Occurrence et distribution des dépôts carbonifères
Le Mississippien est caractérisé par des calcaires d'eau peu profonde déposés sur de larges plateaux occupant la plupart des intérieurs continentaux, en particulier dans l'hémisphère Nord. Faciès de turbidite, grès des eaux profondes et schistes déposés sous forme de cônes sous-marins par les courants du fond océanique formés dans des creux plus profonds (géosynclines) le long des marges continentales. Les faciès clastiques terrigènes (expositions de roches sédimentaires composées de fragments de roches plus anciennes), comme le grès et le schiste, sont plus mal développés pendant cette période et les charbons sont rares. L'hémisphère sud a conservé un record similaire de carbonates jusqu'à ce que, pendant la dernière partie du Mississippien, les conditions d'eau froide prévalent et les clastiques terrigènes prédominent.
Les strates pennsylvaniennes de l'hémisphère Nord sont caractérisées par des dépôts cyclothémiques reflétant l'avance et le retrait alternés des mers peu profondes dans les intérieurs continentaux. Ces dépôts répandus comprenaient à la fois des clastiques terrigènes et des calcaires. Les strates non marines sont généralement devenues des gisements houillers, et les cyclothèmes pennsylvaniens contiennent la majeure partie des réserves mondiales de charbon. Les creux océaniques ont continué de recevoir des faciès clastiques, en particulier des turbidites (roche sédimentaire formée par un courant de turbidité), et des impulsions de construction de montagnes ont commencé à affecter de manière marquée les séquences de dépôt et leurs épaisseurs. Dans l'hémisphère sud, les dépôts glaciaires reflétant la glaciation continentale du Gondwanan étaient courants, bien que des dépôts de plateau de clastiques terrigènes et même de calcaires soient présents dans certaines régions. Toutes les strates gondwaniennes reflètent les conditions de l'eau froide.
Calcaires du Mississippien
Les calcaires du Mississippien sont composés des restes désarticulés des crinoïdes. À leur mort, les plaques de crinoïdes individuels se sont accumulées sous forme de sédiments de la taille d'un sable sur le fond marin pour être cimentées plus tard par du carbonate de calcium. Les fragments de crinoïdes ont été fréquemment retravaillés par les courants, et leurs dépôts associés présentent à la fois des marques de lit transversal et d'ondulation. Les dépôts de calcaire crinoïde approchant les 150 mètres (500 pieds) ne sont pas rares à des intervalles de l'âge du Mississippien, en particulier en Amérique du Nord, et ils sont exploités comme pierre de carrière. En plus des calcaires crinoïdes, des calcaires oolithiques et des mudstones calcaires se sont également formés dans les environnements marins en eau peu profonde du Mississippien. Les oolithes sont des sphères concentriques de carbonate de calcium précipitées inorganiquement autour d'un noyau. Ils ont été déposés sur les marges chaudes du plateau marin recevant une énergie de vagues élevée similaire à celle du plateau actuel des Bahama et du nord de la mer Rouge. Ces dépôts présentent également un lit transversal et des marques d'ondulation reflétant des conditions de haute énergie. Les mélanges d'oolithes et de fragments fossiles abrasés, en particulier les foraminifères (organismes unicellulaires utilisant des pseudopodes protégés par un test ou une coquille), sont courants dans les strates du Mississippien.
Les mudstones calcaires reflètent des environnements calmes en eau peu profonde, comme ceux de la baie de Floride et du côté ouest de l'île d'Andros, aux Bahamas, qui peuvent avoir été exposés par le changement de marée. La boue carbonatée a été produite au cours du cycle de vie des algues vertes, mais les fossiles ne sont pas particulièrement courants dans ces lithologies. Les dépôts de ces calcaires du Mississippian sont également fréquemment utilisés comme pierres de carrière. Dans la partie supérieure du Mississippien, des cycles marins se développent, reflétant probablement le début de la construction de montagnes dans la région des Appalaches de l'est de l'Amérique du Nord. Les grès de quartz ont typiquement commencé chacun de ces cycles pendant que les mers transgressaient à travers les intérieurs continentaux. Les schistes ont peut-être succédé aux grès et ont été suivis d'un développement de calcaire reflétant la clairance de l'eau et l'établissement d'une production de carbonate par les animaux et les plantes.
Les calcaires du Mississippien sont généralement associés à des lentilles et des lits de chert (dioxyde de silicium). L'origine de ce chert est quelque peu incertaine, mais il semble refléter l'origine primaire ou secondaire. Le chert des deux origines peut se trouver dans une seule unité de calcaire mais reflète des époques différentes de silicification. Les cherts primaires se sont formés penecontemporanément (avec de petits plis et des failles) avec le dépôt des calcaires dans des milieux légèrement plus profonds. Le chert secondaire s'est formé comme remplacement ultérieur par les eaux souterraines impliquant généralement des dépôts d'eau moins profonds. Les cherts pénétemporains sont souvent de couleur foncée (silex) et perturbent la litière plutôt que de la suivre. Ils manquent généralement de fossiles. Plus tard, le chert est de couleur claire, suit la litière et est généralement fossilifère.
Les bassins intracontinentaux plus profonds et les creux océaniques profonds (géosynclines) sont caractérisés par des clastiques terrigènes du Mississippien déposés sous forme de turbidites.
