Будова земної кори в таблиці

Типи земної кори

Земну кору вивчено значно краще, ніж глибинні сфери Землі. Як показали геофізичні дослідження, в будові земної кори беруть участь три шари порід. Верхній шар називається осадовим, бо він складений переважно осадовими породами: пісками, глинами, вапняками та ін. Поширений майже скрізь на планеті, але його товщина коливається в значних межах — від кількох метрів на виходах на поверхню давніх кристалічних порід до 15 км в Баренцовому морі. Середній шар називається гранітним за його схожість за щільністю з магматичними породами — гранітами. Поширений переважно під материками, товщина його змінюється від 0 до 20 км. Верхня частина гранітів в деяких районах, наприклад на Кольському півострові, в північних і центральних районах України, виходить на земну поверхню і доступна для безпосереднього вивчення. Нижній шар земної кори найменш досліджений, умовно названий базальтовим внаслідок схожості за щільністю з цією гірською породою. Як і осадові породи, має повсюдне поширення, а товщини його коливаються від 3 до 40 км.

Особливості будови земної кори під континентами і океанами стали причиною поділу її на два типи: континентальну і океанічну. Границя між ними не збігається з межами материків і океанів, вона проходить по океанічному дну на глибинах 2000—3500 м. Досить часто виділяють ще третій тип земної кори — перехідний: в цій зоні спостерігається чергування ділянок континентальної та океанічної кори.

Континентальний тип земної кори найтовщий. Його середня товщина 43,5 км, мінімальна, близько 20 км, — на стику з океанічною корою, максимальна, до 75 км, — під гірськими хребтами Тибету, Тянь-Шаню, Паміру. В цьому типі здебільшого добре виражені всі три шари порід — осадові, гранітні та базальтові.

Океанічний тип земної кори має малу товщину (5—20 км) при значному поширенні. Характерна його особливість — відсутність гранітного шару. Тому осадові породи незначної товщини залягають безпосередньо над базальтовими.

Для перехідного типу земної кори характерна велика контрастність, властива зонам сучасних геосинкліналей. До перехідного типу належить ділянка кори під Курильською дугою, ділянки, зайняті Чорним, Середземним, Червоним і Карибським морями, а також деякі підводні хребти. Утворення перехідного типу кори пов’язане з активним гороутворенням.

Важливі дані про будову і товщину земної кори на одних і тих самих широтах дають гравіметричні дослідження — вивчення сили тяжіння. Нагадаємо, що її величина є рівнодійною притягання маси Землі і відцентрової сили обертання планети.

Гірські хребти створюють у верхніх шарах додаткову масу і тому повинні б збільшити величину сили тяжіння пропорційно масі гір. В океанах же густина води близько 1 г/см8, тому сила тяжіння над її поверхнею повинна б бути меншою, ніж в горах. Низинні райони на суші займають проміжне положення, і тому логічно припустити, що сила тяжіння тут матиме середньоширотні значення.

Вимірювання показали, що фактично сила тяжіння на одній і тій самій паралелі скрізь практично однакова. Це означає, що в горах вона менша від нормальної, тобто тут проявляється, як прийнято говорити, від’ємна гравіметрична аномалія, на морі сила тяжіння більша розрахункової і аномалія тут додатна, на низовинах величини сили тяжіння близькі до розрахункових.

Рис. 16. Ізостазія: a — рівнина; б і в — гірські країни; г — плато; д — океан; 1 — осадові породи; 2 — гранітний шар; 3 — базальтовий шар; 4 — верхня мантія; 5 — океан; 6 — поверхня Мохоровичича (Мохо)

Такий розподіл сили тяжіння та її аномалій пояснюють ізостазією — зрівноваженням ваги земної кори різної густини на верхній мантії. Гірські хребти мають глибокі, але легкі “корені”, а океанічне дно складене переважно важкими базальтовими породами (рис. 13). Якщо десь порушена рівновага від зміни навантаження, земна кора поступово спливає (наприклад при руйнуванні гір, таненні льодовиків та ін.) або занурюється в мантію, якщо її вага збільшується. Таким чином, земна кора ніби “плаває” на верхній мантії, а нижня межа кори дзеркально відображає рельєф поверхні Землі. У цьому відношенні кора нагадує айсберг в океані. Згідно із законом Архімеда, всі айсберги, щоб вони могли плавати, мають бути глибоко занурені у воду. Чим вищий айсберг, тим більша його підводна частина. Цей закон можна застосувати і для земної кори — материки мають товстішу кору ніж опущені простори океанічного дна.

