1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 67, № 12, 2022

Геохимия, 2022, T. 67, № 12, стр. 1201-1215

Условия образования пентландита (FexNi1 – x)9S8 и хизлевудита Ni3S2 в палласите сеймчан и в железном метеорите Дронино

Н. Р. Хисина a, *, Д. Д. Бадюков a, **

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
Москва, ул. Косыгина, 119, Россия

* E-mail: khisina@gmail.com
** E-mail: badyukov@geokhi.ru

Поступила в редакцию 17.02.2022
После доработки 02.04.2022
Принята к публикации 12.04.2022

Аннотация

Сульфидные и металл-сульфидные образования в межзерновых прожилках палласита Сеймчан и в нодуле в железном метеорите Дронино исследованы методом сканирующей электронной микроскопии (SEM). Выявлено два типа ассоциаций, содержащих Fe,Ni-сульфиды, но различающихся по микроструктуре и фазовому составу. (1) Сульфидные образования, содержащие пентландит (FexNi1 –x)9S8 и хизлевудит (Ni3S2), которые развиваются по первичным зернам троилита, образуя каймы. (2) Металл-сульфидные образования, состоящие из троилита, пентландита и металлического никеля. Металл-сульфидные образования имеют необычную сетчатую структуру, которая состоит из изолированных зерен троилита, окруженных волокнистыми срастаниями троилита, пентландита и металлического никеля. Сульфидные и металл-сульфидные ассоциации характеризуют твердофазные равновесия в низкотемпературной области Fe–Ni–S фазовой диаграммы (Т < 875°C). Между тем, в прожилках Сеймчана наблюдается жидкостная несмесимость фосфатного и металл-сульфидного расплавов, которая характеризует локальное ударное плавление вещества прожилков при температурах >1500°C. В соответствии с FeNi–FeS фазовой диаграммой, затвердевание металл – сульфидной жидкости должно происходить при температуре 988°С с образованием FeNi + FeS эвтектических срастаний. Несоответствие фазового состава и микроструктуры металл-сульфидных срастаний в Сеймчане и Дронино составу и микроструктуре эвтектических срастаний свидетельствуют о модифицировании металл-сульфидной эвтектики с появлением низкотемпературной ассоциации FeS + пентландит (FexNi1 –x)9S8 + Ni. Предположено, что ассоциации троилит + пентландит + хизлевудит и троилит + пентландит + Ni возникли в метеоритах Сеймчан и Дронино в результате длительного низкотемпературного взаимодействия между троилитом и контактирующим FeNi металлом, которое протекало в земной обстановке при участии грунтовых вод. Предложены электрохимические реакции взаимодействия метеоритного вещества с циркулирующими по трещинам частично диссоциированными водными растворами, объясняющие появление в паласситах и железных метеоритах вторичных сульфидных фаз – пентландита (FexNi1 –x)9S8 и хизлевудита Ni3S2. Земное выветривание как механизм происхождения фазовых ассоциаций троилит + пентландит + + хизлевудит и троилит + пентландит + Ni(металл) согласуется с высокой степенью коррозии вещества метеоритов Сеймчан и Дронино, которая выражена интенсивным развитием Fe-оксид/гидроксидных кайм и появлением в Дронино вторичных гидратированных минералов.

Ключевые слова: палласит Сеймчан, железный метеорит Дронино, металл-сульфидные срастания, FeS–NiS эвтектика, пентландит, хизлевудит, троилит, гипергенные преобразования, водные изменения, микроструктура

Список литературы

  1. Косяков В.И., Синякова Е.Ф., Шестаков В.А. (2003) Зависимость фугитивности серы от состава фазовых ассоциаций системы Fe–FeS–NiS–Ni при 873 К. Геохимия. (5), 730-740.

  2. Kosyakov V.I., Sinyakova E.F., Shestakov V.A. (2003) Dependence of sulfur fugacity on the composition of phase associations in the Fe–FeS–NiS–Ni system at 873 K. Geochem. Int. 41(7), 660-669.

  3. Рипп Г.С., Шарыгин В.В., Избродин И.А., Рагозин А.Л., Хромова Е.А. (2017) Минералогия и геохимия железного метеорита Yakut (IIAB), Бурятия. 200-й Ежегодный Съезд Российского Минералогического Общества, Санкт-Петербург. 2, 311-313.

