Какая из типов земной коры появилась раньше. Типы земной коры и проблемы их образования

Земная кора - верхняя часть литосферы. В масштабах всего земного шара её можно сравнить с тончайшей плёнкой - столь незначительна её мощность. Но даже эту самую верхнюю оболочку планеты мы знаем не очень хорошо. Как же можно узнать о строении земной коры, если даже самые глубокие скважины, пробуренные в коре, не выходят за первый десяток километров? На, помощь учёным приходит сейсмолокация. Расшифровывая скорость прохождения сейсмических волн через разные среды, можно получить данные о плотности земных слоёв, сделать вывод об их составе. Под континентами и океаническими впадинами строение земной коры различно.

ОКЕАНИЧЕСКАЯ КОРА

Океаническая земная кора более тонкая (5-7 км), чем континентальная, и состоит из двух слоёв - нижнего базальтового и верхнего осадочного. Ниже базальтового слоя находится поверхность Мохо и верхняя мантия. Рельеф дна океанов очень сложен. Среди разнообразных форм рельефа особенно выделяются огромные срединно-океанические хребты. В этих местах происходит зарождение молодой базальтовой океанической коры из вещества мантии. Через глубинный разлом, проходящий вдоль вершин по центру хребта - рифт, магма выходит на поверхность, растекаясь в разные стороны в виде лавовых подводных потоков, постоянно раздвигая в разные стороны стенки рифтового ущелья. Этот процесс называется спредингом.

Срединно-океанические хребты возвышаются над дном океанов на несколько километров, а их протяженность достигает 80 тыс. км. Хребты рассекаются параллельными поперечными разломами. Их называют трансформными. Рифтовые зоны - самые неспокойные сейсмические зоны Земли. Базальтовый слой перекрывают толщи морских осадочных отложений - илов, глин разного состава.

КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ КОРА

Континентальная земная кора занимает меньшую площадь (около 40% поверхности Земли - прим.), но имеет более сложное строение и гораздо большую мощность. Под высокими горами её толщина измеряется 60-70 километрами. Строение коры континентального типа трёхчленное - базальтовый, гранитный и осадочный слои. Гранитный слой выходит на поверхность на участках, именуемых щитами. Например, Балтийский щит, часть которого занимает Кольский полуостров, сложен породами гранитного состава. Именно здесь велось глубокое бурение, и Кольская сверхглубокая скважина достигла отметки 12 км. Но попытки пробурить весь гранитный слой насквозь оказались неудачными.

Шельф - подводная окраина материка - также имеет континентальную кору. То же относится и к крупным островам - Новой Зеландии, островам Калимантан, Сулавеси, Новая Гвинея, Гренландия, Сахалин, Мадагаскар и другим. Окраинные моря и внутренние моря, такие как Средиземное, Чёрное, Азовское, расположены на коре континентального типа.

Говорить о базальтовом и гранитном слоях континентальной коры можно лишь условно. Имеется в виду, что скорость прохождения сейсмических волн в этих слоях сходна со скоростью прохождения их в породах базальтового и гранитного состава. Граница гранитного и базальтового слоев выделяется не очень чётко и изменяется по глубине. Базальтовый слой граничит с поверхностью Мохо. Верхний осадочный слой меняет свою толщину в зависимости от рельефа поверхности. Так, в горных районах он тонкий или вообще отсутствует, так как внешние силы Земли перемещают рыхлый материал вниз по склонам - прим.. Зато в предгорьях, на равнинах, в котловинах и впадинах он достигает значительных мощностей. Например, в Прикаспийской низменности, которая испытывает погружение, осадочный слой достигает 22 км.

ИЗ ИСТОРИИ КОЛЬСКОЙ СВЕРХГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ

С момента начала бурения этой скважины в 1970 году ученые ставили сугубо научную задачу этого эксперимента: определить границу между гранитным и базальтовым слоями. Место было выбрано с учетом того, что именно в районах щитов гранитный слой, не перекрытый осадочным, может быть пройден «насквозь», что позволило бы прикоснуться к породам базальтового слоя, увидеть разницу. Ранее предполагалось, что такая граница на Балтийском щите, где на поверхность выходят древние магматические породы, должна находиться на глубине примерно 7 км.

