Hypotézy vysvetľujúce vznik a vývoj zemskej kôry
Pojem zemská kôra.
zemská kôra je komplex povrchových vrstiev pevného telesa Zeme. Vo vedeckej geografickej literatúre neexistuje jediná predstava o pôvode a vývoji zemskej kôry.
Existuje niekoľko konceptov (hypotéz), ktoré odhaľujú mechanizmy vzniku a vývoja zemskej kôry, z ktorých najoprávnenejšie sú tieto:
1. Teória fixizmu (z lat. fixus – nehybný, nemenný) tvrdí, že kontinenty vždy zostali na miestach, ktoré momentálne zaberajú. Táto teória popiera akýkoľvek pohyb kontinentov a veľkých častí litosféry.
2. Teória mobilizmu (z lat. mobilis - mobilný) dokazuje, že bloky litosféry sú v neustálom pohybe. Tento koncept bol prijatý najmä v r posledné roky v súvislosti s príjmom nových vedeckých údajov pri štúdiu dna oceánov.
3. Koncept rastu kontinentov na úkor oceánskeho dna predpokladá, že pôvodné kontinenty vznikli vo forme relatívne malých masívov, ktoré dnes tvoria staroveké kontinentálne platformy. Následne tieto masívy rástli v dôsledku vytvárania hôr na dne oceánu susediacich s okrajmi pôvodných suchozemských jadier. Štúdium oceánskeho dna, najmä v zóne stredooceánskych chrbtov, dalo dôvod pochybovať o správnosti koncepcie rastu kontinentov v dôsledku oceánskeho dna.
4. Teória geosynklinál uvádza, že k nárastu veľkosti pevniny dochádza prostredníctvom vytvárania pohorí v geosynklinále. Geosynklinálny proces, ako jeden z hlavných vo vývoji zemskej kôry kontinentov, je základom mnohých moderných vedeckých vysvetlení procesu vzniku a vývoja zemskej kôry.
5. Rotačná teória zakladá svoje vysvetlenie na tvrdení, že keďže obrazec Zeme sa nezhoduje s povrchom matematického sféroidu a je prestavaný v dôsledku nerovnomernej rotácie, zonálne pásy a poludníkové sektory na rotujúcej planéte sú nevyhnutne tektonicky nerovnaké. Rôznym stupňom aktivity reagujú na tektonické napätia spôsobené vnútrozemskými procesmi.
Existujú dva hlavné typy zemskej kôry: oceánska a kontinentálna. Existuje aj prechodný typ zemskej kôry.
oceánsky zemská kôra. Hrúbka oceánskej kôry v modernej geologickej epoche sa pohybuje od 5 do 10 km. Pozostáva z nasledujúcich troch vrstiev:
1) horná tenká vrstva morských sedimentov (hrúbka nie je väčšia ako 1 km);
2) stredná čadičová vrstva (hrúbka od 1,0 do 2,5 km);
3) spodná vrstva gabra (asi 5 km hrubá).
Kontinentálna (kontinentálna) kôra. Kontinentálna kôra má zložitejšiu štruktúru a väčšiu hrúbku ako oceánska kôra. Jeho priemerná hrúbka je 35-45 km av horských krajinách sa zvyšuje na 70 km. Skladá sa tiež z troch vrstiev, ale výrazne sa líši od oceánu:
1) spodná vrstva zložená z bazaltov (hrubá asi 20 km);
2) stredná vrstva zaberá hlavnú hrúbku kontinentálnej kôry a podmienečne sa nazýva žula. Tvoria ho prevažne žuly a ruly. Táto vrstva sa nerozprestiera pod oceánmi;
3) horná vrstva je sedimentárna. Jeho priemerná hrúbka je asi 3 km. V niektorých oblastiach dosahuje hrúbka zrážok 10 km (napríklad v Kaspickej nížine). V niektorých oblastiach Zeme sedimentárna vrstva úplne chýba a na povrch prichádza vrstva žuly. Takéto oblasti sa nazývajú štíty (napr. Ukrajinský štít, Baltický štít).
Na kontinentoch v dôsledku zvetrávania hornín vzniká geologický útvar, tzv zvetrávacie kôry.
Žulová vrstva je oddelená od čadiča Povrch Conrad , pri ktorej sa rýchlosť seizmických vĺn zvyšuje zo 6,4 na 7,6 km/sec.
Hranica medzi zemskou kôrou a plášťom (na kontinentoch aj v oceánoch) prebieha pozdĺž Mohorovičový povrch (línia Moho). Rýchlosť seizmických vĺn na ňom vyskočí až na 8 km/h.
Okrem dvoch hlavných typov – oceánskeho a kontinentálneho – existujú aj oblasti zmiešaného (prechodného) typu.
Na kontinentálnych plytčinách alebo šelfoch je kôra hrubá asi 25 km a vo všeobecnosti je podobná kontinentálnej kôre. Môže v ňom však vypadnúť vrstva čadiča. AT Východná Ázia v oblasti ostrovných oblúkov (Kurilské ostrovy, Aleutské ostrovy, Japonské ostrovy a iné) je zemská kôra prechodného typu. Napokon, zemská kôra stredooceánskych chrbtov je veľmi zložitá a stále málo prebádaná. Neexistuje tu žiadna Moho hranica a materiál plášťa stúpa pozdĺž zlomov do kôry a dokonca aj na jej povrch.
