Слой океанической земной коры


Как изучают строение Земли и других планет?

Изучение внутреннего строения планет, в том числе нашей Земли — чрезвычайно сложная задача. Мы не можем физически «пробурить» земную кору вплоть до ядра планеты, поэтому все знания полученные нами на данный момент — это знания полученные «на ощупь», причем самым буквальным образом.

Дело в том, что наиболее простой и надежный способ узнать что же находится под поверхностью планеты и входит в состав её коры — это изучении скорости распространения сейсмических волн в недрах планеты.

Известно, что скорость продольных сейсмических волн возрастает в более плотных средах и напротив, уменьшается в рыхлых грунтах. Соответственно, зная параметры разных типов породы и имея расчетные данные о давлении и т.п., «слушая» полученный ответ, можно понять через какие слои земной коры прошел сейсмический сигнал и как глубоко они находятся под поверхностью.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн


Сейсмические колебания могут быть вызваны источни­ками двух видов: естественными и искусственными. Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более «тонкие» способы работы — генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка — одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры. Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км. Граница земной коры и нижележащей оболочки — мантии, получила название «поверхности Мохоровичича», по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.


Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100—200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2— 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом. Его толщина обычно равняется 200—300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой, а сам слой пониженных скоростей — астеносферой.

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли, глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см3, и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8—15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.


Геохимический метод изучения строения пла­нет

Имеется еще один путь изучения глубинного строения пла­нет — геохимический способ. Выделение различных оболочек Земли и других планет земной группы по физическим параметрам находит достаточно четкое геохимическое подтверждение, основанное на теории гетерогенной аккреции, согласно кото­рой состав ядер планет и их внешних оболочек в основной своей части является исходно различным и зависит от само­го раннего этапа их развития.

В результате этого процесса в ядре концентрировались наиболее тяжелые (железо-никелевые) компоненты, а во внешних оболочках — более легкие сили­катные (хондритовые), обогащенные в верхней мантии лету­чими веществами и водой.

Важнейшей особенностью планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) явля­ется то, что их внешняя оболочка, так называемая кора, со­стоит из двух типов вещества: «материкового» — полевошпа­тового и «океанического» — базальтового.

Материковая (континентальная) кора Земли

Материковая (континентальная) кора Земли сложена гранитами или породами, близкими им по составу, т. е. породами с большим количеством полевых шпатов. Образование «гра­нитного» слоя Земли обусловлено преобразованием более древних осадков в процессе гранитизации.


Гранитный слой надо рассматривать как специ­фическую оболочку коры Земли — единственной планеты, на которой получили широкое развитие процессы дифферен­циации вещества с участием воды и имеющей гидросферу, кислородную атмосферу и биосферу. На Луне и, вероятно, на планетах земной группы континентальная кора слагается габбро-анортозитами — породами, состоящими из большого количества полевого шпата, правда, несколько другого соста­ва, чем в гранитах.

Этими породами сложены древнейшие (4,0—4,5 млрд. лет) поверхности планет.

Океаническая (базальтовая) кора Земли

Океаническая (базальтовая) кора Земли образована в ре­зультате растяжения и связана с зонами глубинных разло­мов, обусловивших проникновение к базальтовым очагам верхней мантии. Базальтовый вулканизм накладывается на ра­нее сформировавшуюся континентальную кору и является от­носительно более молодым геологическим образованием.

Проявления базаль­тового вулканизма на всех планетах земного типа, по-видимому, аналогичны. Широкое развитие базальтовых «морей» на Луне, Марсе, Меркурии, очевидно, связано с растяжени­ем и образованием вследствие этого процесса зон проницае­мости, по которым базальтовые расплавы мантии устрем­лялись к поверхности. Этот механизм проявления базальто­вого вулканизма является более или менее сходным для всех планет земной группы.

Спутница Земли — Луна также имеет оболочечное строе­ние, в целом повторяющее земное, хотя и имеющее разительно отличие по составу.

Метод измерения теплового потока для изучения строения пла­нет


Еще один путь изучения глубинного строения Земли — это изучение ее теплового потока. Известно, что Земля, го­рячая изнутри, отдает свое тепло. О нагреве глубоких гори­зонтов свидетельствуют извержения вулканов, гейзеры, го­рячие источники. Тепло — главный энергетический источник Земли.

Прирост температуры с углублением от поверхно­сти Земли в среднем составляет около 15° С на 1 км. Это значит, что на границе литосферы и астеносферы, располо­женной примерно на глубине 100 км, температура должна быть близкой к 1500° С. Установлено, что при такой темпера­туре происходит плавление базальтов. Это означает, что астеносферная оболочка может служить источником магмы ба­зальтового состава.

С глубиной изменение температуры про­исходит по более сложному закону и находится в зависи­мости от изменения давления. Согласно расчетным данным, на глубине 400 км температура не превышает 1600° С и на границе ядра и мантии оценивается в 2500—5000° С.

Установлено, что выделение тепла происходит постоян­но по всей поверхности планеты. Тепло — важнейший физи­ческий параметр. От степени нагрева горных пород зависят некоторые их свойства: вязкость, электропроводность, магнитность, фазовое состояние. Поэтому по термическому состоянию можно судить о глубинном строении Земли.


Изме­рение температуры нашей планеты на большой глубине — задача технически сложная, так как измерениям доступны лишь первые километры земной коры. Однако внутренняя температура Земли может быть изучена косвенным путем при измерениях теплового потока.

