Över hela världen, spektakulära fossiler har ofta hittats bevarade inuti fasta, grovt sfäriska stenar som kallas "konkretioner". Från geologer till tillfälliga observatörer, många har undrat varför dessa härdade massor av karbonat bildades runt döda organismer, med runda former och skarpa gränser med det omgivande materialet, vanligtvis i marin lera och lersten.

Flera viktiga frågor om konkretioner har länge förbryllat forskare. Vilka villkor får dem att bildas? Hur lång tid tar det att växa? Varför slutar de växa? Varför skiljer de sig så från den omgivande klippan eller sedimenten?

Nu, forskare under ledning av Nagoya University har utvecklat en metod för att analysera konkretioner med hjälp av L-formade "tvärdiagram" över diffusion och tillväxttakt, rapporterade i en ny studie publicerad i Vetenskapliga rapporter . Med denna metod, de analyserade dussintals konkretioner från tre platser i Japan och jämförde dem med konkretioner från England och Nya Zeeland.

Resultaten av denna nya studie påverkar dramatiskt förståelsen av den hastighet med vilken konkretioner bildas. "Tills nu, man trodde att bildandet av sfäriska karbonatkonkretioner skulle ta hundratusentals till miljontals år, "säger medförfattaren Koshi Yamamoto." Men våra resultat visar att konkretioner växer i en mycket snabb takt över flera månader till flera år. "Denna snabba förseglingsmekanism kan förklara varför vissa konkretioner innehåller välbevarade fossiler av mjuka vävnader som sällan fossiliseras under andra förhållanden.

Studera författaren Hidekazu Yoshida förklarar, "Betongerna höll sina egenskaper, med välbevarade fossiler i sina centrum eller texturer som tyder på den ursprungliga förekomsten av organiskt material. Enkla massbalansberäkningar visar också att kolet som fixerats i karbonatkonkretionen huvudsakligen kom från organismens organ inne i konkretionerna. "

Alla de studerade konkretionerna var sammansatta av kalcit, med relativt konsekventa kompositioner hela tiden, skiljer sig från den omgivande leriga matrisen. Finkornig, i allmänhet befanns lerrika sediment vara viktiga för att begränsa diffusion och permeabilitet, och för att bromsa migreringen av lösta ämnen. Således, bikarbonatkoncentrationer skulle stiga tillräckligt högt vid en reaktionsfront för att orsaka snabb utfällning av kalciumkarbonat, med skarpa gränser från den omgivande leran.

Denna nya enhetliga modell för skapandet av sfäriska konkretioner, som kan generaliseras med enkla formler, kan användas för att tolka konkretioner från hela världen. Förutom att öka vår kunskap om denna viktiga bevarandemekanism i fossilregistret, denna förbättrade förståelse av den snabba utfällningen av kalcit på grund av närvaron av organiskt material kan ha praktiska tillämpningar inom tätningsteknik.