Земная кора — Википедия. Что такое Земная кора
Общая структура планеты ЗемляЗемна́я кора́ — внешняя твёрдая оболочка (кора) Земли, верхняя часть литосферы[1]. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.
Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн.
Земная кора схожа по структуре с корой большинства планет земной группы, за исключением Меркурия. Кроме того, кора схожего типа есть на Луне и многих спутниках планет-гигантов. При этом Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической. Для земной коры характерны постоянные движения: горизонтальные и колебательные.
Большей частью кора состоит из базальтов. Масса земной коры оценивается в 2,8·1019 тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли.
Океаническая кора
Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.
Толщина океанической коры практически не меняется со временем, поскольку в основном она определяется количеством расплава, выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5—10 километров (9—12 километров вместе с водой)[1].
В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности, и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растёт пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 130—140 километров.
Континентальная кора
Континентальная (материковая) кора имеет трёхслойное строение. Верхний слой представлен прерывистым покровом осадочных пород, который развит широко, но редко имеет большую мощность. Большая часть коры сложена под верхней корой — слоем, состоящим главным образом из гранитов и гнейсов, обладающих низкой плотностью и древней историей. Исследования показывают, что большая часть этих пород образовались очень давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая из метаморфических пород — гранулитов и им подобных.
Состав континентальной коры
Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 25 % — на кремний. Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba — составляют 99,8 % массы земной коры (см. таблицу ниже).
Распространённость элементов[2][3]
| Элемент | Порядковый номер | Содержание, % массы | Молярная масса | Содержание, % кол-во в-ва |
|---|---|---|---|---|
| Кислород | 8 | 49,13 | 16 | 53,52 |
| Кремний | 14 | 26,0 | 28,1 | 16,13 |
| Алюминий | 13 | 7,45 | 27 | 4,81 |
| Железо | 26 | 4,2 | 55,8 | 1,31 |
| Кальций | 20 | 3,25 | 40,1 | 1,41 |
| Натрий | 11 | 2,4 | 23 | 1,82 |
| Калий | 19 | 2,35 | 39,1 | 1,05 |
| Магний | 12 | 2,35 | 34,3 | 1,19 |
| Водород | 1 | 1,00 | 1 | 17,43 |
| Титан | 22 | 0,61 | 47,9 | 0,222 |
| Углерод | 6 | 0,35 | 12 | 0,508 |
| Хлор | 17 | 0,2 | 35,5 | 0,098 |
| Фосфор | 15 | 0,125 | 31,0 | 0,070 |
| Сера | 16 | 0,1 | 32,1 | 0,054 |
| Марганец | 25 | 0,1 | 54,9 | 0,032 |
| Фтор | 9 | 0,08 | 19,0 | 0,073 |
| Барий | 56 | 0,05 | 137,3 | 0,006 |
| Азот | 7 | 0,04 | 14,0 | 0,050 |
| Остальные | — | ~0,2 | — | — |
Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия. Собственно из попыток решения этой задачи и появилась геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава той части земной коры, что выходит на поверхность на континентах. С другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.
Первая оценка состава верхней земной коры была сделана Кларком. Кларк был сотрудником геологической службы США и занимался химическим анализом горных пород. После многих лет аналитических работ, он обобщил результаты анализов и рассчитал средний состав пород. Он предположил, что многие тысячи образцов, по сути, случайно отобранных, отражают средний состав земной коры (см. Кларки элементов). Эта работа Кларка вызвала фурор в научном сообществе. Она подверглась жёсткой критике, так как многие исследователи сравнивали такой способ с получением «средней температуры по больнице, включая морг». Другие исследователи считали, что этот метод подходит для такого разнородного объекта, каким является земная кора. Полученный Кларком состав земной коры был близок к граниту.
Следующую попытку определить средний состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близок к среднему составу, полученному Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало сильным подтверждением геохимических методов.
Впоследствии определением состава континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.
Некоторые новые попытки определения состава континентальной коры строятся на разделении её на части, сформированные в различных геодинамических обстановках.
