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Concreción

Concreciones en Torysh , Kazajstán occidental .
Concreciones con forma de lente de la isla en el río Vltava, Praga, República Checa.
Concreción de agregados de Marlstone , Sault Ste. Marie. Marie, Michigan , Estados Unidos.

Una concreción es una masa dura y compacta formada por la precipitación de cemento mineral dentro de los espacios entre partículas, y se encuentra en rocas sedimentarias o suelos . [1] Las concreciones suelen tener forma ovoide o esférica, aunque también se presentan formas irregulares. La palabra 'concreción' se deriva del latín concretio "(acto de) compactar, condensar, congelar, unir", a su vez de con que significa "juntos" y crescere que significa "crecer". [2]

Las concreciones se forman dentro de capas de estratos sedimentarios que ya han sido depositados. Por lo general, se forman temprano en la historia de entierro del sedimento, antes de que el resto del sedimento se endurezca hasta convertirse en roca. Este cemento concrecional a menudo hace que la concreción sea más dura y resistente a la intemperie que el estrato huésped .

Hay que hacer una distinción importante entre concreciones y nódulos . Las concreciones se forman a partir de la precipitación mineral alrededor de algún tipo de núcleo mientras que un nódulo es un cuerpo de reemplazo.

Las descripciones que datan del siglo XVIII atestiguan que las concreciones han sido consideradas durante mucho tiempo como curiosidades geológicas. Debido a la variedad de formas, tamaños y composiciones inusuales, se ha interpretado que las concreciones son huevos de dinosaurios , fósiles de animales y plantas (llamados pseudofósiles ), restos extraterrestres o artefactos humanos .

Orígenes

Roca de concreción con núcleo blanco del Jurásico Medio de Irán

Estudios detallados han demostrado que las concreciones se forman después de que los sedimentos son enterrados pero antes de que el sedimento esté completamente litificado durante la diagénesis . [3] [4] [5] [6] [7] [8] Por lo general, se forman cuando un mineral precipita y cementa un sedimento alrededor de un núcleo, que a menudo es orgánico, como una hoja, un diente, un trozo de concha o un fósil . Por esta razón, los coleccionistas de fósiles suelen romper concreciones abiertas en su búsqueda de especímenes fósiles de animales y plantas. [9] Algunos de los núcleos de concreción más inusuales son los proyectiles , bombas y metralla militares de la Segunda Guerra Mundial , que se encuentran dentro de concreciones de siderita encontradas en una marisma costera inglesa . [10]

Dependiendo de las condiciones ambientales presentes en el momento de su formación, las concreciones pueden crearse mediante crecimiento concéntrico o generalizado. [11] [12] En el crecimiento concéntrico, la concreción crece a medida que capas sucesivas de mineral se precipitan alrededor de un núcleo central. Este proceso da como resultado concreciones aproximadamente esféricas que crecen con el tiempo. En el caso del crecimiento generalizado, la cementación de los sedimentos hospedantes , mediante el relleno de su espacio poroso con minerales precipitados, se produce simultáneamente en todo el volumen del área, que con el tiempo se convierte en una concreción. Las concreciones a menudo quedan expuestas en la superficie por la erosión posterior que elimina el material más débil y no cementado.

Apariencia

Muestras de pequeñas concreciones rocosas encontradas en el Parque Estatal McConnells Mill en Pensilvania.

Las concreciones varían en forma, dureza y tamaño, desde objetos que requieren una lupa para ser claramente visibles [13] hasta cuerpos enormes de tres metros de diámetro y que pesan varios miles de libras. [14] Las concreciones rojas gigantes que se producen en el Parque Nacional Theodore Roosevelt , en Dakota del Norte , tienen casi 3 m (9,8 pies) de diámetro. [15] Se han encontrado concreciones esferoidales, de hasta 9 m (30 pies) de diámetro, erosionándose de la Formación Qasr el Sagha dentro de la depresión de Faiyum en Egipto. [16] Las concreciones se presentan en una amplia variedad de formas, incluidas esferas, discos, tubos y agregados en forma de uvas o pompas de jabón . [17]

Composición

Concreciones esféricas incrustadas en arenisca en el Parque Estatal del Desierto de Anza Borrego en Estados Unidos.

