Строение земной коры
В строении земной коры участвуют все описанные типы горных пород – магматические, осадочные и метаморфические, залегающие выше границы Мохо. Как в пределах континентов, так и в пределах океанов выделяются подвижные пояса и относительно устойчивые площади земной коры. На континентах к устойчивым площадям относятся обширные равнинные пространства – платформы (Восточно-Европейская, Сибирская), в пределах которых располагаются наиболее устойчивые участки – щиты (Балтийский, Украинский), представляющие собой выходы древних кристаллических горных пород. К подвижным поясам относятся молодые горные сооружения, такие, как Альпы, Кавказ, Гималаи, Анды и др.
Материковые структуры не ограничиваются только континентами, в ряде случаев они протягиваются в океан, образуя так называемую подводную окраину материков, состоящую из шельфа, глубиной до 200 м, континентального склона с подножьем до глубин 2500–3000 м. В пределах океанов также выделяются стабильные области - океанские платформы - значительные площади ложа океана - обширные абиссальные (греч. "абиссос" - бездна) равнины глубиной 4–6 км, и подвижные пояса, к которым относятся срединно-океанские хребты и активные окраины Тихого океана с развитыми окраинными морями (Охотское, Японское и др.), островными дугами (Курильские, Японские и др.) и глубоководными желобами (глубиной 8–10 км и более).
На первых этапах геофизических исследований выделялись два основных типа земной коры: 1) континентальный и 2) океанский, резко отличающиеся друг от друга строением и мощностью слагающих пород. В последующем стали выделять два переходных типа:
1) субконтинентальный и 2) субокеанский.
^ Континентальный тип земной коры. Мощность континентальной земной коры изменяется от 35–40 (45) км в пределах платформ до 55–70 (75) км в молодых горных сооружениях. Континентальная кора продолжается и в подводные окраины материков. В области шельфа ее мощность уменьшается до 20–25 км, а на материковом склоне (на глубине около 2,0–2,5 км) выклинивается. Континентальная кора состоит из трех слоев. Первый – самый верхний слой – представлен осадочными горными породами, мощностью от 0 до 5 (10) км в пределах платформ, до 15–20 км в тектонических прогибах горных сооружений. Скорость продольных сейсмических волн (Vp) меньше 5 км/с. Второй – традиционно называемый "гранитный" слой на 50% сложен гранитами, на 40% – гнейсами и другими в разной степени метаморфизованными породами. Исходя из этих данных, его часто называют гранитогнейсовым или гранитометаморфическим. Его средняя мощность составляет 15–20 км (иногда в горных сооружениях до 20–25 км). Скорость сейсмических волн (Vp) – 5,5–6,0 (6,4) км/с. Третий, нижний слой называется "базальтовым". По среднему химическому составу и скорости сейсмических волн этот слой близок к базальтам
^ СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ
В строении земной коры участвуют все описанные типы горных пород – магматические, осадочные и метаморфические, залегающие выше границы Мохо. Как в пределах континентов, так и в пределах океанов выделяются подвижные пояса и относительно устойчивые площади земной коры. На континентах к устойчивым площадям относятся обширные равнинные пространства – платформы (Восточно-Европейская, Сибирская), в пределах которых располагаются наиболее устойчивые участки – щиты (Балтийский, Украинский), представляющие собой выходы древних кристаллических горных пород. К подвижным поясам относятся молодые горные сооружения, такие, как Альпы, Кавказ, Гималаи, Анды и др.
Материковые структуры не ограничиваются только континентами, в ряде случаев они протягиваются в океан, образуя так называемую подводную окраину материков, состоящую из шельфа, глубиной до 200 м, континентального склона с подножьем до глубин 2500–3000 м. В пределах океанов также выделяются стабильные области - океанские платформы - значительные площади ложа океана - обширные абиссальные (греч. "абиссос" - бездна) равнины глубиной 4–6 км, и подвижные пояса, к которым относятся срединно-океанские хребты и активные окраины Тихого океана с развитыми окраинными морями (Охотское, Японское и др.), островными дугами (Курильские, Японские и др.) и глубоководными желобами (глубиной 8–10 км и более).
