Що називають земною корою. Склад та будова земної кори

Яка відрізняється складом та фізичними властивостями - вона більш щільна, містить переважно тугоплавкі елементи. Поділяє кору і мантію кордон Мохоровичича, чи скорочено Мохо, де відбувається різке збільшення швидкостей сейсмічних хвиль. З зовнішньої сторони більшість кори покрита гідросферою, а менша перебуває під впливом атмосфери.

Кора є на більшості планет земної групи, Місяці та багатьох супутниках планет-гігантів. Найчастіше вона складається з базальтів. Земля унікальна тим, що має кору двох типів: континентальну та океанічну.

Маса земної кориоцінюється в 2,8 1019 тонн (з них 21% - океанічна кора і 79% - континентальна). Кора становить лише 0,473% від загальної маси Землі.

Загальні відомості про внутрішню будову землі

Перші уявлення про існування земної кори були висловлені англійським фізиком У. Гільбертом у 1600 р. Їм було запропоновано ділити надра Землі на дві нерівні частини: кору чи шкаралупу та тверде ядро.

Розвиток цих ідей міститься у працях Л.Декарта, Г.Лейбніца, Ж.Бюффона, М.В.Ломоносова та багатьох інших, зарубіжних та вітчизняних вчених. На початку дослідження земної кори було спрямовано вивчення земної кори континентів. Тому перші моделі кори відбивали особливості будови кори континентального типу.

У першій половині XX століття вивчення будови надр стало проводитися з використанням сейсмології та сейсміки. Аналізуючи характер сейсмічних хвиль від землетрусу в Хорватії в 1909 р., сейсмолог А. Мохоровичич, як уже вказувалося, виділив сейсмічну межу, що чітко простежується, на глибині порядку 50 км, яку він визначив як підошву земної кори (поверхня Мохорович).

У 1925 р. В. Конрад зафіксував вище межі Мохоровичича ще одну поверхню розділу всередині кори, яка також отримала його ім'я - поверхню Конрада, або поверхню К. Вченим було запропоновано верхній шар кори потужністю близько 12 км називати гранітним шаром, а нижній потужністю 25 км – базальтовим. З'явилася перша двошарова модель земної кори. Подальші дослідження дозволили виміряти потужність кори у різних областях континентів. Було встановлено, що у низовинних районах вона становить 35 ÷ 45 км, а в гірських зростає до 50 ÷ 60 км (максимальна потужність кори - 75 км зафіксована на Памірі). Таке потовщення земної кори Б. Гутенбергом було названо корінням гір». Встановлено також, що гранітний шар має швидкість 5 ÷ 6 км/с, властиву для гранітів, а нижній - 6 ÷ 7 км/с, характерну для базальтів. Земну кору, що складається з гранітного та базальтового шарів, назвали консолідованою корою, на якій розташовується ще один, верхній, осадовий шар. Його потужність варіювала в межах 0 ÷ 5-6 км (максимальна потужність осадового шару досягає 20 ÷ 25 км).

Таким чином, відомості про внутрішню будову Землі отримані, головним чином, у результаті геофізичних досліджень.

Згідно з сучасними геофізичними (сейсмологічними) даними в обсязі Землі виділяються три основні області: кора, мантія та ядро.

Кора відокремлюється від мантії різкою сейсмічною межею, спостерігається збільшення швидкості поздовжніх сейсмічних хвиль (до 8,2 км/с), а також зростання густини речовини - від 2.9 до 5.6 г/см 3 . Ця межа на честь її першовідкривача – югославського геофізика Мохоровичича – була названа кордоном Мохо (або просто кордон М). Земною корою стали називати зовнішню товщу Землі, розташовану вище за кордон М.

За даними сейсмічних досліджень виділяються два типи глибинної будови земної кори, що відрізняються за потужністю та структурою:

• континентальний тип – потужність 30-50 км до 60-80 км.
• океанічний тип – потужність 5-10 км.

Земна кора континентального типу

Континентальна земна кора в найбільш повному її вигляді ділиться на 3 основні геофізичні «шари», які відрізняються за пружними властивостями і щільністю порід :

1. «Осадовий шар»(«осадовий чохол», «неконсолідована товща») складена горизонтально або порожнистими неметаморфізованими товщами осадових і вулканогенних порід фанерозойського, рідше - верхньопротерозойського віку. Майже на 40% території Росії осадовий шар відсутня - він виклинюється (змитий) на площах, які займають стародавні щити. У межах складчастих поясів він розвинений спорадично, фрагментами.
2. Гранітний (грануліто-метаморфічний) шар, представлений сильно дислокованими та різною мірою метаморфізованими осадовими, ефузивними та інтрузивними породами переважно кислого, тобто. гранітоїдного складу. На щитах та значних площах складчастих поясів він виходить на земну поверхню. Швидкості поздовжніх сейсмічних хвиль від 55 до 63 км/с. Потужність у розвитку типової континентальної кори 10-20 км, зрідка - до 25 км.
3. Базальтовий (правильніше гранулито-базальтовий шар)ніде не оголюється і складається, за непрямими даними, із глибокометаморфізованих порід гранулітової фації та магматичних порід суттєво основного та частково ультраосновного складів зі швидкостями поздовжніх хвиль від 6,5 до 7,3 км/с (у середньому 6,8-7 км/сек ). Потужність від 15 до 25-30 км.

Перехід від вищележачого граніто-метаморфічного шару до гранулито-базальтового у низці районів відбувається різко, стрибкоподібно т.зв. поверхні Конрада (поверхні К), а в інших - швидкості поздовжніх хвиль (і щільності порід) зростають з глибиною плавно і чіткий поділ цих шарів неможливий.

Нижче гранулито-базальтового шару залягає верхня мантія.

Крім т.зв. типового, класичного розрізу континентальної земної кори, існують райони з її аномальною будовою.

Наприклад, у межах деяких острівних дуг (зона Курильських та Командорських островів) поширена кора субконтинентального типу потужністю 15-25 км з нечітким поділом граніто-метаморфічного та гранулито-базальтового шарів.

Глибоководним западинам як внутрішніх морів (Чорноморській, Південно-Каспійській), так і окраїнних (Япономорська, Південно-Охотська), а також деяким глибоким западиням всередині субокеанічного типу, в яких потужна товща осадових порід (3-5 до 15-25 км) - за сейсмічними даними – безпосередньо підстилається гранулито-базальтовим шаром потужністю від 5 до 15 км. Граніто-метаморфічний шар відсутній.

Перехід материка у западину супроводжується зміною типу кори, причому перехід відбувається як у межах вузької зони, і протягом широкої смуги. Перехід супроводжується чергуванням ділянок із різними типами кори. Приклад - складна перехідна зона між Азіатським материком і ложем Тихого океану.

Земна кора океанічного типу

Кора океанічного типу утворює ложе Тихого, Атлантичного та Індійських океанівде глибина перевищує 3-4 км. За сейсмічними та геологічними даними вона складається з 3-х шарів.

Осадовий шарпотужністю від нуля – перші десятки метрів до 0,5-1 км (в середньому 0,2-0,5 км). Як показало буріння в океанах, найбільш давні горизонти опадів в океанах не давніші за середньо-пізньоюрський вік (близько 170 млн років), а на великій частині ложа океанів мають вік від крейди до кайнозою або мають тільки кайнозойський вік. Швидкість седиментації цей період становить 1-5 мм/тис. років.

Базальтовий шарпотужністю 1,5-2,0 км, верхня частина якого розкрита бурінням, складений лавами та вулканічними стеклами, у нижній частині шару зустрічаються дайки основних порід. За віком породи верхньої частини другого шару близькі до віку нижніх горизонтів осадового шару (від кайнозою до середньої юри). Загалом вік верхньої частини другого шару закономірно стає старшим від внутрішньоокеанічних рифтових хребтів до периферійних частин океанів. У цьому напрямі збільшується і потужність порід шару.

Габро-серпентинітовий шар- має потужність 3-4 км, породи цього шару не розкриті бурінням, але в ряді місць із зон розломів в океанах драгами піднято уламки інтрузивних порід основного та ультраосновного складів. Цей шар донедавна зіставлявся з гранулито-базальтовим шаром континентальної кори. Швидкості поздовжніх хвиль цього шару 6,5-7 км/сек. Третій шар підстилається породами верхньої мантії та перехідний шар між ними ще малопотужніший, ніж під континентами.

Існують два основних типи земної кори - материковий та океанічний - і три перехідні, або проміжні, типу - субматериковий, субокеанічний і материковий кори з редукованим гранітним шаром ( рис.1).

Рис. 1. Будова земної кори материків та океанів:

1 - води, 2 - осадові породи, 3 - гранітно-метаморфічний шар, 4 - базальтовий шар, 5 - мантія Землі (М - поверхня Мохоровичича), 6 - ділянки мантії, складені породами підвищеної щільності, 7 - ділянки мантії щільності, 8 - глибинні розломи, 9 - вулканічний конус та магматичний канал

Материкова якоря Домозозойський вік характеризується великою її потужністю (в середньому 58 км, місцями до 80 км). Вона зазвичай складається з верхнього шару осадових порід (середньою потужністю 15 км), гранітного шару (13 км) та шару базальтів, що підстилає (30 км). Цей тип кори складає материки, що утворилися пізніше початку мезозою, материкову мілину (шельф), материковий схил і материкове підніжжя.

Океанічна кора молода, утворилася не раніше початку мезозою і продовжує формуватися і нині в океанах, де в результаті горизонтального переміщення материків вони віддаляються один від одного. Середня потужність океанічної кори 7 км. Складається вона із трьох шарів: верхній шар - відносно пухкі морські опади, другий шар (надбазальтовий) - прошарки базальтових лав і літифікованих опадів (ущільнених опадів, що перетворилися на гірську породу), третій шар - базальтовий. До зон розриву та розсування океанічної кори приурочені серединно-океанічні хребти, в області яких потужність кори багаторазово зростає. Океанічна кора становить дно океанів, що утворилися в мезозої.

Субматерикова кора за будовою близька материковій корі, хоча зазвичай поступається їй потужністю. Складає острівні дуги, що відокремлюються від материка крайовими морями. Такими є острівні дуги західної частини Тихого океану. Природні процеси протікають з великими швидкостями, як і геосинклінальних областях материків.

Субокеанічна кора складає глибинні частини крайових морів, що відокремлюють острівні дуги від материків. За складом і будовою вона близька до океанічної кори, але не складає з нею єдиного цілого. Таким типом кори складено глибинні частини Охотського, Японського, Східно-Китайського, Південно-Китайського та інших морів.

Материкова кора з редукованим гранітним шаром - формується у випадках її занурення нижче рівня океану, при цьому гранітний шар під впливом високих температур і тиску мантії частково розпадається і перекристалізується в базальти. Такі процеси мають місце в областях ділянок Гондвани і суші Тасмантіс, що занурилися в кайнозої.

ЗЕМНА КОРА, верхня тверда оболонка Землі, обмежена знизу Мохоровичіча кордоном. Термін «земна кора» виник у 18 столітті у роботах М. У. Ломоносова й у 19 столітті у працях Ч. Лайеля; з розвитком контракційної гіпотези в 19 столітті набув певного значення відповідно до ідеї охолодження Землі доти, доки не утворилася кора (Дж. Дана). В основі уявлень про склад, структуру та фізичні властивості земної кори лежать геофізичні дані про швидкості поширення сейсмічних хвиль (в основному поздовжніх, V p), які на кордоні Мохоровичича при переході до пород мантії Землі стрибкоподібно зростають з 7,5-7,8 км. /с до 8,1-8,2 км/с. Природа нижньої межі земної кори, очевидно, обумовлена ​​зміною хімічного складу порід (основні породи - ультраосновні) чи фазовими переходами (у системі габро - еклогіт).

Для земної кори характерна горизонтальна неоднорідність (анізотропія), що виражається у відмінності складу, будови, потужності та інших характеристик кори в межах її окремих структурних елементів: континентів і океанів, платформ і складчастих поясів, западин та піднятий та ін. Виділяють два головні типи земної кори - континентальну та океанічну.

Континентальна кора, поширена в межах континентів та мікроконтинентів в океанах, має середню потужність 35-40 км, яка зменшується до 25-30 км на континентальних околицях (на шельфі) та в областях рифтогенезу та зростає до 45-75 км у областях гороутворення. У континентальній корі розрізняють осадовий (V p до 4,5 км/с), «гранітний» (V p 5,1-6,4 км/с) та «базальтовий» (V p 6,1-7,5 км/с) с) шари. Осадовий шар відсутній на щитах і менших підняттях фундаменту стародавніх платформ, а також в осьових зонах складчастих споруд. У западинах молодих і стародавніх платформ, передових та міжгірських прогинах складчастих споруд потужність осадового шару досягає 10 км (рідко 20-25 км). Він складний переважно континентальними та мілководноморськими осадовими породами, вік яких менше 1,7 мільярда років, а також платобазальтами (траппами), силлами магматичних порід основного складу, туфами. Назви «гранітного» та «базальтового» шарів умовні та історично пов'язані з виділенням кордону Конрада (V p 6,2 км/с), що розділяє шари, в яких швидкості поздовжніх сейсмічних хвиль відповідають швидкостям у граніті та базальті. Наступні дослідження (у тому числі надглибоке буріння) поставили під сумнів існування чіткого сейсмічного кордону, тому обидва шари об'єднують у консолідовану кору. «Гранітний» шар виступає на поверхню в межах щитів та масивів платформ та в осьових зонах складчастих споруд; він також розкритий свердловинами надглибокого буріння (у тому числі Кольською надглибокою свердловиною на глибину понад 12 км). Його потужність на платформах 15-20 км., у складчастих спорудах 25-30 км. У межах щитів стародавніх платформ до складу цього шару входять гнейси, різні кристалічні сланці, амфіболіти, мармури, кварцити та гранітоїди, тому його часто називають гранітно-гнейсовим (V p 6-6,4 км/с). У фундаменті молодих платформ і в межах молодих складчастих споруд верхній шар консолідованої кори складений менш метаморфізованими породами і містить менше гранітів, у зв'язку з чим його називають гранітнометаморфічним (V p 5,1-6 км/с). Пряме вивчення «базальтового» шару континентальної кори неможливе. Значення швидкостей сейсмічних хвиль, за якими він виділений, можуть задовольняти як магматичні породи основного складу (базити), так і породи, що зазнали високого ступеня метаморфізму (грануліти), тому нижній шар консолідованої кори іноді називають грануліт-базитовим. Віднесення до земної кори або верхньої мантії порід зі швидкостями поздовжніх сейсмічних хвиль понад 7 км/с спірне. Вік найдавніших порід консолідованої кори сягає 4 мільярдів років.

Основні відмінності океанічної кори від континентальної - відсутність «гранітного» шару, суттєво менша потужність (в середньому 5-7 км), молодший вік (юра, крейда, кайноза; менше 170 мільйонів років), більша латеральна однорідність. Океанічна кора, будова якої вивчена глибоководним бурінням, драгуванням, спостереженням з підводних апаратів у стінках розломів, складається з трьох шарів. Перший шар, або осадовий, складається з пелагічних крем'янистих, карбонатних та глинистих опадів (V p 1,6-5,4 км/с). У напрямку континентальних підніжжя його потужність зростає до 10-15 км. Осадовий шар може бути відсутнім в осьових зонах серединно-океанічних хребтів. У глибоководних западинах задукових басейнів, частина з яких підстилається океанічною корою, товщина осадового шару, що зазвичай включає турбідити, може досягати 15-20 км. Другий шар (V p 4,5-5,5 км/с) у верхній частині складений базальтами (часто з подушечною окремістю - пілоу-базальтами) з рідкими прошарками пелагічних опадів; у нижній частині шару розвинений комплекс паралельних даек долеритів ( загальна потужність 1,2-2 км. Третій шар (V p 6-7,5 км/с) у верхній частині складається з масивних габро, у нижній - з розшарованого комплексу, в якому габро чергуються з ультраосновними породами (загальна потужність 2-5 км). У межах внутрішніх піднятий океанів земна кора потовщена до 25-30 км рахунок збільшення потужності другого і третього шарів. Стародавнім аналогом океанічної кори на континентах є офіоліти.

Океанічна кора формується на дивергентних межах літосферних плит (протягуються вздовж осьових частин серединно-океанічних хребтів), на яких відбувається підйом до поверхні та застигання базальтової магми. Континентальна кора утворюється у процесі переробки океанічної кори активних континентальних околицях.

Крім двох основних типів земної кори, виділяють перехідні типи. Субокеанічна кора є утонненою в результаті рифтогенезу до 15-20 км континентальну кору, пронизану дайками і силлами основних магматичних порід; розвинена вздовж континентальних схилів та підніжжів, а також підстилає глибоководні западини деяких задугових басейнів. Субконтинентальна кора (недостатньо консолідована, потужність менше 25 км) спостерігається у вулканічних острівних дугах, де океанічна кора перетворюється на континентальну.

Земна кора відчуває горизонтальні та вертикальні тектонічні рухи. У ній розташовані осередки землетрусів, формуються магматичні осередки, породи локально чи великих площах піддаються метаморфізму. Тектонічні рухи земної кори і ендогенні процеси, що протікають у ній, обумовлені існуванням у надрах Землі частково розплавленої астеносфери. Під дією тектонічних рухів та деформацій, магматичної діяльності, метаморфізму, екзогенних процесів(переміщення льодовиків, зсуви, карст, річкова ерозія та інших.) гірські породи земної кори залучаються до складчасті і розривні тектонічні дислокації. Вплив на породи земної кори атмо-, гідро- та біосфери призводить до їх вивітрювання.

Про еволюцію земної кори протягом геологічної історії дивись у статті Земля.

Хаїн Ст Е., Ломізе М. Г. Геотектоніка з основами геодинаміки. 2-ге вид. М., 2005; Хаїн Ст Є., Короновський Н. В. Планета Земля від ядра до іоносфери. М., 2007.

