Опубликовано 1 комментарий

Земная кора как самый внешний затвердевший слой планеты

Земная кора является верхним затвердевшим компонентом планеты, которая в общей сложности составляет менее 1% от общего радиуса Земли. Земная кора представляет затвердевший слой мантии,  который  имеет приблизительную толщину в 15 — 20 километров и составляет самый тонкий слой в разрезе Земли.


Образование и происхождение земной коры

Образование земной коры в результате столкновений небесных тел с Землей
Образование земной коры в результате столкновений небесных тел с Землей

Вопрос образования и происхождения земной коры является предметом дискуссий многих ученых на протяжение столетий. Вероятных сценариев достаточнно много и каждый из них содержит в себе изъяны, которые выражаются в вопросах на которые не получается дать логичный ответ. Сегодня наиболее распространенной версией развития событий является следующая.

Земля образовалась около 4,6 миллиардов лет назад из диска пыли и газа, вращающегося вокруг молодого Солнца. Небольшие каменистые тела, которые в научном мире называются
планетезимали, сталкивались и слипались пока не образовали Землю. Этот процесс, от постоянных ударов, сопровождался выделением огромного количества тепла и вновь образованная планета долгое время находилась в раскаленном состоянии. По мере замедления интенсивности столкновений, поверхность планеты постепенно начала остывать и затвердевать. В результате образовалась самая первая земная кора, которую обычно называют «первичной» или «начальной». Ученые предполагают, что данная кора разрушалась множество раз из-за столкновений с крупными объектами, но впоследствие восстанавливалась в результате застывания выплеснувшейся магмы. Именно по этой причине остатки первичной коры сегодня считаются полностью исчезнувшими.

Впоследствие начали образовываться вторичная и третичная кора, которые сегодня принято называть океанической и континентальной корой соответственно. Ученые оценивают средний возраст земной коры в 2 миллиарда лет, но фактического подтверждения этих данных нет.


Описание и состав земной коры

Схематичное изображение состава земной коры: 1 - континентальная кора; 2 - океаническая кора с покрывающей ее водой; 3 - верхняя мантия;
Схематичное изображение состава земной коры: 1 — континентальная кора; 2 — океаническая кора с покрывающей ее водой; 3 — верхняя мантия;

Земная кора является верхним твердым слоем планеты, которая подразделяется на два вида:

  1. Континентальная;
  2. Океаническая;

Согласно данным полученным с космических разведывательных аппаратов, ученые делают умозаключение, что Земля является единственным небесным телом в нашей Солнечной системе имеющая два разных типа коры. Данные типы коры имеют разный состав, плотность, толщину и природу образования, но оба типа коры имеют меньшую плотность, чем у слоя магмы, что позволяет ей плавать по поверхности.

Континентальная кора

Континентальная кора обозначена черным на изображении
Континентальная кора обозначена черным на изображении
Континентальная земная кора по большей своей части представляет собой то, что люди привыкли называть сушей, которая располагается над уровнем моря и образует континенты. В геологических учебниках иногда встречается слово SiAl, так как данный тип коры богат алюмосиликатами. Она занимает приблизительно 41% от общей площади поверхности Земной коры и имеет среднюю плотность 2,83 г/см³.

Континентальная кора является наиболее изученой по сравнению с океанической и известно, что она на 60% состоит из оксида кремния (SiO2) и была образована из расплавов мантии. Толщина континентальной коры составляет от 25 до 70 километров и состоит преимущественно из таких химических элементов как кислород (~49%), кремний(~25%), алюминий (~7,5%), железо(~4,2%), кальций (~3,25%), натрий(~2,4%), калий(~2,35%), магний(~2,35%), водород(~1%), титан (менее 1%), углерод, хлор, фосфор, сера, марганец, фтор, барий, азот и друхгие химические элементы с общей массовой долей менее 0,2%. Температура коры увеличивается в зависимости от глубины, достигая значений диапазоне от 100 °C до 600 °C на границе с нижележащей мантией. Температура увеличивается приблизительно на 30°C на каждый километр относительно верхней части коры.

Средний возраст континентальной коры оценивается учеными приблизительно в 3,5 миллиарда лет. Самые старые нетронутые породы на земле находятся в ядрах существующих континентов. На сегодняшний день, принято считать самым древним нетронутым участком континентальной коры территорию расположенную в Канаде на кратоне Слейв. Данный участок местности имеет название Акаста Гнейс и его возраст оценивается в 4,01 миллиарда лет, но так же известно что в Австралии был обнаружен циркониевый минерал радиоизотопное датирование которого показало возраст в 4,4 миллиарда лет. Учитывая, что ученые оценивают возраст Земли в 4,6 миллиарда лет остается много вопросов на которые современная наука пока не в состоянии дать ответ.

