Peridotita

La peridotita ( EE. UU .: / ˈ p ɛ r ɪ d oʊ ˌ t aɪ t , p ə ˈ r ɪ d ə -/ PERR -ih-doh-tyte, pə- RID -ə- ) es una roca ígnea densa y fanerítica (de grano grueso) compuesta principalmente por los minerales silicatos olivino y piroxeno . La peridotita es ultramáfica , ya que la roca contiene menos del 45 % de sílice . Es rica en magnesio (Mg ²⁺ ), lo que refleja las altas proporciones de olivino rico en magnesio, con hierro apreciable . La peridotita se deriva del manto terrestre , ya sea como bloques y fragmentos sólidos, o como cristales acumulados a partir de magmas que se formaron en el manto. La composición de las peridotitas de estos complejos ígneos estratificados varía ampliamente, lo que refleja las proporciones relativas de piroxenos , cromita , plagioclasa y anfíbol .

La peridotita es la roca dominante de la parte superior del manto terrestre . La composición de los nódulos de peridotita hallados en ciertos basaltos, junto con las chimeneas diamantinas ( kimberlita ), revisten especial interés , ya que proporcionan muestras del manto terrestre extraídas de profundidades que oscilan entre los 30  km y los 200  km o más. Algunos de estos nódulos conservan proporciones isotópicas de osmio y otros elementos que registran los procesos ocurridos durante la formación de la Tierra, por lo que resultan de especial interés para los paleogeólogos, pues ofrecen pistas sobre la composición inicial del manto terrestre y la complejidad de los procesos que tuvieron lugar.

La palabra peridotita proviene de la gema peridoto , que consiste en olivino de color verde pálido. ^{[ 1 ]} La peridotita clásica es de color verde brillante con algunas motas negras, aunque la mayoría de las muestras de mano tienden a ser de un verde más oscuro. Los afloramientos peridotíticos suelen variar desde un amarillo brillante terroso hasta un verde oscuro; esto se debe a que el olivino se erosiona fácilmente y se convierte en iddingsita . Si bien el verde y el amarillo son los colores más comunes, las rocas peridotíticas pueden exhibir una amplia gama de colores, incluyendo azul, marrón y rojo.

Las rocas ígneas ricas en magnesio y hierro con un índice de color superior a 90 se definen como ultramáficas . ^{[ 2 ]} Las rocas ultramáficas pueden clasificarse además según sus proporciones relativas de olivino , ortopiroxeno , clinopiroxeno y hornblenda , que son las familias de minerales máficos más abundantes en la mayoría de las rocas ultramáficas. La peridotita se define entonces como una roca ultramáfica de grano grueso en la que el olivino constituye el 40 % o más del volumen total de estas cuatro familias de minerales en la roca. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Las peridotitas se clasifican además de la siguiente manera: ^{[ 4 ] [ 5 ]}

