20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Строение и типы земной коры

02.07.2018
Земная кора, слагающая верхнюю оболочку Земли, неоднородна по вертикали и горизонтали. Верхней границей земной коры является верхняя твердая поверхность планеты, нижней — поверхность мантии. По агрегатному состоянию верхняя часть мантии ближе земной коре, поэтому их объединяют в единую каменную оболочку — литосферу. Верхняя граница литосферы и земной коры совпадают, нижняя граница проходит по поверхности астеносферы. Под континентами и земная кора, и литосфера имеют большую мощность, чем под океанами, при этом синхронно возрастают или сокращаются мощности и земной коры, и надастеносферного слоя мантии.

Наиболее выдержанное строение имеют древние блоки земной коры, или континентальные ядра, возраст которых более 2 млрд лет. В них выделяются три слоя (оболочки): верхний — осадочный слой, затем гранитный и еще ниже базальтовый. Названия эти даны по физическим свойствам слоев, а не по составу, поэтому являются условными.

Осадочный слой сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами. Почвы и современные, в том числе и техногенные, отложения в него не входят. Основная масса пород глинистые и песчанистые (почти 70 %): рыхлые (глина, песок) и сцементированные (глинистые сланцы, песчаники). Карбонатные породы (известняки, мергели и др.) сцементированы. Породы, претерпевшие термодинамические преобразования (раскристаллизацию), отсутствуют или встречаются редко и локально. Залегают такие слои горизонтально и субгоризонтально. Изредка этот слой прорывается силикатными расплавами, близкими по составу базальтам. Среди осадочных пород нередко залегают пласты угля и слои, насыщенные газами и нефтью. Средняя плотность пород — 2,45 г/см3.

Мощность слоя изменяется от 0 до 20 км, составляя в среднем около 3,5 км. Его подстилает гранитный или базальтовый слои.

Гранитный слой состоит из гнейсов, близких по составу гранитам, и гранитов, в совокупности составляющих почти 80 %. Поэтому этот слой чаще называют гранито-гнейсовый. Горные породы, слагающие этот слой, образуют тела в форме слоев, линз, жил, нередко прорывают слоистые толщи и по разломам внедряются в виде интрузивов. Все эти тела деформируются, раздавливаются, сминаются в складки, разбиваются на блоки, т. е. испытывают термодинамические и тектонические воздействия и перекристаллизацию. Мощность слоя изменяется от 0 до 25 км. Он перекрывается осадочным слоем. Ниже гранитного залегает базальтовый слой. Граница между ними носит название поверхности (раздел) Конрада и выражена, как правило, нечетко. Средняя плотность слоя составляет 2,7 г/см3.

Базальтовый слой состоит в основном из гнейсов, близких по составу базитам, габброидам и гранулитам, поэтому называется часто базито-гнейсовым или гранулито-гнейсовым. Принято считать, что в основании слоя лежат еще более плотные породы, чем гранулитыэклогиты. Мощность слоя от 10 до 40 км. Средняя плотность 2,9 г/см3.

Ниже базальтового слоя земной коры залегает надастеносферный слой мантии, входящий, как уже говорилось, вместе с земной корой в литосферу. По составу этот слой близок перидотитам и называется ультрабазитовым. Средняя плотность 3,3 г/см3, значительно выше, чем у пород нижнего слоя коры. Под континентами этот слой обеднен кремнием, калием, алюминием и летучими компонентами (си-алическими). Такая мантия называется «истощенной», т. е. отдавшей значительную часть легких элементов для формирования земной коры. Так же отличается и базито-гнейсовый слой континентов от базальтового слоя океанической коры. В земной коре океанов встречаются два «базальтовых» слоя: континентального и океанического типов. Такая закономерность характерна для древней океанической коры вблизи континентальных окраин.

По принадлежности к основным элементам земной коры, по составу и мощности выделяются два основных типа земной коры: континентальная и океаническая.

Континентальная кора — кора континентов (и примыкающего мелководного шельфа) характеризуется большой мощностью, достигающей 75—80 км в молодых горных сооружениях и 35—45 км в пределах платформ. Сложена магматическими, осадочными и метаморфическими породами, образующими три слоя (рис. 5.1). Самый верхний осадочный слой, представленный осадочными породами, имеет мощность от 0 до 5 (10) км и отличается прерывистым распространением. Он отсутствует на наиболее поднятых участках древних кратонов — выступах и щитах. В некоторых, наиболее прогнутых структурах земной коры — впадинах и синеклизах — мощность осадочного слоя достигает 15—20 км. Значения плотности пород здесь небольшие, а скорость распространения продольных сейсмических волн составляет (V) 2—5 км/с.

