Хипотези, обясняващи произхода и развитието на земната кора

Концепцията за земната кора.

земната кора Представлява комплекс от повърхностни слоеве на твърдото тяло на Земята. В научната географска литература няма единно разбиране за произхода и развитието на земната кора.

Има няколко концепции (хипотези), които разкриват механизмите на образуване и развитие на земната кора, като най -оправданите от тях са следните:

1. Теорията на фиксизма (от лат. Fixus - неподвижен, непроменен) твърди, че континентите винаги са останали на местата, които заемат в момента. Тази теорияотрича всяко движение на континенти и големи части от литосферата.

2. Теорията за мобилизма (от лат. Mobilis - подвижен) доказва, че блоковете на литосферата са в постоянно движение. Тази концепция е особено добре утвърдена в последните годинивъв връзка с получаването на нови научни данни при изследването на дъното на Световния океан.

3. Концепцията за континентален растеж за сметка на океанското дъно предполага, че първоначалните континенти са били формирани под формата на относително малки масиви, които сега представляват древни континентални платформи. Впоследствие тези масиви нарастват поради образуването на планини на дъното на океана, в непосредствена близост до ръбовете на първоначалните земни ядра. Изследването на океанското дъно, особено в зоната на средноокеанските хребети, породи съмнения относно правилността на концепцията за континентален растеж за сметка на дъното на океана.

4. Теорията за геосинклиналите гласи, че увеличаването на размера на сушата става чрез образуването на планини в геосинклиналите. Геосинклиналният процес, като един от основните в развитието на земната кора на континентите, е в основата на много съвременни научни обясненияпроцесът на възникване и развитие на земната кора.

5. Ротационната теория основава своето обяснение на твърдението, че тъй като фигурата на Земята не съвпада с повърхността на математически сфероид и е пренаредена поради неравномерното въртене, зоналните ивици и меридионалните сектори на въртяща се планета са неизбежно тектонично неравни. Те реагират с различна степен на активност на тектонски напрежения, причинени от вътреземни процеси.

Има два основни типа земна кора: океанска и континентална. Различава се и преходният тип на земната кора.

Океанска кора. Дебелината на океанската кора в съвременната геоложка епоха варира от 5 до 10 км. Състои се от следните три слоя:

1) горният тънък слой от морски утайки (дебелина не повече от 1 км);

2) среден базалтов слой (дебелина от 1,0 до 2,5 км);

3) долният слой габро (с дебелина около 5 км).

Континентална (континентална) кора. Континенталната кора има по -сложна структура и по -голяма дебелина от океанската кора. Капацитетът му е средно 35-45 км, а в планинските страни се увеличава до 70 км. Той също се състои от три слоя, но се различава значително от океана:

1) долният слой, съставен от базалти (дебелина около 20 км);

2) средният слой заема основната дебелина на континенталната кора и условно се нарича гранит. Състои се главно от гранити и гнайси. Този слой не се простира под океаните;

3) горният слой е седиментен. Средната му дебелина е около 3 км. В някои райони дебелината на валежите достига 10 км (например в Каспийската низина). В някои области на Земята седиментният слой изобщо отсъства и върху повърхността изплува гранитен слой. Такива зони се наричат ​​щитове (например Украински щит, Балтийски щит).

На континентите в резултат на изветрянето на скалите се образува геоложка формация, която се нарича кора за изветряне.

Гранитният слой е отделен от базалтовия слой Повърхност на Конрад , при която скоростта на сеизмичните вълни се увеличава от 6,4 на 7,6 км / сек.

Границата между земната кора и мантията (както на континентите, така и на океаните) минава по протежение Мохоровичева повърхност (линия Мохо). Скоростта на сеизмичните вълни по него рязко се увеличава до 8 км / ч.

В допълнение към двата основни типа - океански и континентален - има и райони от смесен (преходен) тип.

На континенталните плитчини или рафтове кората има дебелина около 25 км и като цяло е подобна на континенталната кора. В него обаче може да изпадне слой базалт. В Източна Азия, в района на островните дъги (Курилски острови, Алеутски острови, Японски острови и др.), Земната кора е от преходен тип. И накрая, кората на средноокеанските хребети е много сложна и досега малко проучена. Тук няма граница на Мохо и материалът на мантията се издига по разломите в кората и дори до нейната повърхност.

