Unique mineral association and the first finding of extraterrestrial ferrodimolybdenite in the Kunya-Urgench H5 chondrite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The mineral ferrodimolybdenite (FeMo2S4) and the associated mineral assemblage were identified for the first time in an extraterrestrial environment: in a sulfide–metal veinlet of the Kunya-Urgench (H5) ordinary chondrite. They were studied using optical microscopy, SEM, EPMA, and EBSD. Ferrodimolybdenite was found as an inclusion in troilite in terrestrial pyrometamorphic rocks in 2023. Its synthetic analogue has been known as a semiconductor since 1960. Experimental data and properties of the natural mineral assemblage suggest that ferrodimolybdenite should have crystallized from troilite melt at a temperature close to 1100–1000 °C. The quenching of metal–sulfide melt enriched in Mo, Cu, and Mn probably formed the metastable phase FeMo2S4 in association with native copper, alabandite, and mercury sulfides. The presence of alabandite can indicate strongly reducing conditions (logfO2 < –4 IW), which are atypical of the impact melting of ordinary chondrites. The fact that this phenomenon occurs locally suggests that a reducing agent may have been locally involved, which was probably a carbon phase contained in the groundmass of the chondrite or brought from the meteoroid that initiated the impact event with the formation of the veinlet. The anomalously high concentrations of Mo (∼103 to 104 CI), Mn, Cu, and Hg in the Fe–S melt could not have been reached either during the fractional crystallization of large volumes of Fe–FeS melt or during the recurrent partial melting of metal sulfide and silicates during impact events. The ferrodimolybdenite and associated mineral phases were most likely formed during the impact melting of an foreign sulfide–metal aggregate that had been formed under conditions different from those characteristic of the formation of the chondrite matrix in which carbonaceous chondrites were presumably formed. An alternative explanation is hydrothermal activity on the parent body of H chondrites. Although prerequisites for this activity have been identified, its P–T boundary parameters remain uncertain.

About the authors

S. N. Teplyakova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Email: elga.meteorite@gmail.com
Kosygina Str., 19, Moscow, 119991 Russia

C. A. Lorenz

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Kosygina Str., 19, Moscow, 119991 Russia

