Вещественный состав земной коры

АННОТАЦИЯ.

Работа посвящена вопросам, связанным со строением и составом земной коры. Изложены общие сведения о земной коре: типы, строение, минеральный  состав, мощность. Приведены сведения о тектонических структурах земной коры. Раскрыты понятия о геосинклиналях как процесса связанного с формированием складчатых горных сооружений. Вкратце изложена теория литосферных плит.

 

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение______________________________________________________4

Глава 1. Строение и мощность земной коры________________________5

1.1Типы земной коры______________________________________9

1.2 Тектонические структуры земной коры___________________14

Глава 2. Вещественный состав земной коры_______________________20

2.1 Классификация горных  пород___________________________23

Заключение___________________________________________________28

Список литературы_____________________________________________29

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

По сравнению с размерами  земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и  до сих пор наиболее загадочное образование  нашей планеты. Главнейшая особенность  коры в том, что она служит пограничным  слоем между земным шаром и  окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя  стихиями мироздания – космосом и  веществом планеты – постоянно  происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы  этих процессов в значительной степени  сохранились.

Основными целями работы является:

• рассмотреть основные типы земной коры и её составляющие;
• определить тектонические структуры земной коры;
• рассмотреть минеральный состав земной коры и горных пород.

 

 

Глава 1. Строение и мощность земной коры.

 

Первые представления  о существовании земной коры были высказаны 

английским физиком У.Гильбертом в 1600 г. Им было предложено делить недра  Земли на две неравные части: кору или скорлупу и твёрдое ядро.

Развитие этих идей содержится в трудах Л.Декарта, Г.Лейбница,

Ж.Бюффона, М.В.Ломоносова и многих других, зарубежных и

отечественных учёных. В начале исследование земной коры было

ориентировано на изучение земной коры континентов. Поэтому первые модели коры отражали особенности строения коры континентального типа.

Термин «земная кора»  был введен в географическую науку  австрийским геологом Э. Зюссом в 1881 г. (8) Помимо этого термина данный слой имеет и другое название – сиаль, составленное из первых букв наиболее распространенных здесь элементов – кремния (silicium, 26%) и алюминия (aluminium, 7,45%).

В первой половине XX века изучение строения недр стало проводиться  с 

использованием сейсмологии и сейсмики. Анализируя характер

сейсмических волн от землетрясения в Хорватии в 1909 г., сейсмолог А.Мохоровичич, как уже указывалось, выделил чётко прослеживающуюся сейсмическую границу на глубине порядка 50 км, которую он определил как подошву земной коры (поверхность Мохоровичича, Мохо, или М).

В 1925 г. В.Конрад зафиксировал выше границы Мохоровичича ещё 

одну поверхность раздела  внутри коры, которая также получила его имя - поверхность Конрада, или поверхность К - граница между “гранитным” и “базальтовым” слоями является раздел Конрада.

Учёным было предложено верхний  слой коры мощностью порядка 12 км называть “гранитным слоем”, а нижний мощностью 25 км – “базальтовым”. Появилась первая двухслойная модель строения земной коры. Дальнейшие исследования позволили измерить мощность коры в разных областях континентов. Было установлено, что в низменных районах она составляет 35 ÷ 45 км, а в горных возрастает до 50 ÷ 60 км (максимальная мощность коры - 75 км зафиксирована на Памире). Такое утолщение земной коры Б.Гутенбергом было названо «корнями гор».

Установлено было также, что  гранитный слой имеет скорость сейсмических волн 5 ÷ 6 км/с, свойственную для гранитов, а нижний - 6 ÷ 7 км/с, характерную для базальтов. Земную кору, состоящую из гранитного и базальтового слоёв, назвали консолидированной корой, на которой располагается ещё один, верхний, осадочный слой. Его мощность варьировала в пределах 0 ÷ 5-6 км (максимальная мощность осадочного слоя достигает 20 ÷ 25 км).

Новый шаг в изучении строения земной коры континентов сделан в 

результате внедрения  мощных взрывных источников сейсмических волн.

В 1954 г. Г.А. Гамбурцевым был разработан метод глубокого сейсмического зондирования (ГСЗ), позволивший «просветить» недра Земли до глубины в 100 км.

Сейсмические исследования стали проводить по специальным профилям, что позволило получать учёным непрерывную информацию о строении земной коры. Сейсморазведка проводилась в прибрежных зонах морей и океанов, а в начале 60-ых годов начались глобальные исследования этим методом дна Мирового океана. Было научно обосновано представление о существовании двух принципиально различных типов коры: континентальной и океанической.

