Строение земной коры

В строении земной коры принимают участие все три типа горных пород – магматические, осадочные и метаморфические, залегающие выше границы Мохо. Как в пределах континентов, так и в пределах океанов выделяются подвижные пояса и относительно устойчивые площади земной коры. На континентах к устойчивым площадям относятся обширные равнинные пространства — платформы (Восточно-Европейская, Сибирская). К подвижным поясам относятся молодые горные сооружения, такие как Альпы, Кавказ, Гималаи и др.

Материковые структуры не ограничиваются только континентами, в ряде случаев они протягиваются в океан, образуя подводную окраину материков, состоящую из шельфа, глубиной до 200 м, континентального склона с подножьем до глубин 2 500-3 000 м. В пределах океанов также выделяются стабильные области — океанические платформы, — значительные площади ложа океана — обширные абиссальные (абиссос — бездна) равнины глубиной 4-6 км, и подвижные пояса, к которым относятся срединно-океанические хребты и активные окраины Тихого океана с развитыми окраинными морями (Охотское, Японское и др.), островными дугами (Курильские, Японские и др.) и глубоководными желобами (глубиной 8-10 км и более).

Выделяют два основных типа земной коры:

1) континентальный и 2) океанический, резко отличающиеся друг от друга строением и мощностью слагающих пород. Дополнительно выделяют два переходных типа: 1) субконтинентальный и 2) субокеанический.

Континентальный тип земной коры (рис. 2.3). Мощность континентальной земной коры изменяется от 35-40 км в пределах платформ до 55-75 км в молодых горных сооружениях. Континентальная кора продолжается и в подводные окраины материков. В области шельфа ее мощность уменьшается до 20-25 км, а на материковом склоне (на глубине около 2,0-2,5 км) выклинивается. Континентальная кора состоит из трех слоев.

Первый слой — самый верхний представлен осадочными горными породами, мощностью от нуля до 10 км в пределах платформ, до 15-20 км в тектонических прогибах горных сооружений. Скорость продольных сейсмических волн (v_Р)меньше 5 км/с.

Второй слой — называемый «гранитный» на 50% сложен гранитами, на 40% — гнейсами и другими в разной степени метаморфизованными породами. Исходя из этих данных, его часто называют гранито-гнейсовым или гранито-метаморфическим. Его средняя мощность составляет 15-20 км (иногда в горных сооружениях до 20-25 км). В пределах платформ располагаются наиболее устойчивые участки — щиты (Балтийский, Украинский), представляющие собой выходы древних кристаллических горных пород зонах

Скорость сейсмических волн (v_р) — 5,5-6,4 км/с.

Третий слой называется «базальтовым». Однако в нем имеются интрузивные породы типа габбро, а также метаморфические породы амфиболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма, не исключается наличие и ультраосновных пород. Его мощность изменяется от 15 до 35 км. Скорость распространения волн 6,5-7,4 км/с.

Граница между гранитно-метаморфическим и базальтовым слоями получила название сейсмического раздела Конрада. Поверхность Конрада фиксируется лишь в отдельных местах. На этих глубинах возникают ослабленные слои, по которым возможны горизонтальные подвижки вещества. Наблюдаются отдельные линзы в континентальной коре с относительно пониженными скоростями сейсмических волн на глубинах 10-20 км, при мощности линз 5-10 км.

Все сказанное свидетельствует о большой сложности строения континентальной земной коры. Достаточно убедительным доказательством этого являются данные, полученные при бурении сверхглубокой Кольской скважины, достигшей глубины свыше 12 км. По предварительным сейсмическим данным в районе заложения скважины граница между «гранитным» и «базальтовым» слоями должна бы быть встречена на глубине около 7 км. В действительности никакого геофизического «базальтового» слоя не оказалось. На этой глубине под метаморфизованной вулканогенно-осадочной толщей протерозойского возраста были вскрыты породы среднетемпературной стадии метаморфизма, процентное содержание которых увеличивается с глубиной. Причиной изменения скорости сейсмических волн на глубине около 7 км явилось изменение свойств пород, их состава, горизонтальной трещиноватости.

Океанический тип земной коры (рис. 2.3). Океаническая земная кора имеет трехслойное строение при мощности от 5 км в рифтовых зонах до 12-20 км на окраинах океанов. Некоторое увеличение мощности наблюдается под океаническими островами.

Рис. 2.3. Строение земной коры

1. Верхний слой океанской коры — осадочный, состоит из различных осадков, находящихся в рыхлом состоянии. Его мощность увеличивается от нуля в зонах рифтов до нескольких километров у континентов. Так же возраст осадков океана увеличивается от четвертичных отложений в рифтовых зонах до триас-юрских к континентам. Скорость распространения сейсмических волн (у_р) в нем 2,0-2,5 км/с.

2. Второй океанический слой (платобазальтовый), располагающийся ниже, сложен преимущественно базальтами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность его от 1,0-1,5 до 2,5-3,0 км. Ско­рость распространения сейсмических волн (у_р)3,5-5 км/с.

3. Третий, «базальтовый» нижний высокоскоростной океанический слой бурением еще не вскрыт. Но по данным драгирования он сложен основными магматическими породами типа габбро с подчиненными ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами). Его мощность от 3,5 до 5,0 км. Скорость сейсмических волн (v_р,) 6,3-6,5 км/с, а местами увеличивается до 7,4 км/с.

Субконтинентальный тип земной коры по строению аналогичен континентальному, но с нечетко выраженной границей Конрада. Этот тип коры связывают с островными дугами — и окраинами материков. Здесь выделяется верхний осадочно-вулканогенный слой, протягивающийся вдоль островных дуг. Ниже располагается второй — «гранитный» слой мощностью 5-10 км. Третий — «базальтовый» слой залегает на глубинах 8-15 км и характеризуется изменчивой мощностью — от 14-20 км в ее центральной части, 40 км под островом Итуруп. Изучение показало субгоризонтальную расслоенность земной коры и подстилающей части мантии, что свидетельствует о необычайной тектонической и магматической активности данных регионов.

Субокеанский тип земной коры приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и др.). Этот тип близок к океаническому, но отличается повышенной мощностью (4-10 км и больше) осадочного слоя, располагающегося на третьем океаническом слое мощностью 5-10 км. Суммарная мощность земной коры 10-20, местами до 30 км.

Земную кору слагают горные породы, представляющие собой закономерные агрегаты минералов. Последние состоят из различных химических элементов. Химический состав и внутренняя структура минералов зависят от условий их образования и определяют свойства. строение и минеральный состав горных пород, указывают на их происхождение.

Континентальная кора состоит из трех слоев – осадочного, гранитно-гнейсового, базальтового (гранулито-базитового), мощностью от 30-40 до 70-75 км.

Океаническая кора мощностью до 6-15 км имеет трехслойное строение. Под маломощным слоем рыхлых осадков залегает слой, состоящий из переслаивания базальтов и осадков, третий слой (базальтовый) сложен габбро с подчиненными ультрабазитами.

Субконтинентальная кора приурочена к островным дугам, а субокеаническая — к окраинным и внутриконтинентальным морям.

В мантии происходит последовательная смена основных минеральных фаз и плотности упаковки в них на различных глубинах. Ядро состоит из никелистого железа с присутствием серы.

Земная кора и верхняя часть мантии до глубин 80-150 км находится в твердом состоянии и называется литосферой. До глубин около 400 км располагается астеносфера, ниже 400 км до глубины 2 900 км нарастание скорости сейсмических волн свидетельствует о твердом состоянии вещества.