
Una concreción es una masa dura y compacta formada por la precipitación de cemento mineral en los espacios entre partículas, y se encuentra en rocas sedimentarias o suelo . [ 1 ] Las concreciones suelen tener forma ovoide o esférica, aunque también se presentan formas irregulares. La palabra concreción proviene del latín concretio , que significa « (acto de) compactar, condensar, coagular, unir » , derivado a su vez de concrescere , que significa « espesar, condensar, coagular » , de con- , que significa « juntos », y crescere , que significa « crecer » . [ 2 ]
Las concreciones se forman dentro de las capas de estratos sedimentarios ya depositados. Generalmente se forman al principio de la historia de enterramiento del sedimento, antes de que el resto del sedimento se endurezca y se convierta en roca. Este cemento concrecional suele hacer que la concreción sea más dura y resistente a la erosión que el estrato que la contiene .
Es importante distinguir entre concreciones y nódulos . Las concreciones se forman por precipitación de minerales 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 curiosidades geológicas. Debido a la variedad de formas, tamaños y composiciones inusuales, se han interpretado como huevos de dinosaurio , fósiles de animales y plantas (llamados pseudofósiles ), restos extraterrestres o artefactos humanos .
Orígenes

Estudios detallados han demostrado que las concreciones se forman después de que los sedimentos (pequeñas partículas de roca erosionadas de una roca más grande y transportadas a una nueva ubicación, a menudo por el agua) se entierran, pero antes de que el sedimento se litifique por completo (se comprima en roca sólida) durante la diagénesis . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Las concreciones suelen formarse alrededor de un núcleo sólido llamado "núcleo". Este núcleo a menudo está compuesto de material orgánico, como una hoja, un diente, un trozo de concha o un fósil . Una solución mineral (es decir, un mineral disuelto en agua) precipita (cristaliza) alrededor del núcleo y cementa el sedimento circundante. Por esta razón, los coleccionistas de fósiles suelen romper las concreciones en su búsqueda de fósiles de animales y plantas. [ 9 ] Algunos de los núcleos de concreción más inusuales son proyectiles militares de la Segunda Guerra Mundial , bombas y metralla , que se encuentran dentro de concreciones de siderita halladas 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 difuso. [ 11 ] [ 12 ] En el crecimiento concéntrico, la concreción crece a medida que capas sucesivas de precipitado mineral se depositan alrededor de un núcleo central. Este proceso da como resultado concreciones aproximadamente esféricas que crecen con el tiempo. En el caso del crecimiento difuso, la cementación de los sedimentos huéspedes , mediante el relleno de su espacio poroso con minerales precipitados, ocurre 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

Las concreciones varían en forma, dureza y tamaño, desde objetos que requieren una lupa para ser claramente visibles [ 13 ] hasta enormes cuerpos de tres metros de diámetro y que pesan varios miles de libras. [ 14 ] Las gigantescas concreciones rojas que se encuentran 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, incluyendo esferas, discos, tubos y agregados con forma de uva o de burbuja de jabón . [ 17 ]
Composición

Las concreciones suelen estar compuestas de un mineral presente como componente minoritario de la roca huésped. Por ejemplo, las concreciones en areniscas o lutitas suelen estar formadas por un mineral carbonatado como la calcita ; las de las calizas suelen ser una forma amorfa o microcristalina de sílice como el sílex , el pedernal o el jaspe ; mientras que las de la lutita negra pueden estar compuestas de pirita . [ 18 ] Otros minerales que forman concreciones incluyen óxidos o hidróxidos de hierro (como la goetita y la hematita ), [ 19 ] [ 20 ] dolomita , siderita , [ 21 ] ankerita , [ 22 ] marcasita , [ 23 ] barita , [ 24 ] [ 25 ] y yeso . [ 26 ]
Aunque las concreciones suelen consistir en un único mineral dominante, [ 27 ] otros minerales pueden estar presentes 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 bacterias , suelen contener pequeños porcentajes de pirita. [ 28 ] Otras concreciones, que se formaron como resultado de la reducción microbiana de sulfatos, consisten en una mezcla de calcita, barita y pirita. [ 29 ]
Aparición