Описане явище ізостазії означає, що океан — це не тільки результат наявності води в ньому; поділ земної поверхні на сушу і море зумовлений різною будовою надр Землі. Материки не можуть опуститися нижче рівня Світового океану, бо вони складені головним чином легкими гірськими породами. У будові океанічного дна переважають більш важкі породи. Таким чином, материк не може перетворитися в океан і навпаки.

Думки щодо поділу земної кори на різні типи дотримуються не всі вчені. Деякі геологи вважають, що земна кора скрізь на Землі однакова. Виявлені ж відмінності в характері проходження сейсмічних хвиль і розподілі сили тяжіння пояснюються тим, що кора під океаном зазнає величезного тиску водних мас і насичена водою. Це і змінює її властивості.

Важливі дані про будову земної кори дають відомості, одержані в процесі глибокого буріння. Так, результати аналізів гірських порід, взятих з Кольської надглибокої свердловини, виявилися досить несподіваними. Там, де за геофізичними даними передбачалася наявність базальтового шару (у зв’язку з різкою зміною швидкості проходження хвиль), свердловина пересікла світлі архейські гнейси. Це дуже змінені, чи мета-морфізовані, гірські породи осадового або магматичного походження з високим вмістом кремнезему, і, що дуже важливо, одна з головних складових частин гранітного шару. Виникає питання: невже всі здогадки геологів і геофізиків про будову глибоких надр земної кори виявилися неправильними? Ні, це не так. Надглибоке буріння ще раз показало, наскільки складні природні процеси і яка непроста будова кори. У даному випадку різка зміна швидкостей хвиль пов’язана не з переходом від гранітного шару до базальтового, а з розущільненням порід за рахунок утворення тріщин в процесі звільнення води з кристалічних сіток мінералів під впливом високого тиску і температури.

Результати глибокого буріння змінили уявлення про характер розподілу температур в надрах Землі. Раніше вважалося, що в межах Балтійського щита й у подібних йому регіонах збільшення температур з глибиною незначне. Очікувалося, що на глибині близько 7 км температура досягає 50е, а 10 км — 100°. Насправді температура виявилася значно вищою. До глибини 3 км температура збільшувалася на 1° через кожні 100 м, що відповідало розрахункам. Але далі її приріст досяг 2,5° на кожні 100 м, і, таким чином, на глибині 10 км температура виявилася рівною 180°. Допускають, що висока температура — наслідок інтенсивного теплого потоку, який іде від розігрітої мантії.

Щоб краще вивчити глибинну будову Землі, передбачається закласти кілька нових надглибоких свердловин у різних районах Землі. Деякі з них повинні досягнути границі Мохоровичича. Це означає, що в недалекому майбутньому до рук учених попадуть унікальні зразки геологічних порід. Цілком ймовірно, що глибоке буріння дозволить виявити родовища корисних копалин, розширить уявлення людей про будову надр Землі.

Земна кора в науковому розумінні являє собою саму верхню і тверду геологічну частина оболонки нашої планети.

Наукові дослідження дозволяють вивчити її досконало. Цьому сприяють багаторазові буріння свердловин як на континентах, так і на океанському дні. Будова землі і земної кори на різних ділянках планети відрізняються і і за складом, і за характеристиками. Верхньою межею земної кори є видимий рельєф, а нижній – зона поділу двох середовищ, яка також відома як поверхня Мохоровичича. Часто її називають просто “кордон М”. Це найменування вона отримала завдяки хорватському сейсмологів Мохоровічича А. Він довгі роки спостерігав за швидкістю сейсмічних рухів в залежності від рівня глибини. У 1909 році він встановив наявність різниці між земною корою і розпеченій мантією Землі. Кордон М пролягає на тому рівні, де швидкість сейсмічних хвиль підвищується з 7.4 до 8.0 км / с.

Хімічний склад Землі

Вивчаючи оболонки нашої планети, вчені робили цікаві і навіть приголомшливі висновки. Особливості будови земної кори роблять її схожою з такими ж ділянками на Марсі і Венері. Більш ніж 90% складових елементів її представлені киснем, кремнієм, залізом, алюмінієм, кальцієм, калієм, магнієм, натрієм. Поєднуючись між собою в різних комбінаціях, вони утворюють однорідні фізичні тіла – мінерали. Вони можуть увійти до складу гірських порід у різних концентраціях. Будова земної кори вельми неоднорідне. Так, гірські породи в узагальненому вигляді являють собою агрегати більш-менш постійного хімічного складу. Це самостійні геологічні тіла. Під ними розуміється чітко окреслена область земної кори, що має в своїх межах однакове походження, вік.

