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詳しい研究によって、堆積物が埋積した後、[[続成作用]]により完全に岩石化([[:en:Lithification|lithification]])する前の段階でコンクリ―ションが起こることが分かっている<ref>{{Cite journal|title=The Moeraki Boulders; anatomy of some septarian concretions|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/55/3/398/97797/the-moeraki-boulders-anatomy-of-some-septarian|journal=Journal of Sedimentary Research|date=1985-05-01|issn=1527-1404|pages=398–406|volume=55|issue=3|doi=10.1306/212F86E3-2B24-11D7-8648000102C1865D|language=en|first1=P.|last1=Dale|first2=C. A.|last2=Landis|first3=J. R.|last3=Boles}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Isotopic evidence for origin of the Moeraki septarian concretions, New Zealand|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/59/2/272/113809/isotopic-evidence-for-origin-of-the-moeraki|journal=Journal of Sedimentary Research|date=1989-03-01|issn=1527-1404|pages=272–279|volume=59|issue=2|doi=10.1306/212F8F6C-2B24-11D7-8648000102C1865D|language=en|first1=James R.|last1=Boles|first2=Geoffrey D.|last2=Thyne}}</ref><ref>{{Cite journal|title=The geochemistry of concretions from the Kimmeridge Clay Formation of southern and eastern England|journal=Sedimentology|date=1991|issn=1365-3091|pages=79–106|volume=38|issue=1|doi=10.1111/j.1365-3091.1991.tb01856.x|language=en|first=I. C.|last=Scotchman|bibcode=1991Sedim..38...79S}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Mozley |first1=Peter S. |last2=Burns |first2=Stephen J. |title=Oxygen and Carbon Isotopic Composition of Marine Carbonate Concretions: An Overview |journal=SEPM Journal of Sedimentary Research |date=1993 |volume=63 |doi=10.1306/D4267A91-2B26-11D7-8648000102C1865D |url=https://www.researchgate.net/publication/279585759 |access-date=2021-08-19}}</ref><ref>{{cite journal|title=Calcite-Cemented Concretions in Cretaceous Sandstone, Wyoming and Utah, U.S.A.|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/73/3/462/99315/calcite-cemented-concretions-in-cretaceous|journal=Journal of Sedimentary Research|date=2003-05-01|issn=1527-1404|pages=462–483|volume=73|issue=3|doi=10.1306/111602730462|language=en|first1=Kitty L.|last1=Milliken|first2=M. Dane|last2=Picard|first3=Earle F.|last3=McBride|bibcode=2003JSedR..73..462M}}</ref><ref>{{cite journal|title=Internal structure and mode of growth of elongate calcite concretions: Evidence for small-scale, microbially induced, chemical heterogeneity in groundwater|journal=GSA Bulletin|date=2005-11-01|issn=0016-7606|pages=1400–1412|volume=117|issue=11–12|doi=10.1130/B25618.1|language=en|first1=J. Matthew|last1=Davis|first2=Peter S.|last2=Mozley|bibcode=2005GSAB..117.1400M}}</ref>。典型的には、主に植物の葉、生物の歯、貝殻、化石などの[[有機物]]を核として鉱物が沈殿していき塊となる。そのため、化石を収集する者はコンクリ―ションを割って生物標本を探すことがしばしばある<ref>{{cite book |last1=Prothero |first1=Donald R. |last2=Schwab |first2=Fred |title=Sedimentary geology : an introduction to sedimentary rocks and stratigraphy |date=2004 |publisher=W.H. Freeman |location=New York |isbn=0716739054 |page=118 |edition=2nd}}</ref>。珍しいものでは、イギリスの海岸地帯の塩性湿地で第二次世界大戦中の砲弾を核とする[[菱鉄鉱]]コンクリ―ションが見つかる例がある<ref>{{cite journal|title=Complex cementation textures and authigenic mineral assemblages in Recent concretions from the Lincolnshire Wash (east coast, UK) driven by Fe(0) to Fe(II) oxidation|url=http://iugspace.iugaza.edu.ps/xmlui/bitstream/handle/20.500.12358/26050/Al-Aghaetal1995RecentconcretionsfromtheWash.pdf?sequence=1&isAllowed=y|journal=Journal of the Geological Society|date=1995-02-01|issn=0016-7649|pages=157–171|volume=152|issue=1|doi=10.1144/gsjgs.152.1.0157|language=en|first1=J.|last1=Esson|first2=C. D.|last2=Curtis|first3=S. D.|last3=Burley|first4=M. R.|last4=Al-AGHA |bibcode=1995JGSoc.152..157A |s2cid=129359274|archive-url=https://web.archive.org/web/20191213005520/http://iugspace.iugaza.edu.ps/xmlui/bitstream/handle/20.500.12358/26050/Al-Aghaetal1995RecentconcretionsfromtheWash.pdf?sequence=1&isAllowed=y|archive-date=2019-12-13|url-status=dead}}</ref>。
詳しい研究によって、堆積物が埋積した後、[[続成作用]]により完全に岩石化([[:en:Lithification|lithification]])する前の段階でコンクリ―ションが起こることが分かっている<ref>{{Cite journal|title=The Moeraki Boulders; anatomy of some septarian concretions|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/55/3/398/97797/the-moeraki-boulders-anatomy-of-some-septarian|journal=Journal of Sedimentary Research|date=1985-05-01|issn=1527-1404|pages=398–406|volume=55|issue=3|doi=10.1306/212F86E3-2B24-11D7-8648000102C1865D|language=en|first1=P.|last1=Dale|first2=C. A.|last2=Landis|first3=J. R.|last3=Boles}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Isotopic evidence for origin of the Moeraki septarian concretions, New Zealand|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/59/2/272/113809/isotopic-evidence-for-origin-of-the-moeraki|journal=Journal of Sedimentary Research|date=1989-03-01|issn=1527-1404|pages=272–279|volume=59|issue=2|doi=10.1306/212F8F6C-2B24-11D7-8648000102C1865D|language=en|first1=James R.|last1=Boles|first2=Geoffrey D.|last2=Thyne}}</ref><ref>{{Cite journal|title=The geochemistry of concretions from the Kimmeridge Clay Formation of southern and eastern England|journal=Sedimentology|date=1991|issn=1365-3091|pages=79–106|volume=38|issue=1|doi=10.1111/j.1365-3091.1991.tb01856.x|language=en|first=I. C.|last=Scotchman|bibcode=1991Sedim..38...79S}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Mozley |first1=Peter S. |last2=Burns |first2=Stephen J. |title=Oxygen and Carbon Isotopic Composition of Marine Carbonate Concretions: An Overview |journal=SEPM Journal of Sedimentary Research |date=1993 |volume=63 |doi=10.1306/D4267A91-2B26-11D7-8648000102C1865D |url=https://www.researchgate.net/publication/279585759 |access-date=2021-08-19}}</ref><ref>{{cite journal|title=Calcite-Cemented Concretions in Cretaceous Sandstone, Wyoming and Utah, U.S.A.|url=https://pubs.geoscienceworld.org/sepm/jsedres/article-abstract/73/3/462/99315/calcite-cemented-concretions-in-cretaceous|journal=Journal of Sedimentary Research|date=2003-05-01|issn=1527-1404|pages=462–483|volume=73|issue=3|doi=10.1306/111602730462|language=en|first1=Kitty L.|last1=Milliken|first2=M. Dane|last2=Picard|first3=Earle F.|last3=McBride|bibcode=2003JSedR..73..462M}}</ref><ref>{{cite journal|title=Internal structure and mode of growth of elongate calcite concretions: Evidence for small-scale, microbially induced, chemical heterogeneity in groundwater|journal=GSA Bulletin|date=2005-11-01|issn=0016-7606|pages=1400–1412|volume=117|issue=11–12|doi=10.1130/B25618.1|language=en|first1=J. Matthew|last1=Davis|first2=Peter S.|last2=Mozley|bibcode=2005GSAB..117.1400M}}</ref>。典型的には、主に植物の葉、生物の歯、貝殻、化石などの[[有機物]]を核として鉱物が沈殿していき塊となる。そのため、化石を収集する者はコンクリ―ションを割って生物標本を探すことがしばしばある<ref>{{cite book |last1=Prothero |first1=Donald R. |last2=Schwab |first2=Fred |title=Sedimentary geology : an introduction to sedimentary rocks and stratigraphy |date=2004 |publisher=W.H. Freeman |location=New York |isbn=0716739054 |page=118 |edition=2nd}}</ref>。珍しいものでは、イギリスの海岸地帯の塩性湿地で第二次世界大戦中の砲弾を核とする[[菱鉄鉱]]コンクリ―ションが見つかる例がある<ref>{{cite journal|title=Complex cementation textures and authigenic mineral assemblages in Recent concretions from the Lincolnshire Wash (east coast, UK) driven by Fe(0) to Fe(II) oxidation|url=http://iugspace.iugaza.edu.ps/xmlui/bitstream/handle/20.500.12358/26050/Al-Aghaetal1995RecentconcretionsfromtheWash.pdf?sequence=1&isAllowed=y|journal=Journal of the Geological Society|date=1995-02-01|issn=0016-7649|pages=157–171|volume=152|issue=1|doi=10.1144/gsjgs.152.1.0157|language=en|first1=J.|last1=Esson|first2=C. D.|last2=Curtis|first3=S. D.|last3=Burley|first4=M. R.|last4=Al-AGHA |bibcode=1995JGSoc.152..157A |s2cid=129359274|archive-url=https://web.archive.org/web/20191213005520/http://iugspace.iugaza.edu.ps/xmlui/bitstream/handle/20.500.12358/26050/Al-Aghaetal1995RecentconcretionsfromtheWash.pdf?sequence=1&isAllowed=y|archive-date=2019-12-13|url-status=dead}}</ref>。