Несмотря на то, что основным источ­ником тепла на Земле является Солнце, суммарная мощность теплового потока нашей планеты превышает в 30 раз мощность всех электростанций Земли.

Измерения показали, что средний тепловой поток на кон­тинентах и в океанах одинаков. Этот результат объясняется тем, что в океанах большая часть тепла (до 90%) поступает из мантии, где интенсивнее происходит процесс переноса вещества движущимися потоками — конвекцией.

Конвек­ция — процесс, при котором разогретая жидкость расширяет­ся, становясь легче, и поднимается, а более холодные слои опускаются. Поскольку мантийное вещество ближе по сво­ему состоянию к твердому телу, конвекция в нем протека­ет в особых условиях, при невысоких скоростях течения ма­териала.

Какова же тепловая история нашей планеты? Ее пер­воначальный разогрев, вероятно, связан с теплом, образован­ным при соударении частиц и их уплотнении в собственном поле силы тяжести. Затем тепло явилось результатом радио­активного распада. Под воздействием тепла возникла слои­стая структура Земли и планет земной группы.


Радиоактив­ное тепло в Земле выделяется и сейчас. Существует гипоте­за, согласно которой на границе расплавленного ядра Земли продолжаются и поныне процессы расщепления вещества с выделением огромного количества тепловой энергии, разо­гревающей мантию.

Источник: компиляция из интернет-источников, в том числе по книге «Геологи изучают планеты», Недра, 1984 г., Я.Г. Кац, В.В. Козлов, Н.В. Макарова, Е.Д. Сулиди-Кондратьев

Источник: starcatalog.ru

ЗЕМНА́Я КОРА́, верх­няя твёр­дая обо­лоч­ка Зем­ли, ог­ра­ни­чен­ная сни­зу Мо­хо­ро­ви­чи­ча гра­ни­цей. Tермин «З. к.» поя­вил­ся в 18 в. в ра­бо­тах M. B. Ло­мо­но­со­ва и в 19 в. в тру­дах Ч. Лай­е­ля; c раз­ви­ти­ем кон­трак­ци­он­ной ги­по­те­зы в 19 в. по­лу­чил оп­ре­де­лён­ное зна­че­ние в со­от­вет­ствии с иде­ей ох­ла­ж­де­ния Зем­ли до тех пор, по­ка не об­ра­зо­ва­лась ко­ра (Дж. Да­на). B ос­но­ве пред­став­ле­ний o со­ста­ве, струк­ту­ре и фи­зич. свой­ст­вах З. к. ле­жат гео­фи­зич. дан­ные o ско­ро­стях рас­про­стра­не­ния сейс­мич. волн (в осн. про­доль­ных, Vp), ко­то­рые на гра­ни­це Mо­хо­ровичича при пе­ре­хо­де к по­ро­дам ман­тии Зем­ли скач­ко­об­раз­но воз­рас­та­ют c 7,5–7,8 км/с до 8,1–8,2 км/c. При­ро­да ниж­ней гра­ни­цы З. к., по-ви­ди­мо­му, обу­слов­ле­на из­ме­не­ни­ем хи­мич. со­ста­ва по­род (ос­нов­ные по­ро­ды – ульт­ра­ос­нов­ные) ли­бо фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми (в сис­те­ме габб­ро – эк­ло­гит).


Для З. к. ха­рак­тер­на го­ри­зон­таль­ная не­од­но­род­ность (ани­зо­тро­пия), вы­ра­жаю­щая­ся в раз­ли­чии со­ста­ва, строе­ния, мощ­но­сти и др. ха­рак­те­ри­стик ко­ры в пре­де­лах её отд. струк­тур­ных эле­мен­тов: кон­ти­нен­тов и океа­нов, плат­форм и складча­тых поя­сов, впа­дин и под­ня­тий и др. Вы­де­ля­ют два гл. ти­па З. к. – кон­ти­нен­таль­ную и океа­ни­че­скую.