- Обмежена поверхнею суші або дном Світового океану. Має вона і геофізичний кордон, яким є розділ Мохо. Кордон характеризується тим, що різко наростають швидкості сейсмічних хвиль. Встановив її у $1909$ р. хорватський вчений А. Мохоровичіч ($1857$-$1936$).

Земну кору складають осадові, магматичні та метаморфічнігірські породи, а за складом у ній виділяється три шари. Гірські породи осадового походження, зруйнований матеріал яких перевідклався в нижні шари та утворив осадовий шарземної кори покриває всю поверхню планети. У деяких місцях він дуже тонкий і, можливо, переривається. В інших місцях він досягає потужності кількох кілометрів. Осадовими є глина, вапняк, крейда, піщаник та ін. Утворюються вони шляхом осадження речовин у воді та на суші, зазвичай лежать пластами. По осадових пород можна дізнатися про існуючих планети природних умовтому геологи їх називають сторінками історії Землі. Осадові породи поділяються на органогенні, які утворюються шляхом накопичення останків тварин і рослин та неорганогенні, які у свою чергу поділяються на уламкові та хемогенні.

Уламковіпороди є продуктом вивітрювання, а хемогенні– результат осадження речовин, розчинених у воді морів та озер.

Магматичні породи складають гранітнийшар земної кори. Утворилися ці породи внаслідок застигання розплавленої магми. На континентах потужність цього шару $15$-$20$ км, він зовсім відсутня чи дуже скорочується під океанами.

Магматична речовина, але бідна кремнеземом становить базальтовийшар, що має великий питома вага. Цей шар добре розвинений в основі земної кори всіх областей планети.

Вертикальна структура і потужність земної кори різні, тому виділяють її типів. За простою класифікацією існує океанічна та материковаземна кора.

Материкова земна кора

Материкова чи континентальна кора відрізняється від океанічної кори товщиною та пристроєм. Континентальна кора розташована під материками, та її край не збігається з берегової лінією. З погляду геології справжнім материком є ​​вся площа суцільної материкової кори. Тоді виходить, що геологічні материки більше за географічні материки. Прибережні зони материків, звані шельфом- Це є тимчасово залиті морем частини материків. Такі моря як Біле, Східно-Сибірське, Азовське розташовані на материковому шельфі.

У континентальній земній корі виділяються три шари:

• Верхній шар – осадовий;
• Середній шар – гранітний;
• Нижній шар базальтовий.

Під молодими горами такий тип кори має товщину $ 75 $ км, під рівнинами - до $ 45 $ км, а під острівними дугами - до $ 25 $ км. Верхній осадовий шар материкової кори формується глинистими відкладеннями та карбонатами мілководних морських басейнів та грубообломочними фаціями у крайових прогинах, а також на пасивних околицях континентів атлантичного типу.

Магма, що вторглася в тріщини земної кори, сформувала гранітний шару складі якого є кремнезем, алюміній та інші мінерали. Товщина гранітного шару може сягати $25$ км. Шар цей дуже давній і має солідний вік – $3$ млрд. років. Між гранітним та базальтовим шаром, на глибині до $20$ км, простежується кордон Конрада. Вона характеризується тим, що швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль тут збільшується на $0,5 $ км/сек.

Формування базальтовогошару відбулося внаслідок виливу на поверхню суші базальтових лав у зонах внутрішньоплитного магматизму. Базальти містять більше заліза, магнію та кальцію, тому вони важчі за граніт. У межах цього шару швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль від $6,5 $-$7,3 $ км/сек. Там, де кордон стає розмитим, швидкість поздовжніх сейсмічних хвиль поступово зростає.

Зауваження 2

Загальна маса земної кори від маси всієї планети становить лише $0,473$%.

Одне з перших завдань, пов'язане з визначенням складу верхньої континентальноїкори, почала вирішувати молода наука геохімія. Так як кора складається з безлічі найрізноманітніших порід, це завдання було дуже складним. Навіть в одному геологічному тілі склад порід може сильно змінюватись, а в різних районах можуть бути поширені різні типи порід. Виходячи з цього, завдання полягало у визначенні загального, середнього складутієї частини земної кори, що у континентах виходить поверхню. Цю першу оцінку складу верхньої земної кори зробив Кларк. Він працював співробітником геологічної служби США та займався хімічним аналізом гірських порід. У ході багаторічних аналітичних робіт йому вдалося узагальнити результати і розрахувати середній склад порід, який був близьким. до граніту. Робота Кларказазнала жорсткої критики і мала супротивників.

Другу спробу визначення середнього складу земної кори зробив В. Гольдшмідт. Він припустив, що рухається континентальною корою льодовик, може зіскребати і змішувати породи, що виходять на поверхню, які в ході льодовикової ерозії будуть відкладатися. Вони і відбиватимуть склад середньої континентальної кори. Проаналізувавши склад стрічкових глин, які під час останнього зледеніння відкладалися в Балтійське море, він отримав результат, близький до результату Кларка. Різні методидали однакові оцінки. Геохімічні методи підтверджувалися. Цими питаннями займалися, і широке визнання отримали оцінки Виноградова, Ярошевського, Ронова та ін..

Океанічна земна кора

Океанічна корарозташована там, де глибина моря більше $4$ км, а це означає, що вона займає не весь простір океанів. Решта площі покрита корою проміжного типу.Кора океанічного типу влаштована негаразд, як континентальна кора, хоча теж поділяється на шари. У ній майже зовсім відсутня гранітний шар, А осадовий дуже тонкий і має потужність менше $ 1 $ км. Другий шар поки що невідомийтому його називають просто другим шаром. Нижній, третій шар базальтовий. Базальтові шари континентальної та океанічної кори схожі на швидкості сейсмічних хвиль. Базальтовий шар у океанічній корі переважає. Як каже теорія тектоніки плит, океанічна кора постійно формується в серединно-океанічних хребтах, потім вона від них відходить і в областях субдукціїпоглинається у мантію. Це свідчить про те, що океанічна кора є відносно молодий. Найбільша кількість зон субдукції характерна для Тихого океануде з ними пов'язані потужні моретруси.

Визначення 1

Субдукція– це опускання гірської породи з краю однієї тектонічної плити у напіврозплавлену астеносферу

У разі, коли верхньої плитою є континентальна плита, а нижньої – океанічна – утворюються океанічні жолоби.
Її товщина в різних географічних зонах варіюється від $ 5 $ - $ 7 $ км. З часом товщина океанічної кори мало змінюється. Пов'язано це з кількістю розплаву, що виділяється з мантії в серединно-океанічних хребтах і завтовшки осадового шару на дні океанів і морів.

Осадовий шарокеанічної кори невеликий і рідко перевищує товщину $0,5$ км. Складається він із піску, відкладень останків тварин та обложених мінералів. Карбонатні породи нижньої частини на великій глибині не виявляються, а на глибині більше $4,5 $ км карбонатні породи заміщаються червоними глибоководними глинами та крем'янистими мулами.

Базальтові лави толеїтового складу сформували у верхній частині базальтовий шар, а нижче лежить дайковий комплекс.

Визначення 2

Дайки– це канали, якими базальтова лава виливається на поверхню

Базальтовий шар у зонах субдукціїперетворюється в екголіти, які занурюються в глибину, тому що мають велику густину навколишніх мантійних порід. Їхня маса становить близько $7$ % від маси всієї мантії Землі. У межах базальтового шару швидкість поздовжніх сейсмічних хвиль становить $6,5$-$7$ км/сек.

Середній вік океанічної кори становить $100$ млн. років, тоді як найстаріші її ділянки мають вік $156$ млн. років і розташовуються у западині Піджафета в Тихому океані.Зосереджена океанічна кора не тільки в межах ложа Світового океану, вона може бути і в закритих басейнах, наприклад північна западина Каспійського моря. Океанічназемна кора має загальну площу $306$ млн. км кв.

Земна кора – верхня частина літосфери. У масштабах усієї земної кулі її можна порівняти з найтоншою плівкою - настільки незначна її потужність. Але навіть цю верхню оболонку планети ми знаємо не дуже добре. Як можна дізнатися про будову земної кори, якщо навіть найглибші свердловини, пробурені в корі, не виходять за перший десяток кілометрів? На допомогу вченим приходить сейсмолокація. Розшифровуючи швидкість проходження сейсмічних хвиль через різні середовища, можна отримати дані про щільність земних шарів, зробити висновок про їхній склад. Під континентами та океанічними западинами будова земної кори по-різному.

ОКЕАНІЧНА КОРА

Океанічна земна кора тонша (5-7 км), ніж континентальна, і складається з двох шарів - нижнього базальтового та верхнього осадового. Нижче базальтового шару знаходиться поверхня Мохо та верхня мантія. Рельєф дна океанів дуже складний. Серед різноманітних форм рельєфу особливо вирізняються величезні серединно-океанічні хребти. У цих місцях відбувається зародження молодої базальтової океанічної кори з мантії. Через глибинний розлом, що проходить уздовж вершин по центру хребта - рифт, магма виходить на поверхню, розтікаючись у різні боки у вигляді лавових підводних потоків, постійно розсуваючи у різні боки стінки рифтової ущелини. Цей процес називається спредінгом.