За несколько лет бурения скважина неоднократно отклонялась от заданного вертикального направления, пересекая пласты с разной прочностью. Иногда буры ломались, и тогда приходилось начинать бурение заново, обходными стволами. Материал, который доставлялся на поверхность, исследовался разными учеными и постоянно приносил удивительные открытия. Так, на глубине около 2 км были найдены медно-никелевые руды, а с глубины 7 км был доставлен керн (так называется образец породы из бура в виде длинного цилиндра - прим. от сайт), в котором были обнаружены окаменевшие остатки древних организмов.

Но, пройдя более 12 км к 1990 году, скважина так и не вышла за пределы гранитного слоя. В 1994 году бурение было остановлено. Кольская сверхглубокая - не единственная в мире скважина, которую закладывали для глубокого бурения. Подобные эксперименты велись в разных местах несколькими странами. Но только Кольская достигла таких отметок, за что была занесена в Книгу рекордов Гиннесса.

Моя дочка прошлым летом первый раз была в Крыму. Она увидела горы и спросила у меня: «Почему они такие высокие?» Далее последовал еще один вопрос: «А почему море глубокое?». Ребенку 3 годика, а она уже интересуется такими вопросами. А вы не задумывались, почему так? Чем же отличаются горы от моря ? Сейчас я хочу рассказать о типах земной коры.

Какие типы земной коры выделяют

Я думаю, вы знаете, что под океаном и на равнине находится разная земная кора. В первом случае она тоньше, а во втором намного толще.

Земная кора – это твердый шар литосферы с толщиной от 5 км (под океаном) до 70 км (под горами) . В зависимости от состава и толщины пород выделяю 2 типа земной коры: материковая и океаническая.

Материковая (континентальная ) земная кора имеет толщину от 40 до 70 км . В своем составе она имеет 3 слоя:

• осадочный – верхний от земли слой. Его мощность 10-15 км;
• гранитно-метаморфический слой – толщина 5-15 км;
• базальтовый – 10-30 км.

В отличие от материковой, океаническая земная кора не имеет среднего гранитно-метаморфического слоя . В ее составе есть осадочный и базальтовый слои. Ее толщина всего 5 – 15 км.

Своеобразную земную кору имеют океанические хребты . Под вторым океаническим слоем располагается линза (или выступ). Горные породы в их составе не похожи на породы в горах, которые находятся на земле.

Исследования земной коры

Ученые давно доказали, что земная кора под равниной (или горой) отличается от земной коры под океаном. Но даже в наши дни, имея новейшее техническое оборудование, остается много неисследованных мест на земле. На Кольском полуострове, например, пробили самую глубокую скважину в мире. Ее глубина 12 км, что составляет лишь 1/500 радиуса нашей планеты.

Все что нам известно, ученые узнают благодаря сейсмическому методу . Во время землетрясений и вулканической деятельности на землю попадает магма и другие породы, которые накапливаются внутри нашей планеты. По ним и ведется исследование.

При изучении земной коры было обнаружено ее неодинаковое строение в разных районах. Обобщение большого фактического материала позволило выделить два типа строения земной коры - континентальный и океанический.

Континентальный тип

Для континентального типа характерна весьма значительная мощность коры и присутствие гранитного слоя. Граница верхней мантии здесь расположена на глубине 40-50 км и больше. Мощность толщи осадочных горных пород в одних местах достигает 10-15 км, в других - толща может полностью отсутствовать. Средняя мощность осадочных пород континентальной земной коры составляет 5,0 км, гранитного слоя - около 17 км (от 10-40 км), базальтового - около 22 км (до 30 км).

Как упоминалось выше, петрографический состав базальтового слоя континентальной коры пестрый и скорее всего в нем преобладают не базальты, а метаморфические породы основного состава (гранулиты, эклогиты и т.п.). По этой причине некоторые исследователи предлагали этот слой называть гранулитовым.

Мощность континентальной земной коры увеличивается на площади горно-складчатых сооружений. Например, на Восточно-Европейской равнине мощность коры около 40 км (15 км - гранитный слой и более 20 км - базальтовый), а на Памире - в полтора раза больше (около 30 км в сумме составляют толща осадочных пород и гранитный слой и столько же базальтовый слой). Особенно большой мощности достигает континентальная кора в горных областях, расположенных по краям материков. Например, в Скалистых горах (Северная Америка) мощность коры значительно превышает 50 км. Совершенно иным строением обладает земная кора, слагающая дно океанов. Здесь мощность коры резко сокращается и вещество мантии подходит близко к поверхности.