Кон­ти­нен­таль­ная ко­ра, рас­про­стра­нён­ная в пре­де­лах кон­ти­нен­тов и мик­ро­кон­ти­нен­тов в океа­нах, име­ет ср. мощ­ность 35–40 км, ко­то­рая умень­ша­ет­ся до 25–30 км на кон­ти­нен­таль­ных ок­раи­нах (на шель­фе) и в об­лас­тях риф­то­гене­за и воз­рас­та­ет до 45–75 км в об­лас­тях го­ро­об­ра­зо­ва­ния. B кон­ти­нен­таль­ной ко­ре раз­ли­ча­ют оса­доч­ный (Vp до 4,5 км/c), «гра­нит­ный» (Vp 5,1– 6,4 км/c) и «ба­заль­то­вый» (Vp 6,1– 7,5 км/c) слои. Оса­доч­ный слой от­сут­ст­ву­ет на щи­тах и ме­нее круп­ных под­ня­ти­ях фун­да­мен­та древ­них плат­форм, а так­же в осе­вых зо­нах склад­ча­тых со­ору­же­ний.
впа­ди­нах мо­ло­дых и древ­них плат­форм, пе­ре­до­вых и меж­гор­ных про­ги­бах склад­ча­тых со­ору­же­ний мощ­ность оса­доч­но­го слоя дос­ти­га­ет 10 км (ред­ко 20–25 км). Он сло­жен пре­им. кон­ти­нен­таль­ны­ми и мел­ко­вод­но-мор­ски­ми оса­доч­ны­ми по­ро­да­ми, воз­раст ко­то­рых ме­нее 1,7 млрд. лет, а так­же пла­то­ба­заль­та­ми (трап­па­ми), сил­ла­ми маг­ма­тич. по­род ос­нов­но­го со­ста­ва, ту­фа­ми. На­зва­ния «гра­нит­но­го» и «ба­заль­то­во­го» сло­ёв ус­лов­ны и ис­то­ри­че­ски свя­за­ны c вы­де­ле­ни­ем гра­ни­цы Kон­ра­да (Vp 6,2 км/c), раз­де­ляю­щей слои, в ко­то­рых ско­ро­сти про­доль­ных сейс­мич. волн со­от­вет­ст­ву­ют ско­ро­стям в гра­ни­те и ба­заль­те. По­сле­дую­щие ис­сле­до­ва­ния (в т. ч. сверх­глу­бо­кое бу­ре­ние) по­ста­ви­ли под со­мне­ние су­ще­ст­во­ва­ние чёт­кой сейс­мич. гра­ни­цы, по­это­му оба эти слоя объ­еди­ня­ют в кон­со­ли­ди­ро­ван­ную ко­ру. «Гра­нит­ный» слой вы­сту­па­ет на по­верх­ность в пре­де­лах щи­тов и мас­си­вов плат­форм и в осе­вых зо­нах склад­ча­тых со­ору­же­ний; он так­же вскрыт сква­жи­на­ми сверх­глу­бо­ко­го бу­ре­ния (в т. ч. Коль­ской сверх­глу­бо­кой сква­жи­ной на глу­би­ну св. 12 км). Его мощ­ность на плат­фор­мах 15–20 км, в склад­ча­тых со­ору­же­ни­ях 25–30 км. В пре­де­лах щи­тов древ­них плат­форм в со­став это­го слоя вхо­дят гней­сы, разл. кри­стал­лич. слан­цы, ам­фи­бо­ли­ты, мра­мо­ры, квар­ци­ты и гра­ни­тои­ды, по­это­му его час­то на­зы­ва­ют гра­нит­но-гней­со­вым (Vp 6–6,4 км/c).
фун­да­мен­те мо­ло­дых плат­форм и в пре­де­лах мо­ло­дых склад­ча­тых со­ору­же­ний верх­ний слой кон­со­ли­ди­ро­ван­ной ко­ры сло­жен ме­нее ме­та­мор­фи­зов. по­ро­да­ми и со­дер­жит мень­ше гра­ни­тов, в свя­зи с чем его так­же име­ну­ют гра­нит­но-ме­та­мор­фи­че­ским (Vp 5,1–6 км/c). Пря­мое изу­че­ние «ба­заль­то­во­го» слоя кон­ти­нен­таль­ной ко­ры не­воз­мож­но. Зна­че­ни­ям ско­ро­стей сейс­мич. волн, по ко­то­рым он вы­де­лен, мо­гут удов­ле­тво­рять как маг­ма­тич. по­ро­ды ос­нов­но­го со­ста­ва (ба­зи­ты), так и по­ро­ды, ис­пы­тав­шие вы­со­кую сте­пень ме­та­мор­физ­ма (гра­ну­ли­ты), по­это­му ниж­ний слой кон­со­ли­ди­ро­ван­ной ко­ры ино­гда на­зы­ва­ют гра­ну­лит-ба­зи­то­вым. От­не­се­ние к З. к. или верх­ней ман­тии по­род со ско­ро­стя­ми про­доль­ных сейс­мич. волн бо­лее 7 км/c спор­но. Воз­раст древ­ней­ших по­род кон­со­ли­ди­ро­ван­ной ко­ры дос­ти­га­ет 4 млрд. лет.

Oсн. от­ли­чия океа­ни­че­ской ко­ры от кон­ти­нен­таль­ной – от­сут­ст­вие «гра­нит­но­го» слоя, су­ще­ст­вен­но мень­шая мощ­ность (в ср. 5–7 км), бо­лее мо­ло­дой воз­раст (юра, мел, кай­но­зой; ме­нее 170 млн. лет), бо́ль­шая ла­те­раль­ная од­но­род­ность. Oкеанич. ко­ра, строе­ние ко­то­рой изу­че­но глу­бо­ко­вод­ным бу­ре­ни­ем, дра­ги­ро­ва­ни­ем, на­блю­де­ни­ем с под­вод­ных ап­па­ра­тов в стен­ках раз­ло­мов, со­сто­ит из трёх сло­ёв. Пер­вый слой, или оса­доч­ный, со­сто­ит из пе­ла­гич. крем­ни­стых, кар­бо­нат­ных и гли­ни­стых осад­ков (Vp 1,6–5,4 км/c). В на­прав­лении кон­ти­нен­таль­ных под­но­жий его мощ­ность воз­рас­та­ет до 10–15 км. Оса­доч­ный слой мо­жет от­сут­ст­во­вать в осе­вых зо­нах сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов. В глу­бо­ко­вод­ных впа­ди­нах за­ду­го­вых бас­сей­нов, часть из ко­то­рых под­сти­ла­ет­ся океа­нич. ко­рой, тол­щи­на оса­доч­но­го слоя, обыч­но вклю­чаю­ще­го тур­би­ди­ты, мо­жет дос­ти­гать 15–20 км. Вто­рой слой (Vp 4,5–5,5 км/c) в верх­ней час­ти сло­жен ба­заль­та­ми (час­то с по­ду­шеч­ной от­дель­но­стью – пил­лоу-ба­заль­та­ми) с ред­ки­ми про­слоя­ми пе­ла­гич. осад­ков; в ниж­ней час­ти слоя раз­вит ком­плекс па­рал­лель­ных да­ек до­ле­ри­тов (об­щая мощ­ность 1,2–2 км). Тре­тий слой (Vp 6–7,5 км/c) в верх­ней час­ти со­сто­ит из мас­сив­ных габб­ро, в ниж­ней – из рас­сло­ен­но­го ком­плек­са, в ко­то­ром габб­ро че­ре­ду­ют­ся с ульт­ра­ос­нов­ны­ми по­ро­да­ми (об­щая мощ­ность 2–5 км). В пре­де­лах внутр. под­ня­тий океа­нов З. к. утол­ще­на до 25–30 км за счёт уве­ли­че­ния мощ­но­сти вто­ро­го и третье­го сло­ёв. Древ­ним ана­ло­гом океа­нич. ко­ры на кон­ти­нен­тах яв­ля­ют­ся офио­ли­ты.

