logo
posobie-gumerova

2.2.2.1. Земная кора и современные представления о её строении

Земной корой называется оболочка между дневной поверхностью и границей Мохоровичича (или границей Мохо). В начале ХХ века югославский геофизик Мохоровичич обнаружил, что скорость прохождения сейсмических волн через горные породы земной коры и вещество мантии различна (соответственно, 6,7 км/сек. и 8,1 км/сек.). Тем самым, понятие «земная кора» получило конкретное научное обоснование. В предыдущих разделах использовались понятия «земная кора» и «литосфера» (каменная оболочка). Напомним, что они имеют разное содержание. Литосфера – наружная оболочка Земного шара, сложенная твердыми горными породами, в том числе породами ультраосновного состава, принадлежащими к верхней части верхней мантии. Земная кора – часть литосферы, лежащая выше границы Мохо.

В течение последних десятилетий ученые окончательно утвердились в представлении о блоковом строении литосферы и преобладании в ней горизонтальных перемещений. Блоки представляют собой литосферные плиты толщиной 80–90, реже до 120 км. В состав плит входят континенты Земли с примыкающими к ним частями океанических впадин (континентальные плиты) и участки океанического ложа (океанические плиты). Насчитывают восемь крупных и около полутора десятка мелких литосферных плит, которые медленно перемещаются по пластичному веществу верхней мантии – астеносфере. Например, Африканская и Индостанская плиты сближаются с Евроазиатской на 0,5 см в год в районе Гибралтара и на 6 см в год в районе Памира и Гималаев. Наибольшей скоростью дрейфа обладает Тихоокеанская плита к югу от острова Пасхи – около 15 см в год.

Выделяется два типа земной коры – континентальный и океанический. Земная кора континентального типа имеет трехслойное строение и значительную мощность (до 70 км). Верхний слой, состоящий из осадочных пород, имеет мощность от 0 до 15 км. Второй слой, исходя из химического состава и удельной плотности пород, условно называют «гранитным». В его составе, кроме пород гранитного ряда, встречаются магматические породы среднего состава и метаморфические породы. Мощность «гранитного» слоя в среднем составляет 30–40 км, увеличиваясь в горно-складчатых областях.

Нижележащие породы по удельной плотности близки базальтам, в силу чего этот слой получил название «базальтовый». Однако в ходе бурения Кольской сверхглубокой скважины ниже «гранитного» слоя базальты не были обнаружены. Залегающие там породы по химизму близки породам «гранитного» слоя, а их большая удельная плотность, по-видимому, обусловлена более высокой степенью метаморфизма. Таким образом, вопрос о «базальтовом» слое в составе земной коры континентального типа остается дискуссионным.

Океанический тип земной коры, характеризующийся двухслойным строением, слагает дно океанов. Здесь мощность коры резко сокращается, и вещество мантии подходит близко к поверхности. Мощность осадочного слоя не превышает 2–3 км, «гранитный» слой отсутствует. Мощность «базальтового» слоя составляет в среднем 5–6 км. Однако базальты слагают лишь его верхнюю часть, а ниже залегают магматические породы основного и ультраосновного состава. Таким образом, понятия «гранитный» и «базальтовый» слои, являются в значительной мере условными.

Каждый тип земной коры имеет специфические структуры. Континентальная земная кора имеет два типа основных структур: горно-складчатые пояса и платформы.Горно-складчатыепояса имеют большую протяженность (тысячи км), складчатое строение и вытянутую форму. Они располагаются между платформами или между платформой и океанической впадиной. Это тектонически активные зоны, где происходят землетрясения и возникают дизъюнктивные нарушения. Здесь проявляются орогенические тектонические движения. Примерами таких поясов являются Тихоокеанский пояс, Средиземноморский пояс, Урало-Монгольский пояс и т.д.

Платформы – это блоки земной коры изометричных очертаний, малоактивные в тектоническом отношении, так как здесь проявляются только эпейрогенические движения, скорости и амплитуды которых чрезвычайно малы. Платформы характеризуются двухэтажным строением. Нижний этаж – фундамент сложен древними метаморфизованными породами, смятыми в сложные складки и разбитыми глубинными разломами. В его состав входит множество гранитоидных интрузий. Верхний этаж – чехол состоит из молодых осадочных горизонтально залегающих пород. Сравнительно редко в составе чехла встречаются вулканические породы – так называемая «трапповая формация». Возраст платформ определяется временем завершения формирования фундамента. Различают древние платформы с докембрийским фундаментом и молодые – с палеозойским и мезозойским фундаментом. Основными структурами платформ являются щиты и плиты.Щит – часть платформы, где чехол отсутствует, а фундамент выходит на дневную поверхность.Плита– основная часть платформы, где фундамент перекрыт чехлом. В пределах плит выделяются пологие впадины фундамента –синеклизыи такие же поднятия –антеклизы.

