Строение земной коры: особенности, состав и структура
Загадочное строение нашей планеты всегда интересовало человечество. Что находится под твердой земной поверхностью? Давайте рассмотрим уникальное строение земной коры, ее состав и особенности структуры.
Общие сведения о земной коре
Земная кора - это верхняя твердая оболочка Земли, которая покрывает нашу планету сплошным слоем. Ее толщина варьируется от 5 км под океанами до 70 км в районах горных сооружений. В среднем толщина континентальной коры составляет около 35 км. Граница, разделяющая земную кору и следующий слой - мантию, называется поверхностью Мохоровичича. Эту границу в 1909 году выделил хорватский геофизик Андрия Мохоровичич, заметивший резкий скачок скорости сейсмических волн на глубине около 30 км.
Строение земной коры имеет два основных типа - океанический и континентальный. Площадь океанов составляет 361 млн км2 или 71% поверхности, а площадь суши - 149 млн км2 или 29%.
Для земной коры характерны постоянные горизонтальные движения и вертикальные колебательные движения. Основную массу земной коры составляют магматические горные породы - базальты. Масса всей земной коры оценивается в 2,8*1019 тонн, что составляет лишь 0,47% от общей массы Земли. Отличие земной коры от других планет заключается в том, что она имеет два разных типа - океаническую и континентальную. У других планет кора повсеместно однотипная.
Типы земной коры
Океаническая кора имеет двухслойное строение - осадочный слой и базальтовый. Согласно теории тектоники плит, она образуется в срединно-океанических хребтах и затем погружается в мантию в зонах субдукции. Поэтому возраст океанической коры не превышает 200 млн лет.
Ее толщина колеблется от 5 до 10 км и мало зависит от возраста. На толщину влияет в основном количество выделившегося базальта и мощность осадочного слоя. Изучать океаническую кору сложно из-за ее расположения под толщей океанической воды.
Континентальная кора имеет трехслойное строение:
- осадочный
- гранитный (сиалический)
- базальтовый
Верхние два слоя имеют гранитный состав и низкую плотность, а нижний базальтовый слой более плотный. Средняя мощность континентальной коры - около 35 км. В горах толщина достигает 70 км. Возраст континентальной коры значительно больше океанической - до 3 млрд лет. Она сохраняется в течение всей истории Земли, периодически обновляясь.
Химический состав земной коры
Состав земной коры определяется главным образом магматическими горными породами, слагающими ее нижние слои. Основу составляют оксиды кремния, алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия. Первые исследования химического состава земной коры проводили Ф. Кларк и В. Гольдшмидт в начале 20 века. Они анализировали тысячи образцов горных пород и определили средний химический состав.
Согласно современным данным, на долю кислорода и кремния в составе земной коры приходится около 75%. Эти два элемента являются главными породообразующими. В верхних слоях континентальной коры преобладают легкие сиалические породы, богатые кремнием и алюминием. В нижних слоях и в океанической коре - тяжелые мафические породы с высоким содержанием магния и железа. Такое распределение химических элементов по вертикали оказывает большое влияние на общие свойства земной коры.
Методы изучения земной коры
Для изучения состава и строения земной коры применяется комплекс геофизических, геологических и геохимических методов. Геофизические методы основаны на изучении распространения в земной коре упругих волн, электромагнитных полей и других физических полей. Это позволяет получить данные о строении глубинных слоев коры без бурения.
Геологические методы включают дешифрирование аэро- и космических снимков, геологическое картирование, определение возраста и состава горных пород. Наиболее прямые данные о внутреннем строении земной коры дает глубокое бурение и шахты. Например, самая глубокая Кольская сверхглубокая скважина достигла отметки в 12 км.
Значение изучения земной коры
Изучение состава и строения земной коры имеет большое практическое значение. Эти знания необходимы для поиска полезных ископаемых, строительства крупных инженерных сооружений, прогнозирования землетрясений и других опасных явлений. Кроме того, исследование земной коры важно для понимания истории развития Земли, реконструкции процессов магматизма и метаморфизма в прошлые геологические эпохи.
Данные о земной коре позволяют также составить общую картину внутреннего строения планет земной группы и проводить аналогии между процессами, происходящими на разных планетах Солнечной системы.
Нерешенные вопросы
Несмотря на многолетние исследования земной коры, остается еще много нерешенных вопросов в этой области. Самые глубокие части континентальной коры и верхняя мантия остаются труднодоступными для прямого изучения даже при современных технологиях бурения скважин.
Неполные данные имеются о химическом и минеральном составе нижних горизонтов коры, процессах, происходящих на границе кора-мантия. Пока еще не удается составить единую универсальную модель глубинного строения земной коры, учитывающую все имеющиеся геофизические и геологические данные. Решение этих проблем требует разработки принципиально новых подходов и технологий глубинного зондирования недр Земли.
Перспективы дальнейших исследований
Дальнейшее изучение земных недр будет связано с созданием нового поколения скважинных приборов, способных работать в экстремальных условиях высоких температур и давлений на больших глубинах. Перспективным направлением является разработка автономных роботизированных зондов-«кротов», способных самостоятельно проникать вглубь земной коры по заранее заданной программе.
Ожидается прогресс в использовании новых физических принципов при геофизических исследованиях - гравитационных волн, нейтринной томографии. Все эти инновационные подходы позволят получить принципиально новые данные о глубинном строении нашей планеты и приоткрыть завесу над тайнами земных недр.