2.2. Строение земной коры Земная кора
По структурным и вещественным признакам в земной коре может быть выделено несколько групп структурных элементов различного порядка. Наиболее крупными геоструктурными элементами являются континенты,океаныипереходные зоны(рис. 2.5.).
Мощность коры колеблется от 0 до 70-75 км. Земная кора обладает латеральной неоднородностью, т.е. состав и строение земной коры различны под океанами и континентами. На основании этого выделяются два главных типа коры – океанская и континентальная, а также кора переходного типа.
В верхах континентальной и океанской коры залегает осадочный слой. Кора, подстилающая осадки, называется консолидированной. Ее состав, строение и происхождение в континентальной и океанской коре различны.
Рис. 2.5 Разрез земной коры по 40° с.ш.
Слои: 1 – «осадочный» 2 – второй океанический; 3 – гранитный;
4 – базальтовый; 5 – верхняя мантия.
Поверхности: К – Конрада; М – Мохоровичича
Континентальная кора распространена не только в пределах континентов, но и в пределах шельфовых зон континентальных окраин и микроконтинентов, расположенных внутри океанских бассейнов. Общая площадь её составляет около 41% земной поверхности. Средняя мощность 35-40 км. На щитах и платформах континентов она варьирует от 25 до 65 км, а под горными сооружениями достигает 70-75 км.
Континентальная кора имеет трёхслойное строение:
Первый слой– осадочный, обычно называетсяосадочным чехлом. Мощность его колеблется от нуля на щитах, поднятиях фундамента и в осевых зонах складчатых сооружений до 10-20 км в экзогональных впадинах плит платформ, передовых и межгорных прогибах. Он сложен, в основном, осадочными породами континентального или мелководного морского, реже батиального (в глубоководных впадинах) происхождения. В этом осадочном слое возможны покровы и силы магматических пород, образующих трапповые поля (трапповые формации). Возрастной диапазон пород осадочного чехла приблизительно 1,7 млрд. лет. Скорость продольных волн составляет 2,0 - 5,0 км/с.
Второй слойконтинентальной коры или верхний слой консолидированной коры выходит на дневную поверхность на щитах, массивах или выступах платформ и в осевых частях складчатых сооружений. Он вскрыт на Балтийском (Фенноскандинавском) щите на глубину более 12 км Кольской сверхглубокой скважиной и на меньшую глубину в Швеции, на Русской плите в Саатлинской уральской скважине, на плите в США, в шахтах Индии и Южной Африки. Он сложен кристаллическими сланцами, гнейсами, амфиболитами, гранитами и гранитогнейсами, и называется гранитогнейсовым илигранитно-метаморфическим слоем. Мощность данного слоя коры достигает 15-20 км на платформах и 25-30 км в горных сооружениях. Скорость продольных волн составляет 5,5-6,5 км/с.
Третий слойили нижний слой консолидированной коры был выделен какгранулито-базитовыйслой. Ранее предполагалось, что между вторым и третьим слоем существует чёткая сейсмическая граница, названная по имени её первооткрывателяграницей Конрада (К).Позднее при сейсмических исследованиях стали выделять даже до 2-3 границК. Кроме того, данные бурения Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) не подтвердили различие в составе пород при переходе границы Конрада. Поэтому в настоящее время большинство геологов и геофизиков различают верхнюю и нижнюю кору по их отличным реологическим свойствам: верхняя кора более жёсткая, и хрупкая, а нижняя – более пластичная. Тем не менее, на основании состава ксенолитов из трубок взрыва можно полагать, что «гранулито-базитовый» слой содержит гранулиты кислого и основного состава и базиты. На многих сейсмических профилях нижняя кора характеризуется наличием многочисленных отражающих площадок, что также может, вероятно, рассматриваться как наличие пластовых внедрений магматических пород (что-то похожее на трапповые поля). Скорость продольных волн в нижней коре 6,4-7,7 км/с.
