Мел

Мел — весьма специфическая разновидность биомикрита, типичная для верхнемеловых отложений Западной Европы и некоторых районов Северной Америки. Как правило, это очень чистая порода, содержащая более 90% карбоната кальция. Доломит в них содержится редко. Белый цвет и высокая отражательная способность свидетельствуют о чистоте и тонкозернистом сложении мела. Примерно 75—90% карбоната кальция присутствует в виде органогенных частиц размером менее 4 мкм.
Главные примеси представлены глинистыми минералами, среди которых наиболее обычны монтмориллонит и иллит. Широко распространен глауконит, но в небольших количествах. Аутогенная природа некоторых из этих минералов не доказана. Аутигенный коллофан иногда концентрируется в виде вкрапленников, зерен и желваков в горизонтах, которые, как полагают, указывают на уменьшенные скорости осадконакопления или на отсутствие осадконакопления.
Мел сложен в основном остатками планктонных морских водорослей Coccolithaceae, содержание которых в некоторых пластах может достигать 80% (рис. 8.10). Существует много разновидностей этих водорослей. Иногда хорошо сохраняются овальные кокколитовые диски, однако физическая деградация, уплотнение и другие диагенетические процессы обычно приводят к разрушению этих дисков на более мелкие фрагменты и отдельные кристаллические брусочки.
Остальная часть известковистого органогенного детрита представлена целыми или истертыми фрагментами самых разных беспозвоночных. Наиболее обычны среди этих окаменелостей — моллюски, иглокожие, мшанки и фораминиферы, причем некоторые более крупные остатки могут быть полностью силифицированы.

Структура мела сильно варьирует от слоя к слою. Высокие содержания призм Inoceramus приводят к образованию явно песчаниковидной породы, тогда как при меньших содержаниях обломков моллюсков и соответственно большем содержании кокколитов образуются наиболее тонкозернистые разновидности мела.
Помимо фораминифер мелы содержат шиповидные сферические тела диаметром до 500 мкм, которые по внешнему виду схожи с крупными изолированными камерами глобигерин. Центральные участки этих тел обычно выполнены спаритовым крупнокристаллическим цементом. Тем не менее фораминиферовое происхождение их маловероятно, так как они не имеют никаких отверстий и видимых следов нарушений. Такие кальцисферы особенно обильны в некоторых твердых или желваковых горизонтах. Вероятнее всего, они представляют собой остатки некоторых планктонных организмов, возможно родственных современным водорослям дазикладациям (рис. 8.11).

В мягких мелах остатки арагонитвыделяющих организмов не встречаются, но в некоторых твердых разновидностях, таких, каr Чок-Рок, которые, очевидно, подвергались литификации на ранней стадии, встречаются арагонитовые раковины аммонитов и гастропод, представленные пустотелыми отпечатками.
Предполагалось, что в противоположность другим известнякам мел первоначально откладывался в виде ила, богатого низкомагнезиальным кальцитом, а не арагонитом. Поэтому здесь не имела места перекристаллизация арагонита в кальцит и порода сохранила высокую пористость (36—65%).
В отложениях Шотландии, Америки и северо-восточной Англин мел достаточно прочно сцементирован вторичным кальцитом, выполняющим первичные поры, и постепенно переходит в довольно прочный известняк, тогда как в южной Англии мел мягкий и рыхлый. Удельная масса мела из Антрима составляет 2,60—2,64, а мягкого английского мела 1,70—1,95, такая разница является следствием разной степени цементации. Причины специфического географического распределения твердого п мягкого мела неясны, однако предполагается, что в твердых слоях первоначально было больше микрита, отложившегося между более крупными органогенными частицами. Возможно, этот микрит подвергся перекристаллизации с нарастанием на более крупные компоненты мела, и таким образом, возникла более связанная порода. С другой стороны, растворение компонентов осадка под давлением, возможно, обусловливало появление каемочного цемента вообще без какого-либо участия микрита. В мелах Антрима видны признаки осадочных деформационных текстур — растрескивание окаменелостей и взаимное проникновение фрагментов раковин; это заставляет предполагать, что отвердевание породы происходило под действием нагрузки.
В значительно меньших масштабах отвердевание некоторых пластов могло быть следствием подводных процессов цементации, одновременных с накоплением осадка. «Твердые горизонты» — это слои мощностью несколько сантиметров, в которых степень арагонитовой и магнезиально-кальцитовой цементации уменьшается по направлению вниз от поверхности осадка. В настоящее время твердые горизонты мощностью около 5—10 см образуются в мелководных зонах накопления карбонатов в Персидском заливе. Сходные с этими породами мелы южной Англии, называются Чок-Рок и Топ-Рок. Обычно в них отмечаются биотурбационные текстуры, а в приповерхностных частях -— гальки, органогенные инкрустации, фосфатизация и глауконитизация. Эти образования накапливались, видимо, в течение нескольких тысячелетий, когда имели место размыв, уменьшенные скорости осадконакопления и обмеление моря.
На основании литологических особенностей трудно установить характер осадконакопления и глубину вод, где отлагались разновидности мела. Хотя в мелах известны тонкая слоистость, параллельная слоистость и слоистость оползания, однако эти текстуры могут стать почти неразличимыми в горизонтах интенсивной биотурбации. Косослоистые карбонатные банки в мелах Нормандии с амплитудами до 50 м и протяженностью до 1,5 км указывают на то, что существовали сильные донные течения.
На основании фаунистических и флористических определений минимальная глубина осаждения самых тонких мелов составляет 100 м. Фрагменты кокколитов не несут никаких признаков «коррозионного травления», и это заставляет предполагать, что осадконакопление происходило на глубинах не более 600 м. Результаты изучения моллюсков из твердых горизонтов указывают на глубины менее 200 м.
Особенностью меловых отложений Западной Европы являются кирпично-красные прослои, развитые в некоторых мергелистых, желваковых горизонтах и в горизонтах с биотурбационными текстурами. В восточной Англии эти красноцветные зоны обычно имеют мощность около 1 м, хотя местами их мощность мода достигать 6 м. В некоторых случаях окрашенные зерна сек: первичные слоистые текстуры, хотя окраска в общем совпадает со слоистостью; это заставляет предположить, что она возникла одновременно или почти одновременно с осадконакоплением. Окраска обусловлена наличием зернистого гематита (до 40%), который неравномерно распределен в этих зонах. Вероятно, часть гематита является вторичной и образовалась в результате изменения пирита и глауконита, но многое в генезисе этого гематита остается неясным.
Условия, приводящие к появлению красноцветных слоев, также проблематичны. Предполагалось, что их возникновение могло быть вызвано привносом обломочного латеритного ила в меловое море.