Материковая и океаническая кора

, Введение

Условия залегания горных пород на дне океана трудно еще  поддаются изучению, но существует обстоятельство, которое значительно  облегчает эту задачу. Накопление осадков и процессы разрушения в  глубинах океана настолько замедленны, что результаты вертикальных тектонических  движений хорошо выражаются в рельефе  дна и это их выражение в  течение долгого времени сохраняется.

Области тектонического поднятия выражены выпуклостями дна, области  тектонического прогибания - его впадинами: глыбовая тектоническая структура характеризуется сложно расчлененным рельефом дна. Точно также и вулканические формы хорошо сохраняются в рельефе дна, если они скрыты под толщей воды. Следовательно, мы вполне можем использовать рельеф океанического дна для характеристики тектонических и вулканических структур. Следует, однако, отметить, что таким образом в основном могут быть выявлены тектонические структуры, образованные вертикальными движениями земной коры. Структуры, связанные с горизонтальными движениями, могут быть установлены только в том случае, если эти движения привели к заметным горизонтальным смещениям отдельных частей ранее образованных единых форм рельефа. Рассмотрение рельефа дна океана само по себе не дает указания на возраст той или иной структуры и для того, чтобы понять историю океанических структур, необходимо искать дополнительные данные. Тектонические карты Атласа призваны дать наглядное представление о строении и истории развития земной коры в пределах материков.

Рассматривая тектонические  карты материков, можно видеть взаимоотношения  древних платформ со складчатыми  поясами байкалид, каледонид, герцинид, мезозоид, возникших из геосинклинальных областей, а также соотношение их с современными подвижными поясами - Альпийским и Тихоокеанским. Эти взаимоотношения характеризуют общий ход истории развития материков как последовательное обрастание древних платформ все более молодыми складчатыми областями; следовательно, по картам можно восстановить геологическую историю любой части суши. На мировой карте изображены, кроме того, океанические впадины различного возраста; наглядно видно также, что края впадин Атлантического, Ледовитого океана, и отчасти Индийского секут окаймляющие их материки. Под новейшей тектоникой понимают те тектонические процессы, которые привели к образованию новых структурных форм, выраженных в рельефе земной поверхности, создали современный лик Земли и завершили формирование ранее образовавшихся структурных форм. Время начала усиления новейших тектонических движений не везде точно совпадает, но всюду укладывается в рамки неогена и четвертичного периода. Созданные новейшей тектоникой структурные формы, так или иначе, выражены в современном рельефе, в виде горных и равнинных участков, и продолжают развиваться в настоящее время.

Ввиду пока крайне слабого  нашего знакомства со строением и  историей развития океанической земной коры, в основу выделения различающихся  по возрасту типов океанических впадин положены весьма гипотетические данные. Часть геологов и геофизиков придерживается представления о большой древности всех океанических впадин. При этом считается, что океаническая земная кора является первичной, возникшей в глубокой древности, в архее, и отражает догеосинклинальную стадию ее развития. Процесс развития геосинклиналей ведет к образованию более толстой материковой коры платформ. С точки зрения этой гипотезы развитие земной коры проходит ряд стадий: от океанических впадин и подводных плато к стадии геосинклинальных областей, а от последних к толстой материковой земной коре платформ.

Гипотеза эта, подкупающая  своей стройностью, хорошо вяжется  с материалом по тектонике побережья  Тихого океана. Здесь мы видим последовательное окаймление плоских впадин середины океана системой островных дуг, которые  можно считать геосинклинальной областью в ранней стадии развития. Далее тянется тектонический  пояс кайнозойской складчатости, признаваемой также за современную геосинклинальную область. Он, в свою очередь, окаймляется  более древним поясом мезозоид. Такое концентрическое расположение вокруг Тихого океана все более древних систем складчатых сооружений действительно можно считать отражением последовательных стадий преобразования земной коры вокруг талассократона - древнейшей океанической коры в его центральной части. Однако эта гипотеза не может объяснить происхождения впадины Атлантического и Ледовитого океанов, берега которых секут часто под прямым углом структуры соседних материков Европы, Африки и Америки. Системы каледонид и герцинид Европы и Америки прямо срезаны этими берегами, оборваны и структуры Альпийского пояса Европы. Здесь нет никакого последовательного обрастания талассократона, а есть явное наложение океанических впадин на элементы более древних материковых структур. Существует другая гипотеза, которой придерживается большой круг авторитетных ученых. Они считают, что все океанические впадины, наоборот, являются крайне молодыми новообразованиями на поверхности земного шара, возникшими, в основном, в палеогене и неогене за счет проседания крупных участков материковой земной коры, с последовательным превращением ее в океаническую в результате процесса океанизации. Как видно, эта гипотеза прямо противоположная первой. Океаническая кора рассматривается ею как образование наиболее молодое, возникшее за счет материковой коры, которая развивалась по обшей схеме: геосинклинальные области - платформы -талассократоны. Эта гипотеза удовлетворительно объясняет секущий характер берегов Атлантики и пригодна для объяснения впадин Атлантического. Ледовитого и отчасти Индийского океанов, но плохо увязывается с материалом, касающимся строения берегов Тихого океана.

