Serpentiniet

Scandinavische zwerfstenen staan bekend om de grote variatie aan gesteentesoorten. Sommige soorten komen algemeen voor, andere zijn veel zeldzamer. Serpentiniet is van deze laatste een goed voorbeeld. Het is doorgaans een onopvallend, somber gekleurd gesteente.

Noordelijke zwerfstenen bij Vastorf (Dld.)

Onderaan de hellling werd een grotre zwerfsteen van serpentiniet gevonden. Het gezelschap zwerfstenen in Vastorf is gemengd Oost- en West-Baltisch. De vermoedelijke plaats van herkomst ligt ergens in Zweden.

Serpentiniet - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Zwerfstenen van serpentiniet zijn zeldzaam. Misschien dat ze wel meer voorkomen, maar door het onaanzienlijke en tegelijk onaantrekkelijke uiterlijk ontsnappen ze aan de aandacht van stenenzoekers.

Vondst van een zwerfsteen van serpentiniet

Aanleiding om wat dieper op serpentiniet in te gaan, is de vondst van een betrekkelijk grote zwerfsteen in een zandgroeve bij Vastorf, oostelijk van Lüneburg. In eerste instantie deed de kei door zijn vaag gevlekt grijsachtig uiterlijk, plus zijn gewicht aan een omgezette gabbro denken. Met de hamer kon een stuk van de kei afgeslagen worden. Het donker grijsblauwe breukvlak gaf meer duidelijkheid. In een vrijwel ondefinieerbare fijnkorrelige grondmassa waren een paar zwak spiegelende mineralen zichtbaar, vermoedelijk (ortho)pyroxenen. Verder kwamen verspreid in het gesteente kleine pitjes en hoekige aggregaatjes van zwarte magnetiet voor. Aan de verweerde buitenzijde van de zwerfsteen is magnetiet makkelijk te ontdekken.

Serpentiniet, detail - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Door de omzetting van olivijn en pyroxeen in serpentijn is ijzer vrijgemaakt. Dit uit zich in het voorkomen van kleine onregelmatige aggregaatjes van zwarte magnetiet (=ijzeroxide). Een magneetje blijft aan het oppervlak van serpentiniet kleven. 

Serpentiniet, detail - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Op het breukvlak zijn bij schuin invallend licht een paar vaag zichtbare vlekken zichtbaar van eerstelingkristallen van pyroxeen. De splijtvlakken van dit omgezette mineraal zijn aan hun iets lichtere tint te herkennen. 

Serpentiniet, detail - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Op een paar plaatsen zijn in het gesteente nog restanten van niet omgezette pyroxeen aanwezig. Deze zijn aan hun bronsachtige kleur te herkennen.

Serpentiniet is een zacht gesteente, het is met een mes of hamer makkelijk te bekrassen. Samen met andere kenmerken werd duidelijk dat het hier om serpentiniet moest gaan. Een aanvullende test met een klein magneetje bevestigde deze indruk.

 

Wat is serpentiniet?

Serpentiniet is een fijnkorrelig, massief metamorf gesteente, dat door hydrothermale processen in de aardkorst uit basische en ultrabasische gesteenten, als peridotiet, duniet, pyroxeniet en het vulkanische pikriet is ontstaan. De omzetting vindt plaats bij regionale metamorfose tijdens gebergtevormingen. Verder ontstaat serpentiniet door oceaanbodem-metamorfose uit gabbro en daaronder gelegen peridotiet in de nabijheid van mid-oceanische spreidingsruggen. In een gering aantal gevallen kan serpentiniet ook uit dolomiet ontstaan. Het ontstaansproces noemt men serpentinisatie.

Serpentiniet - Cyprus

Het roodachtige oppervlak wordt veroorzaakt door hematiet en of antigoriet. Antigoriet is een serpentijnmineraal.

Serpentiniet met chrysotiel - Cyprus

Serpentiniet is vaak doortrokken van lichtkleurige aders van fijnvezelige chrysotiel. Bij het breken splijt het gesteente hierlangs makkelijk. De fijnvezelige structuur van de chrysotiel is goed zichtbaar. Chrysotiel is één van de asbestmineralen. 

Serpentiniet verschilt door zijn weinig sprekende structuur duidelijk van andere stollings- en metamorfe gesteenten. Het gesteente is meest compact, maar bezit soms ook een meer vezelige of zelfs bladerige structuur. Dit laatste komt door het serpentijnmineraal antigoriet. De naam serpentiniet komt uit het Latijn en betekent ‘slang’. Het heeft betrekking op de vaalgroene kleur en het vlekkerige uiterlijk van veel serpentinieten. Als afgeleide hiervan diende serpentiniet in het verleden als geneesmiddel. Slangen kunnen hun huid afwerpen. Dit staat voor het herboren worden en genezing. Ook zou het gesteente helpen tegen slangenbeten.

