Введение
Конкреция – это твердая, компактная масса, образованная осаждением минерального цемента между частицами и встречающаяся в осадочных породах или почве. Конкреции часто имеют овальную или сферическую форму, хотя встречаются и неправильные формы. Слово «конкреция» происходит от латинского *concretio* – «уплотнение, сгущение, объединение», образованного от *con* – «вместе» и *crescere* – «расти». Конкреции формируются внутри слоев осадочных отложений, которые уже отложены. Обычно они образуются на ранних стадиях захоронения осадка, до того как основная масса осадка затвердевает в породу. Этот цементирующий состав часто делает конкрецию более твердой и устойчивой к выветриванию, чем вмещающая порода. Важно различать конкреции и конкременты (нодули). Конкреции образуются путем осаждения минералов вокруг какого-либо ядра, в то время как конкремент является телом замещения. Описания, датируемые XVIII веком, свидетельствуют о том, что конкреции издавна считались геологическими диковинами. Благодаря разнообразию необычных форм, размеров и состава, конкреции интерпретировались как яйца динозавров, окаменелости животных и растений (так называемые псевдофоссилии), внеземные обломки или артефакты, созданные человеком.
A concretion is a hard, compact mass formed by the precipitation of mineral cement within the spaces between particles, and is found in sedimentary rock or soil. Concretions are often ovoid or spherical in shape, although irregular shapes also occur. The word 'concretion' is derived from the Latin concretio "(act of) compacting, condensing, congealing, uniting", itself from con meaning "together" and crescere meaning "to grow". Concretions form within layers of sedimentary strata that have already been deposited. They usually form early in the burial history of the sediment, before the rest of the sediment is hardened into rock. This concretionary cement often makes the concretion harder and more resistant to weathering than the host stratum. There is an important distinction to draw between concretions and nodules. Concretions are formed from mineral precipitation around some kind of nucleus while a nodule is a replacement body. Descriptions dating from the 18th century attest to the fact that concretions have long been regarded as geological curiosities. Because of the variety of unusual shapes, sizes and compositions, concretions have been interpreted to be dinosaur eggs, animal and plant fossils (called pseudofossils), extraterrestrial debris or human artifacts.
Происхождение
Подробные исследования показали, что конкреции образуются после захоронения осадочных пород, но до их полной литификации в процессе диагенеза. Обычно они формируются, когда минерал осаждается и цементирует осадок вокруг ядра, которое часто является органическим, например, лист, зуб, фрагмент раковины или окаменелость. По этой причине коллекционеры окаменелостей часто раскалывают конкреции в поисках образцов ископаемых животных и растений. Некоторые из самых необычных ядер конкреций – это военные снаряды, бомбы и осколки времён Второй мировой войны, обнаруженные внутри сидеритовых конкреций в английской прибрежной солончаке. В зависимости от условий окружающей среды в момент их образования, конкреции могут формироваться как концентрическим, так и пронизывающим ростом. При концентрическом росте конкреция увеличивается в размерах за счёт последовательного осаждения слоёв минерала вокруг центрального ядра. Этот процесс приводит к образованию приблизительно сферических конкреций, растущих со временем. В случае пронизывающего роста цементирование вмещающих осадочных пород происходит одновременно по всему объёму за счёт заполнения пор осадка осаждёнными минералами, что со временем приводит к образованию конкреции. Конкреции часто обнажаются на поверхности в результате последующей эрозии, удаляющей более слабый, нецементированный материал.
Внешний вид
Конкреции различаются по форме, твердости и размеру, варьируясь от объектов, которые можно увидеть четко только с помощью лупы, до огромных тел диаметром три метра и весом в несколько тысяч фунтов. Гигантские красные конкреции, встречающиеся в Национальном парке Теодора Рузвельта в Северной Дакоте, имеют почти [укажите диаметр] в диаметре. Сфероидальные конкреции диаметром до [укажите диаметр] были найдены в процессе разрушения формации Каср-эль-Сага в депрессии Файюм в Египте. Конкреции встречаются в самых разнообразных формах, включая сферы, диски, трубки, а также скопления, напоминающие виноград или мыльные пузыри.
