Perydotyt czy serpentynit – oto jest pytanie EarthCache

PERYDOTYT CZY SERPENTYNIT - OTO JEST PYTANIE

PERIDOTITE OR SERPENTINITE - THAT IS THE QUESTION

Czy perydotyt i serpentynit to jest to samo?

Py­ta­nie to, w ty­tu­le
po­sta­wio­ne tak śmia­ło,
choć­by z naj­więk­szym bó­lem
roz­wią­zać by na­le­ża­ło.

Konstanty Ildefons Gałczyński, Dlaczego ogórek nie śpiewa

Jeśli Poeta tak orzekł, to – czy tego chcemy, czy nie – musimy ten problem rozwiązać.

Cóż, nie da się ukryć, że są to skały należące do dwóch różnych grup. Perydotyt jest skałą magmową (powstał w wyniku zastygnięcia magmy, czyli płynnej skały), podczas gdy serpentynit to skała metamorficzna. Powstawanie skał metamorficznych wiąże się z przeobrażeniem wcześniej istniejących  skał. Płynie z tego zatem słuszny wniosek, że powinny to być skały zupełnie ze sobą niespokrewnione. Ale czy na pewno?

Gdyby tak było, to pewnie byśmy o tym nie pisali… Okazuje się, że perydotyt i serpentynit mają ze sobą zaskakująco wiele wspólnego! Przyjrzyjmy się zatem obu skałom.

Perydotyt to bardzo ciemna skała, dlatego zalicza się ją do tzw. skał ultramaficznych („maficzny” oznacza ciemny). Perydotyty składają się z minerałów takich jak oliwiny i pirokseny, które z kolei zbudowane są z żelaza, magnezu, krzemu i tlenu. Głównym miejscem występowania tych skał jest płaszcz Ziemi.

Serpentynit jest skałą metamorficzną, barwy najczęściej czarnej, zielonkawej, czasem pomarańczowej, żółtej i białej. Głównym składnikiem serpentynitu są minerały z grupy serpentynu: antygoryt, chryzotyl i lizardyt (fig. 1). Minerały te, najczęściej barwy zielonej,  zbudowane są z magnezu, krzemu, tlenu i wodoru. Nazwa skały wywodzi się od łacińskiego słowa serpens (wąż), ponieważ niektóre jej odmiany przypominają wyglądem skórę tego gada.
 

Fig. 1. Minerały z grupy serpentynu. Fot. A. Żerebecka
 

Z pozoru perydotyt i serpentynit różni wszystko. Jednak jest jeden punkt wspólny. Dostrzegasz go? Tak, to skład chemiczny minerałów! Różnią się one nazwą, budową i wyglądem, ale składają się z tych samych pierwiastków chemicznych. No, prawie tych samych, bo serpentyny zawierają wodór, którego nie ma w oliwinach i piroksenach.

Czy domyślasz się już, czym jest serpentynit? Tak, to nic innego, jak przeobrażony perydotyt z dodatkiem wody (H₂O) – bo to ona jest źródłem wodoru oraz częściowo tlenu w tych minerałach.

Powstaje w tym miejscu słuszne pytanie – w jaki sposób skały ziemskiego płaszcza mają kontakt z wodą w dużych ilościach?

Odpowiedzią są grzbiety śródoceaniczne. To miejsca stanowiące oś każdego oceanu na świecie, gdzie dochodzi do rozsuwania się płyt tektonicznych i powstawania nowego dna oceanicznego. Skorupa ziemska jest tam dosyć cienka. Ma jedynie około 1-7 km grubości. Oznacza to, że woda oceaniczna przemieszczająca się poprzez szczeliny i uskoki może dostać się głęboko, aż do ziemskiego płaszcza i tam spotkać na swojej drodze perydotyt. Proces przeobrażenia perydotytu w serpentynit pod wpływem wody w nazywamy serpentynizacją.