Las concreciones comúnmente están compuestas de un mineral presente como componente menor de la roca huésped. Por ejemplo, las concreciones en areniscas o lutitas se forman comúnmente a partir de un mineral carbonatado como la calcita ; los de las calizas son comúnmente una forma amorfa o microcristalina de sílice , como pedernal , pedernal o jaspe ; mientras que los de esquisto negro pueden estar compuestos de pirita . [18] Otros minerales que forman concreciones incluyen óxidos o hidróxidos de hierro (como goetita y hematita ), [19] [20] dolomita , siderita , [21] ankerita , [22] marcasita , [23] barita , [24] [ 25] y yeso . [26]

Aunque las concreciones a menudo consisten en un solo mineral dominante, [27] pueden estar presentes otros minerales dependiendo de las condiciones ambientales que las crearon. Por ejemplo, las concreciones de carbonato, que se forman en respuesta a la reducción de sulfatos por parte de bacterias , suelen contener porcentajes menores de pirita. [28] Otras concreciones, que se formaron como resultado de la reducción de sulfato microbiano, consisten en una mezcla de calcita, barita y pirita. [29]

Ocurrencia

Vaqueros Formación arenisca con concreciones
Un mosaico de imágenes que muestra esférulas, algunas parcialmente incrustadas, esparcidas sobre granos de suelo (más pequeños) en la superficie marciana .

Las concreciones se encuentran en una variedad de rocas, pero son particularmente comunes en lutitas , limolitas y areniscas . [30] A menudo se parecen exteriormente a fósiles o rocas que parecen no pertenecer al estrato en el que fueron encontrados. [31] Ocasionalmente, las concreciones contienen un fósil, ya sea como núcleo o como un componente que se incorporó durante su crecimiento, pero las concreciones no son fósiles en sí mismas. [18] Aparecen en parches nodulares, concentrados a lo largo de planos de lecho, [18] o sobresaliendo de los acantilados erosionados. [32]

El rover Opportunity ha observado pequeñas concreciones de hematita o esférulas marcianas en el cráter Eagle de Marte. [33]

Tipos de concreción

Las concreciones varían considerablemente en su composición, forma, tamaño y modo de origen.

Concreciones septarianas

Rocas de Moeraki , Nueva Zelanda.
Una rebanada de un nódulo septario típico rico en carbonatos.

Las concreciones septarianas (o nódulos septarias ) son concreciones ricas en carbonatos que contienen cavidades o grietas angulares ( septaria ; sg. septarium , del latín septum "partición, elemento separador", refiriéndose a las grietas o cavidades que separan bloques poligonales de material endurecido). [34] [35] Los nódulos septarianos se encuentran característicamente en rocas de barro ricas en carbonatos. Por lo general, muestran una estructura interna de bloques poliédricos (la matriz ) separados por grietas radiantes llenas de minerales (las septaria) que se estrechan hacia el borde de la concreción. Las grietas radiantes a veces se cruzan con un segundo conjunto de grietas concéntricas. [36] [34] Sin embargo, las grietas pueden ser muy variables en forma y volumen, así como en el grado de contracción que indican. [37] La ​​matriz suele estar compuesta de carbonato arcilloso, como arcilla de hierro, mientras que el relleno de la grieta suele ser calcita. [36] [34] La calcita a menudo contiene una cantidad significativa de hierro (calcita ferroana) y puede tener inclusiones de pirita y minerales arcillosos. La calcita marrón común en septaria también puede estar coloreada por compuestos orgánicos producidos por la descomposición bacteriana de la materia orgánica en los sedimentos originales. [38]

