Serpentinito

Serpentinite (também serpentinito ou serpentinita) é uma rocha metamórfica formada pelo metamorfismo dos peridotitos, a rocha magmática predominante no manto superior da Terra. A rocha é constituída principalmente por um ou mais minerais do grupo da serpentina,^[1] de coloração verde-escura. O nome tem origem da semelhança da textura da rocha com a da pele de uma cobra,^[1] sendo a rocha referida por serpentina ou rocha serpentina, particularmente em textos geológicos mais antigos e em contextos culturais ou de comercialização de rochas ornamentais.^{[2][3][4][5][6]} É uma rocha resistente à abrasão e que aceita polimento, sendo assim utilizada para revestimentos.

Ver artigo principal: Serpentinização

A serpentinite é formado pela serpentinização quase completa de rochas máficas e ultramáficas, com destaque para a harzburgite.^[7] Este tipo de processo ocorre em locais onde as rochas máficas ou ultramáfica sejam percoladas por águas pobres em dióxido de carbono,^[8] processo comum em dorsais oceânicas e no manto do antearco de zonas de subducção.^[9][10]

A composição mineral final da serpentinite é geralmente dominada por lizardite, crisótilo (dois minerais do subgrupo serpentina) e magnetite (Fe
3O
4). Embora menos comuns, a brucite (Mg(OH)
2) e antigorite podem estar presentes. Lizardite, crisótilo e antigorite têm a mesma fórmula química aproximada Mg
3(Si
2O
5)(OH)
4 or (Mg²⁺, Fe²⁺)
3Si
2O
5(OH)
4, mas diferem em componentes menores e em forma.^[9] Entre os minerais acessórios, presentes em pequenas quantidades, estão incluídos a awaruite, outros minerais metálicos nativos e minerais de sulfeto.^[11]

A serpentinização é um processo exotérmico que consome água e liberta hidrogénio gasoso e calor.^[12] A forma mais comum da reação envolve a transformação de faialite (o termo extremo, ou membro terminal, da olivina na correspondente série de minerais de Fe) em magnetite e quartzo pela reação com a água, com produção de hidrogénio molecular H
2, de acordo com a seguinte reação:

3 Fe
2SiO
4 + 2 H
2O → 2 Fe
3O
4 + 3 SiO
2 + 3 H
2

Esta reação assemelha-se estritamente à reação de Schikorr, também produzindo hidrogénio gasoso por oxidação de iões de Fe²⁺ em iões de Fe³⁺ pelos protões de H+
em solução na água. Dois H+
são então reduzidos em H
2.

3 Fe(OH)
2 → Fe
3O
4 + 2 H
2O + H
2

Na reação de Schikorr, os dois H+
reduzidos a H
2 derivam de dois aniões OH–
, então transformados em dois aniões de óxido (O^2–) diretamente incorporados na matriz cristalina da magnetite, enquanto a água em excesso é libertada como subproduto da reação.

O hidrogénio produzido pela reação de serpentinização é importante porque abastece a atividade microbiana nos ambientes profundos do subsolo.

Ver artigos principais: Fonte hidrotermal e Vulcão de lama

As fontes hidrotermais localizadas em formações ricas em serpentinite ao longo do eixo das dorsais oceânicas geralmente assemelham-se às fumarolas negras instaladas sobre basaltos, mas emitem moléculas de hidrocarbonetos complexos.

O Campo Hidrotermal Rainbow, na dorsal Mesoatlântica junto aos Açores, é um exemplo de tais fontes hidrotermais. A serpentinização, apesar de exotérmica, por si não pode fornecer o suprimento de calor para essas emanações, que devem ser alimentadas principalmente por magmatismo. No entanto, o Campo Hidrotermal da Cidade Perdida (Campo Hidrotérmico Lost City), localizado fora do eixo da dorsal Mesoatlântica, parece ser impulsionado apenas pelo calor da serpentinização. As suas fumarolas são diferentes das fumarolas negras dos campos hidrotermais das zonas de acreção magmática ativa, emitindo fluidos relativamente frios, com temperaturas de 40 a 75 ºC, que são altamente alcalinos, ricos em magnésio e com baixas concentrações de sulfeto de hidrogénio. Estas fumarolas produzem chaminés muito grandes, de até 60 m de altura, compostas de minerais carbonatados e brucite. Nestes casos, estão associadas às fontes hidrotermais exuberantes comunidades microbianas. Embora as fontes em si não sejam compostas por serpentinite, são hospedadas em camadas de serpentinite que se estima ter sido formada a uma temperatura de cerca de 200 ºC.^[13]

