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Serpentinisierung

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Als Serpentinisierung wird in den Geowissenschaften die Umwandlung von Olivin enthaltenden Gesteinen zu Serpentiniten, bzw. die Bildung von Serpentin-Mineralen aus Olivinen bezeichnet. Beide Vorgänge sind durch verschiedene geochemische Abläufe gekennzeichnet.

Serpentinisierung von Peridotiten

Serpentinisierung bei der Umwandlung von Peridotiten zu Serpentiniten geschieht bei Temperaturen zwischen 300 und 500 °C und erhöhtem Druck im lithosphärischen Erdmantel. Dieser Vorgang wird im Artikel Serpentinit ausführlich beschrieben.

Serpentinisierung am Ozeanboden

Serpentinisierung nennt man auch jene Veränderungen, die durch Zersetzung von Olivinen durch Hydratation (also durch Aufnahme von Wasser) bei Temperaturen bis zu 260 °C während der Metasomatose stattfindet. Dieser Vorgang läuft zum Beispiel in der Nähe von mittelozeanischen Rücken ab, wo olivinreiches Mantelgestein mit Meerwasser zusammentreffen kann. Die Umwandlung von eisenhaltigem Olivin unter diesen Bedingungen zu Serpentin und eisenreichem Brucit wird durch folgende Reaktionsgleichung beschrieben:

<math>\mathrm{ 2\;Mg_{1,8}Fe_{0,2}[SiO_4] + 3\;H_2O \longrightarrow Mg_{2,85}Fe_{0,15}[(OH)_4|Si_2O_5] + Mg_{0,75}Fe_{0,25}(OH)_2}</math> <ref name="Bach_2006">Wolfgang Bach, Holger Paulick, Carlos J. Garrido, Benoit Ildefonse, William P. Meurer, Susan E. Humphris: Unraveling the sequence of serpentinization reactions: petrography, mineral chemistry, and petrophysics of serpentinites from MAR 15°N (ODP Leg 209, Site 1274). In: Geophysical Research Letters. Bd. 33, 2006, L13306. {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}</ref>

Als weitere Variante sind ebenso Wassereinwirkungen in niedrigmetamorphen Verhältnissen der Grünschieferfazies nennenswert, die zur Serpentinbildung aus Olivinen führt.

Serpentinisierung als Wasserstoff- und Methanquelle

Auf dem Ozeanboden wird an seiner Spreizungsachse in bis 400 °C heißen Thermalquellen der Schwarzen Raucher und etwas abseits der Spreizungsachse in kühleren (bis etwa 90 °C), alkalischen Thermalquellen vom Typ Lost-City-Hydrothermalquellen mit dem Thermalwasser Wasserstoff (H2) und Methan (CH4) gefördert. Die Wasserstoffbildung wird als Folge der Serpentinisierung angesehen. Der bei der Serpentinisierung gebildete eisenreiche Brucit (siehe Reaktionsgleichung oben) setzt sich mit im Wasser gelöstem Siliziumdioxid (SiO2) zu Serpentin, Magnetit (Fe3O4), Wasser und Wasserstoff um:

<math>\mathrm{ 57\;Mg_{0,75}Fe_{0,25}(OH)_2 + 30\;SiO_2 \longrightarrow 15\;Mg_{2,85}Fe_{0,15}[(OH)_4|Si_2O_5] + 23\;H_2O + 4\;Fe_3O_4 + 4\;H_2}</math><ref name="Bach_2006" />

Summarisch beschreibt die folgende Reaktionsgleichung die Serpentinisierung von Olivin unter Bildung von Magnetit und Wasserstoff:

<math>\mathrm{ 6\;Mg_{1,5}Fe_{0,5}[SiO_4] + 7\;H_2O \longrightarrow 3\;Mg_3[(OH)_4|Si_2O_5] + Fe_3O_4 + H_2}</math><ref name="Kelley_2008" />

Man nimmt an, dass Methan aus dem ebenfalls im Thermalwasser enthaltenen Kohlenstoffdioxid (CO2) und dem bei der Serpentinisierung gebildeten Wasserstoff durch eine Fischer-Tropsch-Synthese entsteht.<ref name="Kelley_2008">Giora Proskurowski, Martin D. Lilley, Jeffery S. Seewald, Gretchen L. Früh-Green, Eric J. Olson, John E. Lupton, Shean P. Sylva, Deborah S. Kelley: Abiogenic hydrocarbon production at Lost City Hydrothermal Field. In: Science. Bd. 319, 2008, S. 604–607.</ref> Eine allgemeine Reaktionsgleichung für die Bildung von Alkanen aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff bei der Fischer-Tropsch-Synthese ist:

<math>\mathrm{ CO_2 + \left(2 + \frac{m}{2n} \right)H_2 \longrightarrow \frac{1}{n}C_nH_m + 2\;H_2O}</math> <ref name="Kelley_2008" />

Das Vorkommen von Wasserstoff und Methan in alkalischen Thermalwässern am Ozeanboden wird im Zusammenhang mit der Entstehung von Leben diskutiert: Ein derartiges Milieu wird als günstige Voraussetzung dafür angesehen.<ref name="wmartin">William Martin: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20120131090429 

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Die Bildung von Methan verläuft nach der Reaktionsgleichung

<math>\mathrm{ CO_2 + 4\;H_2 \longrightarrow CH_4 + 2\;H_2O}</math>

Weiterhin wird angenommen, dass diese chemischen Reaktionen eine der möglichen Ursachen für das in der Marsatmosphäre nachgewiesene Methan sind.<ref name="wmartin" /><ref>{{#switch: 

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Einzelnachweise

<references />

Literatur

  • Roland Vix: Gesteinsbestimmung im Gelände. München 2005, S. 78 ISBN 3-8274-1513-6
  • Wolfhard Wimmenauer: Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine. Stuttgart (Enke) 1985, S. 286–289 ISBN 3-432-94671-6
Abgerufen von „https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Serpentinisierung&oldid=1063571“