[[泥岩]]中の炭酸塩コンクリーションも生物起源と考えられ、例えば有機物中の炭素と海水中のカルシウムなどが結合し炭酸カルシウム（[[方解石]]）となり、これら鉱物が沈殿してできる。その形成速度は数週間 - 数か月程度と考えられている{{Sfn|Yoshida ''et al.''|2018}}。炭素成分が結合しきるまで続き、核となる化石が大きいほど大きくなるとされる。
[[泥岩]]中の炭酸塩コンクリーションも生物起源と考えられ、例えば有機物中の炭素と海水中のカルシウムなどが結合し炭酸カルシウム（[[方解石]]）となり、これら鉱物が沈殿してできる。その形成速度は数週間 - 数か月程度と考えられている<ref>{{Cite journal |last=Yoshida |first=H. |coauthors=Ujihara, A.; Minami, M.; Asahara,Y.; Katsuta, N.; Yamamoto, K.; Sirono, S.; Maruyama, I.; Nishimoto S.; Metcalfe, R. |year=2016 |title=Early post-mortem formation of carbonate concretions around tusk-shells over week-month timescales |journal=Scientific Reports |volume=5 |issue=14123. |doi=10.1038/srep14123 }}</ref>。炭素成分が結合しきるまで続き、核となる化石が大きいほど大きくなるとされる。