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


Las concreciones septarias (o nódulos septarios ) son concreciones ricas en carbonato que contienen cavidades o grietas angulares ( septaria ; sg. septarium , del latín septum "partición, elemento separador", en referencia a las grietas o cavidades que separan bloques poligonales de material endurecido). [ 34 ] [ 35 ] Los nódulos septarios se encuentran característicamente en lutitas ricas en carbonato. Típicamente muestran una estructura interna de bloques poliédricos (la matriz ) separados por grietas radiantes rellenas de minerales (la 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 está compuesta típicamente de carbonato arcilloso, como la limonita arcillosa, mientras que el relleno de las grietas suele ser calcita. [ 36 ] [ 34 ] La calcita a menudo contiene hierro significativo (calcita ferrosa) y puede tener inclusiones de pirita y minerales arcillosos. La calcita marrón común en la septaria también puede estar coloreada por compuestos orgánicos producidos por la descomposición bacteriana de la materia orgánica en los sedimentos originales. [ 38 ]
Las concreciones septarias se encuentran en muchos tipos de lutitas, incluidas las limolitas lacustres como el Grupo Beaufort del noroeste de Mozambique, [ 39 ] pero se encuentran más comúnmente en lutitas marinas , como la Formación de Lutitas Staffin de Skye , [ 38 ] la Arcilla Kimmeridge de Inglaterra, [ 40 ] [ 41 ] o el Grupo Mancos de América del Norte. [ 42 ]
Se suele pensar que las concreciones crecieron incrementalmente desde el interior hacia el exterior. La zonación química y textural en muchas concreciones es consistente con este modelo de formación concéntrica . Sin embargo, la evidencia es ambigua, y muchas o la mayoría de las concreciones pueden haberse formado por 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 lo largo de la concreción, entonces la cementación posterior que llena esta porosidad produciría zonación composicional incluso con una composición uniforme del agua de los poros. [ 44 ] Ya sea que la cementación inicial fuera concéntrica o generalizada, hay evidencia considerable de que ocurrió rápidamente y a poca profundidad de enterramiento. [ 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 aún se debate. Una posibilidad es que la deshidratación endurezca la capa exterior de la concreción mientras hace que la matriz interior se contraiga hasta que se agriete. [ 36 ] [ 34 ] La contracción de una matriz aún húmeda también puede ocurrir a través de la sinéresis , en la que las partículas de material coloidal en el interior de la concreción se vuelven gradualmente más fuertemente unidas mientras expulsan agua. [ 39 ] Otra posibilidad es que la cementación temprana reduzca la permeabilidad de la concreción, atrapando fluidos de poros y creando un exceso de presión de poros durante el enterramiento continuo. Esto podría agrietar el interior a profundidades tan superficiales como 10 metros (33 pies) . [ 49 ] Una teoría más especulativa es que la septaria se forma por fractura frágil resultante de terremotos . [ 50 ] Independientemente del mecanismo de formación de grietas, la septaria, al igual que la concreción misma, probablemente se forma a una profundidad de enterramiento relativamente superficial 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 a partir de sedimentos floculados que contienen materia orgánica, cuya descomposición dejó pequeñas burbujas de gas (de 30 a 35 micras 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 septarias en las lutitas de Staffin sugiere que estas se originaron como masas semirrígidas de arcilla floculada. Las partículas individuales de arcilla coloidal estaban unidas por sustancias poliméricas extracelulares (EPS) producidas por bacterias colonizadoras. La descomposición de estas sustancias, junto con la sinéresis del lodo huésped, generó tensiones que fracturaron el interior de las concreciones a poca profundidad. Esto solo fue posible con la colonización bacteriana y la tasa de sedimentación adecuada. Se formaron fracturas adicionales durante episodios posteriores de enterramiento superficial (durante el Cretácico) o levantamiento (durante el Paleógeno). El agua proveniente de la lluvia y la nieve (agua meteórica) se infiltró posteriormente en los estratos y depositó calcita ferrosa en las grietas. [ 38 ]
Las concreciones septarias suelen registrar 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 a profundidades de enterramiento 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, el aumento de la alcalinidad y la precipitación de carbonato de calcio. [ 53 ] Sin embargo, hay cierta evidencia de que la formación continúa bien dentro de la zona metanogénica debajo de la zona de reducción de sulfato. [ 54 ] [ 38 ] [ 42 ]
Un ejemplo espectacular de concreciones septarias de cantos rodados , que alcanzan hasta 3 metros (9,8 pies) de diámetro, son los cantos rodados de Moeraki . Estas concreciones se encuentran erosionadas de la lutita del Paleoceno de la Formación Moeraki expuesta a lo largo de la costa cerca de Moeraki , Isla Sur , Nueva Zelanda . Están compuestas de lodo cementado con calcita con vetas septarias de calcita y raras capas tardías de cuarzo y dolomita ferrosa . [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] Las concreciones septarias mucho más pequeñas que se encuentran en la Arcilla de Kimmeridge expuesta en los acantilados a lo largo de la costa de Wessex en Inglaterra son ejemplos más típicos de concreciones septarias. [ 59 ]
concreciones de bala de cañón