Океа­нич. ко­ра фор­ми­ру­ет­ся на ди­вер­гент­ных гра­ни­цах ли­то­сфер­ных плит (про­тя­ги­ва­ют­ся вдоль осе­вых час­тей сре­дин­но-океа­нич. хреб­тов), на ко­то­рых про­ис­хо­дит подъ­ём к по­верх­но­сти и за­сты­ва­ние ба­заль­то­вой маг­мы. Кон­ти­нен­таль­ная ко­ра об­ра­зу­ет­ся в про­цес­се пе­ре­ра­бот­ки океа­нич. ко­ры на ак­тив­ных кон­ти­нен­таль­ных ок­раи­нах.

Кро­ме двух гл. ти­пов З. к., вы­де­ля­ют пе­ре­ход­ные ти­пы. Су­бо­кеа­ни­че­ская ко­ра пред­став­ля­ет со­бой уто­нён­ную в ре­зуль­та­те риф­то­ге­не­за до 15–20 км кон­ти­нен­таль­ную ко­ру, про­ни­зан­ную дай­ка­ми и сил­ла­ми ос­нов­ных маг­ма­тич. по­род; раз­ви­та вдоль кон­ти­нен­таль­ных скло­нов и под­но­жий, а так­же под­сти­ла­ет глу­бо­ко­вод­ные впа­ди­ны не­ко­то­рых за­ду­го­вых бас­сей­нов. Суб­кон­ти­нен­таль­ная ко­ра (не­дос­та­точ­но кон­со­ли­ди­ро­ван­ная, мощ­ность ме­нее 25 км) на­блю­да­ет­ся в вул­ка­нических ост­ров­ных ду­гах, где океа­ническая ко­ра пре­вра­ща­ет­ся в кон­ти­нен­таль­ную.

З. к. ис­пы­ты­ва­ет го­ри­зон­таль­ные и вер­ти­каль­ные тек­то­ни­че­ские дви­же­ния. В ней рас­по­ло­же­ны оча­ги зем­ле­тря­се­ний, фор­ми­ру­ют­ся маг­ма­тич. оча­ги, по­ро­ды ло­каль­но или на боль­ших пло­ща­дях под­вер­га­ют­ся ме­та­мор­физ­му. Тек­то­нич. дви­же­ния З. к. и про­те­каю­щие в ней эн­до­ген­ные про­цес­сы обу­слов­ле­ны су­ще­ст­во­ва­ни­ем в не­драх Зем­ли час­тично рас­плав­лен­ной ас­те­но­сфе­ры. Под дей­ст­ви­ем тек­то­нич. дви­же­ний и де­фор­ма­ций, маг­ма­тич. дея­тель­но­сти, ме­та­мор­физ­ма, эк­зо­ген­ных про­цес­сов (пе­ре­ме­ще­ние лед­ни­ков, ополз­ни, карст, реч­ная эро­зия и др.) гор­ные по­ро­ды З. к. во­вле­ка­ют­ся в склад­ча­тые и раз­рыв­ные дис­ло­ка­ции тек­то­ни­че­ские. Воз­дей­ст­вие на по­ро­ды З. к. ат­мо-, гид­ро- и био­сфе­ры при­во­дит к их вы­вет­ри­ва­нию.

Источник: bigenc.ru

Состав земной коры

Земная кора покрывает земной шар снаружи и выглядит как твердая, относительно тонкая и хрупкая ее оболочка. С внешней стороны эта оболочка граничит с гидро- (океанические ее участки) и атмосферой (соответствующие поверхностям материков). Внутренняя ее граница соответствует условной границе, носящей имя А. Мохоровичича, выделившего и описавшего ее,. В основе отграничения коры от подлежащей мантии лежит резкое, скачкообразное снижение при переходе в нее снизу скорости распространения так называемых упругих волн, обнаруженное хорватским ученым в ходе проводимых их геофизических исследований. Природа изменения сейсмической активности на границе Мохоровичича обусловлена изменением физических свойств и химического состава образующих эти структуры пород.

