Смещение значений δ13С кальцитовых новообразований в минусовую область подтверждает участие в их формировании углекислоты с легким изотопным составом углерода. Такая углекислота могла появиться в почвенном слое в результате химического и органического разложения органического вещества. Аналогичным путем формируются натечные агрегаты кальцита в Горном Крыму [Галимов, Гриненко, 1965].
Возникновение «пещерного жемчуга» в силурийских известняках объясняется следующим образом. Просачивающиеся через известняк по трещинам растворы, насыщенные бикарбонатом кальция, стекали с потолка небольших полостей и выдалбливали в полу небольшие лунки. Когда углекислый раствор не поступал (если система подводящих трещин нарушалась), создавалась реальная возможность кристаллизации в лунках кальцита, чему благоприятствовало также некоторое повышение температуры раствора. Осаждавшийся кальцит покрывал берега, а затем и дно лунок. В дальнейшем вследствие наступившего приоткрывания трещин поступление бикарбоната кальция в образовавшейся лунке возобновлялось. Однако, исходя из данных изотопного состава углерода оболочек «жемчужин», углекислота просачивающегося раствора была в значительной степени обогащена изотопом 12С. Капли ее, падающие с потолка, силой своего удара переворачивали находящиеся в лунке кристаллики кальцита или их оболочки и постепенно облекали их углекислой известью, формируя вокруг ядра маломощные оболочки. Нарастание оболочек происходило за счет волокнистых кристалликов кальцита, ориентированных тройными осями по радиусам. Возникновение нового слоя «жемчужины» начиналось с появления на верхушках предыдущего слоя зародышей будущих волокнистых кристалликов. Такая картина многократно повторялась, чем и было обусловлено радиально-волокнистое и вместе с тем концентрически-слоистое строение «подземных жемчужин».
Хорошая коллекция «подземного жемчуга» из Кизеловской пещеры находится в геологическом музее Пермского университета.
Интересны «пещерные жемчужины», найденные в горных выработках Роздольского серного месторождения (Предкарпатье). Они обнаружены в неглубоких (до 1 см) лунках на дне карманообразных углублений в трещиноватых серосодержащих известняках. Дно и пологие борта лунок, напоминающих небольшие блюдца, выстланы тонким слоем рыхлого мелкозернистого кальцита. Форма «жемчужин» сферическая или близкая к ней, поверхность слегка шероховатая, цвет снежно-белый до серого, размеры не превышают 5 мм. В крупных глубоких лунках встречаются одна-две «жемчужины», в мелких — до 10, но величиной чуть больше булавочной головки. Самые крупные из них располагаются в центре углублений, а мелкие — у бортов.
Характерной особенностью строения роздольских «жемчужин» является их пустотелость. Все они состоят только из оболочки и этим очень напоминают обычные безъядерные жемчужины. Однако в отличие от последних полость внутри таких «жемчужин» занимает до половины их объема. Толщина оболочки достигает 1,5 мм. Она сложена мелкозернистым кальцитом, местами содержащим примесь темного органического вещества и глинистого материала. Чередование светлых и темных слойков обусловливает концентрическое строение оболочки. Светлые слойки состоят из более крупных зерен кальцита, чем темные.
Исследованные «жемчужины» по сравнению с ранее описанными образованиями растут быстрее. Их особенно много после дождей, способствующих капежу вод, просачивающихся через известняковую толщу и насыщающихся при этом углекислой известью. Отлагается карбонат кальция не на посторонних предметах, а вокруг пузырьков воздуха, образующихся на поверхности раствора в лунке при капеже. При интенсивном просачивании вод формирование «жемчужин» можно наблюдать визуально. Этот процесс легко прервать, разрушив воздушный пузырек. Сухие «пещерные жемчужины» очень хрупкие и от легкого прикосновения распадаются на тонкие корочки.
«Пещерный жемчуг» известен также в Крыму, Карпатах, на Урале и в ряде других карстовых районов. В Крыму и Карпатах скопления «пещерного жемчуга» (оолитов и пизолитов) обнаружены на глубине от 0 до 135 м. Спелеологи В. Н. Дублянский и Л. П. Задорожная [1970] выделяют среди них три генетические группы. Оолиты и пизолиты первой группы формируются в мелких (2—20 см) слабопроточных ванночках, второй — в глубоких проточных ванночках, третьей — в нишах сильно фильтрующихся закарстованных трещин и в водобойных ямках. Условия «подземного жемчугообразования» следующие: температурный интервал колебания воздуха 2,5—11,3°С, его влажность 93—99%, температура воды в застойных ванночках 5,2—7,8° С, в проточных 8,4—10° С; воды характеризуются гидрокарбонатнокальциевым составом и минерализацией от 290 до 350 мг/л.
