Состав континентальной земной коры. Толщина земной коры и ее связь с рельефом дна океанов
Земная кора, или геосфера является наружной твердой оболочкой Земли. Под корой расположена мантия, отличающаяся от нее по составу и физическим свойствам. Структура мантии более плотная, так как содержит, в основном, тугоплавкие компоненты. Разграничивает мантию с корой граница Мохоровичича, или Мохо, на которой скорость сейсмических волн резко повышается. Большая часть коры снаружи покрыта гидросферой, меньшая граничит с атмосферным воздухом. В соответствии с этим, различают земную кору океанического и материкового типов, имеющих разное строение. Общая масса земной коры, по оценкам ученых, составляет всего 0,5% от общей массы планеты.
Строение и состав
В составе океанической коры преобладает базальтовый слой. По теории тектоники плит, кора этого типа формируется постоянно в срединно-океанических хребтах, затем отходит от них и поглощается в мантию в областях субдукции. Поэтому океаническая кора считается относительно молодой. В разных географических зонах толщина океанической земной коры варьирует от 5 до 7 км. Она состоит из базальтового и осадочного слоев. Толщина ее практически не изменяется с течением времени потому, что зависит от количества расплава, выделившегося из мантии в областях срединно-океанических хребтов. Также частично толщина океанической земной коры определяется толщиной осадочного слоя на дне океанов и морей. Толщина земной коры увеличивается по мере удаления от участков срединно-океанических хребтов.Для материковой (континентальной) коры характерно трехслойное строение. Верхний слой представляет собой покров осадочных пород, местами прерывающийся. Этот покров хорошо развит, однако редко достигает большой мощности. Средний гранитный слой континентальной коры составляет большую часть всей коры. Он состоит из гнейсов и гранита, имеет низкую плотность и древнюю историю образования. Большая доля массы этих пород сформировалась около 3 млрд. лет назад. Нижний базальтовый слой состоит из метаморфических пород – гранулитов и похожих веществ. Средняя мощность континентальной коры составляет около 35 км, максимальная под горными хребтами – 70-75 км. В состав коры данного вида входит множество химических элементов и их соединений. Примерно половина массы приходится на кислород, четверть – на кремний, остальная доля - на Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba.
В переходной зоне от материков к океанам образовалась кора переходного (промежуточного) типа (субокеаническая или субконтинентальная). Переходная кора характеризуется сложным сочетанием признаков земной коры двух вышеописанных типов. Кора промежуточного типа соответствует таким областям, как шельф, островные дуги, океанические хребты.
В подавляющем большинстве областей земная кора находится в состоянии относительного изостатичекого равновесия. Нарушение изостатической компенсации наблюдается на вулканических островах, океанических впадинах, островных дугах. Здесь земная кора постоянно подвержена тектоническим движениям. Крупные разломы земной коры можно рассматривать как итог сдвига тектонических плит в областях их стыков. В строении коры различают сравнительно спокойные области (платформы) и подвижные (складчатые пояса).
Похожие материалы:
Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40-50 км, под океанами -5-10 км и составляет всего около 1% массы Земли.
Восемь элементов - кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий - образовывают 99,5% земной коры.
На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического», двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного пласта нет. Различают также переходный тип земной коры (островно-дуговые зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например ).
Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями — свыше 75 км), среднюю - в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной - 35-40, в границах Русской платформы - 30-35), а наименьшую-в центральных районах океанов (5-7 км).
Преобладающая часть земной поверхности - это равнины континентов и океанического дна Континенты окружены шельфом — мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной близко SO км, которая после резкого обрывчатого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км). Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположенная на северной и западной окраинах .
Земная кора формировалась постепенно: сначала был сформирован базальтовый слой, затем — гранитный, осадочный слой продолжает формироваться и в настоящее время.
Глубинные толщи литосферы, которые исследуют геофизическими методами, имеют довольно сложную и еще недостаточно изученное строение, также, как мантия и ядро Земли. Но уже известно, что с глубиной плотность пород возрастает, и если на поверхности она составляет в среднем 2,3-2,7 г/см3, то на глубине близко 400 км — 3,5 г/см3, а на глубине 2900 км (граница мантии и внешнего ядра) — 5,6 г/см3. В центре ядра, где давление достигает 3,5 тыс. т/см2, она увеличивается до 13-17 г/см3. Установлен также и характер возрастания глубинной температуры Земли. На глубине 100 км она составляет приблизительно 1300 К, на глубине близко 3000 км -4800 К, а в центре земного ядра - 6900 К.
