Les concrétions varient considérablement dans leurs compositions, leurs formes, leurs tailles et leurs modes d’origine.
Concrétion septariennedit
Les concrétions septariennes (ou nodules septariens) sont des concrétions riches en carbonate contenant des cavités angulaires ou des fissures (septaria; sg. septarium, du latin septum « cloison, élément de séparation », en référence aux fissures / cavités séparant les blocs polygonaux de matériaux durcis). Les fissures ont une forme et un volume très variables, ainsi que le degré de retrait qu’elles indiquent. Bien qu’on ait généralement supposé que les concrétions se développaient progressivement de l’intérieur vers l’extérieur, le fait que les fissures orientées radialement se rétrécissent vers les marges des concrétions septariennes est considéré comme une preuve que dans ces cas, la périphérie était plus rigide tandis que l’intérieur était plus mou, probablement en raison d’un gradient de la quantité de précipité de CaCO3 cimentant progressivement la porosité de la boue de l’extérieur vers l’intérieur.
La combinaison des processus naturels à l’origine de la formation des septaires riches en carbonate reste incertaine, mais implique probablement une activité microbienne et l’oxydation de la matière organique dans les sédiments argileux en tant que source interne de carbonates. Les ions calcium présents dans l’eau de mer, ou dans l’eau interstitielle des sédiments argileux environnants, diffusent lentement vers le centre de la concrétion initialement molle et précipitent progressivement au contact des anions carbonatés présents sur leur trajet et produits par la matière organique en décomposition. En effet, lorsque l’eau interstitielle du sédiment argileux devient localement saturée par rapport au carbonate de calcium, ce dernier précipite et commence progressivement à cimenter la porosité du milieu initial (organismes marins en décomposition ?). Le processus de cimentation semble se dérouler de l’extérieur (plus dur) à l’intérieur (plus doux) avec le transport par diffusion des ions Ca2+.
De nombreux mécanismes ont également été proposés pour expliquer la formation du motif très caractéristique des fissures internes (ou cavités) appelées septa. Il comprend la dessiccation de noyaux riches en argile, en gel ou en matières organiques, entraînant le retrait du centre plus mou de la concrétion. Certaines théories suggèrent l’expansion des gaz (CO2, CH4) produits par la désintégration de la matière organique. Les théories moins satisfaisantes considèrent même le rétrécissement de l’intérieur de la concrétion par le compactage des sédiments ou sa fracturation fragile par les tremblements de terre. Plusieurs mécanismes pourraient également être combinés. Dans la Formation Argileuse de Boom de l’Oligocène (âge Rupélien: ~ 34 – 29 Ma) en Belgique, les septaires aplaties se trouvent dans des couches d’argile horizontales enrichies en carbonate de calcium, de sorte que leur distribution spatiale suggère qu’elles se sont formées au fond de l’ancienne mer dans des conditions particulières.
Les septaires contiennent souvent de minuscules cristaux de calcite précipités de la solution poreuse des sédiments à la surface des parois des fissures et des cavités. Parfois, il est également possible d’observer dans les grandes septaires d’argile à flèche de petites stalactites cultivées à l’intérieur des cavités ouvertes. Comme les stalactites se déposent toujours lentement goutte à goutte par écoulement d’eau entraîné par gravité dans des conditions insaturées, c’est le signe d’une évolution plus récente lorsque la formation argileuse n’était plus immergée dans la mer. Des revêtements de sidérite ou de pyrite sont également parfois observés sur les parois des cavités présentes dans les septaires, donnant respectivement naissance à une panoplie de couleurs rougeâtres et dorées brillantes avec des iridescences caractéristiques.
Un exemple spectaculaire de concrétions septariennes de rochers, qui mesurent jusqu’à 3 mètres (9,8 pieds) de diamètre, sont les rochers Moeraki. Ces concrétions se trouvent érodées à partir de mudstone du Paléocène de la Formation de Moeraki exposé le long de la côte près de Moeraki, Île du Sud, Nouvelle-Zélande. Ils sont composés de boue cimentée à la calcite avec des veines septariennes de calcite et de quartz et de dolomie ferreuse rares à un stade avancé. Les concrétions septariennes beaucoup plus petites trouvées dans l’argile de Kimmeridge exposée dans les falaises le long de la côte du Wessex en Angleterre sont des exemples plus typiques de concrétions septariennes.
