serpentinita

La reacción de serpentinización que implica la transformación de la fayalita (miembro extremo de Fe del olivino ) por el agua en magnetita y cuarzo también produce hidrógeno molecular H ₂ según la siguiente reacción:

${\displaystyle {\ce {3 Fe2SiO4 + 2 H2O -> 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 2 H2}}}$

Esta reacción se asemeja mucho a la reacción de Schikorr, que también produce hidrógeno gaseoso por oxidación de iones Fe ²⁺ a iones Fe ³⁺ por los protones H ⁺ del agua. Dos H ⁺ se reducen luego a H ₂ .

${\displaystyle {\ce {3 Fe(OH)2 -> Fe3O4 + 2 H2O + H2}}}$

En la reacción de Schikorr, los dos H ⁺ reducidos a H2 son estos de dos aniones OH− , luego transformados en dos aniones óxido ( O2− ) incorporados directamente a la red cristalina de _la ^{magnetita mientras que} el agua en exceso se libera como un subproducto de la reacción.

El hidrógeno producido por la reacción de serpentinización es importante porque puede alimentar la actividad microbiana en el entorno subterráneo profundo.

Las chimeneas hidrotermales de aguas profundas ubicadas en serpentinita cerca del eje de las dorsales oceánicas generalmente se asemejan a las chimeneas negras ubicadas en basalto , pero emiten moléculas de hidrocarburos complejas . El campo Rainbow de la Dorsal Mesoatlántica es un ejemplo de tales chimeneas hidrotermales. La serpentinización por sí sola no puede proporcionar el suministro de calor para estas chimeneas, que deben ser impulsadas principalmente por el magmatismo . Sin embargo, el campo hidrotermal Lost City , ubicado fuera del eje de la Dorsal Mesoatlántica, puede ser impulsado únicamente por el calor de la serpentinización. Sus chimeneas son diferentes a las chimeneas negras, ya que emiten fluidos relativamente fríos ( de 40 a 75 °C (104 a 167 °F) ) que son altamente alcalinos , ricos en magnesio y bajos en sulfuro de hidrógeno . Las chimeneas forman grandes chimeneas, de hasta 60 metros (200 pies) de altura, compuestas de minerales carbonatados y brucita. Abundantes comunidades microbianas están asociadas con las chimeneas. Aunque las chimeneas volcánicas en sí no están compuestas de serpentinita, se encuentran alojadas en serpentinita que se estima se formó a una temperatura de aproximadamente 200 °C (392 °F) . ^{[ 14 ]} Los depósitos de sepiolita en las dorsales oceánicas podrían haberse formado mediante actividad hidrotermal impulsada por serpentinita . ^{[ 15 ]} Sin embargo, los geólogos siguen debatiendo si la serpentinización por sí sola puede explicar el flujo de calor del campo de Lost City. ^{[ 14 ]}     

El antearco de la zona de subducción de las Marianas alberga grandes volcanes de lodo serpentinítico , que erupcionan lodo serpentinítico que asciende a través de fallas desde el manto serpentinizado subyacente del antearco . El estudio de estos volcanes de lodo proporciona información sobre los procesos de subducción, y los fluidos de alto pH emitidos en los volcanes sustentan una comunidad microbiana . ^{[ 8 ] [ 12 ]} La perforación experimental en la capa de gabro de la corteza oceánica cerca de las dorsales oceánicas ha demostrado la presencia de una población dispersa de bacterias degradadoras de hidrocarburos . Estas pueden alimentarse de los hidrocarburos producidos por la serpentinización de la roca ultramáfica subyacente . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Los minerales del grupo de la serpentina tienen una dureza de Mohs de 2,5 a 3,5, por lo que la serpentinita se talla fácilmente . ^{[ 26 ]} Las variedades de serpentinita con mayor contenido de calcita , junto con la verd antique ( una forma de brecha de serpentinita), se han utilizado históricamente como piedras decorativas por sus cualidades similares al mármol. El College Hall de la Universidad de Pensilvania , por ejemplo, está construido con serpentina. Las fuentes más populares en Europa antes del contacto con América eran la región montañosa del Piamonte en Italia y Larissa, Grecia . ^{[ 27 ]} Las serpentinitas se utilizan de muchas maneras en las artes y la artesanía. Por ejemplo, la roca se ha trabajado en Zöblitz, en Sajonia , durante varios siglos. ^{[ 28 ]}

Los inuit y otros pueblos indígenas de las zonas árticas (y en menor medida de las zonas más meridionales) utilizaban una lámpara tallada de serpentinita, llamada qulliq o kudlik, para quemar aceite o grasa y así calentarse, iluminarse y cocinar. Los inuit también utilizaban la serpentinita para fabricar herramientas y, más recientemente, tallas de animales con fines comerciales. ^{[ 29 ]}

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  morsa serpentina magnética
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  Un anciano inuit cuida el Qulliq, una lámpara de aceite ceremonial hecha de serpentinita.

En Val d'Anniviers , Suiza, se encuentra una variedad de esquisto de talco clorítico asociado con serpentinita alpina , que se utilizaba para fabricar "piedras de horno" ( en alemán : Ofenstein ), una base de piedra tallada que se colocaba debajo de una estufa de hierro fundido . ^{[ 30 ]}

La serpentinita tiene una cantidad significativa de agua ligada , por lo que contiene abundantes átomos de hidrógeno capaces de ralentizar los neutrones mediante colisión elástica ( proceso de termalización de neutrones ). Debido a esto, la serpentinita puede utilizarse como relleno seco dentro de las camisas de acero en algunos diseños de reactores nucleares . Por ejemplo, en la serie RBMK , como en Chernóbil , se utilizó para el blindaje superior contra la radiación para proteger a los operadores de los neutrones que escapaban. ^{[ 31 ]} La serpentina también puede añadirse como agregado al hormigón especial utilizado en el blindaje de reactores nucleares para aumentar la densidad del hormigón ( 2,6 g/cm³ ⁽ 0,094 lb/pulg³ ) ) y su sección transversal de captura de neutrones . ^{[ 32 ] [ 33 ]}   

Debido a su fácil absorción de dióxido de carbono , la serpentinita puede ser útil para el secuestro de dióxido de carbono atmosférico . ^{[ 34 ]} Para acelerar la reacción, la serpentinita puede reaccionar con dióxido de carbono a temperatura elevada en reactores de carbonatación. El dióxido de carbono también puede reaccionar con residuos mineros alcalinos de depósitos de serpentina, o bien puede inyectarse directamente en formaciones subterráneas de serpentinita. ^{[ 35 ]} La serpentinita también puede utilizarse como fuente de magnesio en combinación con celdas electrolíticas para la absorción de _CO₂ . ^{[ 36 ]}