A. A. Kudryavtsev

Tescan LTD

Grazhdansky Prospekt, 11, St. Petersburg, 195220 Russia

P. A. Somov

Tescan LTD

Grazhdansky Prospekt, 11, St. Petersburg, 195220 Russia

S. E. Borisovskiy

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry RAS

Staromonetnyi per., 35, Moscow, 119017 Russia

References

  1. Иванов А.В., Ярошевский А.А, Иванова М.А. (2019). Минералы метеоритов – новый каталог. Геохимия. 64(8), 869–932.
  2. Ivanov A.V., Yaroshevskiy A.A., Ivanova M.A. (2019). Meteorite Minerals. Geochem. Int. 64 (8), 931–939.
  3. Benedix G.K., Ketcham R.A., Wilson L., McCoy T.J., Bogard D.D., Garrison D.H., Herzog G.F., Xue S., Klein J., Middleton R. (2008). The formation and chronology of the PAT 91501 impact-melt L chondrite with vesicle–metal–sulfide assemblages. Geochim. Cosmochim. Acta. 72, 2417–2428.
  4. Bowers T.S., Campbell A.C., Measures C.I., Spivack A.J., Khadem M., Edmond J.M. (1998). Chemical controls on the composition of vent fluids at 13°–11°N and 21°N, East Pacific Rise. JGR Solid Earth. 93, B5.
  5. Buchwald V.F. 1975. Handbook of Iron Meteorites. Their History, Distribution, Compositionand Structure. Berkeley: University of California Press. 262 p.
  6. Brearley A.J. (2006). The Action of Water. IN: Meteorites and the Early Solar System II (Lauretta, D.S. & McSween Jr, H.Y., editors), 587–624.
  7. Britvin S.N., Murashko M.N., Krzhizhanovskaya M.G., Vereshchagin O.S., Vapnik Ye., Shilovskikh V.V., Lozhkin M.S. and Obolonskaya E.V. (2022a). Nazarovite, Ni12P5, a new terrestrial and meteoritic mineral structurally related to nickelphosphide, Ni3P. American Mineralogist, https://doi.org/10.2138/am-2022-8219
  8. Britvin S.N., Murashko M.N., Vapnik Ye., Polekho- vsky Yu.S., Krivovichev S.V. (2017a). Barringerite Fe2P from pyrometamorphic rocks of the Hatrurim Formation, Israel. Geology of Ore Deposits. 59, 619–625.
  9. Britvin S.N., Murashko M.N., Vapnik Ye., Polekhovsky Yu.S., Krivovichev S.V., Vereshchagin O.S., Vlasenko N.S., Shilovskikh V.V., Zaitsev A.N. (2019a). Zuktamrurite, FeP2, a new mineral, the phosphide analogue of löllingite, FeAs2. Phys. Chem. Miner. 46, 361–369.
  10. Britvin S.N., Murashko M.N., Vapnik Ye., Polekho- vsky Yu.S., Krivovichev S.V., Krzhizhanovskaya M.G., Vereshchagin O.S., Shilovskikh V.V., Vlasenko N.S. (2020a). Transjordanite, Ni2P, a new terrestrial and meteoritic phosphide, and natural solid solutions barringerite–transjordanite (hexagonal Fe2P–Ni2P). Am. Mineralog. 105, 428–436.
  11. Britvin S.N., Murashko M.N., Vapnik Ye., Polekhovsky Yu.S., Krivovichev S.V., Vereshchagin O.S., Shilovskikh V.V., Vlasenko N.S., Krzhizhanovskaya M.G. (2020b). Halamishite, Ni5P4, a new terrestrial phosphide in the Ni–P system. Phys. Chem. Miner. 2020, 3.
  12. Britvin S.N., Murashko M.N., Vapnik Ye., Polekho- vsky Yu.S., Krivovichev S.V., Vereshchagin O.S., Shilovskikh V.V., Krzhizhanovskaya M.G. (2020c). Negevite, the pyrite-type NiP2, a new terrestrial phosphide. Am. Mineralog. 105, 422–427.
  13. Britvin S.N., Vapnik Ye., Polekhovsky Yu.S., Krivovi- chev S.V., Krzhizhanovskaya M.G., Gorelova L.A., Vereshchagin O.S., Shilovskikh V.V., Zaitsev A.N. (2019b). Murashkoite, FeP, a new terrestrial phosphide from pyrometamorphic rocks of the Hatrurim Formation, Southern Levant. Mineral. Petrol. 113, 237–248.
  14. Burg A., Starinsky A., Bartov Y., Kolodny Y. (1992). Geology of the Hatrurim Formation («Mottled Zone») in the Hatrurim basin. Isr. J. Earth Sci. 40, 107–124.
  15. Bussell M., Charles A., Petersen U., & Shepherd Th., & Bermudez C., Baxter A. (1990). The Ag-Mn-Pb-Zn vein, replacement, and skarn deposits of Uchucchacua, Peru: studies of structure, mineralogy, metal zoning, Sr isotopes and fluid inclusions. Economic Geology. 85, 1348–1383. 10.2113/gsecongeo.85.7.1348.
