凝結

セプタリアン団塊（またはセプタリアン結節）は、角張った空洞または亀裂（セプタリア、単数形セプタリウム、ラテン語のseptum「仕切り、分離要素」に由来し、硬化した多角形のブロックを分離する亀裂または空洞を指す）を含む炭酸塩に富む団塊である。^{[ 34 ] [ 35 ]}セプタリアン結節は、特徴的に炭酸塩に富む泥岩に見られる。通常、多面体ブロック（マトリックス）の内部構造は、団塊の縁に向かって細くなる鉱物で満たされた放射状の亀裂（セプタリア）によって分離されている。放射状の亀裂は、同心円状の亀裂の2番目のセットと交差することがある。^{[ 36 ] [ 34 ]}ただし、亀裂は形状と体積、およびそれが示す収縮の程度において非常に多様である。^{[ 37 ]}基質は一般的に粘土質炭酸塩（粘土鉄鉱石など）で構成され、亀裂充填物は通常方解石である。^{[ 36 ] [ 34 ]}方解石にはしばしば多量の鉄（鉄含有方解石）が含まれており、黄鉄鉱や粘土鉱物の包有物を含むことがある。セプタリアによく見られる褐色の方解石は、元の堆積物中の有機物の細菌分解によって生成された有機化合物によって着色されている場合もある。^{[ 38 ]}

セプタリアン団塊は、モザンビーク北西部のボーフォート層群^{[ 39 ]}のような湖成シルト岩を含む多くの種類の泥岩に見られますが、最も一般的には、スカイ島のスタフィン頁岩層^{[ 38 ]}、イングランドのキメリッジ粘土^{[ 40 ] [ 41 ]}、または北米のマンコス層群^{[ 42 ]}のような海洋頁岩に見られます。

一般的に、団塊は内側から外側に向かって徐々に成長したと考えられています。多くの団塊に見られる化学的および組織的なゾーニングは、この同心円状の形成モデルと一致しています。しかし、証拠は曖昧であり、多くの、あるいはほとんどの団塊は、団塊全体の体積が同時に広範囲にセメント化されて形成された可能性があります。 ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 38 ]}例えば、初期のセメント化後の多孔性が団塊全体で変化する場合、この多孔性を埋める後のセメント化は、間隙水の組成が均一であっても、組成ゾーニングを生み出します。^{[ 44 ]}初期のセメント化が同心円状であったか広範囲であったかにかかわらず、それが急速に浅い埋没深度で起こったというかなりの証拠があります。^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 38 ]}多くの場合、初期の団塊は何らかの有機核の周りに形成されたという明確な証拠があります。^{[ 48 ]}

炭酸塩に富む隔壁の形成については、いまだ議論が続いている。一つの可能​​性として、脱水によって凝結体の外殻が硬化し、内部の基質が収縮して亀裂が生じるというものがある。^{[ 36 ] [ 34 ]}まだ湿っている基質の収縮は、凝結体内部のコロイド状物質の粒子が徐々に強く結合し、同時に水分を排出する離水によっても起こる可能性がある。 ^{[ 39 ]}もう一つの可能​​性として、初期のセメント化によって凝結体の透水性が低下し、間隙水が閉じ込められ、埋没が続く間に過剰な間隙水圧が生じるというものがある。これにより、深さ10メートル（33フィート）という浅いところで内部に亀裂が生じる可能性がある。^{[ 49 ]}より推測的な理論としては、隔壁は地震による脆性破壊によって形成されるというものがある。^{[ 50 ]}亀裂形成のメカニズムに関わらず、隔壁は、団塊自体と同様に、50 メートル (160フィート)未満^{[ 51 ]}、場合によっては12 メートル (39フィート)という比較的浅い埋没深度で形成される可能性が高い。スコットランドのエロール層の地質学的に若い団塊は、有機物を含む凝集堆積物から形成されたものと一致するテクスチャを示しており、その分解により、小さな気泡 (直径 30 ～ 35 ミクロン) とカルシウム脂肪酸塩の石鹸が残された。これらの脂肪酸が炭酸カルシウムに変換されたことで、マトリックスの収縮と破砕が促進された可能性がある。^{[ 46 ] [ 38 ]}   

スタフィン頁岩中の隔壁状団塊の形成に関するモデルの一つは、団塊が凝集した粘土の半硬質の塊として始まったことを示唆している。個々のコロイド状粘土粒子は、コロニーを形成した細菌によって生成された細胞外ポリマー物質（EPS）によって結合されていた。これらの物質の分解と宿主泥の離水により、浅い埋没深度にある間に団塊の内部を破砕する応力が生じた。これは細菌のコロニー形成と適切な堆積速度によってのみ可能であった。浅い埋没（白亜紀）または隆起（古第三紀）のその後のエピソード中に、追加の亀裂が形成された。雨や雪（天水）由来の水が後に地層に浸透し、亀裂に鉄質方解石を沈殿させた。^{[ 38 ]}

セプタリアン団塊は、地質学者に未固結堆積物から堆積岩が形成される初期段階である初期続成作用に関する情報を提供する複雑な形成履歴を記録することが多い。ほとんどの団塊は、硫酸還元微生物が活発な埋没深度で形成されたようである。^{[ 41 ] [ 52 ]}これは、15～150メートル（49～492フィート）の埋没深度に相当し、二酸化炭素の生成、アルカリ度の増加、炭酸カルシウムの沈殿を特徴とする。^{[ 53 ]}しかし、硫酸還元帯の下にあるメタン生成帯まで形成が続いているという証拠もある。^{[ 54 ] [ 38 ] [ 42 ]} 

直径が最大3 メートル (9.8 フィート)にもなる巨礫隔壁団塊の壮観な例として、モエラキ巨礫群がある。これらの団塊は、ニュージーランド南島モエラキ近郊の海岸沿いに露出しているモエラキ層の暁新世泥岩から浸食されて見られる。これらは方解石で固められた泥で構成され、方解石の隔壁脈とまれに後期の石英と鉄ドロマイトが含まれている。^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}イングランドのウェセックス海岸沿いの崖に露出しているキメリッジ粘土層に見られるはるかに小さな隔壁団塊は、隔壁団塊のより典型的な例である。^{[ 59 ]}

キャノンボール団塊は、大砲の弾に似た大きな球状の団塊です。これらはノースダコタ州のモートン郡とスー郡にあるキャノンボール川沿いに見られ、直径は3メートル（9.8フィート）に達することがあります。これらは方解石による砂とシルトの初期のセメント化によって形成されました。同様のキャノンボール団塊は、直径が4～6メートル（13～20フィート）にもなり、ユタ州北東部とワイオミング州中央部のフロンティア層の砂岩の露頭に関連して見られます。これらは方解石による砂の初期のセメント化によって形成されました。^{[ 60 ]}カンザス州オタワ郡の「ロックシティ」には、直径が6メートル（20フィート）にもなる、やや風化して侵食された巨大なキャノンボール団塊が多数存在します。ニュージーランド南島の東海岸、モエラキ近くのコエコヘ海岸沿いにも、大きくて球状の岩塊が見られます。^{[ 61 ]}ニュージーランドのモエラキ岩塊、ワードビーチ岩塊、コウトゥ岩塊は、セプタリアン団塊の例であり、砲弾団塊でもあります。オンタリオ州ケトルポイント近くのヒューロン湖岸で見られる大きな球状の岩は、地元では「ケトル」として知られており、典型的な砲弾団塊です。砲弾団塊は、スピッツベルゲン島のヴァンミエンフィヨルド、カナダのユーコン準州ヘインズジャンクション付近、東グリーンランドのジェームソンランド、ボスニア・ヘルツェゴビナのメチェヴィチ、オジミチ、ザヴィドヴィチ付近でも報告されています。アラスカ州では、ケナイ半島のキャプテン・クック州立公園のクック湾北岸[ ^{62 ]と}コディアック島のフォッシルビーチ北東^{[ 63 ]}にこの種の凝結物が見られる。ルーマニアでもこのタイプの凝結物が見られ、トロヴァントと呼ばれている^{[ 64 ] [ 65 ] 。}    

堆積間隙結石は、地層の隆起、露出、再埋没の歴史によって区別されます。これらは、海底侵食によって周囲の細粒堆積物が洗い流され、初期続成作用の結石がラグ面として集中した場所で見られます。 ^{[ 66 ]}地層学、堆積学、古生物学におけるその重要性は、最初にフォークトによって指摘され、彼はそれらを堆積間隙結石と呼びました。^{[ 67 ]}「堆積間隙」とは、この侵食と露出を可能にした堆積の中断を指します。これらは化石記録全体にわたって見られますが、オルドビス紀、ジュラ紀、白亜紀など、方解石海環境が優勢だった時代に最も一般的です。^{[ 66 ]}ほとんどは、珪砕屑性または炭酸塩堆積物中の巣穴システムのセメント化された充填物から形成されます。

間隙結石を他のタイプと区別する特徴は、古生代にはコケムシ類、棘皮動物、管棲ゴカイなどの海洋生物が付着していることが多く^{[ 68 ]}、中生代および新生代にはコケムシ類、カキ、管棲ゴカイが付着していることが多い点である。間隙結石は、ゴカイや二枚貝によって大きく穿孔されていることも多い^{[ 69 ] 。}

細長い団塊は堆積層に平行に形成され、地下水流動方向が伸長軸の向きに及ぼす影響が推測されるため、広範囲にわたって研究されてきました。 ^{[ 70 ] [ 60 ] [ 71 ] [ 72 ]}細長い団塊は、母岩内の過去の流体流動の向きに関する情報を提供するだけでなく、局所的な透水性の傾向（すなわち、透水性相関構造、地下水流速の変化、 ^{[ 73 ]}および流れに影響を与える地質学的特徴の種類）についての洞察も提供できます。

北西ヨーロッパのキンメリッジ粘土層では、細長い団塊がよく知られている。露頭では「ドッガー」という名前が付けられており、通常は幅が数メートル程度だが、地下では孔の長手方向に数十メートルまで貫入しているのが観察される。しかし、石灰岩層とは異なり、たとえ間隔が近い井戸であっても、これらの団塊を一貫して相関させることは不可能である。

モキマーブル（モキボールまたは「モキマーブル」とも呼ばれる）は、ユタ州中南部および南東部のナバホ砂岩の露頭から大量に浸食されて見られる酸化鉄の団塊です。これらの団塊は、球形から円盤形、ボタン形、棘のある球形、円筒形、その他の奇妙な形まで、さまざまな形状をしています。大きさはエンドウ豆大から野球ボール大まで様々です。^{[ 74 ] [ 75 ]}

団塊は、地下水に溶けていた鉄の沈殿によって形成された。鉄はもともと、ナバホ砂岩中の砂粒を囲む薄い酸化鉄の膜として存在していた。下層の岩盤からメタンや石油を含む地下水が酸化鉄と反応し、可溶性の還元鉄に変化した。鉄を含む地下水が酸素を多く含む地下水と接触すると、還元鉄は不溶性の酸化鉄に変化し、団塊が形成された。^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}還元鉄が最初に菱鉄鉱の団塊を形成し、その後酸化された可能性もある。鉄酸化細菌が役割を果たした可能性がある。^{[ 77 ]}

カンザスポップロックは、カンザス州ゴーブ郡のニオブララ層のスモーキーヒル白亜層の露頭で見られる、硫化鉄（黄鉄鉱や白鉄鉱など）または場合によってはジャロサイトの団塊です。これらは通常、スモーキーヒル白亜層を構成する白亜層中に存在する、ベントナイトと呼ばれる変質した火山灰の薄い層と関連しています。これらの団塊のいくつかは、少なくとも部分的に、イノセラムス二枚貝の大きな扁平な殻を包み込んでいます。これらの団塊の大きさは、長さが数ミリメートルから最大0.7メートル（2.3フィート） 、厚さが12センチメートル（0.39フィート）まで様々です。これらの団塊のほとんどは扁球形です。その他の「ポップロック」は、直径が最大7 cm (0.23フィート)にもなる小さな多立方体の黄鉄鉱団塊です。これらの団塊は、火の中に投げ込むと爆発するため、「ポップロック」と呼ばれています。また、切断したりハンマーで叩いたりすると、火花が出て硫黄の燃える臭いがします。インターネットで公開されている情報とは異なり、スモーキー ヒル 白亜層で見られる硫化鉄団塊は、化石の置換や変成作用によって形成されたものではありません。実際、スモーキー ヒル 白亜層には変成岩は全く存在しません。^{[ 78 ]}代わりに、これらの硫化鉄団塊はすべて、堆積した後、白亜に固まる前に、無酸素の海洋石灰質軟泥の中で硫化鉄が沈殿することによって形成されました。      

カンザスポップロックスのような、黄鉄鉱と白鉄鉱からなる硫化鉄団塊は非磁性である。^{[ 79 ]}一方、磁硫鉄鉱またはスミサイトから構成されるか、またはそれらを含む硫化鉄団塊は、程度の差こそあれ磁性を持つ。^{[ 80 ]}黄鉄鉱または白鉄鉱の団塊を長時間加熱すると、いずれかの鉱物の一部が磁硫鉄鉱に変化し、団塊がわずかに磁性を持つようになる。

炭酸カルシウムからなる円盤状の団塊は、層状になったシルトと粘土、年縞、氷河湖堆積物の露出部から浸食されて出てくることがよくあります。例えば、マサチューセッツ州とバーモント州のコネチカット川とその支流沿いや砂礫層には、第四紀の氷河湖堆積物の露頭から、驚くほど対称的な団塊が多数浸食されて出ています。これらの団塊は、その発生源によって、円盤状、三日月状、時計状、円筒形または棍棒状、ブドウ状、動物状など、実に多様な形状をしています。長さは5.1cmから56cm以上まで様々で、表面には同心円状の溝が見られることがよくあります。コネチカット川流域では、これらの団塊は、それを囲む粘土よりも硬いため、「クレイストーン」と呼ばれることがよくあります。地元のレンガ工場では、動物のような形をしているため、あるいはレンガの成形時に邪魔になるため、「粘土の犬」と呼ばれていました。^{[ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]}同様の円盤状の炭酸カルシウムの凝結物は、ケベック州のアビティビ・テミスカミング行政区のハリカナ川渓谷や、スウェーデンのエステルイェートランド県でも発見されています。スカンジナビアでは、「妖精の石」として知られています。^{[ 84 ] [ 85 ]}    

ゴゴットは、フランスのフォンテーヌブロー近郊の漸新世（約3000万年前）の堆積物中に見られる砂岩の団塊です。ゴゴットは彫刻のような美しさから、オークションで高値で取引されています。^{[ 86 ]}