Las concreciones septarianas se encuentran en muchos tipos de lutitas, incluidas limolitas lacustres como el Grupo Beaufort del noroeste de Mozambique, [39] pero se encuentran más comúnmente en lutitas marinas , como la Formación Staffin Shale de Skye , [38] la Arcilla Kimmeridge de Inglaterra, [40] [41] o el Grupo Mancos de Norteamérica. [42]

Comúnmente se piensa que las concreciones crecieron gradualmente desde adentro hacia afuera. La zonificación química y textural en muchas concreciones es consistente con este modelo concéntrico de formación. Sin embargo, la evidencia es ambigua y muchas o la mayoría de las concreciones pueden haberse formado mediante cementación generalizada de todo el volumen de la concreción al mismo tiempo. [43] [44] [38] Por ejemplo, si la porosidad después de la cementación temprana varía a través de la concreción, entonces la cementación posterior llenando esta porosidad produciría una zonificación composicional incluso con una composición uniforme del agua de los poros. [44] Ya sea que la cementación inicial fuera concéntrica o generalizada, existe evidencia considerable de que ocurrió rápidamente y a poca profundidad del entierro. [45] [46] [47] [38] En muchos casos, hay evidencia clara de que la concreción inicial se formó alrededor de algún tipo de núcleo orgánico. [48]

El origen de la septaria rica en carbonatos todavía se debate. Una posibilidad es que la deshidratación endurezca la capa exterior de la concreción y haga que la matriz interior se contraiga hasta agrietarse. [36] [34] La contracción de una matriz aún húmeda también puede tener lugar mediante sinéresis , en la que las partículas de material coloidal en el interior de la concreción se unen gradualmente más fuertemente mientras expulsan agua. [39] Otra posibilidad es que la cementación temprana reduzca la permeabilidad de la concreción, atrapando los fluidos de los poros y creando un exceso de presión de los poros durante el entierro continuo. Esto podría agrietar el interior a profundidades de hasta 10 metros (33 pies). [49] Una teoría más especulativa es que la septaria se forma por fracturas frágiles resultantes de terremotos . [50] Independientemente del mecanismo de formación de grietas, la septaria, al igual que la propia concreción, probablemente se forma a una profundidad de enterramiento relativamente poco profunda de menos de 50 metros (160 pies) [51] y posiblemente tan solo 12 metros (39 pies). ). Las concreciones geológicamente jóvenes de los lechos de Errol de Escocia muestran una textura consistente con la formación de sedimentos floculados que contienen materia orgánica, cuya descomposición dejó pequeñas burbujas de gas (de 30 a 35 micrones de diámetro) y un jabón de sales de ácidos grasos de calcio. La conversión de estos ácidos grasos en carbonato de calcio puede haber promovido la contracción y fractura de la matriz. [46] [38]

Un modelo para la formación de concreciones septarianas en Staffin Shales sugiere que las concreciones comenzaron como masas semirrígidas de arcilla floculada. Las partículas de arcilla coloidal individuales estaban unidas por sustancias poliméricas extracelulares o EPS producidas por bacterias colonizadoras. La descomposición de estas sustancias, junto con la sinéresis del lodo huésped, produjo tensiones que fracturaron el interior de las concreciones mientras aún se encontraban a poca profundidad de enterramiento. Esto sólo fue posible con la colonización bacteriana y la velocidad de sedimentación adecuada. Se formaron fracturas adicionales durante episodios posteriores de enterramiento superficial (durante el Cretácico) o levantamiento (durante el Paleógeno). El agua derivada de la lluvia y la nieve (agua meteórica) se infiltró posteriormente en los lechos y depositó calcita ferroana en las grietas. [38]