Материковая и океаническая кора

В рельефе поверхности  земного шара главными элементами являются материки и океанические впадины. Материки подобно гигантским плато подняты  над поверхностью дна океанов  и отделены от них обычно достаточно резким континентальным уступом. По сравнению с огромными, в общем, плоскими массивами материков даже наибольшие горные хребты, возвышающиеся  над их поверхностью, представляются лишь деталями. Двум главным элементам  рельефа земного шара соответствуют  два резко различных типа строения земной коры - материковый и океанический. За последние годы, в связи с  большим развитием геофизических  методов исследований внутреннего  строения Земли и изучением сейсмических волн, распространяющихся при землетрясениях, установлены неоднородность и неодинаковая толщина земной коры под материками и океанами

Материковая кора более толстая - достигает мощности в 30 - 60 км. Она  состоит из трех слоев; верхнего, соответствующего малоуплотненным слоистым - осадкам (толщина 0 - 10 км); второго, условно называемого  гранитным, более плотного - достигающего 10 - 15 км толщины; наконец, нижнего, еще  более плотного - толщиной в 15 - 35 км, называемого базальтовым за сходство его физических свойств с основными  вулканическими породами - базальтами. Снизу базальтовый слой поверхностью Мохоровичича отделяется от подстилающего его вещества мантии земного шара, которая состоит из еще более плотных и тяжелых масс.

Стандартный скоростной разрез материковой коры включает верхний, осадочный слой со скоростью продольных волн 1 - 4 км/с, промежуточный, «гранитный» - 5,5 - 6,2 км/с и нижний, базальтовый - 6,1 - 7,4 км/с. Ниже, как полагают, залегает так называемый перидотитовый слой, входящий уже в состав астеносферы, со скоростями 7,8 - 8,2 км/с. Названия слоев  носят условный характер, так как  реальные сплошные разрезы континентальной коры никто до сих пор не видел, хотя Кольская сверхглубокая скважина проникла вглубь Балтийского щита уже на 12 км. В абиссальных котловинах океана под тонким осадочным плащом (0,5 - 1,5 км), где скорости сейсмических волн не превышают 2,5 км/с, находится второй слой океанической коры. По данным американского геофизика Дж. Уорзела и других ученых, он отличается удивительно близкими значениями скорости -4,93-5,23 км/с, в среднем 5,12 км/с, а средняя мощность под ложем океанов равна 1,68 км (в Атлантическом - 2,28, в Тихом - 1,26 км). Впрочем, в периферийных частях абиссали, ближе к окраинам континентов, мощности второго слоя довольно резко увеличиваются. Под этим слоем выделяется третий слой коры с не менее однородными скоростями распространения продольных сейсмических волн, равными 6,7 км/с. Его толщина колеблется от 4,5 до 5,5 км. В последние годы выяснилось, что для скоростных разрезов океанической коры характерен больший разброс значений, чем это предполагалось ранее, что, по-видимому, связано с глубинными неоднородностями, существующими в ней.

Океаническая кора значительно  тоньше: ограничена всего 10-15 км толщины. Она состоит только из двух слоев: осадочного в 2-5 км и базальтового в 5-10 км, ниже которого располагается  вещество мантии, отделенное от коры поверхностью Мохоровичича. Океаническая кора, распространенная под дном океанических впадин, замещается материковой примерно вдоль континентального уступа, близ которого кора утолщается и появляется гранитный слой, совершенно отсутствующий под дном океанов.