Las concreciones de bala de cañón son grandes concreciones esféricas que se asemejan a balas de cañón. Estas se encuentran a lo largo del río Cannonball dentro de los condados de Morton y Sioux, Dakota del Norte , y pueden alcanzar 3 m (9,8 pies) de diámetro. Se crearon por la cementación temprana de arena y limo por 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 por calcita. [ 60 ] Concreciones gigantes de bala de cañón algo erosionadas y desgastadas, de hasta 6 metros (20 pies) de diámetro, se encuentran en abundancia en " Rock City " en el condado de Ottawa, Kansas . Grandes y esféricos canrocks también se encuentran a lo largo de la playa de Koekohe cerca de Moeraki en la costa este de la Isla Sur de Nueva Zelanda . [ 61 ] Las rocas de Moeraki , las rocas de Ward Beach y las rocas de Koutu de Nueva Zelanda son ejemplos de concreciones septarias, que también son concreciones de bala de cañón. Grandes rocas esféricas, que se encuentran en la orilla del lago Hurón cerca de Kettle Point, Ontario , y conocidas localmente como "kettles" , son concreciones típicas de bala de cañón. También se han reportado concreciones de bala de cañón en Van Mijenfjorden , Spitsbergen ; cerca de Haines Junction , Territorio del Yukón , Canadá ; Tierra de Jameson , Groenlandia Oriental ; cerca de Mecevici, Ozimici y Zavidovici en Bosnia-Herzegovina; en Alaska en la península de Kenai, Parque Estatal Capitán Cook al norte de la playa de Cook Inlet [ 62 ] y en la isla Kodiak al noreste de Fossil Beach. [ 63 ] Este tipo de concreción también se encuentra en Rumania, donde se conocen como trovantes . [ 64 ] [ 65 ]
concreciones de hiato