Las concreciones septarianas a menudo registran una historia compleja de formación que proporciona a los geólogos información sobre la diagénesis temprana , las etapas iniciales de la formación de roca sedimentaria a partir de sedimentos no consolidados. La mayoría de las concreciones parecen haberse formado en profundidades de entierro donde los microorganismos reductores de sulfato están activos. [41] [52] Esto corresponde a profundidades de enterramiento de 15 a 150 metros (49 a 492 pies) y se caracteriza por la generación de dióxido de carbono, aumento de alcalinidad y precipitación de carbonato de calcio. [53] Sin embargo, hay cierta evidencia de que la formación continúa hasta bien entrada la zona metanogénica debajo de la zona de reducción de sulfato. [54] [38] [42]

Un ejemplo espectacular de concreciones septarianas de cantos rodados , que tienen hasta 3 metros (9,8 pies) de diámetro, son los cantos rodados de Moeraki . Estas concreciones se encuentran erosionándose en lutitas del Paleoceno de la Formación Moeraki expuestas a lo largo de la costa cerca de Moeraki , Isla Sur , Nueva Zelanda . Están compuestos de lodo cementado con calcita con vetas septarias de calcita y raros cuarzos tardíos y dolomita ferrosa . [55] [56] [57] [58] Las concreciones septarianas mucho más pequeñas que se encuentran en la arcilla de Kimmeridge expuestas en los acantilados a lo largo de la costa de Wessex en Inglaterra son ejemplos más típicos de concreciones septarianas. [59]

Concreciones de bala de cañón

Concreciones en Bowling Ball Beach (condado de Mendocino, California, Estados Unidos) erosionadas a partir de lutitas cenozoicas muy inclinadas.

Las concreciones de bala de cañón son grandes concreciones esféricas que se asemejan a balas de cañón. Se encuentran a lo largo del río Cannonball en los condados de Morton y Sioux, Dakota del Norte , y pueden alcanzar los 3 m (9,8 pies) de diámetro. Fueron creados por la cementación temprana de arena y limo con calcita . Concreciones de bala de cañón similares, que tienen hasta 4 a 6 m (13 a 20 pies) de diámetro, se encuentran asociadas con afloramientos de arenisca de la Formación Frontier en el noreste de Utah y el centro de Wyoming . Se formaron por la cementación temprana de arena con calcita. [60] Concreciones de balas de cañón gigantes algo erosionadas y erosionadas, de hasta 6 metros (20 pies) de diámetro, se encuentran en abundancia en " Rock City " en el condado de Ottawa, Kansas . También se encuentran rocas grandes y esféricas a lo largo de la playa de Koekohe, cerca de Moeraki , en la costa este de la Isla Sur de Nueva Zelanda . [61] Los cantos rodados de Moeraki , los cantos rodados de Ward Beach y los cantos rodados de Koutu de Nueva Zelanda son ejemplos de concreciones septarianas, que también son concreciones de bala de cañón. Las grandes rocas esféricas, que se encuentran en la orilla del lago Hurón cerca de Kettle Point, Ontario , y que se conocen localmente como "teteras" , son concreciones típicas de balas de cañón. También se han informado concreciones de balas de cañón en Van Mijenfjorden , Spitsbergen ; cerca de Haines Junction , territorio de Yukon , Canadá ; Tierra de Jameson , Groenlandia Oriental ; cerca de Mecevici, Ozimici y Zavidovici en Bosnia-Herzegovina; en Alaska, en el parque estatal Captain Cook de la península de Kenai , al norte de la playa de Cook Inlet [62] y en la isla Kodiak al noreste de Fossil Beach; [63]

Concreciones de hiato

Concreción de hiato incrustada por briozoos (formas delgadas y ramificadas) y un edrioasteroide ; Formación Kope (Ordovícico superior), norte de Kentucky .
Concreciones de hiato en la base de la Formación Menuha (Cretácico Superior), el Néguev , sur de Israel .