Материалы ГСЗ позволили советским геофизикам (Ю.Н.Годин,

Н.И.Павлинкова, Н.К.Булин и др.) опровергнуть представления о

существовании повсеместно  выдержанной поверхности Конрада. Это было подтверждено и бурением Кольской сверхглубокой скважины, которая  не вскрыла подошву гранитного слоя на глубине, указанной геофизиками.

Стали развиваться представления  о существовании нескольких поверхностей раздела типа поверхности Конрада, положения которых определялись не столько сменой состава кристаллических пород, сколько различной степенью их метаморфизма. Высказывались мысли о том, что в составе гранитного и базальтового слоёв земной коры существенную роль играют метаморфические породы (Ю.Н.Годин, И.А.Резанов, В.В.Белоусов и др.).

Увеличение скорости сейсмических волн объяснялось возрастанием

основности пород и  большой степенью их метаморфизма. Таким образом, в составе “гранитного” слоя должны находиться не только гранитоиды, но и метаморфические породы (типа гнейсов, слюдистых сланцев и т.д.),

возникшие из первично осадочных отложений. Слой стали называть

гранито-метаморфическим, или  гранито-гнейсовым. Под ним понималась

совокупность магматических  и осадочно-метаморфических пород, состав и фазовое состояние которых  обуславливают физические параметры, близкие к таковым у неизмененных гранитов или гранитоидов, т.е. плотность  порядка 2,58 ÷ 2,64 г/см и пластовая  скорость 5,5 ÷ 6,3 км/с.

В составе “базальтового” слоя допускалось наличие пород глубокой

(гранулитовой) стадии метаморфизма. Его стали именовать гранулито-базитовым, гранулито-эклогитовым, и понимать под ним совокупность магматических и метаморфизованных пород среднего, основного или близкого к ним состава, имеющих физические параметры: плотность 2,8 ÷ 3,1 г/см, пластовую скорость 6,6 ÷ 7,4 км/с. Судя по экспериментальным данным, обломкам (ксенолитам) глубинных пород из трубок взрыва, этот слой может быть сложен гранулитами, габброидами, основными гнейсами и эклогитоподобными породами.

Термины “гранитный” и “базальтовый” слой остались в обращении, но их брали в кавычки, подчеркивая тем самым условность их состава и названия.

Современный этап развития представлений о строении земной коры

континентов начался в 80-ые годы прошлого столетия и характеризуется созданием трехслойной модели консолидированной коры. Исследования ряда отечественных (Н.И.Павленкова, И.П.Косминская) и зарубежных (С.Мюеллер) учёных доказали, что в строении земной коры континентов кроме осадочного слоя, необходимо выделить, по крайней мере, три, а не два, слоя: верхний, средний и нижний (рис. 1).

Верхний слой, мощностью 8 ÷ 15 км, отмечается нарастанием скорости

сейсмических волн с глубиной, блоковостью строения, наличием

сравнительно многочисленных трещин и разломов. Подошва слоя со

скоростями 6,1 ÷ 6,5 км/с определяется как граница К . По мнению ряда

учёных, верхний слой консолидированной коры соответствует гранитно-метаморфическому слою в двуслойной модели коры.

Второй (средний) слой до глубин 20 ÷ 25 км (иногда до 30 км)

характеризуется некоторым  снижением скорости упругих волн (порядка 6,4 км/с), отсутствием градиентов скоростей. Его подошва выделяется как граница К. Считается, что второй слой сложен породами типа базальтов, поэтому его можно отождествлять с “базальтовым” слоем коры.

 

 

Рис.1 Скоростные колонки  для основных структурных

элементов материков (по Н.И.Павленковой).

1 - осадочный слой; 2-4 - слои консолидированной коры (2 - верхний, 3 - средний, 4 - нижний); 5 и 6 - мантия.

 

 

Третий (нижний) слой, прослеживающийся до подошвы коры,

высокоскоростной (6,8 ÷ 7,7 км/с). Для него присуща тонкая расслоенность  и увеличение с глубиной градиента скорости. Он представлен ультраосновными породами, поэтому его нельзя относить к «базальтовому» слою коры. Есть предположения, что нижний слой коры является продуктом преобразования вещества верхней мантии, своеобразной зоной выветривания мантии (Н.И.Павленкова). В классической модели строения коры средний и нижний слои составляют гранулито-базитовый слой.