Гранитный слой отсутствует, мощность осадочной толщи сравнительно небольшая. Выделяются верхний слой неуплотненных осадков с плотностью 1,5-2 г/см 3 и мощностью около 0,5 км, вулканогенно-осадочный слой (переслаивание рыхлых осадков с базальтами) мощностью 1-2 км и базальтовый слой, среднюю мощность которого оценивают в 5-6 км. На дне Тихого океана земная кора имеет суммарную мощность 5-6 км; на дне Атлантического океана под осадочной толщей в 0,5-1,0 км располагается базальтовый слой мощностью 3-4 км. Отметим, что с увеличением глубины океана мощность коры не уменьшается.

В настоящее время выделяют также переходные субконтинентальный и субокеанический тип коры, отвечающие подводной окраине материков. В пределах коры субконтинентального типа сильно сокращается гранитный слой, который замещается толщей осадков, а затем по направлению к ложу Океана начинается уменьшение мощности базальтового слоя. Мощность этой переходной зоны земной коры обычно 15-20 км. Граница между океанической и субконтинентальной корой проходит в пределах материкового склона в интервале глубин 1 -3,5 км.

Океанический тип

Хотя кора океанического типа занимает большую площадь, чем континентальная и субконтинентальная, в силу ее небольшой мощности в ней сосредоточен лишь 21% объема земной коры. Сведения об объеме и массе разных типов земной коры приведены на рис.1.

Рис.1. Объем, мощность и масса горизонтов разных типов земной коры

Земная кора залегает на подкорковом мантийном субстрате и составляет всего 0,7% от массы мантии. В случае малой мощности коры (например, на океаническом ложе) самая верхняя часть мантии будет находиться также в твердом состоянии, обычном для горных пород земной коры. Поэтому, как отмечено выше, наряду с понятием о земной коре как об оболочке с определенными показателями плотности и упругих свойств, имеется понятие о литосфере - каменной оболочке, толще твердого вещества, покрывающего поверхность Земли.

Структуры типов земной коры

Типы земной коры различаются также своими структурами. Для земной коры океанического типа характерны разнообразные структуры. По центральной части дна океанов протягиваются мощные горные системы - срединно-океанические хребты. В осевой части эти хребты рассечены глубокими и узкими рифтовыми долинами с крутыми бортами. Эти образования представляют собой зоны активной тектонической деятельности. Вдоль островных дуг и горных сооружений по окраинам материков располагаются глубоководные желоба. Наряду с этими образованиями имеются глубоководные равнины, занимающие огромные площади.

Столь же неоднородна континентальная земная кора. В ее пределах можно выделить молодые горноскладчатые сооружения, где мощность коры в целом и каждого из ее горизонтов сильно возрастает. Выделяются также площади, где кристаллические горные породы гранитного слоя представляют древние складчатые области, выровненные на протяжении длительного геологического времени. Здесь мощность коры значительно меньше. Эти обширные участки континентальной коры называются платформами. Внутри платформ различают щиты - районы, где кристаллический фундамент выходит непосредственно на поверхность, и плиты, кристаллическое основание которых покрыто толщей горизонтально залегающих отложений. Примером щита является территория Финляндии и Карелии (Балтийский щит), в то время как на Восточно-Европейской равнине складчатый фундамент глубоко опущен и перекрыт осадочными отложениями. Средняя мощность осадков на платформах около 1,5 км. Для горноскладчатых сооружений характерна значительно большая мощность толщи осадочных пород, средняя величина которой оценивается в 10 км. Накопление таких мощных отложений достигается длительным постепенным опусканием, прогибанием отдельных участков континентальной коры с последующим их подъемом и складкообразованием. Такие участки называются геосинклиналями. Это наиболее активные зоны континентальной коры. К ним приурочено около 72% всей массы осадочных пород, в то время как на платформах сосредоточено около 28%.

Проявления магматизма на платформах и геосинклиналях резко различается. В периоды прогибания геосинклиналей по глубинным разломам поступает магма основного и ультраосновного состава. В процессе превращения геосинклинали в складчатую область происходит образование и внедрение огромных масс гранитной магмы. Для поздних этапов характерны вулканические излияния лав среднего и кислого состава. На платформах магматические процессы выражены значительно слабее и представлены преимущественно излияниями базальтов или лав щелочно-основного состава. Среди осадочных пород континентов преобладают глины и глинистые сланцы. На дне океанов увеличивается содержание известковых осадков. Итак, земная кора состоит из трех слоев. Ее верхний слой сложен осадочными породами и продуктами выветривания. Объем этого слоя составляет около 10% общего объема земной коры. Большая часть вещества находится на континентах и переходной зоне, в пределах океанической коры его не более 22% объема слоя.