Podczas serpentynizacji dochodzi nie tylko do przeobrażenia perydotytu. Uwalniają się też różne pierwiastki i związki chemiczne (magnez, żelazo, krzemionka), dzięki czemu serpentynitom towarzyszy często wiele minerałów, takich jak magnezyt (biały, często w charakterystyczny sposób „lepi” się do języka), talk (jasny, tłusty w dotyku, najbardziej miękki z minerałów), opal (najczęściej biały lub bezbarwny, o szklistym połysku), chalcedon (szary, brązowy, żółty, twardy i matowy), chryzopraz (zbliżony do chalcedonu, o intensywnej zielonej barwie) czy magnetyt (ciemny, o właściwościach magnetycznych).

Oczywiście, jak zwykle nic w przyrodzie nie jest zero-jedynkowe. W zależności od lokalnych uwarunkowań serpentynizacja może mieć różny przebieg, czasami – na przykład gdy skorupa ziemska na dnie oceanu jest wyjątkowo gruba – perydotyt nie ulega serpentynizacji.

Zbliżony problem obserwujemy wśród skał w kamieniołomie, w którym się właśnie znajdujemy. Choć wszystkie skały wyglądają tutaj podobnie, to po bliższej analizie okaże się, że mamy tu do czynienia z dwoma typami skały: z lekko zserpentynizowanym perydotytem  oraz z właściwymi serpentynitami. Perydotyt jest bardzo ciemny, tworzy duże, zwięzłe, niespękane bloki (fig. 2). Miejscami na jego powierzchni pojawiają się zielone naloty minerałów z grupy serpentynu. Właściwe serpentynity są jaśniejsze, posiadają białe, pomarańczowe i zielonkawe naloty. Są też pokryte siecią licznych spękań (fig. 3). Jest to efekt deformacji tych skał.
 

Fig. 2. (powyżej) Masywny perydotyt. Fot. A. Żerebecka
 

Fig. 3. Spękany serpentynit. Fot. A. Żerebecka
 

Pozostaje tylko pytanie, skąd skały z dna oceanu wzięły się w takim miejscu? Cóż, oceanu od dawna nie ma. Jego zniknięcie było spowodowane złożonymi procesami tektonicznymi, a na jego miejscu powstały wysokie góry, w których zachowały się drobne fragmenty dawnego oceanu. Wspomniane łańcuchy górskie też zniknęły po milionach lat, w wyniku erozji. Jak zwykle - pozostały już tylko skały…

Aby zalogować EC musisz odwiedzić miejsce i przesłać odpowiedzi na pytania:

Odszukaj w terenie fragment ściany kamieniołomu przedstawiony na fotografii (fig. 4) i na podstawie obserwacji oraz opisu kesza odpowiedz na pytania:

1. Oceń, z jaką skałą masz do czynienia (serpentynit czy perydotyt) i uzasadnij odpowiedź.
2. Sprawdź, jaki charakterystyczny minerał występuje w tym miejscu.
3. Określ, który typ skały dominuje na ścianach kamieniołomu - perydotyt czy serpentynit?
    

Fig. 4. Jak myślisz, przez jaką skałę przebiega ta żyła? Fot. A. Żerebecka
 

UWAGA! Do zalogowania tej skrytki EarthCache wymagane jest wysłanie odpowiedzi do zadań przez profil PIG_PIB. Logować można po wysłaniu rozwiązań, nie czekając na wiadomość z naszej strony. Logi bez wysłanych odpowiedzi będą kasowane w ciągu 14 dni.
 

Are peridotite and serpentinite the same?

The question that our title
has cast in deathless bronze
is painful yet so vital,
we owe it a response.

Konstanty Ildefons Gałczyński, Why does the pickle never  sing
Translated by S. Barańczak and C. Cavanagh

If the poet said so, then whether we want it or not, we have to solve this problem.

Well, that is not denaying that these rocks belong to two different groups. Peridotite is an igneous rock (formed as a result of solidification of magma, i.e. liquid rock) and serpentinite is a metamorphic rock. The formation of metamorphic rocks is associated with the transformation of pre-existing rocks. Therefore, the correct conclusion is that they should be completely unrelated rocks. But are you sure?

If it were so, we probably wouldn't have written about it... It turns out that peridotite and serpentinite have surprisingly much in common! Let's take a look at both rocks.

Peridotite is a very dark rock, which is why it belongs to the so-called ultramafic rocks (‘mafic’ means dark). Peridotites consist of minerals such as olivine and pyroxene, which are made of iron, magnesium, silicon and oxygen. The main place of occurrence of these rocks is the Earth's mantle.

