Peridotit

Peridotit xenolit från San Carlos, sydvästra USA. Stenen är typisk olivinrik peridotit, skuren av ett centimetertjockt lager av grönsvart pyroxenit.

Peridotit är en tät, grovkornig magmatisk bergart som till största delen består av mineralerna olivin och pyroxen. Denna bergart kommer från jordens mantel. Dess sammansättning varierar beroende på mineralinnehållet i berget. I allmänhet är den rik på magnesium, med märkbara mängder järn och mindre än 45 procent kiseldioxid. Den beskrivs därför som ultramafisk eller ultrabasisk. Sammansättningen av vissa peridotitnoduler ger insikter om de material och processer som var inblandade i jordens tidiga historia.

Peridotit eftersöks också för sitt ekonomiska värde. En del av stenen bryts för den prydnadssten som kallas peridot, som är olivin av ädelstenskvalitet. Sulfidmalmerna av nickel och platina och kromitformen av krom hittas ofta i samband med peridotit. När peridotiten hydreras vid låga temperaturer blir peridotiten till serpentin, som kan innehålla krysotilasbest och talk.

Klassificeringsdiagram för peridotit och pyroxenit, baserat på proportioner av olivin och pyroxen. Det ljusgröna området omfattar de vanligaste sammansättningarna av peridotit i den övre delen av jordmanteln (delvis anpassat från Bodinier och Godard (2004)).

Förekomst

Peridotit är den dominerande bergarten i den övre delen av jordmanteln. Den erhålls antingen i form av fasta block och fragment eller kristaller som ackumulerats från magma som bildats i manteln.

Sammansättningen av peridotitknölar som hittas i vissa basalter och diamantrör (kimberliter) är av särskilt intresse eftersom de ger prover av kontinenternas mantelsrötter, som tagits upp från djup som sträcker sig från cirka 30 kilometer (km) till 200 km eller mer. Vissa av knölarna har isotopförhållanden för osmium och andra grundämnen som visar på processer för mer än tre miljarder år sedan. De ger således ledtrådar till sammansättningen av jordens tidiga mantel och komplexiteten i de processer som ägde rum. Följaktligen är de av särskilt intresse för paleogeologer.

Typer av peridotit

• Dunit: Består av mer än 90 procent olivin, vanligtvis med ett förhållande mellan magnesium och järn på cirka 9:1.
• Harzburgit: Består mestadels av olivin plus ortopyroxen och relativt låga proportioner av basaltiska ingredienser (granat och klinopyroxen är mindre viktiga ingredienser).
• Wehrlite: består huvudsakligen av olivin plus ortopyroxen och relativt låga proportioner av basaltiska ingredienser (granat och klinopyroxen är mindre viktiga ingredienser): Består mestadels av olivin plus klinopyroxen.
• Lherzolit: Består mestadels av olivin, ortopyroxen (vanligen enstatit) och klinopyroxen (diopsid) och har relativt höga andelar basaltiska ingredienser (granat och klinopyroxen). Partiell fusion av lherzolit och extraktion av smältfraktionen kan lämna en fast rest av harzburgit.

Sammansättning

Peridotiter är rika på magnesium, vilket avspeglar de höga andelarna magnesiumrikt olivin.Sammansättningen av peridotiter från skiktade magmatiska komplex varierar kraftigt, vilket avspeglar de relativa andelarna av pyroxener, kromit, plagioklas och amfibol. Mindre mineraler och mineralgrupper i peridotit inkluderar plagioklas, spinell (vanligen mineralen kromit), granat (särskilt mineralen pyrope), amfibol och phlogopit. I peridotit är plagioklas stabilt vid relativt låga tryck (krustadjup), aluminiumspinell vid högre tryck (till djup på 60 km eller så) och granat vid ännu högre tryck.

Pyroxeniter är besläktade ultramafiska bergarter, som till stor del består av ortopyroxen och/eller klinopyroxen; mineraler som kan förekomma i mindre mängd är bland annat olivin, granat, plagioklas, amfibol och spinell.

Härkomst och utbredning

Det antas att peridotiter har uppkommit på två primära sätt: (a) Som mantelstenar som bildades under ackretion och differentiering av jorden, eller (b) som kumulativa stenar som bildades genom utfällning av olivin och pyroxener från basaltiska eller ultramafiska magmer. Dessa magmer kommer i slutändan från den övre manteln genom partiell smältning av mantelperidotit.

Peridotit är den dominerande berggrunden i jordens mantel över ett djup av cirka 400 km. Under det djupet omvandlas olivin till ett mineral med högre tryck. Oceaniska plattor består av upp till cirka 100 km peridotit som täcks av en tunn skorpa. Denna skorpa, som vanligtvis är ca 6 km tjock, består av basalt, gabbro och mindre sediment. Peridotiten under havsskorpan, ”abyssal peridotit”, återfinns på väggarna av sprickor i den djupa havsbotten.

Oceaniska plattor subduceras vanligen tillbaka in i manteln i subduktionszoner. Vissa delar kan dock placeras i eller skjutas över kontinentalskorpan genom en process som kallas obduktion, i stället för att föras ner i manteln. Inplaceringen kan ske under orogeneser (bergsbildning), t.ex. när en kontinent kolliderar med en annan eller med en öbåge. De bitar av oceaniska plattor som placeras i kontinentalskorpan kallas ophioliter. Typiska ophioliter består mestadels av peridotit med tillhörande bergarter som gabbro, kuddbasalt, diabas-sill-and-dike-komplex och röd chert. Andra massor av peridotit har placerats in i bergsbälten som fasta massor men verkar inte ha något samband med ophioliter, och de har kallats ”orogena peridotitmassiv” och ”alpina peridotiter.”

Peridotit förekommer också som fragment (xenoliter – ett bergartsfragment som omsluts av en större bergart när den sistnämnda bergarten utvecklas och hårdnar) som bärs upp av magma från manteln. Bland de bergarter som vanligen innehåller peridotit-xenoliter är basalt och kimberlit. Vissa vulkaniska bergarter, som ibland kallas komatiiter, är så rika på olivin och pyroxen att de också kan betecknas som peridotit. Små bitar av peridotit har till och med hittats i månens breccior.

Grunden av peridotitfamiljen är ovanlig på ytan och är mycket instabil, eftersom olivin reagerar snabbt med vatten vid de typiska temperaturerna i den övre jordskorpan och på jordytan. Många, om inte de flesta, ytliga utbrott har åtminstone delvis förändrats till serpentinit, en process genom vilken pyroxenerna och olivinerna omvandlas till grön serpentinit. Denna hydreringsreaktion innebär en avsevärd volymökning med samtidig deformation av de ursprungliga texturerna. Serpentiniter är mekaniskt svaga och flyter därför lätt inom jorden. På grund av den underliggande bergartens ovanliga sammansättning växer särskilda växtsamhällen i jordar som utvecklats på serpentinit. Ett mineral i serpentinitgruppen, krysotil, är en typ av asbest.

Morfologi och textur

Vissa peridotiter är skiktade eller är i sig själva lager; andra är massiva. Många skiktade peridotiter förekommer nära basen av kroppar av skiktade gabbrokomplex. Andra skiktade peridotiter förekommer isolerade, men har möjligen en gång i tiden utgjort en del av större gabbrokomplex.

Både skiktade och massiva peridotiter kan ha någon av tre huvudsakliga texturer:

1. Välformade olivinkristaller separerade av andra mineraler. Detta återspeglar troligen den ursprungliga avsättningen av olivinsediment från magma.
2. Ekvigranulära kristaller med raka korngränser som skär varandra vid cirka 120°. Detta kan bero på långsam avkylning varvid omkristallisering leder till en minimering av ytenergin.
3. Långa kristaller med raggiga kurvlinjära gränser. Detta är troligen ett resultat av intern deformation.

Många förekomster av peridotit har karakteristiska texturer. Till exempel förekommer peridoiter med välformade olivinkristaller huvudsakligen som lager i gabbroiska komplex. ”Alpina” peridotiter har i allmänhet oregelbundna kristaller som förekommer som mer eller mindre serpentiniserade linser som avgränsas av förkastningar i bälten av veckade berg, t.ex. de alpina regionerna, Stillahavskusten och i Appalachernas piedmont. Peridotitnoduler med oregelbundna ekvigranulära strukturer finns ofta i alkaliska basalter och i kimberlitrör. Vissa peridotiter som är rika på amfibol har en koncentrisk lagerstruktur och bildar delar av plutoner som kallas zonerade ultramafiska komplex av Alaska-typ.

Associerade bergarter

Komatiiter är den sällsynta vulkaniska motsvarigheten till peridotit.

Eklogit, en bergart som till sin sammansättning liknar basalt, består främst av natriumhaltig klinopyroxen och granat. Eklogit är associerad med peridotit i vissa xenoliter och i bergarter som metamorfoseras vid höga tryck under processer relaterade till subduktion.

Ekonomiskt värde

Peridotit är uppkallad efter ädelstenen peridot, en glasaktig grön ädelsten som bryts i Asien och Arizona (Peridot Cove). En del peridotit bryts för prydnadssten.

Peridotit som har hydrerats vid låga temperaturer bildar serpentin, vilket kan inkludera krysotilasbest (en form av serpentin) och talk.

Skiktade intrusioner med ackumulerad peridotit är vanligen associerade med sulfid- eller kromitmalmer. Sulfider associerade med peridotit bildar nickelmalmer och platinoida metaller. Det mesta av den platina som används i världen idag bryts från Bushveld Igneous Complex i Sydafrika och Great Dyke i Zimbabwe. Kromitband som vanligen är associerade med peridoiter är världens viktigaste krommalmer.

Noter

• Blatt, Harvey, och Robert J. Tracy. 1995. Petrology: Ignos, sediment och metamorf, 2:a upplagan. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
• Bodinier, J.-L. och M. Godard. 2004. ”Orogenic, Ophiolitic, and Abyssal Peridotites”. I The Mantle and Core. Edited by R.W. Carson. Amsterdam: Elsevier Pergamon. ISBN 0080437516.
• Farndon, John. 2006. The Practical Encyclopedia of Rocks & Mineraler: How to Find, Identify, Collect and Maintain the World’s best Specimens, with over 1000 Photographs and Artworks. London: Lorenz Books. ISBN 0754815412.
• McBirney, Alexander R. 2006. Igneous Petrology, tredje upplagan. Jones & Bartlett. ISBN 0763734489.
• Pellant, Chris. 2002. Stenar och mineraler. New York: Dorling Kindersley. ISBN 0789491060.
• Shaffer, Paul R., Herbert S. Zim och Raymond Perlman. 2001. Rocks, Gems and Minerals. New York: Martin’s Press. ISBN 1582381321.