Лекции по естественной географии

Твердые оболочки Земли: земная кора, мантия, ядро.
Земная кора представляет собой верхнюю твердую оболочку Земли и
имеет сложный рельеф. В рельефе суши различают горные системы,
плоскогорья и равнины, а также подчиненные им формы. О рельефе
океанского дна мы уже говорили выше.
Толщина земной коры колеблется в широких пределах - от 5 до 15 км
под океанами и от 20 до 70 км под континентами. Верхняя часть земной коры
в пределах глубин, достигнутых бурением, доступна для непосредственного
изучения. Поэтому нам более или менее достоверно известен состав
вещества верхней части коры до глубин 10-12 км (максимальная глубина,
достигнутая бурением, составляет немногим более 14 км (скв.Вредефорд в
Южной Африке); российская сверхглубокая скважина СГ-3 на Кольском п-ве
достигла глубины 12, 2 км). О более глубоких горизонтах земной коры и
подстилающих ее геосфер, недоступных для непосредственного изучения,
приходится судить по косвенным геофизическим данным. Однако, следует
заметить, что в результате тектонических перемещений блоков земной коры
иногда на поверхность Земли или в разрезы глубоких скважин попадают
обломки пород из нижних частей коры или из верхней мантии (ксенолиты),
поэтому их изучение позволяет судить о составе этих геосфер.
В составе вещества земной коры выявлено 89 из 105 элементов
периодической системы Менделеева. Химические элементы земной коры
образуют природные химические соединения - минералы, а те, в свою
очередь, путем химического или чаще механического соединения - горные
породы.
На основании многочисленных химических анализов минералов и
горных пород, слагающих верхнюю часть земной коры, А.Б.Роновым и
А.И.Ярошевским было вычислено среднее содержание каждого химического
элемента, или кларк каждого элемента. Наибольшие кларки имеют
следующие элементы (в %%): О2 - 47; Si - 29,5; Al - 8,05; Fe - 4,65; Ca - 2,96;
Na - 2,50; K - 2,50; Mg - 1,87; прочие - 0,93. Вычислены также кларки для всех
остальных оболочек Земли, для Солнца, Луны.
Поскольку кислород, кремний и алюминий составляют подавляющую
часть земной коры, они входят в состав всех наиболее распространенных
природных соединений.
По физическим свойствам и геофизическим характеристикам
(скорости прохождения сейсмических волн, плотности, магнитной
восприимчивости, теплопроводности, электропроводности и др.) земную кору
принято разделять, как минимум, на три слоя: осадочный, гранитно-
метаморфический и базальтовый (рис.10). Присутствие гранитно-
метаморфического слоя - это признак континентальной земной коры - в
океанической коре этот слой отсутствует. Разделение на слои с таким
названием не означает, что породы действительно имеют состав гранитов
или базальтов. Это только значит, что по сейсмическим характеристикам,
т.е. по скоростям прохождения сейсмических волн через этот слой они
сходны с соответствующими породами. Например, у многих
метаморфических пород, относимых к гранитно-метаморфическому слою
(амфиболитовых, хлоритовых сланцев, мраморов и др.), скорость
прохождения сейсмических волн такая же, как у гранитов. Мощность
гранитно-метаморфического слоя под континентами составляет от 10 до 40
км. Мощность базальтового слоя под континентами изменяется от 30 до 40
км, а под океанами - от 3 до 15 км. Плотность пород «гранитного» слоя
составляет 2400-2600 кг/м3, базальтового - 2,8-3,3 кг/м3, вещества мантии,
состоящего из ультрабазитовых пород (с пониженным содержанием SiO2), -
3,4 кг/м3.
Земная кора - это продукт дифференциации вещества мантии, т.е.
разделения этого вещества по плотности. Более легкоплавкое и менее
плотное вещество, в соответствии с законом Архимеда, всплывало сквозь
толщу мантии, иногда диффундируя по межмолекулярным промежуткам, а
иногда проходя по трещинам, образовавшимся между отдельными блоками.
Если первый способ дифференциации происходил очень медленно (скорость
диффузии можно оценить величинами 10-8-10-9 см/с, то скорость
массообмена по трещинам на два порядка выше - 10-6-10-7 см/с.
Образование земной коры продолжается и в настоящее время. Так,
океаническая кора формируется в рифтовых и разломных зонах срединно-
океанических хребтов, а континентальная - в зонах перехода от океана к
континенту: островные дуги по периферии океанов - это фрагменты
сформировавшейся континентальной земной коры. Не следует думать, что
вся континентальная кора находится ниже уровня Мирового океана. Так, вся
шельфовая зона и верхняя часть континентального склона - это материк,
прослеживающийся под уровнем моря. Имеются также участки, или
фрагменты континентальной коры, находящиеся на океаническом ложе.