Строение земной коры и её слои¶
Земная кора — это внешняя твёрдая оболочка Земли, верхняя часть литосферы, которая отделена от подстилающей мантии границей Мохоровичича (Мохо). Она сложена горными породами разного состава, возраста и происхождения и характеризуется слоистым строением. Мощность коры варьируется от 5–10 км под океанами до 30–70 км под материками, а её общая масса составляет около 2,8×10²² кг.
¶Общая характеристика и границы
Земная кора — самый верхний слой геосферы, на котором происходят все геологические процессы, формирующие рельеф. Нижней границей коры служит сейсмическая граница Мохоровичича, где скорость продольных сейсмических волн резко возрастает с 6,5–7,0 до 8,0–8,2 км/с. Это изменение связано со сменой состава пород: от кислых и основных пород коры к более плотным ультраосновным породам мантии (перидотитам).
В зависимости от строения и мощности выделяют три основных типа земной коры: континентальную (материковую), океаническую и промежуточную (субконтинентальную и субокеаническую). Каждый тип имеет собственный набор слоёв.
¶Континентальная земная кора
Континентальная кора — самый мощный и древний тип коры. Её средняя мощность составляет 35–45 км, под горными системами (Гималаи, Анды, Кавказ) она увеличивается до 70–75 км. Континентальная кора имеет трёхчленное строение и состоит из следующих слоёв:
¶Осадочный слой
Верхний слой, сложенный осадочными горными породами: глинами, песками, песчаниками, известняками, а также продуктами вулканической деятельности. Мощность осадочного слоя крайне непостоянна: от нуля на щитах (Балтийский, Канадский) до 20–25 км в краевых прогибах и впадинах (Прикаспийская впадина, Мексиканский залив). Осадочный слой содержит основные месторождения полезных ископаемых: нефти, природного газа, угля, солей, фосфоритов.
¶Гранитный (гранитно-метаморфический) слой
Средний слой континентальной коры, сложенный преимущественно гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами и другими метаморфическими породами. Его мощность достигает 15–20 км. Название «гранитный» условно, поскольку сейсмические скорости в этом слое (5,5–6,3 км/с) характерны для пород кислого состава, но в его составе присутствуют и древние вулканиты, и метаморфические образования. Гранитный слой обнажается на поверхности в пределах щитов древних платформ.
¶Базальтовый (гранулито-базитовый) слой
Нижний слой континентальной коры, мощность которого составляет 15–25 км. Он сложен породами основного состава — габбро, базальтами, гранулитами. Скорости сейсмических волн в этом слое достигают 6,5–7,2 км/с. Граница между гранитным и базальтовым слоями называется разделом Конрада; в отличие от границы Мохо, она выражена не повсеместно и часто отсутствует.
¶Океаническая земная кора
Океаническая кора значительно тоньше континентальной — её мощность составляет 5–10 км. Она моложе: возраст самых древних участков океанического дна не превышает 180–200 млн лет (юрский период), тогда как возраст континентальной коры достигает 4 млрд лет. Океаническая кора имеет двухчленное строение и состоит из трёх слоёв, которые часто объединяют в два основных:
¶Осадочный слой
Верхний, самый тонкий слой океанической коры. Его мощность варьируется от нуля в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов до 1–2 км у континентальных подножий. Осадки представлены глобигериновыми и радиоляриевыми илами, красной глубоководной глиной, железомарганцевыми конкрециями, вулканическим пеплом.
¶Базальтовый слой (слой 2)
Сложен подушечными и массивными базальтами, а также долеритами. Мощность этого слоя — 1,5–2,5 км. Он формируется в результате излияния магмы вдоль срединно-океанических хребтов.
¶Габбро-серпентинитовый слой (слой 3)
Нижний слой океанической коры, мощностью 3–5 км. Представлен кумулятивными габбро, серпентинизированными перидотитами и другими породами основного и ультраосновного состава. Этот слой формируется в магматической камере под осевой частью срединно-океанического хребта.
¶Переходные типы коры
Промежуточные типы коры встречаются в зонах перехода от континента к океану — на окраинных морях, островных дугах и континентальных окраинах. Субконтинентальная кора (мощность 20–30 км) характерна для островных дуг (Курильские, Японские острова) и имеет нечётко выраженный гранитный слой. Субокеаническая кора (мощность 10–20 км) встречается в глубоководных котловинах окраинных морей (Охотское, Японское моря) и характеризуется увеличенной мощностью осадочного слоя при отсутствии гранитного слоя.
¶Формирование и эволюция слоёв
Слои земной коры формируются в ходе длительных геологических процессов. Океаническая кора непрерывно создаётся в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов и поглощается в зонах субдукции, поэтому её возраст невелик. Континентальная кора формировалась на протяжении всей геологической истории Земли в результате магматической деятельности, метаморфизма и осадконакопления.
Гранитный слой континентальной коры образовался главным образом в архее и протерозое (4,0–0,5 млрд лет назад) в результате плавления базальтового слоя и мантийного вещества. Базальтовый слой пополняется за счёт внедрения основных магм в нижние горизонты коры.
¶Методы изучения
Основным методом изучения слоёв земной коры является сейсмическая томография и глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ). Эти методы позволяют определять мощность слоёв, скорость распространения сейсмических волн и, соответственно, состав пород. Дополнительно используются гравиметрические, магнитометрические и геоэлектрические исследования. Прямые данные о составе нижних слоёв коры получают при бурении сверхглубоких скважин: Кольской (глубина 12 262 м), КТБ-Оберпфальц (9101 м) и Саатлинской (8772 м), а также при изучении ксенолитов — обломков пород, вынесенных на поверхность при вулканических извержениях.
¶Значение изучения слоёв коры
Понимание слоистого строения земной коры имеет фундаментальное значение для геологии, тектоники и сейсмологии. Оно позволяет прогнозировать размещение месторождений полезных ископаемых, оценивать сейсмическую опасность, реконструировать историю геологического развития регионов и всей планеты. Изучение коры также важно для понимания глобального круговорота вещества и энергии в системе «кора — мантия — ядро».