Las concreciones de hiato se distinguen por su historia estratigráfica de exhumación, exposición y nuevo entierro. Se encuentran donde la erosión submarina ha concentrado concreciones diagenéticas tempranas como superficies retrasadas al eliminar los sedimentos de grano fino circundantes. [64] Su importancia para la estratigrafía, la sedimentología y la paleontología fue notada por primera vez por Voigt, quien se refirió a ellos como Hiatus-Konkretionen . [65] "Pausa" se refiere a la ruptura en la sedimentación que permitió esta erosión y exposición. Se encuentran en todo el registro fósil, pero son más comunes durante los períodos en los que prevalecieron las condiciones del mar de calcita , como el Ordovícico , el Jurásico y el Cretácico . [64] La mayoría se forman a partir de rellenos cementados de sistemas de madrigueras en sedimentos siliciclásticos o carbonatados.

Una característica distintiva de las concreciones de hiato que las separa de otros tipos es que a menudo estaban incrustadas por organismos marinos, incluidos briozoos , equinodermos y gusanos tubulares en el Paleozoico [66] y briozoos, ostras y gusanos tubulares en el Mesozoico y Cenozoico. Las concreciones de hiato también suelen ser aburridas significativamente por gusanos y bivalvos. [67]

Concreciones alargadas

Las concreciones alargadas se forman paralelas a los estratos sedimentarios y se han estudiado ampliamente debido a la influencia inferida de la dirección del flujo del agua subterránea de la zona freática (saturada) en la orientación del eje de elongación. [68] [60] [69] [70] Además de proporcionar información sobre la orientación del flujo de fluido pasado en la roca huésped, las concreciones alargadas pueden proporcionar información sobre las tendencias de permeabilidad locales (es decir, estructura de correlación de permeabilidad; variación en la velocidad del agua subterránea, [71] y los tipos de características geológicas que influyen en el flujo.

Las concreciones alargadas son bien conocidas en la formación Kimmeridge Clay del noroeste de Europa. En los afloramientos, donde han adquirido el nombre de "doggers", normalmente tienen sólo unos pocos metros de ancho, pero en el subsuelo se puede ver que penetran hasta decenas de metros de dimensión a lo largo del agujero. Sin embargo, a diferencia de los lechos de piedra caliza, es imposible correlacionarlos consistentemente incluso entre pozos muy espaciados. [ cita necesaria ]

Mármoles Moqui

Mármoles Moqui, concreciones de hematita y goethita, de la arenisca navajo del sureste de Utah. El cubo "W" en la parte superior tiene un tamaño de un centímetro cúbico.

Los mármoles Moqui , también llamados bolas Moqui o "mármoles Moki", son concreciones de óxido de hierro que se pueden encontrar erosionando en gran abundancia en afloramientos de arenisca Navajo en el centro-sur y sureste de Utah. Estas concreciones varían en forma, desde esferas hasta discos, botones, bolas con púas, formas cilíndricas y otras formas extrañas. Varían desde el tamaño de un guisante hasta el tamaño de una pelota de béisbol. [72] [73]

Las concreciones se formaron por precipitación de hierro disuelto en aguas subterráneas. El hierro estaba presente originalmente como una fina película de óxido de hierro que rodeaba los granos de arena en la arenisca Navajo. El agua subterránea que contenía metano o petróleo de lechos rocosos subyacentes reaccionó con el óxido de hierro, convirtiéndolo en hierro reducido soluble . Cuando el agua subterránea que contiene hierro entró en contacto con agua subterránea más rica en oxígeno, el hierro reducido se convirtió nuevamente en óxido de hierro insoluble, que formó las concreciones. [72] [73] [74] Es posible que el hierro reducido formara primero concreciones de siderita que posteriormente se oxidaran. Las bacterias oxidantes del hierro pueden haber influido. [75]