  16. Caillet C., MacPherson G.J., El Goresy A. (1988). Fremdlinge in Vigarano CAI 477B: Assemblages, compositions, and possible fractionation history. 19th Lunar Planet. Sci. Conf.
  17. Campbell A.J., Simon S.B., Humayun M., Grossman L. (2003) Chemical Evolution of Metal in Refractory Inclusions in CV3 Chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta. 67, 3119–3134.
  18. Chabot N.L., Campbell A.J., Jones J.H., Humayun M., Agee C.B. (2003) An experimental test of Henry’s Law in solid metal-liquid metal systems with implications for iron meteorites. Meteorit. Planet. Sci. 38, 181–196.
  19. Chevrel R., Sergent M., Meury J.L., Quan D.T. (1974). Proprietes Magnetiques et electriques en relation avec Leur Structure, des Composes MMo2S4, (M = V, Cr, Fe, Co). J. Solid State Chemistry. 10, 260.
  20. Chevrel R., Sergent M., Prigent J. (1971). Sur de nouvelles phases sulfurées ternaires du molybdène. J. Solid State Chem. 3, 515–519.
  21. D’Orazio M., Folco L., Chaussidon M., Rochette P. (2009). Meteorit. Planet. Sci. 44, 221–231.
  22. Ehlers K., El Gorsey A. (1988) Normal and reverse zoning in niningerite – A novel key parameter to the thermal histories of EH-chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta. 52, 877–887.
  23. El Goresy A., Yabuki H., Ehlers K., Woolum D.S., Pernicka E. (1988) Qingzhen and Yamato 691: A tentative alphabet for the EH chondrite clan. Proc. Nation. Inst. Polar Res. 1, 65–101.
  24. Fuchs L.H., Blander M. (1977). Molybdenite in calcium-aluminium-rich inclusions in the Allende meteorite. Geochim. Cosmochim. Acta. 41(8), 1170–1175.
  25. Fujita T., Kojima H., Yanai K. (1999) Origin of metal-troilite aggregates in six ordinary chondrites Antarctic Meteorite Research. Twentythird Symposium on Antarctic Meteorites, NIPR Symposium. 12, 19–35.
  26. Galuskin E.V., Galuskina I.O., Kusz J., Książek M., Vapnik Y., Zieliński G. (2024 in press) Ferrodimolybdenite, FeMo3+2S4 from Daba-Siwaqa, Jordan – the first natural compound of trivalent molybdenum. Mineralogical Magazine, https://doi.org/10.1180/mgm.2024.82
  27. Gross H. (1977). The mineralogy of the Hatrurim Formation Israel. Geol. Surv. Isr. Bull. 70, 1–80.
  28. Guillevic J., le Marouille J.Y., Grandjean D. (1974). Etude structurale de combinaisons sulfurees et seleniees du molybdene. IV. Structures cristallines de CoMo2S4 et de FeMo2S4. Acta Crystallographica. B30, 111–117.
  29. Ivanova M.A., Kononkova N.N., Nazarov M.A. (2000). Rutile and Mn-rich chromite-bearing sulfide nuggets in an unusual inclusion from the Ghubara L5 chondrite 31st Lunar and Planetary Science Conference. #1715.
  30. Jarosewich E. (1990). Chemical analyses of meteorite: a compilation of stony and iron meteorite analyses. Meteoritics 25, 323–337.
  31. Kilburn M.R., Wood B.J. (1997). Metal–silicate partitioning and the incompatibility of S and Si during core formation. Earth Planet. Sci. Lett. 152,139–148.
  32. Komorowski C., El Goresy A., Miyahara M., Boudouma O., Ma C. (2012). Discovery of Hg–Cu-bearing metal-sulfide assemblages in a primitive H-3 chondrite: Towards a new insight in early solar system processes. Earth Planet. Sci. Lett. 349–350, 261–271. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.06.039
  33. Kong P., and Ebihara M. 1997. The origin and nebular history of the metal phase of ordinary chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta. 61: 2317–2329.
  34. Kong P., Ebihara M., Xie X. (1998). Reevaluation of formation of metal nodules in ordinary chondrites. Meteorit. Planet. Sci. 33, 993–998.
  35. Lin Y., Kimura M. (1998). Petrographic and mineralogical study of new melt rocks and a new enstatite chondrite droplet. Meteorit. Planet. Sci. 33, 501–511.