Состав
Конкреции обычно состоят из минерала, присутствующего в качестве минорного компонента вмещающей породы. Например, конкреции в песчаниках или сланцах обычно формируются из карбонатного минерала, такого как кальцит; в известняках они обычно представлены аморфной или микрокристаллической формой кремнезема, такой как черт, кремень или яшма; тогда как в черных сланцах они могут состоять из пирита. Другие минералы, формирующие конкреции, включают оксиды или гидроксиды железа (такие как гётит и гематит), доломит, сидерит, анкерит, марказит, барит и гипс. Хотя конкреции часто состоят из одного преобладающего минерала, другие минералы могут присутствовать в зависимости от условий окружающей среды, в которых они образовались. Например, карбонатные конкреции, образующиеся в результате восстановления сульфатов бактериями, часто содержат небольшое количество пирита. Другие конкреции, образовавшиеся в результате микробного восстановления сульфатов, состоят из смеси кальцита, барита и пирита.
Возникновение
Конкреции встречаются в различных породах, но особенно распространены в сланцах, алевритах и песчаниках. Они часто внешне напоминают окаменелости или породы, которые выглядят чужеродными для пласта, в котором они были найдены. Иногда конкреции содержат окаменелость, либо в качестве ядра, либо как компонент, включенный в процессе их роста, но сами конкреции не являются окаменелостями. Они образуются в виде узелковых скоплений, концентрируются вдоль слоистости или выступают из разрушенных склонов обрывов. Небольшие гематитные конкреции или марсианские сферические образования были обнаружены марсоходом Opportunity в кратере Игл на Марсе.
Виды конкреции
Конкреции значительно различаются по своему составу, форме, размерам и способам образования.
Септарийские конкреции
Септарные конкреции (или септарные узелки) – это богатые карбонатом конкреции, содержащие угловатые полости или трещины (септарии; ед. число – септарий, от латинского septum "перегородка, разделяющий элемент", относящееся к трещинам или полостям, разделяющим многоугольные блоки затвердевшего материала). Септарные узлы характерно встречаются в богатых карбонатом глинистых породах. Они обычно демонстрируют внутреннюю структуру, состоящую из полиэдрических блоков (матрицы), разделенных минерально заполненными, расходящимися трещинами (септариями), которые сужаются к периферии конкреции. Расходящиеся трещины иногда пересекаются со вторым набором концентрических трещин. Матрица обычно состоит из глинистого карбоната, такого как глинистый железняк, в то время как трещины обычно заполнены кальцитом. Септарные конкреции встречаются в различных типах глинистых пород, включая лакустриновые глинистые сланцы, такие как группа Бофорта на северо-западе Мозамбика, но наиболее часто они встречаются в морских сланцах, таких как формация Стэффин на острове Скай или группа Манкос в Северной Америке. Общепринято считать, что конкреции росли постепенно изнутри наружу. Химическое и текстурное зонирование во многих конкрециях согласуется с этой концентрической моделью образования. Однако доказательства неоднозначны, и многие или большинство конкреций могли образоваться в результате повсеместного цементирования всего объема конкреции одновременно. Более спекулятивная теория предполагает, что септарии образуются в результате хрупкого разрушения, вызванного землетрясениями. Независимо от механизма образования трещин, септарии, как и сама конкреция, вероятно, формируются на относительно небольшой глубине захоронения – менее чем и, возможно, даже на глубине Геологически молодые конкреции из Errol Beds в Шотландии демонстрируют текстуру, соответствующую образованию из флокулированных осадков, содержащих органическое вещество, распад которого оставил крошечные пузырьки газа (диаметром от 30 до 35 микрон) и мыло из солей кальциевых жирных кислот. Превращение этих жирных кислот в карбонат кальция могло способствовать усадке и растрескиванию матрицы. Это соответствует глубине захоронения в , и характеризуется выделением углекислого газа, повышением щелочности и осаждением карбоната кальция. Однако есть данные, свидетельствующие о том, что образование продолжается даже в метаногенной зоне, расположенной ниже зоны восстановления сульфатов. Гораздо меньшие септарные конкреции, обнаруженные в Киммериджской глине, обнаженной в скалах вдоль побережья Уэссекса в Англии, являются более типичными примерами септарных конкреций.
