Konkretionen faszinieren Geologen und Gesteinskundler gleichermaßen. Überall auf der Welt werden häufig gut erhaltene Fossilien und Kristalle in diesen etwa kugelförmigen Gesteinen gefunden. Die Fossilienbetten von Mazon Creek in Illinois sind berühmt für die dort gefundenen Konkretionen, die gut erhaltene fossile Pflanzen zeigen, wenn man sie aufspaltet. Im Paraná-Becken in Südamerika gibt es Konkretionen mit fossilen Fischen, die in drei Dimensionen erhalten sind und einzigartige Momentaufnahmen der Vergangenheit liefern. Einige dieser Fossilien zeigen sogar größere Fische, die kleinere verschlucken.
Der Raubfisch Calamopleurus aus der Kreidezeit des Paraná-Beckens und seine letzte Beute.
David Bressan
Konkretionen sind zwar in Sedimentgestein weit verbreitet, stellen aber immer noch eine Art geologisches Rätsel dar. Spielen tote Tiere oder Pflanzen bei der Bildung von Konkrementen eine Rolle, oder konservieren Konkremente Fossilien einfach besser als das umgebende Gestein? Wie lange brauchen sie, um zu wachsen? Einige dokumentierte Konkremente haben einen Durchmesser von mehr als einem Meter. Wenn sie so groß werden können, was genau steuert ihr Wachstum und warum hören sie plötzlich auf zu wachsen (wie der scharfe Kontakt zwischen einer Konkretion und dem umgebenden Gestein nahelegt)?
„Comicstone“-Konkretionen aus Spanien.
David Bressan
Forscher der Universität Nagoya haben Dutzende von Konkretionen aus drei Fundorten in Japan, England und Neuseeland analysiert. Indem sie die chemische Zusammensetzung in einem Transekt von den äußeren Schichten einer Konkretion zu den umgebenden Gesteinen untersuchten, konnten die Forscher einige der offenen Fragen klären. Die chemische Zusammensetzung zeigt auch, dass die Fossilien tatsächlich eine Rolle bei der Entstehung der Konkremente spielen. Das Element Kalzium, das kleinere Sedimentpartikel zusammenkittet und die harte, kompakte Materie bildet, stammt aus den zerfallenden organischen Überresten.
Überraschender waren die Ergebnisse zu den Wachstumsraten. Man nahm an, dass Konkretionen Hunderttausende bis Millionen von Jahren brauchen, um sich zu bilden. Stattdessen wachsen sie offenbar sehr schnell, in nur wenigen Monaten bis Jahren. Diese neue Beobachtung könnte auch erklären, warum die in den Konkrementen gefundenen Fossilien so gut erhalten sind.
Wenn ein Tier oder eine Pflanze stirbt, werden die Überreste in Sedimentschichten eingebettet, die sich auf dem Grund eines Sees oder des Meeres ablagern. Die verwesenden organischen Stoffe setzen Kalzium frei, das zu dem Mineral Kalzit reagiert. Das Kalzit zementiert dann Sand- und Tonpartikel zusammen. Dies geschieht schnell, bevor das Tier oder die Pflanze vollständig zerfällt, und trägt dazu bei, das Fossil zu erhalten.
Im Laufe der Zeit wird immer mehr Sediment zusammengekittet und bildet die harte, kompakte Konkretion um das Fossil. Sobald die Kalzitbildung aufhört, weil nicht mehr genügend Kalzium im Sediment vorhanden ist, hört auch das Wachstum der Konkremente plötzlich auf, so dass ein scharfer Kontakt zwischen den Konkrementen und dem umgebenden Sediment entsteht. Durch Erosion wird das weichere Sediment abgetragen, wobei die verwitterungsbeständigen Konkremente intakt bleiben. Schließlich kommt ein Geologe oder Sammler vorbei und hofft auf einen einzigartigen Fund, indem er die Konkretionen mit einem Hammer aufbricht.
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YOSHIDA, H. et al.82018): Verallgemeinerte Bedingungen der Bildung kugelförmiger Karbonatkonkretionen um zerfallendes organisches Material in der frühen Diagenese. Scientific Reports Vol. 8: 1-10