Wapienie są skałami osadowymi zbudowanymi w przewadze z kalcytu. Poza nim mogą zawierać różne domieszki, np. inne węglany (dolomit lub syderyt), minerały ilaste (w tym glaukonit), allogeniczne ziarna kwarcu, autogeniczną krzemionkę, związki żelaza i inne. Domieszki te lokują te utwory jako skały przejściowe do innych grup skał - dolomitów, syderytów, skał ilastych, krzemionkowych, żelazistych i innych. Takimi skałami są np. wtórne dolomity (diagenetyczne i epigenetyczne), margle (skały przejściowe pomiędzy węglanowymi i ilastymi), opoki (skały przejściowe pomiędzy węglanowymi i krzemionkowymi), wapienie piaszczyste (skały przejściowe pomiędzy węglanowymi i okruchowymi).
Fig. 1. Klasyfikacja najpospolitszych skał węglanowych, okruchowych i ilastych wg Smulikowskiego (1954)
Skały wapienne zbudowane z bardzo drobnego materiału węglanowego (rzędu kilku tysięcznych mm) nazywane są mikrytami. W ślad za tym tekstura węglanowych skał drobnokrystalicznych nazywana jest mikrytową. Jeśli skały wapienne zbudowane są ze spoiwa krystalicznego o rozmiarach kilku setnych mm do kilku mm - mówimy wtedy o sparycie i teksturze sparytowej. Mikryt bądź sparyt nie muszą występować samodzielnie. Mogą one spajać fragmenty organogeniczne (zob. wapienie organogeniczne), organodetrytyczne (zob. wapienie organodetrytyczne), detrytyczne (zob. wapienie detrytyczne) albo ziarna (zob. wapienie ziarnowe). Podstawowa klasyfikacja wapieni opiera się o zdefiniowanie masy podstawowej (spoiwa), które może być mikrytowe bądź sparytowe oraz występujących w skale rodzajów ziaren lub składników organogenicznych.
Wapienie miktytowe
Wapienie mikrytowe są skałami osadowymi, węglanowymi biochemicznymi i chemicznymi. Są to wapienie, których zasadniczym składnikiem jest zdiagenezowany muł węglanowy nazywany mikrytem. Mikryt to niedostrzegalne makroskopowo kryształy głównie kalcytu o wymiarach rzędu 0,004 mm powstające podczas sedymentacji osadu. Mogą być jedynym składnikiem wapieni tworząc wapienie mikrytowe sensu stricte. W wapieniach ziarnowych mikryt może tworzyć substancję podstawową (tło skalne, spoiwo), w którym zatopione są różnego rodzaju składniki ziarnowe, np. ooidy, onkoidy, intraklasty, litoklasty, składniki pochodzenia organogenicznego i inne. Współczesny mikryt powstaje przez dezintegrację glonów wapiennych albo krystalizuje z roztworu. Mikryt może być transportowany i redeponowany.
Fig. 2. Wapień mikrytowy, warstwy gogolińskie, trias; kamieniołom w Bolęcinie (monoklina śląsko-krakowska)Fig. 3. Wapień mikrytowy bitumiczny; widoczna jest silna reakcja kalcytu z HClFig. 4. Wapień mikrytowy
Występowanie
Wapienie mikrytowe tworzą się w warunkach morskich. Typowym miejscem, w którym powstają są skłony szelfów lub platform węglanowych. Muł wapienny wymywany z nich może być redeponowany w dolnej części skłonu i w zagłębieniach pomiędzy niszczonymi przez fale budowlami węglanowymi - biohermami (zob. wapienie gąbkowe) lub rafami (zob. wapienie rafowe).
Wapienie sparytowe
Wapienie sparytowe są ziarnowymi skałami osadowymi, węglanowymi biochemicznymi i chemicznymi. Ziarna zawarte w skale spaja sparytowa substancja podstawowa złożona z kryształów kalcytu dostrzegalnych gołym okiem. Powstała ona na różnych etapach diagenezy w wyniku wtórnej rekrystalizacji ziarn mikrytowych występujących w przestrzeniach międzyziarnowych. Czasami rekrystalizacji ulegają nie minerały budujące spoiwo tylko substancja podstawowa i ziarna - np. trochitów (elementy szkieletowe liliowców) (zob. wapienie krynoidowe). Grubokrystaliczny kalcyt tworzący skałę nie jest w tym przypadku cementem (spoiwem), dlatego nie powinno się go nazywać sparytem. Mówimy wtedy o pseudosparycie. Pseudosparyt (inaczej neosparyt) powstaje w wyniku rekrystalizacji mikrytu i sparytu budującego tła skalnego lub ziarna.
Fig. 5. Wapień pseudosparytowy, warstwy gogolińskie, trias; kamieniołom w Pogorzycach (monoklina śląsko-krakowska)
Występowanie wapieni
Powszechne występowanie wapieni (i innych skał osadowych zasobnych w wapń) jest związane z mobilnością kationów Ca2+, które stosunkowo łatwo są ługowane ze skał przez wodę i stanowią jeden z głównych składników wód źródlanych i rzecznych. Cieki powierzchniowe transportują go do mórz i oceanów w postaci kwaśnego węglanu wapnia (Ca(HCO3)2). O ile inne kationy np. Na+ lub Mg2+ są akumulowane w roztworach wód morskich, o tyle wody te nie zawierają dużych ilości CaO. Dzieje się tak z powodu wiązania jonów wapnia przez morskie organizmy w ich szkieletach i muszlach, a także przez chemiczne wytrącanie kationów Ca2+ w osadach. CaCO3 krystalizuje z roztworów ciepłych i silnie zasolonych mórz w postaci niewielkich kryształów aragonitu tworząc muł wapienny. Może się on gromadzić tylko w płytszych strefach zbiorników. Środowiska głębokomorskie cechują się niższymi temperaturami wody oraz wyższą zawartością rozpuszczonego CO2 od tej jaka jest typowa dla wody ciepłej. Tworzy się wtedy więcej kwasu węglowego, który rozpuszcza muł wapienny, a nawet zdeponowane wapienne szczątki obumarłych zwierząt. Poniżej poziomu kompensacji kalcytowej CCD, który sięga głębokościom 3000-4000 m p.p.m. udział węglanów w osadach praktycznie zanika. Podczas diagenezy trwałą formą CaCO3 jest kalcyt.
Szczegółowy podział morskich wapieni przedstawiono w kolejnych działach:
