Peridotiet

Peridotiet xenoliet uit San Carlos, zuidwestelijk deel van de Verenigde Staten. Het gesteente is typisch olivinerijk peridotiet, doorsneden door een centimeters dikke laag groenzwart pyroxeniet.

Peridotiet is een dicht, grofkorrelig stollingsgesteente, dat voornamelijk bestaat uit de mineralen olivijn en pyroxeen. Dit gesteente is afkomstig uit de aardmantel. De samenstelling varieert, afhankelijk van het gehalte aan mineralen in het gesteente. Over het algemeen is het rijk aan magnesium, met aanzienlijke hoeveelheden ijzer, en minder dan 45 procent kiezelzuur. Daarom wordt het omschreven als ultramafisch of ultrabasisch. De samenstelling van sommige peridotietknollen biedt inzicht in de materialen en processen die in de vroege geschiedenis van de aarde een rol hebben gespeeld.

Peridotiet wordt ook gezocht vanwege zijn economische waarde. Een deel van het gesteente wordt gedolven voor de siersteen die bekend staat als peridot, een olivijn van edelsteenkwaliteit. De sulfide-ertsen van nikkel en platina en de chromietvorm van chroom worden vaak geassocieerd met peridotiet gevonden. Bij hydratatie bij lage temperaturen wordt peridotiet serpentijn, dat chrysotiel asbest en talk kan bevatten.

Classificatiediagram voor peridotiet en pyroxeniet, gebaseerd op verhoudingen olivijn en pyroxeen. Het lichtgroene gebied omvat de meest voorkomende samenstellingen van peridotiet in het bovenste deel van de aardmantel (gedeeltelijk overgenomen van Bodinier en Godard (2004)).

Occurrence

Peridotiet is het dominante gesteente in het bovenste deel van de aardmantel. Het wordt verkregen in de vorm van vaste blokken en fragmenten of van kristallen die zijn opgehoopt uit magma’s die in de mantel zijn gevormd.

De samenstelling van peridotietknollen die in bepaalde basalten en diamantpijpen (kimberlieten) worden aangetroffen, is van bijzonder belang omdat zij monsters opleveren van de mantelwortels van continenten, die van diepten variërend van ongeveer 30 kilometer (km) tot 200 km of meer naar boven zijn gebracht. Sommige van deze knollen bevatten isotopenverhoudingen van osmium en andere elementen die processen van meer dan drie miljard jaar geleden weergeven. Zij leveren dus aanwijzingen voor de samenstelling van de vroege aardmantel en de complexiteit van de processen die hebben plaatsgevonden. Daarom zijn ze van bijzonder belang voor paleogeologen.

Soorten peridotiet

• Duniet: Bestaat voor meer dan 90 procent uit olivijn, meestal met een magnesium/ijzer-verhouding van ongeveer 9:1.
• Harzburgiet: Voornamelijk samengesteld uit olivijn plus orthopyroxeen, en betrekkelijk geringe hoeveelheden basaltische bestanddelen (granaat en clinopyroxeen zijn minder belangrijke bestanddelen).
• Wehrliet: Voornamelijk samengesteld uit olivijn plus clinopyroxeen.
• Lherzoliet: Voornamelijk samengesteld uit olivijn, orthopyroxeen (gewoonlijk enstatiet), en clinopyroxeen (diopside), en hebben relatief hoge verhoudingen van basaltische ingrediënten (granaat en clinopyroxeen). Gedeeltelijke fusie van lherzoliet en extractie van de smeltfractie kan een vast residu van harzburgiet achterlaten.

Compositie

Peridotieten zijn rijk aan magnesium, wat de hoge proporties magnesiumrijk olivijn weerspiegelt.De samenstellingen van peridotieten van gelaagde stollingscomplexen variëren sterk, wat de relatieve proporties pyroxeen, chromiet, plagioklaas, en amfibool weerspiegelt. Tot de minder belangrijke mineralen en mineraalgroepen in peridotiet behoren plagioklaas, spinel (gewoonlijk het mineraal chromiet), granaat (vooral het mineraal pyrope), amfibool, en phlogopiet. In peridotiet is plagioklaas stabiel bij betrekkelijk lage drukken (tot op korstdiepten), spinel bij hogere drukken (tot diepten van 60 km of zo), en granaat bij nog hogere drukken.

Pyroxenieten zijn verwante ultramafische gesteenten, die grotendeels zijn opgebouwd uit orthopyroxeen en/of clinopyroxeen; mineralen die in mindere mate aanwezig kunnen zijn, zijn olivijn, granaat, plagioklaas, amfibool en spinel.

Origins en verspreiding

Dacht wordt dat peridotieten op twee primaire wijzen zijn ontstaan: (a) als mantelgesteenten gevormd tijdens de accretie en differentiatie van de Aarde; of (b) als cumulaatgesteenten gevormd door de neerslag van olivijn en pyroxeen uit basaltische of ultramafische magma’s. Deze magma’s zijn uiteindelijk afkomstig uit de bovenmantel door gedeeltelijke versmelting van mantelperidotieten.

Peridotiet is het dominante gesteente van de aardmantel boven een diepte van ongeveer 400 km. Beneden die diepte wordt olivijn omgezet in een mineraal onder hogere druk. Oceaanplaten bestaan tot ongeveer 100 km uit peridotiet, bedekt met een dunne korst. Deze korst, gewoonlijk ongeveer 6 km dik, bestaat uit basalt, gabbro, en kleine sedimenten. Het peridotiet onder de oceaankorst, “abyssaal peridotiet”, wordt gevonden op de wanden van breuken in de diepe zeebodem.

Oceanische platen worden gewoonlijk terug in de mantel gesubducteerd in subductiezones. Sommige stukken kunnen echter door een proces dat obductie wordt genoemd, in de continentale korst worden geplaatst of er overheen worden gestuwd, in plaats van in de mantel te worden meegevoerd. De verplaatsing kan plaatsvinden tijdens orogenieën (gebergtevorming), zoals tijdens botsingen van een continent met een ander continent of met een eilandenboog. De stukken oceaanplaat die binnen de continentale korst worden verplaatst, worden ophiolieten genoemd. Typische ophiolieten bestaan meestal uit peridotiet met geassocieerde gesteenten zoals gabbro, kussenbasalt, diabaas- en zwerfsteencomplexen, en rode chert. Andere peridotietmassa’s zijn als vaste massa’s in berggordels afgezet, maar lijken geen verband te houden met ophiolieten en worden “orogene peridotietmassieven” en “alpiene peridotieten” genoemd.

Peridotieten komen ook voor als fragmenten (xenolieten – een gesteentefragment dat in een groter gesteente wordt ingesloten wanneer dit laatste gesteente zich ontwikkelt en verhardt) die door magma’s uit de mantel omhoog worden gebracht. Tot de gesteenten die gewoonlijk peridotietxenolieten bevatten, behoren basalt en kimberliet. Bepaalde vulkanische gesteenten, die soms komatiieten worden genoemd, zijn zo rijk aan olivijn en pyroxeen dat zij ook als peridotiet kunnen worden aangeduid. Kleine stukjes peridotiet zijn zelfs gevonden in maanbroccias.

De gesteenten van de peridotietfamilie zijn ongebruikelijk aan het oppervlak en zijn zeer onstabiel, omdat olivijn snel reageert met water bij de typische temperaturen van de bovenkorst en aan het aardoppervlak. Veel, zo niet de meeste, ontsluitingen aan het aardoppervlak zijn althans gedeeltelijk veranderd in serpentiniet, een proces waarbij de pyroxenen en olivijnen worden omgezet in groen serpentijn. Deze hydratatiereactie gaat gepaard met een aanzienlijke volumevergroting en een gelijktijdige vervorming van de oorspronkelijke texturen. Serpentinieten zijn mechanisch zwak en vloeien dus gemakkelijk in de aarde. Op bodems die op serpentiniet zijn ontstaan, groeien bijzondere plantengemeenschappen wegens de ongewone samenstelling van het onderliggende gesteente. Een mineraal in de serpentijngroep, chrysotiel, is een soort asbest.