Hoofdbestanddeel van serpentiniet is het mineraal serpentijn. Dit bezit van zichzelf geen eigen idiomorfe kristalvormen. Het mineraal vormt grote en kleinere vormloze klompen en massa’s met een soms zeer dichte structuur. Indien wel iets van korreling zichtbaar is, betreft het in alle gevallen relicten van eerder aanwezige mineralen. De zichtbare vlekjes en korrels in het gesteente geven slechts de omtrekken aan van mineralen als olivijn, pyroxeen en granaat. In serpentiniet zien we alleen pseudomorfoses van deze mineralen.

Serpentiniet - Lizard County, Cornwall, Engeland

De groene vlekken zijn pseudomorfoses van olivijn. Dit mineraal is geheel omgezet in serpentijn. De rode adertjes in het gesteente zijn van hematiet. Het uiterlijk van deze serpentinieten doet denken aan slangenhuid. De naam serpentiniet is hieraan te danken. 

Serpentiniet - San Pedro de Alcantara, Spanje

In het fijn dooraderde gesteente zijn vuil gele vlekken zichtbaar van omgezette mineralen, met name olivijn. De vlekken zijn op te vatten als pseudomorfoses van dit mineraal.

Serpentiniet bestaat uit een aantal serpentijnmineralen. De belangrijkste zijn antigoriet, lizardiet, chrysotiel en bruciet. Verder kan talk of steatiet aanwezig zijn. Ook magnesiet komt voor. Daarnaast is in wisselende hoeveelheden magnetiet aanwezig. Dit mineraal vormt hierin kleine zwarte, metalig glanzende kristallen of aggregaten. Antigoriet en lizardiet zijn met het blote oog niet of nauwelijks van elkaar te onderscheiden. Zwarte magnetiet is vooral zichtbaar aan de verweerde buitenzijde van zwerfstenen. Fijnverdeeld is magnetiet verantwoordelijk voor de donkere, groenzwarte kleur van het gesteente. Het gesteente kan plaatselijk ook veel lichter van kleur zijn: geel, geelgroen, bruin, roodachtig tot bijna wit.

In commerciëel opzicht is chrysotiel het meest belangrijke mineraal in serpentiniet. Het mineraal is grondstof voor de fabricage van tal van asbestproducten. Asbest kent door zijn isolerende eigenschappen veel toepassingen in de warmte- en koudetechniek. Van de dunne vezels kunnen onder meer garens worden gesponnen. Deze worden/werden onder meer gebruikt voor de productie van brandwerende kleding. Ook wordt chrysotiel toegepast in bouwmaterialen. Nadat duidelijk werd dat asbest kankerverwekkende eigenschappen bezit, staan asbestproducten in een slechte reuk. Het gebruik ervan is in talloze landen inmiddels verboden.

Serpentiniet - Cyprus

Meer massieve serpentiniet is vaak (donker)groen van kleur, voelt zepig aan en is zo zacht dat het makkelijk met een mes te bewerken is. 

Serpentiniet, detail van de steen links

Serpentiniet toont een veelheid aan kleuren en structuren. Dit maakt het tot een aantrekkelijk gesteente, waar ornamenten, siervoorwerpen en zelfs sieraden van worden geslepen.

Serpentiniet met chrysotiel-aders- Cyprus

Chrysotiel bestaat uit zeer fijne vezels. Het lijken net haren. De vezels zijn buigzaam en breken niet snel. Van de vezels werden/worden asbestgarens en dito isolatiekoorden gesponnen. Bij inademing kunnen kleine fragmenten van asbest longkanker veroorzaken. Het gebruik ervan is in de meeste landen verboden.

Asbest-isolatie rond verwarmingsleidingen. Door de makkelijke verwerking en de duurzaamheid van het onbrandbare asbest, werd dit materiaal bijzonder veel toegepast als isolatiemateriaal, zowel in gebouwen als op grote schepen.

Leidingen werden vaak met vezelkoord van asbest geïsoleerd.

Afhankelijk van de percentages aanwezige serpentijnmineralen en de verdeling ervan in het gesteente, tonen serpentinieten een veelheid aan kleuren en structuren. Vlekken, strepen en vegen verlenen het gesteente een aantrekkelijk uiterlijk. Serpentinieten en dan vooral de gedeformeerde typen, worden door hun fraaie tekening nog steeds veel in de natuursteenindustrie verwerkt. Het gesteente wordt, in platen gezaagd en gepolijst, onder verschillende handelsnamen in de markt gezet.