В так называемом гранитном слое наиболее распространенными породами являются гранитоиды, гнейсы и кристаллические сланцы. На породы более основного состава приходится около 10% этого горизонта. Это обстоятельство хорошо отражается на среднем химическом составе гранитного слоя. При сопоставлении величин среднего состава обращает на себя внимание ясное различие этого слоя и осадочной толщи (рис. 2).

Рис.2. Химический состав земной коры (в весовых процентах)

Состав базальтового слоя в двух основных типах земной коры неодинаков. На континентах эта толща характеризуется разнообразием горных пород. Здесь присутствуют глубоко метаморфизованные и магматические породы основного и даже кислого состава. Основные породы составляют около 70% всего объема этого слоя. Базальтовый слой океанической коры значительно более однороден. Преобладающим типом пород являются так называемые толеитовые базальты, отличающиеся от континентальных базальтов низким содержанием калия, рубидия, стронция, бария, урана, тория, циркония и высоким отношением Na/K. Это связано с меньшей интенсивностью процессов дифференциации при их вплавлении из мантии. В глубоких рифовых разломах выходят ультраосновные породы верхней мантии. Распространенность горных пород в земной коре, сгруппированных для определения соотношения их объема и масс, приведена на рис.3.

Рис.3. Распространенность горных пород в земной коре

Формирование земной коры

Земная кора континентов состоит из кристаллических пород базальтового и гранитного геофизических слоев (59,2% и 29,8% соответственно от общего объема земной коры), перекрытых оса- дочной оболочкой (стратисферой). Площадь материков и островов составляет 149 млн. км 2 . Осадочная оболочка покрывает 119 млн. км 2 , т.е. 80% общей площади суши, выклиниваясь в направлении к древним щитам платформ. Сложена она преимущественно позднепротерозойскими и фанерозойскими осадочными и вулканогенными породами, хотя в ее составе присутствуют в незначительном количестве и более древние средне и раннепротерозойские слабо метаморфизованные отложения протоплатформ. Площади выходов осадочных пород с увеличением возраста убывают, а кристаллических пород – растут.

Осадочная оболочка земной коры океанов, занимающих 58% общей площади Земли, залегает на базальтовом слое. Возраст ее отложений по данным глубоководного бурения охватывает интервал времени от верхней юры до четвертичного периода включительно. Средняя мощность осадочной оболочки Земли оценивается в 2,2 км, что соответствует 1/3000 радиуса планеты. Общий объем слагающих ее образований примерно 1100 млн. км 3 , что составляет 10,9% от общего объема земной коры и 0,1% от общего объема Земли. Общий объем океанских осадков оценивается в 280 млн. км3. Средняя мощность земной коры оценивается в 37,9 км, что составляет 0,94% от общего объема Земли. Вулканические породы составляют 4,4% на платформах и 19,4% в складчатых областях от общего объема осадочной оболочки. В платформенных областях и, особенно, в океанах широко распространены базальтовые покровы, занимающие более чем две трети поверхности Земли.

Земная кора, атмосфера и гидросфера Земли сформированы вследствие геохимической дифференциации нашей планеты, сопровождавшейся плавлением и дегазацией глубинного вещества. Формирование земной коры обусловлено взаимодействием эндогенных (магматических, флюидно-энергетических) и экзогенных (физическое и химическое выветривание, разрушение, разложение пород, интенсивное терригенное осадконакопление) факторов. Большое значение при этом имеет изотопная систематика магматических пород, поскольку именно магматизм несет в себе информацию о геологическом времени и вещественной специфике поверхностных тектонических и глубинных мантийных процессов, ответственных за формирование океанов и континентов и отражает важнейшие особенности процессов превращения глубинного вещества Земли в земную кору. Наиболее обоснованным считается последовательное образование за счет деплетированной мантии океанской коры, которая в зонах конвергентного взаимодействия плит формирует кору переходного типа островных дуг, а последняя после ряда структурно-вещественных преобразований превращается в континентальную земную кору.

1.Типы земной коры.

Различают 2 основных вида земной коры: континентальный и океанический и 2 переходных типа - субконтинентальный и субокеанический.

Континентальный тип земной коры имеет мощность от 35 до 75 км., в области шельфа - 20 - 25 км., а на материковом склоне выклинивается. Выделяют 3 слоя континентальной коры:

1 - ый - верхний, сложенный осадочными горными породами мощностью от 0 до 10 км. на платформах и 15 - 20 км. в тектонических прогибах горных сооружений.