Преобладающая часть вещества Земли находится в твердом состоянии, но на границе земной коры и верхней мантии (глубины 100-150 км) залегает толща смягченных, тестообразных горных пород. Эта толща (100-150 км) называется астеносферой. Геофизики считают, что в разреженном состоянии могут находиться и другие участки Земли (за счет разуплотнения, активного радиораспада пород и т.п.), в частности — зона внешнего ядра. Внутреннее ядро находится в металлической фазе, но относительно его вещественного состава единого мнения на сегодня нет.
Толщина земной коры
Есть два типа земной коры - океаническая кора и континентальная кора. Континентальная кора состоит в основном из светлых гранитных пород. Океаническая кора состоит из темных базальтовых пород. Одно из основных отличий между ними в плотности. Континентальная кора имеет среднюю плотность 2,6 г/см3, тогда как океаническая кора - 3 г/см3. В связи с этим средняя высота континентов составляет 600 метров над уровнем моря, средняя высота (глубина) океанического дна - 3000 метров ниже уровня моря.
Средняя толщина земной коры в океане - 5-10 километров. Средняя толщина континентальной земной коры - 35 километров, но может доходить до 70 километров.
Толщина земной коры неодинаковая на всех участках земли. Минимальная толщина под морями и океанами - в пределах 5 километров. А максимальная - на материковой части и может достигать и 70 километров (это в горных областях).
По сведениям, а точнее предположениям научного сообщества толщина земной коры на разных участках земли от 7 до 70 километров. Под океанами в местах вулканической активности кора тоньше, на суше толще.
Земная кора это даже нетонкая корочка, это пленка, подобная той, что образуется на кипяченном молоке и предохраняет это молоко от быстрого остывания. Стоит порвать эту пленку и молоко моментально становится холодным. Так и земная кора предохраняет Землю от напрасной траты внутреннего тепла, которое пока существует, дарит жизнь всем обитателям планеты. Толщина земной коры равна 35-70 километров под материками и всего 7-10 километров в океане. Неудивительно, что подводных вулканов в разы больше чем вулканов на материках. Диаметр Земли больше 12 тысяч километров, так что же такое кора, как не тонкая пленка?
Толщина земной коры не равномерная, они меняется от 5 до 130 километров.Самая тонкая часть находится на дне океана, самая широкая, как можно догадаться, в горах. Можно посчитать среднюю длину, сложив 5 и 130 и затем поделив пополам. Получится 67,5 км. Но это достаточно условно.
Наша Земля покрыта корой, словно огромной скорлупой, состоящей из горных порд. Внутренние силы необыкновенной мощности постоянно изменяют е поверхность: формируются новые океаны, поднимаются горы, разверзаются огромные бездны. Земная кора деформируется вследствие землетрясений и извержений вулканов. производились замеры толщины земной коры. Таким образом, толщина земной коры под океаном оказалась равной 5 км, под материками ее толщина достигает 30-40 км, а под высокими горами, на суше - 60-70 км.
Толщина земной коры не постоянная величина. Она отличается в разных районах земного шара. Например в океанических областях она составляет несколько километров, а в горных районах материков доходит до нескольких десятков километров.
Из теории, существующей уже более 300 лет следует, что нынешние континенты в сво время слились и образовался один гигантский материк, которому исследователи дали имя - Пангея (от греч. вся земля). Из за до сих пор не выясненных причин, где то 200 миллионов лет назад, Пангея снова стала дробиться. Сначала северная половина Пангеи (из которой потом образовались Европа,Северная Америка, и часть Азии) отошла от южной (включавшей Австралию, Южную Америку, Индию, Антарктиду и Африку). Затем стали образовываться новые гигантские трещины, называемые рифтами, и эти два массива суши разбились на современные континенты.
Двигаясь вместе с литосферными плитами, эти массивы постепенно заняли положение, которое мы видим сегодня. Впрочем, материки продолжают двигаться и в наше время. Европа и Северная Америка незаметно, удаляются друг от друга. Следовательно расширяется Атлантический океан. А Красное море находится в молодой ещ рифтовой зоне земной коры, и со временем скорее всего станет океаном, возможно шире Атлантического, при условии, что на его дно будет продолжать изливаться из недр Земли новый вулканический материал.