Гірські породи за групами

1. Магматичні. Назва говорить сама за себе. Вони виникають через остигнула магми, яка витікає з жерла древніх вулканів. Будова цих порід безпосередньо залежить від швидкості застигання лави. Чим вона більша, тим менше кристали речовини. Граніт, наприклад, сформувався в товщі земної кори, а базальт з’явився в результаті поступового виливу магми на її поверхню. Різноманіття таких порід досить велике. Розглядаючи будову земної кори, ми бачимо, що вона складається з магматичних мінералів на 60%.

2. Осадові. Це породи, які стали результатом поступового відкладення на суші і дні океану уламків тих чи інших мінералів. Це можуть бути як пухкі компоненти (пісок, галька), зцементовані (піщаник), залишки мікроорганізмів (кам’яне вугілля, вапняк), продукти хімічних реакцій (калійна сіль). Вони складають до 75% всієї земної кори на материках.
За фізіологічною способом утворення осадові породи поділяються на:

• Уламкові. Це залишки різних гірських порід. Вони руйнувалися під впливом природних факторів (землетрус, тайфун, цунамі). До них можна віднести пісок, гальку, гравій, щебінь, глину.
• Хімічні. Вони поступово утворюються з водних розчинів тих чи інших мінеральних речовин (солі).
• Органічні або біогенні. Складаються з останків тварин або рослин. Це горючі сланці, газ, нафта, вугілля, вапняк, фосфорити, крейда.

3. Метаморфічні породи. У них можуть перетворюватися інші компоненти. Це відбувається під впливом мінливих температури, великого тиску, розчинів або газів. Наприклад, з вапняку можна отримати мармур, з граніту – гнейс, з піску – кварцит.

Мінерали і гірські породи, які людство активно використовує у своїй життєдіяльності, називаються корисними копалинами. Що вони собою являють?

Це природні мінеральні утворення, які впливають на будову землі та земної кори. Вони можуть використовуватися в сільському господарстві та промисловості як в природному вигляді, так і піддаючись переробці.

Види корисних мінералів. Їх класифікація

Залежно від фізичного стану та агрегації, корисні копалини можна розділити на категорії:

1. Тверді (руда, мармур, вугілля).
2. Рідкі (мінеральна вода, нафта).
3. Газоподібні (метан).

Характеристики окремих видів корисних копалин

За складом і особливостям застосування розрізняють:

1. Горючі (вугілля, нафта, газ).
2. Рудні. Вони включають радіоактивні (радій, уран) і благородні метали (срібло, золото, платина). Є руди чорних (залізо, марганець, хром) і кольорових металів (мідь, олово, цинк, алюміній).
3. Нерудні корисні копалини відіграють істотну роль у такому понятті, як будова земної кори. Географія їх обширна. Це неметалеві і негорючі гірські породи. Це будівельні матеріали (пісок, гравій, глина) і хімічні речовини (сірка, фосфати, калійні солі). Окремий розділ присвячено дорогоцінним і виробних каменів.

Розподіл корисних копалин по нашій планеті безпосередньо залежить від зовнішніх факторів і геологічних закономірностей.

Так, паливні корисні копалини в першу чергу видобуваються в нафтогазоносних і вугільних басейнах. Вони мають осадочні походження і формуються на осадових чохлах платформ. Нафта і вугілля вкрай рідко залягають разом.

Рудні корисні копалини найчастіше відповідають фундаменту, виступам і складчастим областям платформних плит. У таких місцях вони можуть створювати величезні по довжині пояса.

Ядро

Земна оболонка, як відомо, багатошарова. Ядро розташовується в самому центрі, а його радіус приблизно дорівнює 3500 км. Його температура набагато вища, ніж у Сонця і становить близько 10000 К. Точних даних про хімічний склад ядра не отримано, але імовірно воно складається з нікелю і заліза.

Зовнішнє ядро знаходиться в розплавленому стані та має ще більшу потужність, ніж внутрішнє. Останнє піддається колосальному тиску. Речовини, з яких воно складається, перебувають у постійному твердому стані.

Мантія

Геосфера Землі оточує ядро і становить близько 83 відсотків від усієї оболонки нашої планети. Нижня межа мантії знаходиться на величезній глибині майже 3000 км. Дану оболонку прийнято умовно розділяти на менш пластичну і щільну верхню частину (саме з неї утворюється магма) і на нижню кристалічну, ширина якої становить 2000 кілометрів.

Склад і будова земної кори

Для того щоб говорити про те, які елементи входять до складу літосфери, потрібно дати деякі поняття.

Земна кора – це сама зовнішня оболонка літосфери. Її щільність менше в два рази в порівнянні з середньою щільністю планети.