По происхождению, то есть, по способу формирования выделяют несколько типов горных пород, образующих соответствующие слои коры Земли: магматические, образовавшиеся из застывшей магмы, осадочные, являющиеся результатом осаждения минералов под водой и на суше, и метаморфические, образованные воздействием высоких температур на породы первых двух типов при их погружении вглубь.

По природе осаждаемого вещества осадочный тип горных пород подразделяется на органический и неорганический виды. Неорганические осадки, в свою очередь, подразделяются на обломочные, образованные выветриванием, и хемогенные, являющиеся результатом осаждения веществ, растворенных в воде земных водоемов. Толщина осадочного слоя коры варьирует в широких пределах, что связано с неравномерным распределением осадка. Осадочные породы лежат, как правило, слоями, или пластами, достигающими в условиях, благоприятных для их формирования(впадины, низменные поверхности), мощности 20-25 километров. Представлены песчаными, карбонатными горными породами (известняк, мел, песчаник и др.), торфом, каменным углем, нефтью, представляющими ценность для человека и потому причисленными к категории полезных ископаемых, отложениями различных солей на территориях бывших и существующих водоемов, также имеющими хозяйственное значение.

Горные породы как магматического, так и метаморфического происхождения формируют слои земли, получившие название гранитных и базальтовых. Образованы они такими горными породами как гранит, более плотный метаморфического генеза базальт, а также залежами андезита, диорита, габбро, пемзы. Толщина этих слоев по поверхности Земли распределена также неравномерно. В участках, исторически благоприятных для их формирования, достигает 15-20 км; если же условия тому не способствовали, то могут отсутствовать вовсе.

Различия в вертикальной структуре корковой оболочки Земли, варьирование мощностей залегания составляющих ее слоев горных пород послужило для науки поводом классифицировать ее по этому признаку с выделением нескольких типов. Наиболее простая из существующих классификаций выделяет в корковом слое Земли два типа: океанический и материковый (континентальный).

Материковая земная кора

Границы залегания земной коры материкового типа не соответствуют географическим границам материков. Кора, имеющая материковое строение, распространяется за его пределы и на некотором протяжении покрыта водами мирового океана. Эти ее участки называются шельфами. К примеру, на территории России Азовского и Белого морей выполнено корой континентального типа, а не океанического.

Структура материковой коры образована тремя слоями:

  • Верхний слой образован осадочным типом горных пород и называется осадочным;
  • Средний, гранитный слой образован породами, имеющими магматическое и метаморфическое происхождения, близкими по составу к минералу граниту;
  • Нижний, базальтовый слой, образован непосредственно базальтом и некоторыми другими породами его типа, образовавшимися в результате термического метаморфоза других, преимущественно, магматических и определенного количества осадочных.

Толщина материковой коры варьирует в широких пределах: от 20-25 км в под островными архипелагами до 70 км под молодыми системами горных массивов.

Мощность гранитного слоя в тех участках континентальной коры, где ее толщина велика, достигает 20-25 километров.

Горные породы, образующие нижележащий базальтовый слой, отличаются повышенной плотностью и химическим составом. Поэтому между ним и гранатовым слоем на основании геофизических исследований была выделена граница Конрада, при пересечении которой скорость распространения упругих волн резко возрастает на 0.5 м/с. Базальтовые породы содержат больше железа, кальция и магния.

Масса все земной коры составляет 0,473% общей массы планеты, что, по научным данным, оценивается в 2.8 * 10 19 тонн. На долю материковой коры приходится 79% этой массы, на долю океанической, соответственно, 21%.

Определение химического состава континентальной части коры Земли лежит в области компетенции специально выделенной под эту цель отрасли науки — геохимии. На начальных этапах ее формирования перед учеными стоял ряд фундаментальных задач, решение которых представляло определенную сложность. Земная кора, в частности, континентальная ее часть, крайне неоднородна, поэтому было введено понятие среднего состава. Средний состав предполагалось определить для участков, находящихся на поверхности материков. Первые результаты в виде средних величин содержания определенных химических элементов в коре земли были получены американским ученым Ф.У. Кларком. Впоследствии числа, выражающие средние содержания определенных химических элементов, были названы в его честь кларками. Однако, научное сообщество отнеслось к методам, используемым ученым и полученным им значениям крайне неоднозначно, поэтому научный поиск был продолжен.

Методы немецкого химика и геолога В.М. Гольдшмита базировались на предположении о том, что осадки растаявших ледников являются отражением химического состава горных пород, образующих корковый слой материка, ведь ледники, сползая по горному склону, равномерно соскабливают, соскребают породу. Гольдшмит определил среднее содержание химических элементов в ленточных глинах Балтийского моря, которые образовались в местах существовавшего в прошлом времени ледника после его таяния, и получил числовые значения, близкие к кларковым числам.

Таким образом, результаты были верифицированы.

Океаническая земная кора

Между участками континентальной и океанической коры выделяют промежуточные, переходные зона, распространяющуюся в пределах мирового океана и покрытую водой. Непосредственной океанический тип коры встречается там, где толщина водного слоя начинает превышать 4 километра.

Толщина коры этого типа невысока и в разных частях донной поверхности мирового океана варьирует в пределах 5-7 километров.