Строение и мощности земной коры в пределах различных областей

континентов несколько варьируют. Так для земной коры, глубоких

платформенных впадин и передовых прогибов характерны следующие особенности строения: большая мощность осадочного слоя (до половины мощности всей коры); более тонкая и более высокоскоростная, чем на других участках платформ, консолидированная кора; приподнятое положение поверхности М. Часто в их пределах выклинивается или резко утончается верхний («гранитный») слой консолидированной коры, существенно сокращается мощность и среднего слоя.

 

1. Типы земной коры.

 

Континентальная кора развита под  континентами и, как уже говорилось, имеет разную мощность. В пределах платформенных областей, соответствующих континентальным равнинам, это 35-40 км, в молодых горных сооружениях - 55-70 км. Максимальная мощность земной коры - 70-75 км - установлена под Гималаями и Андами. В континентальной коре выделяются две толщи: верхняя - осадочная и нижняя - консолидированная кора. В консолидированной коре присутствуют два разноскоростных слоя: верхний гранито-метаморфический, сложенный гранитами и гнейсами, и нижний гранулитово-базитовый, сложенный высокометаморфизированными основными породами типа габбро или ультраосновными магматическими породами. Гранито-метаморфический слой изучен по кернам сверхглубоких скважин; гранулитово-базитовый - по геофизическим данным и результатам драгирования, что все еще делает его существование гипотетическим.

В нижней части верхнего слоя обнаруживается зона ослабленных пород, по составу  и сейсмическим характеристикам  мало чем отличающаяся от него. Причина  ее возникновения - метаморфизм пород  и их разуплотнение за счет потери конституционной воды. Вполне вероятно, что породы гранулитово-базитового слоя - это все те же породы, но еще  более высоко метаморфизированные.

Параллельно с развитием  представлений о строении коры континентов  в 

последние 40 лет существенно прояснилось строение и состав океанической коры. Это стало возможным благодаря целенаправленным исследованиям Мирового океана, включая глубоководное бурение. Установлено, что океаническая кора по своему строению принципиально отличается от континентальной. Она состоит из трёх слоев: первого - осадочного, второго – базальтового, и третьего - габбро-серпентинитового (рис. 2).

 

 

Рис.2 Сейсмический разрез через  экваториальную Атлантику (по Р.Лейдену, Р.Шеридану, М.Эвингу).

1 – 3 - слои океанической  коры (1 0 осадочный, 2 – базальтовый, 3 – габбро-серпентинитовый); 4 –  мантия; 5 – скорости сейсмических  волн, км/с

 

Первый (осадочный) слой с  поверхности покрывает дно морей  и океанов. Плотность осадков составляет около 2 г/см³. Скорость распространения сейсмических волн варьирует от 1,5 до 2,5 км/с. Образование осадочного слоя океанов происходит, главным образом, за счёт выноса осадочных веществ реками с континентов (19,5 млрд. т в год), собственного океанического осадконакопления (1,8 млрд. т в год) и вулканической деятельности (1,7 млрд. т в год). В меньшем масштабе осадочный материал поставляется в Мировой океан ледниками, морской абразией, деятельностью ветра. Мощности слоя сильно варьируют. На участках крутого уклона дна (уступы материкового склона, склоны подводных поднятий и гор) осадки под действием силы тяжести соскальзывают, обнажая породы второго и третьего слоев. Однако на большей части океанического дна осадочный слой присутствует.

Наименьшая мощность его  наблюдается в пределах срединно-океанических хребтов. Обычно осадки (не более 100 м) заполняют карманы между горными пиками. На самих вершинах они, как правило, отсутствуют, иногда располагаясь на них в виде своеобразных шапок. Дно рифтовой долины, сложенное базальтовыми породами, покрыто тонким слоем преимущественно органогенных осадков. В пределах океанического ложа мощность осадочного слоя не превышает 500 м. Осадки распределены равномерно, возрастая до нескольких километров по направлению к континентам и в глубоководных желобах.

Аномально высокие мощности осадочного слоя установлены по перифериям океанов. Так, в пределах материковой окраины Атлантического океана выявлены мощные осадочные тела (линзы), вытянутые вдоль подножия континентального склона субпараллельно береговой линии.

Мощность осадков превышает 10 км, их строение осложнено

солянокупольной тектоникой. Столь же внушительные мощности осадочного слоя отмечаются и в котловинах окраинных морей Переходной зоны (Охотское, Японское и другие моря). В состав слоя входят глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные пелагические осадки. Ближе к континентам появляются примеси обломочного материала, сносимого с суши (гемипелагические осадки).