На первых этапах геофизических исследований выделялись два основных типа земной коры: 1) континентальный и 2) океанский, резко отличающиеся друг от друга строением и мощностью слагающих пород. В последующем стали выделять два переходных типа:
1) субконтинентальный и 2) субокеанский.
^ Континентальный тип земной коры. Мощность континентальной земной коры изменяется от 35–40 (45) км в пределах платформ до 55–70 (75) км в молодых горных сооружениях. Континентальная кора продолжается и в подводные окраины материков. В области шельфа ее мощность уменьшается до 20–25 км, а на материковом склоне (на глубине около 2,0–2,5 км) выклинивается. Континентальная кора состоит из трех слоев. Первый – самый верхний слой – представлен осадочными горными породами, мощностью от 0 до 5 (10) км в пределах платформ, до 15–20 км в тектонических прогибах горных сооружений. Скорость продольных сейсмических волн (Vp) меньше 5 км/с. Второй – традиционно называемый "гранитный" слой на 50% сложен гранитами, на 40% – гнейсами и другими в разной степени метаморфизованными породами. Исходя из этих данных, его часто называют гранитогнейсовым или гранитометаморфическим. Его средняя мощность составляет 15–20 км (иногда в горных сооружениях до 20–25 км). Скорость сейсмических волн (Vp) – 5,5–6,0 (6,4) км/с. Третий, нижний слой называется "базальтовым". По среднему химическому составу и скорости сейсмических волн этот слой близок к базальтам.
^ Океанская кора. Длительное время океанская кора рассматривалась как двухслойная модель, состоящая из верхнего осадочного слоя и нижнего - "базальтового". В результате проведенных детальных сейсмических исследований бурения многочисленных скважин и неоднократных драгирований (взятие образцов пород со дна океана драгами) было значительно уточнено строение океанской коры. По современным данным, океанская земная кора имеет трехслойное строение при мощности от 5 до 9(12) км, чаще 6–7 км. Некоторое увеличение мощности наблюдается под океанскими островами.
1. Верхний, первый слой океанской коры – осадочный, состоит преимущественно из различных осадков, находящихся в рыхлом состоянии. Его мощность от нескольких сот метров до 1 км. Скорость распространения сейсмических волн (Vp) в нем 2,0–2,5 км/с.
2. Второй океанский слой, располагающийся ниже, по данным бурения, сложен преимущественно базальтами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность его от 1,0–1,5 до 2,5–3,0 км. Скорость распространения сейсмических волн (Vp) 3,5–4,5 (5) км/с.
3. Третий, нижний высокоскоростной океанский слой бурением еще не вскрыт. Но по данным драгирования, проводимого с исследовательских судов, он сложен основными магматическими породами типа габбро с подчиненными ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами). Его мощность по сейсмическим данным от 3,5 до 5,0 км. Скорость сейсмических волн (Vp) от 6,3–6,5 км/с, а местами увеличивается до 7,0 (7,4) км/с.