Граница между верхней и нижней корой
Для изучения строения земной коры применяются косвенные геохимические и геофизические методы, но непосредственные данные можно получить в результате глубинного бурения. При проведении научного глубинного бурения часто ставится вопрос о природе границы между верхней (гранитной) и нижней (базальтовой) континентальной корой. Для изучения этого вопроса в СССР была пробурена Саатлинская скважина. В районе бурения наблюдалась гравитационная аномалия, которую связывали с выступом фундамента. Но бурение показало, что под скважиной находится интрузивный массив. При бурении Кольской сверхглубокой скважины граница Конрада также не была достигнута. В 2005 году в печати обсуждалась возможность проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов [4].
Примечания
- ↑ 1 2 Земная кора / Люстих Е. Н. // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ Химия цемента и вяжущих веществ: Учеб. пособие / Н. А. Андреева; СПбГСУ. — СПб., 2011. — 67 с.
- ↑ Определитель минералов / Т. Б. Здорик; — М., 1978. — 325 с.
- ↑ M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov, E.P. Emets. Probing of the interior layers of the Earth with self-sinking capsules.
Ссылки
Земная кора — это… Что такое Земная кора?
самая верхняя из твёрдых оболочек Земли. Нижней границей З. к. считается поверхность раздела, при прохождении которой сверху вниз продольные сейсмические волны скачком увеличивают скорость с 6,7—7,6 км/сек до 7,9—8,2 км/сек (см. Мохоровичича поверхность). Это служит признаком смены менее упругого материала более упругим и более плотным. Слой верхней мантии (См. Верхняя мантия), подстилающий З. к., часто называется субстратом. Вместе с З. к. он составляет литосферу (См. Литосфера). З. к. различна на материках и под океаном. Материковая З. к. обычно имеет толщину 35—45 км, в областях горных стран — до 70 км. Верхнюю часть материковой З. к. составляет прерывистый осадочный слой, состоящий из разновозрастных неизмененных или слабоизменённых осадочных и вулканических горных пород. Слои нередко смяты в складки, разорваны и смещены по разрыву. В некоторых местах (на щитах) осадочная оболочка отсутствует. Вся остальная толща материковой З. к. разделяется по скоростям сейсмических волн на 2 части с условными названиями: для верхней части — «гранитный» слой (скорость продольных волн до 6,4 км/сек), для нижней —«базальтовый» слой (6,4—7,6 км/сек). По-видимому, «гранитный» слой сложен гранитами и гнейсами, а «базальтовый» слой — базальтами, Габбро и очень сильно метаморфизованными осадочными породами в различных соотношениях. Эти 2 слоя часто разделены Конрада поверхностью, при переходе которой скорости сейсмических волн возрастают скачком. По-видимому, в З. к. с глубиной уменьшается содержание кремнезёма и возрастает содержание окислов железа и магния; ещё в большей степени это имеет место при переходе от З. к. к субстрату. Океаническая З. к. имеет толщину 5—10 км (вместе с толщей воды — 9—12 км). Она разделяется на 3 слоя: под тонким (менее 1
Е. Н. Люстих.
Мантия Земли — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 марта 2019; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 марта 2019; проверки требуют 4 правки.
Структура ЗемлиМа́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В ней находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах земной группы. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности. Мантия занимает около 80 % объёма Земли[1].
Границей между корой и мантией служит граница Мохоровичича или, сокращённо, Мохо. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей — от 7 до 8—8,2 км/с. Находится эта граница на глубине от 7 (под океанами) до 70 километров (под складчатыми поясами). Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 673 км.
В начале 20 века активно обсуждалась природа границы Мохоровичича. Некоторые исследователи предполагали, что там происходит метаморфическая реакция, в результате которой образуются породы с высокой плотностью. В качестве такой реакции предлагалась реакция эклогитизации, в результате которой породы базальтового состава превращаются в эклогит, и их плотность увеличивается на 30 %. Другие учёные объясняли резкое увеличение скоростей сейсмических волн изменением состава пород — от относительно лёгких коровых кислых и основных к плотным мантийным ультраосновным породам. Эта точка зрения сейчас является общепризнанной.
Отличие состава земной коры и мантии — следствие их происхождения: исходно однородная Земля в результате частичного плавления разделилась на легкоплавкую и лёгкую часть — кору и плотную и тугоплавкую мантию.