Depósitos de sepiolite nas dorsais mesoceânicas podem ter se formado através de atividade hidrotérmica impulsionada por serpentinites.^[14] No entanto, os geólogos continuam a debater se a serpentinização isoladamente pode explicar o fluxo de calor que deu origem ao Campo Hidrotermal Lost City.^[13]

O arco anterior da zona de subducção da Fossa das Marianas abriga grandes vulcões de lama serpentinites, que emitem lama serpentinítica que sobe através de falhas do ante-arco serpentinizado do manto subjacente. O estudo desses vulcões de lama fornece informações sobre os processos de subducção, e os fluidos de alto pH emitidos nos vulcões sustentam uma comunidade microbiana específica.^[15][10]

Fontes termais serpentiníticas são candidatas a serem o ambiente modelo explicativo do tipo de ambiente em que a vida na Terra se terá originado.^[15] A maioria das reações químicas necessárias para sintetizar acetil-CoA, composto essencial para as vias bioquímicas básicas da vida, ocorrem em zonas de serpentinização.^[16] Os aglomerados de sulfetos de metal que ativam muitas das enzimas assemelham-se a minerais de sulfeto formados durante a serpentinização.^[17]

A perfuração experimental na camada gabro da crosta oceânica perto das dorsais meso-oceânicas demonstrou a presença de uma população esparsa de bactérias com capacidade de promover a biodegradação de hidrocarbonetos. Estes podem-se alimentar de hidrocarbonetos produzidos pela serpentinização da rocha ultramáfica.^[18][19]

Ver artigo principal: Solo serpentínico

A cobertura do solo sobre rocha-mãe serpentinítica tende a ser fina ou ausente. Os solos com serpentina são pobres em cálcio e outros macronutrientes vegetais, sendo, pelo contrário, ricos em elementos tóxicos para as plantas, como cromo e níquel.^[20] Algumas espécies de plantas, como Clarkia franciscana e certas espécies de manzanita, são adaptadas para viver em afloramentos de serpentinites. No entanto, como os afloramentos de serpentinites são poucos e isolados, as suas comunidades de plantas são ilhas ecológicas e essas espécies distintas são frequentemente altamente ameaçadas.^[21] Por outro lado, comunidades de plantas adaptadas para viver nos afloramentos serpentiníticos da Nova Caledónia resistem melhor à invasão por espécies introduzidas que são mal adaptadas a este ambiente.^[22]

Os solos serpentiníticos estão amplamente distribuídos na Terra, em parte refletindo a distribuição de ofiolitos e outras rochas portadoras de serpentinas.^[23] Existem afloramentos de solos serpentiníticos na Península Balcânica, Turquia, na ilha de Chipre, nos Alpes, Cuba e Nova Caledónia. Na América do Norte, os solos serpentiníticos estão presentes em áreas pequenas, mas amplamente distribuídas, na encosta leste das Montanhas Apalaches no leste dos Estados Unidos e nas cordilheiras do Pacífico do Oregon e Califórnia.

Ocorrências notáveis de serpentinite são encontradas em Thetford Mines (Quebec), no Lago Valhalla (New Jersey), no Condado de Gila, Arizona, no complexo Lizard (Lizard Point, Cornwall) e em localidades na Grécia, Itália e outras partes da Europa.^[24] Formações de ofiolitos notáveis contendo serpentinite incluem o Ofiolito Semail (de Oman), o Ofiolito Troodos (de Chipre), os ofiolitos da Terra Nova e os ofiolitos do Cinturão Principal de Ofiolito da Nova Guiné.^[25]

Os minerais do grupo serpentina têm uma dureza de Mohs de 2,5 a 3,5, o que faz da serpentinite uma rocha facilmente esculpida.^[26] Formas de serpentinite ricas em calcite, bem como a forma verd antique (brecha) de serpentinite), têm sido historicamente usadas como rochas decorativas pelas suas qualidades similares aos mármores. O edifício conhecido por College Hall, na Universidade da Pensilvânia, por exemplo, é construído de serpentina.

