2.3. Строение земной коры. Изостазия

Земная кора является комплексом внешних слоев Земли. Отделена от мантии поверхностью, названной разделом Мохоровичича (Мохо), в честь югославского ученого А. Мохоровичича, впервые ее установившего, на которой резко возрастает скорость продольных сейсмических волн. Эта граница наблюдается во всех местах Земли и представляет собой плоскость фазового перехода габбро мантии к базальтам земной коры – давление падает так, что габбро переходят в базальты, что сопровождается увеличением объема на 15 % и уменьшением плотности.

Довольно широк диапазон высотных отметок поверхности земной коры. Самая высокая точка на Земле – гора Джомолунгма (Эверест) в Гималаях (8848 м над уровнем моря), а самая низкая – на дне впадины Челленджер в Марианском желобе вблизи Филиппин (11033 м ниже уровня моря). Таким образом, амплитуда высот поверхности земной коры – более 19 км. С помощью сейсмического метода и изучения силы тяжести определено, что существуют два главных типа земной коры – континентальный и океанический.

В текущую геологическую эпоху мощность земной океанической коры, характерной для ложа Мирового океана от 5…12 км в среднем 6…7 км, она достаточно тонкая, состоит из трех слоев – верхнего (мощность не более 1 км) рыхлого слоя морских осадков; среднего - базальтового, с прослоями кремнистых и карбонатных пород (1,0…2,5 км) и нижнего, сложенного основными и ультраосновными породами (около 5 км). Плотность океанической коры 3,0 г/см³.

Строение континентальной коры сложнее. Ее мощность в среднем 35…45 км, в пределах континентальных равнин – платформ, а в горных странах, в молодых горных сооружениях до 70 км (Гималаи, Анды). Она состоит тоже из трех слоев. Самый верхний слой материковой земной коры – осадочный. Его мощность в среднем 3 км. Основная толща материковой земной коры условно называется «гранитным» слоем. Он сложен гранитами, гнейсами (мощность 10…25 км) и базальтами. Под океаны гранитный слой не распространяется. Мощность базальтового слоя около 10…20 км и он продолжается под океанами, в отличие от гранитного. Средняя плотность материковой коры 2,7 г/см³.

Земная кора состоит из различных типов горных пород:

- осадочных;

- магматических;

- метаморфических.

Гранитный слой от базальтового отделен поверхностью Конрада. Граница между земной корой и мантией на материках и на океанах проходит по поверхности Мохоровичича.

Кроме двух основных типов – океанического и материкового есть участки смешанного типа. На материковых отмелях или шельфах кора толщиной около 25 км сходна с материковой, но в ней может выпадать слой базальта.

Большой фактический материал о строении земной коры дают наблюдения над силой тяжести на одной и той же широте, особенно при переходе от материка к океанам и от низменностей к горным странам.

Горные хребты создают на поверхности дополнительную массу и должны вызывать увеличение силы тяжести, пропорциональное массе горных массивов. В океанах находится толща воды 4…5 км с плотностью около 1,0 г/см³, поэтому здесь сила тяжести должна быть меньше, чем в горах. На самом деле сила тяжести на одной и той же параллели везде одинакова. В горах обнаруживается отрицательная гравиметрическая аномалия, на море – аномалия положительная, на низменностях аномалия отсутствует.

Такое распределение силы тяжести и ее аномалии объясняют изостазией - уравновешиванием земной коры на верхней мантии. При этом различные участки земной коры погружаются в мантию на различную глубину.

В астеносфере мантия находится в пластическом состоянии, т.е. на сейсмические волны реагирует, как твердое тело, а под действием давления ведет себя, как жидкое тело. Из этого следует, что земная кора «плавает» в астеносфере (верхней мантии) и, как всякое плавающее тело, изостатически уровновешивается, но все же равновесие постоянно нарушается. В результате гипергенных процессов происходит разрушение гор, и их «корни» в мантии всплывают, а морское дно под тяжестью осадков все глубже проседает. Особенно явно изостатическое погружение и всплывание обнаруживается в областях, переживших в прошлом или имеющих сейчас ледниковую нагрузку.

Земная кора все время изменяется, и современный облик ее отмечает только одну из стадий этого процесса.