  4. Светлов А.В., Макаров Д.В., Потапов С.С., Некипелов Д.А., Селезнев С.Г., Маслобоев В.А. (2017) Исследование выщелачивания вкрапленных медно-никелевых руд при их взаимодействии с шахтными водами. Вестник МГТУ. 1/2, 165-176.

  5. Теплякова С.Н., Лоренц К.А., Иванова М.А., Кононкова Н.Н., Аносова М.О., Рязанцев К.М. (2018) Минералогия силикатных включений в железном метеорите группы IIE Эльга. Геохимия. (1), 1-25.

  6. Teplyakova S.N., Lorenz C.A., Ivanova M.A., Kononkova N.N., Anosova M.O., Ryazantsev K.M., Kostitsin Yu.A. (2018) Mineralogy of silicate inclusions in the Elga IIE iron meteorite. Geochem. Int. 56(1), 1-23.

  7. Федорова З.Н., Синякова Е.Ф. (1993) Экспериментальное исследование физико-химических условий образования пентландита. Геология и геофизика. 34, 24-92

  8. Хисина Н.Р., Бадюков Д.Д., Сенин В.Г., Бурмистров А.А. (2020) Признаки локального ударного плавления в метеорите Сеймчан. Геохимия. 65(9), 849-860.

  9. Khisina N.R., Badyukov D.D., Senin V.G., Burmistrov A.A. (2020) Evidence for local shock melting in Seymchan meteorite. Geochem. Int. 58(9), 994-1003.

  10. Хисина Н.Р., Вирт Р., Абдрахимов А.А. (2019) Жидкостная несмесимость в областях локального ударного плавления метеорита Эльга. Геохимия. 64(8), 837-847.

  11. Khisina N.R., Wirth R., Abdrakhimov A.A. (2019) Liquid immiscibility in reions of localized shock-induced melting in the Elga meteorite. Geochem. Int. 57, 903-911

  12. Хисина Н.Р., Бадюков Д.Д., Вирт Р. (2016) Микроструктура, наноминералогия и локальная химия криптокристаллических космических сферул. Геохимия. (1), 78-88.

  13. Khisina N.R., Badyukov D.D., Wirth R. (2016) Microstructure, nanomineralogy and local chemistry of cryptocrystalline cosmic spherules. Geochem. Int. 54(1), 68-77.

  14. Чуканов Н.В., Пеков И.В., Левицкая Л.А., Задов А.Е. (2008) Дрониноит Mg3Fe3+Cl(OH)8·2H2O – новый минерал группы гидроталькита из выветрелого метеорита Дронино. Записки РМО. 137(6), 38-46.

  15. Bevan A.W., Downes P.J., Thompson M. (2001) Little Minnie Greek, an L4(S2) ordinary chondritic meteorite from Western Australia. J. Roy. Soc. Western Australia 84, 149-152.

  16. Boesenberg J.S., Delaney J.S., Hewins R.H. (2012). A petrological and chemical re-examination of main group pallasite formation. Geochim. Cosmochim. Acta. 89, 134-158.

  17. Brearly A.J. (2006). The action of water. In: “Meteorites and the early Solar system II” (eds. Lauretta D.S. and McSween H.Y.) Univ. of Arizona Press, Tucson. 584-624.

  18. Britvin S.N., Krivovichev S.V., Armbruster T. (2016) Ferromerrillite, Ca9NaFe2+(PO4)7, a new mineral from the Martian meteorites, and some insights into merrillite–tuite transformation in shergottites. Eur. J. Mineral. 28, 125-136.

  19. Brusnitsyna E.V., Muftakheltdinova R.F., Yakovlev G.A., Grokhovsky V.I. (2019) The octahedrite and pallasite parts metallographic comparison of the Seymchan meteorite. 82nd Annual Meeting of Meteoritic Society 2019, (LPI Contrib. No 2157), #6481.

  20. Buchwald V.F. (1977) The mineralogy of iron meteorites. In: Philos. Trans. R. Soc. A. 286(1336), 453-491.

  21. Bullock E.S., Grady M., Gounelle M., Russell S.S. (2007). Fe–Ni Sulphides as Indicators of Alteration in CM Chondrites. In: 38th LPSC. Houston, Texas, USA. 2057.pdf

  22. Chudinovskikh L., Boehler R. (2007) Eutectic melting in the system Fe–S to 44 GPa. Earth Planet Sci Lett. 257, 97-103.