• Dunita : más del 90% de olivino
  La dunita se encuentra como vetas prominentes en la capa de peridotita de las ofiolitas , que se interpretan como láminas de litosfera oceánica (corteza y manto superior) empujadas hacia los continentes. ^{[ 6 ]} La dunita también aparece como un cumulado en intrusiones estratificadas , donde el olivino cristalizó a partir de un cuerpo de magma que se enfriaba lentamente y se acumuló en el fondo del cuerpo de magma para formar la capa más baja de la intrusión. ^{[ 7 ]} La dunita casi siempre contiene cromita accesoria . ^{[ 8 ]}
• Kimberlita : formada en chimeneas volcánicas y con al menos un 35% de olivino ^{[ 9 ].}
  La kimberlita es una variante altamente brechada de la peridotita que se forma en chimeneas volcánicas y es conocida por ser la roca huésped de los diamantes. A diferencia de otras formas de peridotita, la kimberlita es bastante rara. ^{[ 10 ]}
• Peridotita de piroxeno: Del 40% al 90% de olivino y menos del 5% de hornblenda.
  • Harzburgita : menos del 5% de clinopiroxeno
    La harzburgita constituye la mayor parte de la capa de peridotita de las ofiolitas . Se interpreta como roca del manto empobrecida, de la cual se ha extraído magma basáltico . También se forma como un cúmulo en intrusiones estratificadas de tipo I, formando una capa justo encima de la capa de dunita. ^{[ 11 ]} Es probable que la harzburgita constituya la mayor parte de la litosfera del manto debajo de los cratones continentales . ^{[ 12 ]}
  • Wehrlita : menos del 5% de ortopiroxeno
    La wehrlita constituye parte de la zona de transición entre la capa de peridotita y la capa de gabro suprayacente de las ofiolitas . ^{[ 13 ]} En las intrusiones estratificadas de tipo II, reemplaza a la harzburgita como la capa inmediatamente superior a la capa de dunita. ^{[ 7 ]}
  • Lherzolita : contenido intermedio de clinopiroxeno y ortopiroxeno.
    Se cree que la lherzolita constituye gran parte del manto superior. ^{[ 14 ]} Tiene una composición casi exacta a la de una mezcla de tres partes de harzburgita y una parte de basalto toleítico ( pirolita ), y es la probable roca madre del magma basáltico. Se encuentra como xenolitos raros en basalto, como los de Kilbourne Hole en el sur de Nuevo México, EE. UU., ^{[ 15 ]} y en Oahu , Hawái, EE. UU. ^{[ 16 ]}
• Peridotita de hornblenda: Del 40% al 90% de olivino y menos del 5% de piroxeno.
  La peridotita hornblenda se encuentra como xenolitos raros en andesitas sobre zonas de subducción . Son evidencia directa de la alteración de la roca del manto por fluidos liberados por la placa subducida . ^{[ 17 ]}
• Peridotita de piroxeno y hornblenda: Intermedia entre la peridotita de piroxeno y la peridotita de hornblenda.

La peridotita de hornblenda con piroxeno se encuentra como xenolitos raros, como los de Wilcza Góra en el suroeste de Polonia. Allí probablemente se formó por alteración de la roca del manto por fluidos silícicos hidratados carbonatados asociados con vulcanismo. ^{[ 18 ]}

La peridotita del manto está altamente enriquecida en magnesio, con un número típico de magnesio de 89. ^{[ 19 ]} En otras palabras, del contenido total de hierro más magnesio, el 89 % molar es magnesio. Esto se refleja en la composición de los minerales máficos que conforman la peridotita.

El olivino es el mineral esencial presente en todas las peridotitas. Es un ortosilicato de hierro y magnesio con la fórmula variable (Mg,Fe) _₂SiO₄ . El olivino rico en magnesio de _las peridotitas suele ser de color verde oliva. ^{[ 20 ]}

Los piroxenos son silicatos en cadena con la fórmula variable (Ca,Na,Fe ^II ,Mg)(Cr,Al,Fe ^III ,Mg,Mn,Ti,V)Si ₂ O ₆ que comprenden un gran grupo de minerales diferentes. Estos se dividen en ortopiroxenos (con una estructura cristalina ortorrómbica ) y clinopiroxenos (con una estructura cristalina monoclínica ). ^{[ 21 ]} Esta distinción es importante en la clasificación de las peridotitas de piroxeno ^{[ 4 ] [ 5 ]} ya que el clinopiroxeno se funde más fácilmente que el ortopiroxeno o el olivino. El ortopiroxeno más común es la enstatita , Mg ₂ Si ₂ O ₆ , en la que el hierro sustituye a parte del magnesio. El clinopiroxeno más importante es la diópsida , CaMgSi ₂ O ₆ , también con cierta sustitución de hierro por magnesio ( hedenbergita , FeCaSi ₂ O ₆ ). ^{[ 21 ]} Las rocas ultramáficas en las que la fracción de piroxenos supera el 60% se clasifican como piroxenitas en lugar de peridotitas. Los piroxenos suelen ser de color oscuro. ^{[ 21 ]}