Morfologie en textuur

Sommige peridotieten zijn gelaagd of vormen zelf lagen; andere zijn massief. Veel gelaagde peridotieten komen voor aan de basis van lichamen van gelaagde gabbroische complexen. Andere gelaagde peridotieten komen geïsoleerd voor, maar hebben mogelijk ooit deel uitgemaakt van grote gabbroische complexen.

Zowel gelaagde als massieve peridotieten kunnen een van de drie voornaamste texturen hebben:

1. Gevormde kristallen van olivijn, gescheiden door andere mineralen. Dit weerspiegelt waarschijnlijk de oorspronkelijke afzetting van olivijnsedimenten uit magma.
2. Equigranulaire kristallen met rechte korrelgrenzen die elkaar onder een hoek van ongeveer 120° snijden. Dit kan het gevolg zijn van langzame afkoeling waarbij herkristallisatie leidt tot een minimalisatie van de oppervlakte-energie.
3. Lange kristallen met rafelige kromlijnige grenzen. Dit is waarschijnlijk het gevolg van interne deformatie.

Veel peridotietvoorkomens hebben karakteristieke texturen. Zo komen peridotieten met goed gevormde olivijnkristallen vooral voor als lagen in gabbroische complexen. “Alpiene peridotieten hebben meestal onregelmatige kristallen die voorkomen als min of meer geserpentiniseerde lenzen, begrensd door breuken in geplooide gebergten zoals de Alpen, de kuststreken van de Stille Oceaan, en in de piëmont van de Appalachen. Peridotietknobbels met onregelmatige equigranulaire texturen worden vaak gevonden in alkalische basalten en in kimberlietpijpen. Sommige peridotieten die rijk zijn aan amfibool hebben een concentrisch gelaagde structuur en vormen delen van plutonen die Alaska-type gezoneerde ultramafische complexen worden genoemd.

Geassocieerde gesteenten

Komatiieten zijn het zeldzame vulkanische equivalent van peridotiet.

Eclogiet, een gesteente dat qua samenstelling lijkt op basalt, bestaat voornamelijk uit sodisch clinopyroxeen en granaat. Eclogiet is geassocieerd met peridotiet in sommige xenolieten en in gesteenten die bij hoge druk zijn gemetamorfoseerd tijdens processen die verband houden met subductie.

Economische waarde

Peridotiet is genoemd naar de edelsteen peridot, een glasachtig groene edelsteen die wordt gedolven in Azië en Arizona (Peridot Cove). Sommige peridotieten worden gedolven voor sierstenen.

Peridotiet dat bij lage temperaturen is gehydrateerd, vormt serpentijn, dat chrysotielasbest (een vorm van serpentijn) en talk kan omvatten.

Laagvormige intrusies met gecumuleerd peridotiet zijn meestal geassocieerd met sulfide- of chromietertsen. Sulfiden geassocieerd met peridotieten vormen nikkelertsen en platinoïde metalen. Het grootste deel van het platina dat tegenwoordig in de wereld wordt gebruikt, wordt gewonnen in het Bushveld Igneous Complex in Zuid-Afrika en de Great Dyke in Zimbabwe. Chromietbanden die gewoonlijk met peridotieten worden geassocieerd, vormen ’s werelds belangrijkste ertsen van chroom.

Noten

• Blatt, Harvey, and Robert J. Tracy. 1995. Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, 2nd edition. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
• Bodinier, J.-L., and M. Godard. 2004. “Orogenic, Ophiolitic, and Abyssal Peridotites.” In The Mantle and Core. Onder redactie van R.W. Carson. Amsterdam: Elsevier Pergamon. ISBN 0080437516.
• Farndon, John. 2006. The Practical Encyclopedia of Rocks & Minerals: How to Find, Identify, Collect and Maintain the World’s best Specimens, met meer dan 1000 foto’s en kunstwerken. Londen: Lorenz Books. ISBN 0754815412.
• McBirney, Alexander R. 2006. Igneous Petrology, 3e editie. Jones & Bartlett. ISBN 0763734489.
• Pellant, Chris. 2002. Rotsen en Mineralen. New York: Dorling Kindersley. ISBN 0789491060.
• Shaffer, Paul R., Herbert S. Zim, and Raymond Perlman. 2001. Rotsen, edelstenen en mineralen. New York: St. Martin’s Press. ISBN 1582381321.