20

Земная кора

Под земной корой понимают верхний каменный слой Земли, состоящий из горных пород, залегающих выше границы Мохо. Это осадочные, магматические и метаморфические горные породы.

Строение земной коры

В начальные этапы геофизических исследований выделялись два главных типа земной коры – континентальный и океанский. В последующем были выделены еще два типа – субконтинентальный и субокеанский, характерные соответственно для переходных зон континент - океан.

Континентальный тип земной коры

В строении континентальной коры принимают участие три главных части:

• осадочная, состоящая из осадочных горных пород;

• «гранитный» слой – консолидированные магматические и метаморфические породы кислого состава (называемый также гранито-гнейсовым или гранито-метаморфическим, что основано на изучении выходов пород слоя на поверхность на кристаллических щитах);

• «базальтовый» слой, сложенный основными породами и называемый еще – гранулито-базитовым (базит – основная порода); бурением этот слой не достигнут, и граница между гранитным и базальтовым слоями (граница Конрада – немецкий ученый) в ряде случаев выражена нечетко; название базальтового слоя основано на сходстве скоростей сейсмических волн в этом слое со скоростями, характерными для такой широко распространенной породы, как базальт.

Континентальная кора имеет различную мощность: в пределах платформ 35-40 км, в молодых горных сооружениях – 55-70 км. Максимальная мощность установлена в Гималаях и Андах 75 км.

Для всех слоев установлена переменная мощность (толщина). Мощность осадочного чехла колеблется от 0 (на щитах – Балтийском, Алданском и др.) до 5 км. На континентальных равнинах, и только в крупных прогибах достигает 8-10 км (Московская синеклиза). В орогенных областях осадочный слой достигает до 20 км в предгорных и межгорных прогибах, увеличивается также мощность гранитного и базальтового слоя.

Предлагается и новая модель континентальной коры (по данным сверхглубокой Кольской скважины, достигшей глубины 14 км 250 м.).

В новой модели Н.И.Павленковой консолидированная часть континентальной коры (ниже осадочного слоя), в отличие от описанной двухслойной модели, разделяется на три этажа: верхний, промежуточный и нижний, разделенные границами перепада скоростей сейсмических волн. В двух верхних этажах наблюдается расслоенность: верхний этаж характеризуется вертикальнослоистым строением и дифференцированностью отдельных блоков по составу и физическим параметрам; промежуточному этажу, мало отличающемуся по скорости распространения сейсмических волн от верхнего, свойственна тонкая субгоризонтальная расслоенность коры, в нем наблюдаются прослои (пластины) с пониженными скоростями (≈6 км/с) сейсмических волн, аномальные по плотности тела и зоны с повышенной электропроводностью. Все это дает основание выделять промежуточный этаж как ослабленный слой, по которому возможны горизонтальные подвижки вещества.

Сравнивая различные геофизические данные, автор приходит к выводу о разном составе горных пород в разных этажах. В нижнем этаже развиты метаморфические породы гранулитовой фации, основные (габбро) и ультраосновные магматические породы. Относительно состава верхнего и промежуточного этажей высказывается предположение о том, что они сложены в основном кислыми породами (включая и метаморфические).

Океанский тип земной коры

Характерен для ложа Мирового океана, резко отличается от континентального, как по суммарной мощности, так и по составу. В нем отсутствует гранито-гнейсовый слой. Мощность океанской коры колеблется от 5 до 12 км, в среднем составляя 6-7 км. Состоит из двух слоев: осадочный чехол мощностью до 1 км и базальтовый слой мощностью 4,5 - 8 км, который в некоторых случаях делят на два слоя - вверху базальтовые лавы с подчиненными прослоями кремнистых и карбонатных пород (мощностью от 1 до 3 км), внизу основные породы (габбро) и частично ультраосновные (пироксениты) мощностью 3,5 – 5 км. Габбро местами метаморфизованы в амфиболиты.

Субокеанский тип земной коры

Приурочен к глубоководным котловинам окраинных и внутренних морей (южная котловина Каспия, Черное Средиземное, Охотское и др.). Особенностью строения этого типа земной коры является большая мощность осадочных пород – до 4-10 км (местами до 15-20 км). Суммарная мощность субокеанской земной коры колеблется от 10 до 20 км, иногда до 25 (главным образом за счет осадочного слоя). Подобное строение характерно также и для некоторых глубоких впадин на суше, например, для центральной части Прикаспийской низменности (впадины).

Субконтинентальный тип земной коры

Характерен для островных дуг (Алеутской, Курильской и др.) и окраин материков. Он близок по строению к материковому типу, но имеет меньшую мощность – 20-30 м за счет уменьшения гранитного и базальтового слоев.

Особенностью субконтинентальной коры островных дуг является нечеткость разделения слоев консолидированной коры. В пределах пассивных окраин атлантического типа континентальный тип земной коры продолжается в подводную окраину материков, где общая мощность постепенно сокращается, а гранито-гнейсовый слой вообще выклинивается в пределах континентального склона.

Приведенная двухслойная модель консолидированной части континентальной коры с выделением «гранитного» и «базальтового» слоев, разделенных границей Конрада, оспаривается многими сейсмологами. Геофизические исследования последних лет установили полную неопределенность в положении границы Конрада. Это особенно проявилось в итоге бурения Кольской сверхглубокой скважины. По предварительным сейсмическим данным «базальтовый» слой должен был быть вскрыт этой скважиной на глубине около 7 км. Однако этого не произошло. Сейсмическая граница, с которой связывали границу Конрада, оказалась проходящей внутри однообразной толщи метаморфических пород – гранито-гнейсов, амфиболитов. По-видимому, указанная ранее сейсмическая граница связана не с изменением состава горных пород, а с увеличением поля напряжения, обусловленного интенсивными деформациями и неоднократным проявлением метаморфизма. Не исключается и влияние флюидов.

Как видим, строение земной коры отличается большой сложностью и разнообразием, что связано в основном с различной историей ее формирования и различным характером протекающих в ней процессов. Многое еще остается неясным, особенно в интерпретации вещественного состава нижних слоев континентальной коры.

Вещественный состав земной коры

(элементы, минералы, горные породы)

Элементный состав земной коры – 1 уровень

Первые сведения об элементном составе коры опубликованы в 1889 г. американским ученым Франком Уиглсуортом Кларком (1847 – 1931), как среднеарифметические из имевшихся в его распоряжении 6000 анализов различных горных пород. В последующем эти цифры уточнялись. Чтобы отметить заслугу Кларка, который посвятил этой проблеме около 40 лет, наш геолог А.Е. Ферсман предложил называть процентное содержание элемента земной коры кларком этого элемента (например, кларк железа, кларк магния и т.д.).

Согласно последним данным в составе земной коры наиболее распространены следующие 8 химических элементов в весовых процентах, составляющие в сумме свыше 98 %:

Кислород 46,5 Кальций 5, 79

Кремний 25,7 Магний 3,23

Алюминий 7,65 Натрий 1,81

Железо 6,24 Калий 1,34

Из других элементов , по данным разных авторов, в земной коре содержится: титан – 0,52; углерод –0,46; водород – 0,16; марганец – 0,12; сера – 0,11. На все остальные элементы падает около 0,37 %.