textura cataclástica, que muestra fracturas irregulares y maclamientos por deformación de los granos de olivino, es común en las peridotitas debido a la deformación asociada con su modo tectónico de emplazamiento. [50]

Origen

Las peridotitas tienen dos modos principales de origen: como rocas del manto formadas durante la acreción y diferenciación de la Tierra, o como rocas acumuladas formadas por precipitación de olivino ± piroxenos de magmas basálticos o ultramáficos. Estos magmas se derivan en última instancia del manto superior mediante la fusión parcial de las peridotitas del manto. [53]

Las peridotitas del manto se muestrean como ofiolitas en cadenas montañosas de colisión, como xenolitos en basalto o kimberlita, o como peridotitas abisales (muestreadas en el fondo del océano). [27] Estas rocas representan un manto fértil (lherzolita) o un manto parcialmente agotado (harzburgita, dunita). [54] Las peridotitas alpinas pueden ser de la asociación ofiolita y que representan el manto superior debajo de las cuencas oceánicas, o masas de manto subcontinental emplazadas a lo largo de fallas de empuje en cinturones montañosos. [55]

Las peridotitas estratificadas son sedimentos ígneos y se forman por acumulación mecánica de densos cristales de olivino. [56] Se forman a partir de magmas derivados del manto, como los de composición basáltica. [57] Las peridotitas asociadas con complejos ultramáficos de tipo Alaska son acumulaciones que probablemente se formaron en las zonas de raíces de los volcanes. [58] Las peridotitas acumuladas también se forman en flujos de lava komatiita . [59]

Rocas asociadas

Las komatiitas son fusiones parciales de peridotita a alta temperatura caracterizadas por un alto grado de fusión parcial en lo profundo de la superficie. [60]

La eclogita , una roca similar al basalto en composición, se compone principalmente de onfacita (clinopiroxeno sódico) y granate rico en piropos . La eclogita se asocia con la peridotita en algunas apariciones de xenolitos; [61] también ocurre con peridotita en rocas metamorfoseadas a altas presiones durante procesos relacionados con la subducción. [62]

Geología económica

La peridotita podría usarse potencialmente como un método permanente, seguro y de bajo costo para capturar y almacenar CO2 atmosférico como parte del secuestro de gases de efecto invernadero relacionados con el cambio climático . [63] Ya se sabía que la peridotita reacciona con el CO 2 para formar un mineral sólido similar a un carbonato , piedra caliza o mármol; y este proceso puede acelerarse un millón de veces o más mediante una simple perforación y fracturación hidráulica para permitir la inyección de CO 2 en la formación de peridotita subsuperficial. [64]

La peridotita lleva el nombre de la piedra preciosa peridoto , una gema verde vidriosa originalmente extraída en la isla de St. John en el Mar Rojo [65] y ahora extraída en la Reserva India Apache de San Carlos en Arizona. [66]

La peridotita que ha sido hidratada a bajas temperaturas es el protolito de la serpentinita , que puede incluir amianto crisotilo (una forma de serpentina) [43] y talco . [67]

Las intrusiones en capas con peridotita acumulada generalmente están asociadas con minerales de sulfuro o cromita. Los sulfuros asociados con las peridotitas forman minerales de níquel y metales platinoides; La mayor parte del platino que se utiliza hoy en el mundo se extrae del Complejo Ígneo de Bushveld en Sudáfrica y del Gran Dique de Zimbabwe . [68] Las bandas de cromita que se encuentran en las peridotitas son la principal fuente de cromo del mundo . [69]

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

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