2 - ой - средний ╚гранитно - гнейсовый╩ или ╚гранитный╩ - 50 - граниты и 40 % гнейсы и др. метаморфизированные породы. Его средняя мощность - 15 - 20 км. (в горных сооружениях до 20 - 25 км.).

3 - ий - нижний, ╚базальтовый╩ или ╚гранитно - базальтовый╩, по составу близок к базальту. Мощность от 15 - 20 до 35 км. Граница между ╚гранитовым╩ и ╚базальтовым╩ слоями - раздел Конрада.

По современным данным океанический тип земной коры также имеет трехслойное строение мощностью от 5 до 9 (12) км., чаще 6 -7 км.

1 - ый слой - верхний, осадочный, состоит из рыхлых осадков. Его мощность - от нескольких сот метров до 1 км.

2 - ой слой - базальты с прослоями карбонатных и кремниевых пород. Мощность от 1 - 1,5 до 2,5 - 3 км.

3 - ий слой - нижний, бурением не вскрыт. Сложен основными магматическими породами типа габрро с подчиненными, ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами).

Субконтинентальный тип земной поверхности по строению аналогичен континентальному, но не имеет четко выраженного раздела Конрада. Этот тип коры связан обычно с островными дугами - Курильскими, Алеутскими и окраинами материков.

1 - ый слой - верхний, осадочно - вулканогенный, мощность - 0,5 - 5 км. (в среднем 2 - 3 км.).

2 - ой слой - островодужный, ╚гранитный╩, мощность 5 - 10 км.

3 - ий слой - ╚базальтовый╩, на глубинах 8 - 15 км., мощностью от 14 - 18 до 20 - 40 км.

Субокеанический тип земной коры приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и др.). По строению близок к океаническому, но отличается повышенной мощностью осадочного слоя.

1 - ый верхний - 4 - 10 и более км., располагается непосредственно на третьем океаническом слое мощностью 5 - 10 км.

Суммарная мощность земной коры - 10 - 20 км., местами до 25 - 30 км. за счет увеличения осадочного слоя.

Своеобразное строение земной коры отмечается в центральных рифтовых зонах срединно - океанических хребтов (срединно - атлантический). Здесь, под вторым океаническим слоем располагается линза (или выступ) низкоскоростного вещества (V = 7,4 - 7,8 км / с). Предполагают, что это либо выступ аномально разогретой мантии, или смесь корового и мантийного вещества.

2.Гипотезы тектонического развития Земли и земной коры.

Гипотеза дрейфа материков.

Наиболее полную гипотезу дрейфа материков развил в 1912 г. известный немецкий геофизик А. Вегенер.

Согласно представлениям А. Вегенера вся поверхность Земли первоначально была покрыта сплошным тонким гранитным слоем. В палеозойскую эру весь гранитный материал собрался весь в один блок. Образовался единый праматерик - Пангея (греч. ╚пан╩ - всеобщий, ╚ге╩ - земля). Он возвышался над уровнем окружавшего его безбрежного океана. Причиной этого могло явиться воздействие приливных и центробежных сил. Приливные силы связаны с притяжением Солнца и Луны; они действуют на земной поверхности с востока на запад. Центробежные силы вызваны вращением Земли и направлены от полюсов к экватору. В середине мезозойской эры Пангея начала раскалываться на отдельные глыбы - континенты. Под влиянием тех же сил они стали отплывать друг от друга в широтном направлении. Например, Америка откололась от Европы и Африки и продвинулась на запад. В промежутке между ними возник Атлантический океан. Южная Америка и Африка в своем движении испытали поворот по часовой стрелке. В результате перемещения Антарктиды к югу, Австралии к юго - востоку, а Индостана к северо - востоку между ними образовался Индийский океан. Таким образом, в гипотезе Вегенера Атлантический и Индийский океаны рассматриваются как вторичные, а Тихий океан - как остаток первичного океана. Площадь его последовательно уменьшалась в результате надвигания на него со всех сторон материков.

Гипотеза расширения Земли.

Сторонники этой гипотезы предполагают, что объем земного шара первоначально был намного меньшим, чем сейчас. Радиус Земли составлял 3500 - 4000 км., а ее поверхность была вдвое меньше современной. Океанов еще не существовало. Материковая кора покрывала сплошной оболочкой весь земной шар. По мнению одних исследователей, расширение Земли началось с конца палеозойской эры. Другие считают, что это произошло в меловом периоде. С этого момента радиус Земли стал увеличиваться ежегодно приблизительно на 0,6 мм. Вследствие расширения первоначально единая материковая кора растрескалась. Образовались отдельные континенты, они все дальше и дальше отодвигались друг от друга по мере дальнейшего расширения Земли. В промежутках между материками обнажался подкоровый слой. Сюда проникало поднимавшееся снизу мантийное вещество,образуя новую кору океанического типа.

