Bevezetés
Következtetés
Bevezetés
A Föld egy olyan rendszer része, amelynek középpontja a Nap, amely a teljes rendszer tömegének 99,87%-át tartalmazza. Minden bolygó jellegzetes vonása Naprendszer a héjszerkezetük: minden bolygó számos koncentrikus gömbből áll, amelyek összetételükben és halmazállapotukban különböznek egymástól.
A Földet vastag gáznemű héj veszi körül - a légkör. A Föld és az űr közötti anyagcsere-folyamatok egyfajta szabályozója. A gázhéj több gömböt tartalmaz, amelyek összetételükben és fizikai tulajdonságaikban különböznek egymástól. A gáz halmazállapotú anyag nagy része a troposzférában található, amelynek felső határa az egyenlítőnél körülbelül 17 km-es magasságban a sarkok felé 8-10 km-re csökken. Feljebb, a sztratoszférában és a mezoszférában a gázok ritkulása növekszik, a termikus viszonyok pedig komplexen változnak. 80-800 km magasságban található az ionoszféra - egy nagyon ritka gáz régiója, amelynek részecskéi között az elektromosan töltött részecskék dominálnak. A gázhéj legkülső részét az exoszféra alkotja, amely 1800 km magasságig terjed. Ebből a gömbből a legkönnyebb atomok - hidrogén és hélium - eloszlanak.
Maga a bolygó még összetettebben rétegzett. A Föld tömegét 5,98 * 1027 g-ra, térfogatát 1,083 * 1027 cm 3-re becsülik. Ezért a bolygó átlagos sűrűsége körülbelül 5,5 g/cm 3 . De a rendelkezésünkre álló kőzetek sűrűsége 2,7-3,0 g/cm 3 . Ebből az következik, hogy a Föld anyagának sűrűsége heterogén.
Bolygónk belsejének vizsgálatának legfontosabb módszerei a geofizikaiak, elsősorban a robbanások vagy földrengések által keltett szeizmikus hullámok terjedési sebességének megfigyelésével. Ahogy a vízbe dobott kő hullámai különböző irányokba terjednek a víz felszínén, úgy a szilárd anyagban is rugalmas hullámok terjednek a robbanás forrásától. Ezek között megkülönböztetik a hosszanti és keresztirányú rezgések hullámait. A longitudinális rezgések egy anyag váltakozó összenyomódása és nyújtása a hullámterjedés irányában. A keresztirányú rezgések a hullám terjedésére merőleges irányú váltakozó eltolódásnak tekinthetők.
A longitudinális hullámok, vagy ahogy mondják, longitudinális hullámok, a szilárd testben nagyobb sebességgel terjednek, mint a keresztirányú hullámok. A longitudinális hullámok szilárd és folyékony anyagban is terjednek, a keresztirányú hullámok csak szilárd anyagban terjednek. Következésképpen, ha a szeizmikus hullámok áthaladásakor egy testen kiderül, hogy az nem sugároz keresztirányú hullámokat, akkor feltételezhetjük, hogy ez az anyag folyékony halmazállapotú. Ha mindkét típusú szeizmikus hullám áthalad egy testen, akkor ez az anyag szilárd állapotának bizonyítéka.
A hullámok sebessége az anyag sűrűségének növekedésével nő. Az anyag sűrűségének éles változásával a hullámok sebessége hirtelen megváltozik. A szeizmikus hullámok Földön való terjedésének tanulmányozása során kiderült, hogy a hullámsebesség hirtelen változásának több meghatározott határa van. Ezért feltételezzük, hogy a Föld több koncentrikus héjból (geoszférából) áll.
A megállapított három fő határfelület alapján három fő geoszférát különböztetnek meg: a földkéreg, a köpeny és a mag.
Az első határfelületet a hosszanti szeizmikus hullámok sebességének ugrásszerű növekedése jellemzi, 6,7-ről 8,1 km/s-ra. Ezt a határt Mohorovicic szakasznak nevezik (a felfedező A. Mohorovicic szerb tudós tiszteletére), vagy egyszerűen M határnak, amely elválasztja a földkérget a köpenytől. Az anyag sűrűsége földkéreg, mint fentebb említettük, nem haladja meg a 2,7-3,0 g/cm 3 -t. Az M határ a kontinensek alatt 30-80 km mélységben, az óceán feneke alatt pedig 4-10 km mélységben található.