_La hornblenda es un anfíbol , un _grupo de minerales que se asemejan a los piroxenos pero con una estructura de doble cadena que incorpora agua. La hornblenda en sí tiene una composición muy variable, que va desde _{la tschermakita} ( _{Ca₂ (Mg,Fe)₃Al₂Si₆Al₂O₂₂(OH)₂) hasta la pargasita (NaCa₂(Mg,Fe)₄AlSi₆Al₂O₂₂} ( OH ) ₂ ) _con muchas otras _variaciones en su composición . [ 22 ] Está _{presente en la} peridotita _{principalmente} ^{como consecuencia de} la alteración por _fluidos acuosos . ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Aunque las peridotitas se clasifican por su contenido de olivino, piroxenos y hornblenda, varias otras familias de minerales están presentes característicamente en las peridotitas y pueden constituir una fracción significativa de su composición. Por ejemplo, la cromita a veces está presente en cantidades de hasta el 50 %. (Una composición de cromita superior al 50 % reclasifica la roca como una cromitita peridotítica ). Otros minerales accesorios comunes incluyen espinela , granate , biotita o magnetita . Una peridotita que contiene cantidades significativas de uno de estos minerales puede tener su clasificación refinada en consecuencia; por ejemplo, si una lhertzolita contiene hasta un 5 % de espinela, es una lhertzolita con espinela , mientras que para cantidades de hasta el 50 %, se clasificaría como una lhertzolita con espinela . ^{[ 23 ]} Los minerales accesorios pueden ser útiles para estimar la profundidad de formación de la peridotita. Por ejemplo, el aluminio en la lhertzolita está presente como plagioclasa a profundidades menores a unos 20 kilómetros (12 millas) , mientras que está presente como espinela entre 20 km y 60 kilómetros (37 millas) y como granate por debajo de los 60 km. ^{[ 24 ]}    

La peridotita es la roca dominante del manto terrestre por encima de una profundidad de unos 400  km; por debajo de esa profundidad, el olivino se convierte en el mineral de mayor presión wadsleyita . ^{[ 26 ]}

Las placas oceánicas constan de hasta unos 100  km de peridotita cubierta por una corteza delgada. La corteza, generalmente de unos 6  km de espesor, está compuesta de basalto, gabro y sedimentos menores. La peridotita que se encuentra debajo de la corteza oceánica, la "peridotita abisal", se halla en las paredes de las grietas en el fondo marino profundo. ^{[ 27 ]} Las placas oceánicas suelen ser subducidas de nuevo hacia el manto en las zonas de subducción . Sin embargo, los fragmentos pueden ser emplazados o cabalgados sobre la corteza continental mediante un proceso llamado obducción , en lugar de ser transportados hacia el manto. El emplazamiento puede ocurrir durante las orogenias , como durante las colisiones de un continente con otro o con un arco de islas . Los fragmentos de placas oceánicas emplazados dentro de la corteza continental se denominan ofiolitas . Las ofiolitas típicas consisten principalmente en peridotita más rocas asociadas como gabro , basalto almohadillado , complejos de diques y sills de diabasa y sílex rojo. ^{[ 28 ] [ 29 ]} La peridotita alpina o macizo de peridotita orogénica es un término antiguo para una ofiolita emplazada en un cinturón montañoso durante una colisión de placas continente-continente. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

Las peridotitas también se presentan como fragmentos ( xenolitos ) transportados por magmas desde el manto. Entre las rocas que comúnmente incluyen xenolitos de peridotita se encuentran el basalto y la kimberlita . ^{[ 33 ]} Aunque la kimberlita es una variante de la peridotita, también se considera material volcánico brechado , ^{[ 10 ]} razón por la cual se la denomina fuente de xenolitos de peridotita. Los xenolitos de peridotita contienen osmio y otros elementos cuyas proporciones de isótopos estables brindan pistas sobre la formación y evolución del manto terrestre. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Dichos xenolitos se originan en profundidades de hasta casi 200 kilómetros (120 millas) ^{[ 36 ]} o más. ^{[ 37 ]} 