[[砂岩]]中のコンクリーションの成因ははっきりしないが、水の蒸発による無機的な沈殿と考えられている。
[[砂岩]]中のコンクリーションの成因ははっきりしないが、水の蒸発による無機的な沈殿と考えられている。
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== 組成 ==
== 組成 ==
コンクリーションのセメント物質はふつう、母岩に少量含まれる鉱物である。砂岩や[[頁岩]]中のコンクリ―ションは[[方解石]]などの炭酸塩鉱物からなる。[[石灰岩]]のものは[[チャート]]、[[燧石]]、[[碧玉]]のような[[アモルファス|非晶質]]や微晶質([[:en:Microcrystalline|microcrystalline]])の[[石英]]。なお、黒色頁岩のものは[[黄鉄鉱]]からなる場合がある{{sfn|Prothero|Schwab|2004|p=118}}。他には[[赤鉄鉱]]や[[針鉄鉱]]などの[[酸化鉄]]や[[水酸化鉄]]<ref>{{cite journal |last1=Busigny |first1=Vincent |last2=Dauphas |first2=Nicolas |title=Tracing paleofluid circulations using iron isotopes: A study of hematite and goethite concretions from the Navajo Sandstone (Utah, USA) |journal=Earth and Planetary Science Letters |date=February 2007 |volume=254 |issue=3–4 |pages=272–287 |doi=10.1016/j.epsl.2006.11.038|bibcode=2007E&PSL.254..272B }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Parry |first1=W.T. |title=Composition, nucleation, and growth of iron oxide concretions |journal=Sedimentary Geology |date=January 2011 |volume=233 |issue=1–4 |pages=53–68 |doi=10.1016/j.sedgeo.2010.10.009|bibcode=2011SedG..233...53P }}</ref>、[[苦灰石]]、[[菱鉄鉱]]<ref>{{cite journal |last1=Curtis |first1=C.D. |last2=Coleman |first2=M.L. |last3=Love |first3=L.G. |title=Pore water evolution during sediment burial from isotopic and mineral chemistry of calcite, dolomite and siderite concretions |journal=Geochimica et Cosmochimica Acta |date=October 1986 |volume=50 |issue=10 |pages=2321–2334 |doi=10.1016/0016-7037(86)90085-2|bibcode=1986GeCoA..50.2321C }}</ref>、{{Ill|アンケル石|en|ankerite}}<ref>{{cite journal |last1=Strickler |first1=Michael E. |title=Fe Substitution for Al in Glauconite with Increasing Diagenesis in the First Wilcox Sandstone (Lower Eocene), Livingston Parish, Louisiana |journal=Clays and Clay Minerals |date=1990 |volume=38 |issue=1 |pages=69–76 |doi=10.1346/CCMN.1990.0380110|bibcode=1990CCM....38...69S |s2cid=140180525 }}</ref>、[[白鉄鉱]]<ref>{{cite journal|last1=Van Horn |first1=F.R. |last2=Van Horn |first2=K.R. |year=1933 |title=X-ray study of pyrite or marcasite concretions in the rocks of the Cleveland, Ohio, quadrangles |journal=American Mineralogist|volume=18 |number=7 |pages=288–294 |url=https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/18/7/288/536696/X-ray-study-of-pyrite-or-marcasite-concretions-in |access-date=2021-08-10}}</ref>、[[重晶石]]<ref>{{cite journal |last1=Bréhéret |first1=Jean-G. |last2=Brumsack |first2=Hans-J. |title=Barite concretions as evidence of pauses in sedimentation in the Marnes Bleues Formation of the Vocontian Basin (SE France) |journal=Sedimentary Geology |date=February 2000 |volume=130 |issue=3–4 |pages=205–228 |doi=10.1016/S0037-0738(99)00112-8|bibcode=2000SedG..130..205B }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Leśniak |first1=P.M. |last2=Łącka |first2=B. |last3=Hladı́kova |first3=J. |last4=Zieliński |first4=G. |title=Origin of barite concretions in the West Carpathian flysch, Poland |journal=Chemical Geology |date=June 1999 |volume=158 |issue=1–2 |pages=155–163 |doi=10.1016/S0009-2541(99)00010-8|bibcode=1999ChGeo.158..155L }}</ref>、[[石膏]]<ref>{{cite journal |last1=Cruz |first1=Mar&#237 |last2=P&#237 |first2=A |title=Characterization of Gypsum Concretion in Loess: Some Geotechnical Considerations |journal=From Fundamentals to Applications in Geotechnics |date=2015 |issue=From Fundamentals to Applications in Geotechnics |pages=3248–3255 |doi=10.3233/978-1-61499-603-3-3248}}</ref>などがある。
コンクリーションのセメント物質はふつう、母岩に少量含まれる鉱物である。砂岩や[[頁岩]]中のコンクリ―ションは[[方解石]]などの炭酸塩鉱物からなる。[[石灰岩]]のものは[[チャート]]、[[燧石]]、[[碧玉]]のような[[アモルファス|非晶質]]や微晶質 ([[:en:Microcrystalline|microcrystalline]])の[[石英]]。なお、黒色頁岩のものは[[黄鉄鉱]]からなる場合がある{{sfn|Prothero|Schwab|2004|p=118}}。他には[[赤鉄鉱]]や[[針鉄鉱]]などの[[酸化鉄]]や[[水酸化鉄]]<ref>{{cite journal |last1=Busigny |first1=Vincent |last2=Dauphas |first2=Nicolas |title=Tracing paleofluid circulations using iron isotopes: A study of hematite and goethite concretions from the Navajo Sandstone (Utah, USA) |journal=Earth and Planetary Science Letters |date=February 2007 |volume=254 |issue=3–4 |pages=272–287 |doi=10.1016/j.epsl.2006.11.038|bibcode=2007E&PSL.254..272B }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Parry |first1=W.T. |title=Composition, nucleation, and growth of iron oxide concretions |journal=Sedimentary Geology |date=January 2011 |volume=233 |issue=1–4 |pages=53–68 |doi=10.1016/j.sedgeo.2010.10.009|bibcode=2011SedG..233...53P }}</ref>、[[苦灰石]]、[[菱鉄鉱]]<ref>{{cite journal |last1=Curtis |first1=C.D. |last2=Coleman |first2=M.L. |last3=Love |first3=L.G. |title=Pore water evolution during sediment burial from isotopic and mineral chemistry of calcite, dolomite and siderite concretions |journal=Geochimica et Cosmochimica Acta |date=October 1986 |volume=50 |issue=10 |pages=2321–2334 |doi=10.1016/0016-7037(86)90085-2|bibcode=1986GeCoA..50.2321C }}</ref>、{{Ill|アンケル石|en|ankerite}}<ref>{{cite journal |last1=Strickler |first1=Michael E. |title=Fe Substitution for Al in Glauconite with Increasing Diagenesis in the First Wilcox Sandstone (Lower Eocene), Livingston Parish, Louisiana |journal=Clays and Clay Minerals |date=1990 |volume=38 |issue=1 |pages=69–76 |doi=10.1346/CCMN.1990.0380110|bibcode=1990CCM....38...69S |s2cid=140180525 }}</ref>、[[白鉄鉱]]<ref>{{cite journal|last1=Van Horn |first1=F.R. |last2=Van Horn |first2=K.R. |year=1933 |title=X-ray study of pyrite or marcasite concretions in the rocks of the Cleveland, Ohio, quadrangles |journal=American Mineralogist|volume=18 |number=7 |pages=288–294 |url=https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/18/7/288/536696/X-ray-study-of-pyrite-or-marcasite-concretions-in |access-date=2021-08-10}}</ref>、[[重晶石]]<ref>{{cite journal |last1=Bréhéret |first1=Jean-G. |last2=Brumsack |first2=Hans-J. |title=Barite concretions as evidence of pauses in sedimentation in the Marnes Bleues Formation of the Vocontian Basin (SE France) |journal=Sedimentary Geology |date=February 2000 |volume=130 |issue=3–4 |pages=205–228 |doi=10.1016/S0037-0738(99)00112-8|bibcode=2000SedG..130..205B }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Leśniak |first1=P.M. |last2=Łącka |first2=B. |last3=Hladı́kova |first3=J. |last4=Zieliński |first4=G. |title=Origin of barite concretions in the West Carpathian flysch, Poland |journal=Chemical Geology |date=June 1999 |volume=158 |issue=1–2 |pages=155–163 |doi=10.1016/S0009-2541(99)00010-8|bibcode=1999ChGeo.158..155L }}</ref>、[[石膏]]<ref>{{cite journal |last1=Cruz |first1=Mar&#237 |last2=P&#237 |first2=A |title=Characterization of Gypsum Concretion in Loess: Some Geotechnical Considerations |journal=From Fundamentals to Applications in Geotechnics |date=2015 |issue=From Fundamentals to Applications in Geotechnics |pages=3248–3255 |doi=10.3233/978-1-61499-603-3-3248}}</ref>などがある。