Pojem „zemská kôra“ by sa mal odlišovať od pojmu „litosféra“. Pojem „litosféra“ je širší ako „zemská kôra“. Do litosféry moderná veda zahŕňa nielen zemskú kôru, ale aj najvrchnejší plášť do astenosféry, teda do hĺbky asi 100 km.
Koncept izostázy . Štúdium rozloženia gravitácie ukázalo, že všetky časti zemskej kôry – kontinenty, horské krajiny, roviny – sú vyvážené horný plášť. Táto rovnovážna poloha sa nazýva izostáza (z lat. isoc – párny, stáza – poloha). Izostatická rovnováha je dosiahnutá vďaka skutočnosti, že hrúbka zemskej kôry je nepriamo úmerná jej hustote. Ťažká oceánska kôra je tenšia ako ľahšia kontinentálna kôra.
Izostáza v podstate nie je ani rovnováha, ale snaha o rovnováhu, neustále narúšaná a znovu obnovovaná. Takže napríklad Baltský štít po roztopení kontinentálneho ľadu pleistocénneho zaľadnenia stúpne asi o 1 meter za storočie. Plocha Fínska sa vďaka morskému dnu neustále zväčšuje. Územie Holandska sa naopak zmenšuje. Čiara nulového zostatku v súčasnosti prebieha trochu južne od 60 0 N.L. Moderný Petrohrad je asi o 1,5 m vyšší ako Petrohrad za čias Petra Veľkého. Ako údaje z modern vedecký výskum, aj ťažkosť veľkých miest je dostatočná na izostatické kolísanie územia pod nimi. V dôsledku toho je zemská kôra v oblastiach veľkých miest veľmi pohyblivá. Vo všeobecnosti je reliéf zemskej kôry zrkadlovým odrazom povrchu Moho, chodidiel zemskej kôry: vyvýšené oblasti zodpovedajú priehlbinám v plášti, nižšie oblasti zodpovedajú viac vysoký stupeň jeho horná hranica. Takže pod Pamírom je hĺbka povrchu Moho 65 km a v Kaspickej nížine - asi 30 km.
Tepelné vlastnosti zemskej kôry . Denné výkyvy teploty pôdy siahajú do hĺbky 1,0 – 1,5 m a ročné výkyvy v miernych šírkach v krajinách s kontinentálnym podnebím do hĺbky 20 – 30 m.V hĺbke, kde prestáva vplyv ročných teplotných výkyvov v dôsledku vykurovania zemského povrchu Slnko je vrstva pôdy so stálou teplotou. To sa nazýva izotermická vrstva . Pod izotermickou vrstvou hlboko do Zeme teplota stúpa a to je spôsobené už vnútorným teplom zemského vnútra. Vnútorné teplo sa nezúčastňuje na tvorbe klímy, ale slúži ako energetický základ pre všetky tektonické procesy.
Počet stupňov, o ktoré sa teplota zvyšuje na každých 100 m hĺbky, sa nazýva geotermálny gradient . Vzdialenosť v metroch, o ktorú sa pri znížení zvýši teplota o 1 0 C, sa nazýva geotermálny stupeň . Hodnota geotermálneho kroku závisí od reliéfu, tepelnej vodivosti hornín, blízkosti vulkanických ohnísk, cirkulácie podzemnej vody atď.V priemere je geotermálny krok 33 m.Vo vulkanických oblastiach môže byť geotermálny krok len asi 5 m a v geologicky pokojných oblastiach (napríklad na plošinách) môže dosiahnuť 100 m.
Zemská kôra je viacvrstvový útvar. Jeho vrchnú časť - sedimentárny obal, alebo prvú vrstvu - tvoria usadené horniny a sedimenty nezhutnené do stavu hornín. Nižšie, na kontinentoch aj v oceánoch, leží kryštalický základ. V jeho štruktúre spočívajú hlavné rozdiely medzi kontinentálnymi a oceánskymi typmi zemskej kôry. Na kontinentoch sa v zložení suterénu rozlišujú dve hrubé vrstvy - „žula“ a čadič. Pod priepastným dnom oceánov sa nenachádza žiadna „žulová“ vrstva. Bazaltová základňa oceánu však nie je v reze v žiadnom prípade homogénna, je rozdelená na druhú a tretiu vrstvu.
Pred ultrahlbokými a hlbokomorskými vrtmi sa štruktúra zemskej kôry posudzovala najmä z geofyzikálnych údajov, konkrétne z rýchlostí pozdĺžnych a priečnych seizmických vĺn. V závislosti od zloženia a hustoty hornín, ktoré tvoria určité vrstvy zemskej kôry, sa výrazne menia rýchlosti prechodu seizmických vĺn. Vo vrchných horizontoch, kde prevládajú slabo zhutnené sedimentárne útvary, sú relatívne malé, kým v kryštalických horninách so zvyšovaním hustoty prudko pribúdajú.