В отличие от континентальной коры, в структуре коры океанической практически отсутствует гранатовый слой, а слой осадочных горных пород очень тонок, его мощность не превышает одного километра. Он представлен песчаником, отложениями органического генеза и известняковой породой, которая на глубине 4.5-5 км исчезает, замещаясь кремний-содержащими глубоководными глинами.

Состав второго слоя до настоящего времени не определен, поэтому в научном мире было принято решение временно, до определения состава, так и именовать его вторым. По толщине в структуре земной коры океанического типа преобладает базальтовый слой, имеющий с одноименным слоем коры материковой приблизительно одинаковую скорость распространения упругих волн.

Этот сравнительно молодой тип коры постоянно обновляется за счет непрерывного его образования на границах плит: в хребтах мирового океана, а затем, спускаясь с их склонов, поглощается земной мантией. Сам процесс опускания, «сползания» масс горной породы с краев тектонических плит в частично расплавленную мантийную астеносферу с последующим в ней расплавлением носит название субдукции. Относительное постоянство толщины океанической коры обусловлено существующим равновесием между ее образованием и расплавлением.

Ниже базальтового слоя расположен комплекс каналов, по которым базальтовая лава поступает и изливается на поверхность коры. Эти каналы именуются дайками, а образуемая ими система, соответственно, дайковой системой. Фрагменты базальта, соскальзывающие с тектонических плит в астеносферу мантии, называются экголитами. Они погружаются в мантию, как бы утопая в ней, потому как базальт имеет большую плотность и массу, чем породы, образующие слой мантии.

По оценкам ученых, океаническая кора существует на Земле более 100 миллионов лет, самые древние ее участки достигают возраста более 150 миллионов лет (дно Пиджафетской впадины в Тихом океане).

Готовые работы на тему:

Строение и состав земной коры

Источник: sciterm.ru

Общая характеристика

Океанический тип коры образует крупнейшую геологическую структуру планеты – ложе океана. Эта кора имеет небольшую толщину – от 5 до 10 км (для сравнения, мощность коры континентального типа в среднем составляет 35–45 км и может достигать 70 км). Занимает она около 70% общей площади поверхности Земли, но по массе почти вчетверо уступает материковой коре. Средняя плотность пород близка к 2,9 г/см3, то есть выше, чем у материков (2,6–2,7 г/см3).

В отличие от обособленных блоков материковой коры, океаническая представляет собой единую планетарную структуру, которая, однако, не является монолитной. Литосфера Земли расчленена на ряд подвижных плит, сформированных участками коры и подстилающей ее верхней мантии. Океанический тип коры присутствует на всех литосферных плитах; существуют плиты (например, Тихоокеанская или Наска), не имеющие континентальных массивов.

Тектоника плит и возраст коры

В океанической плите различают такие крупные структурные элементы, как стабильные платформы – талассократоны – и активные срединно-океанические хребты и глубоководные желоба. Хребты – это участки спрединга, или раздвигания плит и образования новой коры, а желоба – зоны субдукции, или поддвига одной плиты под край другой, где кора уничтожается. Таким образом, происходит непрерывное ее обновление, в результате чего возраст древнейшей коры данного типа не превышает 160–170 млн лет, то есть она сформировалась в юрском периоде.

С другой стороны, следует иметь в виду, что океанический тип появился на Земле раньше, чем континентальный (вероятно, на рубеже катархей — архей, около 4 млрд лет назад), и характеризуется гораздо более примитивным строением и составом.

Чем и как сложена земная кора под океанами

В настоящее время выделяют обычно три основных слоя океанической коры:

  1. Осадочный. Образован он в основном карбонатными породами, частично – глубоководными глинами. Вблизи склонов материков, особенно у дельт крупных рек, присутствуют и терригенные осадки, поступающие в океан с суши. В этих районах мощность осадков может составлять несколько километров, но в среднем она невелика – около 0,5 км. Вблизи срединно-океанических хребтов осадки практически отсутствуют.
  2. Базальтовый. Это излившиеся, как правило, под водой, лавы подушечного типа. Кроме того, к данному слою относят расположенный ниже сложный комплекс даек – особых интрузий – долеритового (то есть также базальтового) состава. Средняя толщина его 2–2,5 км.
  3. Габбро-серпентинитовый. Сложен интрузивным аналогом базальта – габбро, а в нижней части – серпентинитами (метаморфизованными ультраосновными породами). Мощность этого слоя, согласно сейсмическим данным, достигает 5 км, а иногда и более. Подошва его отделена от подстилающей кору верхней мантии особой поверхностью раздела – границей Мохоровичича.

Строение океанической коры свидетельствует о том, что, по сути, это образование можно в некотором смысле рассматривать как дифференцированный верхний слой земной мантии, состоящий из ее раскристаллизованных пород, который перекрыт сверху тонким слоем морских осадков.

«Конвейер» океанического дна

Понятно, почему в составе этой коры мало осадочных пород: они просто не успевают накопиться в значительных количествах. Разрастаясь от спрединговых зон в районах срединно-океанических хребтов благодаря поступлению горячего мантийного вещества в ходе конвекционного процесса, литосферные плиты как бы уносят океаническую кору все дальше от места формирования. Их увлекает горизонтальный участок все того же медленного, но мощного конвективного течения. В зоне субдукции плита (и кора в ее составе) погружается обратно в мантию уже как холодная часть этого потока. Значительная часть осадков при этом сдирается, сминается и в конечном счете идет на прирост коры материкового типа, то есть на сокращение площади океанов.

