Литосфера – наружная твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии. Литосфера включает осадочные, изверженные и метаморфические породы.
Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется по уменьшению вязкости среды, скорости сейсмических волн и повышению теплопроводности. Литосфера охватывает земную кору и верхнюю часть мантии толщиной несколько десятков километров до астеносферы, в которой изменяется пластичность пород. Основные способы определения границы между верхней границей литосферы и астеносферой – магнитотеллурический и сейсмологический.
Толщина литосферы под океанами составляет от 5 до 100 км (максимальное значение на периферии океанов, минимальное – под Срединно-океаническими хребтами), под материками – 25-200 км (максимум – под древними платформами, минимум – под сравнительно молодыми горными массивами, вулканическими дугами). Строение литосферы под океанами и континентами имеет существенные различия. Под материками в структуре земной коры литосферы различают осадочный, гранитный и базальтовый слои, толщина которых в целом достигает 80 км. Под океанами земная кора неоднократно подвергалась процессам частичного плавления в ходе формирования океанической коры. Поэтому она обеднена легкоплавкими редкими соединениями, лишена гранитного слоя, а толщина ее значительно меньше, чем континентальной части земной коры. Толщина астеносферы (слоя размягченных, тестообразных горных пород) составляет около 100-150 км.
Строение литосферы:
Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на континентах и 6-8 км под дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км упаковка атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно - внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое. У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5000 К. В центре Земли температура, возможно, поднимается выше 10 000 К.
Вещественный состав земной коры
По строению различают материковый, или континентальный, океанический и переходный типы земной коры. Океаническая земная кора находится под океанами, континентальная слагает сушу, переходная располагается между ними. Материковая земная кора в области равнин имеет мощность (толщину) 30—40 км, в горных районах — 50—80 км. Океаническая земная кора большей частью имеет толщину 5—10 км, но местами уменьшается до 1—2 км и возрастает до 15 км. Материковая земная кора состоит из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Океаническая земная кора состоит из двух слоев: маломощного осадочного и базальтового (без гранитного).
Верхняя часть континентальной земной коры покрыта осадочными породами (глины, пески, известняки), образовавшимися в результате разрушения горных пород глубинного происхождения в поверхностных условиях, называется она осадочным слоем. Мощность его различна (от 0 до 10—20 км), и он не сплошь покрывает Землю: местами глубинные породы не прикрыты осадочной толщей и выходят на дневную поверхность, например на Кольском полуострове. В других местах, например на Западно-Сибирской равнине, наоборот, осадочная толща отличается большой мощностью. Осадочная оболочка составляет всего 0,82% массы Земли, имеет мощность в среднем 1,5 км, покрывает около 80% поверхности современных континентов.
Глубже расположена зона с преобладанием гранитов, гнейсов и кристаллических сланцев, она называется гранитной оболочкой Земли. В составе горных пород, слагающих эту оболочку, преобладают полевые шпаты, кварц и слюда. Вещества в этой зоне в основном находятся в твердом состоянии. Мощность гранитной оболочки около 40 км, здесь максимально проявляется радиоактивный распад. Гранитный слой также не сплошь покрывает Землю.
Под гранитной залегает базальтовая оболочка. Мощность базальтового слоя достигает 30 км. Линия, отделяющая гранитную оболочку от базальтовой, получила название поверхности Конрада.
Минералогический состав базальтовой оболочки отличается широким распространением полевых шпатов, роговой обманки, авгита, магнитного железняка, оливина. Перечисленные минералы входят в состав горных пород базальтового типа. Базальтовая оболочка Земли представляет сложную толщу пород, образованных из мантийного вещества. Базальтовая оболочка Земли образуется в результате выплавления и дегазации вещества мантии как результат расчленения вещества верхней мантии на перидотиты, дуниты, габбро и базальты. Вещества в этой зоне в основном находятся в кристаллическом состоянии. Радиоактивность в базальтовой оболочке приблизительно в 10 раз меньше, чем в гранитной. В зоне сочленения океанической и континентальной земной коры выделяется земная кора переходного типа, состоящая из гранитного, базальтового и осадочного слоев, занимающая по мощности всех трех слоев промежуточное положение между континентальной и океанической корой. Переходные зоны — области с максимальным размахом относительных высот, интенсивных тектонических движений (складко- образовательных и разрывообразовательных), сильных землетрясений и интенсивного вулканизма.
Земная кора океанического типа занимает 50% поверхности Земли, континентальная — 34% и переходная — 16%. Литосфера, водная и воздушная оболочки выделились из недр Земли в результате дифференциации первичного вещества Земли. Земная кора первоначально возникла в результате выплавления вещества мантии, в дальнейшем была существенно переработана под влиянием атмосферы, гидросферы и биосферы. Земная кора образовалась в два этапа. Первый этап: в рифтовой зоне в результате плавления вещества верхней мантии образовалась океаническая кора. Второй этап: в областях сдавливания литосферных плит и погружения в мантию океаническая кора превращается в континентальную. Первичной является океаническая кора; континентальная кора — продукт переработки океанической коры в геосинклинальных зонах. Континентальная кора возникает в геосинклинальных зонах в результате дигндратации и частичного переплавления океанической коры в зонах поддвига литосферных плит. Континентальная кора формируется в результате глубокой метаморфизации и ассимиляции вещества океанической коры веществом мантии. Не исключена возможность расплавления горных пород на глубоких уровнях континентальной коры и образование гранитных расплавов.