多くは単一の鉱物からなるが{{sfn|Allaby|2013|loc="concretion"}}、条件によっては他の鉱物も含むことがある。例えば、炭酸塩コンクリーションのうち[[硫酸塩還元バクテリア]]が関与する場合は、微量の[[黄鉄鉱]]を含んだり<ref>{{cite journal |last1=Coleman |first1=Max L. |title=Microbial processes: Controls on the shape and composition of carbonate concretions |journal=Marine Geology |date=July 1993 |volume=113 |issue=1–2 |pages=127–140 |doi=10.1016/0025-3227(93)90154-N|bibcode=1993MGeol.113..127C }}</ref>、方解石・重晶石・黄鉄鉱の混合となったりする<ref>{{cite journal |last1=Raiswell |first1=R. |last2=Bottrell |first2=S. H. |last3=Dean |first3=S. P. |last4=Marshall |first4=J. D. |last5=Carr |first5=A. |last6=Hatfield |first6=D. |title=Isotopic constraints on growth conditions of multiphase calcite-pyrite-barite concretions in Carboniferous mudstones: Diagenetic history of septarian concretions in Carboniferous mudstones |journal=Sedimentology |date=25 April 2002 |volume=49 |issue=2 |pages=237–254 |doi=10.1046/j.1365-3091.2002.00439.x|s2cid=129664903 }}</ref>。
多くは単一の鉱物からなるが{{sfn|Allaby|2013|loc="concretion"}}、条件によっては他の鉱物も含むことがある。例えば、炭酸塩コンクリーションのうち[[硫酸塩還元バクテリア]]が関与する場合は、微量の[[黄鉄鉱]]を含んだり<ref>{{cite journal |last1=Coleman |first1=Max L. |title=Microbial processes: Controls on the shape and composition of carbonate concretions |journal=Marine Geology |date=July 1993 |volume=113 |issue=1–2 |pages=127–140 |doi=10.1016/0025-3227(93)90154-N|bibcode=1993MGeol.113..127C }}</ref>、方解石・重晶石・黄鉄鉱の混合となったりする<ref>{{cite journal |last1=Raiswell |first1=R. |last2=Bottrell |first2=S. H. |last3=Dean |first3=S. P. |last4=Marshall |first4=J. D. |last5=Carr |first5=A. |last6=Hatfield |first6=D. |title=Isotopic constraints on growth conditions of multiphase calcite-pyrite-barite concretions in Carboniferous mudstones: Diagenetic history of septarian concretions in Carboniferous mudstones |journal=Sedimentology |date=25 April 2002 |volume=49 |issue=2 |pages=237–254 |doi=10.1046/j.1365-3091.2002.00439.x|s2cid=129664903 }}</ref>。
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火星上でも発見されていて、探査機[[オポチュニティー]]がイーグルクレーターで発見した小さな赤鉄鉱のコンクリーションは[[:en:Martian spherules|Martian spherules]]と呼ばれている<ref>{{cite web |last=Dvorsky |first=George |title=The Enduring Mystery of the Martian 'Blueberries' Discovered by Opportunity Rover |url=https://gizmodo.com/the-enduring-mystery-of-the-martian-blueberries-discove-1832649426 |date=2019-02-15 |work=[[Gizmodo]] |access-date=2024-12-20 }}</ref>。
火星上でも発見されていて、探査機[[オポチュニティー]]がイーグルクレーターで発見した小さな赤鉄鉱のコンクリーションは[[:en:Martian spherules|Martian spherules]]と呼ばれている<ref>{{cite web |last=Dvorsky |first=George |title=The Enduring Mystery of the Martian 'Blueberries' Discovered by Opportunity Rover |url=https://gizmodo.com/the-enduring-mystery-of-the-martian-blueberries-discove-1832649426 |date=2019-02-15 |work=[[Gizmodo]] |access-date=2024-12-20 }}</ref>。


== 種類 ==
== 著名な例 ==
化学組成、形状、サイズ、成因などによって、さまざまなタイプのコンクリーションが見つかっている。
化学組成、形状、サイズ、成因などによって、さまざまなタイプのコンクリーションが見つかっている。


=== セプタリアン・コンクリーション ===
=== セプタリアン・コンクリーション ===
[[ファイル:Septarian_Nodule.jpg|右|サムネイル|セプタリアン・コンクリーションの断面。]]
[[ファイル:Septarian_Nodule.jpg|右|サムネイル|セプタリアン・コンクリーションの断面。]]
'''セプタリアン・コンクリーション'''（septarian concretion）もしくは'''亀甲石'''（きっこうせき）は<ref>{{Cite web|title=亀甲石 - iStone|url=https://www.istone.org/septaria.html|website=www.istone.org|accessdate=2020-10-20}}</ref>、セプタリアン・ノジュールとも呼ばれ、セプタリア（septaria）と呼ばれる割れ目状の構造を持つ。セプタリアは、亀裂を意味するラテン語の「septum」に由来する<ref>{{cite web|url=http://dictionary.reference.com/search?q=septarian|title=septarian|accessdate=2014-03-20|publisher=dictionary.reference.com}}</ref>。亀裂の形状は様々で、コンクリーションの大きさや収縮の程度において非常に変化しやすい。亀裂がコンクリーションの縁に向かって細くなっていることから、縁辺部のほうが固く、内部は比較的柔らかかったと考えられる。
'''セプタリアン・コンクリーション'''（septarian concretion）もしくは'''亀甲石'''（きっこうせき）は<ref>{{Cite web|title=亀甲石 - iStone|url=https://www.istone.org/septaria.html|website=www.istone.org|accessdate=2020-10-20}}</ref>、セプタリアン・ノジュールとも呼ばれ、セプタリア（septaria）と呼ばれる割れ目状の構造を持つ。セプタリアは、亀裂を意味するラテン語の「septum」に由来する<ref name=Jackson>{{cite book |editor1-last=Jackson |editor1-first=Julia A. |title=Glossary of geology. |date=1997 |publisher=American Geological Institute |location=Alexandria, Virginia |isbn=0922152349 |edition=Fourth |chapter=septarium}}</ref><ref>{{cite web |url=http://dictionary.reference.com/search?q=septarian|title=septarian|publisher=dictionary.reference.com|access-date=2014-03-20}}</ref>。ふつう炭酸塩に富む泥岩にみられ、内部は多面体様の基質の隙間を鉱物で満たされた放射状の亀裂が区切る構造をしていて、亀裂は縁に向かって細くなる。同心円状の亀裂がみられることもある<ref name=PotterEtal1980>{{cite book |last1=Potter |first1=Paul Edwin |last2=Maynard |first2=J. Barry |last3=Pryor |first3=Wayne A. |title=Sedimentology of shale: study guide and reference source |date=1980 |publisher=Springer-Verlag |location=New York |isbn=0387904301 |pages=23, 36}}</ref><ref name=Jackson/>。亀裂の形やその体積の大小は、収縮の程度に関係すると考えられるが、物によって大きく幅がある<ref>{{cite journal |last1=Pratt |first1=Brian R. |title=Septarian concretions: internal cracking caused by synsedimentary earthquakes |journal=Sedimentology |date=27 February 2001 |volume=48 |issue=1 |pages=189, 193–194 |doi=10.1046/j.1365-3091.2001.00366.x|bibcode=2001Sedim..48..189P |s2cid=140665532 }}</ref>。

典型的には、基質は粘土鉄岩などの粘土質炭酸塩で、亀裂を充填するのは方解石<ref name=PotterEtal1980/><ref name=Jackson/>。よく鉄の含有が多い鉄方解石となっていて、黄鉄鉱や粘土鉱物を含むこともある。亀裂によくみられる茶色の方解石は、元の堆積物に含まれる有機物が細菌に分解された有機化合物が着色している場合があると考えられる<ref name="HendryEtal2006">{{cite journal |last1=Hendry |first1=James P. |last2=Pearson |first2=Michael J. |last3=Trewin |first3=Nigel H. |last4=Fallick |first4=Anthony E. |title=Jurassic septarian concretions from NW Scotland record interdependent bacterial, physical and chemical processes of marine mudrock diagenesis: Jurassic septarian concretions, NW Scotland |journal=Sedimentology |date=16 May 2006 |volume=53 |issue=3 |pages=537–565 |doi=10.1111/j.1365-3091.2006.00779.x|s2cid=130767202 |doi-access=free }}</ref>。

一般には内部から外側へと同心円状に成長するものと考えられ、多くのコンクリ―ションの内部構造はこのモデルに一致する。しかし、その根拠は不確かで、コンクリ―ションの体積の大部分は一斉に浸透する物質の膠結（[[:en:Cementation (geology)|cementation]]、セメント化）により形成された可能性があるとされる<ref name=Mozley1996>{{cite journal |last1=Mozley |first1=Peter S. |title=The internal structure of carbonate concretions in mudrocks: a critical evaluation of the conventional concentric model of concretion growth |journal=Sedimentary Geology |date=May 1996 |volume=103 |issue=1–2 |pages=85–91 |doi=10.1016/0037-0738(95)00087-9|bibcode=1996SedG..103...85M }}</ref><ref name=RaiswellFisher2000>{{cite journal |last1=Raiswell |first1=R. |last2=Fisher |first2=Q. J. |title=Mudrock-hosted carbonate concretions: a review of growth mechanisms and their influence on chemical and isotopic composition |journal=Journal of the Geological Society |date=January 2000 |volume=157 |issue=1 |pages=239–251 |doi=10.1144/jgs.157.1.239|bibcode=2000JGSoc.157..239R |s2cid=128897857 }}</ref><ref name="HendryEtal2006"/>。

