Dans le monde entier, des fossiles spectaculaires ont souvent été trouvés préservés à l'intérieur de solides, des roches grossièrement sphériques appelées « concrétions ». Des géologues aux observateurs occasionnels, beaucoup se sont demandé pourquoi ces masses durcies de carbonate se sont formées autour d'organismes morts, avec des formes rondes et des limites nettes avec le matériau environnant, typiquement dans la boue marine et le mudstone.

Plusieurs questions importantes concernant les concrétions ont longtemps intrigué les scientifiques. Quelles conditions provoquent leur formation ? Combien de temps mettent-ils à pousser ? Pourquoi arrêtent-ils de grandir ? Pourquoi sont-ils si distincts de la roche ou des sédiments environnants ?

Maintenant, des chercheurs dirigés par l'Université de Nagoya ont développé une méthode pour analyser les concrétions à l'aide de « diagrammes croisés » en forme de L de la diffusion et du taux de croissance, rapporté dans une nouvelle étude publiée dans Rapports scientifiques . Avec cette méthode, ils ont analysé des dizaines de concrétions de trois sites à travers le Japon et les ont comparées avec des concrétions d'Angleterre et de Nouvelle-Zélande.

Les résultats de cette nouvelle étude ont un impact considérable sur la compréhension de la vitesse à laquelle les concrétions se forment. "Jusqu'à maintenant, on pensait que la formation de concrétions carbonatées sphériques prenait des centaines de milliers à des millions d'années, " dit le co-auteur Koshi Yamamoto. " Cependant, nos résultats montrent que les concrétions se développent à un rythme très rapide sur plusieurs mois à plusieurs années. » Ce mécanisme de scellement rapide pourrait expliquer pourquoi certaines concrétions contiennent des fossiles bien conservés de tissus mous qui sont rarement fossilisés dans d'autres conditions.

Le premier auteur de l'étude, Hidekazu Yoshida, explique :« Les concrétions ont conservé leurs caractéristiques, avec des fossiles bien conservés à leurs centres ou des textures indicatives de la présence originale de matière organique. De simples calculs de bilan de masse démontrent également que le carbone fixé dans les concrétions carbonatées provenait principalement des organes des organismes à l'intérieur des concrétions. »

Toutes les concrétions étudiées étaient composées de calcite, avec des compositions relativement cohérentes tout au long, distincte de la matrice boueuse environnante. À grain fin, les sédiments généralement riches en argile se sont avérés importants pour limiter la diffusion et la perméabilité, et ralentir la migration des solutés. Ainsi, les concentrations de bicarbonate augmenteraient suffisamment sur un front de réaction pour provoquer une précipitation rapide du carbonate de calcium, avec des limites nettes de la boue environnante.

Ce nouveau modèle unifié de création de concrétions sphériques, qui peut être généralisé par des formules simples, peut être appliqué pour interpréter des concrétions du monde entier. En plus de faire progresser nos connaissances sur cet important mécanisme de préservation dans les archives fossiles, cette meilleure compréhension de la précipitation rapide de la calcite due à la présence de matière organique peut avoir des applications pratiques dans le domaine de la technologie de scellement.