Po prvom meraní rýchlostí šírenia seizmických vĺn v horninách oceánskeho dna v roku 1949 sa ukázalo, že rýchlostné úseky kôry kontinentov a oceánov sú veľmi odlišné. V malej hĺbke od dna, v suteréne pod priepasťou, tieto rýchlosti dosahovali hodnoty, ktoré boli zaznamenané na kontinentoch v najhlbších vrstvách zemskej kôry. Dôvod tejto nezrovnalosti bol čoskoro jasný. Faktom je, že kôra oceánov sa ukázala byť úžasne tenká. Ak je na kontinentoch hrúbka zemskej kôry v priemere 35 km a v horských vrásových systémoch dokonca 60 a 70 km, potom v oceáne nepresahuje 5-10, zriedka 15 km a v niektorých oblastiach plášť. sa nachádza takmer úplne dole.
Štandardná rýchlostná časť kontinentálnej kôry zahŕňa vrchnú sedimentárnu vrstvu s rýchlosťou pozdĺžnej vlny 1–4 km/s, strednú „žulu“ vrstvu 5,5–6,2 km/s a spodnú čadičovú vrstvu 6,1 -7,4 km /s. Dole, ako sa verí, leží takzvaná peridotitová vrstva, ktorá je už súčasťou astenosféry, s rýchlosťami 7,8-8,2 km/s. Názvy vrstiev sú podmienené, pretože nikto ešte nevidel skutočné súvislé úseky kontinentálnej kôry, hoci superhlboká studňa Kola už prenikla 12 km hlboko do Baltského štítu.
V priepastných panvách oceánu sa pod tenkým sedimentárnym plášťom (0,5–1,5 km), kde rýchlosti seizmických vĺn nepresahujú 2,5 km/s, nachádza druhá vrstva oceánskej kôry. Podľa amerického geofyzika J. Worzela a ďalších vedcov sa vyznačuje prekvapivo podobnými hodnotami rýchlosti - 4,93-5,23 km/s,
v priemere 5,12 km/sa priemerná hrúbka pod dnom oceánu je 1,68 km (v Atlantiku 2,28 km; v Pacifiku 1,26 km). V okrajových častiach priepasti, bližšie k okrajom kontinentu, sa však hrúbky druhej vrstvy pomerne prudko zväčšujú. Pod touto vrstvou vystupuje tretia vrstva zemskej kôry s nemenej rovnomernými rýchlosťami šírenia pozdĺžnych seizmických vĺn, rovných 6,7 km/s. Jeho hrúbka sa pohybuje od 4,5 do 5,5 km.
V posledných rokoch sa ukázalo, že rýchlostné úseky oceánskej kôry sa vyznačujú väčším rozptylom hodnôt, ako sa predtým predpokladalo, čo zjavne súvisí s hlbokou heterogenitou, ktorá v nej existuje.
Ako vidíme, rýchlosti šírenia pozdĺžnych seizmických vĺn v hornej (prvej a druhej) vrstve kontinentálnej a oceánskej kôry sú výrazne odlišné.
Pokiaľ ide o sedimentárny obal, je to spôsobené prevahou starých druhohorných, paleozoických a prekambrických formácií v jeho zložení na kontinentoch, ktoré v útrobách prešli pomerne zložitými premenami. Dno oceánu, ako je uvedené vyššie, je relatívne mladé a sedimenty prekrývajúce bazalty v suteréne sú slabo zhutnené. Je to spôsobené pôsobením množstva faktorov, ktoré podmieňujú účinok nedostatočnej konsolidácie, ktorá je známa ako paradox hlbokomorskej diagenézy.
Je ťažšie vysvetliť rozdiel v rýchlostiach seizmických vĺn, keď sa šíria cez druhú („žulu“) vrstvu kontinentálnej a druhú (čadičovú) vrstvu oceánskej kôry. Napodiv, v čadičovej vrstve oceánu sa tieto rýchlosti ukázali byť nižšie (4,82-5,23 km/s) ako vo vrstve „žuly“ (5,5-6,2 km/s). Ide tu o to, že rýchlosti pozdĺžnych seizmických vĺn v kryštalických horninách s hustotou 2,9 g/cm3 sa blížia k 5,5 km/s. Z toho vyplýva, že ak je „žulová“ vrstva na kontinentoch skutočne zložená z kryštalických hornín, medzi ktorými prevládajú metamorfované útvary nižších štádií premeny (podľa údajov ultrahlbokých vrtov na polostrove Kola), potom zloženie druhej vrstvy oceánskej kôry by okrem bazaltov malo zahŕňať aj útvary s hustotou nižšou ako hustota kryštalických hornín (2–2,55 g/cm3).
Počas 37. plavby vrtného plavidla „Glomar Challenger“ boli skutočne odkryté skaly oceánskeho suterénu. Vrták prenikol do niekoľkých čadičových plátov, medzi ktorými sa nachádzali horizonty karbonátových pelagických sedimentov. V jednej z vrtov bola navŕtaná 80-metrová vrstva bazaltov s vápencovými vložkami, v druhej 300-metrová séria hornín vulkano-sedimentárneho pôvodu. Vŕtanie prvej z týchto vrtov bolo zastavené v ultramafických horninách – gabrách a ultramafických horninách, ktoré už pravdepodobne patria do tretej vrstvy oceánskej kôry.