炭酸塩に富むセプタリアの成因には議論がある。脱水により外殻部分の硬化と基質の収縮が起き亀裂が生じるとの説があり<ref name=PotterEtal1980/><ref name=Jackson/>、基質の離漿 ([[:en:Syneresis (chemistry)|syneresis]])による脱水も関与する可能性がある<ref name="MelezhikEtal2007"/>。もう一つの説としては、形成初期に外側の膠結が進んで浸透性が低下し、内部に保持されている流体に埋没による過剰な間隙圧が加わって亀裂が生じるというものがあり、深さ10 m程度で生じうる<ref name="Honslow1997">{{cite journal |last1=Hounslow |first1=Mark W. |title=Significance of localized pore pressures to the genesis of septarian concretions |journal=Sedimentology |date=November 1997 |volume=44 |issue=6 |pages=1133–1147 |doi=10.1046/j.1365-3091.1997.d01-64.x|bibcode=1997Sedim..44.1133H |s2cid=130385560 }}</ref>。他には、有機物の腐敗によって生じるガスによる膨張<ref name=Duck1995>{{cite journal |last1=Duck |first1=R. W. |title=Subaqueous shrinkage cracks and early sediment fabrics preserved in Pleistocene calcareous concretions |journal=Journal of the Geological Society |date=February 1995 |volume=152 |issue=1 |pages=151–156 |doi=10.1144/gsjgs.152.1.0151|bibcode=1995JGSoc.152..151D |s2cid=129928697 }}</ref><ref name="HendryEtal2006"/>、地震による内部の脆性破壊{{sfn|Pratt|2001|pp=189-213}}が関与するとの説もある。

セプタリアン・コンクリーションは、イギリス[[スカイ島]]のスタッフィン (Staffin)頁岩層[38]<ref name="HendryEtal2006"/>、イギリスのキンメリッジ粘土層 ([[:en:Kimmeridge Clay|Kimmeridge Clay]])<ref name=AstinEtal1988>{{cite journal |last1=Astin |first1=T. R. |last2=Scotchman |first2=I. C. |title=The diagenetic history of some septarian concretions from the Kimmeridge Clay, England |journal=Sedimentology |date=April 1988 |volume=35 |issue=2 |pages=349–368 |doi=10.1111/j.1365-3091.1988.tb00952.x|bibcode=1988Sedim..35..349A }}</ref><ref name=Stotchman1991>{{cite journal |last1=Scotchman |first1=I. C. |title=The geochemistry of concretions from the Kimmeridge Clay Formation of southern and eastern England |journal=Sedimentology |date=February 1991 |volume=38 |issue=1 |pages=79–106 |doi=10.1111/j.1365-3091.1991.tb01856.x|bibcode=1991Sedim..38...79S }}</ref>、北米のマンコス層群 ([[:en:Mancos Shale|Mancos Group]])<ref name=DaleEtal2014>{{cite journal |last1=Dale |first1=Annabel |last2=John |first2=Cédric M. |last3=Mozley |first3=Peter S. |last4=Smalley |first4=P. C. |last5=Muggeridge |first5=Ann H. |title=Time-capsule concretions: Unlocking burial diagenetic processes in the Mancos Shale using carbonate clumped isotopes |journal=Earth and Planetary Science Letters |date=May 2014 |volume=394 |pages=30–37 |doi=10.1016/j.epsl.2014.03.004|bibcode=2014E&PSL.394...30D |doi-access=free }}</ref>などの海成の頁岩からよく見つかっており、モザンビーク北西部の湖沼性シルト岩ボーフォート (Beaufort)層群のように泥岩類からも見つかる<ref name="MelezhikEtal2007">{{cite journal |last1=Melezhik |first1=Victor A. |last2=Fallick |first2=Anthony E. |last3=Smith |first3=Richard A. |last4=Rosse |first4=Danta M. |title=Spherical and columnar, septarian, 18 O-depleted, calcite concretions from Middle–Upper Permian lacustrine siltstones in northern Mozambique: evidence for very early diagenesis and multiple fluids |journal=Sedimentology |date=December 2007 |volume=54 |issue=6 |pages=1389–1416 |doi=10.1111/j.1365-3091.2007.00886.x|bibcode=2007Sedim..54.1389M |s2cid=129030770 }}</ref>。


形成プロセスはわかっていない。粘土や有機物に富んだ中心部の脱水による収縮、有機物の腐敗によって生じるガスによる膨張、地震や圧密による内部の脆性破壊や収縮（Pratt 2001; McBride ''et al.'' 2003）など、多くのメカニズムが提案されている。地下水から沈殿した方解石を含むことが多く、シデライトや黄鉄鉱によって内部の亀裂内の壁面が覆われていることがある。
[[ファイル:MoerakiBouldersSunrise.jpg|左|サムネイル|モエラキ海岸のコンクリーション（ニュージーランド）]]
[[ファイル:MoerakiBouldersSunrise.jpg|左|サムネイル|モエラキ海岸のコンクリーション（ニュージーランド）]]
典型的なサイズの例では、イングランドのウェセックス海岸の崖でキンメリッジ粘土層から産出するものが挙げられる<ref>{{cite journal |last1=Astin |first1=T. R. |title=The diagenetic history of some septarian concretions from the Kimmeridge Clay, England |journal=Sedimentology |volume=35 |issue=2 |pages=349–368 |doi=10.1111/j.1365-3091.1988.tb00952.x |year=1988 |bibcode=1988Sedim..35..349A }}</ref>。
セプタリアン・コンクリーションの好例といえるのが、[[ニュージーランド]]南島のモエラキ海岸のモエラキ・ボルダー（Moeraki Boulders）である。モエラキ層（新生代暁新世）の泥岩に含まれていた直径が3メートルもある球状コンクリーションが海岸に落ちている。泥粒子が方解石でセメントされたコンクリーション内部にできた亀裂は、方解石、石英、ドロマイトによって充填されている（Boles ''et al.'' 1985, Thyne and Boles 1989）。同様な巨大なコンクリーションは、ニュージーランド北島ホキアンガ南岸のコウツボールダー（Koutu Boulders）でも見られる。もっと小さくて典型的なセプタリアン・コンクリーションとしては、イングランドのウェセックス海岸に沿いの崖のキンマリッジ粘土中で見つかるものがある（Scotchman 1991）。