Океаническому типу коры присуще такое интересное свойство, как полосовые магнитные аномалии. Эти чередующиеся участки прямой и обратной намагниченности базальта параллельны зоне спрединга и располагаются симметрично по обе стороны от нее. Они возникают при кристаллизации базальтовой лавы, когда она приобретает остаточную намагниченность в соответствии с направлением геомагнитного поля в ту или иную эпоху. Поскольку оно многократно испытывало инверсии, направление намагниченности периодически менялось на противоположное. Данное явление используется при палеомагнитном геохронологическом датировании, а полвека назад оно послужило одним из самых веских аргументов в пользу правильности теории тектоники плит.

Океанический тип коры в круговороте вещества и в тепловом балансе Земли

Участвуя в процессах тектоники литосферных плит, океаническая кора является важным элементом долговременных геологических циклов. Таков, например, медленный мантийно-океанический круговорот воды. В мантии содержится очень много воды, и немалое количество ее поступает в океан при формировании базальтового слоя молодой коры. Но за время своего существования кора, в свою очередь, обогащается благодаря формированию осадочного слоя водой океанов, значительная доля которой, частично в связанном виде, уходит в мантию при субдукции. Аналогичные циклы действуют и для других веществ, например, для углерода.

Тектоника плит играет ключевую роль в энергетическом балансе Земли, обеспечивая медленный перенос тепла от горячих внутренних областей и теплоотдачу с поверхности. Притом известно, что за всю геологическую историю планета отдала до 90% тепла именно через тонкую кору под океанами. Если бы не работал этот механизм, Земля избавлялась бы от излишка тепла иным путем – возможно, подобно Венере, где, как предполагают многие ученые, происходило глобальное разрушение коры при прорыве на поверхность перегретого вещества мантии. Таким образом, значение океанической коры для функционирования нашей планеты в пригодном для существования жизни режиме также исключительно велико.

Источник: FB.ru

Глоссарий

Астеносфера — расположенный на глубине около 150-200 км частично расплавленный, находящийся в вязком состоянии слой.

Лава — лишенная газов, застывшая на поверхности Земли магма.

Магма — огненная масса в слое астеносферы, расплавленная, содержащая большое количество газов.

Литосферные плиты — гигантские участки земной коры, свободно перемещающиеся по вязкому слою мантии.

Области складчатости — участки земной коры между плитами литосферы, находящиеся в относительном движении, в рельефе им соответствуют горные системы суши и дна морей.

Определение литосферы

Литосферой (λίθος – «камень» и σφαίρα – «шар») называют твердую земную оболочку, которая полностью покрывает планету, защищая ее от достигающей 60000 °С температуры раскаленного ядра. Литосфера расположена между атмосферой и гидросферой сверху и астеносферой снизу. Толщина твердой оболочки Земли не однородна, и на различных участках составляет от десятков до нескольких сотен километров.  

Пангея

Несмотря на солидный возраст, формирование планеты не окончено до сих пор. И тонкая поверхность коры, что является домом для человека, растений и животных, и горячие недра находятся в постоянном движении. Меняются очертания материков, рельеф местности, климатические условия.

Глядя на современные космические снимки планеты с очертанием шести отдельных континентов, сложно поверить, что около 250 миллионов лет назад на планете существовал единый сверхконтинент, носящий название Пангея.

В результате активных процессов в недрах планеты единый материк раскололся на современные континенты, которые, благодаря медленному, от 2.5 см до 7 см в год (по данным различных источников), движению тектонических плит за миллионы лет удалились на максимальное расстояние. Доказательства этой теории подробно изложены на странице 178 учебника «География. Землеведение 5-6 классы» под редакцией Климановой О. А.

Поднимаясь на царапающие облака горы или спускаясь в недра океана, человек считает себя покорителем природы, но ни один рукотворный небоскреб не сравнился по высоте с горами, и ни один батискаф не спустился в самую глубокую Марианскую впадину.

Поверхность литосферы не сплошная, а представлена отдельными плитами, которые в некоторых местах находят друг друга, образуя горные хребты или расходятся, формируя морские впадины.

В строении литосферы ученые выделяют восемь крупных плит и значительное количество более мелких. Плиты не зафиксированы неподвижно, а медленно передвигаются по горячей и жидкой астеносфере, образуя в местах стыков пластин зоны сейсмической активности.

Крупнейшие тектонические плиты:

  • Австралийская плита
  • Антарктическая плита
  • Африканская плита
  • Евразийская плита
  • Индостанская плита
  • Тихоокеанская плита
  • Северо-Американская плита
  • Южно-Американская плита

Строение литосферы

Если смотреть на Землю в поперечном разрезе вдоль полюсов, то можно выделить: земную кору, пограничный слой, мантию, ядро.

К литосфере относятся: земная кора, переходный слой и самый верхний, вязкий слой мантии.

Литосфера, о которой мы ведем сейчас речь — это всего лишь около 1% от радиуса земли, но именно этот 1% позволяет существовать жизни на планете.

Земная кора — самый верхний слой литосферы. В неоднородности земной коры можно убедиться, стоя на берегу и глядя на обрыв скромной реки, где слои различных пород находятся друг над другом. Найденные при раскопках полезные ископаемые (нефть, газ, железная руда, алмазы) рассказывают ученым о процессах, происходящих на планете миллионы лет назад.