Серединно-океанічні хребти височіють над дном океанів на кілька кілометрів, а їхня довжина досягає 80 тис. км. Хребти розтинаються паралельними поперечними розломами. Їх називають трансформними. Рифтові зони – найнеспокійніші сейсмічні зони Землі. Базальтовий шар перекривають товщі морських осадових відкладень - мулів, глин різного складу.

КОНТИНЕНТАЛЬНА КОРА

Континентальна земна кора займає меншу площу (близько 40% поверхні Землі - прим. від geoglobus.ru), але має складнішу будову і набагато більшу потужність. Під високими горами її товщина вимірюється 60-70 км. Будова кори континентального типу тричленна - базальтовий, гранітний та осадовий шари. Гранітний шар виходить на поверхню на ділянках, які називаються щитами. Наприклад, Балтійський щит, частину якого займає Кольський острів, складений породами гранітного складу. Саме тут велося глибоке буріння, і Кольська надглибока свердловина досягла позначки 12 км. Але спроби пробурити весь гранітний шар наскрізь виявилися невдалими.

Шельф – підводна окраїна материка – також має континентальну кору. Те саме стосується і великих островів - Нової Зеландії, островів Калімантан, Сулавесі, Нова Гвінея, Гренландія, Сахалін, Мадагаскар та інших. Окраїнні моря та внутрішні моря, такі як Середземне, Чорне, Азовське, розташовані на корі континентального типу.

Говорити про базальтовий і гранітний шари континентальної кори можна лише умовно. Мається на увазі, що швидкість проходження сейсмічних хвиль у цих шарах подібна до швидкості проходження їх у породах базальтового і гранітного складу. Кордон гранітного та базальтового шарів виділяється не дуже чітко і змінюється по глибині. Базальтовий шар межує із поверхнею Мохо. Верхній осадовий шар змінює свою товщину, залежно від рельєфу поверхні. Так, у гірських районах він тонкий або взагалі відсутній, оскільки зовнішні сили Землі переміщують пухкий матеріал вниз схилами — прим. від geoglobus.ru. Натомість у передгір'ях, на рівнинах, у улоговинах та западинах він досягає значних потужностей. Наприклад, у Прикаспійській низовині, яка зазнає занурення, осадовий шар досягає 22 км.

ІЗ ІСТОРІЇ КІЛЬСЬКОЇ СВЕРХГЛУБКОЇ СВЕРДЛОВИНИ

З початку буріння цієї свердловини 1970 року вчені ставили суто наукове завдання цього експерименту: визначити кордон між гранітним і базальтовим шарами. Місце було обрано з урахуванням того, що саме в районах щитів гранітний шар, не перекритий осадовим, може бути пройдений «наскрізь», що дозволило б торкнутися пород базальтового шару, побачити різницю. Раніше передбачалося, що такий кордон на Балтійському щиті, де на поверхню виходять стародавні магматичні породи, має бути на глибині приблизно 7 км.

За кілька років буріння свердловина неодноразово відхилялася від заданого вертикального напрямку, перетинаючи пласти з різною міцністю. Іноді бури ламалися, і тоді доводилося починати буріння наново, обхідними стволами. Матеріал, який доставлявся на поверхню, досліджувався різними вченими та постійно приносив дивовижні відкриття. Так, на глибині близько 2 км було знайдено мідно-нікелеві руди, а з глибини 7 км було доставлено керн (так називається зразок породи з бура у вигляді довгого циліндра — прим. від geoglobus.ru), в якому були виявлені закам'янілі залишки давніх організмів. .

Але, пройшовши понад 12 км до 1990 року, свердловина не вийшла межі гранітного шару. 1994 року буріння було зупинено. Кольська надглибока – не єдина у світі свердловина, яку закладали для глибокого буріння. Подібні експерименти велися у різних місцях кількома країнами. Але лише Кольська досягла таких позначок, за що була занесена до Книги рекордів Гіннесса.

Найбільш суттєвими рисами земної кори в морях і океанах є її невелика товщина і відсутність у її будові гранітного шару.

За співвідношенням глибинної будови кори з великими морфологічними характеристиками океанічного дна можна розрізняти такі типи будівлі океанічної кори.

Окраїнно-материковий типкори поширений на просторах материкової мілини (шельфі), представляє пряме продовження материкових структур у межі шельфу.

Товщина її від 25 до 35 км. У будові кори тут виражені осадовий, гранітний та базальтовий шари. Від материкових платформ в окремих випадках вона відрізняється потужнішим осадовим покривом.

Морський геосинклінальний типкори властивий морським геосинклінальним западинам різних геосинклінальних морів (внутрішньоматерикових, міжматерикових, окраїнно-материкових). Такого типу кора підстилає моря Середземне, Карибське, Чорне, Каспійське, Японське, Охотське, Берінгове.

Вона характеризується великою товщею осадового покриву та поверхневих пухких відкладень, що становлять разом осадову товщу до 20 км і більше. Ця товща залягає безпосередньо на базальтовому шарі. Зазначена будова властива центральним частинам глибоководних морських западин. На схилах цих западин породи, що належать до гранітного шару, поступово виклинюються, що супроводжується крутим падінням шарів осадових порід (мезозойського та кайнозойського віку), що складають прилеглі простори.

Субокеанічний типкори поширений у межах материкового схилу.

Потужність морських пухких опадів зі збільшенням глибини різко зростає, досягаючи поблизу основи материкового схилу 2-3 км. В інших частинах материкового схилу, де фундамент різко розчленований, структурно зумовлені нерівності його поступово вирівнюються товщею опадів.

У міру збільшення глибини на материковому схилі товщина гранітного шару поступово зменшується і кут падіння відкладень на ньому, що нерідко мають трансгресивний залягання характер, збільшується. Зі зменшенням гранітного шару і покривають його відкладень товщина кори в нижній частині схилу зменшується до 10 км. Характер залягання фундаменту і осадових порід, що його покривають, найближче відповідає структурі материкової флексури. У цьому випадку найбільш прогнута частина материкового схилу (у його основи), заповнена потужними пухкими відкладеннями, представляє геосинклінальний прогин, що росте.

Найчастіше він компенсований накопиченням знесених зі схилу пухких відкладень. В інших випадках уздовж материкового схилу тягнуться лінії глибинних розломів, виражені в рельєфі материкового схилу. Вони можуть визначати подальший розвиток геосинклінального прогину між краєм материка та дном океану.

Тип абісальних океанічних рівнинструктури земної кори поширений на переважній частині дна океанічних басейнів із глибинами понад 4500-5000 м-коду.

Для кори такого типу характерні відсутність гранітного шару та найменша її загальна потужність (від 2-3 до 10-12 км). Пухкі океанічні опади, які нерідко містять у своєму складі шари вулканічних порід, безпосередньо залягають на базальтовому шарі. Серед абісальних рівнин за ознакою потужності верхнього шару опадів можна розрізняти абісальні вулканічні рівнини та абісальні акумулятивні рівнини. Першим властива порівняно невелика потужність осадових відкладень (не більше 400-500 м) та, що особливо важливо, окремі шари вулканічних порід.

Абиссальные рівнини акумулятивні відрізняються великою потужністю поверхневого пухкого покриву, що досягає 2.5-3 км (як правило, більше 1 км). Вважається найбільш ймовірним, що велика потужність пухких опадів у корі цього пов'язана з мутними потоками. В той же час очевидно, що таким шляхом такі значні опади могли відкладатися лише в умовах стійкого прогинання. Отже, різні умови накопичення відкладень осадового покриву дні океанів відбивають їх неотектонічне розвиток.

Тип океанічних хребтів та піднятий.

Структури цього мають величезну протяжність і складно розчленований рельєф з великою участю у формуванні розломів і рухів з них (рифтові долини).

До цього типу слід віднести серединні океанічні хребти та океанічні гірські країни (наприклад, у Тихому океані), а також окремі значні гори та височини на океанічному дні, які нерідко є фундаментом океанічних островів.

Даному типу структури океанічної кори властива значна загальна потужність, що досягає 20-30 км. У будові такої кори поверхневу частину розрізу складають осадово-вулканічні породи, на глибині їх змінюють породи базальтового шару, які в порівнянні з іншими частинами структури кори дна океанів мають істотно інші властивості.

В основі океанічних гірських хребтів та гір ці породи відрізняються більшою щільністю, яку пояснюють змішанням базальтів із породами мантії. Поверхня розділу М під океанічними хребтами значно знижується. Близький до цього характер глибинної будови мають і підводні хребти морських геосинклінальних западин.

Вони відрізняються лише великою подібністю порід поверхневої частини розрізу з породами прилеглих материкових структур.

Тип абісальних океанічних жолобів. Для структур кори даного типухарактерна дуже мала потужність кори при різкому зануренні поверхні розділу М.