Я не буду переделывать текст. Просто для тех двоечников, что ставят минусы дам ссылку на Географический сайт. Процитирую только несколько абзацев:
Континентальную кору пониженной мощности (менее 30 км), с менее четко выраженным гранитным слоем иногда называют субконтинентальной. Сейсмические разделы в коре нередко являются границами зон регионального метаморфизма или зонами повышенного дробления и проницаемости пород, а не смены их состава. Океаническая земная кора имеет толщину до 5-10 км. В современное геологическое время она находится под морскими водами, если их глубина больше 3,5 км, и подразделяется на три слоя: верхний (менее 1 км) осадочный, средний в основном базальтовый, и нижний, сложенный габбро, серпентинитами ультраосновными породами с содержанием кремнезма менее 40 %......
Просьба к Двоечникам: ознакомиться и заполнить пробел в школьном образовании.
Толщина земной коры в разных местах Земли разная. Так, под океаном толщина земной коры составляет 5 километров как минимум. Несмотря на свое название, кора довольно-таки толстая. Где-то есть и 70 километров (это там, где горы).
Земная кора представляет из себя тврдую оболочку (геосферу), уже ниже земной коры находится мантия. Вся масса земной коры составляет всего лишь около 0,5% от общей массы планеты. Толщина земной коры на разных участках земли разная, от 5-7 километров до 120-130 километров.
Нельзя назвать точную величину толщины земной коры, которая бы была одинакова для всех участков земной поверхности. Дело в том, что она различна для материков и океанов. Толщина земной коры под океаном составляет 5-10 километров, причем она уменьшается вместе с глубиной. Средняя же толщина земной коры на материках составляет 35-45 километров,а в горных областях достигает величины в 70 километров.
– ограничена поверхностью суши или дном Мирового океана. Имеет она и геофизическую границу, которой является раздел Мохо . Граница характеризуется тем, что здесь резко нарастают скорости сейсмических волн. Установил её в $1909$ г. хорватский ученый А. Мохоровичич ($1857$-$1936$).
Земную кору слагают осадочные, магматические и метаморфические горные породы, а по составу в ней выделяется три слоя . Горные породы осадочного происхождения, разрушенный материал которых переотложился в нижние слои и образовал осадочный слой земной коры, покрывает всю поверхность планеты. В некоторых местах он очень тонкий и, возможно, прерывается. В других местах он достигает мощности нескольких километров. Осадочными являются глина, известняк, мел, песчаник и др. Образуются они путем осаждения веществ в воде и на суше, лежат обычно пластами. По осадочным породам можно узнать о существовавших на планете природных условиях, поэтому геологи их называют страницами истории Земли . Осадочные породы подразделяются на органогенные , которые образуются путем накопления останков животных и растений и неорганогенные , которые в свою очередь подразделяются на обломочные и хемогенные .
Обломочные породы являются продуктом выветривания, а хемогенные – результат осаждения веществ, растворенных в воде морей и озер.
Магматические породы слагают гранитный слой земной коры. Образовались эти породы в результате застывания расплавленной магмы. На континентах мощность этого слоя $15$-$20$ км, он совсем отсутствует или очень сильно сокращается под океанами.
Магматическое вещество, но бедное кремнеземом слагает базальтовый слой, имеющий большой удельный вес. Слой этот хорошо развит в основании земной коры всех областей планеты.
Вертикальная структура и мощность земной коры различны, поэтому выделяют несколько её типов. По простой классификации существует океаническая и материковая земная кора.
Материковая земная кора
Материковая или континентальная кора отличается от океанической коры толщиной и устройством . Континентальная кора расположена под материками, но её край не совпадает с береговой линией. С точки зрения геологии настоящим материком является вся площадь сплошной материковой коры. Тогда получается, что геологические материки больше географических материков. Прибрежные зоны материков, называемые шельфом – это есть временно залитые морем части материков. Такие моря как Белое, Восточно-Сибирское, Азовское – расположены на материковом шельфе.
В континентальной земной коре выделяются три слоя :
- Верхний слой – осадочный;
- Средний слой – гранитный;
- Нижний слой – базальтовый.
Под молодыми горами такой тип коры имеет толщину$ 75$ км, под равнинами – до $45$ км, а под островными дугами – до $25$ км. Верхний осадочный слой материковой коры формируется глинистыми отложениями и карбонатами мелководных морских бассейнов и грубообломочными фациями в краевых прогибах, а также на пассивных окраинах континентов атлантического типа.
