Serpentinite

Le Serpentiniti sono rocce metamorfiche derivanti da rocce basiche e ultrabasiche metamorfosate in ambienti ricchi di acqua.
Questo tipo di metamorfismo si attua sopratutto sui fondali oceanici e viene detto appunto metamorfismo "di fondale oceanico".

Il metamorfismo di fondo oceanico è dovuto a:

1) Presenza di dorsali medio oceaniche. Lungo la loro estensione si ha un gradiente termico generalmente molto superiore a quello della crosta e a quello delle piane abissali (di solito da due a sei volte maggiore).
2) Abbondanza di acqua marina.
3) Fratturazione delle rocce. Questa fratturazione deriva dalla costante attività sismica e dal velocissimo raffreddamento delle lave emesse lungo le dorsali.

La forte fratturazione delle rocce del fondale oceanico determina l'infiltrazione profonda di acqua marina all'interno di queste rocce.
Questo fatto ha importanti ripercussioni sullo sviluppo dei processi metamorfici poichè:

• Si ha un notevole aumento dell'interfaccia roccia-acqua in cui hanno sede le reazioni metamorfiche.
• aumento della T dell'acqua man mano che scende, con conseguente aumento della velocità delle reazioni.
• L'infiltrazione di acqua fredda e il suo successivo riscaldamento innesca moti convettivi all'interno delle rocce del fondale.

L'acqua marina, fredda, che si infiltra nelle rocce ha un notevole contenuto di Ossigeno e di ioni quali Cl^-, HCO₃^2-, CO₃^2-, SO₄^2-.

Questo comporta che l'acqua non si limita a svolgere un semplice ruolo di idratare le rocce e i loro minerali, ma determina profonde trasformazioni ed alterazioni dei minerali costituenti le rocce.

Queste reazioni comprendono:

A) Ossidazione dell'Olivina con formazione di Ematite.

B) Formazione di Pirite e Magnetite per reazione dell'Olivina con SO₄^2- e H⁺.

C) Formazione di Calcite a spese dei pirosseni per reazione con CO₃^2-.

Tutte queste reazioni Metasomatiche (scambio di Ioni), dovute al non trascurabile carico chimico dell'acqua che favorisce e determina importanti reazioni e trasformazioni mineralogiche, comportano un enorme rilascio di SiO₂ che andrà a formare potenti depositi Selciferi.

Man mano che scende, l'acqua si riscalda e perde progressivamente Ossigeno per via delle reazioni prima descritte divenendo sempre più riducente. Questo comporta una forte lisciviazione di vari elementi dalle rocce attraversate dall'acqua calda in risalita.

Enormi quantità di V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Ag, Pb, Li, Cr ecc vengono lisciviate dalle rocce attraversate e presi in carico dall'acqua sotto forma di Cloruri solubili.
una volta che l'acqua abbia raggiunto la superficie questi elementi precipitano dando luogo alla formazione di giacimenti spesso di enorme interesse economico.

La circolazione dell'acqua determina quindi:

• Modificazioni della composizione delle rocce del fondale oceanico.
• Alterazione del vetro basaltico.
• Formazione di Solfuri.
• Formazione di Calcite.
• Formazione di depositi Selciferi.
• Serpentinizzazione delle rocce Peridotitiche.
• Concentrazioni anomale di metalli pesanti.
• Cristallizzazione di minerali tipici della Facies Zeolitica e della Facies degli Scisti verdi.

Tutte le trasformazioni dovute al metamorfismo di fondo oceanico non interessano quasi mai l'intero corpo roccioso, ma solo quelle parti in cui si è avuta infiltrazione di acqua lungo fratture. La distribuzione delle fratture quindi gioca un ruolo fondamentale nella distribuzione delle trasformazioni metamorfiche all'interno delle rocce del fondale.

I limiti di questo tipo di metamorfismo vengono fissati comunemente intorno a valori T = 400 °C circa e P = 1Kbar. Questo ha importanti conseguenze sul tipo di Facies che si possono sviluppare.

In zone superficiali o più lontane dalla dorsale si verranno a sviluppare associazioni mineralogiche rapportabili alla Facies Zeolitica mentre, all'aumentare della T si svilupperanno associazioni riferibili alla Facies degli scisti verdi di bassa pressione.

Questa facies è influenzata dalla bassa pressione che inibisce la formazione di vari minerali di più alto gradiente barico.
I minerali caratteristici di questa Facies di bassa P sono:

• Albite.
• Epidoto.
• Clorite.
• Actinolite.

Le Spiliti sono i prodotti tipici di questa Facies. Sono rocce basaltiche profondamente alterate i cui minerali fondamentali sono Albite, Epidoto, Calcite, Clorite e Actinolite.

Distribuzione spaziale

La distribuzione di questo tipo di metamorfismo e delle trasformazioni che lo caratterizzano è legata alle dorsali medio oceaniche.
Le dorsali attive emettono incessantemente nuove lave e il fondale oceanico man mano si espande.

Le lave eruttate in precedenza e già sottoposte a metamorfismo si spostano, sotto la spinta delle nuove lave, lateralmente alla dorsale allontanandosene.
man mano che il fondo oceanico si espande si ha che nuove lave vengono sottoposte a metamorfismo e che lave vecchie ne vengono sottratte.
Questo ha importanti ripercussioni:

1) La velocità di espansione determina il tempo di permanenza delle rocce nella zona sottoposta a metamorfismo. Maggiore è la velocità di espansione del fondale e minore è il tempo di permanenza e viceversa.
Questo influisce sulla "completezza" delle reazioni metamorfiche poichè, più una roccia è sottoposta a metamorfismo, più le reazioni di trasformazione risulteranno complete.
Il fatto che spessissimo le reazioni metamorfiche risultano non in equilibrio (mineralogico e strutturale) significa che la velocità di espansione è maggiore della velocità delle trasformazioni.

2) Man mano che il fondo si espande vengono allontanati dalla dorsale prodotti più o meno metamorfosati. Questo implica che tutto il fondale oceanico è costellato da prodotti metamorfici.

Le Serpentiniti presentano comunemente Mesh Structure, cioè fratture riempite da serpentino, che interessano comunemente cristalli di Olivina. Quest'ultima rimane spesso come relitto.

Il fatto che il Serpentino, e i minerali del gruppo del Serpentino, siano associati ad Ossidi opachi è dato dalla tipica reazione di idratazione dell'Olivina:

2Mg₂SiO₄ + 2H₂O → Mg₃Si₂O₅(OH)₄ + MgO

(Olivina + Acqua = Serpentino + Ossidi opachi).

Bibliografia

Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Anthony R. Phillpotts & Jay J. Ague: Principles of igneous and metamorphic petrology. Cambridge editore.
• B. W D. Yardley, W S. Mackenzie, C. Guilford: Atlante delle rocce metamorfiche e delle loro microstrutture. Zanichelli editore
• Ron H. Vernon (2004): A pratical guide to rock microstructure. Cambridge editore

Foto
Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)
Cristallo relitto di Granato o più probabilmente Spinello. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Cristallo relitto di Granato o più probabilmente Spinello. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)
Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 2x (lato lungo = 7mm)	Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)
Mesh Structure in Olivina. Si nota l'Olivina relitta sotto forma di "isole" nel Serpentino. Immagine a N//, 10x (lato lungo = 2mm)	Serpentino in Serpentinite. immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)	Serpentino in Serpentinite. immagine a NX, 10x (lato lungo = 2mm)