セプタリアン・コンクリーションの特徴的な例として、[[ニュージーランド]]南島モエラキ ([[:en:Moeraki|Moeraki]])の海岸の転礫モエラキ・ボルダー（[[:en:Moeraki Boulders|Moeraki Boulders]]）がある。モエラキ層（新生代暁新世）の泥岩から洗い出されて露出したもので、直径は最大3 mある。泥粒子が方解石で膠結され、亀裂は方解石、石英、苦灰石に充填されている<ref name="BolesLandisDale">{{cite journal |last1=Boles |first1=J.R. |last2=Landis |first2=C.A. |last3=Dale |first3=P. |title=The Moeraki Boulders – Anatomy of Some Septarian Concretions |journal=SEPM Journal of Sedimentary Research |date=1985 |volume=55 |pages=398–406 |doi=10.1306/212F86E3-2B24-11D7-8648000102C1865D}}</ref><ref name="FordyceMaxwell">Fordyce, E., and P. Maxwell, 2003, ''Canterbury Basin Paleontology and Stratigraphy, Geological Society of New Zealand Annual Field Conference 2003 Field Trip 8'', Miscellaneous Publication 116B, Geological Society of New Zealand, Dunedin, New Zealand. {{ISBN|0-908678-97-5}}</ref><ref name="ForsythCoates">Forsyth, P.J., and G. Coates, 1992, ''The Moeraki boulders''. Institute of Geological & Nuclear Sciences, Information Series no. 1, (Lower Hutt, New Zealand)</ref><ref name="ThyneBoles">Thyne, G.D., and J.R. Boles, 1989, [http://jsedres.sepmonline.org/cgi/content/abstract/59/2/272?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&author1=Thyne&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0&sortspec=relevance&resourcetype=HWCIT ''Isotopic evidence for origin of the Moeraki septarian concretions, New Zealand''], Journal of Sedimentary Petrology. v. 59, n. 2, p. 272–279.</ref>。


=== キャノンボール・コンクリーション ===
=== キャノンボール・コンクリーション ===
大砲のように巨大な球状コンクリーションを指す。ノースダコタ州モートンとスーカウンティを流れるキャノンボール川沿いで見つかるものは、直径3mに達することがあり、砂とシルト粒子が方解石によってセメントされてできたものである。[[ユタ州]]北東部および[[ワイオミング州]]のフロンティア層の砂岩の露頭からは、直径4 - 6メートルにも及ぶ同様のコンクリーションが発見されており、砂粒子が方解石によってセメントされて形成されたものである（McBride ''et al.'' 2003）。カンザス州オタワ郡のロックシティでは、直径が6メートルにもなる巨大なコンクリーションが見られる<ref>{{Cite book |last=Dann |first=C. |last2=Peat |first2=N. |year=1989 |title=Dunedin, North and South Otago |location=Wellington |publisher=GP Books |ISBN=0-477-01438-0}}</ref>。[[ニュージーランド]]南島モラエキ海岸と北島のコウツボールダーのコンクリーションも、キャノンボール・コンクリーションと言える。オンタリオ州ケトルポイント近くのヒューロン湖畔では「ケトル」と呼ばれているものも、典型的なキャノンボール・コンクリーションである。そのほか、カナダ、ユーコン準州ヘインズ・ジャンクション付近のスピッツベルゲン、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]]のザヴィドヴィチ、[[アラスカ]]の[[キャプテン・クック州立公園]]<ref>{{cite web|url=http://cookinletconcretions.com/Kenai%20Article.htm|title=Archived copy|accessdate=2010-05-13|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110708191432/http://cookinletconcretions.com/Kenai%20Article.htm|archivedate=2011-07-08|deadurl=yes|df=}}</ref>やコディアック島<ref>{{cite web|url=https://books.google.com/books?id=bGlonWEE-8YC&pg=RA1-PA17&lpg=RA1-PA17&dq=Fossil+beach+kodiak+concretions&source=bl&ots=H2-JxhdG3s&sig=QhCtOLvXbQ9N3dYoEVGucz94HX4&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwja2_3B77bTAhVL1WMKHWYsAc4Q6AEIQDAH#v=onepage&q&f=false|title=Geological Survey Professional Paper|accessdate=2017-11-23|author=|date=24 May 1976|publisher=U.S. Government Printing Office|via=Google Books}}</ref>、中国湖南省<ref>{{cite web|url=http://en.epochtimes.com/news/7-4-17/54224.html|title=The Epoch Times - Mysterious Huge Stone Eggs Discovered in Hunan Province|accessdate=2007-04-21|publisher=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070421022907/http://en.epochtimes.com/news/7-4-17/54224.html|archivedate=2007-04-21|deadurl=yes|df=}}</ref>などでも報告がある。
大砲の弾のように巨大な球状コンクリーションを指す。アメリカノースダコタ州モートンとスーカウンティを流れるキャノンボール川 ([[:en:Cannonball River|Cannonball River]])沿いで見つかるものは、直径3 mに達することがあり、砂とシルト粒子が方解石によって膠結されてできたものである。[[ユタ州]]北東部および[[ワイオミング州]]のフロンティア (Frontier)層の砂岩の露頭からは、直径4 - 6 mにも及ぶ同様のコンクリーションが発見されており、砂粒子が方解石によって膠結されて形成されたものである<ref name=McBride>{{cite journal |last1=McBride |first1=E. F. |last2=Picard |first2=M. D. |last3=Milliken |first3=K. L. |title=Calcite-Cemented Concretions in Cretaceous Sandstone, Wyoming and Utah, U.S.A. |journal=Journal of Sedimentary Research |date=1 May 2003 |volume=73 |issue=3 |pages=462–483 |doi=10.1306/111602730462|bibcode=2003JSedR..73..462M }}</ref>。カンザス州オタワ郡にあるその名も「ロックシティ」([[:en:Rock City, Kansas|Rock City, Kansas]])では、直径が6 mにもなる巨大なコンクリーションが見つかっている<ref>{{Cite book |last=Dann |first=C. |last2=Peat |first2=N. |year=1989 |title=Dunedin, North and South Otago |location=Wellington |publisher=GP Books |ISBN=0-477-01438-0}}</ref>。キャノンボール・コンクリーションは他に、アメリカアラスカ州の[[クック湾]]の砂浜<ref>{{cite web |url=http://cookinletconcretions.com/Kenai%20Article.htm |title=Kenai Peninsula Online – Alaska Newspaper – |access-date=2010-05-13 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20110708191432/http://cookinletconcretions.com/Kenai%20Article.htm |archive-date=2011-07-08 }}</ref>や[[コディアック島]]の海岸<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=bGlonWEE-8YC&q=Fossil+beach+kodiak+concretions&pg=RA1-PA17|title=Geological Survey Professional Paper|date=24 May 1976|publisher=U.S. Government Printing Office|via=Google Books}}</ref>、中国湖南省<ref>{{cite web|url=http://en.epochtimes.com/news/7-4-17/54224.html|title=The Epoch Times - Mysterious Huge Stone Eggs Discovered in Hunan Province|accessdate=2007-04-21|publisher=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070421022907/http://en.epochtimes.com/news/7-4-17/54224.html|archivedate=2007-04-21|deadurl=yes|df=}}</ref>などでも報告がある。ルーマニアには、トロヴァント (trovant)と呼ばれる同種のものがある<ref>{{cite web |title=trovant |url=https://dexonline.ro/definitie/trovant |work=dexonline.ro |accessdate=October 3, 2024}}</ref><ref>Emma Davies, "[https://www.sciencefocus.com/planet-earth/trovants These ‘living’ rocks can give birth to baby stones]", 8 August 2023, ''[[:en:BBC Science Focus|BBC Science Focus]]''</ref>。


