Peridotite

Peridotite xenolitica da San Carlos, Stati Uniti sud-occidentali. La roccia è una tipica peridotite ricca di olivina, tagliata da uno strato dello spessore di un centimetro di pirossenite verde-nera.

La peridotite è una roccia ignea densa e a grana grossa, composta principalmente dai minerali olivina e pirosseno. Questa roccia deriva dal mantello terrestre. La sua composizione varia, a seconda del contenuto di minerali della roccia. In generale, è ricca di magnesio, con quantità apprezzabili di ferro e meno del 45% di silice. Viene quindi descritta come ultramafica o ultrabasica. La composizione di alcuni noduli di peridotite offre intuizioni sui materiali e sui processi che erano coinvolti nella storia antica della Terra.

La peridotite è anche ricercata per il suo valore economico. Una parte della roccia viene estratta per la pietra ornamentale conosciuta come peridoto, che è olivina di qualità gemmaria. I minerali di solfuro di nichel e platino e la forma di cromite del cromo si trovano spesso associati alla peridotite. Quando viene idratata a basse temperature, la peridotite si trasforma in serpentino, che può includere amianto crisotilo e talco.

Diagramma di classificazione per peridotite e pirossenite, basato sulle proporzioni di olivina e pirosseno. L’area verde chiaro comprende le composizioni più comuni della peridotite nella parte superiore del mantello terrestre (parzialmente adattato da Bodinier e Godard (2004)).

Eccursione

La peridotite è la roccia dominante della parte superiore del mantello terrestre. Si ottiene sia sotto forma di blocchi e frammenti solidi che di cristalli accumulati da magmi formati nel mantello.

Le composizioni dei noduli di peridotite trovati in certi basalti e tubi di diamante (kimberliti) sono di particolare interesse perché forniscono campioni delle radici del mantello dei continenti, portati su da profondità che vanno da circa 30 chilometri (km) a 200 km o più. Alcuni dei noduli conservano rapporti isotopici di osmio e altri elementi che registrano processi di oltre tre miliardi di anni fa. Pertanto, forniscono indizi sulla composizione del mantello terrestre primordiale e sulla complessità dei processi che hanno avuto luogo. Di conseguenza, sono di particolare interesse per i paleogeologi.

Tipi di peridotite

• Dunite: Consiste di più del 90% di olivina, tipicamente con un rapporto magnesio-ferro di circa 9:1.
• Harzburgite: Composto principalmente da olivina più ortopirosseno, e proporzioni relativamente basse di ingredienti basaltici (granato e clinopirosseno sono ingredienti minori).
• Wehrlite: Composto principalmente da olivina più clinopiroxene.
• Lherzolite: Composta principalmente da olivina, ortopirosseno (comunemente enstatite), e clinopirosseno (diopside), e hanno proporzioni relativamente alte di ingredienti basaltici (granato e clinopirosseno). La fusione parziale della lherzolite e l’estrazione della frazione fusa possono lasciare un residuo solido di harzburgite.

Composizione

Le peridotiti sono ricche di magnesio, riflettendo le alte proporzioni di olivina ricca di magnesio. Le composizioni delle peridotiti da complessi ignei stratificati variano ampiamente, riflettendo le proporzioni relative di pirosseni, cromite, plagioclasio e anfibolo. I minerali minori e i gruppi di minerali nella peridotite includono plagioclasio, spinello (comunemente il minerale cromite), granato (specialmente il minerale piropo), anfibolo e flogopite. Nella peridotite, il plagioclasio è stabile a pressioni relativamente basse (profondità della crosta), lo spinello alluminoso a pressioni più elevate (fino a profondità di circa 60 km), e il granato a pressioni ancora più elevate.

Le pirosseniti sono rocce ultramafiche correlate, che sono composte in gran parte da ortopirosseno e/o clinopirosseno; i minerali che possono essere presenti in minore abbondanza includono olivina, granato, plagioclasio, anfibolo e spinello.

Origini e distribuzione

Si pensa che le peridotiti abbiano avuto origine in due modi principali: (a) Come rocce del mantello formatesi durante l’accrescimento e la differenziazione della Terra; o (b) come rocce cumulative formate dalla precipitazione di olivina e pirosseni da magmi basaltici o ultramafici. Questi magmi sono infine derivati dal mantello superiore per fusione parziale delle peridotiti del mantello.

La peridotite è la roccia dominante del mantello terrestre sopra una profondità di circa 400 km. Al di sotto di tale profondità, l’olivina è convertita in un minerale a pressione più elevata. Le placche oceaniche consistono in un massimo di circa 100 km di peridotite coperta da una crosta sottile. Questa crosta, comunemente spessa circa 6 km, consiste di basalto, gabbro e sedimenti minori. La peridotite al di sotto della crosta oceanica, la “peridotite abissale”, si trova sulle pareti delle fratture nei fondali marini profondi.

Le placche oceaniche sono solitamente subdotte indietro nel mantello nelle zone di subduzione. Tuttavia, alcuni pezzi possono essere collocati o spinti sopra la crosta continentale da un processo chiamato obduzione, piuttosto che portati giù nel mantello. Lo spostamento può avvenire durante le orogenie (formazione di montagne), come durante le collisioni di un continente con un altro o con un arco insulare. I pezzi di placche oceaniche collocati all’interno della crosta continentale sono chiamati ofioliti. Le ofioliti tipiche consistono principalmente di peridotite con rocce associate come gabbro, basalto a cuscino, diabase sill-and-dike complexes, e chert rosso. Altre masse di peridotite sono state collocate in catene montuose come masse solide, ma non sembrano essere collegate alle ofioliti, e sono state chiamate “massicci orogenici di peridotite” e “peridotiti alpine”.