Las concreciones de hiato se distinguen por su historia estratigráfica de exhumación, exposición y re-enterramiento. Se encuentran donde la erosión submarina ha concentrado concreciones diagenéticas tempranas como superficies de arrastre al lavar los sedimentos de grano fino circundantes. [ 66 ] Su importancia para la estratigrafía, la sedimentología y la paleontología fue señalada por primera vez por Voigt, quien se refirió a ellas como Hiatus-Konkretionen . [ 67 ] "Hiato" se refiere a la interrupción en la sedimentación que permitió esta erosión y exposición. Se encuentran en todo el registro fósil, pero son más comunes durante períodos en los que prevalecieron condiciones de mar calcítico , como el Ordovícico , el Jurásico y el Cretácico . [ 66 ] La mayoría se forman a partir de rellenos cementados de sistemas de madrigueras en sedimentos siliciclásticos o carbonatados.
Una característica distintiva de las concreciones hiatales que las diferencia de otros tipos es que a menudo estaban incrustadas por organismos marinos, incluidos briozoos , equinodermos y gusanos tubícolas en el Paleozoico [ 68 ] , y briozoos, ostras y gusanos tubícolas en el Mesozoico y el Cenozoico. Las concreciones hiatales también suelen estar perforadas significativamente por gusanos y bivalvos [ 69 ] .
Concreciones alargadas
Las concreciones alargadas se forman paralelas a los estratos sedimentarios y se han estudiado extensamente debido a la influencia inferida de la dirección del flujo de agua subterránea de la zona freática (saturada) en la orientación del eje de elongación. [ 70 ] [ 60 ] [ 71 ] [ 72 ] Además de proporcionar información sobre la orientación del flujo de fluidos pasado en la roca huésped, las concreciones alargadas pueden proporcionar información sobre las tendencias de permeabilidad local (es decir, la estructura de correlación de permeabilidad; variación en la velocidad del agua subterránea, [ 73 ] y los tipos de características geológicas que influyen en el flujo.
Las concreciones alargadas son bien conocidas en la formación de arcilla de Kimmeridge , en el noroeste de Europa. En los afloramientos, donde se las conoce como "doggers", suelen tener solo unos pocos metros de diámetro, pero en el subsuelo pueden penetrar hasta decenas de metros a lo largo de los pozos. Sin embargo, a diferencia de los estratos de caliza, es imposible correlacionarlas de forma consistente incluso entre pozos muy próximos.
Canicas de Moqui

Las canicas de Moqui , también llamadas bolas de Moqui o "canicas de Moki", son concreciones de óxido de hierro que se encuentran erosionadas 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 puntiagudas, formas cilíndricas y otras formas extrañas. Su tamaño varía desde el de un guisante hasta el de una pelota de béisbol. [ 74 ] [ 75 ]
Las concreciones se formaron por la precipitación de hierro disuelto en el agua subterránea. Originalmente, el hierro se presentaba como una fina capa de óxido de hierro que rodeaba los granos de arena en la arenisca Navajo. El agua subterránea con metano o petróleo proveniente de los estratos rocosos subyacentes reaccionó con el óxido de hierro, convirtiéndolo en hierro reducido soluble . Cuando el agua subterránea con hierro entró en contacto con agua subterránea más rica en oxígeno, el hierro reducido se convirtió nuevamente en óxido de hierro insoluble, formando así las concreciones. [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] Es posible que el hierro reducido formara primero concreciones de siderita que posteriormente se oxidaron. Las bacterias oxidantes de hierro podrían haber desempeñado un papel. [ 77 ]
Piruletas de Kansas
Las "pop rocks" 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 de Caliza de Smoky Hill de la Formación Niobrara dentro del Condado de Gove, Kansas . Suelen estar asociadas con finas capas de ceniza volcánica alterada, llamada bentonita , que se encuentran dentro de la caliza que compone el Miembro de Caliza de Smoky Hill. Algunas de estas concreciones contienen, al menos en parte, grandes valvas aplanadas de bivalvos inocerámidos . Estas concreciones varían en tamaño desde unos pocos milímetros hasta 0,7 m (2,3 pies) de longitud y 12 cm (0,39 pies) de espesor. La mayoría de estas concreciones son esferoides achatados . Otras "pop rocks" son pequeñas concreciones de pirita policuboides, que pueden tener hasta 7 cm (0,23 pies) de diámetro. Estas concreciones se denominan "piedras explosivas" porque explotan al ser arrojadas al fuego. Además, al cortarlas o golpearlas, producen chispas y un olor a azufre quemado. Contrariamente a lo publicado en internet, ninguna de las concreciones de sulfuro de hierro que se encuentran en el Miembro de Tiza de Smoky Hill se formó por la sustitución de fósiles ni por procesos metamórficos. De hecho, las rocas metamórficas están completamente ausentes del Miembro de Tiza de Smoky Hill. [ 78 ] En cambio, todas estas concreciones de sulfuro de hierro se formaron por la precipitación de sulfuros de hierro dentro de lodo calcáreo marino anóxico después de que se acumuló y antes de que se litificara en tiza.
Las concreciones de sulfuro de hierro, como las rocas Kansas Pop, compuestas de pirita y marcasita , no son magnéticas. [ 79 ] Por otro lado, las concreciones de sulfuro de hierro que están compuestas de pirrotita o esmitita , o que contienen estas minerales, serán magnéticas en diversos grados. [ 80 ] El calentamiento prolongado de una concreción de pirita o marcasita convertirá porciones de cualquiera de estos minerales en pirrotita, lo que hará que la concreción se vuelva ligeramente magnética.
Piedras arcillosas, perros de arcilla y piedras de hadas
Las concreciones discoidales compuestas de carbonato de calcio se encuentran frecuentemente erosionadas de afloramientos de limo y arcilla interlaminados , depósitos lacustres proglaciales varvados . Por ejemplo, se han hallado numerosas concreciones sorprendentemente simétricas erosionadas de afloramientos de sedimentos lacustres proglaciales cuaternarios a lo largo y dentro de las gravas del río Connecticut y sus afluentes en Massachusetts y Vermont . Dependiendo de su origen, estas concreciones presentan una infinidad de formas , incluyendo discos, medias lunas, relojes, cilindros o mazas, masas botrioidales y formas animales. Su longitud puede variar desde 5,1 cm hasta más de 56 cm y a menudo presentan surcos concéntricos en su superficie. En el valle del río Connecticut , estas concreciones se denominan comúnmente "arcillitas" debido a su dureza en comparación con la arcilla que las recubre. En las fábricas de ladrillos locales, se les llamaba "perros de arcilla" debido a sus formas animalescas o porque las concreciones dificultaban el moldeado de los ladrillos. [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] 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 las conoce como "marlekor" ("piedras de hadas"). [ 84 ] [ 85 ]
Gogottes