Вторгшаяся в трещины земной коры магма сформировала гранитный слой в составе которого есть кремнезем, алюминий и другие минералы. Толщина гранитного слоя может доходить до $25$ км. Слой этот очень древний и имеет солидный возраст – $3$ млрд. лет. Между гранитным и базальтовым слоем, на глубине до $20$ км, прослеживается граница Конрада . Она характеризуется тем, что скорость распространения продольных сейсмических волн здесь увеличивается, на $0,5$ км/сек.
Формирование базальтового слоя произошло в результате излияния на поверхность суши базальтовых лав в зонах внутриплитного магматизма. Базальты содержат больше железа, магния и кальция, поэтому они тяжелее гранита. В пределах этого слоя скорость распространения продольных сейсмических волн от $6,5$-$7,3$ км/сек. Там, где граница становится размытой, скорость продольных сейсмических волн растет постепенно.
Замечание 2
Общая масса земной коры от массы всей планеты составляет всего $0,473$ %.
Одну из первых задач, связанную с определением состава верхней континентальной коры, взялась решать молодая наука геохимия . Так как кора состоит из множества самых разнообразных пород, эта задача была весьма сложной. Даже в одном геологическом теле состав пород может сильно варьироваться, а в разных районах могут быть распространены разные типы пород. Исходя из этого, задача заключалась в определении общего, среднего состава той части земной коры, которая на континентах выходит на поверхность. Эту первую оценку состава верхней земной коры сделал Кларк . Он работал сотрудником геологической службы США и занимался химическим анализом горных пород. В ходе многолетних аналитических работ, ему удалось обобщить результаты и рассчитать средний состав пород, который был близок к граниту . Работа Кларка подверглась жесткой критике и имела противников.
Вторую попытку по определению среднего состава земной коры предпринял В. Гольдшмидт . Он предположил, что двигающийся по континентальной коре ледник , может соскребать и смешивать выходящие на поверхность породы, которые в ходе ледниковой эрозии будут отлагаться. Они то и будут отражать состав средней континентальной коры. Проанализировав состав ленточных глин, которые во время последнего оледенения отлагались в Балтийском море , он получил результат, близкий к результату Кларка. Разные методы дали одинаковые оценки. Геохимические методы подтверждались. Этими вопросами занимались, и широкое признание получили оценки Виноградова, Ярошевского, Ронова и др .
Океаническая земная кора
Океаническая кора расположена там, где глубина моря больше $ 4$ км, а это значит, что она занимает не все пространство океанов. Остальная площадь покрыта корой промежуточного типа. Кора океанического типа устроена не так, как континентальная кора, хотя тоже разделяется на слои. В ней практически совсем отсутствует гранитный слой , а осадочный очень тонкий и имеет мощность менее $1$ км. Второй слой пока еще неизвестен , поэтому его называют просто вторым слоем . Нижний, третий слой – базальтовый . Базальтовые слои континентальной и океанической коры похожи скоростями сейсмических волн. Базальтовый слой в океанической коре преобладает. Как говорит теория тектоники плит, океаническая кора постоянно формируется в срединно-океанических хребтах, потом она от них отходит и в областях субдукции поглощается в мантию. Это свидетельствует о том, что океаническая кора является относительно молодой . Наибольшее количество зон субдукции характерно для Тихого океана , где с ними связаны мощные моретрясения.
Определение 1
Субдукция – это опускание горной породы с края одной тектонической плиты в полурасплавленную астеносферу
В том случае, когда верхней плитой является континентальная плита, а нижней – океаническая – образуются океанические желоба
.
Её толщина в разных географических зонах варьируется от $5$-$7$ км. С течением времени толщина океанической коры практически не изменяется. Связано это с количеством расплава, выделяющегося из мантии в срединно-океанических хребтах и толщиной осадочного слоя на дне океанов и морей.
Осадочный слой океанической коры небольшой и редко превышает толщину в $0,5$ км. Состоит он из песка, отложений останков животных и осажденных минералов. Карбонатные породы нижней части на большой глубине не обнаруживаются, а на глубине больше $4,5$ км карбонатные породы замещаются красными глубоководными глинами и кремнистыми илами.
Базальтовые лавы толеитового состава сформировали в верхней части базальтовый слой , а ниже лежит дайковый комплекс .