El equivalente volcánico de las peridotitas son las komatiitas , que en su mayoría erupcionaron al principio de la historia de la Tierra y son raras en rocas más jóvenes que el Arcaico . ^{[ 38 ]}

Se han encontrado pequeños fragmentos de peridotita en brechas lunares. ^{[ 39 ]}

Las rocas de la familia de la peridotita son poco comunes en la superficie y son altamente inestables, porque el olivino reacciona rápidamente con el agua a las temperaturas típicas de la corteza superior y de la superficie terrestre. Muchos, si no la mayoría, de los afloramientos superficiales han sido alterados al menos parcialmente a serpentinita , un proceso en el que los piroxenos y olivinos se convierten en serpentina verde . ^{[ 20 ]} Esta reacción de hidratación implica un aumento considerable de volumen con la deformación simultánea de las texturas originales. ^{[ 40 ]} Las serpentinitas son mecánicamente débiles y, por lo tanto, fluyen fácilmente en el interior de la tierra. ^{[ 41 ]} Comunidades vegetales distintivas crecen en suelos desarrollados sobre serpentinita, debido a la composición inusual de la roca subyacente. ^{[ 42 ]} Un mineral del grupo de la serpentina, el crisotilo , es un tipo de asbesto. ^{[ 43 ]}

La mayoría de las peridotitas son de color verde debido a su alto contenido de olivino. Sin embargo, las peridotitas pueden variar de color, desde gris verdoso ^{[ 44 ] [ 45 ]} hasta casi negro ^{[ 46 ]} o verde amarillento pálido ^{[ 47 ]} . La peridotita se meteoriza formando una costra marrón distintiva en afloramientos aéreos ^{[ 48 ] y un color naranja intenso en afloramientos submarinos [ 49 ]} .

Las peridotitas pueden adoptar una forma masiva o estar en capas de diversos tamaños. ^{[ 50 ]} Las peridotitas estratificadas pueden formar las capas base de intrusiones estratificadas. ^{[ 51 ]} Estas se caracterizan por texturas acumuladas , caracterizadas por una fábrica de cristales euhedrales (bien formados) gruesos (>5 mm) entrelazados en una matriz de cristales más finos formados a partir de magma líquido atrapado en el cúmulo. Muchas muestran textura poiquilítica en la que la cristalización de este líquido ha producido cristales que crecen sobre y encierran los cristales cúmulos originales (llamados chadrocristales ). ^{[ 52 ]}

Otra textura es una textura bien recocida de cristales anhedrales de igual tamaño con límites de grano rectos que se intersecan a 120°. Esto puede resultar cuando el enfriamiento lento permitió la recristalización para minimizar la energía superficial. La textura cataclástica, que muestra fracturas irregulares y maclado de deformación de los granos de olivino, es común en las peridotitas debido a la deformación asociada con su modo tectónico de emplazamiento. ^{[ 50 ]}

Las peridotitas tienen dos modos principales de origen: como rocas del manto formadas durante la acreción y diferenciación de la Tierra, o como rocas acumuladas formadas por precipitación de olivino ± piroxenos a partir de magmas basálticos o ultramáficos. Estos magmas se derivan en última instancia del manto superior por fusión parcial de peridotitas del manto. ^{[ 53 ]}

Las peridotitas del manto se muestrean como ofiolitas en cadenas montañosas de colisión, como xenolitos en basalto o kimberlita, o como peridotitas abisales (muestreadas del fondo oceánico). ^{[ 27 ]} Estas rocas representan manto fértil (lherzolita) o manto parcialmente empobrecido (harzburgita, dunita). ^{[ 54 ]} Las peridotitas alpinas pueden ser asociadas a ofiolitas y representar el manto superior bajo las cuencas oceánicas, o masas de manto subcontinental emplazadas a lo largo de fallas de cabalgamiento en cinturones montañosos. ^{[ 55 ]}