Vooral de sterk gedeformeerde serpentinieten uit de Italiaanse Alpen zijn al tientallen jaren in trek. Het (sterk) breccieuze groenzwarte gesteente met zijn opvallend grillige, witte adering van calciet, is uiterst decoratief. Het staat bekend onder namen als ‘Verde Alpi’ of ‘Verde Antico’. Men maakt er ook wel tafelbladen van. Door zijn zachtheid en makkelijke verweerbaarheid is serpentiniet voor buitentoepassingen ongeschikt. Verder snijdt of slijpt men uit compacte stukken serpentijn ornamenten en zelfs sieraden. Hoewel aantrekkelijk en makkelijk te bewerken, is serpentijn met een hardheid van 2,5 tot 4 voor sieraden eigenlijk veel te zacht.

Serpentijnmarmer 'Verde Alpi'

In de zuidelijke Alpen en in de Apenijnen in Noord-Italië werden en worden nog steeds voorkomens van breccieuze serpentiniet geëxploiteerd. Het decoratieve zachte gesteente wordt in platen gezaagd en gepolijst.

Serpentijnmarmer 'Verde Alpi'

De aantrekkelijkheid van dit sterk gedeformeerde gesteente wordt vooral veroorzaakt door witte aders van calciet. 

In geslepen/gepolijste vorm wordt 'Verde Alpi' vooral binnenshuis toegepast in lambrizeringen, ornamenten en ook in vloeren, hoewel het daar eigenlijk te zacht voor is. 

Ook fabriceert men allerlei tafelbladen uit geaderde serpentiniet. Ieder blad bezit een uniek patroon van witte tot groenwitte aders. Het gesteente zelf is een serpentinietbreccie. Het fraaie, decoratieve breukpatroon is ontstaan door deformerende krachten bij de vorming van het gebergte. 

Opvallend in serpentiniet is het voorkomen van sterk glanzende, vaak lichter groen getinte, vlakken. Deze glimmende delen zijn vaak in de lengterichting gestreept of tonen een parallel/vezelig oppervlak. De glanzende vlakken zijn wrijfspiegels, die ontstaan zijn door deformatie bij de vorming van gebergten. Het gesteente is bij hoge druk in talloze grote en kleinere fragmenten

gebroken. De gesteentefragmenten werden tektonisch langs elkaar gewreven, waarbij de contactvlakken afgeschuurd en glanzend gepolijst werden.

In de buurt van Modum, in Zuidoost-Noorwegen, komt serpentiniet voor met een opvallend geel tot geelgroene kleur. Hetzelfde, maar nog fraaier is serpentiniet bij Dundas op Tasmanië. Het is een massieve vorm van serpentiniet, die prachtig geelgroen is met verspreid liggende aggregaten van violet-paarse steatiet.

Gele serpentijn - Modum, Zuid-Noorwegen

Serpentiniet bestaat uit een aantal serpentijnmineralen. Ze verschillen onderling weinig in samenstelling. Op sommige plaatsen is het gewoonlijk groene tot donkergroene serpentijn geel, geelgroen, bruin, roodbruin en zelfs roomwit gekleurd. 

Serpentijn - Dundas, Tasmanië, Australië

De violetpaarse vlekken zijn van steatiet, een talk mineraal. Dit is een van de mooiste voorbeelden van serpentiniet.

Hoe ontstaat serpentiniet?

De aarde bestaat uit een centrale kern van ijzer en nikkel. Ondanks de hoge temperatuur is de binnenste kern door de enorme druk vast. Daaromheen bevindt zich een vloeibare buitenkern. Hierin vinden convectie (=warmte)stromingen plaats. Deze processen wekken in de buitenkern een magnetisch veld op, dat de aarde beschermt tegen geladen, hoog energetische deeltjes van de zon.

De aardkern wordt omgeven door de mantel. Deze neemt de hoofdmassa in van de aarde. De ondergrens van de mantel ligt op ongeveer 2900 km diepte. De mantel wordt omgeven door de aardkorst. De relatief dunne aardkorst is gebroken in een twaalftal grote en een aantal kleinere stukken. De onderlinge beweging van aardkorstplaten noemen we ‘plaattektoniek’.