Особым строением отличается земная кора под дном глубоких впадин внутренних морей: Средиземного, Черного, Каспийского, Японского и многих других. Здесь в ее составе нет  гранитного слоя, но зато поверх базальтового слоя располагается осадочный слой повышенной толщины, достигающий 10 - 20 км. Таким образом, кора внутренних морей по своему типу является океанической, но она прикрыта более мощной толщей осадков, чем дно океанов. Такие  участки с повышенной мощностью  осадочного слоя встречаются и в  окраинных частях океанов. Строение и история развития материковой  земной коры, различные части которой  выступают на поверхность Земли  и доступны изучению в пределах континентов, изучены относительно хорошо. Строение океанической коры, скрытой под дном морей, известно еще мало: о нем  судят главным образом на основе геофизических данных. Поэтому история  ее развития является областью догадок  и гипотетических построений. Существует ряд различных гипотез, касающихся этого вопроса. Попытка показать разные по времени образования части  океанической земной коры сделана на тектонической карте мира, как  это представляется наиболее вероятным  ее составителям.

Главнейшие тектонические  структуры материков

К одним из важнейших общих  теоретических обобщений современной  геологии относится вывод о том, что геосинклинальные области в  процессе развития переходят в платформенные. Согласно этой «геосинклинальной теории» геосинклинальные и платформенные области являются двумя типами строения земной коры, по происхождению теснейшим образом связанными между собой. Этот тип строения рассматривается как более ранняя стадия развития земной коры. В дальнейшем геосинклинальные области преобразуются в платформенные, представляющие собой более позднюю и совершенную стадию строения земной коры. Точнее говоря, геосинклинальная область в процессе развития превращается в фундамент, основание будущей платформы. Это основание потом уже покрывается чехлом платформенных осадков. Таким образом, в процессе развития земной коры геосинклинальная стадия развития сменяется платформенной стадией, с типичным для нее двухэтажным строением.

1. Древние платформы

Основание всех древних платформ сложено докембрийскими (архейскими, протерозойскими и рифейскими) метаморфизованными осадочными и изверженными породами. Гранитно-гнейсовое основание имеет неровную поверхность: оно то поднимается и выступает высоко над уровнем океана, то на значительных пространствах погружается ниже его уровня, под покров одевающих это основание осадочных слоев различного возраста. Выступы кристаллического основания древних платформ, достигающие дневной поверхности, получила название щитов; менее значительные выступы, в которых основание лишь приближено к поверхности, а иногда и слегка проглядывает из - под осадочного чехла, называются антеклизами или сводами. Глубокие, широкие впадины, в которых основание платформ сильно опущено и прикрыто мощной толщей осадочных пород, называются синеклизами. Щиты, т. е. пространства платформ, не прикрытые осадочным чехлом, иногда достигают значительных размеров; например, Балтийский или особенно большой Канадский щиты.

От щитов отличают значительные площади платформ, прикрытые осадочным  чехлом и именуемые плитами. В  пределах плит всегда имеется система  впадин и выступов фундамента - синеклиз и антеклиз. Основание платформ во многих местах бывает рассечено узкими, глубокими и длинными депрессиями, ограниченными по бокам разломами, секущими фундамент. Такие депрессии называются грабенами; они представляют собой настоящие борозды, вдоль которых кристаллическое основание платформ глубоко опущено по разломам. Выполняющие грабены слои иногда залегают почти горизонтально, но иногда смяты в складки. Такие осложненные складками узкие прогибы называются - авлакогенами. Главные структурные элементы платформ осложнены более мелкими нарушениями - сбросами, флексурами, местными куполовидными поднятиями, более крупными системами плоских платформенных антиклиналей, получивших наименование залов, местами соляными куполами и др.

Древние докембрийские платформы - это наиболее устойчивые, наиболее массивные участки поверхности  земной коры. Все они представляют собой мозаику из глыб несколько  различного возраста, но в целом  закончивших свое формирование до начала кембрия. После этого времени  происходило длительное опускание  отдельных участков с образованием синеклиз и поднятие других участков с формированием щитов; основание платформ во многих местах раскалывалось, но значительных изменений их внутреннего строения уже не происходило. В тех местах, где фундамент древних платформ выступает на поверхность, на тектонических картах выделены участки, сложенные породами архея и имеющие архейский возраст складчатости, и более молодые участки, сложенные породами архея, нижнего и среднего протерозоя, с протерозойским возрастом складчатости. Кроме того, показаны участки, где нельзя разделить архейские и протерозойские образования; они даются нерасчлененными. Области архейской складчатости объединяют наиболее древние структурные элементы с абсолютным возрастом более 1 900 млн. лет.