Мантия Земли недоступна непосредственному исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. Данные же о её геологическом строении очень ограничены.
Мантию изучают по следующим данным:
- Геофизические данные. В первую очередь данные о скоростях сейсмических волн, электропроводности и силе тяжести.
- Мантийные расплавы — перидотиты, базальты, коматииты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, механизма плавления и физико-химических параметров процесса плавления. В целом, реконструкция источника по расплаву — сложная задача.
- Фрагменты мантийных пород, выносимые на поверхность мантийными же расплавами — кимберлитами, щелочными базальтами и др. Это ксенолиты, ксенокристы и алмазы. Алмазы занимают среди источников информации о мантии особое место. Именно в алмазах установлены самые глубинные минералы, которые, возможно, происходят даже из нижней мантии. В таком случае эти алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты земли, доступные непосредственному изучению.
- Мантийные породы в составе земной коры. Такие комплексы в наибольшей степени соответствуют мантии, но и отличаются от неё. Самое главное различие — в самом факте их нахождения в составе земной коры, из чего следует, что они образовались в результате не совсем обычных процессов и, возможно, не отражают типичную мантию. Они встречаются в следующих геодинамических обстановках:
- Альпинотипные гипербазиты — части мантии, внедрённые в земную кору в результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах, от которых и произошло название.
- Офиолитовые гипербазиты — перидотиты в составе офиолитовых комплексов — частей древней океанической коры.
- Абиссальные перидотиты — выступы мантийных пород на дне океанов или рифтов.
Эти комплексы имеют то преимущество, что в них можно наблюдать геологические соотношения между различными породами.
Было объявлено, что японские исследователи планируют предпринять попытку пробурить океаническую кору до мантии. Начало бурения планировалось на 2007 год. Обсуждалась также возможность проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов ([2]).
Мантия сложена главным образом ультраосновными породами: перовскитами, перидотитами (лерцолитами, гарцбургитами, верлитами, пироксенитами, дунитами) и в меньшей степени основными породами — эклогитами.
Также среди мантийных пород установлены редкие разновидности пород, не встречающиеся в земной коре. Это различные флогопитовые перидотиты, гроспидиты, карбонатиты.
| Элемент | Концентрация | Оксид | Концентрация | |
|---|---|---|---|---|
| O | 44,8 | |||
| Si | 21,5 | SiO2 | 46 | |
| Mg | 22,8 | MgO | 37,8 | |
| Fe | 5,8 | FeO | 7,5 | |
| Al | 2,2 | Al2O3 | 4,2 | |
| Ca | 2,3 | CaO | 3,2 | |
| Na | 0,3 | Na2O | 0,4 | |
| K | 0,03 | K2O | 0,04 | |
| Сумма | 99,7 | Сумма | 99,1 |
Процессы, идущие в мантии, оказывают самое непосредственное влияние на земную кору и поверхность земли, являются причиной движения континентов, вулканизма, землетрясений, горообразования и формирования рудных месторождений. Всё больше свидетельств того, что на саму мантию активно влияет металлическое ядро Земли.
- ↑ Внутреннее строение Земли (рус.). geografya.ru. Дата обращения 31 июля 2018.
- ↑ M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov, E.P. Emets. Probing of the interior layers of the Earth with self-sinking capsules. Atomic Energy, 99, No. 2, 556—562 (2005)
- ↑ [email protected]. Retrieved 2007-12-26.
- ↑ Jackson, Ian. MThe Earth’s Mantle — Composition, Structure, and Evolution (англ.). — Cambridge University Press, 1998. — P. 311—378. — ISBN 0-521-78566-9.
- Верхняя мантия. Пер. с англ. — М.: «Мир». 1964.
- Деменицкая Р. М. Кора и мантия Земли. — М.: «Недра». 1967.
- Шейнман Ю. М. Очерки глубинной геологии. — М.: «Недра». 1968.
- Петрология верхней мантии. — М.: «Мир». 1968.
- Земная кора и Мантия Земли. Пер. с англ. Серия «Науки о Земле. Фундаментальные труды зарубежных ученых по геологии, геофизике и геохимии». — М.: «Мир». 1972.