Concrétions en boulets de cannonmodifier
Les concrétions en boulets de canon sont de grandes concrétions sphériques, qui ressemblent à des boulets de canon. Ceux-ci se trouvent le long de la rivière Cannonball dans les comtés de Morton et de Sioux, dans le Dakota du Nord, et peuvent atteindre 3 m (9,8 pi) de diamètre. Ils ont été créés par la cimentation précoce du sable et du limon par la calcite. Des concrétions de boulets de canon similaires, qui mesurent jusqu’à 4 à 6 m (13 à 20 pi) de diamètre, sont associées aux affleurements de grès de la Formation Frontier dans le nord-est de l’Utah et le centre du Wyoming. Ils se sont formés par la cimentation précoce du sable par la calcite. Des concrétions géantes en boulets de canon quelque peu altérées et érodées, aussi grandes que 6 mètres (20 pieds) de diamètre, se produisent en abondance à « Rock City » dans le comté d’Ottawa, au Kansas. On trouve également de grands rochers sphériques le long de la plage de Koekohe près de Moeraki sur la côte est de l’île du Sud de la Nouvelle-Zélande. Les rochers Moeraki et les rochers Koutu de Nouvelle-Zélande sont des exemples de concrétions septariennes, qui sont également des concrétions en boulets de canon. Les grosses roches sphériques, que l’on trouve sur la rive du lac Huron près de Kettle Point, en Ontario, et connues localement sous le nom de » bouilloires « , sont des concrétions de boulets de canon typiques. Des concrétions de boulets de canon ont également été signalées à Van Mijenfjorden, au Spitzberg; près de Haines Junction, dans le territoire du Yukon, au Canada; Jameson Land, dans l’Est du Groenland; près de Mecevici, Ozimici et Zavidovici en Bosnie-Herzégovine; en Alaska, dans le parc d’État Captain Cook de la péninsule de Kenai, au nord de Cook Inlet beach et sur l’île Kodiak, au nord-est de Fossil Beach; Des concrétions de boulets de canon ont également été signalées depuis les collines de Bandeng et Zhanlong, près de la ville de Gongxi, dans la province du Hunan, en Chine.
Hiatus concretionsEdit
Les concrétions de hiatus se distinguent par leur histoire stratigraphique d’exhumation, d’exposition et de réinhumation. On les trouve là où l’érosion sous-marine a concentré les concrétions diagénétiques précoces sous forme de surfaces de retard en éliminant les sédiments à grain fin environnants. Leur importance pour la stratigraphie, la sédimentologie et la paléontologie a d’abord été notée par Voigt qui les a appelées Hiatus-Konkretionen. » Hiatus » désigne la rupture de sédimentation qui a permis cette érosion et cette exposition. On les trouve partout dans les archives fossiles, mais elles sont plus courantes pendant les périodes où les conditions de la mer de calcite prévalaient, telles que l’Ordovicien, le Jurassique et le Crétacé. La plupart sont formés à partir des remplissages cimentés de systèmes de terriers dans des sédiments siliciclastiques ou carbonatés.
Une caractéristique distinctive des concrétions de hiatus les séparant des autres types est qu’elles étaient souvent incrustées par des organismes marins, notamment des bryozoaires, des échinodermes et des vers tubulaires au Paléozoïque et des bryozoaires, des huîtres et des vers tubulaires au Mésozoïque et au Cénozoïque. Les concrétions de hiatus sont également souvent ennuyées de manière significative par les vers et les bivalves.
Concrétions allongéesmodifier
Les concrétions allongées se forment parallèlement aux strates sédimentaires et ont été largement étudiées en raison de l’influence inférée de la direction de l’écoulement des eaux souterraines de la zone phréatique (saturée) sur l’orientation de l’axe d’allongement. En plus de fournir des informations sur l’orientation de l’écoulement du fluide passé dans la roche hôte, les concrétions allongées peuvent fournir un aperçu des tendances locales de perméabilité (c.-à-d., structure de corrélation de perméabilité; variation de la vitesse de l’eau souterraine et types de caractéristiques géologiques qui influencent l’écoulement.
Les concrétions allongées sont bien connues dans la formation argileuse de Kimmeridge du nord-ouest de l’Europe. Dans les affleurements, où ils ont acquis le nom de « doggers », ils ne mesurent généralement que quelques mètres de diamètre, mais dans le sous-sol, ils peuvent pénétrer jusqu’à des dizaines de mètres de dimension le long du trou. Contrairement aux lits de calcaire, cependant, il est impossible de les corréler de manière cohérente entre des puits même rapprochés.