As fontes mais comuns desta rocha na Europa antes do contacto com as Américas estavam localizadas na região montanhosa do Piemonte da Itália e em Larissa, Grécia.^[27] As serpentinites são usadas de várias maneiras nas artes e ofícios. Por exemplo, durante várias centenas de anos, a rocha foi torneada em Zöblitz, na Saxónia, para produção de cálices e outros recipientes.^[28]

Os inuit e outros povos indígenas das regiões do Ártico, e menos das áreas próximas na América do Norte, usavam lâmpadas em forma de tigela, esculpidas em serpentinite, designadas por qulliq ou kudlik, onde era colocado um pavio, para queimar óleo ou gordura com o objetivo de aquecer, iluminar e cozinhar. Os inuit faziam ferramentas e, mais recentemente, esculturas de animais para o comércio recorrendo a esse material.^[29]

Uma variedade de xisto rico em clorite e talco associada com serpentinite alpina é encontrada em Val d'Anniviers, Suíça, e foi usada para fazer pedras de forno (em alemão: Ofenstein), uma base de pedra esculpida para colocar sob fogões de ferro fundido.^[30]

A serpentinite contém na sua estrutura uma quantidade significativa de água ligada, pelo que contém abundantes átomos de hidrogénio capazes de desacelerar neutrões por colisão elástica (processo de termalização] de neutrões), funcionando assim como escudo de neutrões em reactores nucleares. Com este objetivo, a serpentinite pode ser usada como enchimento seco dentro de camisas de aço em alguns projetos de reactor nuclear. Por exemplo, na série RBMK, presente em Chernobyl, foi usado para blindagem contra radiação para proteger os operadores da fuga de neutrões.^[31]

A serpentinite pode também pode ser adicionada como agregado ao betão especial usado na blindagem de reatores nucleares para aumentar a densidade do betão (2,6 g/cm³) e a secção transversal da sua capacidade de captura de neutrões.^[32][33]

A serpentinite também pode ser utilizada para sequestração de CO₂ pois absorve facilmente aquele gás a partir da atmosfera. Existem projetos visando o seu uso no sequestro de dióxido de carbono atmosférico.^[34] Para acelerar a reação, a serpentinite pode reagir com dióxido de carbono a temperatura elevada em reatores de carbonatação. O dióxido de carbono também pode reagir com resíduos alcalinos da mineração de depósitos contendo serpentina, ou o dióxido de carbono pode ser injetado diretamente em formações subterrâneas de serpentinite.^[35]

A serpentinite pode também ser usada como uma fonte de magnésio em conjugação dom células electrolíticas para remoção de CO₂.^[36]

A serpentinite é a rocha do estado da Califórnia, e a Assembleia Legislativa da Califórnia declarou a serpentinite como "the official State Rock and lithologic emblem."^[3] Em 2010, foi apresentado um projeto de lei que removeria o estatuto especial da serpentinite como rocha estatal devido ao facto de potencialmente conter crisotila, uma forma de amianto.^[37] O projeto de lei encontrou resistência de alguns geólogos da Califórnia, que observaram que a crisotila presente não é perigosa, a menos que seja mobilizado no ar como poeira.^[38] A tentativa falhou e a serpentinite continua a ser a rocha símbolo da California.^[39]

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  Morsa em serpentinite magnética.
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  Taças feitas de serpentinite torneada, evidência do uso desta rocha para fins decorativos em Zöblitz (Saxónia).
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  Anciã inuit a usar um qulliq, uma lâmpada ceremonial de óleo feita de serpentinite.
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  Pedreira de serpentinite (abandonada).
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  Revestimento decorativo de serpentinite.
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  Microfotografia de uma serpentinite vista em miscroscópio petrográfico de polarização cruzada.
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  Solidago multiradiata, Erigeron aureus e Adiantum aleuticum num solo serpentinítico rochoso.
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  Exemplar de serpentinito.

• Ciclo do hidrogénio
• Nefrita
• Esteatito

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• [1] The Lost City hydrothermal field, Mid-Atlantic ridge: serpentinization, the driving force of the system.
• H₂-rich fluids from serpentinization: Geochemical and biotic implications: Proceedings of the National Academy of Sciences.