  36. Lorenz C., Kurat G., Brandstätter F., Nazarov M.A. (2003). NWA 1235: A phlogopite-bearing enstatite meteorite. 34th Lunar Planet Sci. Conf. #1211.
  37. Lu Y., Miki T. (2021). Thermodynamics of Solid and Liquid MnS–CrS–FeS Phase in Equilibrium with Molten Fe–Cr–Mn–S Alloy. ISIJ International. 61(9), 2360–2369. https://doi.org/10.2355/isijinternational. ISIJINT-2021-088
  38. Mason B., Jarosewich E. (1967) The Winona meteorite, Geochim. Cosmochim. Acta. 31, 1097–1099. https://doi.org/10.1016/0016-7037(67)90083-X
  39. Murashko M.N, Britvin S.N., Vapnik Y., Polekho- vsky Y.S., Shilovskikh V.V., Anatoly N., Zaitsev A.N., Vereshchagin O.S. (2022). Nickolayite, FeMoP, a new natural molybdenum phosphide. Mineralog. Magazine. 86, 749–757, https://doi.org/10.1180/mgm.2022.52
  40. Odekov T., Muhamed-nazarov S., Ivanov A. (1999). Kunya-Urgench. In: Grossman, J. N. The Meteoritical Bulletin, No. 83, Meteorit. Planet. Sci. 34, 169–186.
  41. Peter J. & Scott S. (1988). Mineralogy, composition, and fluid-inclusion microthermometry of seafloor hydrothermal deposits in the Southern Trough of Guaymas Basin, Gulf of California. Can. Mineral. 26, 567–587.
  42. Rambaldi E. (1976) Trace Element Content of Metals from L-Group Chondrites. Earth Planet. Sci. Lett. 31, 224–238.
  43. Ray D., Ghosh S., Murty S.V.S. (2017). On the possible origin of troilite-metal nodules in the Katol chondrite (L6–7). Meteorit. Planet. Sci. 52, 72–88.
  44. Rubin A, Ma C. (2021). Meteorite Mineralogy. Cambridge University Press.
  45. Rubin A.E. (1985). Impact melt products of chondritic material. Rev. Geophys. 23, 277–300.
  46. Schrader D.L., Lauretta D.S., Connolly jr. H.C., Goreva Y.S., Hill D.H., Domanik K.J., Berger E.L., Yang H., Downs R.T. (2010). Sulfide-rich metallic impact melts from chondritic parent bodies. Meteorit. Planet. Sci. 45(5), 743–758. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.2010.01053.x
  47. Scott E.R.D. (1973). Large metal nodules in ordinary chondrites. Eos Trans. AGU. 54, 1125–1126.
  48. Sears D.W., Kallemeyn G.W., Wasson J.T. (1983). Composition and origin of clasts and inclusions in the Abee enstatite chondrite breccia. Earth Planet. Sci. Lett. 62, 180–192.
  49. Skinner J., Luce D. (1971). Solid solutions of the type (Ca, Mg, Mn, Fe)S and their use as geothennometers for the enstatite chondrites. Am. Mineral. 56, 1269–1296.
  50. Tomkins A.G., Weinberg R.F., Schaefer B.F., Langenda A. (2013). Disequilibrium melting and melt migration driven by impacts: Implications for rapid planetesimal core formation. Geochim. Cosmochim. Acta. 100, 41–59.
  51. Vaqueiro P., Kosidowski M.L., Powell A.V. (2002). Structural Distortions of the Metal Dichalcogenide Units in AMo2S4 (A = V, Cr, Fe, Co) and Magnetic and Electrical Properties. Chem. Mater. 14 (3), 1201–1209.
  52. Wada H., Onoda M., Nozaki H., Kawada I. (1985). The phase relations and homogeneity range of the iron Chevrel compound FexMo6S8–y. J. Less-Common Met. 113, 53–63
  53. Wasson J.-T., Kallemeyn G.W. (1988). Composition of Chondrites. Philos. Trans. R. Soc. A 328, 535–44.
  54. Weyrauch M., Horstmann M., Bischoff A. (2017). Chemical variations of sulfides and metal in enstatite chondrites-Introduction of a new classification scheme. Meteorit. Planet. Sci. 53(3), 394–415. https://doi.org/10.1111/maps.13025
  55. Widom E., Rubin A.E., Wasson J.T. (1986) Composition and formation of metal nodules and veins in ordinary chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta. 50, 1989–1995.
  56. Zhang Y., Sears D.W.G. (1996). The thermometry of enstatite chondrites: A brief review and update. Meteorit. Planet. Sci. 31(5), 647–655. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.1996.tb02038

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».