Węglanowe konkrecje żelaziste stanowią charakterystyczną cechę sekwencji skał ilasto-mułowych, należących do formacji częstochowskich iłów rudonośnych, na monoklinie śląsko-krakowskiej. Celem badań konkrecji była charakterystyka mineralogiczno-geochemiczna dla określenia genezy tych skupień mineralnych. Kompleksowa analiza wybranych parametrów geochemicznych (TOC, S/TOC, relacje TOC-Fe-S, Cu+Mo/Zn, Ni/Co, V/Cr, V/V+Ni, U/Th, Uaut) pozwoliła ustalić warunki paleośrodowiska depozycji oraz wczesnej diagenezy goszczących konkrecje skał. Zakres metod badawczych obejmował standardowe analizy mineralogiczne (mikroskopowe w świetle przechodzącym z uwzględnieniem katodoluminescencji i odbitym, a także analizy SEM EDS oraz XRD). Wykonano analizy geochemiczne (INAA, ICP-AES) skał ilasto-mułowych i występujących w nim węglanowych konkrecji żelazistych a także izotopowe: δ13Corg w iłach rudonośnych oraz δ13Cwęgl i δ18O w badanych konkrecjach. Węglanowe konkrecje żelaziste występują w poziomach w obrębie skał ilasto-mułowych. Konkrecje pochodzące z różnych horyzontów reprezentują ten sam typ genetyczny: w większości poziomów występują konkrecje syderytowe, w kilku stwierdzono konkrecje apatytowo-syderytowe. Preferencyjne występowanie poziomów z konkrecjami było związane z wolniejszą depozycją goszczących je iłów rudonośnych, intensywniejszym zbioturbowaniem tych skał oraz zwiększoną dostępnością reaktywnego żelaza w miejscach formowania się konkrecji. Przeprowadzone badania wskazują na wczesnodiagenetyczne pochodzenie badanych konkrecji w procesie mikrobialnej redukcji żelaza (FeR) w strefie subtlenowej. Model tzw. „rozproszonego” wzrostu (z ang. pervasive model growth) opisuje sposób formowania się węglanowych konkrecji żelazistych w iłach rudonośnych. Tworzenie się konkrecji syderytowych następowało na skutek jednoczesnej precypitacji syderytu w przestrzeniach porowych osadu ilasto-mułowego, w całej jego objętości, który stał się konkrecją. Konkrecje apatytowo-syderytowe wykazują podobny, aczkolwiek bardziej złożony model wzrostu. Powstawaniu tych konkrecji sprzyjało nagromadzenie fosforanowych i kalcytowych szkieletów skamieniałości w miejscach formowania się konkrecji. Tworzenie się konkrecji apatytowo-syderytowych zostało zainicjowane rozpuszczaniem elementów szkieletów (fosforanowych i kalcytowych), fosfatyzacją kalcytowych szkieletów i precypitacją apatytu a następnie syderytu w przestrzeniach porowych osadu. W końcowym etapie tworzenia się węglanowych konkrecji żelazistych nastąpiło ich spękanie w formie szczelin septariowych. Proces powstawania szczelin wraz z ich wypełnianiem (kalcytem, pirytem, sfalerytem lub barytem) przebiegał w kilku etapach w późnym stadium diagenezy.

Iron carbonate concretions are characteristic features of the Ore-bearing clays in the Kraków-Silesia Monocline. The aim of this study was to determine the origin of these concretions through the mineralogical and geochemical characteristics. Complex analysis of geochemical indices (TOC, S/TOC, relacje TOC-Fe-S, Cu+Mo/Zn, Ni/Co, V/Cr, V/V+Ni, U/Th, Uaut) allowed to determine paleoenvironmental conditions of deposition and early-diagenesis of the host sediment. The scope of research methods included standard mineralogical analysis (optical microscopic observations in transmitted light, also with cathodoluminescence and reflected light), X-ray diffraction and scanning electron microscopy with EDS). Geochemical analysis (INAA, ICP-AES) of silty-clay sediment and concretions; isotope study of δ13Corg of host sediment and δ13Cwęgl, δ18O of concretions were performed. Iron carbonate concretions occur in single levels. Concretions from different horizons represent the same genetic type: siderite concretions dominate and apatite-siderite concretions were also found in several levels. The preferential occurrence of the concretion horizons is associated with particular conditions of the deposition and early diagenesis of the host sediment, favored by a slower deposition rate, more intense bioturbation and greater availability of reactive iron in places of concretions formation. The results of this study suggest an early diagenetic origin of the concretions in the microbial iron reduction process in suboxic zone. Pervasive growth model describes the formation mode of the iron carbonate concretions in the ore-bearing clays. The siderite concretions were formed by simultaneous precipitation of siderite in pore spaces, in the whole volume of sediment, which became the concretion. The apatite-siderite concretions show similar, although more complex, model of concretion growth. The formation of these concretions was favored by the accumulation of phosphate and carbonate skeletal fossils in the formation place of concretions and was initiated by dissolution of these skeletons (phosphates and carbonates) and phosphatization of carbonate skelets, followed by apatite and subsequently siderite precipitation in pore spaces of host sediment. In the final stage, the iron carbonate concretion were cracked. The process of septarian fissures formation with their infillings (calcite, pyrite, sphalerite or barite) proceeded in several stages during later diagenesis.