- •Общая геология
- •Учебное пособие для иностранных студентов
- •Введение
- •Строение и состав земли
- •Фигура и размеры Земли
- •1.2. Геофизические поля и физические свойства Земли
- •1.3. Внутреннее строение Земли
- •1.4. Агрегатное состояние вещества и химический состав геосфер
- •2. Геологические процессы и документы
- •Эндогенные – это внутренние процессы; экзогенные – внешние, поверхностные, для них источник энергии – это энергия Солнца и сила тяжести (гравитационное поле Земли).
- •2.1. Минералы
- •2.1.1. Формы нахождения минералов в природе
- •2.1.2. Классификация минералов
- •2.2. Горные породы
- •2.2.1. Магматические горные породы
- •2.2.2. Осадочные горные породы
- •2.2.3. Метаморфические породы
- •Экзогенные процессы
- •2.3.1. Выветривание
- •2.3.1.1. Физическое выветривание
- •2.3.1.2. Химическое выветривание
- •2.3.1.3. Органическое выветривание
- •2.3.1.4. Элювий и кора выветривания
- •2.3.1.5. Геологическая роль выветривания
- •2.3.2. Геологическая деятельность ветра
- •2.3.2.1. Типы ветров и воздушных потоков
- •Шкала скоростей ветра
- •2.3.2.2. Виды ветров
- •2.3.2.3. Геологическая работа ветра
- •2.3.2.3.1. Разрушительная работа ветра
- •2.3.2.3.2. Перенос материала ветром
- •2.3.2.3.3. Эоловая аккумуляция
- •2.3.2.4. Типы пустынь
- •2.3.3. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод
- •2.3.3.1. Продольный профиль динамического равновесия
- •2.3.3.2. Деятельность временных водотоков
- •2.3.3.3. Деятельность постоянных водотоков
- •2.3.3.4. Стадии развития речной долины
- •2.3.3.5. Речные террасы
- •2.3.4. Геологическая деятельность подземных вод
- •2.3.4.1. Формы существования воды в горных породах
- •2.3.4.2. Коллекторские свойства горных пород
- •2.3.4.3. Происхождение и состав подземных вод
- •2.3.4.4. Условия залегания подземных вод. Водоносные горизонты
- •2.3.4.5. Воды нефтяных и газовых месторождений
- •2.3.4.6. Карстовые процессы
- •2.3.4.7. Отложения подземных вод
- •2.3.4.8. Оползни
- •2.3.5. Геологическая деятельность снега, льда
- •2.3.5.1. Образование и типы ледников
- •2.3.5.2. Геологическая работа ледников
- •2.3.5.3. Оледенения в истории Земли
- •2.3.6. Геологическая деятельность моря
- •2.3.6.1. Строение морского дна и отделы моря
- •2.3.6.2. Физические и химические свойства морской воды
- •2.3.6.3. Биономические зоны моря
- •2.3.6.4. Разрушительная работа моря
- •2.3.6.5. Перенос продуктов разрушения
- •2.3.6.6. Накопление осадков
- •2.3.7. Геологическая деятельность озер и болот
- •2.4. Эндогенные процессы
- •2.4.1. Магматизм
- •2.4.1.1. Общая характеристика магматизма
- •2.4.1.2. Типы магм
- •2.4.1.3. Причины многообразия магматических пород
- •Интрузивный магматизм
- •Эффузивный магматизм
- •Тектонические движения и деформации земной коры
- •Дислокации осадочных пород
- •Землетрясения
- •2.4.3. Метаморфизм и метасоматоз
- •2.4.3.1. Термальный метаморфизм
- •2.4.3.2. Динамометаморфизм
- •2.4.3.3. Метасоматоз
- •2.4.3.4. Типы и условия проявления метаморфизма
- •3. Геологическое летоисчисление (геохронология)
- •3.1. Относительное летоисчисление
- •3.2. Абсолютное летоисчисление
- •3.3. Геохронологическая и международная стратиграфическая шкалы
- •Общая стратиграфическая шкала докембрия
- •4. Строение тектоносферы и земной коры
- •4.1. Модели развития тектоносферы и земной коры
- •4.1.1. Тектонический цикл с позиции фиксизма
- •4.1.2. Тектонический цикл с позиции мобилизма
- •4.2. Основные тектонические структуры земной коры
- •4.2.1. Срединно-океанические хребты
- •4.2.2. Геосинклинали и геосинклинальные зоны
- •4.2.3. Платформы
- •4.3. Восстановление тектонического режима развития земной коры
- •5. Краткая история формирования земной коры
- •Список литературы
- •Общая геология Эндогенные и экзогенные процессы
4. Строение тектоносферы и земной коры
Слова и словосочетания
геотектоника |
океаническая кора |
граница Конрада |
сиалический, симанический |
континентальная кора |
скоростная модель земной коры |
литосфера |
субгоризонтальная расслоенность |
Тектоносфера – это геосфера Земли, которая включает литосферу и слой пониженной вязкости астеносферу. Предполагается, что вся геологическая жизнь верхних оболочек Земли обусловлена процессами, происходящими на уровне астеносферы, мощность которой под океанами в 2–3 раза больше, чем под континентами.
Литосфера – верхняя каменная оболочка Земли, включающая земную кору и надастеносферную мантию.
Земная кора – это внешняя твердая оболочка нашей планеты. Она состоит из различных горных пород, осадочных, магматических и метаморфических, которые залегают выше сейсмической границы Мохо. По физическим свойствам, строению и составу горных пород выделяются два главных типа земной коры – континентальный и океанический (рис. 77).
