1.6. Строение и состав земной коры

ЗЕМНАЯ КОРА - это верхняя каменная оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными горными порода и имеющими мощность от 7 до 70-80 км. Она представляет собой наиболее активный слой твердой Земли - сферу деятельности магматических и тектонических процессов. Под материками она глубоко опускается в мантию, под океанами приближается к поверхности.

20

Важной особенностью строения земной коры является отчетливо выраженная неоднородность, проявляющаяся как в вертикальном так и в горизонтальном направлении.

В строении земной коры выделены три оболочки, сложенные различными по составу, свойствам и происхождению горными породами.

1. СТРАТИСФЕРА (лат."стратум"-слой) сложена осадочными породами: глинами и глинистыми сланцами (42%),песчаными (20%), вулканическими (19 %) и карбонатными (19%).Слой покрывает почти всю земную поверхность и в глубоких впадинах достигает 20-25 км (в среднем 3 км).

Для пород осадочного чехла характерны слабая дислоцированность, низкая плотность (средняя 2,45 г/см³), небольшие изменения.

Состав пород, слагающих стратисферу, свидетельствует об их образовании в водной среде около 3,3 млрд. лет назад.

2. ГРАНИТНАЯ ОБОЛОЧКА, названная так по сходству свойств образующих ее пород со свойствами гранитов, сложена гнейсами (37,6%) гранодиоритами, диоритами (19,9%),гранитами (18,1%),а также габбро, мраморами и др. Горные породы весьма разнообразны по вещественному

составу и степени дислоцированности. Плотность оболочки изменяется

от 2,6 до 2,8 г/см³. Мощность гранитного слоя на территории СССР от 6 до 40км. Нижней границей гранитного слоя является сейсмический раздел Конрада.

3.БАЗАЛЬТОВАЯ ОБОЛОЧКА - состоит из более тяжелых кристаллических пород, которые по свойствам близки к базальтовым породам. Слой сложен магматическими породами различной степени метаморфизма, средней плотности 2,9 г/см³.Средняя мощность базальтового слоя в пределах континентальной части СССР около 20 км.

21

Площадная неравномерность строения земной коры проявляется в различном строении ее на континентах и в пределах океанических впадин. Участки земной коры, различающиеся типом геологического строения, называются структурными элементами.

С точки зрения закономерностей пространственного развития океаны и континенты - это структуры I порядка. Выделяют кору переходного типа: субокеаническую и субконтинентальную. В пределах структур I порядка по особенностям геологического строения выделяют структуры II порядка: на материках платформенные и геосинклинальные (горноскладчатые) области, на океанической коре - платформы и срединноокеанические хребты. Минимальная мощность коры наблюдается на платформах, максимальная - в геосинклинальных областях.

ПЛАТФОРМЫ (фр."плат"-плоский,"форм"-форма) обширные тектонические устойчивые области. Для них характерно: средние устойчивые мощности коры, горизонтальное залегание. Платформы имеют двухяростное строение из более древнего кристаллического фундамента и перекрывающего его осадочного чехла. На территории СССР находятся Восточно-Европейская (Русская) и Сибирская платформы.

Области платформ с двухяростным строением называют плитами.

Выходы фундамента на поверхность называются ЩИТАМИ. Например, Балтийский и Украинский щиты на Русской платформе.

ГЕОСИНКЛИНАЛИЯМИ (греч. «гео» - земля, "син" - вместе, "клин" - наклон) называются линейно вытянутые тектонические подвижные зоны. Они характеризуются большой до 70-80 км мощностью коры и ее резкими колебаниями; нарушенным залеганием горных пород; горным рельефом. В геоморфологическом плане геосинклинали представлены горноскладчатыми сооружениями: Урал, Кавказ, Памир.

22

Коры континентального типа состоят из трех слоев. В отдельных участках материков гранитный слой эродирован. Океаническая кора отличается меньшей толщиной (6-7 км) и составом (гранитный слой отсутствует).

И тонкий (несколько сотен метров) осадочный слой залегает на базальтовом океаническом слое.

По данным современной геохимии, в земной коре установлено 93 химических элементов (в космосе-97). Большинство из них являются ложными, т.е. представлены смесью различных изотопов (более 360 изотопов). Лишь 22 элемента, например, натрий, фтор, фосфор, золото не имеют изотопов.

Проблема распространенности химических элементов в земной коре принадлежит к числу основных и наиболее важных проблем геохимии.

Средние содержания отдельных элементов в земной коре называют КЛАРКАМИ. Различают кларки весовые (массовые), атомные и объемные.

По А. П. Виноградову, в земной коре наиболее распространены химические элементы (%): 47,2 О₂; 27,6 Si; 8,3 Al; 5,1 Fe; 3,6 Ca; 2,64 Na; 2,6 К; 2,1 Mg; 0,6 Ti; 0,15 H; О,1 C.

Анализ кларковых содержаний элементов позволил установить некоторые закономерности их распространенности в земной коре.

1. Распространенность химических элементов в земной коре крайне неравномерна и характеризуется большим контрастом. Кларки отдельных элементов изменяются от десятков процентов до 10-8 % и ниже.

2. Распространенность химических элементов связана с их положением в периодической системе. С увеличением порядкового номера распространенность элементов неравномерно убывает.

23

3. Из двух соседних элементов периодической системы кларк четного элемента выше кларка нечетного. При этом наиболее высокими кларками обладают элементы, разности порядковых номеров которых равны или кратны 6, например 0(8), Si(14), Са(20), Fe(26).

4. Главными элементами - строителями литосферы являются восемь элементов - 0, Si, Al, Fe, Са, Na, К, Mg. При этом 92 % массы литосферы принадлежит кислороду.

Распространенность химических элементов в земной коре определяется двумя видами закономерностей: обусловленными свойствами ядер химических элементов и связанными с особенностями образования земной коры как части Земли. Существуют целый ряд геохимических классификаций элементов. Более простой и общий характер имеет разделение элементов периодической системы, предложенного Г. Вашингтоном. Он разделил элементы горизонтальной ломанной линией. Элементы, располагающиеся в верхней части таблицы названы петрогенными (Si, 0, Са, К, Na, Mg, Al).0ни слагают основную массу земной коры - горные породы и неметаллические полезные ископаемые.

Элементы находящиеся в нижней части таблицы называются металлогенными. Они содержатся в крайне ограниченном количестве и слагают рудные месторождения (Си, Рв,Zn, Mg и др.).

Часть элементов, расположенных на границе между двумя группами (Fe, Mg и др.), играют в природе двойственную роль.

Химический состав земной коры изменяется в течение геологического времени. Основными причинами такого изменения являются:

1. Процессы радиоактивного распада, приводящие к самопроизвольному превращению, одних элементов в другие более устойчивые.

24

2. Поступление метеоритного вещества в виде метеоритов и космической пыли.

3. Продолжающиеся процессы дифференциации вещества Земли, приводящие к миграции элементов из одной геосферы в другую. Атомы химических элементов в земной коре образуют разнообразные сочетания друг с другом, главным образом химические соединения. Формы их нахождения достаточно многообразны, однако основной формой существования химических элементов в земной коре является минеральная.