Aardkorstplaten bewegen ten opzichte van elkaar. Waar ze botsen ontstaan gebergten. Dit gebeurt onder meer aan de westkant van Zuid-Amerika, bij Japan en Indonesië. Op andere plaatsen bewegen ze uit elkaar, bijvoorbeeld langs mid-oceanische ruggen. Hier ontstaat door opwellend magma nieuwe aardkorst. De oceanische aardkorst is gelaagd. De toplaag, dat wil zeggen de oceaanbodem, ontstaat door het uitvloeien van lava uit basalt en sedimentaire gesteenten. De laag daaronder bestaat uit magma-intrusies van het veel grofkorreliger gabbro. Op zo’n 7 km diepte gaat gabbro over in peridotiet. De overgang tussen aardkorst en mantel noemt men de Mohorovicic discontinuïteit. Deze markeert de overgang tussen gabbro en het veel dichtere peridotiet.

De aardkorst wordt verdeeld in een twaalftal grote platen plus nog een aantal veel kleinere. Deze platen bewegen onafhankelijk van elkaar. Waar ze botsen ontstaan gebergten, waar zij uiteen wijken ontstaat nieuwe aardkorst. Dit laatste vind vooral plaats langs mid-oceanische breuken in de oceanen.

Langs mid-oceanische breuken wijken aardkorstplaten uiteen. In de open gevallen ruimte komt lava te voorschijn. Zo ontstaat nieuwe aardkorst. Hoe verder de gevomde oceaanbodem van de aangroeinaad is verwijderd, des te ouder de gesteenten zijn. De oudste oceaanbodemgesteenten dateren uit de Jura-periode. We vinden deze langs de kusten van Afrika en Noord-Amerika. 

Heet oceaanbodemwater van ruim 370 graden Celsius treedt via openingen in de oceaanbodem naar buiten. Hier komt het in contact met zeewater van ca. 2 graden. Door neerslag van sulfiden ontstaan rondom de uittredingsplaatsen grillige schoorstenen. De uitdrukking 'black smokers' is niet slecht gekozen. Als gevolg van de afkoeling door koud zeewater vlokken opgeloste sulfidische mineralen uit. Deze slaan in de omgeving van de black smokers neer. Veel van de op aarde voorkomende sulfidische ertsvoorkomens (pyriet, lood, zink, zilver, koper enz.)  zijn op deze wijze ontstaan.

In de omgeving van mid-oceanische ruggen vinden onderaards processen plaats waarbij basische en ultrabasische gesteenten omgezet worden in serpentiniet. Via spleten en scheurtjes in de oceaanbodem infiltreert zeewater in het onderliggende gesteente. Naarmate water op grotere diepte komt, wordt het sterk opgewarmd. Het zet hierdoor uit, wordt minder dicht en komt op andere plaatsen op de oceaanbodem weer te voorschijn in de vorm van ‘black smokers’. Het circuleren van hete hydrothermale vloeistoffen door gesteenten is de oorzaak dat mineralen als olivijn en pyroxeen omgezet worden (gehydrateerd) tot serpentijn. Het gevolg is dat grote delen van de oceaanbodemkorst en delen van de onderliggende mantel omgezet (=gemetamorfoseerd) zijn in serpentiniet.

Kussenbasalt voor de kust van Hawaï

Lava dat op de zeebodem naar buiten treedt, koelt door het koude zeewater onmiddellijk af. Er vormt zich een dunne huid van basalt, die telkens weer openbarst door druk van vloeibare lava, binnenin. Vandaar de typische gestreepte structuur op basaltkussens. 

Kussenbasalt op Cyprus

Het oude gesteente van de basaltkussens is door hydrothermale processen omgezet in serpentiniet. De kussens zijn omgeven door zwarte zomen. Deze bestaan uit hyaloclastiet. Dit zijn fijne door plotselinge afkoeling gevormde basaltsplinters die als glas stolden en in de ruimtes tussen de basaltkussens terecht kwamen.

Miocene kussenbasalt - Caldera de Taburiente, La Palma, Spanje

Door verwering en afslijting door stromend water zijn de onregelmatige basaltkussens afgesleten. De donkere omlijningen zijn ontstaan uit hyaloclastiet. De kussenbasalt wordt doorsneden door gangvullingen van fijnkorrelig basalt. Waarschijnlijk waren het  toevoergangen van basaltisch magma van een eerder aanwezige vulkaan. Het basalt van de kussens is hydrothermaal omgezet.

Bij plaatbotsingen, waarbij de ene oceaanbodemplaat onder de andere in het aardbinnenste verdwijnt, spreekt men van subductie. Het kan ook gebeuren dat delen van de oceaanbodemplaat over de andere plaat heen schuiven en zo in een gebergtegordel belanden. We spreken dan van obductie. Deze omhooggekomen stukken oceanische lithosfeer met hun gelaagde opbouw worden ofiolieten genoemd. Ofiolieten vinden we meestal in de nabijheid van belangrijke breukzones, waarlangs deze gesteentecomplexen over andere gesteenten geschoven zijn. Grote serpentiniet-voorkomens, zoals in de zuidelijke Alpen, beschouwt men als het onderste deel van een ofiolietserie.