=== モキマーブル ===
=== モキマーブル ===
[[ファイル:MoquiMarble1.jpg|サムネイル|モキマーブルと呼ばれる鉄コンクリーション。ユタ州ナバホ砂岩から産出する。]]
[[ファイル:MoquiMarble1.jpg|サムネイル|モキマーブルと呼ばれる鉄コンクリーション。ユタ州ナバホ砂岩から産出する。]]
モキマーブル（Moqui Marbles）は、アメリカ・ユタ州南東部のナバホ砂岩から大量に見つかる鉄分（褐鉄鉱や赤鉄鉱）を主成分とするコンクリーションである。ふつう球状であるが、ディスク状であったり、複数がつながったものなど、様々な形状のものも見られる。エンドウ豆から野球ボールサイズまで、大きさの範囲も広い。地下水に溶けた鉄の沈殿によって形成されたと考えられてきた（Chan and Parry 2002<ref>{{Cite web|url=https://ugspub.nr.utah.gov/publications/public_information/pi-77.pdf|title=Mysteries of Sandstone Colors and Concretions in Colorado Plateau Canyon Country.|accessdate=2015-12-01|format=PDF}}</ref>, Chan ''et al.'' 2005, Loope ''et al.'' 2010, 2011）。火星上で見つかった小さなコンクリーション「ブルーベリー」との類似性が指摘され<ref>{{Cite web|url=https://www.nature.com/articles/429707a#f1|title=On Earth, as it is on Mars? Nature 429, 707–708 (2004)|accessdate=2017-12-31|publisher=Nature}}</ref>、その成因が研究されている。
モキマーブル (Moqui Marbles)は、アメリカ・ユタ州南東部のナバホ砂岩 ([[:en:Navajo Sandstone|Navajo Sandstone]])から大量に見つかる鉄分（褐鉄鉱や赤鉄鉱）を主成分とするコンクリーションである。ふつう球状であるが、ディスク状であったり、複数がつながったものなど、様々な形状のものも見られる。エンドウ豆から野球ボールサイズまで、大きさの範囲も広い。地下水に溶けた鉄の沈殿によって形成されたと考えられてきた<ref name=ChanParry2002>{{cite journal |last1=Chan |first1=M.A. |first2=W.T. |last2=Parry |year=2002 |title=Mysteries of Sandstone Colors and Concretions in Colorado Plateau Canyon Country |journal=Utah Geological Survey Public Information Series |volume=77 |pages=1–19 |url=https://ugspub.nr.utah.gov/publications/public_information/PI-77.pdf |format=pdf |access-date=2021-08-18}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Chan |first1=M.A. |first2=B.B. |last2=Beitler |first3=W.T. |last3=Parry |first4=J. |last4=Ormo |first5=G. |last5=Komatsu |year=2005 |title=Red Rock and Red Planet Diagenesis: Comparison of Earth and Mars Concretions |journal=GSA Today |volume=15 |number=8 |pages=4–10 |doi=10.1130/1052-5173(2005)015[4:RRARPD]2.0.CO;2 |url=https://www.geosociety.org/gsatoday/archive/15/8/pdf/i1052-5173-15-8-4.pdf |access-date=18 August 2021}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Loope |first1=David B. |last2=Kettler |first2=Richard M. |last3=Weber |first3=Karrie A. |title=Morphologic Clues to the Origins of Iron Oxide–Cemented Spheroids, Boxworks, and Pipelike Concretions, Navajo Sandstone of South-Central Utah, U.S.A. |journal=The Journal of Geology |date=September 2011 |volume=119 |issue=5 |pages=505–520 |doi=10.1086/661110|bibcode=2011JG....119..505L |s2cid=10139364 |url=http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1197&context=bioscifacpub }}</ref>。火星上で見つかった小さなコンクリーションMartian spherulesとの類似性が指摘されている<ref name="Catling2004">{{cite journal |last1=Catling |first1=David C. |title=On Earth, as it is on Mars? |journal=Nature |date=June 2004 |volume=429 |issue=6993 |pages=707–708 |doi=10.1038/429707a|pmid=15201892 |s2cid=4393420 |doi-access=free }}</ref>。


== 脚注 ==
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=== 出典 ===
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== 参考文献 ==
* {{Cite journal |last=Chan |first=M.A. |last2=Parry |first2=W.T. |year=2002 |title=Rainbow of Rocks: Mysteries of Sandstone Colors and Concretions in Colorado Plateau Canyon Country |journal=Utah Geological Survey Public Information Series |issue=77 |page=17 |ref=harv}}
* {{Cite journal |last=Yoshida |first=H. |coauthors=Ujihara, A.; Minami, M.; Asahara,Y.; Katsuta, N.; Yamamoto, K.; Sirono, S.; Maruyama, I.; Nishimoto S.; Metcalfe, R. |year=2016 |title=Early post-mortem formation of carbonate concretions around tusk-shells over week-month timescales |journal=Scientific Reports |volume=5 |issue=14123. |doi=10.1038/srep14123 |ref={{SfnRef|Yoshida ''et al.''|2016}}}}
* {{Cite journal |last=Yoshida |first=H. |coauthors=Yamamoto, K.; Minami, M.; Katsuta, N.; Sirono, S.; Metcalfe, R. |year=2018 |title=Generalized conditions of spherical carbonate concretion formation around decaying organic matter in early diagenesis |journal=Scientific Reports |volume=8 |issue=6308 |doi=10.1038/s41598-018-24205-5 |ref={{SfnRef|Yoshida ''et al.''|2018}}}}


== 外部リンク ==
== 外部リンク ==

2024年12月21日 (土) 11:28時点における最新版

泥岩の風化によって削り出されたコンクリーション（Bowling Ball Beach, Mendocino County, California）

コンクリーション（英: concretion）は、堆積物の砕屑粒子間の隙間に鉱物が沈殿することでできた硬く密な塊[1]。いわば"天然のセメント"である。通常、球形あるいは卵形だが、不規則な形状になっていることもある。「ノジュール（団塊）」と区別されないで用いられていることもあるが、本来、ノジュール（nodule）とは、周囲とは異なる鉱物の球状塊のことで、堆積岩中のものとは限らない（例えば、かんらん岩ノジュール）。18世紀頃から地質学的な記録があり、恐竜の卵、動植物の化石、地球外物質あるいは人工物ではないかと考えられ、とくに球形に近かったものが人工物として扱われた場合などはオーパーツ扱いされることもあった。

英語concretionは凝縮、凝固、結合などを意味するラテン語concretioの借用語。concretioはconcrescereの派生語で、con-（一緒に）crescere（成長する）意味がある[2]。

成因

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詳しい研究によって、堆積物が埋積した後、続成作用により完全に岩石化(lithification)する前の段階でコンクリ―ションが起こることが分かっている[3][4][5][6][7][8]。典型的には、主に植物の葉、生物の歯、貝殻、化石などの有機物を核として鉱物が沈殿していき塊となる。そのため、化石を収集する者はコンクリ―ションを割って生物標本を探すことがしばしばある[9]。珍しいものでは、イギリスの海岸地帯の塩性湿地で第二次世界大戦中の砲弾を核とする菱鉄鉱コンクリ―ションが見つかる例がある[10]。

泥岩中の炭酸塩コンクリーションも生物起源と考えられ、例えば有機物中の炭素と海水中のカルシウムなどが結合し炭酸カルシウム（方解石）となり、これら鉱物が沈殿してできる。その形成速度は数週間 - 数か月程度と考えられている[11]。炭素成分が結合しきるまで続き、核となる化石が大きいほど大きくなるとされる。