Serpentinite is a metamorphic rock, most often black, greenish, sometimes orange, yellow and white. The main component of serpentinite are serpentine minerals: antigorite, chrysotile and lizardite (fig. 1). These minerals, usually green, are made of magnesium, silicon, oxygen and hydrogen. The name of the rock comes from the Latin word serpens (snake), because some of its varieties resemble the skin of this reptile.

Seemingly, everything differ peridotite and serpentinite. However, there is one common point. Do you see it? Yes, it is the chemical composition of minerals! They differ in name, structure and appearance, but they consist of the same chemical elements. Well, almost the same, because the serpentinites contain hydrogen, which is not found in olivines and pyroxenes.

Do you already guess what serpentinite is? Yes, it is nothing more than a metamorphosed peridotite with the addition of water (H₂O) – because it is the source of hydrogen and partly oxygen in these minerals.

The right question is – how do the rocks of the Earth's mantle come into contact with water in large quantities?

Mid-oceanic ridges are the answer. These places are the axis of every ocean in the world, where tectonic plates slide apart and a new ocean floor is created. The Earth's crust is quite thin there. It is only about 1-7 km in thickness. This means that ocean water traveling through crevices and faults can get deep, all the way to the Earth's mantle, and encounter peridotite on its way. The process of metamorphosis peridotite into serpentine affected by water is called serpentinization.

During serpentinization, not only the metamorphosis of peridotite occurs. Also, various elements and chemical compounds are released (magnesium, iron, silica). Thanks to that, serpentinites are often accompanied by many minerals, such as magnesite (white, often sticking to the tongue in a characteristic way), talc (light, greasy to the touch, the softest of minerals), opal (most often white or colorless, with a glassy lustre), chalcedony (gray, brown, yellow, hard and matte), chrysoprase (similar to chalcedony, with intense green color) or magnetite (dark, with magnetic properties).

Of course, as always, nothing in nature is zeros and ones. Depending on local conditions serpentinization may have a different course, sometimes – for example, when the Earth's crust under the ocean floor is very thick – there is no serpentinization of peridotite.

We observe a similar problem among the rocks in the quarry we are. Although all the rocks look similar here, after closer analysis it turns out that we have two types of rock: slightly serpentinized peridotite and actual serpentinite. Peridotite is very dark, forms large, concise, non-cracked blocks (fig. 2). In places on its surface appears green coating of minerals from the serpentine group. The actual serpentinites are brighter, have white, orange and greenish coatings. They are also covered with a mesh of numerous fractures (fig. 3). This is the effect of deformation of these rocks.

The only question is, where did the rocks from the ocean floor come from? Well, the ocean disappeared long ago, it was caused by complex tectonic processes. In its place high mountains were created, in which small fragments of the former ocean have been preserved. These mountain ranges also disappeared after millions of years as a result of erosion. As usual – only rocks are left...
 

To log the EC you need to visit the place and send answers to the questions:

Find the fragment of the quarry wall shown in the photo (fig. 4) in the field. Based on your field observations and information in the cache description, try to answer the questions:

1. Determine what rock do you see (serpentinite or peridotite) and justify your answer.
2. What is the characteristic mineral, which occur in this place?
3. Determine which type of rock is dominant in the quarry walls – peridotite or serpentinite?
    

WARNING! To log this EC you have to send the answers to PIG_PIB profile. You can log after sending the answers, without waiting for our reply. Logs without answers will be deleted within 14 days!
 

Literatura / References:

1. Gunia P. 1992. Petrologia skał ultrazasadowych z masywu Braszowic-Brzeźnicy (blok przedsudecki). Geologia Sudetica, Vol. XXVI

2. Karkalis C. 2018. Serpentinization and Metasomatism […]. MSc Thesis

3. Madej S. Łom perydotytów na wzgórzu Grochowiec. Geopark Przedgórze Sudeckie. Opis geostanowiska nr 75
    

Grafika w tle / Background graphics: Serpentynit. Fot. Agnieszka Żerebecka
 

Masz pytania? Napisz do nas! Kontakt: geocaching@pgi.gov.pl