Приуроченість абісальних жолобів до ліній глибинних розломів, їх сучасна сейсмічність, вулканізм, умови опадонакопичення - все це свідчить про їхню приналежність до сучасних значних геосинклінальних прогинів, розвиток яких продовжується.

У деяких жолобах відомі осадові породи великої потужності, наприклад, у жолобі Пуерто-Ріко (8 км). В інших жолобах (Японському, Тонга) відомі породи, що належать до гранітної оболонки кори. Осадова товща залягає на базальтовому шарі невеликої потужності. Найбільш обгрунтованим у разі є уявлення про розтягнення земної кори під океанськими жолобами, з допомогою якого зменшується товщина базальтового шару. Негативні аномалії сили тяжіння тут пов'язані з відкладеннями пухких опадів великої потужності.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Вконтакте

Однокласники

(Vp)менше 5 км/с.

2) Другий - традиційно званий "гранітний" шар на 50% складний гранітами, на 40% - гнейсами та іншими різною мірою метаморфізованими породами.

Виходячи з цих даних, його часто називають гранітогнейсовим. Його середня потужність становить 15-20 км (іноді у гірських спорудах до 20-25 км). Швидкість сейсмічних хвиль (Vp) - 5,5-6,0 (6,4) км/с.

3) Третій, нижній шар називається "базальтовим".

По середньому хімічного складуі швидкість сейсмічних хвиль цей шар близький до базальтів. Правильніше називати цей шар гранулито-базитовим (Vp) 6,5-6,7 (7,4) км/с.

розділу Конрада.

7 Континентальна та субконтинентальна земна кора.

Континентальний тип земної кори.

Потужність континентальної земної кори змінюється від 35-40 (45) км у межах платформ до 55-70 (75) км у молодих гірських спорудах.

Континентальна кора складається із трьох шарів.

1) Перший - найвищий шар представлений осадовими гірськими породами, потужністю від 0 до 5 (10) км у межах платформ, до 15-20 км у тектонічних прогинах гірських споруд.

Швидкість поздовжніх сейсмічних хвиль (Vp)менше 5 км/с.

2) Другий - традиційно званий "гранітний" шар на 50% складний гранітами, на 40% - гнейсами та іншими різною мірою метаморфізованими породами. Виходячи з цих даних, його часто називають гранітогнейсовим.

Його середня потужність становить 15-20 км (іноді у гірських спорудах до 20-25 км). Швидкість сейсмічних хвиль (Vp) - 5,5-6,0 (6,4) км/с.

3) Третій, нижній шар називається "базальтовим". За середнім хімічним складом і швидкістю сейсмічних хвиль цей шар близький до базальтів. Правильніше називати цей шар гранулито-базитовим. Його потужність змінюється від 15-20 до 35 км. Швидкість розповсюдження хвиль (Vp) 6,5-6,7 (7,4) км/с.

Кордон між гранітогнейсовим та гранулито-базитовим шарами отримала назву сейсмічного розділу Конрада.

Субконтинентальний тип земної кори-за будовою аналогічний континентальному, але став виділятися у зв'язку з нечітко вираженою кордоном Конрада.

8 Океанічний та субокеанічний типи земної кори

Океанська кора має тришарову будову при потужності від 5 до 9(12) км, частіше 6-7 км.

Деяке збільшення потужності спостерігається під океанськими островами.

1. Верхній, перший шар океанської кори - осадовий, складається переважно з різних опадів, що знаходяться в пухкому стані. Його потужність від кількох сотень метрів до 1 км. Швидкість поширення сейсмічних хвиль (Vp) у ньому 2,0-2,5 км/с.

Другий океанський шар, розташований нижче, за даними буріння, складний переважно базальтами з прошарками карбонатних і крем'янистих порід. Потужність його від 1,0-1,5 до 2,5-3,0 км. Швидкість розповсюдження сейсмічних хвиль (Vp) 3,5-4,5 (5) км/с.

3. Третій, нижній високошвидкісний океанський шар бурінням ще не розкритий - складений основними магматичними породами типу габро з підлеглими ультраосновними породами (серпентиніт, піроксеніт).

Його потужність за сейсмічними даними від 3,5 до 5,0 км. Швидкість сейсмічних хвиль (Vp) від 6,3-6,5 км/с, а подекуди збільшується до 7,0 (7,4) км/с

Субокеанський тип земної кори - приурочений до улоговинних частин (з глибиною вище 2 км) окраїнних і внутрішньоконтинентальних морів (Охотське, Японське, Середземне, Чорне та ін.).

За будовою цей тип близький до океанського, але відрізняється від нього підвищеною потужністю (4-10 і більше км) осадового шару, що розташовується на третьому океанському шарі потужністю 5-10 км.

9 Відносна та абсолютна геохронологія. Характеристика геохронологічної та стратиграфічної шкал.

ВІДНОСНА ГЕОХРОНОЛОГІЯ

стратиграфія- Одна з гілок геологічної науки, в завдання якої входять розчленування товщ осадових та вулканогенних порід на окремі шари та їх пачки; опис залишків фауни і флори, що містяться в них; встановлення віку шарів; зіставлення виділених шарів даного району з іншими; складання зведеного розрізу відкладень регіону та розробка стратиграфічної шкали як окремих регіонів — регіональних стратиграфічних шкал, а й єдиної чи міжнародної стратиграфічної шкали для всієї Землі.

1) літологічний метод– будь-який розріз відкладень має бути розчленований на окремі шари чи їх пачки.

2) палеонтологічнийзаснований на виділенні шарів, що містять різні комплекси органічних решток.

3) мікропалеонтологічний метод,об'єктом якого є залишки вапняних та крем'янистих скелетів найпростіших організмів.

4) спорово-пилковий метод,заснований на вивченні залишків спор та зерен пилку, які надзвичайно стійкі та не руйнуються, розносячися вітром на великі відстані у величезній кількості.

Розглянуті палеонтологічні методи можна застосовувати лише до шаруватих осадових відкладень.

Однак великі простори на земній куліскладені магматичними та метаморфічними породами, позбавленими органічних залишків. Кним цей метод не застосовується.

5) палеомагнітний метод,заснований на здібності гірських порід зберігати характер намагніченості тієї епохи, в яку вони утворилися. Слід зазначити, що палеомагнітний метод надзвичайно широко використовується визначення переміщень літосферних плит у геологічному минулому.

Абсолютна геохронологія

1) радіометричні методи

таблицю).

2) Люмінесцентні методи

Теж заснований на змінах, що поступово накопичуються в кристалі під впливом радіації. Тільки в даному випадку йдеться не про кількість "збуджених" електронів, здатних "заспокоюватися" з випромінюванням світла, а про кількість електронів зі спином, що змінився.

4) амінокислотний метод

Або датування дерев'яними кільцями, у великій честі в археологів. Цей метод дозволяє датувати лише наймолодші відкладення (віком до 5–8 тисяч років), натомість із дуже високою точністю, аж до одного року! Потрібно лише, щоб у розкопі виявилося достатньо деревини.

У стовбурах більшості дерев утворюються річні кільця, ширина яких коливається залежно від погодних умов відповідного року.

10 Характеристика методів абсолютної геохронології

Абсолютна геохронологія

1) радіометричні методи, засновані на сталості швидкості розпаду радіоактивних ізотопів (див.

таблицю).

Поки що речовина знаходиться в рідкому стані(Рідка магма, наприклад) його хімічний склад мінливий: відбувається перемішування, дифузія, багато компонентів можуть випаровуватися і т.д.

д. Але коли мінерал твердне, він починає вести себе як відносно замкнута система. Це означає, що присутні в ньому радіоактивні ізотопи не вимиваються і не випаровуються з нього, і зменшення їх кількості відбувається лише за рахунок розпаду, що йде з відомою постійною швидкістю.

2) Люмінесцентні методиабсолютної датування засновані на здібності деяких широко поширених мінералів (наприклад, кварцу та польового шпату) накопичувати в собі енергію іонізуючого випромінювання, а потім, за певних умов, швидко віддавати її у вигляді світла.

Іонізуюче випромінювання не лише прилітає до нас із космосу, а й генерується гірськими породами під час розпаду радіоактивних елементів.

3) Метод електронно-парамагнітного чи електронно-спінового резонансутеж заснований на змінах, що поступово накопичуються в кристалі під впливом радіації.

Тільки в даному випадку йдеться не про кількість "збуджених" електронів, здатних "заспокоюватися" з випромінюванням світла, а про кількість електронів зі спином, що змінився.

4) амінокислотний метод, заснований на тому, що "ліві" амінокислоти, з яких побудовані білки всіх живих організмів, після смерті поступово рацемізуються, тобто перетворюються на суміш "правих" та "лівих" форм.

Метод застосовний тільки до зразків дуже гарної безпеки, в яких збереглася достатня кількість первинної органічної речовини.

5) Дендрохронологічний метод, або датування дерев'яними кільцями, у великій честі в археологів.

Континентальний тип земної кори.