Пульсационная гипотеза.

В начале ХХ в. была высказана идея о том, что эпохи расширения Земли сменяются эпохами ее сжатия.

По их представлениям, эпохам сжатия соответствуют горообразовательные фазы, эпохам расширения - периоды покоя и прогибания бассейнов. Растяжение земной коры сосредоточено главным образом в рифтовых зонах. Оно компенсируется сжатием коры в области глубоководных желобов и горноскладчатых систем. Эффекты сжатия и растяжения распределяются неравномерно на поверхности Земли. Вследствие многократного попеременного сжатия и растяжения происходит дрейф глыб земной коры от зон растяжения к зонам сжатия. Так, например, происходит движение Сирийско - Аравийской плиты от грабенов Красного моря и Аденского залива в сторону складчатых хребтов Тавра, Загроса и Кавказа.

3.Гипотеза движения плит литосферы.

Особенности перемещения литосферных плит описали в конце 60 - х годов В. Джасон Морган, Ксавье Ле Пиннон и др. По их представлениям поверхность Земли разделяется на 9 основных (1.Тихоокеанская; 2.Северо - Американская; 3.Евроазиатская; 4.Кокосовая; 5.Наска; 6.Южно - Американская; 7.Африканская; 8.Индо - Австралийская; 9.Антарктическая) и несколько мелких жестких литосферных плит. В их состав входят не только континенты, но и смежные части океанического дна. Главными границами плит литосферы являются рифты срединно - океанических хребтов, глубоководные желоба и складчатые горы по окраинам континентов.

От линии срединно - океанических хребтов вследствие новообразования здесь океанической коры происходит раздвигание (в разные стороны) литосферных плит. Наращивание океанической коры вдоль осей рифтовых долин компенсируется его разрушением на противоположном краю плиты - в зоне глубоководного желоба. Предполагается,что здесь движущаяся от срединного хребта пластина океанической литосферы изгибается и погружается в астеносферу под углом 45° под движущуюся навстречу пластину континентальной литосферы. Погружение это происходит до глубины 700 км (см.рис.).

Ряд ученых считают, что подобные представления слабо аргументированы.

Земля состоит из нескольких концентрических оболочек, каждой из которых присущи особый химический состав, физические свойства и агрегатное состояние. Оболочки Земли группируются на 3 основных слоя:

1. наружный – земную кору;

2. промежуточный – мантию;

3. внутренний – ядро.

Ядро предположительно составляют окислы железа и никеля, находящиеся в расплавленном состоянии.

Мантия состоит из пород, основными компонентами которых являются силикаты магния и железа.

Земная кора по отношению ко всей планете составляет около 1,5% ее объема (0,8% от массы). Толщина земной коры под континентами составляет 35 – 70 км (в среднем 50 км), под океанами – 5 –10 км. В земной коре преобладают следующие химические элементы:

· кислород (47 - 49,1%) – он присутствует в составе большинства минералов;

· кремний (26 – 28 %): кремнезем (оксид кремния), кварц, силикаты.

· алюминий (7,4 – 8,7 %);

· железо (4,2- 5,1 %);

· кальций (3,3 – 3,6%);

· натрий (2.6 %);

· калий (2,6%);

· магний (2,1%).

Различают материковую и океаническую кору. Верхняя часть материковой коры сложена т.н. осадочным чехлом, ниже расположены гранитный и базальтовый слои. Океаническая кора имеет главным образом базальтовый состав (содержит кремний и магний). Плотность материковой коры составляет 2,7 г/см 3 , а океанической – 2,9 г/см 3 .

Литосфера – это твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхний слой мантии. Толщина литосферы колеблется в пределах от 50 до 200 км.

Самые распрострененные химические элементы в литосфере – кислород, кремний, алюминий и магний, на их суммарную долю приходится 92% массы литосферы. Кислород, кремний и алюминий образуют самые распространенные в земной коре соединения – силикаты и алюмосиликаты.