«Подземные жемчужины» первой группы имеют овальную форму и средние размеры от 5,2 до 10,7 мм. С повышением температуры воды в ванночках величина «жемчужин» увеличивается. Поверхность их обычно шероховата. Оолиты второй группы характеризуются сферической формой и средними размерами 7—13 мм. Поверхность их гладкая, как бы отполированная. В расширениях закарстованных трещин в условиях активного стока вод происходит совместное образование оолитов и пизолитов. Из 16 185 таких «жемчужин», найденных в пещере Бездонной, 51% имеют размеры 0,1—0,5 мм, 34,7% — 0,5—1 мм, 10,9% — 1—2 мм, 0,7% — более 2 мм. Окраска их молочно-белая, желтая, коричневая.
Ядро «пещерных жемчужин» состоит из кусочков известняка, зерен кварца, комочков глины, остатков беспозвоночных (моллюски) и позвоночных (косточки птиц и летучих мышей, зубы грызунов) животных. Концентрические слои представлены кальцитом, содержание его в отдельных образованиях достигает 97%. В крупных (14—16 мм) «жемчужинах» число слоев составляет 180—200, в более мелких (5—6 мм) — не превышает 60—70. Толщина слоев изменяется от 0,01 до 0,1 мм. В. Н. Дублянский и А. А. Ломаев [1980] отмечают, что количество концентрических оболочек не определяет возраста оолитов, а скорее свидетельствует о внесезонной смене условий формирования. По данным указанных авторов, оолиты и пизолиты полигенетичны. Они сформировались при «старении» первоначально коллоидного сгустка или путем нарастания карбонатного материала на затравку. Возраст пещерных образований Крыма по радиоуглеродному методу 5—40 тыс. лет.
До 1962 г. в нашей стране было известно всего 19 месторождений «пещерного жемчуга», из них два на Урале. Сейчас «жемчуг» найден более чем в десяти уральских пещерах (Сказка, Максимовича, Калкаман-Тишек, Сумган-Кутук, Медвежье Логово, Пропащая Яма, Капова, Кизеловская и др.). Пещера Жемчужная и грот Жемчужный (Дивья пещера) своим названием обязаны находкам в них крупных «пещерных жемчужин». Красивые «жемчужины» встречены на дне Кизеловской пещеры в слое элювиальной глины [Ястребов, 1961]. Это шаровидные, эллипсовидные, бобовидные, иногда слегка сплюснутые горошины белесого или светло-желтого цвета, размером от 0,5 до 1,5 см в поперечнике. Поверхность их матовая, шероховатая, строение концентрически-слоистое. В разрезе наблюдается чередование белых и темных слоев, содержащих примесь органического вещества и полуторных окислов. Иногда «жемчужины» цементируются в своеобразный гроздьевидный агрегат (по 10—20 штук). Состав их в основном кальцитовый (97,03%), из других компонентов выявлены MgCO3(0,56%), Fe2CO3(0,76%), органическое вещество (2,76%), вода (0,46%) и нерастворимый остаток (1,76%) [Максимович, 1955].
За рубежом значительные скопления «пещерного жемчуга» известны в Болгарии, ГДР и Австралии. В Болгарии они обнаружены в 90 пещерах и достаточно хорошо описаны Н. Т. Чолаковым [1964]. В области южноболгарского карста «подземный жемчуг» обилен в пещерах Лепеница, Хралупа, Разньовете, Лакатник; на севере Болгарии — в Градешницкой пещере. Условия образования «жемчуга» в пещерах различны, что сказывается на его форме, размерах и строении. Он имеет сферическую, овальную, линзообразную, цилиндрическую и неправильную форму. Неправильный «жемчуг» полиэдричен. Поверхность его гладкая, обусловленная активным воздействием гидрогеологического фактора, или неровная (шероховатая) до ежеподобной, возникшая в спокойной гидродинамической обстановке. Иногда «подземные жемчужины» имеют неправильную форму с характерными угловатыми отростками. В пещере Лепеница «жемчужины» различаются по внешнему виду. В одних озерцах находятся десятки мелких оолитов и крупных пизолитов, в других — только крупные «жемчужины» более 10 мм в поперечнике. Форма их овальная, сплющенная или эллипсовидная, реже цилиндрическая. В застойных водах образуются небольшие (до 2 мм) ежеподобные и розетковидные оолиты, состоящие из нескольких центров и окруженные общей оболочкой. Цвет «жемчужин» белый, зеленоватый или серый. Длина и диаметр наиболее крупных пизолитов в пещере Ахметьова соответственно 35 и 15, 29 и 9, 27 и 12, 22 и 14 мм. Форма их преимущественно цилиндрическая. Любопытно, что эти «жемчужины» образовались в течение одного года.