Figyelembe véve, hogy a Föld sugara 6371 km, a földkéreg egy vékony film a bolygó felszínén, amely teljes tömegének kevesebb, mint 1%-át és térfogatának körülbelül 1,5%-át teszi ki.
földkéreg ásvány
1. A földkéreg és felépítésének típusai
A földkéreg szerkezete. A földkéreg - egy kifejezés, amely bár a természettudományban a reneszánsz idején használatos volt, sokáig nagyon lazán értelmezték, mivel lehetetlen volt közvetlenül meghatározni a kéreg vastagságát és tanulmányozni a mély részeit. A szeizmikus rezgések felfedezése és a hullámok terjedési sebességének meghatározására szolgáló módszer létrehozása különböző sűrűségű közegekben erőteljes lendületet adott a föld belsejének tanulmányozásának. Szeizmográfiai vizsgálatok segítségével a 20. század elején. alapvető különbséget fedeztek fel a szeizmikus hullámok áthaladási sebességében a földkérget és a köpenyet alkotó kőzeteken, és objektíven megállapították a köztük lévő határt (Mohorovic-határ). Így a „földkéreg” fogalma sajátos tudományos igazolást kapott.
Különböző sűrűségű kőzetekben egyrészt a lökésrugalmas rezgések eloszlási sebességének kísérleti vizsgálata, másrészt a földkéreg szeizmikus hullámokkal történő „áteresztése” sok ponton. a Föld felszíne, lehetővé tette annak felfedezését, hogy a földkéreg a következő három rétegből áll, amelyek különböző sűrűségű kőzetekből állnak:
1.) Az üledékes kőzetekből álló külső réteg, amelyben a szeizmikus rezgéshullámok 1-3 km/sec sebességgel terjednek, ami körülbelül 2,7 g/cm 3 sűrűségnek felel meg. Egyes tudósok ezt a réteget a Föld üledékes héjának nevezik.
2.) Az üledékes rétegek alatti kontinensek felső részét alkotó, sűrű kristályos kőzetréteg, amelyben a szeizmikus hullámok 5,5-6,5 km/sec sebességgel terjednek. Tekintettel arra, hogy a hosszirányú szeizmikus hullámok meghatározott sebességgel terjednek a gránitokban és az összetételükben hozzájuk hasonló kőzetekben, ezt a vastagságot hagyományosan gránitrétegnek nevezik, bár sokféle magmás és metamorf kőzet található benne. Túlsúlyban vannak a granitoidok, gneiszek, kristályos palák, közepes, sőt bázikus összetételű kristályos kőzetek (dioritok, gabbrók, amfibolitok) is előfordulnak.
3.) Sűrűbb kristályos kőzetréteg, amely a kontinensek alsó részét alkotja és az óceán fenekét alkotja. Ennek a rétegnek a kőzeteiben a hosszanti szeizmikus hullámok terjedési sebessége 6,5-7,2 km/sec, ami körülbelül 3,0 g/cm 3 sűrűségnek felel meg. Ilyen sebesség és sűrűség jellemző a bazaltokra, ezért nevezték ezt a réteget bazaltnak, bár a bazaltok nem mindenhol alkotják ezt a réteget teljesen.
Amint láthatja, a „gránitréteg” és a „bazaltréteg” fogalmak hagyományosak, és a földkéreg második és harmadik horizontjának megjelölésére szolgálnak, amelyeket a hosszanti szeizmikus hullámok 5,5-6,5 és 6,5 fokos terjedési sebessége jellemez. 7,2 km/sec, ill. A jövőben ezeket a neveket idézőjel nélkül adjuk, de emlékezni kell konvencióikra.
A bazaltréteg alsó határa a Mohorovic felszín. Alul a felső köpeny anyagához tartozó kőzetek találhatók. Sűrűségük 3,2-3,3 g/m 3 vagy több, a hosszanti szeizmikus hullámok terjedési sebessége bennük 8,1 m/sec. Összetételük ultramafikus kőzeteknek (peridotitoknak, dunitoknak) felel meg.