Op plaatsen waar bij plaatbotsingen een deel van de basaltische oceaanbodemplaat over de andere aardkorstplaat wordt geschoven, worden deze opgenomen in gebergtegordels. Men noemt deze gelaagde plaatgedeelten bestaande uit oceaanbodemgesteenten ofiolieten. Bij de gebergtevorming is de volgorde van gesteenten binnen ofiolieten vaak verstoord en zijn de gesteenten sterk gedeformeerd. De bekende groenzwarte serpentinietbreccies in de zuidelijke Alpen in Italië zijn op deze wijze ontstaan. 

Plaattektonische processen zorgen er dus voor dat op verschillende plaatsen op aarde, waar in het verleden platen met elkaar in botsing waren, ultrabasische gesteenten uit de mantel in gebergten zijn terecht gekomen. Voorbeelden hiervan vinden we, zoals hierboven aangegeven, in de zuidelijke Alpen, in Oostenrijk en Italië. Ook in Griekenland en op Cyprus komen ofiolietcomplexen voor. Wel is het zo dat serpentiniet-lichamen door gebergtevormende processen vaak in afzonderlijke stukken zijn gebroken en zo fragmenten en lenzen vormen, omringd door andere, niet verwante gesteenten.

Midden op het eiland Cyprus in de Middellandse Zee ligt het Trodos-gebergte. Hier is een door tektonische oorzaken omhooggekomen stuk oceaanbodemkorst. Kussenbasalt, gabbro en peridotiet komen hier naast en boven elkaar voor. Het Trodos-massief geeft een uniek inkijkje in een paar kilometer oceaanbodem, inclusief gesteenten van de bovenste mantel.

Veel ultrabasische gesteenten op Cyprus zijn geserpentiniseerd. Door hun vaal groene en blauwgroene kleur herken je deze serpentinietgesteenten al van verre. 

Op de foto is serpentiniet ontsloten op het uiterste westpuntje van Cyprus.

Serpentiniet met lichtkleurige aders van chrysotiel

 Het serpentiniet zelfs is bruin verweerd met hier en daar groene malachiet (=kopercarbonaat).

Cyprus is al sinds de oudheid bekend om het koper wat er gewonnen werd. 

Aders van chrysotiel-asbest in serpentiniet op Cyprus

Het fijnvezelige chrysotiel is een asbestsoort ( wit asbest), waarvan de vezels minder gevaarlijk zijn dan die van amfibool-asbest. De bekendste hiervan zijn amosiet (=bruin asbest) en crocidoliet (= blauw asbest).

Noordelijke zwerfstenen van serpentiniet

Onderstaande foto’s laten een viertal verschillende zwerfstenen van serpentiniet zien. Uit de foto’s blijkt dat het uiterlijk van deze zwerfstenen sterk varieert. Over de herkomst in Scandinavië valt weinig te zeggen, behalve dat deze serpentiniet-zwerfstenen gevonden zijn in West-Baltische zwerfsteengezelschappen. Het vaste gesteente vormt hoogstwaarschijnlijk op verschillende plaatsen in Zweden kleine voorkomens. Deze zijn tot dusver, op een enkel voorkomen na, niet gevonden. Mocht het moedergesteente in de toekomst gevonden worden, dan is het sterk wisselende uiterlijk en samenstelling van serpentiniet de oorzaak dat zwerfstenen van dit gesteente niet geschikt zijn als gidsgesteente.

Serpentiniet - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Serpentiniet , breukvlak - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Pseudomorfoses van pyroxeen in serpentiniet - Zwerfsteen van Vastorf (Dld.)

Serpentiniet - Zwerfsteen van Emmerschans (Dr.)

Het rode bestanddeel is waarschijnlijk hematiet en antigoriet. 

Donkere serpentiniet - Zwerfsteen van Trintelhaven (Markermeer)

Serpentiniet - Zwerfsteen van Oldeholtpade (Fr.)

De vuilgroene verweringskorst toont weinig structuur. Wel zijn zwarte magnetietkorrels zichtbaar. Het oppervlak voelt enigszins zacht/zepig aan door de aanwezigheid van talk.

Serpentiniet, breukvlak - Zwerfsteen van Oldeholtpade (Fr.)

De donkere vegen en vlekken zijn rijk aan magnetiet. De fijnkorrelige, vezelige grondmassa is moeilijk te ontleden.