Hlbokomorské vrty a štúdium riftových zón z podmorských plavidiel s posádkou (UAV) umožnili vo všeobecnosti objasniť štruktúru oceánskej kôry. Pravda, nemožno s istotou tvrdiť, že poznáme jeho úplný a súvislý úsek, neskreslený následnými superponovanými procesmi. V súčasnosti bola horná sedimentárna vrstva, čiastočne alebo úplne odkrytá na takmer 1000 bodoch dna, najpodrobnejšie študovaná vrtákmi Glomar Challenger a Joydes Resolution. Oveľa menej prebádaná je druhá vrstva oceánskej kôry, ktorá bola do určitej hĺbky preniknutá oveľa menším počtom vrtov (niekoľko desiatok). Dnes je však zrejmé, že túto vrstvu tvorili najmä lávové pokryvy bazaltov, medzi ktorými sú uzavreté rôzne sedimentárne útvary malej hrúbky. Čadiče patria k odrodám tholeiitu, ktoré vznikli v podmienkach pod vodou. Sú to vankúšové lávy, často zložené z dutých lávových rúr a vankúšov. Sedimenty nachádzajúce sa medzi bazaltmi v centrálnych častiach oceánu pozostávajú zo zvyškov najmenších planktonických organizmov s uhličitanovou alebo kremičitou funkciou.
Nakoniec, tretia vrstva oceánskej kôry sa identifikuje s takzvaným pásom hrádze - sériou malých vyvrelých telies (intrúzií), ktoré sú navzájom tesne spojené. Zloženie týchto intrúzií je základné až ultrazákladné. Ide o gabro a hyperbazit, ktoré nevznikli počas výlevu magmy na povrch dna, ako bazalty druhej vrstvy, ale v hĺbke samotnej kôry. Inými slovami, hovoríme o magmatických taveninách, ktoré stuhli v blízkosti magmatickej komory bez toho, aby sa dostali na povrch dna. Ich „ťažšie“ ultramafické zloženie naznačuje zvyškový charakter týchto magmatických tavenín. Ak si pripomenieme, že hrúbka tretej vrstvy je zvyčajne 3-krát väčšia ako hrúbka druhej vrstvy oceánskej kôry, potom sa jej definícia ako bazaltickej môže zdať ako veľké zveličenie.
Podobne sa ukázalo, že „žulová“ vrstva kontinentálnej kôry, ako sa ukázalo pri vŕtaní superhlbokého vrtu Kola, nebola vôbec žula, aspoň v jej hornej polovici. Ako už bolo spomenuté vyššie, v úseku, ktorý tu prechádzal, dominovali metamorfované horniny spodného a stredného štádia premeny. Z väčšej časti sú to staré sedimentárne horniny modifikované pri vysokých teplotách a tlakoch, ktoré existujú v útrobách Zeme. V tomto smere nastala paradoxná situácia, ktorá spočíva v tom, že o oceánskej kôre už vieme viac ako o kontinentálnej. A to aj napriek tomu, že prvému sa intenzívne venuje už dve desaťročia, druhému je predmetom skúmania najmenej jeden a pol storočia.
Obe odrody zemskej kôry nie sú antagonistami. V okrajových častiach mladých oceánov, Atlantiku a Indu, je hranica medzi kontinentálnou a oceánskou kôrou trochu „rozmazaná“ 8a v dôsledku postupného stenčovania prvej v oblasti prechodu z kontinentu do oceánu. Celkovo je táto hranica tektonicky pokojná, t.j. neprejavuje sa ani silnými seizmickými otrasmi, ktoré sa tu vyskytujú mimoriadne zriedkavo, ani sopečnými erupciami.
Tento stav však neplatí všade. AT Tichý oceán Hranica medzi kontinentálnou a oceánskou kôrou je možno jednou z najdramatickejších deliacich čiar na našej planéte. Čo sú teda tieto dve odrody antipódov zemskej kôry alebo nie? Zdá sa, že ich za také môžeme oprávnene považovať. Napriek existencii množstva hypotéz naznačujúcich oceánizáciu kontinentálnej kôry alebo naopak premenu oceánskeho substrátu na kontinentálny v dôsledku množstva minerálnych premien bazaltov v skutočnosti neexistujú dôkazy priamy prechod jedného typu kôry na iný. Ako bude ukázané nižšie, kontinentálna kôra vzniká v špecifických tektonických podmienkach v aktívnych prechodových zónach medzi pevninou a oceánom a hlavne v dôsledku premeny iného typu zemskej kôry, nazývanej suboceánska. Oceánsky substrát mizne v Benioffových zónach, alebo je vytláčaný ako plutva z trubice, na okraj kontinentu, alebo sa mení na tektonickú melanž (rozdrvenú z prízemných hornín) v oblastiach „kolabovania“ oceánov.