Marbres de Moqui
Les marbres de Moqui, également appelés boules de Moqui ou « marbres de Moki », sont des concrétions d’oxyde de fer qui s’érodent en grande abondance dans les affleurements du grès Navajo dans le centre-sud et le sud-est de l’Utah. Ces concrétions ont des formes allant des sphères aux disques, boutons, boules à pointes, formes cylindriques et autres formes étranges. Ils vont de la taille d’un pois à la taille d’un baseball. Ils ont été créés par la précipitation du fer, qui a été dissous dans les eaux souterraines.
Roches pop du Kansas
Les roches pop du Kansas sont des concrétions de sulfure de fer, c’est-à-dire de pyrite et de marcassite, ou dans certains cas de jarosite, qui se trouvent dans les affleurements du membre de craie de Smoky Hill de la Formation de Niobrara dans le comté de Gove, au Kansas. Ils sont généralement associés à de fines couches de cendres volcaniques altérées, appelées bentonite, qui se produisent dans la craie comprenant le membre de craie Smoky Hill. Quelques-unes de ces concrétions renferment, au moins en partie, de grandes valves aplaties de bivalves inocéramides. Ces concrétions ont une taille allant de quelques millimètres à jusqu’à 0,7 m (2,3 pi) de longueur et 12 cm (0,39 pi) d’épaisseur. La plupart de ces concrétions sont des sphéroïdes oblats. D’autres « roches pop » sont de petites concrétions de pyrite polycuboïdale, qui mesurent jusqu’à 7 cm (0,23 pi) de diamètre. Ces concrétions sont appelées « roches pop » car elles explosent lorsqu’elles sont projetées dans un feu. De plus, lorsqu’ils sont coupés ou martelés, ils produisent des étincelles et une odeur de soufre brûlante. Contrairement à ce qui a été publié sur Internet, aucune des concrétions de sulfure de fer, qui se trouvent dans le membre de la craie de Smoky Hill, n’a été créée par le remplacement de fossiles ou par des processus métamorphiques. En fait, les roches métamorphiques sont complètement absentes du membre de la craie de Smoky Hill. Au lieu de cela, toutes ces concrétions de sulfure de fer ont été créées par la précipitation de sulfures de fer dans le suintement calcaire marin anoxique après son accumulation et avant sa lithification en craie.
Les concrétions de sulfure de fer, telles que les roches Pop du Kansas, constituées de pyrite et de marcassite, sont non magnétiques (Hobbs et Hafner, 1999). D’autre part, les concrétions de sulfure de fer, qui sont composées ou contiennent de la pyrrhotite ou de la smythite, seront magnétiques à des degrés divers. Le chauffage prolongé d’une concrétion de pyrite ou de marcassite transformera des parties de l’un ou l’autre minéral en pyrrhotite, ce qui rendra la concrétion légèrement magnétique.
Les pierres argileuses, les chiens d’argile et les pierres féeriques
On trouve souvent des concrétions discales composées de carbonate de calcium qui s’érodent à la suite de l’exposition de dépôts lacustres proglaciaires de limon et d’argile interlaminés. Par exemple, un grand nombre de concrétions remarquablement symétriques ont été trouvées érodant des affleurements de sédiments lacustres proglaciaires quaternaires le long et dans les graviers du fleuve Connecticut et de ses affluents dans le Massachusetts et le Vermont. Selon la source spécifique de ces concrétions, elles varient dans une variété infinie de formes qui incluent des formes de disque, des formes de croissant, des formes de montre, des formes cylindriques ou en massue, des masses botryoïdales et des formes animales. Leur longueur peut varier de 5,1 cm (2 po) à 56 cm (22 po) et présentent souvent des rainures concentriques sur leurs surfaces. Dans la vallée du fleuve Connecticut, ces concrétions sont souvent appelées « pierres argileuses » parce que les concrétions sont plus dures que l’argile qui les entoure. Dans les briqueteries locales, on les appelait » chiens d’argile » soit à cause de leurs formes animales, soit à cause des concrétions qui nuisaient aux briques moulées. Des concrétions similaires de carbonate de calcium en forme de disque ont également été trouvées dans la vallée de la rivière Harricana, dans la région administrative de l’Abitibi-Témiscamingue, au Québec, et dans le comté d’Östergötland, en Suède. En Scandinavie, ils sont connus sous le nom de « marlekor » (« pierres de fées »).