К онтинентальная земная кора имеет различную мощность: в пределах платформ – 35–40 км, а в молодых горных сооружениях до 55–75км (Гималаи, Анды). В ее строении выделяется три слоя: осадочный, «гранитный» и «базальтовый».
Осадочный слой состоит из рыхлых и сцементированных отложений, мощность которых колеблется от 0 до 8–10 км, иногда до 20 км (в межгорных прогибах). Скорости распространения сейсмических волн в осадочном слое в среднем составляют 3–5 км/с.
Ниже этого слоя на континентах располагается слой плотных, кристаллических (магматических и метаморфических) пород, близких по свойствам к граниту, и поэтому названный условно «гранитным» или гранитогнейсовым. Иногда его называют сиалическим, т.к. он богат такими элементами, как Si и Al. Мощность гранитогнейсового слоя изменяется от 10 до 25 км и достигает максимальных значений в горных сооружениях. Средняя плотность пород «гранитного» слоя – 2,4 – 2,6 г/см3. Скорости распространения продольных сейсмических волн 5,5 – 6,5 км/с, а поперечных – 3,3 км/с. В области океанов этот слой отсутствует.
Ниже «гранитного» слоя следует «базальтовый» слой, близкий по составу и свойствам к базальту. Этот слой называют также гранулито-базитовыми или симаническим (богат Si, Mg и Fe). Средняя плотность пород этого слоя 2,8–3,3 г/см3, а скорость распространения продольных сейсмических волн – 6,5–7,0 км/с, поперечных – 3,7 км/с. Мощность гранулито-базальтового слоя от 10–15 до 20 км в пределах платформ и до 20 – 35 км в некоторых горных сооружениях. Граница между «гранитным» и «базальтовым» слоями называется границей конрада (по имени немецкого ученого). В ряде случаев она выражена нечетко.
Геолого-геофизические данные, полученные при бурении уникальной сверхглубокой Кольской скважины (глубина более 12 км), позволяют по-новому рассматривать строение континентальной земной коры. В новой модели (Н.И. Павленкова), часть континентальной коры ниже осадочного слоя, в отличие от двухслойной модели, разделяется на 3 этажа: верхний, промежуточный и нижний, разделенные границами К1 и К2 (рис.78). граница К1 выделяется на глубине 10–15 км. Скорость продольных волн выше этой границы 5,9–6,3 км/с, а ниже, в промежуточном этаже, 6,4–6,5 км/с. достаточно отчетливая граница К2 – между промежуточным и нижним этажами, где скорость продольных волн составляет 6,8–7,0 км/с.
Верхний этаж состоит из вертикальнослоистой структуры, и отдельные блоки отличаются по составу и физическим параметрам. Промежуточному этажу свойственна тонкая субгоризонтальная расслоенность. В нем наблюдаются прослои с пониженными скоростями сейсмических волн, аномальные по плотности тела и зоны с повышенной электропроводностью. Это ослабленный слой, по которому возможны горизонтальные подвижки вещества.
В нижнем этаже, по мнению Н.И. Павленковой, имеются метаморфические породы гранулитовой фации, основные (габбро) или ультраосновные магматические породы, а в составе верхнего и промежуточного этажей преобладают кислые породы совместно с метаморфическими. По скорости сейсмических волн глобальными границами земной коры являются поверхность кристаллического фундамента коры (К0) и границы Мохо (М).
О кеаническая земная кора характерна для ложа Мирового океана. Она резко отличается от континентальной по составу и по мощности. Мощность океанической коры колеблется от 5 до 12 км и в среднем составляет 5 – 7 км. Состоит она из трех слоев. Верхний слой представлен рыхлыми морскими осадками мощностью 100 метров до 1 км. Скорость распространения сейсмических волн в нем не менее 3 км/с. Второй слой, располагается ниже. По данным бурения, он сложен базальтовыми лавами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность второго слоя – 1–3 км, а скорость распространения сейсмических волн 4 – 4,5 км/с. Третий слой мощностью 3,5 – 5 км сложен базитовыми и ультрабазитовыми породами (габбро и пироксениты), которые местами метаморфизованы до амфиболитов. Скорость сейсмических волн в этом слое составляет 6,3 – 7 км/с.
Таким образом, океанический тип земной коры, в отличие от континентального, характеризуется отсутствием «гранитного» слоя и значительно меньшей мощностью.
Считается, что вещество земной коры, совместно с веществом атмосферы и гидросферы, образовалось за счет плавления и выделения более легких компонентов из вещества верхней мантии.
Результаты химического анализа многочисленных образцов горных пород и минералов на глубине 16–20 км позволили определить среднее процентное содержание химических элементов в земной коре. Это содержание называется кларковым по имени американского ученого Ф.У. Кларка, который в 1889 году впервые опубликовал результаты по 6000 химических анализов различных горных пород.
Из анализа среднего содержания химических элементов в земной коре следует, что на долю трех легких элементов (вес,%) – кислорода (46,5), кремния (25,7) и алюминия (7,65) – приходится почти 80%. Следующие пять элементов – железо (6,24), кальций (5,79), магний (3,23), натрий (1,81) и калий (1,34) – составляют 18,4% массы земной коры. Из других элементов в земной коре содержатся (вес,%): Ti – 0.52; C – 0.46; H – 0.16; Mn – 0.12; S – 0.11. На все остальные элементы приходится около 0,37%.