Zem sa skladá z niekoľkých obalov: atmosféra, hydrosféra, biosféra, litosféra.
Biosféra- špeciálna škrupina zeme, oblasť životnej činnosti živých organizmov. Zahŕňa spodnú časť atmosféry, celú hydrosféru a hornú časť litosféry. Litosféra je najtvrdšia škrupina Zeme:
Štruktúra:
zemská kôra
plášť (Si, Ca, Mg, O, Fe)
vonkajšie jadro
vnútorné jadro
stred Zeme - teplota 5-6 tisíc o C
Zloženie jadra je Ni\Fe; hustota jadra - 12,5 kg / cm 3;
Kimberlity- (z názvu mesta Kimberley v Juhoafrickej republike), magmatická ultrabázická brekciovaná hornina výlevného vzhľadu, ktorá vypĺňa výbuchové potrubia. Pozostáva najmä z olivínu, pyroxénov, pyrop-almandínového granátu, pikroilmenitu, flogopitu, menej často zirkónu, apatitu a ďalších minerálov obsiahnutých v jemnozrnnej základnej hmote, zvyčajne zmenenej post-vulkanickými procesmi na hadcovo-karbonátovú kompozíciu s perovskitom, chloritan, atď. d.
eklogit- metamorfovaná hornina pozostávajúca z pyroxénu s vysokým obsahom jadeitového minerálu (omfacitu) a hrubozrnného-pyrope-almandínového granátu, kremeňa a rutilu. Z hľadiska chemického zloženia sú eklogity totožné s vyvrelinami základného zloženia – gabrami a bazaltmi.
Štruktúra zemskej kôry
Hrúbka vrstvy =5-70 km; vysočina - 70 km, morské dno - 5-20 km, v priemere 40-45 km. Vrstvy: sedimentárne, žulo-rula (nie v oceánskej kôre), granit-bosit (čadič)
Zemská kôra je komplex hornín ležiacich nad hranicou Mohoroviča. Horniny sú prírodné zhluky minerálov. Posledne menované sú zložené z rôznych chemických prvkov. Chemické zloženie a vnútorná štruktúra minerálov závisí od podmienok ich vzniku a určuje ich vlastnosti. Štruktúra a minerálne zloženie hornín zasa naznačuje ich pôvod a umožňuje určiť horniny v teréne.
Existujú dva typy zemskej kôry - kontinentálna a oceánska, ktoré sa výrazne líšia zložením a štruktúrou. Prvá, ľahšia, tvorí vyvýšené oblasti - kontinenty s ich podvodnými okrajmi, druhá zaberá dno oceánskych depresií (2500-3000 m). Kontinentálna kôra pozostáva z troch vrstiev - sedimentárnej, žulo-rulovej a granulito-mafickej, s hrúbkou 30-40 km na rovinách až 70-75 km pod mladými horami. Oceánska kôra do hrúbky 6-7 km má trojvrstvovú štruktúru. Pod tenkou vrstvou sypkých sedimentov leží druhá oceánska vrstva, pozostávajúca z bazaltov, tretia vrstva je zložená z gabra s podriadenými ultrabázickými horninami. Kontinentálna kôra je v porovnaní s oceánskou obohatená o oxid kremičitý a ľahké prvky - Al, sodík, draslík, C.
Kontinentálna (pevninská) kôra vyznačuje sa vysokým výkonom - v priemere 40 km, niekedy dosahuje 75 km. Skladá sa z troch „vrstiev“. Na vrchu leží sedimentárna vrstva tvorená sedimentárnymi horninami rôzneho zloženia, veku, genézy a stupňa dislokácie. Jeho hrúbka sa pohybuje od nuly (na štítoch) do 25 km (v hlbokých depresiách, napr. kaspickej). Nižšie leží „žulová“ (granitovo-metamorfovaná) vrstva, pozostávajúca najmä z kyslých hornín, zložením podobných žule. Najväčšia hrúbka žulovej vrstvy je pod mladými vysokými horami, kde dosahuje 30 km a viac. V rámci rovinatých oblastí kontinentov sa hrúbka žulovej vrstvy zmenšuje na 15-20 km. Pod žulovou vrstvou leží tretia, „čadičová“, vrstva, ktorá tiež dostala svoj názov podmienene: seizmické vlny ňou prechádzajú rovnakou rýchlosťou, akou v experimentálnych podmienkach prechádzajú cez bazalty a horniny v ich blízkosti. Tretia vrstva, hrubá 10-30 km, je tvorená vysoko metamorfovanými horninami prevažne mafického zloženia. Preto sa nazýva aj granulit-mafic.
Oceánska kôra výrazne odlišné od kontinentálneho. Na väčšine územia oceánskeho dna sa jeho hrúbka pohybuje od 5 do 10 km. Zvláštna je aj jeho štruktúra: pod sedimentárnou vrstvou s hrúbkou od niekoľkých stoviek metrov (v hlbokomorských panvách) do 15 km (v blízkosti kontinentov) sa nachádza druhá vrstva zložená z vankúšových láv s tenkými vrstvami sedimentárnych hornín. Spodnú časť druhej vrstvy tvorí zvláštny komplex paralelných hrádzí čadičového zloženia. Tretiu vrstvu oceánskej kôry s hrúbkou 4-7 km predstavujú kryštalické vyvreliny prevažne zásaditého zloženia (gabro). Najdôležitejším špecifikom oceánskej kôry je teda jej nízka hrúbka a absencia granitovej vrstvy.