Конкреции пушечных шаров
Конкреции пушечного шара – это крупные сферические конкреции, напоминающие пушечные ядра. Они встречаются вдоль реки Каннонбол в округах Мортон и Сиу штата Северная Дакота и могут достигать в диаметре. Они образовались в результате раннего цементирования песка и ила кальцитом. Подобные конкреции пушечного шара, достигающие в диаметре, обнаружены в ассоциации с выходами песчаника формации Фронтир на северо-востоке Юты и в центральном Вайоминге. Они сформировались в результате раннего цементирования песка кальцитом. Камни Моераки, валуны Уорд-Бич и валуны Куту в Новой Зеландии являются примерами септарианских конкреций, которые также относятся к конкрециям пушечного шара. Крупные сферические валуны, расположенные на берегу озера Гурон возле Кеттл-Пойнт в провинции Онтарио и известные как «котлы», являются типичными конкрециями пушечного шара. Конкреции пушечного шара также были обнаружены в Ван-Миенфьордене (Шпицберген), вблизи Хайнс-Джанкшен (Юконская территория, Канада), в Джеймсон-Ленд (Восточная Гренландия), в районе Мечевичи, Озимичи и Завидовичи (Босния и Герцеговина), на Аляске в государственном парке Капитана Кука на полуострове Кенай к северу от пляжа Кук-Инлет и на острове Кодиак к северо-востоку от пляжа Фоссил-Бич.
Конкреции гиатуса
Конкреции гиатуса характеризуются своей стратиграфической историей эксгумации, экспозиции и повторного погребения. Они встречаются в местах, где подводная эрозия концентрировала раннедиагенетические конкреции, формируя лаговые поверхности путем вымывания окружающих мелкозернистых осадочных пород. Термин "гиатус" обозначает разрыв в осадконакоплении, который позволил этой эрозии и экспозиции. Они встречаются во всей летописи окаменелостей, но наиболее распространены в периоды, когда преобладали кальцитовые морские условия, такие как ордовик, юрский и меловый периоды. Большинство из них формируется из цементированных заполнителей систем нор в силицикластических или карбонатных отложениях. Отличительной чертой гиатусных конкреций, отличающей их от других типов, является то, что они часто обрастали морскими организмами, включая бриозоев, иглокожих и трубчатых червей в палеозое, а также бриозоев, устриц и трубчатых червей в мезозое и кайнозое. Конкреции гиатуса также часто сильно прорыты червями и двустворчатыми моллюсками.
Вытянутые конкреции
Вытянутые конкреции формируются параллельно осадочным слоям и широко изучались в связи с предполагаемым влиянием направления потока грунтовых вод фреатической (насыщенной) зоны на ориентацию их оси удлинения. Помимо информации об ориентации прошлых потоков флюида в вмещающей породе, вытянутые конкреции могут дать представление о локальных тенденциях проницаемости (то есть о структуре корреляции проницаемости, вариации скорости движения грунтовых вод и типах геологических структур, влияющих на поток). Вытянутые конкреции хорошо известны в формации Кимеридж-Клей в северо-западной Европе. В обнажениях, где они получили название "доггеры", они обычно имеют диаметр всего несколько метров, но в подповерхностных условиях могут проникать на десятки метров вдоль ствола скважины. Однако, в отличие от известняковых пластов, их последовательное сопоставление даже между близко расположенными скважинами невозможно.
Мрамор моки
Мрамор Моки, также называемый шарами Моки или "Moki marbles", – это конкреции оксида железа, которые в большом количестве обнаруживаются при разрушении выходов песчаника Навахо в южно-центральной и юго-восточной части штата Юта. Эти конкреции различаются по форме: от шаров и дисков до пуговиц, шипастых шаров, цилиндров и других причудливых форм. Их размер варьируется от горошины до бейсбольного мяча. Конкреции образовались в результате осаждения железа, растворенного в грунтовых водах. Изначально железо присутствовало в виде тонкой пленки оксида железа, покрывающей песчинки в песчанике Навахо. Грунтовые воды, содержащие метан или нефть из нижележащих слоев горных пород, вступали в реакцию с оксидом железа, превращая его в растворимое восстановленное железо. При контакте железосодержащих грунтовых вод с грунтовыми водами, богатыми кислородом, восстановленное железо вновь превращалось в нерастворимый оксид железа, формируя конкреции. Не исключено, что сначала образовались конкреции сидерита, которые впоследствии окислились. Окисляющие железо бактерии могли также играть определенную роль.
Канзасский поп-рок
Канзасские поп-скалы представляют собой конкреции сульфида железа, то есть пирита и марказита, или в некоторых случаях ярозита, которые встречаются в выходах Смоки-Хилл-Члена мелового горизонта Ниобрара в округе Гоув, штат Канзас. Они обычно ассоциируются с тонкими слоями измененного вулканического пепла, называемого бентонитом, которые встречаются в мелу, составляющем Смоки-Хилл-Член. Некоторые из этих конкреций частично окружают крупные сплющенные створки иноцерамидных двустворчатых моллюсков. Эти конкреции варьируются в размерах от нескольких миллиметров до в длину и в толщину. Большинство из этих конкреций имеют форму уплощенных сфероидов. Другие "поп-скалы" – это небольшие поликубоидные пиритные конкреции диаметром до . Эти конкреции получили название "поп-скалы" из-за того, что они взрываются при бросании в огонь. Кроме того, при разрезании или ударе молотком они производят искры и запах горящей серы. Вопреки информации, опубликованной в интернете, ни одна из железосульфидных конкреций, найденных в Смоки-Хилл-Члене, не образовалась в результате замещения окаменелостей или метаморфических процессов. Фактически, метаморфические породы полностью отсутствуют в Смоки-Хилл-Члене. Вместо этого все эти железосульфидные конкреции образовались в результате осаждения сульфидов железа в аноксичной морской известковой взвеси после ее накопления и до ее литификации в мел. Железосульфидные конкреции, такие как канзасские поп-скалы, состоящие из пирита и марказита, немагнитны. С другой стороны, железосульфидные конкреции, состоящие из пирротита или смитита, или содержащие их, обладают различной степенью намагниченности. Длительный нагрев конкреции пирита или марказита приводит к превращению части минерала в пирротит, что делает конкрецию слегка магнитной.
Глинистые камни, глиняные собаки и сказочные камни
Дисковые конкреции, состоящие из карбоната кальция, часто обнаруживаются при эрозии в обнажениях перемежающихся слоев ила и глины – варвовых проледниковых озерных отложений. Например, большое количество удивительно симметричных конкреций было найдено в обнажениях четвертичных проледниковых озерных отложений вдоль русла реки Коннектикут и в ее гравийных отложениях в штатах Массачусетс и Вермонт. В зависимости от конкретного источника, эти конкреции встречаются в бесконечном разнообразии форм, включая дисковидные, серповидные, в форме часов, цилиндрические или булавовидные, ботриоидальные массы и формы, напоминающие животных. Их размер варьируется от до более чем , и они часто демонстрируют концентрические бороздки на поверхности. В долине реки Коннектикут эти конкреции часто называют "глиняными камнями", поскольку они тверже окружающей их глины. На местных кирпичных заводах их называли "глиняными собаками" либо из-за их формы, напоминающей животных, либо потому, что конкреции мешали формованию кирпичей. Подобные дисковидные карбонатные конкреции также были найдены в долине реки Харрикана в административном регионе Абитиби-Темискаминге провинции Квебек, а также в округе Эстергётланд, Швеция. В Скандинавии они известны как "марлекор" ("каменные бусины" или "сказочные камни").
Гоготы
Гоготы (геология) – это песчаные конкреции, найденные в отложениях олигоценового возраста (~30 миллионов лет) вблизи Фонтенбло, Франция. Гоготы пользовались высоким спросом на аукционах благодаря своему сходству со скульптурами.