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Serpentinisierung Als wird in den Geowissenschaften die Umwandlung von Olivin enthaltenden Gesteinen zu Serpentiniten bz

Serpentinisierung

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 Bearbeiten

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 Bearbeiten

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:

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

Serpentinisierung als Wasserstoff- und Methanquelle Bearbeiten

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:

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

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. Eine allgemeine Reaktionsgleichung für die Bildung von Alkanen aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff bei der Fischer-Tropsch-Synthese ist:

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. Die Bildung von Methan verläuft nach der Reaktionsgleichung

Weiterhin wird angenommen, dass diese chemischen Reaktionen eine der möglichen Ursachen für das in der Marsatmosphäre nachgewiesene Methan sind.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ 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. doi:10.1029/2006GL025681
  2. ↑ 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.
  3. ↑ William Martin: (Memento des Originals vom 31. Januar 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.kongress09.scnat.ch Biol. Unserer Zeit, 3/2009(39), S. 166–173. doi:10.1002/biuz.200910391.
  4. Ulrich Knittel: Sorgt Verwitterung und nicht Leben für Methan?@1@2Vorlage:Toter Link/www.astronews.com (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Mai 2019. Suche in Webarchiven.)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. astronews.com, 15. Juni 2005. Abgerufen am 28. Dezember 2008

Literatur Bearbeiten

  • 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
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Veröffentlichungsdatum:
Als Serpentinisierung wird in den Geowissenschaften die Umwandlung von Olivin enthaltenden Gesteinen zu Serpentiniten bzw die Bildung von Serpentin Mineralen aus Olivinen bezeichnet Beide Vorgange sind durch verschiedene geochemische Ablaufe gekennzeichnet Inhaltsverzeichnis 1 Serpentinisierung von Peridotiten 2 Serpentinisierung am Ozeanboden 3 Serpentinisierung als Wasserstoff und Methanquelle 4 Einzelnachweise 5 LiteraturSerpentinisierung von Peridotiten BearbeitenSerpentinisierung bei der Umwandlung von Peridotiten zu Serpentiniten geschieht bei Temperaturen zwischen 300 und 500 C und erhohtem Druck im lithospharischen Erdmantel Dieser Vorgang wird im Artikel Serpentinit ausfuhrlich beschrieben Serpentinisierung am Ozeanboden BearbeitenSerpentinisierung nennt man auch jene Veranderungen die durch Zersetzung von Olivinen durch Hydratation also durch Aufnahme von Wasser bei Temperaturen bis zu 260 C wahrend der Metasomatose stattfindet Dieser Vorgang lauft zum Beispiel in der Nahe von mittelozeanischen Rucken 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 2 M g 1 8 F e 0 2 S i O 4 3 H 2 O M g 2 85 F e 0 15 O H 4 S i 2 O 5 M g 0 75 F e 0 25 O H 2 displaystyle mathrm 2 Mg 1 8 Fe 0 2 SiO 4 3 H 2 O longrightarrow Mg 2 85 Fe 0 15 OH 4 Si 2 O 5 Mg 0 75 Fe 0 25 OH 2 nbsp 1 Als weitere Variante sind ebenso Wassereinwirkungen in niedrigmetamorphen Verhaltnissen der Grunschieferfazies nennenswert die zur Serpentinbildung aus Olivinen fuhrt Serpentinisierung als Wasserstoff und Methanquelle BearbeitenAuf dem Ozeanboden wird an seiner Spreizungsachse in bis 400 C heissen Thermalquellen der Schwarzen Raucher und etwas abseits der Spreizungsachse in kuhleren bis etwa 90 C alkalischen Thermalquellen vom Typ Lost City Hydrothermalquellen mit dem Thermalwasser Wasserstoff H2 und Methan CH4 gefordert Die Wasserstoffbildung wird als Folge der Serpentinisierung angesehen Der bei der Serpentinisierung gebildete eisenreiche Brucit siehe Reaktionsgleichung oben setzt sich mit im Wasser gelostem Siliziumdioxid SiO2 zu Serpentin Magnetit Fe3O4 Wasser und Wasserstoff um 57 M g 0 75 F e 0 25 O H 2 30 S i O 2 15 M g 2 85 F e 0 15 O H 4 S i 2 O 5 23 H 2 O 4 F e 3 O 4 4 H 2 displaystyle mathrm 57 Mg 0 75 Fe 0 25 OH 2 30 SiO 2 longrightarrow 15 Mg 2 85 Fe 0 15 OH 4 Si 2 O 5 23 H 2 O 4 Fe 3 O 4 4 H 2 nbsp 1 Summarisch beschreibt die folgende Reaktionsgleichung die Serpentinisierung von Olivin unter Bildung von Magnetit und Wasserstoff 6 M g 1 5 F e 0 5 S i O 4 7 H 2 O 3 M g 3 O H 4 S i 2 O 5 F e 3 O 4 H 2 displaystyle mathrm 6 Mg 1 5 Fe 0 5 SiO 4 7 H 2 O longrightarrow 3 Mg 3 OH 4 Si 2 O 5 Fe 3 O 4 H 2 nbsp 2 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 2 Eine allgemeine Reaktionsgleichung fur die Bildung von Alkanen aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff bei der Fischer Tropsch Synthese ist C O 2 2 m 2 n H 2 1 n C n H m 2 H 2 O displaystyle mathrm CO 2 left 2 frac m 2n right H 2 longrightarrow frac 1 n C n H m 2 H 2 O nbsp 2 Das Vorkommen von Wasserstoff und Methan in alkalischen Thermalwassern am Ozeanboden wird im Zusammenhang mit der Entstehung von Leben diskutiert Ein derartiges Milieu wird als gunstige Voraussetzung dafur angesehen 3 Die Bildung von Methan verlauft nach der Reaktionsgleichung C O 2 4 H 2 C H 4 2 H 2 O displaystyle mathrm CO 2 4 H 2 longrightarrow CH 4 2 H 2 O nbsp Weiterhin wird angenommen dass diese chemischen Reaktionen eine der moglichen Ursachen fur das in der Marsatmosphare nachgewiesene Methan sind 3 4 Einzelnachweise Bearbeiten a b 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 doi 10 1029 2006GL025681 a b c Giora Proskurowski Martin D Lilley Jeffery S Seewald Gretchen L Fruh 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 a b William Martin Alles hat einen Anfang auch die Evolution Hydrothermalquellen und der Ursprung des Lebens PDF Memento des Originals vom 31 Januar 2012 imInternet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www kongress09 scnat ch Biol Unserer Zeit 3 2009 39 S 166 173 doi 10 1002 biuz 200910391 Ulrich Knittel Sorgt Verwitterung und nicht Leben fur Methan 1 2 Vorlage Toter Link www astronews com Seite nicht mehr abrufbar festgestellt im Mai 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