Zemská kôra je viacvrstvový útvar. Jeho vrchnú časť – sedimentárny obal, alebo prvú vrstvu – tvoria usadené horniny a sedimenty, ktoré nie sú zhutnené do stavu hornín. Nižšie, na kontinentoch aj v oceánoch, leží kryštalický základ. V jeho štruktúre spočívajú hlavné rozdiely medzi kontinentálnymi a oceánskymi typmi zemskej kôry. Na kontinentoch sa v zložení suterénu rozlišujú dve hrubé vrstvy - "žula" a čadič. Pod priepastným dnom oceánov sa nenachádza žiadna „žulová“ vrstva. Bazaltová základňa oceánu však nie je v reze v žiadnom prípade homogénna, je rozdelená na druhú a tretiu vrstvu.
Pred ultrahlbokými a hlbokomorskými vrtmi sa štruktúra zemskej kôry posudzovala najmä z geofyzikálnych údajov, konkrétne z rýchlostí pozdĺžnych a priečnych seizmických vĺn. V závislosti od zloženia a hustoty hornín, ktoré tvoria určité vrstvy zemskej kôry, sa výrazne menia rýchlosti prechodu seizmických vĺn. Vo vrchných horizontoch, kde prevládajú slabo zhutnené sedimentárne útvary, sú relatívne malé, kým v kryštalických horninách so zvyšovaním hustoty prudko pribúdajú.
Po prvom meraní rýchlostí šírenia seizmických vĺn v horninách oceánskeho dna v roku 1949 sa ukázalo, že rýchlostné úseky kôry kontinentov a oceánov sú veľmi odlišné. V malej hĺbke od dna, v suteréne pod priepasťou, tieto rýchlosti dosahovali hodnoty, ktoré boli zaznamenané na kontinentoch v najhlbších vrstvách zemskej kôry. Dôvod tejto nezrovnalosti bol čoskoro jasný. Faktom je, že kôra oceánov sa ukázala byť úžasne tenká. Ak je na kontinentoch hrúbka zemskej kôry v priemere 35 km a v horských vrásových systémoch dokonca 60 a 70 km, potom v oceáne nepresahuje 5-10, zriedka 15 km a v niektorých oblastiach plášť. sa nachádza takmer úplne dole.
Štandardná rýchlostná časť kontinentálnej kôry zahŕňa vrchnú sedimentárnu vrstvu s rýchlosťou P-vlny 1–4 km/s, strednú „žulu“ vrstvu 5,5–6,2 km/s a spodnú čadičovú vrstvu, 6,1–7,4 km /s. Predpokladá sa, že nižšie leží takzvaná peridotitová vrstva, ktorá je už súčasťou astenosféry s rýchlosťami 7,8–8,2 km/s. Názvy vrstiev sú podmienené, pretože nikto ešte nevidel skutočné súvislé úseky kontinentálnej kôry, hoci superhlboká studňa Kola už prenikla 12 km hlboko do Baltského štítu.
V priepastných panvách oceánu sa pod tenkým sedimentárnym plášťom (0,5–1,5 km), kde rýchlosti seizmických vĺn nepresahujú 2,5 km/s, nachádza druhá vrstva oceánskej kôry. Podľa amerického geofyzika J. Worzela a ďalších vedcov má prekvapivo podobné rýchlosti - 4,93–5,23 km/s, v priemere 5,12 km/s, a priemerná hrúbka pod dnom oceánu je 1,68 km (v Atlantiku - 2,28 , v Pacifiku - 1,26 km). V okrajových častiach priepasti, bližšie k okrajom kontinentu, sa však hrúbky druhej vrstvy pomerne prudko zväčšujú. Pod touto vrstvou vystupuje tretia vrstva zemskej kôry s nemenej rovnomernými rýchlosťami šírenia pozdĺžnych seizmických vĺn, rovných 6,7 km/s. Jeho hrúbka sa pohybuje od 4,5 do 5,5 km.
V posledných rokoch sa ukázalo, že rýchlostné úseky oceánskej kôry sa vyznačujú väčším rozptylom hodnôt, než sa pôvodne predpokladalo, čo zjavne súvisí s hlbokými heterogenitami, ktoré v nej existujú (Pushcharovsky, 1987).
Ako vidíme, rýchlosti šírenia pozdĺžnych seizmických vĺn v hornej (prvej a druhej) vrstve kontinentálnej a oceánskej kôry sú výrazne odlišné.
Pokiaľ ide o sedimentárny obal, je to spôsobené prevahou starých druhohorných, paleozoických a prekambrických formácií v jeho zložení na kontinentoch, ktoré v útrobách prešli pomerne zložitými premenami. Dno oceánu, ako je uvedené vyššie, je relatívne mladé a sedimenty prekrývajúce bazalty v suteréne sú slabo zhutnené. Je to spôsobené pôsobením množstva faktorov, ktoré podmieňujú účinok nedostatočnej konsolidácie, ktorá je známa ako paradox hlbokomorskej diagenézy.