Rocas pop de Kansas

Las rocas pop de Kansas son concreciones de sulfuro de hierro, es decir , pirita y marcasita , o en algunos casos jarosita , que se encuentran en afloramientos del miembro Smoky Hill Chalk de la Formación Niobrara dentro del condado de Gove, Kansas . Por lo general, están asociados con capas delgadas de ceniza volcánica alterada, llamada bentonita , que se encuentran dentro de la creta que comprende el miembro Smoky Hill Chalk. Algunas de estas concreciones encierran, al menos en parte, grandes valvas aplanadas de bivalvos inoceramidas . Estas concreciones varían en tamaño desde unos pocos milímetros hasta 0,7 m (2,3 pies) de largo y 12 cm (0,39 pies) de espesor. La mayoría de estas concreciones son esferoides achatados . Otras "rocas pop" son pequeñas concreciones de pirita policuboides, que miden hasta 7 cm (0,23 pies) de diámetro. Estas concreciones se llaman "rocas pop" porque explotan si se arrojan al fuego. Además, cuando se cortan o martillan, producen chispas y olor a azufre quemado. Al contrario de lo que se ha publicado en Internet, ninguna de las concreciones de sulfuro de hierro que se encuentran en Smoky Hill Chalk Member se creó ni por sustitución de fósiles ni por procesos metamórficos. De hecho, las rocas metamórficas están completamente ausentes en el miembro Smoky Hill Chalk. [76] En cambio, todas estas concreciones de sulfuro de hierro fueron creadas por la precipitación de sulfuros de hierro dentro de un exudado calcáreo marino anóxico después de que se había acumulado y antes de que se hubiera litificado en tiza.

Piedra de hadas Marleka de Stensö en Suecia.

Las concreciones de sulfuro de hierro, como las rocas Kansas Pop, que consisten en pirita y marcasita , no son magnéticas. [77] Por otro lado, las concreciones de sulfuro de hierro, que están compuestas o contienen pirrotita o esmitita, serán magnéticas en diversos grados. [78] El calentamiento prolongado de una concreción de pirita o marcasita convertirá porciones de cualquiera de los minerales en pirrotita, lo que provocará que la concreción se vuelva ligeramente magnética.

Claystones, perros de arcilla y piedras de hadas.

Las concreciones de disco compuestas de carbonato de calcio a menudo se encuentran erosionando las exposiciones de depósitos de lagos interlaminados de limo y arcilla , varved y proglaciares . Por ejemplo, se ha encontrado un gran número de concreciones sorprendentemente simétricas erosionándose a partir de afloramientos de sedimentos de lagos proglaciares cuaternarios a lo largo y en las gravas del río Connecticut y sus afluentes en Massachusetts y Vermont . Dependiendo de la fuente específica de estas concreciones, varían en una variedad infinita de formas que incluyen formas de disco; formas de media luna; formas de relojes; formas cilíndricas o de maza; masas botrioidales; y formas animales. Pueden variar en longitud desde 5,1 cm (2 pulgadas) hasta más de 56 cm (22 pulgadas) y, a menudo, presentan ranuras concéntricas en sus superficies. En el valle del río Connecticut , estas concreciones a menudo se denominan "piedras arcillosas" porque son más duras que la arcilla que las encierra. En las fábricas de ladrillos locales se les llamaba "perros de arcilla", ya sea por su forma animal o porque las concreciones molestaban al moldear los ladrillos. [79] [80] [81] También se han encontrado concreciones similares de carbonato de calcio en forma de disco en el valle del río Harricana en la región administrativa de Abitibi-Témiscamingue de Quebec , y en el condado de Östergötland , Suecia. En Escandinavia se les conoce como "marlekor" ("piedras de hadas"). [82] [83]

gogotes

Concreción de gogotta

Las gogottas  [fr] son ​​concreciones de arenisca encontradas en sedimentos del Oligoceno (~30 millones de años) cerca de Fontainebleau , Francia. Las gogottas han alcanzado precios elevados en las subastas debido a su calidad escultórica. [84]

Ver también

Referencias

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