  23. Fowler-Gerace N.A. (2014) Textural and geochemical investigation of Springwater pallasite olivine. Thesis of Master of Applied Science. Univ. of Toronto, 64 p.

  24. Fowler-Gerace N.A., Tait K.T., Moser D.E., Barker I., Tian B.Y. (2016). Aligned olivine in the Springwater pallasite. Meteorit. Planet. Sci. 51, 1125-1135.

  25. Fritz J., Greshake A., Fernandes V.F. (2017) Revising the shock classification of meteorites. Meteorit. Planet. Sci. 52, 1216-1232.

  26. Grokhovsky V.I., Ustyugov V.F., Badyukov D.D., Nazarov M.A. (2005) Dronino: An Ancient Iron Meteorite Shower in Russia. In: 36th LPSC, abstract #1692.

  27. Grokhovsky V.I., Oshtrakh M.I., Milder O.B., Semionkin V.A. (2006) Mӧssbauer spectroscopy of iron meteorite Dronino and products of its corrosion. Hyperfine Interactions. 166, 671-677.

  28. Hamann C., Hecht L., Ebert M., Wirth R. (2013) Chemical projectile-target interaction and liquid immiscibility in impact glass from the Wabar craters, Saudi Arabia. Geochim. Cosmochim. Acta. 121, 291-310.

  29. Hamann C., Fazio A., Ebert M., Hecht L., Wirth R., Folco L., Deutsch A., Reinold W.U. (2018) Silicate liquid immiscibility in impact melts. Meteorit. Planet. Sci. 53, 1594-1632.

  30. Harries D., Langenhorst F. (2013) The nanoscale mineralogy of Fe,Ni sulfides in pristine and metamorphosed CM and CM/CI-like chondrites: Tapping a petrogenetic record. Meteorit. Planet. Sci. 48, 879-903.

  31. Harries D., Zolensky M.E. (2016) Mineralogy of iron sulfides in CM1 and CI1 lithologies of the Kaidun breccia: Records of extreme to intense hydrothermal alteration. Meteorit. Planet. Sci. 51, 1096-1109.

  32. Kichanov S.E., Kozlenko D.P., Lukin E.V., Rutkauska A.V., Krasavin E.A., Rozanov A.Y. et al. (2018). A neutron tomography study of the Seymchan pallasite. Meteorit. Planet. Sci. 53(10), 2155-2164.

  33. Kitakaze A., Machida T., Komatsu R. (2016) Phase relations in the Fe–Ni–S system from 875 to 650°C. Can. Mineral. 54, 1175-1186.

  34. LeClerc M.D. (2015) Cosmochemistry of iron meteorites; trace element composition of metal and sulfide phases. PhD Thesis, Earth Science and Engineering, Imperial College London, 323 p.

  35. Litasov K. (2021) Detailed mineralogy and trace element chemistry of Dronino iron meteorite: a pentlandite and heazlewoodite issue. 52nd Lunar and Planetary Sci. Conf. (LPI Contrib. No.1445) 2548.pdf.

  36. Mittlefehldt D., McCoy T., Goodrich C., Kracher A. (1998) Non-Chondritic Meteorites from Asteroidal Bodies. (Ed J.J. Papike). In: Planetary Materials. 4-7.

  37. Oshtrakh M.L., G.A. Yakovlev, V.I. Grokhovsky, V.A. Semionkin. (2016) Re-examination of Dronino iron meteorite and its weathering products using Mossbauer spectroscopy with a high velocity resolution. Hyperfine Interactions, 237-242.

  38. Oshtrakh M.I., Grokhovsky V.I., Petrova E.V., Larionov M.Yu., Goryunov M.V., Semionkin V.A. (2013) Mössbauer spectroscopy with a high velocity resolution applied for the study of meteoritic iron-bearing minerals. J. Mol. Struct. 1044, 268-278.