Las gogottes son concreciones de arenisca que se encuentran en sedimentos del Oligoceno (de unos 30 millones de años de antigüedad) cerca de Fontainebleau , Francia. Las gogottes han alcanzado precios elevados en subastas debido a su calidad escultórica. [ 86 ]
Véase también
- Bowling Ball Beach – Playa en el condado de Mendocino, California, EE. UU.
- Caliche , también conocido como calcreta : concreción de sedimentos a base de carbonato de calcio en suelos áridos y semiáridos.
- Isla Champ – Isla en la Tierra de Francisco José, Rusia
- Diagénesis : Cambios fisicoquímicos en los sedimentos que ocurren después de su deposición.
- Dinocochlea – Fósil traza en el Museo de Historia Natural de Londres.
- Dorodango : forma de arte japonesa en la que se moldea tierra y agua para crear una delicada esfera brillante.
- Yeso costroso : capa endurecida del suelo con un alto porcentaje de yeso . Concreciones de CaSO₄ en suelos áridos y semiáridos.
- Esfera de Klerksdorp : concreciones rocosas naturales con forma de nódulo.
- Esférulas marcianas : pequeñas esférulas de óxido de hierro encontradas en Marte.
- Rocas de Moeraki : grandes rocas esféricas en la costa de Otago, Nueva Zelanda.
- Parque Estatal Mushroom Rock – Parque estatal en Kansas, Estados Unidos
- Nódulo (geología) : Pequeña masa de un mineral con una composición contrastante respecto al sedimento o roca que lo contiene ; un cuerpo de reemplazo , que no debe confundirse con una concreción.
- Rock City, Kansas – Parque en Kansas, EE. UU.
- Espeleotema – Estructura formada en una cueva por la deposición de minerales del agua . CaCO₃
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