The kinetics of serpentinization were investigated at 400–500 °C and 3.0–20 kbar using natural olivine and peridotite for run durations of 9–38 days. The serpentine varieties were lizardite for all the experiments. The serpentinization kinetics at 400 °C and 3.0 kbar and at 500 °C and 20 kbar displayed a sigmoidal kinetic behavior, with very sluggish reaction rates at the early stage of serpentinization, followed by a sudden increase in the reaction rates. They were 1–2 orders of magnitude faster than serpentinization kinetics commonly used for modeling serpentinization-related processes. Pressure greatly increases the rates of peridotite serpentinization at 500 °C, e.g., 19% of reaction extent was achieved within 20 days for experiments at 500 °C and 3.0 kbar with starting grain sizes of < 30 μm, which increased to 96% for experiments at 500 °C and 20 kbar over the same period. Compared to olivine, peridotite was serpentinized at much faster rates at 400–500 °C and 3.0 kbar, reflecting the influence of pyroxene and spinel. Pyroxene minerals released some of its SiO 2 during serpentinization, which was involved in the serpentinization of olivine, supported by larger amounts of SiO 2 in olivine-derived serpentine compared to those of primary olivine. Thermodynamic calculations suggest that Gibbs energy of olivine hydrolysis decreases greatly with increasing pressures, and it becomes negative at 400–500 ºC and 3.0–20 kbar with the involvement of silica. The experimental results of this study may be applied to natural geological settings where abundant H 2 O is present.

中文翻译：

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压力对橄榄岩蛇纹石化动力学的影响

在 400-500 °C 和 3.0-20 kbar 条件下，使用天然橄榄石和橄榄岩进行 9-38 天的运行时间研究蛇纹石化的动力学。在所有实验中，蛇纹石品种都是蜥蜴石。在 400 °C 和 3.0 kbar 以及 500 °C 和 20 kbar 下的蛇纹石化动力学表现出 S 型动力学行为，在蛇纹石化的早期反应速率非常缓慢，随后反应速率突然增加。它们比通常用于模拟蛇纹石化相关过程的蛇纹石化动力学快 1-2 个数量级。压力极大地提高了 500 °C 下橄榄岩蛇纹石化的速率，例如，在 500 °C 和 3.0 kbar 条件下，起始晶粒尺寸 < 30 μm 的实验在 20 天内达到了 19% 的反应程度，同期，在 500 °C 和 20 kbar 的实验中增加到 96%。与橄榄石相比，橄榄岩在 400–500 °C 和 3.0 kbar 下以更快的速度蛇纹石化，这反映了辉石和尖晶石的影响。辉石矿物在蛇纹石化过程中释放了部分 SiO 2 ，​​这与橄榄石的蛇纹石化有关，与原生橄榄石相比，橄榄石衍生的蛇纹石中含有更多的 SiO 2 。热力学计算表明橄榄石水解的吉布斯能随着压力的增加而大大降低，并且在 400-500 ºC 和 3.0-20 kbar 时，由于二氧化硅的参与，它变为负值。本研究的实验结果可应用于存在大量 H 2 O 的自然地质环境。橄榄岩在 400–500 °C 和 3.0 kbar 下以更快的速度蛇纹石化，反映了辉石和尖晶石的影响。辉石矿物在蛇纹石化过程中释放了部分 SiO 2 ，​​这与橄榄石的蛇纹石化有关，与原生橄榄石相比，橄榄石衍生的蛇纹石中含有更多的 SiO 2 。热力学计算表明橄榄石水解的吉布斯能随着压力的增加而大大降低，并且在 400-500 ºC 和 3.0-20 kbar 时，由于二氧化硅的参与，它变为负值。本研究的实验结果可应用于存在大量 H 2 O 的自然地质环境。橄榄岩在 400–500 °C 和 3.0 kbar 下以更快的速度蛇纹石化，反映了辉石和尖晶石的影响。辉石矿物在蛇纹石化过程中释放了部分 SiO 2 ，​​这与橄榄石的蛇纹石化有关，与原生橄榄石相比，橄榄石衍生的蛇纹石中含有更多的 SiO 2 。热力学计算表明橄榄石水解的吉布斯能随着压力的增加而大大降低，并且在 400-500 ºC 和 3.0-20 kbar 时，由于二氧化硅的参与，它变为负值。本研究的实验结果可应用于存在大量 H 2 O 的自然地质环境。其参与橄榄石的蛇纹石化，与原生橄榄石相比，橄榄石衍生的蛇纹石中含有更多的 SiO 2 。热力学计算表明橄榄石水解的吉布斯能随着压力的增加而大大降低，并且在 400-500 ºC 和 3.0-20 kbar 时，由于二氧化硅的参与，它变为负值。本研究的实验结果可应用于存在大量 H 2 O 的自然地质环境。其参与橄榄石的蛇纹石化，与原生橄榄石相比，橄榄石衍生的蛇纹石中含有更多的 SiO 2 。热力学计算表明橄榄石水解的吉布斯能随着压力的增加而大大降低，并且在 400-500 ºC 和 3.0-20 kbar 时，由于二氧化硅的参与，它变为负值。本研究的实验结果可应用于存在大量 H 2 O 的自然地质环境。