Ниже залегает гранитный (теперь его называют гранито-гнейсовым) слой, сложенный в основном гранитами, гнейсами и другими метаморфическими породами разных фаций метаморфизма. Наиболее полные разрезы этого слоя представлены на кристаллических щитах древних кратонов. Значения плотности пород здесь измеряются в пределах 2,5—2,7 г/см3, а скорость распространения продольных сейсмических волн (К) до 5—6,5 км/с. Его средняя мощность составляет 15—20 км, а иногда достигает 25 км.

Третий, нижний, слой называют базальтовым. По среднему химическому составу и скорости распространения сейсмических волн этот слой близок к базальтам. Правда, существует предположение, что сложен слой основными породами типа габбро и метаморфическими разновидностями пород амфиболитовой и гранулитовой фаций. He исключается присутствие и ультраосновных пород гранат-пироксенового состава — эклогитов. Поэтому правильнее было бы его называть гранулито-базитовым. Мощность слоя меняется в пределах 15—20—35 км, скорость распространения продольных сейсмических волн увеличивается (К) до 6,5—6,7—7,4 км/с.

Граница между гранито-гнейсовым и гранулито-базитовым слоями называется сейсмическим разделом Конрада, которая выделяется по скачку волн V с 6,5 до 7,4 км/с у подошвы третьего слоя.

В последние годы данные глубинного сейсмозондирования показали, что граница Конрада существует не везде. В.В. Белоусовым и Н.И. Павленковой была предложена новая четырехслойная модель земной коры (рис. 5.2). В этой модели выделяются верхний осадочный слой с четкой скоростной границей — K0. Ниже расположены три слоя консолидированной коры: верхний, промежуточный и нижний, разделенные границами K1 и K2. Граница K1 устанавливается на глубине 10—15 км, над ней находятся породы со скоростями V = 5,9—6,3 км/с. Граница K2 проходит на глубине порядка 30 км и породы между K1 и K2 характеризуются Vр = 6,4—6,5 км/с. В нижнем слое V достигают 6,8—7,0 км/с.

Вещественный состав нижнего слоя представлен породами гранулитовой фации метаморфизма и основными, и ультраосновными магматическими породами. Средний и верхний слои считаются сложенными магматическими и метаморфическими породами кислого состава.

Таким образом, предложенная трехслойная модель консолидированной части континентальной коры основывается лишь на сейсмических данных, а петрографический состав фактически соответствует двухслойной модели: гранулито-гнейсовому и гранулито-базитовому слоям.

Океаническая кора. Раньше считалось, что океаническая кора состоит из двух слоев: верхнего осадочного и нижнего базальтового. Многолетние исследования океанического дна путем бурения, драгирования и сейсмических работ установили, что океаническая кора имеет трехслойное строение при средней мощности 5—7 км.

1. Осадочный, верхний, слой состоит из рыхлых осадков разного состава и мощности, варьирующей в очень широком диапазоне, от нескольких сотен метров до 6—7 км. Максимальной мощности осадочный слой достигает в океанических желобах (6,5 км на юго-западе Японии) или в подводных конусах выноса (например, Бенгальский конус на продолжении рек Ганга и Брахмапутры, Амазонский, Миссисипский, где мощность осадков достигает 3—5 км). Скорость распространения Vр = 1,0—2,5 км/с.

2. Второй слой, расположенный ниже, сложен преимущественно базальтовыми лавами подушечного и покровного типов. Соотношение различных типов лав на дне кальдеры горы Осевой (хребет Хуан де Фука) были детально закартированы в одной из экспедиций НИС «Мстислав Келдыш» в 1985 г. (рис. 5.3).

3. Третий, нижний, слой, по данным драгирования и глубоководного бурения, сложен основными магматическими породами типа габбро и ультраосновными (перидотитами, пироксенитами). Разрез океанической коры, вскрытый во впадине Хесса в Галапагосском рифте Тихого океана, опробован драгированием и исследован с французского спускаемого аппарата «Наутилус» (рис. 5.4). В основании разреза залегают габбро с K = 6,8 км/с, которые выше сменяются долеритами мощностью до 1 км и F = 5,5 км/с, а заканчивается разрез подушечными и покровными лавами толеитовых базальтов мощностью около 1 км. В основании разреза находятся перидотиты. Слоистое строение океанической коры прослеживается на большие расстояния, что подтверждается данными многоканального сейсмического профилирования.


Результатами геофизических исследований последних десятилетий явилось выделение еще двух, промежуточных (переходных) типов земной коры: субконтинентального и субокеанического.

Субконтинентальный тип земной коры по своему строению близок континентальной коре, имеет меньшую мощность 20—30 км и нечетко выраженную границу Конрада. Характерен для островных дуг и окраин материков.

Субокеанический тип земной коры выделяется в глубоководных котловинах окраинных и внутренних морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и др.). Этот тип от океанической коры отличается повышенными мощностями осадочного слоя (4—10 км и более), а его общая мощность составляет 10—20, местами 25—30 км.