- Ботт М. Внутреннее строение Земли. — М.: «Мир». 1974.
- Верхняя мантия. Пер. с англ. Серия «Науки о Земле. Фундаментальные труды зарубежных ученых по геологии, геофизике и геохимии». — М.: «Мир». 1975.
- Милютина Е. Н. Сейсмические исследования верхней мантии. — М.: «Наука». 1976.
- Тектоносфера Земли. Под ред. В. В. Белоусова. — М.: «Наука». 1979.
- Моисеенко Ф. С. Основы глубинной геологии. — М.: «Недра». 1981.
- Пущаровский Д. Ю., Пущаровский Ю. М. Состав и строение мантии Земли // Соросовский образовательный журнал, 1998, No 11, с. 111—119.
- Ковтун А. А. Электропроводность Земли // Соросовский образовательный журнал, 1997, No 10, с. 111—117
Земная кора — это… Что такое Земная кора?
самая верхняя из твёрдых оболочек Земли. Нижней границей З. к. считается поверхность раздела, при прохождении которой сверху вниз продольные сейсмические волны скачком увеличивают скорость с 6,7—7,6 км/сек до 7,9—8,2 км/сек (см. Мохоровичича поверхность). Это служит признаком смены менее упругого материала более упругим и более плотным. Слой верхней мантии (См. Верхняя мантия), подстилающий З. к., часто называется субстратом. Вместе с З. к. он составляет литосферу (См. Литосфера). З. к. различна на материках и под океаном. Материковая З. к. обычно имеет толщину 35—45 км, в областях горных стран — до 70 км. Верхнюю часть материковой З. к. составляет прерывистый осадочный слой, состоящий из разновозрастных неизмененных или слабоизменённых осадочных и вулканических горных пород. Слои нередко смяты в складки, разорваны и смещены по разрыву. В некоторых местах (на щитах) осадочная оболочка отсутствует. Вся остальная толща материковой З. к. разделяется по скоростям сейсмических волн на 2 части с условными названиями: для верхней части — «гранитный» слой (скорость продольных волн до 6,4 км/сек), для нижней —«базальтовый» слой (6,4—7,6 км/сек). По-видимому, «гранитный» слой сложен гранитами и гнейсами, а «базальтовый» слой — базальтами, Габбро и очень сильно метаморфизованными осадочными породами в различных соотношениях. Эти 2 слоя часто разделены Конрада поверхностью, при переходе которой скорости сейсмических волн возрастают скачком. По-видимому, в З. к. с глубиной уменьшается содержание кремнезёма и возрастает содержание окислов железа и магния; ещё в большей степени это имеет место при переходе от З. к. к субстрату.Океаническая З. к. имеет толщину 5—10 км (вместе с толщей воды — 9—12 км). Она разделяется на 3 слоя: под тонким (менее 1 км) слоем морских осадков лежит «второй» слой со скоростями продольных сейсмических волн 4—6 км/сек; его толщина 1—2,5 км. Вероятно, он сложен серпентинитом и базальтом, быть может, с прослоями осадков. Нижний, «океанический», слой толщиной в среднем около 5 км имеет скорости прохождения сейсмических волн 6,4—7,0 км/сек; вероятно, он сложен габбро. Толщина слоя осадков на дне океана изменчива, местами их нет совсем. В переходной зоне от материка к океану наблюдается З. к. промежуточного типа.
З. к. подвержена постоянным движениям и изменениям. В её необратимом развитии подвижные области — геосинклинали (См. Геосинклиналь) — превращаются путём длительных преобразований в относительно спокойные области — платформы (См. Платформа). Существует ряд тектонических гипотез, объясняющих процесс развития геосинклиналей и платформ, материков и океанов и причины развития З. к. в целом. Несомненно, что главные причины развития З. к. лежат в более глубоких недрах Земли; поэтому изучение взаимодействия З. к. и верхней мантии представляет особенный интерес. З. к. близка к состоянию изостазии (См. Изостазия) (равновесию): чем тяжелее, т. е. толще или плотнее какой-либо участок З. к., тем глубже он погружен в субстрат. Тектонические силы нарушают изостазию, но когда они слабеют, З. к. возвращается к равновесию.Е. Н. Люстих.