Мел представляет собой слабо уплотненную тонкодисперсную разность биогенного известняка, приуроченную к конкретной обстановке формирования, к определенной группе организмов и к четкому временному отрезку.
Мел – порода преимущественно органогенного происхождения. Хотя существует точка зрения, подразумевающая участие в его формировании процесса химического осаждения кальцита.
Неоднозначность взглядов на точный механизм образования мела отражается в его положении в систематике карбонатных пород на основе различных классификаций. Так, М.С. Швецов (1958) отнес его к явно органогенным известнякам, сохранившим первоначальный состав. При этом он отметил неустановленное происхождение части состава породы – полностью криптогенное или продукты значительного изменения первичного материала. Г.И. Теодорович (1950) отнес мел к явно органогенным, биоморфным и биоморфно-детритусовым породам. С.А. Губарев и А.С. Черныш (2020) посчитали его породой органогенно-хемогенного происхождения.
Считается, что породообразующие отложения мела сложены преимущественно конкретным видом – кокколитофоридами (кокколитами). Это одноклеточные микроскопические планктонные жгутиковые водоросли. По данным для различных регионов они составляют 50-70% породы (А.Д. Архангельский, 1912, Г.И. Бушинский, 1954, С.А. Губарев, А.С. Черныш, 2020). Остальная часть состава (до 40%) представлена остатками мелких фораминифер и планктонных водорослей в виде скелетных оболочек размерами 5-10 мкм (М.С. Швецов, 1958, С.А. Губарев, А.С. Черныш, 2020).
Исходя из условий обитания кокколитофорид, соответствующих открытому морю, формирование мела происходило в условиях этой фации на глубинах до 500 м.
По минеральному составу мел близок к чистому известняку и характеризуется содержанием кальцита более 90%. Примеси представлены преимущественно оксидами металлов, меньше зернами кварца, иногда магнезитом. Могут присутствовать крупные окаменелости, но обычно органические остатки преобразованы в псевдоморфозы кальцита.
Мел характеризуется микрозернистым гранулометрическим составом (М.С. Швецов, 1958, Г.И. Теодорович, 1950). Теодорович отнес его к структурам с преобладанием минеральной массы. При этом отмечены значительные колебания доли порошкобразного кальцита с размером зерен 0,5-2 мкм: от 10 до 90%. В любом случае более крупнозернистые агрегаты входят в мел в количестве примесей. Они представлены преимущественно микроскопическими кристаллами кальцита и меньше (в основном от 5, редко до 12%) терригенным и аутигенным материалом преимущественно кварцевого, полевошпатового, глинистого состава. Иногда встречаются конкреции кремния, фосфорита, пирита, крупные органические остатки. В целом, выяснено, что на 80% мел сложен агрегатами размером 0,005-0,05 мкм. Оставшуюся часть слагают преимущественно частицы более 0,05 мм, в основном до 0,1 мм – 15%. Более мелкозернистая фракция 0,001-0,005 представлена в количестве 3 %. В меле не отмечены агрегаты размером более 1 мм (С.А. Губарев, А.С. Черныш, 2020).
Текстура мела трещиноватого типа может быть как достаточно хорошо проявлена, так и неразличима в естественном состоянии и обнаруживается при обработке трансформаторным маслом (Бушинский, Немировская). В таком случае также проявляется микроструктура, в основном сформированная следами беспозвоночных и представленная в виде пятен, ходов, фекалий.
По совокупности особенностей структуры и состава мел подразделяют на 3 типа. Чистую разность называют пишущим мелом. Она отличается светлой окраской, мягкостью, высокой пористостью (до 55%). Мергелистый мел, содержащий терригенную примесь, характеризуется наибольшей плотностью. Мелоподобный известняк – переходная разность по степени преобразования осадка между мелом и известняком.
Мел приурочен к отложениям позднего мелового периода, с чем связано его название. К раннему палеогену относятся мелоподобные известняки.
Несмотря на специфическую структуру, мел весьма распространен. Так, в виде массива мощностью до нескольких сотен м он протягивается от Западного Казахстана до Северной Франции.