Океанская коразанимает на Земле около 56% земной поверхности. Мощность её обычно не превышает 5-6 км и максимальна у подножия континентов. В её строении выделяются три слоя (рис. 2.5).
Первый, илиосадочный слойпредставлен осадочными породами. В основном это глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные пелагические осадки, причём карбонаты с определённой глубины исчезают вследствие растворения. Ближе к континенту появляется примесь обломочного материала, снесённого с суши (континента). Мощность осадков колеблется от нуля в зонах спрединга до 10-15 км вблизи континентальных подножий (в периокеанических прогибах).
Второй слойокеанической корыв верхней части(2А) сложен базальтами с редкими и тонкими прослоями пелагических осадков. Базальты нередко обладают подушечной отдельностью (пиллоу-лавы), но отмечаются и покровы массивных базальтов.В нижней частивторого слоя (2В) в базальтах развиты параллельные дайки долеритов. Общая мощность второго слоя около 1,5-2 км. Строение первого и второго слоя океанской коры хорошо изучено с помощью подводных аппаратов, драгированием и бурением.
Третий слойокеанической коры состоит из полнокристаллических магматических пород основного и ультраосновного состава. В верхней части развиты породы типа габбро, а нижняя часть сложена «полосчатым комплексом», состоящем из чередования габбро и ультрамафитов. Мощность 3-го слоя около 5 км. Он изучен по данным драгирования и наблюдений с подводных аппаратов.
Возраст океанической коры не превышает 180 млн. лет.
При изучении складчатых поясов континентов были выявлены в них фрагменты ассоциаций пород, подобных океанским. Г Штейманом было предложено в начале XXвека называть ихофиолитовыми комплексами(илиофиолитами) и рассматривать «триаду» пород, состоящую из серпентенизированных ультрамафитов, габбро, базальтов и радиоляритов, как реликты океанической коры. Подтверждения этому были получены только в 60-ые годыXXстолетия, после публикаций статьи на эту тему А.В. Пейве.
Кора переходного типаявляется разновидностью коры между двумя крайними типами земной коры (океанской и континентальной) и может быть двух типов – субокеанской и субконтинентальной, Эти термины введены русским геофизиком И.П. Косминской.Субокеанская кораразвита вдоль континентальных склонов и подножий и, вероятно, подстилает дно котловин не очень глубоких и широких окраинных и внутренних морей. Мощность её не превышает 15-20 км. Она пронизана дайками и силами основных магматических пород. Субокеанская кора вскрыта скважиной у входа в Мексиканский залив и обнажена на побережье Красного моря.Субконтинентальная кораобразуется в том случае, когда океанская кора в энсиматических вулканических дугах превращается в континентальную, но ещё не достигает «зрелости». Она обладает пониженной (менее 25 км) мощностью и более низкой степенью консолидированности. Скорость продольных волн в коре переходного типа не более 5,0-5,5 км/с.
Рис. 2.6 Разрез литосферы океанов в сравнении с усредненным разрезом офиолитовых аллохтонов(Бей-оф-Айлендс, Папуа, Семаиль, Троодос, Вуриноос (по Дж. Спрею, 1983)
1 – пелагические осадки; 2 – излившиеся базальты; 3 – комплекс параллельных даек (долериты); 4 – верхние (нерасслоенные) габброиды и габбро-долериты; 5, 6 – расслоенный комплекс (кумуляты): 5 – габброиды, 6 – ультрабазиты; 7 – тектонизированные перидотиты; 8 – базальный метаморфический ореол; 9 – базальтовая магма.
Некоторые исследователи выделяют в качестве особых типов еще две разновидности океанской коры: 1) утолщенная до 25 – 30 км океанская кора внутренних поднятий океана, так называемых океанских плато; 2) кора океанского типа, надстроенная» мощным до 15 – 20 км, осадочным чехлом (Прикаспийская впадина и др.).