Земная кора состоит их горных пород. Горные породы – это геологические образования, состоящие из минералов и обладающие относительно постоянным химическим составом и свойствами. Основные группы горных пород: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические породы – являются результатом застывания вулканической магмы, разлившейся по поверхности суши или внедрившиеся в глубь земной коры. На глубине 15-30 км магматические породы представлены в основном гранитом.

Осадочные породы – это преимущественно поверхностные образования, возникшие при разрушении и переотложении других – ранее сформировавшихся – горных пород (щебень, гравий, песок, песчаники, глины).

Метаморфические породы – это продукты изменения магматических и осадочных пород в результате воздействия физико-химических процессов (в основном высоких температур и давления).

Минералы – это природные неорганические соединения, состоящие из одного или нескольких химических соединений. Большинство минералов находится в кристаллическом состоянии, и имеет относительно постоянный состав. В земной коре обнаружено около 3000 минералов, подавляющая их часть (90%) образована силикатами алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. Так, наиболее распространенным минералами являются полевые шпаты (58%), простые силикаты (16,8%), кварц (12,6%), слюда (3,6%).

Важная составляющая литосферы – подземные воды , общий объем которых в осадочном чехле составляет 61,4 млн. км 3 . Вода присутствует в земной толще как в свободном состоянии, так и в связанной форме, а также в различных агрегатных состояниях: в виде паров, льда и жидкости. Свободные воды подземной гидросферы в той или иной степени минерализованы, на долю пресных подземных вод приходится 2%. Пресные подземные воды – это в основном грунтовые воды, которые непосредственно связаны с поверхностными источниками (реками, озерами). Общая минерализация подземных пресных вод составляет не более 1 г/л, по составу они принадлежат к гидрокарбонатным. Грунтовые воды отличаются высоким содержанием растворенного органического вещества, концентрация которого может составлять более 35 мг/л, наименьшее количество органического вещества содержат воды аридного (засушливого) пояса – менее 20 мг/л.

В состав биосферы входит только верхняя часть земной коры, причем положение нижней границы биосферы четко не установлено. Положение границы биосферы в литосфере обусловлено геологическим строением местности, гидрогеологических условий местности и геотермического градиента. Геотермический градиент характеризует прирост температуры горных пород при углублении на каждые 100 м. В среднем он составляет 3 0 С, но в зависимости от условий колеблется от 1 до 20 0 С.

В целом распространение живого вещества в литосфере наблюдается всего до нескольких десятков метров. Некоторые микроорганизмы с подземными водами достигают глубин до 2...3 км.

Почва

Почва – это самостоятельное естественной органо-минеральное тело, возникающее на поверхности земной суши в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов. Почва состоит из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха, она обладает комплексом свойств, которые обуславливают условия для роста и развития растений. Почва представляет собой рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай. Она является важнейшим элементом наземных экосистем, это продукт взаимодействия биоты и залегающих пород.

Почву рассматривают как особое природное тело, которое играет исключительно важную роль в глобальных биогеохимических процессах. С геосферами Земли почва связана следующим образом:

1. С литосферой:

· Участвует в биохимическом преобразовании верхних слоев литосферы;

· Является источником для образования минералов, полезных ископаемых, горных пород.

· Участвует в передаче аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои литосферы;

· Защищает литосферу от чрезмерной эрозии.

2. С гидросферой:

· Трансформирует поверхностные воды в грунтовые;

· Участвует в формировании речного стока;

· Является фактором биопродуктивности водоемов за счет приносимых биогенных соединений;

· Является сорбционным, барьером, защищающим от загрязнений.

3. С атмосферой:

· Поглощает и отражает солнечную радиацию;

· Регулирует водооборот атмосферы;

· Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу;

· Регулирование газового режима атмосферы.

4. С биосферой:

· Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши;

· Защитный барьер;

· Связующее звено биологического и геологического круговоротов.

Почвообразующие породы – это субстрат, на котором образуются почвы. Они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60 – 90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы: ее водный и тепловой режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений.

Органические компоненты почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Основная роль при этом принадлежит растительности. Зеленые растения являются практически единственными создателями первичных органических веществ. Поглощая из атмосферы углекислый газ, из почвы – воду и минеральные вещества и используя энергию солнечного света, они в процессе фотосинтеза создают сложные органические соединения. Наибольшее количество органических веществ дают лесные сообщества, особенно в условиях влажных тропиков.