Понятието „земна кора“ трябва да се разграничава от понятието „литосфера“. Понятието „литосфера“ е по -широко от „кората“. В литосферата съвременната наукавключва не само земната кора, но и най -горната мантия до астеносферата, тоест до дълбочина около 100 км.

Концепцията за изостазия ... Изследването на разпределението на гравитацията показа, че всички части на земната кора - континенти, планински страни, равнини - са балансирани от горна мантия... Тази тяхна балансирана позиция се нарича изостазия (от латински isoc - дори, stasis - позиция). Изостатично равновесие се постига поради факта, че дебелината на земната кора е обратно пропорционална на нейната плътност. Тежката океанска кора е по -тънка от по -леката континентална кора.

Изостазията - по същество тя дори не е равновесие, а стремеж към равновесие, непрекъснато нарушавано и възстановявано отново. Така например Балтийският щит след топене континентален ледПлейстоценовото заледяване се издига с около 1 метър на век. Площта на Финландия постоянно се увеличава поради морското дъно. Напротив, територията на Холандия намалява. Нулевата линия на равновесие в момента преминава малко на юг от 60 0 север. Съвременният Санкт Петербург е с около 1,5 м по -висок от Санкт Петербург по времето на Петър Велики. Както се вижда от данните на съвременните научни изследвания, дори тежестта големи градовесе оказва достатъчно за изостатично трептене на територията под тях. Следователно земната кора в зоните на големите градове е много подвижна. Като цяло релефът на земната кора е огледален образ на повърхността на Мохо, дъното на земната кора: високо нивогорната му граница. И така, под Памир дълбочината на повърхността на Мохо е 65 км, а в Каспийската низина - около 30 км.

Топлинни свойства на земната кора ... Дневните колебания в температурата на почвата се простират на дълбочина 1,0-1,5 m, а годишните колебания в умерените ширини в страни с континентален климат до дълбочина 20-30 m. На дълбочината, където влиянието на годишните температурни колебания, дължащи се на отопление, престава земната повърхностДо слънцето има слой с постоянна температура на земята. Нарича се изотермичен слой ... Под изотермичния слой дълбоко в Земята температурата се повишава и това вече е причинено от вътрешната топлина на земната вътрешност. Вътрешната топлина не участва в образуването на климат, но служи като енергийна основа за всички тектонски процеси.

Броят градуси, с които температурата се увеличава на всеки 100 м дълбочина се нарича геотермален градиент ... Извиква се разстоянието в метри, при понижаване с което температурата се увеличава с 1 0 С геотермален етап ... Величината на геотермалната стъпка зависи от релефа, топлопроводимостта на скалите, близостта на вулканичните огнища, циркулацията на подпочвените води и пр. Средно геотермалната стъпка е 33 м. На платформи), тя може да достигне 100 м.

- ограничени от повърхността на сушата или от дъното на Световния океан. Той също така има геофизична граница, която е разрезът Мохо... Границата се характеризира с факта, че скоростите на сеизмичните вълни рязко се увеличават тук. Тя е създадена през 1909 г. от хърватски учен А. Мохорович ($1857$-$1936$).

Земната кора е съставена седиментни, магматични и метаморфнискали, а по състав се откроява три слоя... Скали със седиментен произход, чийто разрушен материал е отложен отново в долните слоеве и се е образувал седиментен слойземната кора, покрива цялата повърхност на планетата. На места тя е много тънка и евентуално прекъсната. На други места той достига дебелина от няколко километра. Седиментни са глината, варовикът, тебеширът, пясъчникът и др. Те се образуват чрез утаяване на вещества във вода и на сушата, обикновено лежат на пластове. Чрез седиментни скали можете да разберете за съществуващите на планетата природни условия, поради което геолозите ги наричат страници от историята на Земята... Утаените скали се подразделят на органогененкоито се образуват от натрупването на животински и растителни останки и неорганични, които от своя страна се подразделят на кластична и хемогенна.