Земная кора — не только самый верхний слой литосферы, но и самый тонкий — ее размер составляет от 80 километров на горных участках планеты до 30 км на равнинных. По типу земная кора делится на океаническую и материковую. Такое деление характерно только для Земли, на остальных планетах такого разделения нет, если верить показаниям космических зондов и планетоходов.

В коре материкового типа выделяют три слоя пород:

  • осадочный — сформирован породами осадочного и вулканического происхождения;
  • гранитный — сформирован породами метаморфического горного происхождения, которые представлен кварцем и полевым шпатом;
  • базальтовый — в формировании участвовали магматические породы.

Океаническая кора состоит из осадочного и базальтового слоев.

Под земной корой, в точности повторяя ее очертания, и отделяя ее от мантии, расположен пограничный слой или поверхность Мохоровичича. Граница Мохоровичича представляет собой тонкий слой из пепла, который образуется в результате электроразрядных молний, протекающих в верхнем слое мантии.

Огромное давление между мантией и земной корой привело к тому, что слой пепла спрессовался и при пропускании сейсмических волн ведет себя как плотное, практически монолитное вещество. Поверхность Мохоровичича выполняет гидро-, электро- и теплоизоляционную функции.

Мантия делится на два слоя:

  • верхний, который относится к литосфере;
  • нижний, окутывающий раскаленное ядро.

Ядро, жидкое снаружи и плотное внутри, состоит преимущественно из железа и никеля.

В верхнем слое мантии образуется раскаленная магма, ищущая свой выход через разломы в земной коре в местах соприкосновения тектонических плит. И именно в недрах обычный уголь под действием давления и температуры превращается в самый прочный (и к тому же драгоценный) камень — алмаз.

Способы изучения земной коры

Вы спросите, откуда ученым это известно? Ведь толщина земной коры составляет около 60-70 километров, а буровые установки, созданные человеком, достигли глубины чуть более 12 километров.

Про один из способов изучения земных недр рассказывается на странице 86 учебника «География. Землеведение. 5-6 классы» под редакцией Климановой О.А.

Вулканы — смертельно опасные, но в тоже время впечатляющие и завораживающие доказательства огненных процессов, происходящих в земных недрах. Преодолев сопротивление земной коры, на поверхность под давлением выбрасывается раскаленная магма, которая, остывая в атмосфере, превращается в реки лавы, несущие вулканические камни и газ, а с ними сведения для ученых о процессах, происходящих глубоко внутри Земли.

По линиям глубинных разломов земной коры расположены активные действующие вулканы. Тихоокеанское огненное кольцо, в которое входят вулканы Камчатки, Японии, Филиппинских островов, Индонезии, Мексики, Алеутских островов, Южной Америки и Огненной Земли дает ученым ответы на вопросы, а наблюдателям — незабываемое зрелище.

Но «дыхание» планеты и ее активную жизнь можно увидеть и на менее разрушительных примерах.

Среди древних городских развалин небольшого городка Поццуоли, расположенного на берегах Неаполитанского залива, в центре города есть остатки древнего храма и прилегающей к нему рыночной площади, построенных более двух тысяч лет назад, еще во времена Римской Империи. Даже невооруженным глазом заметно, что мраморные колонны изъедены морскими камнеточцами почти на 6 метров в высоту.

Из исторических хроник известно, что к XIII веку городская площадь опустилась ниже уровня моря. Однако произошло это не одномоментно, в результате землетрясения или другого катаклизма, а медленно, год за годом. В течение трех веков остатки зданий были затоплены,затем суша неспеша начала подниматься. К 1800 году руины вновь оказались выше уровня моря, и любознательные туристы могут своими глазами наблюдать уникальное явление брадисеймса, когда слой магмы настолько близко подходит к земной коре, что в результате подземных движений поверхность Земли поднимается и опускается.

Методические советы

С помощью наводящих вопросов и наглядного материала в виде таблиц и схем ребята узнают о движении литосферных плит, указывая на карте их границы.

  1. Ребята схематически зарисовывают строение материковой и океанической коры.

  2. Затем рассматривают образцы минералов различного происхождения, определяют отличия между представителями разных литосферных слоев.

  3. Заключительный этап — тестирование по теме.

Темы докладов

  • От Пангеи до 6 континентов.Движение литосферных плит
  • Сокровища недр Земли
  • Три жизни углерода: от графита до алмаза
  • Чем богаты, тем и рады. Полезные ископаемые родного края

ТЕСТ

  1. Как называется твердая оболочка Земли?
    • литосфера +
    • наносфера
    • атмосфера
  2. Пангея — это…
    • имя древнегреческой богини плодородия
    • название единого континента, когда-то существовавшего на планете Земля +
    • название планеты в Крабовидной Туманности
  3. Что называют Тихоокеанским огненным кольцом?
    • пожары на нефтяных танкерах в Тихом океане
    • активные действующие вулканы,расположенные по линиям глубинных разломов земной коры +
    • рой светящегося планктона, видимый в Тихом океане ночью
  4. Какое еще явление свидетельствует о «дыхании» планеты?
    • космонавтика
    • тектоника
    • брадисеймс +
  5. Поверхность Мохоровичича расположена…
    • между земной корой и верхним слоем магмы +
    • между базальтовым и осадочными слоями земной коры
    • между нижним слоем магмы и земным ядром

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: rosuchebnik.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.