В процессе отмирания как целых растений, так и их отдельных частей, органические вещества поступают в почву (корневой и наземный спад). Количество годового спада колеблется в значительных пределах: во влажных лесах он достигает 250 ц/га, в арктических тундрах – менее 10 ц/га. На поверхности почвы органическое вещество под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических факторов разлагается с образованием почвенного гумуса. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует т.н. лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, проницаемость осадков, на тепловой режим верхнего слоя почвы, почвенную фауну и жизнедеятельность микроорганизмов.

Основная функция живых организмов в почве – преобразование органических веществ. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и наземные животные. В почвенной среде животные представлены главным образом беспозвоночными и простейшими. Почвенные животные делятся на 2 группы: биофагов, питающихся живыми организмами или тканями животных организмов, и сапрофагов, использующих в пищу органическое вещество. Основное количество почвенных живых организмов – это сапрофаги: нематоды, дождевые черви.

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие , т.е. способность обеспечивать органическое и минеральное питание растений. Плодородие зависит от физических и химических свойств почвы, которые в совокупности представляют эдафические факторы .

Факторы почвообразования: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека.

Верхний, наиболее плодородный слой почвы, содержащий продукты перегнивания органики, называется гумусом (перегнойным слоем). В химический состав гумуса входят свободные ульминовая и гуминовая кислоты, а также их соли кальция, железа и магния.

Ниже гумусового слоя находится малоплодородный слой. Питательные вещества вымыты из него водой или кислотами, поэтому его называют горизонтом вымывания.

Органические вещества, поступающие в почву с мертвыми тканями организмов, включают лигнин, белковые вещества, липиды, а также конечные продукты обмена веществ растений (воска, смолы, дубильные вещества).

Органические остатки в почвы минерализуются с образованием простых продуктов – воды, углекислого газа, аммиака.

Важнейшими характеристиками почвы являются: концентрация солей в почвенном растворе, кислотность (оказывает влияние на активность микроорганизмов).

Типы земной коры

Самой большой частью литосферы является земная кора. Земная кора, самая верхняя из твёрдых оболочек Земли. Нижней границей земной коры считается поверхность раздела, при прохождении которой сверху вниз продольные сейсмические волны скачком увеличивают скорость с 6,7-7,6 км/сек до 7,9-8,2 км/сек – граница Мохоровичича (раздел Мохо).

Земная кора различна на материках и под океаном. Сейсмические исследования показывают, что существуют два главных типа земной коры – континентальный и океанический.

Континентальная земная кора (рис. 1.1.) обычно имеет толщину 35-45 км, в областях горных стран - до 70 км. Она состоит из трех слоев – осадочный чехол, гранитный слой и базальтовый слой.

Осадочный чехол имеет толщину до 10 км и состоит из разновозрастных неизмененных или слабоизменённых осадочных и вулканических горных пород. Слои нередко смяты в складки, разорваны и смещены по разрыву. В некоторых местах (на щитах) осадочная оболочка отсутствует;

Гранитный слой – более плотный, его мощность 10-15 км, он сложен гранитами и гнейсами;

Базальтовый слой – еще более плотный, толщиной 15-35 км, сложен базальтами, габбро и очень сильно метаморфизованными осадочными породами в различных соотношениях.

Океаническая земная кора имеет толщину 5-10 км (вместе с толщей воды - 9-12 км).Она разделяется на 3 слоя: под тонким (менее 1 км) слоем морских осадков лежит «второй» слой со скоростями продольных сейсмических волн 4-6 км/сек; его толщина 1-2,5 км. Вероятно, он сложен серпентинитом и базальтом, быть может, с прослоями осадков. Нижний, «океанический», слой толщиной в среднем около 5 км имеет скорости прохождения сейсмических волн 6,4-7,0 км/сек; вероятно, он сложен габбро. Толщина слоя осадков на дне океана изменчива, местами их нет совсем.

В переходной зоне от материка к океану наблюдается земная кора переходного типа.

Земная кора геосинклинальных поясов переходного типа, образуется на стыке океанических и материковых платформ, при этом происходит образование гранитного слоя в результате глубокой метаморфизации магматических и осадочных горных пород в зонах субдукции, отличается пестротой и сложностью строения, встречается земная кора переходного типа океаническая (окраинные моря Тихого океана, Каспийское море и др.) и материковая (островные дуги и др.). Земная кора переходного типа как и океаническая состоит из базальтового слоя, поверх которого располагается мощный, до 10-20 км, осадочный.

Рифтогенный тип земной коры (5-7 км) возникает в зонах спрединга (рифтах), где на поверхность поступает вещество Мантии и возникают срединно-океанические хребты, рождается молодая океаническая земная кора.