Литифицированные карбонатные илы (кальцилютиты и кальцигранулиты)
Литифицированные карбонатные илы состоят в основном из очень тонкозернистых карбонатов. Грабау назвал эти породы кальцилютитами и кальципульверитами. Первые представляют собой ил, отложенный течениями (ил является продуктом тончайшего истирания), вторые — продукт химического осаждения тонкозернистого материала. Хотя различие между ними и существенно, его не всегда легко установить, поэтому термин кальцилютит обычно используют по отношению к любым тонкозернистым известнякам, независимо от их происхождения. Фолк применил к породам этого класса термин «микрит»; хотя он ограничил его микрокристаллическим кальцитом с размерами зерен до 4 мкм, этот термин применяется для более грубозернистого материала, а также к современным арагонитовым илам.
При более тщательном исследовании оказывается, что микритовые известняки содержат некоторое количество более крупного материала, такого как пеллеты, обломки скелетов, сферолиты (реже — настоящие оолиты и интракласты). Когда содержание этого материала превышает 10%, Фолк употребляет термин биомикрит и пелмикрит. Если же более крупные компоненты рассеяны в породе (и составляют менее 10%), порода описывается как микрит с окаменелостями или нечто подобное. Породы, в которых отсутствуют такие крупные компоненты, являются просто микритом. По терминологии Данхэма, микрит, содержащий 10% или более зерен скелетного или иного состава, называется вакстоун (рис. 10-37, 10-38, 10-39), если же зерна в нем образуют самостоятельный каркас, он называется пакстоун. Большинство микритовых известняков плотные, однородные и лишены более крупных компонентов. Это так называемые «литографские известняки» (аргиллиты, по терминологии Данхэма). Под микроскопом они неожиданно обнаруживают четко выраженную пеллетовую текстуру. Такие микритовые известняки, содержащие неправильные или трубчатые включения или линзы яснокристаллического кальцита и имеющие фенестральную структуру, определяются Фолком как дисмикрит. Происхождение этих фенестр уже обсуждалось в этой главе. Слоистость кальцилютитов меняется от плитчатой до желваковой.
Многие тонкозернистые кальцилютиты настолько однородны и лишены всякой структуры, что их используют в литографии. Некоторые разности, однако, имеют тончайшую слоистость. По отношению к этим известнякам применен термин ламинит. Хотя подобные слойки связаны иногда с деятельностью течений, большинство из них обусловлено аккумуляцией под влиянием водорослевых скоплений. Эти формы в известном смысле являются разновидностью строматолитов. Предполагают, что поверхность осадконакопления была покрыта тонким покровом синезеленых водорослей. Выпадающий осадок тонким слоем (1 мм или менее) покрывал этот слой, после чего водорослевый покров быстро восстанавливался и со временем покрывался новым слоем осадка. Осадочные частицы прилипают к водорослевой сети или улавливаются ею. В дополнение к этому карбонат мог также выделяться водорослями. Древние карбонатные ламиниты сохраняют морфологию водорослевых покровов, даже если органический материал разложен.
Водорослевые слои прерывисты, обычно неправильны по форме, образуют мелкие и крупные аркообразные выпуклости. Они могут прерываться сужающимися книзу трещинами, вероятно трещинами усыхания. Ламиниты, возможно, являются индикатором пересыщенных солью вод или других обстановок, в которых не могут жить улитки и другие зоопланктонные формы, питающиеся фитопланктоном. Обширное разрушение водорослевого покрытия планктонными организмами препятствует образованию ламинитов.
Изучение шлифов микритовых известняков дает мало новых сведений. За исключением отмеченных выше случаев, когда отчетливо различались пеллеты, микрокристаллическая карбонатная масса с трудом различается в стандартном шлифе. Более полезны ультратонкие шлифы, но наибольший прогресс достигнут при использовании электронного микроскопа. С помощью электронного микроскопа выявляется большое разнообразие форм и структур зерен, что позволило определить происхождение зерен, диагенетическую историю, а также, возможно, способ осадконакопления и фациальную обстановку. Некоторые кальцилютиты, особенно юрского возраста и моложе, изобилуют кокколитами и, следовательно, имеют явное биогенное происхождение. Действительно, многие молодые тонкозернистые известняки представляют собой скопления кокколитов или «водорослевой пыли». Исследование, проведенное Лобо и Осборном под сканирующим электронным микроскопом, убедительно показали, что много, если не большинство, ордовикских микритов штата Огайо представляют собой раздробленный скелетный материал.
Вопрос о происхождении и значении некоторых типов тонкозернистых, плотных, лишенных структуры известняков является спорным. Как полагал Грабау, некоторые из них могут являться продуктом тончайшего истирания морских отложений; например, таким путем образовались многие калькарениты. Другие образовались в результате химического или биохимического осаждения. Остается неясным — как образуются современные карбонатные илы. Сверхтонкие арагонитовые илы Багамского региона связываются с жизнедеятельностью бактерий. Их также считают продуктом прямого химического осаждения карбоната кальция и освобождения арагонитовых иголок из водорослевой ткани при разрушении последней. Изотопный состав кислорода в карбонатах неорганического происхождения и в биохимически осажденных карбонатах различен. Изотопный анализ карбонатных илов Багамского региона указывает на их водорослевое происхождение. Однако в Персидском заливе арагонитовые илы — это чисто химически осажденный продукт.
Писчий мел также является тонкозернистой карбонатной породой, которая отличается от обычного плотного литифицированного микритового известняка наличием рыхлой пористой структуры. Обычно мел, как и кальцит, почти целиком состоит из карбоната кальция и имеет белый цвет. В отложениях писчего мела Франции содержание карбонатной части колеблется от 90 до 98%; Канзасский мел состоит на 88—98% из карбоната кальция, в среднем 94%. Под микроскопом видно, что писчий мел состоит из раковин микроорганизмов, сложенных чистым кальцитом, которые погружены в бесструктурный матрикс, состоящий из тонкозернистого кальцита. В отложениях мела штата Канзас микроокаменелости составляют 17—34% от объема всей породы; остальную часть составляет матрикс. Наиболее распространены фораминиферы рода Globigerina, Textularia и другие. В писчем меле также находят шипы и ячейки планктонных водорослей, известные как рабдолиты и кокколиты, а также отдельные спикулы губок и раковины радиолярий.
Большинство известных отложений писчего мела имеют меловой возраст. Наиболее известны отложения мела, расположенные по обоим берегам Ла-Манша и являющиеся типовым разрезом меловой системы, благодаря чему она и получила такое название. В Северной Америке писчий мел широко распространен в отложениях мелового возраста штатов Алабама, Миссисипи и Теннесси (меловая свита Селма), а также в Небраске и соседних штатах (свита Ниобрара). Особенно детально описан мел свиты Форт Хэйс в штате Канзас.
Мел является рыхлым карбонатом. Мел относится к почти неизменным породам, несмотря на то что в нем могут содержаться кремневые желваки, иногда образующие ритмическую слоистость. Весьма примечательно, что растворы, проходящие через такой пористый и легко поддающийся изменениям материал, не оказывают сколь-нибудь существенного воздействия на него. Полагают, что в отличие от других известковых карбонатных отложений, мел осаждался в виде кальцита, а не арагонита, и благодаря большей стабильности кальцита, в породе не было никаких преобразований, которые имели бы место, если бы первоначальный карбонат осаждался в виде арагонита. Именно поэтому отложения мела не преобразовались в твердую и плотную породу. Здесь, однако, имеются заметные исключения, поскольку известны «жесткие грунты» хорошо сцементированного мела.