Кластикскалите са продукт на атмосферни влияния и хемогенен- резултат от утаяване на вещества, разтворени във водата на морета и езера.

Съставят се магнетични скали гранитслой от земната кора. Тези скали са се образували в резултат на втвърдяване на разтопена магма. На континентите дебелината на този слой е $ 15 - $ 20 км, той напълно липсва или е значително намален под океаните.

Магматично вещество, но бедно на силициев диоксид базалтовслой с голям специфично тегло... Този слой е добре развит в основата на земната кора на всички региони на планетата.

Вертикалната структура и дебелината на земната кора са различни, следователно има няколко вида от нея. Според проста класификация има океан и континентЗемната кора.

Континентална кора

Континенталната или континенталната кора се различава от океанската кора дебелина и устройство... Континенталната кора се намира под континентите, но ръбът й не съвпада с бреговата линия. От гледна точка на геологията истинският континент е цялата площ на непрекъсната континентална кора. Тогава се оказва, че геоложките континенти са по -големи от географските континенти. Крайбрежните зони на континентите, т.нар рафт- това са части от континентите, временно наводнени от морето. Морета като Бяло, Източносибирско, Азовско се намират на континенталния шелф.

В континенталната кора се разграничават три слоя:

• Горният слой е седиментен;
• Средният слой е гранит;
• Долният слой е базалтов.

Под младите планини този тип кора има дебелина 75 $ $ км, под равнините - до $ 45 $ km, а под островните дъги - до $ 25 $ km. Горният седиментен слой на континенталната кора е образуван от глинести отлагания и карбонати от плитки морски басейни и груби кластични фации в преднините, както и на пасивните ръбове на атлантическите континенти.

Образува се магмата, нахлула в пукнатините на земната кора гранитен слойкойто съдържа силициев диоксид, алуминий и други минерали. Дебелината на гранитния слой може да бъде до 25 км. Този слой е много древен и има уважавана възраст - 3 милиарда години. Между гранитния и базалтовия слой, на дълбочина до $ 20 $ км, има граница Конрад... Характеризира се с факта, че скоростта на разпространение на надлъжните сеизмични вълни тук се увеличава с $ 0,5 $ км / сек.

Формиране базалтСлоят е възникнал в резултат на изливането на базалтови лави върху земната повърхност в зони на интраплатен магматизъм. Базалите съдържат повече желязо, магнезий и калций, следователно те са по -тежки от гранита. В този слой скоростта на разпространение на надлъжните сеизмични вълни е от $ 6.5 $ - $ 7.3 $ km / sec. Когато границата се замъгли, скоростта на P-вълната се увеличава постепенно.

Забележка 2

Общата маса на земната кора от масата на цялата планета е само 0,473 $%.

Една от първите задачи, свързани с определянето на композицията горен континенталенкора, млада наука се ангажира да разреши геохимия... Тъй като кората е съставена от голямо разнообразие от скали, тази задача беше много трудна. Дори в рамките на едно геоложко тяло съставът на скалите може да варира значително и различни видове скали могат да бъдат разпределени в различни региони. Въз основа на това задачата беше да се определи общата, среден съставтази част от земната кора, която излиза на повърхността на континентите. Тази първа оценка за състава на горната кора е направена от Кларк... Работил е като служител на Геоложката служба на САЩ и се е занимавал с химичен анализскали. През годините аналитична работа, той успя да обобщи резултатите и да изчисли средния състав на скалите, който беше близък към гранит... Работа Кларкбеше силно критикуван и имаше противници.

Вторият опит за определяне на средния състав на земната кора е направен от В. Голдшмит... Той предложи да се движи по континенталната кора ледник, може да изстърже и смеси възникващите скали, които ще се отлагат по време на ледникова ерозия. След това те ще отразяват състава на средноконтиненталната кора. След анализ на състава на лентовите глини, депозирани по време на последното заледяване в Балтийско море, той получи резултат, близък до резултата Кларк.Различните методи дават едни и същи оценки. Геохимичните методи бяха потвърдени. Тези въпроси са разгледани и оценките са широко признати Виноградов, Ярошевски, Ронов и др.

Океанска земна кора

Океанска корасе намира там, където дълбочината на морето е повече от $ 4 $ км, което означава, че не заема цялото пространство на океаните. Останалата част от района е покрита с кора междинен тип.Океанската кора не е структурирана като континенталната кора, въпреки че също е разделена на слоеве. Почти напълно отсъства гранитен слой, а утайката е много тънка и има дебелина по -малка от $ 1 $ км. Вторият слой е неподвижен неизвестензатова се нарича просто втори слой... Долен, трети слой - базалтов... Базалтовите слоеве на континенталната и океанската кора са сходни по скорости на сеизмични вълни. Базалтовият слой преобладава в океанската кора. Както казва теорията на тектониката на плочите, океанската кора се образува постоянно в средноокеанските хребети, след което се отклонява от тях в регионите субдукцияпогълнат в мантията. Това показва, че океанската кора е относително относителна млад... Най -големият брой зони на субдукция е характерен за Пасифика, където мощните земетресения са свързани с тях.

Определение 1

СубдукцияДали потъването на скалата от ръба на една тектонична плоча в полутопената астеносфера

В случай, че горната плоча е континенталната плоча, а дъното е океанската плоча, океански корита.
Дебелината му в различни географски зони варира от $ 5 $ - $ 7 $ км. С течение на времето дебелината на океанската кора практически не се променя. Това се дължи на количеството стопилка, отделяно от мантията в средноокеанските хребети и дебелината на седиментния слой на дъното на океаните и моретата.

Седиментен слойокеанската кора е малка и рядко надвишава $ 0,5 $ дебелина. Състои се от пясък, животински останки и утаени минерали. Карбонатни скали в долната част не се срещат на големи дълбочини, а на дълбочина повече от $ 4,5 $ км карбонатните скали се заменят с наситено червени глини и силициеви тини.

Базалтови лави с толеитов състав, образувани в горната част базалтов слой, а отдолу лъже комплекс за диги.

Определение 2

Дайки- това са каналите, през които базалтовата лава изтича на повърхността

Базалтов слой в зони субдукцияпревръща се в екголитикоито отиват по -дълбоко, защото имат висока плътност на околните мантийни скали. Тяхната маса е около $ 7 $% от масата на цялата мантия на Земята. В рамките на базалтовия слой скоростта на надлъжните сеизмични вълни е $ 6,5 - $ 7 км / сек.

Средната възраст на океанската кора е 100 милиона долара, докато най -старите участъци са на 156 милиона долара и са разположени в депресия Пижафет в тихоокеански. Океанската кора е концентрирана не само в морското дъно на Световния океан, но може да бъде и в затворени басейни, например в северния басейн на Каспийско море. Океанскиземната кора има обща площ от 306 милиона долара кв. км.

Земната кора е многослойна формация. Горната му част - седиментната обвивка или първият слой - е образувана от седиментни скали и утайки, които не са уплътнени до състоянието на скалите. Долу, както на континентите, така и в океаните, се намира кристалното мазе. В нейната структура се крият основните разлики между континенталния и океанския тип на земната кора. На континентите мазето се състои от два дебели слоя - "гранит" и базалт. Под бездънните океани няма слой „гранит“. Базалтовата основа на океана обаче в никакъв случай не е хомогенна в разрез; тя е разделена на втория и третия слой.

Преди свръхдълбоко и дълбоководно сондиране структурата на земната кора се оценява главно по геофизични данни, а именно по скоростите на надлъжните и напречните сеизмични вълни. В зависимост от състава и плътността на скалите, съставляващи определени слоеве на земната кора, скоростта на преминаване на сеизмичните вълни варира значително. В горните хоризонти, където преобладават слабо уплътнените седиментни образувания, те са относително малки, докато в кристалните скали те рязко се увеличават с увеличаване на тяхната плътност.

След като за първи път през 1949 г. бяха измерени скорости на разпространение на сеизмични вълни в скалите на океанското дъно, стана ясно, че скоростните участъци на кората на континентите и океаните са много различни. На малка дълбочина от дъното, в мазето под абисалния басейн, тези скорости достигнаха стойности, записани на континентите в най -дълбоките слоеве на земната кора. Причината за това разминаване скоро стана ясна. Факт е, че кората на океаните се оказа невероятно тънка. Ако на континентите дебелината на земната кора е средно 35 км, а под планинските гънки дори 60 и 70 км, то в океана тя не надвишава 5-10, рядко 15 км, а в някои региони мантия е почти на дъното.

Стандартният високоскоростен участък на континенталната кора включва горния, седиментен слой с надлъжни вълни от 1-4 km / s, междинен, "гранит"-5.5-6.2 km / s и долния, базалтов-6.1-7.4 km / с. По-долу, както се смята, се намира така нареченият перидотитов слой, който вече е част от астеносферата, със скорости 7,8–8,2 km / s. Имената на слоевете са произволни, тъй като никой все още не е видял реални непрекъснати участъци от континенталната кора, въпреки че свръх дълбокият сондаж на Кола е проникнал в дълбините на Балтийския щит вече за 12 км.

В абисалните океански басейни, под тънка седиментна мантия (0,5–1,5 km), където скоростите на сеизмичните вълни не надвишават 2,5 km / s, има втори слой океанска кора. Според американския геофизик J. Warzel и други учени, тя се различава по изненадващо близки стойности на скоростта- 4,93-5,23 км / сек, средно 5,12 км / сек, а средната дебелина под океаните е 1,68 км (в Атлантическия океан - 2,28, в Тихия океан - 1,26 км). Въпреки това, в периферните части на пропастта, по -близо до ръбовете на континентите, дебелината на втория слой се увеличава доста рязко. Под този слой се отличава трети слой на кора с не по -малко равномерни скорости на разпространение на надлъжните сеизмични вълни, равни на 6,7 km / s. Дебелината му варира от 4,5 до 5,5 км.

През последните години стана ясно, че скоростните участъци на океанската кора се характеризират с по -голямо разсейване на стойностите, отколкото се предполагаше по -рано, което очевидно се свързва с съществуващи в нея дълбоки неоднородности [Пущаровски, 1987].

Както можете да видите, скоростите на разпространение на надлъжните сеизмични вълни в горните (първи и втори) слоеве на континенталната и океанската кора са значително различни.

Що се отнася до седиментната покривка, това се дължи на преобладаването в състава й на континентите на древни образувания от мезозойската, палеозойската и докембрийската епоха, претърпели доста сложни трансформации в дълбините. Дъното на океана, както бе споменато по -горе, е сравнително младо и утайките над базалните базалти са слабо уплътнени. Това се дължи на действието на редица фактори, които определят ефекта от недоконсолидацията, който е известен като парадокс на дълбоководната диагенеза.

По -трудно е да се обясни разликата в скоростите на сеизмичните вълни по време на тяхното разпространение през втория ("гранитен") слой на континенталния и втория (базалтов) слой на океанската кора. Колкото и да е странно, в базалтовия слой на океана тези скорости се оказаха по -ниски (4,82–5,23 km / s), отколкото в слоя „гранит” (5,5–6,2 km / s). Въпросът тук е, че скоростите на надлъжните сеизмични вълни в кристални скали с плътност 2,9 g / cm 3 се доближават до 5,5 km / s. От това следва, че ако "гранитният" слой на континентите наистина е съставен от кристални скали, сред които преобладават метаморфните образувания от долните етапи на трансформация (според данните от свръх дълбоко сондиране на Колския полуостров), то в състав на втория слой на океанската кора, в допълнение към базалтите, образувания с плътност по -малка от тази на кристалните скали (2–2,55 g / cm 3).

Всъщност, по време на 37 -то плаване на сондажния кораб Glomar Challenger, скалите на океанското мазе бяха разкрити. Сондажът прониква през няколко базалтови покрития, между които има хоризонти от карбонатни пелагични седименти. В един от кладенците е пробита 80-метрова прослойка базалти с междинни слоеве от варовик, в другата-300-метрова порода скали с вулканично-седимен произход. Пробиването на първия от тези кладенци беше спряно в ултраосновни скали - габрос и хипербазити, които вероятно вече принадлежат към третия слой на океанската кора.