Le peridotiti si presentano anche come frammenti (xenoliti – un frammento di roccia che viene avvolto in una roccia più grande quando quest’ultima si sviluppa e si indurisce) trasportati da magmi dal mantello. Tra le rocce che comunemente includono xenoliti di peridotite ci sono il basalto e la kimberlite. Alcune rocce vulcaniche, a volte chiamate komatiites, sono così ricche di olivina e pirosseno che possono anche essere chiamate peridotiti. Piccoli pezzi di peridotite sono stati trovati anche in brecce lunari.

Le rocce della famiglia delle peridotiti non sono comuni in superficie e sono altamente instabili, perché l’olivina reagisce rapidamente con l’acqua alle temperature tipiche della crosta superiore e della superficie terrestre. Molti, se non la maggior parte degli affioramenti in superficie sono stati almeno parzialmente alterati in serpentinite, un processo attraverso il quale i pirosseni e le olivine sono convertiti in serpentino verde. Questa reazione di idratazione comporta un considerevole aumento di volume con concomitante deformazione delle strutture originali. Le serpentiniti sono meccanicamente deboli e quindi scorrono facilmente all’interno della terra. Comunità vegetali distinte crescono in terreni sviluppati sulla serpentinite, a causa della composizione insolita della roccia sottostante. Un minerale del gruppo del serpentino, il crisotilo, è un tipo di amianto.

Morfologia e struttura

Alcune peridotiti sono stratificate o sono esse stesse strati; altre sono massicce. Molte peridotiti stratificate si trovano vicino alla base di corpi di complessi gabbroici stratificati. Altre peridotiti stratificate si presentano isolate, ma forse un tempo costituivano parte di grandi complessi gabbroici.

Sia le peridotiti stratificate che quelle massicce possono avere una delle tre principali strutture:

1. Cristalli ben formati di olivina separati da altri minerali. Questo probabilmente riflette la deposizione originale di sedimenti di olivina dal magma.
2. Cristalli equigranulari con confini dei grani diritti che si intersecano a circa 120°. Questo può essere il risultato di un lento raffreddamento per cui la ricristallizzazione porta ad una minimizzazione dell’energia superficiale.
3. Cristalli lunghi con confini curvilinei irregolari. Questo probabilmente risulta dalla deformazione interna.

Molte peridotiti hanno strutture caratteristiche. Per esempio, le peridotiti con cristalli di olivina ben formati si presentano principalmente come strati in complessi gabbroici. Le peridotiti “alpine” hanno generalmente cristalli irregolari che si presentano come lenti più o meno serpentinizzate delimitate da faglie in cinture di montagne piegate come le regioni alpine, le catene costiere del Pacifico e i piedimonte degli Appalachi. I noduli di peridotite con strutture equigranulari irregolari si trovano spesso nei basalti alcalini e nei tubi di kimberlite. Alcune peridotiti ricche di anfibolo hanno una struttura a strati concentrici e formano parti di plutoni chiamati complessi ultramafici zonati di tipo alaskano.

Rocce associate

Le komatiiti sono il raro equivalente vulcanico della peridotite.

L’eclogite, una roccia simile al basalto nella composizione, è composta principalmente da clinopiroxene sodico e granato. L’eclogite è associata alla peridotite in alcuni xenoliti e in rocce metamorfosate ad alte pressioni durante processi legati alla subduzione.

Valore economico

La peridotite prende il nome dalla pietra preziosa peridot, una gemma verde vetrosa estratta in Asia e in Arizona (Peridot Cove). Alcune peridotiti sono estratte per pietre ornamentali.

La peridotite che è stata idratata a basse temperature forma serpentino, che può includere amianto crisotilo (una forma di serpentino) e talco.

Le intrusioni stratificate con peridotite cumulata sono tipicamente associate a minerali di solfuro o cromite. I solfuri associati alle peridotiti formano minerali di nichel e metalli platinoidi. La maggior parte del platino usato oggi nel mondo è estratto dal complesso igneo Bushveld in Sudafrica e dal Great Dyke dello Zimbabwe. Le bande di cromite comunemente associate alle peridotiti sono i principali minerali di cromo del mondo.

Note

• Blatt, Harvey, e Robert J. Tracy. 1995. Petrologia: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, 2nd edition. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
• Bodinier, J.-L., and M. Godard. 2004. “Peridotiti orogeniche, ofiolitiche e abissali”. In Mantello e nucleo. A cura di R.W. Carson. Amsterdam: Elsevier Pergamon. ISBN 0080437516.
• Farndon, John. 2006. The Practical Encyclopedia of Rocks & Minerali: How to Find, Identify, Collect and Maintain the World’s best Specimens, with over 1000 Photographs and Artworks. Londra: Lorenz Books. ISBN 0754815412.
• McBirney, Alexander R. 2006. Igneous Petrology, 3a edizione. Jones & Bartlett. ISBN 0763734489.
• Pellant, Chris. 2002. Rocce e minerali. New York: Dorling Kindersley. ISBN 0789491060.
• Shaffer, Paul R., Herbert S. Zim, and Raymond Perlman. 2001. Rocce, gemme e minerali. New York: St. Martin’s Press. ISBN 1582381321.