Верхняя мантия- одна из оболочек земного шара, непосредственно подстилающая земную кору (См. Земная кора). Отделена от последней Мохоровичича поверхностью, находящейся под материками на глубине от 20 до 80 км (в среднем 35 км) и под океанами на глубине 11—15 км от поверхности воды. Скорость распространения сейсмических волн (используемая в качестве косвенного метода изучения внутреннего строения Земли) возрастает при переходе от земной коры к В. м. скачкообразно приблизительно с 7 до 8 км/сек. Подошва В. м. предполагается на глубине 900 км (при делении мантии на верхнюю и нижнюю) и на глубине 400 км (при делении её на верхнюю, среднюю и нижнюю). Зона в пределах глубин 400—900 км называется Голицына слоем (См. Голицына слой). В. м. сложена, вероятно, гранатовыми перидотитами с примесью в верхней части Эклогита. Важная особенность строения В. м. — наличие зоны пониженных скоростей сейсмических волн (см. Волновод, Астеносфера). Имеются различия в строении В. м. под разными тектоническими зонами, например под геосинклиналями и платформами. В В. м. развиваются процессы, являющиеся источником тектонических, магматических и метаморфических явлений в земной коре. Во многих тектонических гипотезах (См. Тектонические гипотезы) В. м. отводится важная роль; например, предполагается, что земная кора образовалась путём выплавления из вещества В. м., что тектонические движения связаны с движениями в В. м. и др
Методы изучения внутреннего строения Земли
При исследовании внутреннего строения нашей планеты чаще всего проводят визуальные наблюдения естественных и искусственных обнажений горных пород, бурение скважин и сейсмическую разведку.
Обнажение горных пород – это выход пород на земную поверхность в оврагах, долинах рек, карьерах, шахтных выработках, на склонах гор. Породы в обнажении обычно скрыты тонким слоем осыпи, поэтому прежде всего его очищают от лишнего материала. При изучении обнажения обращают внимание на то, какими породами оно сложено, каковы состав и мощность этих пород, порядок их залегания (рис. 17). Обнажение тщательно описывают, зарисовывают или фотографируют. Из каждого пласта берут пробы для дальнейшего изучения в лаборатории. Лабораторный анализ проб необходим для того, чтобы определить химический состав пород, их происхождение и возраст.
Рис. 17. Схема обнажения горизонтально залегающих горных пород, прорезанных вулканической жилой
Бурение скважин позволяет глубже проникнуть в толщу Земли. При бурении извлекают образцы пород – керн. А затем на основании изучения керна определяют состав, строение, залегание пород и строят чертеж пробуренной толщи –геологический разрез местности. Сопоставление многих разрезов дает возможность установить, как залегают породы, и составить геологическую карту территории.
При изучении внутреннего строения Земли особенно велико значение глубоких и сверхглубоких скважин. Самая глубокая скважина находится на Кольском полуострове, где бур достиг отметки более 12 км.
Недостаток и наблюдения обнажений и буровых работ состоят в том, что они позволяют изучить только тонкую пленку земной поверхности. Так, глубина даже Кольской сверхглубокой скважины составляет менее 0,25 % радиуса Земли.
Сейсмический метод дает возможность «проникнуть» на большие глубины.
В основе этого метода лежит представление о том, что сейсмические волны (от греческого сейсмос – волна, колебание) в средах разной плотности распространяются с неодинаковой скоростью: чем плотнее среда, тем больше скорость. На границе двух сред часть волн отражается и подобно кругам на воде идет обратно, а другая – распространяется дальше.
Искусственно возбуждая волны на поверхности Земли путем взрывов, сейсмологи фиксируют время, за которое отраженные волны вернулись назад. Для этих целей применяется прибор-самописец – сейсмограф.
Различают два вида сейсмических волн – продольные и поперечные. Продольные распространяются во всех средах – твердых, жидких и газообразных, а поперечные – только в твердой среде.
Зная, с какой скоростью распространяются волны в песках, глинах, гранитах, базальтах и других породах, по времени их прохождения «туда и обратно» можно определить глубину залегания пород, различающихся по плотности.
Наиболее крупными элементами строения поверхности Земли являются литосферные плиты (рис. 18.1): с континентальной, океанской или смешанного типа земной корой, характеризующиеся различным строением в разрезе. Эти различия фиксируются до глубин 700 км, т. е. уходят своими корнями в верхнюю мантию.
Плиты — области сплошного развития осадочного чехла
ЧЕХОЛ — осадочные горные породы, перекрывающие фундамент.
