Serpentinization of ultramafic rocks is fundamental to modern plate tectonics and for volatile (re-)cycling into the mantle and magmatic arcs. Serpentinites are also highly reactive with CO₂ such that they are prime targets for carbon sequestration. Serpentinization and carbonation of ultramafic rocks results in changes in their physical properties such that they should be detectable using geophysical surveys; this could provide constraint on the reactivity of rocks without extensive sample characterization. We constrain the physio-chemical relationships in altered ophiolitic ultramafic rocks using petrographic observations, major-element chemistry, quantitative X-ray diffraction, and physical properties on a suite of >400 samples from the Canadian Cordillera. Serpentinization results in a systematic decrease in density that reflects the increase in serpentine abundance and carbonation results in an increase in density, mostly reflecting the formation of magnesite; based on these data, we present two formulations for determining extent of serpentinization: one based on major-element chemistry and the other on density. Magnetic susceptibility is variable during serpentinization; most harzburgitic samples show a 100-fold increase in magnetic susceptibility, whereas most dunitic samples and a minor proportion of harzburgitic samples show very little change in magnetic susceptibility. We use quantitative mineralogy and physical properties of the samples to constrain a model for using density and magnetic susceptibility to approximate the mineralogy of ultramafic rock. Although further work is required to understand the role of remanence in applying these models to geophysical data, this presents an advancement and opportunity to prospect for the most reactive ultramafic rocks for carbon sequestration.

中文翻译：

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利用物理性质推断蛇纹石化和碳化超镁铁质岩石的矿物学，对碳封存和俯冲带动力学有影响

超基性岩的蛇纹石化是现代板块构造和挥发性（再）循环进入地幔和岩浆弧的基础。蛇纹石也与 CO ₂具有高度反应性因此它们是碳封存的主要目标。超基性岩的蛇纹石化和碳化导致其物理性质发生变化，因此应该可以通过地球物理调查进行检测；这可以在没有广泛样品表征的情况下限制岩石的反应性。我们使用岩相学观察、主要元素化学、定量 X 射线衍射和来自加拿大科迪勒拉的 400 多个样品的物理特性来限制改变的蛇绿质超镁铁质岩石的理化关系。蛇纹石化导致密度系统性降低，反映蛇纹石丰度的增加，碳化导致密度增加，主要反映菱镁矿的形成；根据这些数据，我们提出了两种确定蛇纹石化程度的公式：一种基于主要元素化学，另一种基于密度。在蛇纹石化过程中磁化率是可变的；大多数 harzburgitic 样品的磁化率增加了 100 倍，而大多数纯晶样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率几乎没有变化。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。一种基于主要元素化学，另一种基于密度。在蛇纹石化过程中磁化率是可变的；大多数 harzburgitic 样品的磁化率增加了 100 倍，而大多数纯晶样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率几乎没有变化。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。一种基于主要元素化学，另一种基于密度。在蛇纹石化过程中磁化率是可变的；大多数 harzburgitic 样品的磁化率增加了 100 倍，而大多数纯晶样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率几乎没有变化。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。在蛇纹石化过程中磁化率是可变的；大多数 harzburgitic 样品的磁化率增加了 100 倍，而大多数纯晶样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率几乎没有变化。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。在蛇纹石化过程中磁化率是可变的；大多数 harzburgitic 样品的磁化率增加了 100 倍，而大多数纯晶样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率几乎没有变化。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。而大多数纯质样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率变化很小。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。而大多数纯质样品和一小部分 harzburgitic 样品的磁化率变化很小。我们使用样品的定量矿物学和物理特性来约束使用密度和磁化率来近似超基性岩石矿物学的模型。尽管需要进一步的工作来了解剩磁在将这些模型应用于地球物理数据中的作用，但这为寻找用于碳封存的最具反应性的超基性岩提供了进步和机会。