Состав земной коры¶

Земная кора — это внешняя твёрдая оболочка Земли, верхняя часть литосферы, отделённая от нижележащей мантии границей Мохоровичича (Мохо). Она сложена горными породами, которые, в свою очередь, состоят из минералов — природных химических соединений и самородных элементов. Состав коры неоднороден и различается в зависимости от её типа, что обусловлено геологической историей и процессами, формирующими планету.

¶Химический состав

В химическом отношении земная кора почти наполовину состоит из кислорода, который связан в силикатах и оксидах. Средний элементный состав континентальной коры (по массе) включает всего восемь основных элементов, на долю которых приходится около 98–99 %:

• Кислород (O) — 46–47 %
• Кремний (Si) — 26–28 %
• Алюминий (Al) — 8 %
• Железо (Fe) — 5–6 %
• Кальций (Ca) — 3,6 %
• Натрий (Na) — 2,8 %
• Калий (K) — 2,6 %
• Магний (Mg) — 2,1 %

Остальные элементы периодической таблицы присутствуют в количестве долей процента и менее. Из-за преобладания кислорода и кремния кору часто называют «сиалической» оболочкой (по первым буквам латинских названий Si и Al — sial), в отличие от мантии, обогащённой магнием и железом (sima).

¶Минеральный состав

Свободный кислород в коре отсутствует — он входит в состав минералов. Основными породообразующими минералами земной коры являются:

• Полевые шпаты (плагиоклазы и калиевые шпаты) — самая распространённая группа, составляющая около 50–60 % объёма коры.
• Кварц (SiO₂) — около 12 %.
• Слюды (биотит, мусковита) — около 5 %.
• Амфиболы (например, роговая обманка) — около 5 %.
• Пироксены (авгит, гиперстен) — около 11 %.
• Оливин — до 3 %, преимущественно в основных породах.
• Глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит) — характерны для осадочного чехла.
• Карбонаты (кальцит, доломит) — слагают известняки и доломиты.

Второстепенные и акцессорные минералы (циркон, апатит, магнетит, ильменит, сульфиды) встречаются в небольших количествах, но имеют важное значение как индикаторы условий образования пород и источники полезных ископаемых.

¶Типы земной коры и их строение

Различают два основных типа земной коры: континентальную и океаническую. Промежуточное положение занимает субконтинентальная кора островных дуг и окраинных морей.

¶Континентальная кора

Континентальная кора мощностью от 30–40 км на равнинах до 70–75 км под горными системами (например, под Гималаями и Андами). Она имеет трёхслойное строение:

• Осадочный слой — прерывистый, мощностью от 0 до 15–20 км. Сложен осадочными породами (пески, глины, известняки), а также вулканическими туфами.
• «Гранитный» (гранитно-метаморфический) слой — сложен метаморфическими и магматическими породами кислого состава: гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами. Мощность 15–30 км. Название условно, так как сейсмические скорости в этом слое соответствуют не только гранитам, но и другим породам со скоростью продольных волн 5,5–6,3 км/с.
• «Базальтовый» (гранулито-базитовый) слой — нижний, мощностью 15–35 км. Представлен породами основного состава: габбро, гранулитами, амфиболитами. Скорости сейсмических волн — 6,5–7,2 км/с.

Возраст древнейших участков континентальной коры (кратонов) достигает 3,8–4,0 млрд лет.

¶Океаническая кора

Океаническая кора значительно тоньше — 5–10 км. Она имеет трёхслойное строение, но принципиально иное:

• Слой 1 (осадочный) — мощность от 0 до 1–2 км. Вблизи континентов осадки накапливаются в большем объёме, в центральных частях океанов их мощность минимальна.
• Слой 2 (базальтовый) — сложен подушечными базальтами и дайками долеритов. Мощность 1,5–2,5 км.
• Слой 3 (габбро-серпентинитовый) — представлен габбро, габбро-норитами и серпентинизированными перидотитами. Мощность 3–5 км.

Океаническая кора формируется в зонах спрединга (срединно-океанических хребтах) и постоянно обновляется: её максимальный возраст не превышает 180–200 млн лет (юра), тогда как континентальная кора сохраняется миллиарды лет.

¶Горные породы как основа коры

Горные породы, слагающие кору, делятся на три генетические группы:

• Магматические — образовались при застывании магмы: интрузивные (гранит, габбро, диорит) и эффузивные (базальт, андезит, риолит).
• Осадочные — продукты разрушения и переотложения: обломочные (песок, глина, гравий), хемогенные (известняк, соль, гипс) и органогенные (мел, торф, уголь).
• Метаморфические — изменённые под действием температуры и давления: гнейс, мрамор, кварцит, сланцы.

Соотношение этих групп различно: в верхней части континентальной коры преобладают осадочные породы, на глубине — метаморфические и магматические; океаническая кора практически полностью состоит из магматических пород основного состава с тонким осадочным покровом.

¶Элементы-примеси и редкие металлы

Помимо главных элементов, в земной коре присутствуют редкие и рассеянные элементы: литий, бериллий, цирконий, редкоземельные элементы, уран, торий, золото, серебро, платиноиды. Их концентрации измеряются в кларках — средних содержаниях в земной коре. Так, кларк золота составляет около 4×10⁻⁷ %, урана — 2,5×10⁻⁴ %. Несмотря на низкие средние значения, в результате геологических процессов эти элементы образуют промышленные месторождения.

¶Значение состава коры

Состав земной коры определяет распределение полезных ископаемых: руды металлов, нефть, газ, уголь, строительные материалы. Знание состава коры лежит в основе геологоразведки, прогнозирования землетрясений и понимания глобальных геохимических циклов (углерода, серы, фосфора). Кроме того, состав коры влияет на плодородие почв, химический состав природных вод и ландшафтные особенности территорий.