Цей метод дозволяє датувати лише наймолодші відкладення (віком до 5–8 тисяч років), натомість із дуже високою точністю, аж до одного року! Потрібно лише, щоб у розкопі виявилося достатньо деревини. У стовбурах більшості дерев утворюються річні кільця, ширина яких коливається залежно від погодних умов відповідного року.

11 Тектонічні рухи земної кори.

Коливальні рухи.

Коливальні рухи — важлива ланка у складному ланцюзі різноманітних геологічних процесів. Вони найтіснішим чином пов'язані зі складкоутворюючими та розривоутворюючими рухами, ними значною мірою зумовлений хід трансгресії та регресії моря, зміни в контурах материків, характер та інтенсивність процесів опадонакопичення та денудації тощо.

Іншими словами, коливальні рухи — ключ до палеогеографічних побудов, вони дають змогу зрозуміти фізико-географічну обстановку минулих часів та генетично ув'язати між собою низку геологічних подій.

Деякі загальні властивостіколивальних рухів:

1) Множинність періодів коливальних рухів.

2) Широке площеве поширення коливальних рухів. Коливальні рухи поширені всюди.

3) Оборотність коливальних рухів.

Це явище зміни знака руху: підняття одному й тому місці з часом змінюється опусканням тощо. Але кожен цикл не є повторенням попереднього, він змінюється, ускладнюється.

4) Коливальні рухи не супроводжуються розвитком лінійної складчастості та розривів.

5) Коливальні рухи і потужність осадових товщ. При вивченні коливальних рухів найважливіше значення має аналіз потужностей осадових товщ. Потужність даної серії опадів у загальних рисахсумарно відповідає глибині занурення ділянки кори, у межах якої накопичилася ця товща.

6) Коливальні рухи та палеогеографічні реконструкції.

Тектонічні рухи - рухи земної кори, викликані процесами в її надрах.

Основною причиною тектонічних рухів вважаються конвективні течії в мантії, що збуджуються теплом розпаду радіоактивних елементів та гравітаційною диференціацією її речовини у поєднанні з дією сили тяжіння та прагненням літосфери до гравітаційної рівноваги по відношенню до поверхні астепосфери.

1. Вертикальні тектонічні рухи.

Будь-яка ділянка земної поверхні з часом неодноразово відчувала висхідні та низхідні тектонічні рухи.

Підняття.

Морські відкладення часто можна виявити високо у горах. Вони накопичувалися спочатку нижче за рівень моря, але пізніше були підняті на велику висоту. Амплітуда підйому часом може досягати 10 км.

2.Горизонтальні тектонічні рухи.

Виявляються у двох видах: стискування та розтягнення.

Стиснення. Зібрані складки осадові шари вказують на зменшення горизонтальних відстаней між окремими точками, що відбувалися перпендикулярно осях складок.

Пояснення стиснення грунтувалося на втраті Землею тепла, що спостерігається, і можливим її охолодженням, що повинно обумовлювати скорочення її обсягу.

Розтягування.

При розтягуванні з'являються тріщини, якими поверхню надходить дуже багато базальтової магми, що утворює дайки і потоки.

13 Основні види розривних порушень

Найголовніші види розривних порушень - це скидання, насув і зрушення.

Скидання — лежаче крило підняте, висяче опущене. Змішувач падає у бік опущеного крила. Кут падіння найчастіше становить 40-60, але може бути будь-яким. Скидання - деформація розтягування.

Великі скидання оконтурюють западини Байкалу, Телецького озера, Червоного моря та ін.

Надвиг — лежаче крило опущене, висяче підняте. Змішувач падає у бік піднятого крила. Кут падіння найчастіше становить 40-60?. Надвиг — деформація сколювання за умов стиснення. Ґадвиги з дуже крутим змішувачем, більше 60¦, називаються покидьками.

Зрушення - тектонічний розрив з переміщенням крил в основному в горизонтальному напрямку вздовж простягання зміщувача.

Орієнтований, як правило, під кутом до напрямку тектонічних сил і має крутий або вертикальний змішувач.

У природі можливі комбінації різних типів зазначених розривних порушень (скидо-зсувні, зсуво-надвігові та ін.). За характером взаємовідносини зміщення з простяганням пластів у складчастій структурі виділяють поздовжні, поперечні, косі, приголосні та незгодні порушення.

14 Магматизм та магматичні гірські породи

Магма - це речовина Землі в розплавленому рідкому стані.

Вона утворюється у Земній корі та верхній мантії в інтервалах глибин 30-400 км.

Характеристика магматичних порід.

1. Мінеральний склад - мінерали поділяють на породоутворюючі (головні та другорядні) та акцесорні.

Породоутворюючі мінерали складають>90% обсягу породи і представлені головним чином силікатами:

польові шпати, кварц, нефелін - світлозабарвлені,

піроксен, олівін, амфіболи, слюди – темнокольорові.

У різних за хімічним складом породах той самий мінерал може бути головним або другорядним.

Акцесорні мінерали становлять, у середньому ~1% обсягу породи, і представляють: апатит, магнетит, циркон, рутил, хроміт, золото, платину та ін.

Класифікація магматичних порід

В основу класифікації покладено ознаки - хімічний склад та генезис.

За хімічним складом та зокрема за вмістом кремнезему SiO 2 всі породи поділяються на:

ультраосновні SiO2 >45%

основні SiO2 до 45-52%

середні SiO2 до 52-65%

кислі SiO2 до 65-75%

У свою чергу, серед цих груп кожна підрозділяється за генезою на інтрузивні та ефузивні.

15 ІНТРУЗИВНИЙ МАГМАТИЗМ

I. Інтрузивний магматизм - процес впровадження магми у лежачі вище і її кристалізація в земній корі не досягаючи поверхні на різних глибинах.

Для цього процесу характерно повільне зниження температури та тиску, кристалізація в замкнутому просторі. Магматичні породи складаються з повністю розкристалізованих зернистих агрегатів породоутворюючих мінералів.

Такі магматичні породи називаються інтрузивними.

Залежно від глибини формування інтрузивні масиви поділяються на приповерхневі, чи субвулканические (останнє слово означає, що магма майже підійшла до поверхні, проте не вийшла її у, тобто.

утворився "майже вулкан" або субвулкан) - до перших сотень метрів; середньоглибинні, або гіпобісальні, - до 1-1,5 км і глибинні, або абісальні, - глибше 1-1,5 км.

До глибинних відносяться січучі та пластові жили. а) січучі жилиперетинають шар гірських порід під різними кутаминазиваються дайками. Утворюються внаслідок розтягування гірських порід та заповнення простору магмою.

Породи: порфірити, граніт – порфіри, діабази, негматити. б) пластові жили- Сили - залягають згідно з вміщаючими породами, утворюються в результаті розсування магмою цих порід.

До глибинних також належать:

лополит(Чаша) S = 300 км2, m - 15 км.

у поперечнику, характерний для платформ.

факоліт(чечевиця) – утворюється одночасно із складками; S ~ 300 км2, m ~ 10 км.

лакколіт- Грибоподібний, верхні шари підняті; S – 300 км2, m – 10 – 15 км.

Розрізняють глибинні форми такі як:

батоліти– великі гранітні інтрузії, S – сотні та тисячі км2, у глибину – невизначено.

штоки- стовпоподібні тіла, ізометричні, S< 100 – 150 км2.

Типи будови земної кори

При вивченні земної кори було виявлено її неоднакову будову у різних районах.

Узагальнення великого фактичного матеріалу дозволило виділити два типи будови земної кори - континентальний та океанічний.

Континентальний тип

Для континентального типу характерна дуже значна потужність кори та присутність гранітного шару.

Кордон верхньої мантії тут розташований на глибині 40-50 км і більше. Потужність товщі осадових гірських порід в одних місцях досягає 10-15 км, в інших - товща може бути повністю відсутня. Середня потужність осадових порід континентальної земної кори становить 5,0 км, гранітного шару – близько 17 км (від 10-40 км), базальтового – близько 22 км (до 30 км).

Як згадувалося вище, петрографічний склад базальтового шару континентальної кори строкатий і швидше за все в ньому переважають базальти, а метаморфічні породи основного складу (грануліти, еклогіти і т.п.).

Тому деякі дослідники пропонували цей шар називати гранулітовим.

Потужність континентальної земної кори збільшується на площі гірничо-складчастих споруд. Наприклад, на Східноєвропейській рівнині потужність кори близько 40 км (15 км - гранітний шар і більше 20 км - базальтовий), а на Памірі - у півтора рази більше (близько 30 км у сумі складають товща осадових порід і гранітний шар і стільки ж базальтовий шар).

Особливо великої потужності досягає континентальна кора в гірських областях, що розташовані по краях материків. Наприклад, у Скелястих горах (Північна Америка) потужність кори значно перевищує 50 км. Зовсім іншою будовою має земна кора, що становить дно океанів. Тут потужність кори різко скорочується і речовина мантії підходить до поверхні.

Гранітний шар відсутній, потужність осадової товщі порівняно невелика.