Дълбоководните сондажи и проучването на рифтовите зони от подводни обитаеми превозни средства (HVA) направиха възможно да се изясни в общи линии структурата на океанската кора. Вярно е, че е невъзможно да се твърди със сигурност, че знаем пълния му и непрекъснат раздел, който не е изкривен от последващи наслагващи се процеси. Най -подробното проучване в момента е горният, седиментен слой, възстановен частично или напълно в почти 1000 точки от дъното със свредлото „Glomar Challenger“ и „Joydes Resolution“. Много по -малко проучен е вторият слой на океанската кора, който е бил изложен на една или друга дълбочина от много по -малък брой кладенци (няколко десетки). Сега обаче е очевидно, че този слой се формира главно от лавови покрития от базалти, между които са затворени различни седиментни образувания с малка дебелина. Базалите са класифицирани като толеитни сортове, образувани под водни условия. Това са лави за възглавници, често съставени от кухи лавови тръби и възглавници. Утайките, разположени между базалтите в централните части на океана, се състоят от останки от най -малките планктонни организми с карбонатна или силициева функция.

И накрая, третият слой на океанската кора е идентифициран с така наречения пояс на дига - поредица от малки магматични тела (интрузии), плътно подравнени едно с друго. Съставът на тези прониквания е основен до ултраосновен. Това са габрос и хипербазити, които са се образували не при изливането на магми върху долната повърхност, като базалтите на втория слой, а в дълбините на самата кора. С други думи, говорим за магмени стопилки, които са замръзнали близо до камерата на магмата, като никога не достигат долната повърхност. По -тежкият им ултраосновен състав показва остатъчния характер на тези магматични стопилки. Ако си спомним, че дебелината на третия слой обикновено е 3 пъти по -голяма от дебелината на втория слой на океанската кора, тогава определянето му като базално може да изглежда като голямо преувеличение.

По същия начин "гранитният" слой на континенталната кора, както се оказа по време на пробиването на свръх дълбокия кладенец Кола, изобщо не се оказа гранит, поне в горната му половина. Както бе споменато по -горе, метаморфните скали от долния и средния етап на трансформация преобладават в пресечения тук участък. В по -голямата си част те се променят при високи температури и налягане, съществуващи в недрата на Земята, древни утаечни скали. В тази връзка се разви парадоксална ситуация, която се състои в това, че сега знаем повече за океанската кора, отколкото за континенталната. И това въпреки факта, че първото се изучава интензивно в продължение на две десетилетия, докато второто е обект на изследване от поне един век и половина.

И двата вида земна кора не са антагонисти. В крайните части на младите океани, Атлантическия и Индийския, границата между континенталната и океанската кора е донякъде „размита“ поради постепенното изтъняване на първия от тях в зоната на преход от континент към океан. Като цяло тази граница е тектонично спокойна, тоест не се проявява нито от мощни сеизмични удари, които тук са изключително редки, нито от изригвания на вулкани.

Не навсякъде обаче е така. В Тихия океан границата между континенталната и океанската кора е може би една от най -драматичните разделителни линии на нашата планета. Значи тези две разновидности на земната кора са антиподи или не? Изглежда, че можем разумно да ги разглеждаме като такива. Всъщност, въпреки наличието на редица хипотези, предполагащи океанизацията на континенталната кора или, напротив, превръщането на океанския субстрат в континентален поради редица минерални трансформации на базалтите, всъщност няма доказателства на директен преход от един тип кора към друг. Както ще бъде показано по -долу, континенталната кора се образува в специфични тектонски условия в активните зони на прехода между континента и океана и главно в резултат на трансформацията на друг тип земна кора, наречена подокеанска. Океанският субстрат изчезва в зоните на Бениоф или се изстисква като паста от тръба до ръба на континента или се превръща в тектонски меланж (ронлив от натрити скали) в зоните на „срутване“ на океаните . Повече за това обаче по -късно.