Континентальная и океаническая кора

Основываясь на современных данных, можно утверждать, что впадины Мирового океана со средней толщиной слоя воды всего около 4 км отчетливо проявляются в особенностях строения верхних слоев планеты глубиной даже в сотни километров!

Особенно хорошо видны различия в строении континентальной и океанической коры (рис. 29).

Рис. 29. Схема строения континентальной и океанической коры и литосферы

В разрезе континентальной коры выделяются две резкие границы с заметными скачками плотности и скорости распространения упругих волн, разделяющие кору на три слоя. Верхний слой осадочный, сложен практически неметаморфизованными осадочными породами, распространен неповсеместно и в основном выполняет впадины континентальной литосферы. Средняя мощность слоя около 3 км, средняя плотность пород примерно равна 2,5 ^г/_см³, а скорость упругих волн изменяется в пределах 2-5 ^км/_с.

Ниже залегает так называемая консолидированная кора, или фундамент континентов, сложенный в основном магматическими и метаморфическими породами. Состоит консолидированная кора из двух слоев, разделенных поверхностью Конрада, залегающей на глубинах 10-20 км. Верхний слой довольно часто обнажается на поверхности Земли и во многих местах вскрыт глубокими скважинами под слоем осадков, поэтому он сравнительно хорошо изучен. Представлен этот слой в основном кислыми магматическими породами (с высоким содержанием кремнезема), типичным представителем которых является гранит. Поэтому слой называют гранитно-метаморфическим, учитывая участие и метаморфических пород. Характерной особенностью гранитно-метаморфического слоя является его повышенная радиоактивность по сравнению с другими слоями земной коры.

Мощность гранитно-метаморфического слоя изменяется от 30-35 км в пределах складчатых областей до 10-15 км на равнинах. Главной особенностью гранитно-метаморфического слоя является то, что он участвует в строении только континентов, выклиниваясь к их периферии. Средняя мощность слоя на континентах составляет 17 км при значениях плотности 2,6-2,8 ^г/_см³ и скорости распространения упругих волн 5,5-6,5 ^км/_с.

Ниже поверхности Конрада, под гранитно-метаморфическим слоем, наблюдается возрастание плотности пород и скорости упругих волн. Значения этих параметров близки к измеряемым в основных магматических породах (с пониженным содержанием кремнезема), наиболее распространенным представителем которых является базальт. Поэтому с некоторой долей условности этот слой континентальной коры, нигде на поверхности Земли не обнажающийся и не вскрытый пока глубокими скважинами, называется базальтовым. Мощность базальтового слоя на континентах изменяется от 25-30 км под горными сооружениями до 5-10 км на периферии континентов и в среднем составляет 15 км. Плотность пород базальтового слоя достигает 2,9-3,3 ^г/_см³, а скорость упругих волн в них - 6,4-7,3 ^км/_с. В участках наиболее глубокого залегания базальтового слоя в его основании иногда выделяется эклогит-гранулитовый слой мощностью около 5 км с еще более высоким значением скорости упругих волн - до 7,4-7,7 ^км/_с.

В целом континентальная кора характеризуется обратным соответствием рельефа и мощности, т. е. горным сооружениям соответствуют утолщения коры до 70-80 км (прогибы поверхности Мохоровичича) и, наоборот, равнинам и низменностям отвечают участки более тонкой коры мощностью всего 12-15 км. Средняя мощность континентальной коры составляет 33 км.

Океаническая кора резко отличается от континентальной рядом особенностей.

Как и континентальная, океаническая кора, состоит из трех слоев, но представлены они другими породами.

Верхний слой, как и на континентах, - осадочный, имеет неповсеместное распространение, выполняет углубления рельефа, представлен рыхлыми, несцементированными осадками плотностью около 2,3 ^г/_см³ и средней мощностью около 700 м. Наибольшей мощности, как уже отмечалось, океанические осадки достигают в пределах континентального шельфа и у подножия континентального склона, на периферии континентов, при приближении к гребню срединно-океанических хребтов осадки выклиниваются. Скорость распространения упругих волн в океаническом осадочном слое невелика и составляет всего 1,5-1,8 ^км/_с.

Ниже залегает так называемый второй слой океанической коры, не имеющий аналога в разрезе континентов. Этот слой сложен в основном продуктами подводных вулканических извержений, в составе которых преобладают толеитовые базальты с низким содержанием кремнезема. Вблизи вулканических островов толеитовые базальты сменяются щелочными, с более высоким содержанием двуокиси кремния. И наконец, на периферии океанов толеитовые базальты замещаются андезитами островных дуг с еще более высоким содержанием кремнезема.

По-видимому, кроме базальтов, в составе второго слоя присутствуют также и редкие прослои уплотненных осадков, о чем свидетельствует значительный диапазон изменения скорости упругих волн - от 2,1 до 5,5 ^км/_с.

Второй слой океанического дна распространен практически повсеместно (за исключением рифтовых долин в осевых частях срединно-океанических хребтов) и образует фундамент или базальтовое ложе океанов. Средняя плотность пород фундамента составляет 2,55 ^г/_см³.

И наконец, в основании океанической коры залегает третий, или океанический, слой, сложенный, по-видимому, серпентинитами - продуктами взаимодействия пород мантии с океанической водой. Слой имеет удивительно постоянную мощность около 5 км, а значения плотности - 2,9 ^г/_см³ и скорости упругих волн - 6,5-7,1 ^км/_с позволяют считать его, хотя и не очень уверенно, аналогом базальтового слоя континентальной коры.

Общая мощность океанической коры, таким образом, составляет около 7,5 км. При этом "зеркальное" соответствие рельефа положению поверхности Мохоровичича, выявленное на континентах, отмечается здесь также вблизи крупных островов, архипелагов островов и микроконтинентов, которым обычно соответствуют утолщения океанической коры. И только для срединно-океанических хребтов характерна противоположная связь рельефа и мощности. Здесь участкам воздымания коры при приближении к осевой зоне срединно-океанических хребтов соответствуют участки сокращения мощности коры, вплоть до ее выклинивания в рифтовой долине.

Эта же особенность характерна и для слоя Гутенберга - верхней мантии. Консолидированная часть слоя под континентами простирается до глубин 120-150 км; в пределах океанических впадин мощность литосферы убывает от 75-85 км на периферии континентов до 25-30 км в пределах срединно-океанических хребтов. Более того, в их осевой части астеносфера подходит непосредственно ко дну рифтовой долины.

И совершенно противоположное отмечается в нижней части слоя Гутенберга. Если под континентами подошва астеносферы залегает на глубинах 220-250 км, то под океаном она практически достигает поверхности Голицына на глубине 410 км. Таким образом, мощность астеносферы под континентами составляет около 100 км и менее, а под океанами она возрастает до 300-350 км.

Следовательно, различия в строении континентальной и океанической коры характерны и для верхней мантии: на астеносфере переменной мощности "плавают" литосферные плиты различной толщины - континентальные мощностью 120-150 км и океанические мощностью около 60 км.