Виділяються верхній шар неущільнених опадів із щільністю 1,5-2 г/см3 та потужністю близько 0,5 км, вулканогенно-осадовий шар (перешаровування пухких опадів з базальтами) потужністю 1-2 км та базальтовий шар, середню потужність якого оцінюють у 5- 6 км.

На дні моря земна кора має сумарну потужність 5-6 км; на дні Атлантичного океанупід осадової товщею 0,5-1,0 км розташовується базальтовий шар потужністю 3-4 км. Зазначимо, що із збільшенням глибини океану потужність кори не зменшується.

В даний час виділяють також перехідні субконтинентальний та субокеанічний тип кори, що відповідають підводній околиці материків.

У межах кори субконтинентального типу сильно скорочується гранітний шар, який заміщається товщею опадів, а потім у напрямку до ложа Океану починається зменшення потужності базальтового шару. Потужність цієї перехідної зони земної кори зазвичай становить 15-20 км. Кордон між океанічною та субконтинентальною корою проходить у межах материкового схилу в інтервалі глибин 1 -3,5 км.

Океанічний тип

Хоча кора океанічного типу займає велику площу, ніж континентальна та субконтинентальна, в силу її невеликої потужності в ній зосереджений лише 21% обсягу земної кори.

Відомості про обсяг та масу різних типівземної кори наведено на рис.1.

Рис.1. Об'єм, потужність та маса горизонтів різних типів земної кори

Земна кора залягає на мантійному підкірковому субстраті і становить всього 0,7% від маси мантії. У разі малої потужності кори (наприклад, на океанічному ложі) найвища частина мантії перебуватиме також у твердому стані, звичайному для гірських порід земної кори.

Тому, як зазначено вище, поряд з поняттям про земну кору як про оболонку з певними показниками щільності та пружних властивостей, є поняття про літосферу - кам'яну оболонку, товщу твердої речовини, що покриває поверхню Землі.

Структури типів земної кори

Типи земної кори різняться також своїми структурами.

Для земної кори океанічного типу характерні різноманітні структури. Центральною частиною дна океанів простягаються потужні гірські системи - серединно-океанічні хребти. В осьовій частині ці хребти розсічені глибокими та вузькими рифтовими долинами з крутими бортами. Ці освіти є зони активної тектонічної діяльності. Уздовж острівних дуг і гірських споруд на околицях материків розташовуються глибоководні жолоби. Поряд із цими утвореннями є глибоководні рівнини, що займають величезні площі.

Так само неоднорідна континентальна земна кора.

У її межах можна виділити молоді гірничоскладчасті споруди, де потужність кори в цілому та кожного з її горизонтів сильно зростає. Виділяються також площі, де кристалічні гірські породи гранітного шару являють собою древні складчасті області, вирівняні протягом тривалого геологічного часу. Тут потужність кори значно менша. Ці обширні ділянки континентальної кори називаються платформами. Усередині платформ розрізняють щити - райони, де кристалічний фундамент виходить безпосередньо на поверхню, і плити, кристалічна основа яких покрита товщею відкладень, що горизонтально залягають.

Прикладом щита є територія Фінляндії та Карелії (Балтійський щит), тоді як на Східноєвропейській рівнині складчастий фундамент глибоко опущений і перекритий осадовими відкладеннями. Середня потужність опадів на платформах близько 1,5 км. Для гірничоскладчастих споруд характерна значно більша потужність товщі осадових порід, середня величинаякої оцінюється у 10 км. Нагромадження таких потужних відкладень досягається тривалим поступовим опусканням, прогинанням окремих ділянок континентальної кори з подальшим їх підйомом і складкоутворенням.

Такі ділянки називаються геосинкліналями. Це найактивніші зони континентальної кори. До них присвячено близько 72% усієї маси осадових порід, тоді як на платформах зосереджено близько 28%.

Прояви магматизму на платформах та геосинкліналях різко різняться. У періоди прогинання геосинкліналів за глибинними розломами надходить магма основного та ультраосновного складу.

У процесі перетворення геосинкліналі на складчасту область відбувається освіту та використання величезних мас гранітної магми. Для пізніх етапів характерні вулканічні виливання лав середнього та кислого складу.

На платформах магматичні процеси виражені значно слабше і представлені переважно виливами базальтів чи лав лужно-основного складу. Серед осадових порід континентів переважають глини та глинисті сланці.

На дні океанів зростає вміст вапняних опадів. Отже, земна кора складається із трьох шарів. Її верхній шар складений осадовими породами та продуктами вивітрювання. Обсяг цього шару становить близько 10% від загального обсягу земної кори. Більшість речовини перебуває на континентах і перехідній зоні, не більше океанічної кори його трохи більше 22% обсягу шару.

У так званому гранітному шарі найпоширенішими породами є гранітоїди, гнейси та кристалічні сланці.

На породи найбільш основного складу припадає близько 10% цього горизонту. Ця обставина добре відбивається на середньому хімічному складі гранітного шару. При зіставленні величин середнього складу привертає увагу ясне відмінність цього шару і осадової товщі (рис.

Рис.2. Хімічний склад земної кори (у вагових відсотках)

Склад базальтового шару у двох основних типах земної кори неоднаковий. На континентах ця товща характеризується різноманітністю гірських порід. Тут присутні глибоко метаморфізовані та магматичні породи основного і навіть кислого складу.

Основні породи становлять близько 70% всього обсягу цього шару. Базальтовий шар океанічної кори значно однорідніший. Переважним типом порід є так звані толеїтові базальти, що відрізняються від континентальних базальтів низьким вмістом калію, рубідія, стронцію, барію, урану, торію, цирконію та високим ставленням Na/K.

Це з меншою інтенсивністю процесів диференціації за її вплавленні з мантії. У глибоких рифових розломах виходять ультраосновні породи верхньої мантії. Поширеність гірських порід у земній корі, згрупованих визначення співвідношення їх обсягу і мас, наведено на рис.3.

Рис.3.

Поширеність гірських порід у земній корі

Формування земної кори

Земна кора континентів складається з кристалічних порід базальтового та гранітного геофізичних шарів (59,2% та 29,8% відповідно від загального обсягу земної кори), перекритих осадовою оболонкою (стратисферою). Площа материків та островів становить 149 млн.

Типи будови земної кори

км2. Осадова оболонка покриває 119 млн км2, тобто. 80% загальної площі суші, виклинюючись у напрямку до стародавніх щитів платформ. Складена вона переважно пізньопротерозойськими та фанерозойськими осадовими та вулканогенними породами, хоча в її складі присутні в незначній кількості і більш давні середньо- та ранньопротерозойські слабо метаморфізовані відкладення протоплатформ.

Площі виходів осадових порід зі збільшенням віку зменшуються, а кристалічних порід – зростають.

Осадова оболонка земної кори океанів, що займає 58% загальної площі Землі, залягає на базальтовому шарі. Вік її відкладень за даними глибоководного буріння охоплює інтервал часу від верхньої юри до четвертинного періоду включно. Середня потужність осадової оболонки Землі оцінюється в 2,2 км, що відповідає 1/3000 радіусу планети. Загальний обсяг складових її утворень приблизно 1100 млн.

км3, що становить 10,9% загального обсягу земної кори і 0,1% загального обсягу Землі. Загальний обсяг океанських опадів оцінюється 280 млн. км3. Середня потужність земної кори оцінюється в 37,9 км, що становить 0,94% загального обсягу Землі. Вулканічні породи становлять 4,4% на платформах і 19,4% у складчастих областях загального обсягу осадової оболонки.

У платформних областях і, особливо, в океанах широко поширені базальтові покриви, що займають більш як дві третини Землі.

Земна кора, атмосфера та гідросфера Землі сформовані внаслідок геохімічної диференціації нашої планети, що супроводжувалася плавленням та дегазацією глибинної речовини. Формування земної кори обумовлено взаємодією ендогенних (магматичних, флюїдно-енергетичних) та екзогенних (фізичне та хімічне вивітрювання, руйнування, розкладання порід, інтенсивне теригенне осадокопичення) факторів.

Велике значення при цьому має ізотопна систематика магматичних порід, оскільки саме магматизм несе в собі інформацію про геологічний час і речову специфіку поверхневих тектонічних і глибинних мантійних процесів, відповідальних за формування океанів та континентів і відображає найважливіші особливостіпроцесів перетворення глибинної речовини Землі на земну кору. Найбільш обґрунтованим вважається послідовне утворення за рахунок деплетованої мантії океанської кори, яка у зонах конвергентної взаємодії плит формує кору перехідного типу острівних дуг, а остання після низки структурно-речових перетворень перетворюється на континентальну земну кору.

Будова та типи земної кори

Земна кора, що становить верхню оболонку Землі, неоднорідна по вертикалі та горизонталі.

Верхньою межею земної кори є верхня тверда поверхня планети, нижньою – поверхня мантії. За агрегатним станом верхня частина мантії ближче до земної кори, тому їх поєднують в єдину кам'яну оболонку - літосферу.

Верхня межа літосфери та земної кори збігаються, нижня межа проходить поверхнею астеносфери. Під континентами і земна кора, і літосфера мають більшу потужність, аніж під океанами, при цьому синхронно зростають або скорочуються потужності і земної кори, і надстеносферного шару мантії.