Las peridotitas estratificadas son sedimentos ígneos y se forman por acumulación mecánica de cristales de olivino densos. ^{[ 56 ]} Se forman a partir de magmas derivados del manto, como los de composición basáltica. ^{[ 57 ]} Las peridotitas asociadas con complejos ultramáficos de tipo Alaska son cumulados que probablemente se formaron en las zonas de raíz de los volcanes. ^{[ 58 ]} Las peridotitas acumuladas también se forman en flujos de lava de komatiita . ^{[ 59 ]}

Las komatiitas son fusiones parciales de peridotita a alta temperatura caracterizadas por un alto grado de fusión parcial en las profundidades bajo la superficie. ^{[ 60 ]}

La eclogita es una roca metamórfica compuesta principalmente de omfacita (clinopiroxeno sódico) y granate rico en piropo . La eclogita se asocia con peridotita en algunos yacimientos de xenolitos; ^{[ 61 ]} también se presenta con peridotita en rocas metamorfizadas a altas presiones durante procesos relacionados con la subducción. ^{[ 62 ]}

La peridotita podría utilizarse como método económico, seguro y permanente para capturar y almacenar CO₂ atmosférico _como parte del secuestro de gases de efecto invernadero relacionado con el cambio climático . ^{[ 63 ]} Ya se sabía que la peridotita reacciona con el CO₂ _para formar un mineral sólido similar a la caliza o el mármol carbonatado ; y este proceso puede acelerarse un millón de veces o más mediante una simple perforación y fracturación hidráulica para permitir la inyección de CO₂ _en la formación subterránea de peridotita. ^{[ 64 ]}

La peridotita recibe su nombre de la gema peridoto , una gema verde vítrea que originalmente se extraía en la isla de San Juan en el Mar Rojo ^{[ 65 ]} y que ahora se extrae en la reserva indígena apache de San Carlos en Arizona. ^{[ 66 ]}

La peridotita que ha sido hidratada a bajas temperaturas es el protolito de la serpentinita , que puede incluir asbesto crisotilo (una forma de serpentina) ^{[ 43 ]} y talco . ^{[ 67 ]}

Las intrusiones estratificadas con peridotita acumulada suelen estar asociadas a menas de sulfuro o cromita. Los sulfuros asociados a las peridotitas forman menas de níquel y metales platinoides; la mayor parte del platino que se utiliza en el mundo actualmente se extrae del Complejo Ígneo de Bushveld en Sudáfrica y del Gran Dique de Zimbabue . ^{[ 68 ]} Las bandas de cromita que se encuentran en las peridotitas son la principal fuente mundial de cromo . ^{[ 69 ]}

Las rocas ultramáficas, como la peridotita, constituyen la base de los depósitos lateríticos de níquel . Las lateritas se forman por la intensa meteorización mecánica y química de la roca, que descompone sus minerales primarios . Los iones generados por la meteorización se transportan o forman nuevos minerales estables. Elementos como el níquel y el cobalto forman óxidos, arcillas o silicatos estables en los depósitos lateríticos, enriqueciéndose así en ellos. Las rocas ultramáficas son los protolitos de los depósitos lateríticos de níquel debido a su alto contenido en este elemento, llegando a contener hasta un 0,3 %. Las lateritas pueden contener hasta un 5 % de níquel. Las lateritas de níquel se encuentran en países tropicales, donde las fuerzas de meteorización son más intensas. ^{[ 70 ]}

• Anderson, AT Jr. (2019). "Peridotita". AccessScience . McGraw-Hill. doi : 10.1036/1097-8542.498300 .
• J.-L. Bodinier y M. Godard, 2004, Peridotitas orogénicas, ofiolíticas y abisales , en El manto y el núcleo (ed. RW Carlson), Tratado de geoquímica, vol. 2, Elsevier-Pergamon, Oxford ISBN 0-08-043751-6

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