Від мантії земна кора відділена кордоном М, про яку вже йшлося вище. Так як процеси, що відбуваються на обох дільницях, взаємно впливають один на одного, їх симбіоз прийнято називати літосферою. Це означає “кам’яна оболонка”. Її потужність коливається в межах 50-200 кілометрів.

Нижче літосфери розташована астеносфера, яка володіє менш щільною і в’язкою консистенцією. Її температура становить близько 1200 градусів. Унікальною особливістю астеносфери є можливість порушувати свої кордони і проникати в літосферу. Вона є джерелом вулканізму. Тут знаходяться розплавлені вогнища магми, яка впроваджується в земну кору і виливається на поверхню. Вивчаючи ці процеси, вчені змогли зробити багато дивовижних відкриттів. Саме так вивчалося будова земної кори. Літосфера була сформована багато тисяч років тому, але і зараз в ній відбуваються активні процеси.

Структурні елементи земної кори

У порівнянні з мантією і ядром, літосфера – це жорсткий, тонкий і дуже крихкий шар. Вона складена з комбінації речовин, у складі яких на сьогоднішній день виявлено більше 90 хімічних елементів. Вони розподілені неоднорідне. 98 відсотків маси земної кори припадає на сім складових. Це кисень, залізо, кальцій, алюміній, калій, натрій і магній. Вік найдавніших порід та мінералів становить понад 4.5 мільярдів років.

Вивчаючи внутрішню будову земної кори, можна виділити різні мінерали.
Мінерал – порівняно однорідна речовина, що може перебувати як всередині, так і на поверхні літосфери. Це кварц, гіпс, тальк і т.д. Гірські породи складаються з одного або декількох мінералів.

Процеси, що формують земну кору

Літосфера взаємодіє з атмосферою, гідросферою і біосферою. У процесі синтезу вони утворюють найскладнішу і реакційно активну оболонку Землі. Саме в тектоносфері відбуваються процеси, які змінюють склад і будову цих оболонок.

Будова океанічної земної кори

Дана частина літосфери переважно складається з базальтових порід. Будова океанічної земної кори вивчено не так досконально, як континентальне. Теорія тектонічних плит пояснює, що океанічна земна кора є відносно молодою, а самі її останні ділянки можна датувати пізньої юрою.
Її товщина практично не змінюється з часом, так як вона визначається кількістю розплавів, що виділяються з мантії в зоні серединно-океанічних хребтів. На неї істотно впливає глибина осадових шарів на дні океану. У найбільш об’ємних ділянках вона становить від 5 до 10 кілометрів. Даний вид земної оболонки відноситься до океанічної літосфері.

Континентальна кора

Літосфера взаємодіє з атмосферою, гідросферою і біосферою. У процесі синтезу вони утворюють найскладнішу і реакційно активну оболонку Землі. Саме в тектоносфері відбуваються процеси, які змінюють склад і будову цих оболонок.
Літосфера на земній поверхні не однорідна. Вона має кілька шарів.

1. Осадовий. Він в основному утворюється гірськими породами. Тут переважають глини і сланці, а також широко поширені карбонатні, вулканогенні і піщані породи. В осадових шарах можна зустріти такі корисні копалини, як газ, нафта і кам’яне вугілля. Всі вони мають органічне походження.
2. Гранітний шар. Він складається з магматичних і метаморфічних порід, які найбільш близькі за своєю природою до граніту. Цей шар зустрічається далеко не скрізь, найбільш яскраво він виражений на континентах. Тут його глибина може становити десятки кілометрів.
3. Базальтовий шар утворюють породи, близькі до однойменного мінералу. Він більш щільний, ніж граніт.

Глибина і зміна температури земної кори

Поверхневий шар прогрівається сонячним теплом. Це геліометріческая оболонка. Вона відчуває сезонні коливання температури. Середня потужність шару складає близько 30 м.

Нижче знаходиться шар, ще тонший і крихкий. Його температура постійна і приблизно дорівнює середньорічній, характерною для цієї області планети. Залежно від континентального клімату глибина цього шару збільшується.
Ще глибше в земній корі знаходиться ще один рівень. Це геотермічний шар. Будова земної кори передбачає його наявність, а його температура визначається внутрішнім теплом Землі і зростає з глибиною.

Підвищення температури відбувається за рахунок розпаду радіоактивних речовин, які входять до складу гірських порід. В першу чергу це радій і уран.

Геометричний градієнт – величина наростання температури в залежності від ступеня збільшення глибини шарів. Цей параметр залежить від різних факторів. Будова та типи земної кори впливають на нього, так само як і склад гірських порід, рівень і умови їх залягання.

Тепло земної кори є важливим енергетичним джерелом. Його вивчення дуже актуально на сьогоднішній день.