Je ťažšie vysvetliť rozdiel v rýchlostiach seizmických vĺn, keď sa šíria cez druhú („žulu“) vrstvu kontinentálnej a druhú (čadičovú) vrstvu oceánskej kôry. Napodiv, v čadičovej vrstve oceánu sa tieto rýchlosti ukázali byť nižšie (4,82–5,23 km/s) ako vo vrstve „žuly“ (5,5–6,2 km/s). Ide tu o to, že rýchlosti pozdĺžnych seizmických vĺn v kryštalických horninách s hustotou 2,9 g/cm 3 sa približujú k 5,5 km/s. Z toho vyplýva, že ak je „žulová“ vrstva na kontinentoch skutočne zložená z kryštalických hornín, medzi ktorými prevládajú metamorfované útvary nižších štádií premeny (podľa údajov ultrahlbokých vrtov na polostrove Kola), potom zloženie druhej vrstvy oceánskej kôry by okrem bazaltov malo zahŕňať formácie s hustotou menšou ako hustota kryštalických hornín (2–2,55 g / cm 3).
Na 37. plavbe vrtného plavidla Glomar Challenger boli skutočne odkryté skaly oceánskeho suterénu. Vrták prenikol do niekoľkých čadičových plátov, medzi ktorými sa nachádzali horizonty karbonátových pelagických sedimentov. V jednej z vrtov bola navŕtaná 80-metrová vrstva bazaltov s vápencovými vložkami, v druhej 300-metrová séria hornín vulkanogénno-sedimentárneho pôvodu. Vŕtanie prvej z týchto vrtov bolo zastavené v ultramafických horninách – gabrách a ultramafických horninách, ktoré už pravdepodobne patria do tretej vrstvy oceánskej kôry.
Hlbokomorské vrty a štúdium riftových zón z podmorských plavidiel s posádkou (UAV) umožnili vo všeobecnosti objasniť štruktúru oceánskej kôry. Pravda, nemožno s istotou tvrdiť, že poznáme jeho úplný a súvislý úsek, neskreslený následnými superponovanými procesmi. V súčasnosti je horná, sedimentárna vrstva, čiastočne alebo úplne odkrytá na takmer 1000 bodoch dna, najpodrobnejšie študovaná vrtákmi Glomar Challenger a Joydes Resolution. Oveľa menej prebádaná je druhá vrstva oceánskej kôry, ktorá bola do určitej hĺbky preniknutá oveľa menším počtom vrtov (niekoľko desiatok). Dnes je však zrejmé, že túto vrstvu tvorili najmä lávové pokryvy bazaltov, medzi ktorými sú uzavreté rôzne sedimentárne útvary malej hrúbky. Čadiče patria k odrodám tholeiitu, ktoré vznikli v podmienkach pod vodou. Sú to vankúšové lávy, často zložené z dutých lávových rúr a vankúšov. Sedimenty nachádzajúce sa medzi bazaltmi v centrálnych častiach oceánu pozostávajú zo zvyškov najmenších planktonických organizmov s uhličitanovou alebo kremičitou funkciou.
Nakoniec, tretia vrstva oceánskej kôry sa identifikuje s takzvaným pásom hrádze - sériou malých vyvrelých telies (intrúzií), ktoré sú navzájom tesne spojené. Zloženie týchto intrúzií je základné až ultrazákladné. Ide o gabro a hyperbazit, ktoré nevznikli počas výlevu magmy na povrch dna, ako bazalty druhej vrstvy, ale v hĺbke samotnej kôry. Inými slovami, hovoríme o magmatických taveninách, ktoré stuhli v blízkosti magmatickej komory bez toho, aby sa dostali na povrch dna. Ich „ťažšie“ ultramafické zloženie naznačuje zvyškový charakter týchto magmatických tavenín. Ak si pripomenieme, že hrúbka tretej vrstvy je zvyčajne 3-krát väčšia ako hrúbka druhej vrstvy oceánskej kôry, potom sa jej definícia ako bazaltickej môže zdať ako veľké zveličenie.
Podobne sa ukázalo, že „žulová“ vrstva kontinentálnej kôry, ako sa ukázalo pri vŕtaní superhlbokého vrtu Kola, nebola vôbec žula, aspoň v jej hornej polovici. Ako už bolo spomenuté vyššie, v úseku, ktorý tu prechádzal, dominovali metamorfované horniny spodného a stredného štádia premeny. Z väčšej časti sú to staré sedimentárne horniny modifikované pri vysokých teplotách a tlakoch, ktoré existujú v útrobách Zeme. V tomto smere nastala paradoxná situácia, ktorá spočíva v tom, že o oceánskej kôre už vieme viac ako o kontinentálnej. A to aj napriek tomu, že prvému sa intenzívne venuje už dve desaťročia, druhému je predmetom skúmania najmenej jeden a pol storočia.