Океаническая земная кора распространена в пределах океанических впадин, где выделяется два типа структур: океанические окраины и ложе океана.Океанические окраинынаиболее полно представлены в пределах Тихого океана и включают в себя:

Котловины окраинных морей(Берингового, Охотского, Японского и др.) располагаются у западного побережья Тихого океана и представляют собой крупные впадины глубиной 3–5 км.Островными дугами называются дугообразные цепи вулканических островов с потухшими или действующими вулканами, извергающими андезитовые или базальтовые лавы (Курильские, Японские, Алеутские острова).Глубоководные желоба – это узкие щели, располагающиеся у подножия островных дуг или молодых горно-складчатых сооружений (типа Анд), с глубинами 10–11 км. Они прослежены только в Тихом океане и имеют ширину около 100 км при протяженности в тысячи километров. Примером может служить Алеутский желоб протяженностью 2900 км. Глубоководные желоба образуют кольцо вокруг Тихого океана – это зоны наибольшего количества землетрясений (сейсмофокальные зоны). С этими же зонами связаны проявления подводного вулканизма – «огненное кольцо Тихого океана». В глубоководных желобах океаническая кора, как более тяжелая, опускается под континентальную и там переплавляется. Этот процесс называетсясубдукцией, а зоны её проявления – зонами субдукции.

Ложе Мирового океана,как упоминалось выше, характеризуется двумя крупными структурными элементами: океаническими платформами и срединно-океаническими хребтами. Океанические платформы – это огромные тектонически пассивные области, характеризующиеся равнинно-холмистым рельефом дна с глубинами до 4–6 км. Срединно-океанические хребты, напротив, отличаются высокой тектонической активностью. В рельефе они представляют собой горные цепи, возвышающиеся над окружающей равниной на 3 км. Впервые срединно-океанический хребет был обнаружен эхолотированием в Атлантическом океане в 1972 году (рис. 27). При дальнейших исследованиях оказалось, что он является лишь час-

Рис. 27. Срединно-океанический хребет Атлантического океана.

По рисунку Беранна (Национальное географическое общество, США)

тью системы срединно-океанических хребтов, протяженностью около 80000 км, опоясывающей весь Земной шар. В осевой части хребтов прослеживаются узкие долины, глубиной 3–5 км, отличающиеся повышенным значением теплового поля, высокой тектонической и вулканической активностью. Эти долины называются рифтовыми и считаются зонами раздвижения (спрединга) литосферных плит. Скорость раздвижения составляет от 1 до 10 см в год. Рифтовые системы есть не только в океанах, но и на континентах. Поперек осевой части срединно-океанические хребты рассечены трансформными разломами со сдвиговыми деформациями блоков.

Гипотезу дрейфа материковв 1910 году сформулировал геофизик Альфред Вегенер. В своей книге «Дрейф континентов» он доказывал, что в геологическом прошлом все материки были объединены в единый суперматерик Пангею (рис. 28 а), который затем распался. В дальнейшем распад материков продолжался, и они, удаляясь друг от друга, оказались разделенными впадинами молодых растущих, океанов (рис. 28 б). Гипотеза Вегенера сначала имела успех, а затем была отвергнута и даже высмеивалась некоторыми учеными. О ней вспомнили в конце 60-х годов прошлого века, когда в результате изучения нама-

а

Рис. 28. Передвижение континентов в прошлые геологические эпохи

(согласно гипотезе А. Вегенера)

б

гниченности океанических базальтов была выдвинута гипотеза разрастания океанического дна. Выше уже упоминалось, что по обе стороны срединно-океанического хребта находятся параллельные ему полосы одинаково намагниченных пород. По мнению сторонников данной гипотезы, в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов выплавляется новая океаническая кора, наращивающая океанические литосферные плиты. Последние движутся по направлению к глубоководным желобам, где, погружаясь под континентальные плиты, переплавляются, питая многочисленные андезитовые вулканы(зоны субдукции). Зоны, где выплавляется молодая кора, называютсязонами спрединга (рис. 29). В качестве доказательства справедливости гипотезы разрастания океанического дна, её сторонники приводят тот факт, что в океанах не обнаружено пород древнее 65 млн лет. В настоящее время большинство ученых признает факт горизонтальных перемещений литосферных плит. Это направление получило названиемобилизм. Доказательством правомерности мобилистских воззрений явились находки на разных континентах остатков одних и тех же древних вымерших организмов. Часть исследователей по-прежнему отрицает возможность любых перемещений литосферных плит в горизонтальном направлении. Эта концепция называется «фиксизм».

Рис. 29. Схема строения коры и верхней мантии.

Базальтовая океаническая кора формируется в срединно–океанических хребтах, питаемых поднимающейся магмой, и погружается у океанических желобов в мантию вдоль наклонных зон субдукции – зон Беньоффа. Там она подвергается частичному плавлению, питая андезитовые вулканы островных дуг