Определение 2
Дайки – это каналы, по которым базальтовая лава изливается на поверхность
Базальтовый слой в зонах субдукции превращается в экголиты , которые погружаются в глубину, потому что имеют большую плотность окружающих мантийных пород. Их масса составляет около $7$ % от массы всей мантии Земли. В пределах базальтового слоя скорость продольных сейсмических волн составляет $6,5$-$7$ км/сек.
Средний возраст океанической коры составляет $100$ млн. лет, в то время как самые старые её участки имеют возраст $156$ млн. лет и располагаются во впадине Пиджафета в Тихом океане. Сосредоточена океаническая кора не только в пределах ложа Мирового океана, она может быть и в закрытых бассейнах, например, северная впадина Каспийского моря. Океаническая земная кора имеет общую площадь $306$ млн. км кв.
До последнего времени представления о толщине земной коры под дном океанов опирались на довольно редкие профили сейсмических исследований глубинной структуры.
Некоторые данные о возможной толщине коры под дном океанов были получены В. Ф. Бончковским на основании изучения поверхностных волн землетрясений.
Р. М. Деменицкая, разработав новый метод определения толщины земной коры, основанный на известных связях ее с аномалиями силы тяжести (в редукции Буге) и с рельефом земной поверхности, построила схематические карты распределения толщины земной коры материков и океанов. Судя по этим картам, толщины земной коры в океанах таковы.
В Атлантическом океане, в пределах материковой отмели, толщина коры варьирует от 35 до 25 км. Она не отличается от таковой в прилегающих частях материка, так как материковые структуры непосредственно продолжаются на шельфе. В области материкового склона по мере возрастающей глубины толщина коры уменьшается от 25-15 км в верхней части склона до 15-10 и даже менее 10 км - в нижней его части. Дно котловин Атлантического океана характеризуется корой небольшой толщины - от 2 до 7 км, но там, где она слагает подводные хребты или плато, мощность ее возрастает до 15-25 км (Бермудское подводное плато, Телеграфное плато).
Сходную картину мы видим и в Арктическом бассейне Северного Ледовитого океана с толщиной коры от 15 до 25 км; только в его центральных частях она менее 10-5 км. В бассейне Скандик толщина коры (от 15 до 25 км) отличается от типичной для океанических бассейнов. На материковом склоне мощность коры меняется так же, как и в Атлантическом океане. Такую же аналогию мы видим и в коре материковой отмели Северного Ледовитого океана с толщиной коры от 25 до 35 км; она утолщается в море Лаптевых, а также в смежных частях Карского и Восточно-Сибирского морей и далее на хребте Ломоносова. Возможно, что увеличение толщины коры здесь связано с распространением молодых - мезозойских складчатых структур.
В Индийском океане сравнительно мощная кора (более 25 км) в Мозамбикском проливе и отчасти восточнее Мадагаскара до Сейшельского хребта включительно. Срединный хребет Индийского океана по толщине коры не отличается от Срединного Атлантического хребта. Относительно малой толщиной коры отличаются южная часть Аравийского моря и Бенгальский залив, несмотря на их сравнительную молодость.
Некоторыми особенностями характеризуется толщина земной коры в Тихом океане. В Беринговом и Охотском морях толщина коры более 25 км. Она имеет меньшую мощность только в южной глубоководной части Берингова моря. В Японском море мощность резко сокращается (до 10-15 км), в морях Индонезии снова возрастает (более 25 км), оставаясь такой и южнее - до Арафурского моря включительно. В западной части Тихого океана, непосредственно прилегающей к поясу геосинклинальных морей, преобладают толщины от 7 до 10 км, но в отдельных понижениях океанического дна они уменьшаются до 5 км, в районах же подводных гор и островов возрастают до 10-15 и нередко до 20-25 км.
В центральной части Тихого океана - области наиболее глубоководных бассейнов, как и в других океанах, мощность коры наименьшая - в пределах от 2 до 7 км. В отдельных понижениях океанического дна кора имеет и меньшую толщину. В наиболее возвышенных частях океанического дна - на срединных подводных хребтах и прилегающих к ним пространствах мощность коры увеличивается до 7-10 км. Такие же толщины коры свойственны восточной и юго-восточной частям океана по простиранию Южно-Тихоокеанского и Восточно-Тихоокеанского хребтов, а также подводному плато Альбатрос.
Карты толщины земной коры, составленные Р. М. Деменицкой, дают представление о суммарной мощности коры. Для выяснения строения коры нужно обратиться к данным, полученным посредством сейсмических исследований.