Obe odrody zemskej kôry nie sú antagonistami. V okrajových častiach mladých oceánov, Atlantiku a Indiáne, je hranica medzi kontinentálnou a oceánskou kôrou trochu „rozmazaná“ v dôsledku postupného stenčovania prvého z nich v prechodovej oblasti z kontinentu do oceánu. Celkovo je táto hranica tektonicky pokojná, t.j. neprejavuje sa ani silnými seizmickými otrasmi, ktoré sa tu vyskytujú mimoriadne zriedkavo, ani sopečnými erupciami.
Tento stav však neplatí všade. V Pacifiku je hranica medzi kontinentálnou a oceánskou kôrou možno jednou z najdramatickejších deliacich čiar na našej planéte. Čo sú teda tieto dve odrody antipódov zemskej kôry alebo nie? Zdá sa, že ich za také môžeme oprávnene považovať. Napriek existencii množstva hypotéz naznačujúcich oceánizáciu kontinentálnej kôry alebo naopak premenu oceánskeho substrátu na kontinentálny v dôsledku množstva minerálnych premien bazaltov v skutočnosti neexistujú dôkazy priamy prechod jedného typu kôry na iný. Ako bude ukázané nižšie, kontinentálna kôra vzniká v špecifických tektonických podmienkach v aktívnych prechodových zónach medzi pevninou a oceánom a hlavne v dôsledku premeny iného typu zemskej kôry, nazývanej suboceánska. Oceánsky substrát mizne v Benioffových zónach, alebo je vytláčaný ako pasta z tuby na okraj kontinentu, alebo sa mení na tektonickú melanž (rozdrvené prízemné horniny) v oblastiach „kolabujúcich“ oceánov. O tom však viac neskôr.
V štruktúre Zeme výskumníci rozlišujú 2 typy zemskej kôry – kontinentálnu a oceánsku.
Čo je to kontinentálna kôra?
kontinentálnej kôry, tiež nazývaný kontinentálny, sa vyznačuje prítomnosťou 3 rôznych vrstiev vo svojej štruktúre. Horná časť je zastúpená sedimentárnymi horninami, druhá - žula alebo rula, tretia pozostáva z čadiča, granulitov a iných metamorfovaných hornín.
kontinentálnej kôry
Hrúbka kontinentálnej kôry je asi 35-45 km, niekedy dosahuje 75 km (spravidla v oblastiach horských masívov). Uvažovaný typ zemskej kôry pokrýva približne 40 % zemského povrchu. Objemovo zodpovedá približne 70 % zemskej kôry.
Vek kontinentálnej kôry dosahuje 4,4 miliardy rokov.
Čo je oceánska kôra?
Hlavný minerál, ktorý sa tvorí oceánska kôra, - čadič. Ale okrem neho jeho štruktúra zahŕňa:
- sedimentárne horniny;
- vrstvené prieniky.
V súlade s rozšíreným vedecký koncept, oceánska kôra sa neustále vytvára v dôsledku tektonických procesov. Je oveľa mladší ako pevnina, vek jeho najstarších častí je asi 200 miliónov rokov.
oceánska kôra Hrúbka oceánskej kôry je asi 5-10 km, v závislosti od konkrétnej oblasti meraní. Dá sa poznamenať, že v priebehu času sa takmer nemení. Medzi vedcami je rozšírený prístup, podľa ktorého by sa oceánska kôra mala považovať za súčasť oceánskej litosféry. Jeho hrúbka zasa do značnej miery závisí od veku.
Porovnanie
Hlavný rozdiel medzi kontinentálnou kôrou a oceánskou kôrou samozrejme spočíva v ich polohe. Prvé miesta na sebe sú kontinenty, pevnina, druhé - oceány a moria.
Kontinentálna kôra je zastúpená najmä sedimentárnymi horninami, granitmi a granulitmi. Oceánske - prevažne čadičové.
Kontinentálna kôra je oveľa hrubšia a staršia. Je horšia ako oceánska, pokiaľ ide o plochu pokrytú zemským povrchom, ale je lepšia, pokiaľ ide o objem, ktorý zaberá celá zemská kôra.
Je možné poznamenať, že v niektorých prípadoch je oceánska kôra schopná vrstviť sa cez kontinentálnu kôru v procese obdukcie.
Keď sme určili, aký je rozdiel medzi kontinentálnou a oceánskou kôrou, závery fixujeme v malej tabuľke.
Tabuľka
| kontinentálnej kôry | oceánska kôra |
| Miesta na sebe kontinenty, zem | Prenáša oceány a moria |
| Zastúpené najmä sedimentárnymi horninami, žulami, granulitmi | Pozostáva prevažne z čadiča |
| Má hrúbku až 75 km, zvyčajne 35-45 km | Má hrúbku zvyčajne do 10 km |
| Vek niektorých častí kontinentálnej kôry dosahuje 4,4 miliardy rokov | Najstaršie časti oceánskej kôry sú staré asi 200 miliónov rokov. |
| Zaberá asi 40% povrchu Zeme | Zaberá asi 60% povrchu Zeme |
| Zaberá asi 70% objemu zemskej kôry | Zaberá asi 30% objemu zemskej kôry |