Океаническая кора

Океаническая часть земной коры
Океаническая часть земной коры
Современные исследования и знания позволяют утверждать, что океаническая кора формируется на границах раздвигающихся литосферных плит на дне океана, где основная магма непрерывно выходит из земной мантии, затвердевает и образует глобальную систему срединно-океанических хребтов (СОХ). Данная разновидность земной коры преимущественно состоит из базальтоподобных габбро и имеет плотность выше, чем у континентальной коры. Его плотность составляет порядка 3 г/см³. По информации ученых, океаническая кора имеет толщину от пяти до семи километров, лишь в некоторых местах превышает значение в десять километров, хотя изучение данного слоя Земли очень затруднено. Океаническая кора, так же как и континентальная кора, состоит преимущественно из кремния и кислорода, но в отличие от континентальной имеет более высокую долю магния. По этой причине некоторые авторы используют сильно упрощенную аббревиатуру SiMa для обозначения океанической коры.

Океаническая земная кора из-за своего формирования на срединно-океанических хребтах обычно имеет трехслойную структуру из магматических пород, которая по мере увеличения расстояния покрывается все более толстым слоем осадочных пород. Все три слоя состоят в основном из базальта и габбро, а так же связанных с ними глубинных пород. По сравнению с породами континентальной коры эти породы беднее кремнеземом (около 50 %) и состоят преимущественно из минералов диопсида и плагиоклаза. Верхний слой протяженностью около километра состоит из пачки подушечной лавы перемежающаяся массивными дайками долерита. Средний слой, толщиной от одного до двух километров, так же состоит из жил долерита, но гораздо более крупнозернистого и имеющего название «жильного слоя». Жильная зона подстилается крупнозернистыми габбро. Они происходят из магматического очага, подстилающего срединно-океанический хребет и питающегося расплавами мантии Земли. По мере расширения дна океана края магматического очага раздвигаются, и материал по краям затвердевает. Нижний слой составляет от двух до пяти километров.

Что касается возраста, то тут не все однозначно и ученые предполагают, что океаническая кора обновляется каждые 200 млн лет. Поверхность океанической коры идентична дну мирового океана под глубоководными отложениями. После того как магма поднимается на дно океана по срединно-океаническому хребту, она начинает остывать. В результате плотность породы увеличивается, а вместе с ней и глубина моря. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растёт пропорционально её возрасту, а затем скорость роста постепенно снижается. С помощью батиметрии можно измерить градиент глубины, соответствующий такому предположению, вплоть до возраста около 70 миллионов лет. Самой старой океанической корой мирового океана принято считать дно Восточного Средиземномерья, которое имеет возраст около 280 миллионов лет.


Исторические и перспективные исследования

Исследования Земной коры являются достаточно затруднительным и дорогостоящим занятием. На сегодняшний день известно достаточно много исследовательских буровых скважин для изучения Земной коры. Основной целью данных буровых скважин является добраться до слоя верхней мантии и изучить строение Земной коры.

Буровая станция на Кольской сверхглубокой буровой скважине
Буровая станция на Кольской сверхглубокой буровой скважине

Самым известным и глубоким геологическим бурением на сегодняшний день является Кольская сверхглубокая скважина (Kola Super deep Borehole). Она располагается на Кольском полуострове в десяти километрах к юго-западу от города Заполярный(Россия). Работы по бурению скважины и изучению содержимого велись с 1970 по 1992 год исключительно в научных целях и в этом месте удалось достичь глубины 12 262 метра. Этот объект являлся первой из 11 запланированных сверхглубоких скважин в рамках масштабной государственной программы Советского Союза. Кольская скважина дала массу полезной информации ученым и даже успела за этот период обрасти сташными слухами и фантастическими легендами. В частности было тщательно изучено изменение температуры с увеличением глубины бурения и обнаружено свыше 45 000 горных пород, из которых по состоянию на 2010 год не было исследована даже половина.

Из фантастических историй связанных с этим местом самой популярной является про «бурение ада». Сейчас уже трудно понять кто запустил эту легенду, но ее суть в том, что на русской научной станции начали происходить странные вещи из-за того, что ученые пробурили дыру в ад. Из непонятных источников появилась аудиозапись с микрофона опущенного на самое дно скважины, на котором отчетливо слышны человеческие крики из тысячи измученных глоток. Другая история рассказывает о поднятом из глубин скважины древнем вирусе, который убил все живое на исследовательской станции. По данным мотивам сняли множество фильмов и рассказывают многочисленные легенды. Как говорится а кто его знает?

Если континентальное бурение сверхглубоких скважин достигло хоть каких-то значимых результатов, то с глубоководным бурением пока не очень все гладко. Подвижки в этой области есть, так как Китай в конце 2023 года спустил на воду корабль с названием Meng Xiang, что в переводе на русский означает «мечта». В описании утверждается, что судно является новейшей современной научно-исследовательской лабораторией, которая оснащена глубоководным буром. По информации из открытых источникоов, судно способно достичь глубины бурения в 11 000 метров. Теоретически это означает, что оно способно добраться до слоя верхней мантии Земли.

1 комментарий к “Земная кора как самый внешний затвердевший слой планеты

  1. Если геологам удастся добраться до мантии, то это может помочь стравливать давление в вулканически опасных зонах и тем самым управлять извержениями вулканов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *