Peridotite carbonatata

I processi di interazione tra fluidi ricchi di CO2, e i minerali silicatici presenti all'interno delle peridotiti, permette la formazione di minerali carbonatici (processo di carbonatazione). Durante questi processi si ha la formazione di un complesso network di vene e la formazione di depositi di travertino. Questi processi hanno una grande importanza per quanto riguarda il ciclo del carbonio. È infatti ipotizzato che, i processi di carbonatazione, potrebbero contribuire in maniera consistente nella segregazione della CO2.

Le peridotiti carbonatate possono essere distinte in tre categorie:

(a) Peridotiti parzialmente idratate contenenti vene di carbonato (sono dette anche oficalci o oficalciti); sono molto comuni nelle zona Alpine.
(b) Peridotiti completamente carbonatate (magnesite+calcite+quarzo) dette anche listwaniti (oppure listveniti, listvaniti, o listwaeniti).
(c) Depositi di travertino in zone ofiolitiche.

Durante i processi di carbonatazione, i minerale indubbiamente più "reattivo" e soggetto ad alterazione è l'olivina. L'olivina ha, tra i vari costituenti delle peridotiti, la più alta proporzione molare di cationi divalenti necessari alla formazione di minerali carbonatici (dolomite-magnesite-calcite).

Il processo di carbonatazione dell'olivina avviene in contemporaneamente a processi di idratazione, attraverso le seguenti reazioni:

1) 4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + 4H2O + 2CO2 = 2Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + 2MgCO3 (magnesite)
2) 4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + H2O + 5CO2 = Mg3Si4O10(OH)2 (talco) + 5MgCO3
3) 4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + 8CO2 = 4SiO2 (quarzo) + 8MgCO3 (magnesite)

Dopo i processi di indratazione, la carbonatazione avviene per:

4) 4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + 6H2O = 2Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + 2Mg(OH)2 (brucite)
5) Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + 2Mg(OH)2 (brucite) + 2CO2 = 2Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + 2MgCO3 (magnesite) + 2H2O
6) 2Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + 2MgCO3 (magnesite) + 2H2O + 3CO2 = Mg3Si4O10(OH)2 (talco) + 5MgCO3 (magnesite) + 5H2O
7) Mg3Si4O10(OH)2 (talco) + 5MgCO3 (magnesite) + 5H2O + 3CO2 = 4SiO2 (quarzo)+8MgCO3 (magnesite) + 6H2O

In queste reazioni non sono stati riportati, per semplicità, altri componenti che non siano H2O e CO2, ma naturalmente queste reazioni coinvolgono anche fasi come: Ca2+, SiO2(aq), H2, fasi dello zolfo, O2.

Il secondo minerale presente nelle peridotiti e che è spesso soggetto ad alterazione è il pirosseno (sia orto- che clino-). I processi di alterazione dei pirosseni avvengono secondo le reazioni:

4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + CaMgSi2O6 (pirosseno) + 6H2O + CO2 = 3Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + CaCO3 (calcite).

Questa reazione avviene spesso per fasi o step; in profondità abbiamo:

4Mg2SiO4 (Mg-olivina) + CaMgSi2O6 (pirosseno) + 7H2O = 3Mg3Si2O5(OH)4 (serpentino) + Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

mentre in superficie (ambiente subaereo) si ha:

Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2 (aq o gas) = CaCO3 (calcite) + H2O

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Vene di carbonati in una oficalce.



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Peridotite carbonatata: Verde = serpentino; chiaro = magnesite. Norvegia. Immagine tratta da sandatlas.org



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Listvenite (peridotite comletamente carbonatata) ricca in vene chiare di carbonato. Complesso ofiolitico dell'Oman. Immagine tratta da agu blogosphere.



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Listvenite (peridotite comletamente carbonatata). Bianco = carbonato, verde = pirosseni ed olivine serpentinizzate. Immagine tratta dal museo di storia naturale di Londra.



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Peridotite carbonatata. A destra si ha l'originaria peridotite (scuro) mentre a sinistra si ha la zona completamente alterata da carbonato disposto a bande. Botro Sanguigna (Livorno). Lunghezza lato lungo circa 1cm.

Bibliografia



Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Kelemen, P. B., Matter, J., Streit, E. E., Rudge, J. F., Curry, W. B., & Blusztajn, J. (2011). Rates and mechanisms of mineral carbonation in peridotite: natural processes and recipes for enhanced, in situ CO2 capture and storage. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 39, 545-576.

Foto
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Peridotite (porzione scura a sinistra) e zona completamente carbonatata da dolomite (destra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a sinistra) e zona completamente carbonatata da dolomite (destra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a sinistra) e zona completamente carbonatata da dolomite (destra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite attraversata da vene dolomitiche (chiaro). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite attraversata da vene dolomitiche. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite attraversata da una vena dolomitica (chiaro). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite attraversata da una vena dolomitica. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Porzione di peridotite (scuro) tra due vene dolomitiche (chiaro) con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Porzione di peridotite tra due vene dolomitiche con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a destra) e zona completamente carbonatata da dolomite (sinistra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a destra) e zona completamente carbonatata da dolomite (sinistra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche (chiaro) con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche (chiaro) con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a destra) e zona completamente carbonatata da dolomite (sinistra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (porzione scura a destra) e zona completamente carbonatata da dolomite (sinistra). Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Peridotite (scuro) attraversata da vene dolomitiche con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 1x (lato lungo = 9mm)
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Vena dolomitica con disposizione alternata di cristalli di dolomite. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 1x (lato lungo = 9mm)
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Cristalli di dolomite in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di dolomite in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di dolomite in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di dolomite in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di dolomite in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 2x (lato lungo = 7mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
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Cristalli di dolomite con inclusioni regolari in una vena. Botro Sanguigna (Livorno). Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)