砂岩中のコンクリーションの成因ははっきりしないが、水の蒸発による無機的な沈殿と考えられている。

外観

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コンクリーションの大きさは、拡大鏡を使わなければはっきり見えない小さなのもの[12]から、直径3メートル(m)・重さ1トン前後に達するような巨大なもの[13]まである。アメリカのセオドア・ルーズベルト国立公園で見つかる巨大な赤色のコンクリーションは直径約3 mある[14]。エジプト・ファイユーム盆地からは、直径9 mに達する球状コンクリーションが見つかっている[15]。

周囲の環境により、コンクリーションの形成は同心円状となったり、堆積物中に浸透するような形となったりする[16][17]。外観は球形、円板状、管状のほか、ブドウの房状や気泡の集合したような集塊状など様々[18]。

組成

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コンクリーションのセメント物質はふつう、母岩に少量含まれる鉱物である。砂岩や頁岩中のコンクリ―ションは方解石などの炭酸塩鉱物からなる。石灰岩のものはチャート、燧石、碧玉のような非晶質や微晶質 (microcrystalline)の石英。なお、黒色頁岩のものは黄鉄鉱からなる場合がある[19]。他には赤鉄鉱や針鉄鉱などの酸化鉄や水酸化鉄[20][21]、苦灰石、菱鉄鉱[22]、アンケル石（英語版）[23]、白鉄鉱[24]、重晶石[25][26]、石膏[27]などがある。

多くは単一の鉱物からなるが[28]、条件によっては他の鉱物も含むことがある。例えば、炭酸塩コンクリーションのうち硫酸塩還元バクテリアが関与する場合は、微量の黄鉄鉱を含んだり[29]、方解石・重晶石・黄鉄鉱の混合となったりする[30]。

産状

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主に泥岩、頁岩、砂岩層から産出し[31]、一見すると、礫や化石であるかのように見える[32]。化石などを核として形成されていることもあるが、コンクリーション自体は化石ではない[19]。地層中に、結節のような斑点となって層理面に沿い集まって分布し、風化・侵食によって露頭から突き出ていたり、崩れ落ちて下に散らばっていたりする[19][33]。

火星上でも発見されていて、探査機オポチュニティーがイーグルクレーターで発見した小さな赤鉄鉱のコンクリーションはMartian spherulesと呼ばれている[34]。

著名な例

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化学組成、形状、サイズ、成因などによって、さまざまなタイプのコンクリーションが見つかっている。

セプタリアン・コンクリーション

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セプタリアン・コンクリーションの断面。

セプタリアン・コンクリーション（septarian concretion）もしくは亀甲石（きっこうせき）は[35]、セプタリアン・ノジュールとも呼ばれ、セプタリア（septaria）と呼ばれる割れ目状の構造を持つ。セプタリアは、亀裂を意味するラテン語の「septum」に由来する[36][37]。ふつう炭酸塩に富む泥岩にみられ、内部は多面体様の基質の隙間を鉱物で満たされた放射状の亀裂が区切る構造をしていて、亀裂は縁に向かって細くなる。同心円状の亀裂がみられることもある[38][36]。亀裂の形やその体積の大小は、収縮の程度に関係すると考えられるが、物によって大きく幅がある[39]。

典型的には、基質は粘土鉄岩などの粘土質炭酸塩で、亀裂を充填するのは方解石[38][36]。よく鉄の含有が多い鉄方解石となっていて、黄鉄鉱や粘土鉱物を含むこともある。亀裂によくみられる茶色の方解石は、元の堆積物に含まれる有機物が細菌に分解された有機化合物が着色している場合があると考えられる[40]。

一般には内部から外側へと同心円状に成長するものと考えられ、多くのコンクリ―ションの内部構造はこのモデルに一致する。しかし、その根拠は不確かで、コンクリ―ションの体積の大部分は一斉に浸透する物質の膠結（cementation、セメント化）により形成された可能性があるとされる[41][42][40]。

炭酸塩に富むセプタリアの成因には議論がある。脱水により外殻部分の硬化と基質の収縮が起き亀裂が生じるとの説があり[38][36]、基質の離漿 (syneresis)による脱水も関与する可能性がある[43]。もう一つの説としては、形成初期に外側の膠結が進んで浸透性が低下し、内部に保持されている流体に埋没による過剰な間隙圧が加わって亀裂が生じるというものがあり、深さ10 m程度で生じうる[44]。他には、有機物の腐敗によって生じるガスによる膨張[45][40]、地震による内部の脆性破壊[46]が関与するとの説もある。

セプタリアン・コンクリーションは、イギリススカイ島のスタッフィン (Staffin)頁岩層[38][40]、イギリスのキンメリッジ粘土層 (Kimmeridge Clay)[47][48]、北米のマンコス層群 (Mancos Group)[49]などの海成の頁岩からよく見つかっており、モザンビーク北西部の湖沼性シルト岩ボーフォート (Beaufort)層群のように泥岩類からも見つかる[43]。

モエラキ海岸のコンクリーション（ニュージーランド）

典型的なサイズの例では、イングランドのウェセックス海岸の崖でキンメリッジ粘土層から産出するものが挙げられる[50]。

セプタリアン・コンクリーションの特徴的な例として、ニュージーランド南島モエラキ (Moeraki)の海岸の転礫モエラキ・ボルダー（Moeraki Boulders）がある。モエラキ層（新生代暁新世）の泥岩から洗い出されて露出したもので、直径は最大3 mある。泥粒子が方解石で膠結され、亀裂は方解石、石英、苦灰石に充填されている[51][52][53][54]。

キャノンボール・コンクリーション

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大砲の弾のように巨大な球状コンクリーションを指す。アメリカノースダコタ州モートンとスーカウンティを流れるキャノンボール川 (Cannonball River)沿いで見つかるものは、直径3 mに達することがあり、砂とシルト粒子が方解石によって膠結されてできたものである。ユタ州北東部およびワイオミング州のフロンティア (Frontier)層の砂岩の露頭からは、直径4 - 6 mにも及ぶ同様のコンクリーションが発見されており、砂粒子が方解石によって膠結されて形成されたものである[55]。カンザス州オタワ郡にあるその名も「ロックシティ」(Rock City, Kansas)では、直径が6 mにもなる巨大なコンクリーションが見つかっている[56]。キャノンボール・コンクリーションは他に、アメリカアラスカ州のクック湾の砂浜[57]やコディアック島の海岸[58]、中国湖南省[59]などでも報告がある。ルーマニアには、トロヴァント (trovant)と呼ばれる同種のものがある[60][61]。

モキマーブル

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モキマーブルと呼ばれる鉄コンクリーション。ユタ州ナバホ砂岩から産出する。

モキマーブル (Moqui Marbles)は、アメリカ・ユタ州南東部のナバホ砂岩 (Navajo Sandstone)から大量に見つかる鉄分（褐鉄鉱や赤鉄鉱）を主成分とするコンクリーションである。ふつう球状であるが、ディスク状であったり、複数がつながったものなど、様々な形状のものも見られる。エンドウ豆から野球ボールサイズまで、大きさの範囲も広い。地下水に溶けた鉄の沈殿によって形成されたと考えられてきた[62][63][64]。火星上で見つかった小さなコンクリーションMartian spherulesとの類似性が指摘されている[65]。

脚注

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外部リンク

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