Найбільш витриману будову мають давні блоки земної кори, або континентальні ядра, вік яких понад 2 млрд. років. У них виділяються три шари (оболонки): верхній - осадовий шар, потім гранітний і нижче базальтовий.

Назви ці дані за фізичними властивостями верств, а чи не за складом, тому є умовними.

Осадовий шарскладений осадовими та вулканогенно-осадовими породами. Ґрунти та сучасні, у тому числі й техногенні, відкладення до нього не входять. Основна маса порід глинисті та піщанисті (майже 70 %): пухкі (глина, пісок) та зцементовані (глинисті сланці, пісковики).

Карбонатні породи (вапняки, мергелі та ін.) Зцементовані. Породи, що зазнали термодинамічних перетворень (розкристалізації), відсутні або зустрічаються рідко і локально. Залягають такі шари горизонтально та субгоризонтально.

Зрідка цей шар проривається силікатними розплавами, близькими за складом базальтів. Серед осадових порід нерідко залягають пласти вугілля та шари, насичені газами та нафтою. Середня щільність порід – 2,45 г/см3.

Потужність шару змінюється від 0 до 20 км, становлячи середньому близько 3,5 км. Його підстилає гранітний чи базальтовий шари.

Гранітний шарскладається з гнейсів, близьких за складом гранітів, та гранітів, що у сукупності складають майже 80 %.

Тому цей шар частіше називають граніто-гнейсовий. Гірські породи, що складають цей шар, утворюють тіла у формі шарів, лінз, жил, нерідко проривають шаруваті товщі і за розломами впроваджуються у вигляді інтрузивів. Всі ці тіла деформуються, роздавлюються, змінюються складки, розбиваються на блоки, т.к.

е. відчувають термодинамічні та тектонічні впливи та перекристалізації. Потужність шару змінюється від 0 до 25 км. Він перекривається осадовим шаром.

Нижче гранітного залягає базальтовий шар. Кордон між ними носить назву поверхні (розділ) Конрадаі виражена, зазвичай, нечітко. Середня густина шару становить 2,7 г/см3.

Базальтовий шарскладається здебільшого з гнейсів, близьких за складом базитам, габроїдам і гранулитам, тому називається часто базито-гнейсовим або гранулито-гнейсовим.

Нижче базальтового шару земної кори залягає надстеносферний шармантії, що входить, як уже говорилося, разом із земною корою до літосфери.

За складом цей шар близький до перидотитів і називається ультрабазитовим. Середня щільність 3,3 г/см3 значно вище, ніж у порід нижнього шару кори. Під континентами цей шар збіднений кремнієм, калієм, алюмінієм та летючими компонентами (си-алическими). Така мантія називається виснаженою, тобто віддала значну частину легких елементів для формування земної кори. Також відрізняється і базито-гнейсовый шар континентів від базальтового шару океанічної кори.

У земній корі океанів зустрічаються два «базальтові» шари: континентального та океанічного типів. Така закономірність й у древньої океанічної кори поблизу континентальних околиць.

За приналежністю до основних елементів земної кори, за складом і потужністю виділяються два основних типи земної кори: континентальна та океанічна.

Континентальна кора - кора континентів (і дрібноводного шельфу, що примикає) характеризується великою потужністю, що досягає 75-80 км в молодих гірських спорудах і 35-45 км в межах платформ.

Складена магматичними, осадовими та метаморфічними породами, що утворюють три шари (рис. 5.1). Найвищий осадовий шар, представлений осадовими породами, має потужність від 0 до 5 (10) км і відрізняється переривчастим розповсюдженням. Він відсутній на найбільш піднятих ділянках стародавніх кратонів – виступах та щитах.

У деяких найбільш прогнутих структурах земної кори - западинах і синеклізах - потужність осадового шару досягає 15-20 км. Значення густини порід тут невеликі, а швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль становить (V) 2-5 км/с.

Нижче залягає гранітний(тепер його називають граніто-гнейсовим) шар, складений переважно гранітами, гнейсами та іншими метаморфічними породами різних фацій метаморфізму.

Найбільш повні розрізи цього шару представлені на кристалічних щитах стародавніх кратонів. Значення густини порід тут вимірюються в межах 2,5-2,7 г/см3, а швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль (К) до 5-6,5 км/с. Його середня потужність складає 15-20 км, а іноді сягає 25 км.

Третій, нижній, шар називають базальтовим.

За середнім хімічним складом і швидкістю поширення сейсмічних хвиль цей шар близький до базальтів. Щоправда, існує припущення, що складений шар основними породами типу габро та метаморфічними різновидами порід амфіболітової та гранулітової фацій.

Не виключається присутність і ультраосновних порід гранат-піроксенового складу – еклогітів. Тому правильніше було б його називати гранулито-базитовим. Потужність шару змінюється не більше 15-20-35 км, швидкість поширення поздовжніх сейсмічних хвиль збільшується (К) до 6,5-6,7-7,4 км/с.

Кордон між граніто-гнейсовим та гранулито-базитовим шарами називається сейсмічним розділом Конрада, яка виділяється по стрибку хвиль V з 6,5 до 7,4 км/с біля підошви третього шару.

В останні роки дані глибинного сейсмозондування показали, що кордон Конрада існує не скрізь.

В.В. Білоусовим та Н.І. Павленкова була запропонована нова чотиришарова модель земної кори (рис. 5.2). У цій моделі виділяються верхній осадовий шар з чітким швидкісним кордоном – K0.

Нижче розташовані три шари консолідованої кори: верхній, проміжний та нижній, розділені межами K1 та K2. Кордон K1 встановлюється на глибині 10-15 км, над нею знаходяться породи зі швидкостями V = 5,9-6,3 км/с. Кордон K2 проходить на глибині близько 30 км і породи між K1 та K2 характеризуються Vр = 6,4-6,5 км/с. У нижньому шарі V сягають 6,8-7,0 км/с.

Речовинний склад нижнього шару представлений породами гранулітової фації метаморфізму і основними, і ультраосновними магматичними породами.

Середній та верхній шари вважаються складеними магматичними та метаморфічними породами кислого складу.

Таким чином, запропонована тришарова модель консолідованої частини континентальної кори ґрунтується лише на сейсмічних даних, а петрографічний склад фактично відповідає двошаровій моделі: гранулито-гнейсового і гранулито-базитового шарів.

Океанічна кора. Раніше вважалося, що океанічна кора і двох шарів: верхнього осадового і нижнього базальтового.

Багаторічні дослідження океанічного дна шляхом буріння, драгування та сейсмічних робіт встановили, що океанічна кора має тришарову будову за середньої потужності 5-7 км.

1. Осадовий, Верхній, шар складається з пухких опадів різного складу і потужності, що варіює в дуже широкому діапазоні, від кількох сотень метрів до 6-7 км.

Максимальної потужності осадовий шар досягає в океанічних жолобах (6,5 км на південному заході Японії) або в підводних конусах виносу (наприклад, Бенгальський конус на продовженні річок Ганга та Брахмапутри, Амазонський, Міссісіпскій, де потужність опадів досягає 3-5 км).

Швидкість розповсюдження Vр = 1,0-2,5 км/с.

2. Другий шар, розташований нижче, складний переважно базальтовими лавами подушечного та покривного типів. Співвідношення різних типів лав на дні кальдери Осьової гори (хребет Хуан де Фука) були детально закартовані в одній з експедицій НІС «Мстислав Келдиш» в 1985 р. (рис. 5.3).

3. Третій, нижній, шар, за даними драгування та глибоководного буріння, складний основними магматичними породами типу габро та ультраосновними (перидотитами, піроксенітами).

Розріз океанічної кори, розкритий у западині Хесса в Галапагоському рифті Тихого океану, випробуваний драгуванням і досліджений з французького апарату «Наутілус» (рис. 5.4).

Будова континентальної земної кори

В основі розрізу залягають габро з K = 6,8 км/с, які вище змінюються долеритами потужністю до 1 км і F = 5,5 км/с, а закінчується розріз подушечними та покривними лавами толеїтових базальтів потужністю близько 1 км.

В основі розрізу знаходяться перидотити. Шарувата будова океанічної кори простежується великі відстані, що підтверджується даними багатоканального сейсмічного профілювання.


Результатами геофізичних досліджень останніх десятиліть стало виділення ще двох, проміжних (перехідних) типів земної кори: субконтинентального та субокеанічного.

Субконтинентальний тип земної кориза своєю будовою близький до континентальної кори, має меншу потужність 20-30 км і нечітко виражену межу Конрада.

Характерний для острівних дуг та околиць материків.

Субокеанічний тип земної коривиділяється в глибоководних улоговинах окраїнних та внутрішніх морів (Охотське, Японське, Середземне, Чорне та ін.). Цей тип від океанічної кори відрізняється підвищеними потужностями осадового шару (4-10 км і більше), яке загальна потужність становить 10-20, місцями 25-30 км.