  39. Pekov I.V., Perchiazzi N., Merlino S., Kalachev V.N., Mellini M., Zadov A.E. (2007) Chukanovite, Fe2(CO3)(OH)3Cl a new mineral from the weathering iron meteorite Dronino. Eur. J. Mineral. 19, 891-898

  40. Petrova E.V., Maksimova A.A., Chukin A.V., Oshtrakh M.I. (2019) Variations in olivine extracted from two different fragments of Seymchan Main Group Pallasite. 81st Annual Meeting of the Meteoritical Society 2018 (LPI Contrib. No. 2067) 6094.pdf.

  41. Rubin A.E. (1997) Mineralogy of meteorite groups. Meteorit. Planet. Sci. 32, 231-247.

  42. Ryzhenko B., Kennedy G.C. (1973) The effect of pressure on the eutectic in the system Fe–FeS. Am. J. Sci. 273, 803-810.

  43. Schrader D.L., Zega T.J. (2019) Petrographic and compositional indicators of formation and alteration conditions from LL chondrite sulfides. Geochim. Cosmochim. Acta. 264, 165-179.

  44. Schrader D.L., Davidson J., McCoy T.J. (2016) Widespread evidence for high temperature formation of pentlandite in chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta. 189, 359-376.

  45. Semenenko V.P., Perron C. (2005). Shock-melted material in the Krymka LL3.1 chondrite: Behavior of the opaque minerals. Meteorit. Planet. Sci. 40, 173.

  46. Sharma R., Chang Y. 1979. Thermodynamics and phase relationships of transition metal-sulfur systems: Part III. Thermodynamic properties of the Fe–S liquid phase and the calculation of the Fe–S phase diagram. Metall. Mater. Trans. Section B. 10, 103-108.

  47. Sharp T.G., DeCarli P.S. (2006) Shock effects in meteorites. In Meteorites and the Early Solar System II (eds. D.S. Lauretta and H.Y. McSween). Univ. Arizona Press, 653-677.

  48. Sharygin V.V. (2020) Mineralogy of silicate-natrophosphate immiscible inclusion in Elga IIE iron meteorite. Minerals. 10, 437-466.

  49. Stewart A.J., Schmidt M.W., van Westrenen W., Liebske C. (2007) Mars: a new core crystallization regime. Science. 316, 1323-1325.

  50. Stoffler D., Bischoff A., Buchwald V., Rubin A.E. (1988) Shock effects in meteorites. In Meteorites and the Early Solar System (eds. J.F. Kerridge and M.S. Matthews) Univ. of Arizona, Tuscon, 165-202.

  51. Sugaki A., Kitakaze A.K. (1998) High form of pentlandite and its thermal stability. Am. Mineral. 83, 133-140.

  52. Tomkins A.G., Weinberg R.F., Schaefer B.F., Langendam A. (2013) Disequilibrium melting and melt migration driven byimpacts: implications for rapid planetesimal core formation. Geochim. Cosmochim. Acta 100, 4-59.

  53. Van Niekerk D., Greenwood R.C., Franchi I.A., Scott E.R.D., Keil K. (2007). Seymchan: a main group pallasite–not an iron meteorite. Meteorit. Planet Sci. 42, A154.

  54. Van Roosbroek N., Hamann C., McKibbin S., Greshake A., Wirth R., Pittarello L., Hecht L., Claeys P., Debaille V. (2017) Immiscible silicate liquids and phosphoran olivine in Netschaevo IIE silicate: analogue for planetesimal core-mantle boundaries. Geochim. Cosmochim. Acta. 197, 378-395.

  55. Xie X., Chen M., Zhai S., Wang F. (2014) Eutectic metal + + troilite + Fe–Mn–Na phosphate + Al-free chromite assemblage in shock-produced chondritic melt of the Yanzhuang chondrite. Meteorit. Planet. Sci. 49(12), 2290-2304.

  56. Xie X., Chen M. Yanzhuang meteorite: mineralogy and shock metamorphism. (2020) Springer, Southern publishing and media Guangdong science & technology press. 276 p.

  57. Yang J., Goldstein J.I., Scott E.R.D. (2010). Main-group pallasites: Thermal history, relationship to IIIAB irons, and origin. Geochim. Cosmochim. Acta. 74, 4471-4492.

  58. Zolensky M.E., Le L. (2003). Iron-nickel sulfide compositional ranges in CM chondrites: No simple plan. 34th LPSC. (abstract #1235) CD-ROM.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал