結石

コンクリーションは、粒子間の空間内で鉱物セメントが沈殿して形成される硬くて密集した塊で、堆積岩や土壌に見られます。^[1]コンクリーションは卵形または球形であることが多いですが、不規則な形状のものもあります。「コンクリーション」という言葉は、ラテン語の concretio「圧縮、凝縮、凝固、結合（行為）」に由来し、conは「一緒に」、crescere は「成長する」を意味します。^[2]

コンクリーションは、すでに堆積した堆積層の層内で形成されます。コンクリーションは通常、堆積物の埋没史の初期、つまり堆積物の残りの部分が岩石に固まる前に形成されます。このコンクリーションセメントによって、コンクリーションはホスト地層よりも硬くなり、耐風化性が増すことがよくあります。

コンクリーションとノジュールの間には重要な違いがあります。コンクリーションはある種の核の周囲に鉱物が沈殿して形成されるのに対し、ノジュールは核の代わりとなる物体です。

18 世紀に遡る記述は、コンクリーションが長い間地質学上の珍奇な物とみなされてきたという事実を証明しています。コンクリーションは、その多様な珍しい形、大きさ、組成のため、恐竜の卵、動物や植物の化石(疑似化石と呼ばれる)、地球外の残骸、または人間の遺物であると解釈されてきました。

詳細な研究により、コンクリーションは堆積物が埋まった後、続成作用で堆積物が完全に石化する前に形成されることが実証されています。^{[3] [4] [5] [6] [7] [8]}これらは通常、鉱物が沈殿して、葉、歯、貝殻の一部、化石などの有機物である核の周りの堆積物を固めるときに形成されます。このため、化石収集家は化石動物や植物の標本を探す際にコンクリーションを壊すことがよくあります。^[9]最も珍しいコンクリーション核のいくつかは、イギリス沿岸の塩性湿地で見つかった菱鉄鉱コンクリーション内で見つかった第二次世界大戦の軍用砲弾、爆弾、および榴散弾です。^[10]

形成時の環境条件によって、コンクリーションは同心円状成長または浸透状成長のいずれかによって形成される。^{[11] [12]}同心円状成長では、コンクリーションは中心核の周囲に鉱物の沈殿物が連続的に層を成すことにより成長する。このプロセスの結果、時間とともに成長するほぼ球形のコンクリーションとなる。浸透状成長の場合、沈殿した鉱物によってホスト堆積物の隙間が満たされることによるセメント化が、その領域全体で同時に起こり、やがてコンクリーションとなる。コンクリーションは、その後の侵食によって、より弱いセメント化されていない物質が除去され、表面に露出することが多い。

コンクリーションの形状、硬度、サイズは様々で、拡大鏡がないとはっきり見えないもの^[13]から、直径3メートル、重さが数千ポンドもある巨大なものまであります^{[14] 。}ノースダコタ州のセオドア・ルーズベルト国立公園に見られる巨大な赤いコンクリーションは、直径がほぼ3メートル（9.8フィート）あります^[15]。直径9メートル（30フィート）にもなる球状コンクリーションが、エジプトのファイユーム低地内のカスル・エル・サガ層から浸食されて発見されています^{[16] 。コンクリーションは、球形、円盤形、管形、ブドウ状またはシャボン玉状の}集合体など、多種多様な形状で発生します^[17]。

コンクリーションは一般に、母岩の微量成分として存在する鉱物で構成されています。たとえば、砂岩や頁岩のコンクリーションは一般に方解石などの炭酸塩鉱物で形成されます。石灰岩のコンクリーションは一般にチャート、フリント、ジャスパーなどの非晶質または微結晶のシリカで形成されます。一方、黒色頁岩のコンクリーションは黄鉄鉱で構成されている場合があります。^{[18]コンクリーションを形成するその他の鉱物には、鉄の酸化物または水酸化物（}ゲーサイトやヘマタイトなど）、^{[19] [20]}ドロマイト、菱鉄鉱、^[21]アンカーライト、 [ ^22]白鉄鉱、 [ ^23]重晶石、^{[24] [25]}および石膏などがあります。^[26]

コンクリーションは単一の主要な鉱物で構成されることが多いが^[27] 、それを生成した環境条件に応じて他の鉱物が存在することもある。例えば、細菌による硫酸塩の還元に反応して形成される炭酸塩コンクリーションには、しばしば微量の黄鉄鉱が含まれる。^{[28]微生物による}硫酸塩の還元の結果として形成される他のコンクリーションは、方解石、重晶石、黄鉄鉱の混合物で構成される。^[29]

コンクリーションはさまざまな岩石に見られますが、特に頁岩、シルト岩、砂岩に多く見られます。^[30]それらは外見上、発見された地層に属していないように見える化石や岩石によく似ています。^[31]時折、コンクリーションには化石が核として、または成長中に組み込まれた成分として含まれていますが、コンクリーション自体は化石ではありません。^[18]それらは結節状の斑点として現れ、層理面に沿って集中し、^[18]または風化した崖の側面から突き出ています。^[32]

火星のイーグルクレーターでは、オポチュニティ探査車によって小さな赤鉄鉱の凝集体、あるいは火星球状体が観測されている。^[33]

コンクリーションは、その組成、形状、大きさ、起源の様式がかなり多様です。

セプタリアン結節は、炭酸塩に富む結節で、角張った空洞や亀裂（セプタリア、単数形はセプタリウム、ラテン語のseptum「仕切り、分離要素」に由来し、硬化した物質の多角形のブロックを分離する亀裂や空洞を指す）を含む。^{[34] [35]}セプタリアン結節は、炭酸塩に富む泥岩に特徴的に見られる。典型的には、結節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）で区切られた多面体ブロック（マトリックス）の内部構造を示す。放射状の亀裂は、時には2番目の同心円状の亀裂と交差する。^{[36] [34]}しかし、亀裂は、形状や体積、およびそれらが示す収縮の程度が非常に多様である可能性がある。^[37]マトリックスは通常、粘土鉄鉱石などの粘土質炭酸塩で構成され、亀裂充填物は通常方解石である。^{[36] [34]}方解石には鉄分が多く含まれていることが多く（鉄方解石）、黄鉄鉱や粘土鉱物の包有物があることもあります。セプタリアによく見られる茶色の方解石は、元の堆積物中の有機物が細菌によって分解されて生成された有機化合物によって着色されていることもあります。^[38]

セプタリアンコンクリーションは、モザンビーク北西部のボーフォート層などの湖沼 シルト岩を含む多くの種類の泥岩に見られますが、 ^[39]最も一般的に見られるのは、スカイ島のスタッフィン頁岩層、^[38]イングランドのキメリッジ粘土、^{[40] [41]}または北アメリカのマンコス層^[42]などの海成頁岩です。

一般的に、コンクリーション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。多くのコンクリーションの化学的および組織的ゾーニングは、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、またはほとんどのコンクリーションは、コンクリーション全体の体積が同時に浸透性セメント化されることによって形成された可能性があります。 ^{[43] [44] [38]}たとえば、初期のセメント化後の空隙率がコンクリーション全体で異なる場合、この空隙を埋める後のセメント化により、均一な間隙水の組成であっても、組成ゾーニングが生成されます。^[44]最初のセメント化が同心円状であったか浸透性であったかにかかわらず、それが急速に、そして埋没深度が浅い場所で発生したというかなりの証拠があります。^{[45] [46] [47] [38]}多くの場合、最初のコンクリーションが何らかの有機核の周囲に形成されたという明確な証拠があります。^[48]

炭酸塩を多く含むセプタリアの起源については、いまだ議論が続いている。一つの可能​​性としては、脱水によってコンクリーションの外殻が硬化すると同時に、内部のマトリックスが収縮して亀裂が入ったというものがある。^{[36] [34]}まだ湿っているマトリックスの収縮は、シネレシスによって起こる可能性もある。シネレシスでは、コンクリーション内部のコロイド状物質の粒子が徐々に強く結合し、水を排出する。^[39]もう1つの可能性としては、早期のセメント化によってコンクリーションの浸透性が低下し、間隙流体が閉じ込められ、埋没が続く間に過剰な間隙水圧が生じるというものである。これにより、深さ10メートル（33フィート）ほどの浅いところでも内部に亀裂が生じる可能性がある。^{[49]より推測的な説としては、}地震による脆性破壊によってセプタリアが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かかわらず、セプタリアはコンクリーション自体と同様に、50メートル（160フィート）未満の比較的浅い埋没深度で形成される可能性が高い^[51]。おそらく12メートル（39フィート）ほどの深さで形成される。スコットランドのエロール層の地質学的に若いコンクリーションは、有機物を含む凝集した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、その崩壊により、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った。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壊が促進された可能性がある。^{[46] [38]}

スタッフィン頁岩におけるセプタリアン・コンクリーションの形成に関するモデルのひとつは、コンクリーションが凝集した粘土の半硬質塊として始まったことを示唆している。個々のコロイド粘土粒子は、コロニー化したバクテリアによって生成された細胞外ポリマー物質またはEPSによって結合していた。これらの物質の崩壊とホスト泥の分離によって、まだ浅い埋没深度にあるコンクリーションの内部に亀裂が生じる応力が発生した。これは、バクテリアのコロニー化と適切な堆積速度によってのみ可能であった。その後の浅い埋没（白亜紀）または隆起（古第三紀）の間に、さらなる亀裂が形成された。雨や雪（天水）から得られた水が後に層に浸透し、亀裂に鉄方解石を堆積させた。^[38]

セプタリアン・コンクリーションは複雑な形成史を記録していることが多く、地質学者に、固結していない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します。ほとんどのコンクリーションは、硫酸塩還元微生物が活発な埋没深度で形成されたようです。^{[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、アルカリ度の上昇、炭酸カルシウムの沈殿が特徴です。^[53]ただし、硫酸塩還元帯の下のメタン生成帯まで形成が続いているという証拠がいくつかあります。^{[54] [38] [42]}

直径が3メートル（9.8フィート）にもなる巨石セプタリアン・コンクリーションの見事な例として、モエラキ・ボルダーズが挙げられます。これらのコンクリーションは、ニュージーランド南島の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発見されました。方解石で固められた泥と方解石のセプタリアン鉱脈、およびまれに後期段階の石英と鉄を含むドロマイトで構成されています。^{[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で発見されたはるかに小さなセプタリアン・コンクリーションは、セプタリアン・コンクリーションのより典型的な例です。^[59]

キャノンボール・コンクリーションは、砲弾に似た大きな球状のコンクリーションである。これらはノースダコタ州モートン郡とスー郡内のキャノンボール川沿いで発見され、直径は3メートル（9.8フィート）に達することもある。これらは方解石による砂とシルトの初期の固結によって形成された。直径が4～6メートル（13～20フィート）にもなる同様のキャノンボール・コンクリーションが、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露頭に関連して発見されている。これらは砂が方解石によって初期の固結によって形成された。^[60]直径が6メートル（20フィート）にもなる、やや風化と浸食を受けた巨大なキャノンボール・コンクリーションが、カンザス州オタワ郡の「ロック・シティ」で大量に発見されている。ニュージーランド南島の東海岸にあるモエラキ近くのコエコヘビーチ沿いでは、大きくて球状の岩も見つかっている。^[61]ニュージーランドのモエラキ・ボルダー、ワードビーチ・ボルダー、コウトゥ・ボルダーは、セプタリアン・コンクリーションの例で、これもまた砲弾コンクリーションである。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つかり、地元では「ケトル」と呼ばれている大きな球状の岩は、典型的な砲弾コンクリーションである。砲弾コンクリーションは、スピッツベルゲン島のヴァン・ミエンフィヨルデン、カナダのユーコン準州のヘインズジャンクション付近、東グリーンランドのジェイムソンランド、ボスニア・ヘルツェゴビナのメチェヴィチ、オジミチ、ザビドヴィチ付近でも報告されている。アラスカ州キーナイ半島キャプテンクック州立公園のクックインレットビーチの北側^[62]とコディアック島のフォッシルビーチの北東にあります。^{[63]このタイプのコンクリーションはルーマニアでも発見されており、そこでは}トロヴァントとして知られています。^{[64] [65]}

ハイエイタス・コンクリーションは、地層の露出、露出、再埋没の履歴によって区別される。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、ラグ面として初期の続成作用のコンクリーションが集中した場所で発見される。 ^{[66]地層学、堆積学、古生物学におけるその重要性は、フォークトによって初めて指摘され、彼はこれを}ハイエイタス・コンクリーションと呼んだ。^[67]「ハイエイタス」とは、この侵食と露出を可能にした堆積の中断を指す。これらは化石記録の至る所で発見されているが、オルドビス紀、ジュラ紀、白亜紀など、方解石の海の状態が優勢だった時期に最もよく見られる。^[66]ほとんどは、珪質砕屑物または炭酸塩堆積物の巣穴システムの固まった充填物から形成される。

他の種類のものと異なるヒアタス・コンクリーションの特徴は、古生代にはコケムシ、棘皮動物、チューブワームなどの海洋生物によって覆われていることである^[68] 。中生代と新生代にはコケムシ、カキ、チューブワームなどの海洋生物によって覆われていることも特徴である。ヒアタス・コンクリーションには、虫や二枚貝によって大きく穿孔されていることもよくある^{[69] 。}

細長いコンクリーションは堆積層と平行に形成され、飽和帯地下水の流れの方向が伸長軸の方向に影響を及ぼすと推測されるため、広範囲に研究されてきました。^{[70] [60] [71] [72]細長いコンクリーションは、母岩内の過去の流体の流れの方向に関する情報を提供することに加えて、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） についての洞察を提供することができます。

細長いコンクリーションは、北西ヨーロッパのキンメリッジ粘土層でよく知られています。露頭では「ドガー」という名前が付けられていますが、通常は幅が数メートルしかありませんが、地下では、穴に沿って数十メートルまで浸透しているのが見られます。ただし、石灰岩層とは異なり、近接した井戸間でも一貫して相関関係を示すことは不可能です。^{[引用が必要]}

モキ・マーブルは、モキ・ボールまたは「モキ・マーブル」とも呼ばれ、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つかる酸化鉄の凝結物である。これらの凝結物の形状は、球形から円盤、ボタン、スパイクボール、円筒形、その他の奇妙な形までさまざまである。豆粒大から野球ボール大までさまざまである。^{[74] [75]}

このコンクリーションは、地下水に溶解した鉄の沈殿によって形成された。鉄はもともと、ナバホ砂岩の砂粒を取り囲む薄い酸化鉄の膜として存在していた。下層の岩盤からのメタンや石油を含む地下水が酸化鉄と反応し、溶解性の還元鉄に変換された。鉄を含む地下水がより酸素に富んだ地下水と接触すると、還元鉄は不溶性の酸化鉄に戻り、コンクリーションが形成された。^{[74] [75] [76]還元鉄が最初に}菱鉄鉱コンクリーションを形成し、その後酸化された可能性がある。鉄酸化細菌が役割を果たした可能性がある。^[77]

カンザス州のポップ ロックは、硫化鉄、すなわち 黄鉄鉱や白鉄鉱、または場合によってはジャロサイトの結石で、カンザス州ゴーブ郡内のニオブララ層のスモーキーヒル白亜層部の露頭で発見されています。これらは通常、スモーキー ヒル白亜層部層を構成する白亜層内に存在する、ベントナイトと呼ばれる変質した火山灰の薄い層に関連しています。これらの結石のいくつかは、少なくとも部分的に、イノセラムス二枚貝の大きく扁平な貝殻を内包しています。これらの結石の大きさは、長さが数ミリメートルから、最大で 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) まであります。これらの結石のほとんどは扁平な球状体です。その他の「ポップ ロック」は、直径が 7 cm (0.23 フィート) もある小さな多直方体の黄鉄鉱の団塊です。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、切ったり、ハンマーで叩いたりすると、火花が散り、硫黄の臭いがします。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 チョーク層で見つかった硫化鉄団塊は、化石の置換や変成作用によって生成されたものではありません。実際、スモーキー ヒル チョーク層には変成岩はまったくありません。^[78]代わりに、これらの硫化鉄団塊はすべて、無酸素の海水石灰質軟泥が堆積した後、石灰化してチョークになる前に、硫化鉄が沈殿して生成されました。

カンザスポップロックのような硫化鉄の団塊は、黄鉄鉱と白鉄鉱で構成されており、非磁性です。^[79]一方、磁硫鉄鉱またはスマイサイトのいずれかで構成されるか、それらを含む硫化鉄の団塊は、さまざまな程度で磁性があります。^[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換され、団塊はわずかに磁性を帯びるようになります。

炭酸カルシウムからなる円盤状結石は、しばしば、層状のシルトと粘土、縞状の氷河湖畔堆積物の露出部から浸食されて発見される。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の砂利沿いや砂利の中にある第四紀の氷河湖畔堆積物の露頭から、驚くほど対称的な多数の結石が浸食されて発見されている。これらの結石の具体的な発生源によって、円盤状、三日月形、時計形、円筒形または棍棒形、ブドウ状塊、動物のような形など、無限に多様な形状をとる。長さは 2 インチ (5.1 cm) から 22 インチ (56 cm) 以上まで様々で、表面に同心円状の溝が見られることが多い。コネチカット川流域では、これらの結石は周囲の粘土よりも硬いため、しばしば「粘土岩」と呼ばれる。地元のレンガ工場では、動物のような形をしていたため、またはコンクリートがレンガを成形する際に邪魔だったため、それらは「粘土犬」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コンクリートは、}ケベック州アビティビ・テミスカマング行政地域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、それらは「マーレコール」（「妖精の石」）として知られています。^{[84] [85]}

ゴゴット [fr]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）の堆積物中に発見された砂岩の団塊である。ゴゴットは彫刻のような品質のため、オークションで高値がついた。^[86]

• ボウリング ボール ビーチ – 米国カリフォルニア州メンドシノ郡のビーチ
• カリケ、別名カルクリート – 乾燥および半乾燥土壌中の炭酸カルシウムをベースとした堆積物の凝集体
• チャンプ島 – ロシア、フランツ・ヨシファ諸島の島
• 続成作用 – 堆積後に堆積物に生じる物理化学的変化
•  ロンドン自然史博物館の恐竜蝸牛の痕跡化石
• どろだんご – 土と水を混ぜて繊細な光沢のある球体を作る日本の芸術
• 石膏クラスト – 石膏の割合が高い硬化した土壌層。乾燥土壌および半乾燥土壌のCaSO _4結石
• クレルクスドルプ球体 – 天然の団塊のような岩石団塊
• 火星の球状物 – 火星で発見された小さな酸化鉄の球状物
• モエラキ ボルダーズ – ニュージーランドのオタゴ海岸にある大きな球状の岩
• マッシュルーム ロック州立公園 – アメリカ合衆国カンザス州の州立公園
• 団塊（地質学）  - 周囲の堆積物や岩石とは対照的な組成を持つ鉱物の小さな塊。代わりの物体。コンクリーションと混同しないでください。
• ロック シティ、カンザス – アメリカ合衆国カンザス州にある公園フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• 洞窟生成物 - 水中の鉱物が堆積して洞窟内に形成された構造物。CaCO ₃

ウィキメディア・コモンズには、コンクリーションに関連するメディアがあります。

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• ホキアンガ観光協会、およびコウトゥ ボルダーズ ボウリングの試合に参加しませんか? およびコウトゥ ボルダーズ、ホキアンガ港、ノースランド、ニュージーランド 砲弾の固まりの高画質写真。
• Irna、2006、自然にはできないこと、パートIV：石の球体 2016年3月3日にWayback Machineにアーカイブされました
• Irna, 2007a, 石のボール：フランスにも！ 2015-07-13 にWayback Machineでアーカイブ
• Irna、2007b、スロバキア、チェコ共和国、ポーランドの石球 2008-03-15 にWayback Machineでアーカイブ
• Katz, B.、1998、Concretions Digital West Media、Inc.
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• McCollum, A., nd, Sand Concretions from Imperial Valley、アメリカ人アーティストが保管している記事のコレクション。
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• テッサ・クムンドゥロス：ルーマニアの不気味な「生きた石」は幻想的であり、完全に本物です。サイエンス^{アラート。2020年12月25日：}ルーマニアのコステシュティ、ウルメット、その他の場所にあるトロヴァンツについて