Земная кора

Если взглянуть на глобус, прежде всего бросается в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша — в материки, вода — в океаны. Правда, в океанах есть острова, а на суше озера. Но это не нарушает общей картины. Исследования показали, что разделение земной поверхности на материки и океаны не случайно, а зависит от строения земной коры.

График изменения скорости сейсмических волн, плотности вещества Земли и давления в зависимости от глубины.

Материковая кора устроена иначе и отличается по толщине от океанической. Правда, край материковой коры не совпадает с береговой линией. Если считать материком всю площадь сплошной материковой коры — а с геологической точки зрения это и есть настоящий материк, — то такие материки больше географических. Мелкие моря и заливы, а то и просто прибрежные зоны глубиной до 200 м, а иногда и больше — это части материков, лишь временно залитые морем. Их называют шельфом. На шельфе, например, расположены моря Белое, Азовское, Восточно-Сибирское, Гудзонов залив и др. Геологические исследования показывают, что в разные эпохи море заливало другие части материков.

Типичное строение земной коры. На рисунке желтым цветом обозначен осадочный слой, голубым — вода,
оранжевым — гранитный слой, фиолетовым —базальтовый, малиновым — второй слой под океаном, зеленым — субстрат (мантия). Цифрами указаны высота (+) и глубина (—) от уровня моря.

Океаническая кора, наоборот, занимает не все пространство океанов; она расположена лишь там, где глубина моря превышает 4 км. Остальная площадь Земли покрыта корой промежуточного типа. Вся кора занимает около 1% Земли по объёму и около 0,5% по массе.

Материковая кора состоит в основном из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Верхний — осадочный — слой состоит из осадков (наносов), образованных на поверхности Земли из продуктов разрушения плотных (кристаллических) горных пород. Эти осадки обычно залегают слоями. В одном и том же месте могут чередоваться слои разнообразного состава, например: глины, пески, известняки, мергеля, песчаники, сланцы, конгломераты и т. д. Толщина, или, как говорят геологи, мощность, осадочного слоя бывает различна: иногда она достигает 15 км и больше, а в некоторых местах этого слоя нет совсем.

Изучение осадочной оболочки Земли дает возможность определить, где и в какое время земная поверхность опускалась и где поднималась. Изучение истории поднятий и опусканий земной коры показывает, что они шли везде и всегда, продолжаются и сейчас. Поднятия и опускания в разных местах шли с различной скоростью и чередовались нередко много раз. Были и горизонтальные движения, но они меньше изучены, потому что обнаружить их признаки в древних толщах гораздо труднее.

Подвижность земной коры не везде одинакова. На земном шаре выделяются наиболее подвижные ее площади, или области, названные геосинклиналями. Синклиналь — это складка, прогнутая вниз. Термин «геосинклиналь» использован потому, что в наиболее подвижных областях земной коры накапливаются огромные толщи отложений, что свидетельствует о длительном прогибании этих областей. Геосинклиналь обычно имеет вид очень длинной полосы, часто протяженностью более тысячи километров. В развитии геосинклиналей ученые наблюдают две стадии.

В течение первой, наиболее долгой, геосинклиналь прогибается и в ней накапливаются толщи отложений мощностью до 10—20 км. Затем наступает вторая стадия развития — слои отложений, накопленные в геосинклинали, сминаются в складки и поднимаются, образуя горные хребты. После этого подвижность земной коры в таких областях ослабевает, замирает, горы размываются, и геосинклиналь превращается в платформу — поверхность с очень медленными, слабыми вертикальными движениями.

Разные геосинклинали в разное время начинали и заканчивали свое развитие (см. ст. «Геологическая история Земли»). При этом платформы часто соединялись друг с другом и образовывали обширные равнины. Такова, например, Восточно-Европейская равнина. На платформах на обширных пространствах отлагались различные осадки в виде ровных слоев осадочных горных пород, обычно не смятых в складки. Общая мощность таких отложений редко бывает больше 2—3 км. Другие части платформ, наоборот, поднимались и подвергались смыву.

Осадочный слой в геосинклиналях и на платформах подстилается «гранитным». Этот слой назван так потому, что скорости сейсмических волн в нем такие же, как в граните. Состоит он из разных метаморфических и изверженных (преимущественно гранитов и гнейсов) пород кристаллического сложения. Под ним залегает «базальтовый» слой, названный так опять по скоростям сейсмических волн. Действительный состав его неизвестен. Одни исследователи полагают, что он сложен породами типа базальта, другие — что он состоит из метаморфических пород, но степень метаморфизма очень высока.

Океаническая кора устроена иначе, чем материковая, хотя тоже разделяется на три слоя. Гранитного слоя в ней нет совсем. Осадочный слой обычно очень тонок (менее 1 км). Под ним лежит слой, состав которого неизвестен, поэтому его называют просто вторым слоем. Третий слой — «базальтовый». По скоростям сейсмических волн он похож на базальтовый слой материковой коры.

Внутреннее строение земного шара. Геосферы окрашены условно в разные цвета, чтобы легче было их различать. В действительности все горные породы под земной корой темного или даже черного цвета, но они нагреты до температуры белого каления. А — земная кора, толщина ее различна в разных местах. На рисунке она показана условно, так как слишком тонка для такого масштаба. В — наружная часть верхней мантии. Состоит из субстрата, под которым расположен слой Гутенберга. С — слой Голицына, в котором скорость сейсмических волн особенно быстро возрастает с глубиной. Зоны В и С вместе составляют верхнюю мантию. D — нижняя мантия. Е — внешнее ядро. Находится в жидком (расплавленном) состоянии — обладает металлическими свойствами. F — переходная зона между внешним ядром и субъядром. G — субъядро. По-видимому, твердое. Зоны Е, F и С вместе составляют земное ядро.

Промежуточная кора в разных местах имеет различное строение, промежуточное между материковой и океанической. Так, например, бывает, что в ней нет гранитного слоя, зато осадочный имеет огромную мощность — до 20 км.

Платформы сложены материковой корой толщиной 30—40 км, причем гранитный и базальтовый слои здесь имеют примерно одинаковую толщину. Однако в горных странах геосинклинального происхождения толщина материковой коры доходит иногда до 70 км. Толщина океанической коры колеблется обычно от 3 до 7 км. Вообще строение океанов резко отличается от строения материков (см. ст. «Дно Мирового океана»). Промежуточная кора имеет и толщину, промежуточную между материковой корой и океанической.

Самую верхнюю часть мантии непосредственно под корой часто называют субстратом. С помощью гравиметрии и глубинного сейсмического зондирования выявлена очень важная закономерность: чем выше расположена какая-нибудь местность, тем толще под ней кора и тем глубже опущена в субстрат нижняя поверхность коры. Поверхность Мохоровичича повторяет рельеф земной поверхности в перевернутом виде, т. е. как бы отраженный в горизонтальном зеркале, с увеличением вертикального масштаба в несколько раз. Субстрат тяжелее коры, и можно сказать, что кора расположена так, как если бы она плавала в нем по закону Архимеда. Это явление называется изостазией. Есть места, где изостазия сильно нарушена, например глубоководные желоба.