Meg kell jegyezni, hogy a „földkéreg” és a „litoszféra” (kőzethéj) kifejezések nem szinonimák, és eltérő jelentéssel bírnak. A litoszféra a földgömb külső héja, amely szilárd kőzetekből áll, beleértve az ultrabázikus összetételű felső köpeny kőzeteit is. A földkéreg a litoszféra azon része, amely a Mohorovic-i határ felett fekszik. Ezeken a határokon belül a földkéreg össztérfogata több mint 10 milliárd km 3, tömege pedig több mint 1018 tonna.
A földkéreg szerkezeti típusai. A földkéreg tanulmányozása során kiderült, hogy a különböző területeken eltérő szerkezetű. A nagy mennyiségű tényanyag általánosítása lehetővé tette a földkéreg kétféle szerkezetének megkülönböztetését - a kontinentális és az óceáni.
Mert kontinentális típus a kéreg igen jelentős vastagsága és a gránitréteg jelenléte jellemzi. A felső köpeny határa itt 40-50 km vagy annál nagyobb mélységben található. Az üledékes kőzetrétegek vastagsága helyenként eléri a 10-15 km-t, másutt a vastagság teljesen hiányozhat. A kontinentális kéreg üledékes kőzeteinek átlagos vastagsága 5,0 km, a gránitréteg körülbelül 17 km (10-40 km), a bazaltréteg körülbelül 22 km (30 km-ig).
Mint fentebb említettük, a kontinentális kéreg bazaltrétegének kőzettani összetétele tarka, és nagy valószínűséggel nem bazaltok, hanem alapvető összetételű metamorf kőzetek (granulitok, eklogitok stb.) uralják. Emiatt egyes kutatók azt javasolták, hogy ezt a réteget granulitnak nevezzék el.
A kontinentális kéreg vastagsága megnövekszik a hajtogatott hegyi építmények területén. Például a kelet-európai síkságon a kéreg vastagsága körülbelül 40 km (15 km - gránitréteg és több mint 20 km - bazalt), a Pamírban pedig másfélszer több (összesen körülbelül 30 km). üledékes kőzetek és gránitréteg vastagsága és ugyanennyi bazaltréteg). A kontinentális kéreg különösen nagy vastagságot ér el a kontinensek szélein elhelyezkedő hegyvidéki területeken. Például a Sziklás-hegységben (Észak-Amerika) a kéreg vastagsága jelentősen meghaladja az 50 km-t. Az óceánok fenekét alkotó földkéreg teljesen más szerkezetű. Itt a kéreg vastagsága meredeken csökken, és a köpenyanyag közel kerül a felszínhez. Gránitréteg nincs, az üledékes rétegek vastagsága viszonylag kicsi. Van egy 1,5-2 g/cm 3 sűrűségű és kb. 0,5 km vastagságú konszolidálatlan üledékekből álló felső réteg, egy 1-2 km vastag vulkáni-üledékes réteg (laza üledékek beágyazódása bazaltokkal) bazaltréteg, melynek átlagos vastagságát 5 -6 km-re becsülik. Az alján Csendes-óceán a földkéreg teljes vastagsága 5-6 km; Az Atlanti-óceán fenekén 0,5-1,0 km-es üledékes réteg alatt 3-4 km vastag bazaltréteg található. Vegye figyelembe, hogy az óceán mélységének növekedésével a kéreg vastagsága nem csökken.
Jelenleg átmeneti szubkontinentális és szubóceáni típusú kéregeket is megkülönböztetnek, amelyek megfelelnek a kontinensek víz alatti peremének. A szubkontinentális típusú kérgen belül a gránitréteg nagymértékben lecsökken, amit vastagságú üledékek váltanak fel, majd az óceán feneke felé a bazaltréteg vastagsága csökkenni kezd. A földkéreg ezen átmeneti zónájának vastagsága általában 15-20 km. Az óceáni és a szubkontinentális kéreg határa a kontinentális lejtőn belül halad át 1-3,5 km-es mélységtartományban.
Bár az óceáni kéreg nagyobb területet foglal el, mint a kontinentális és a szubkontinentális kéreg, kis vastagsága miatt a földkéreg térfogatának mindössze 21%-a koncentrálódik benne. Térfogat és súly információ különböző típusok a földkéreg értékeit az 1. táblázat tartalmazza.
Asztal 1
Különböző típusú földkéreg horizontjainak térfogata, vastagsága és tömege (A. B. Ronov és A. L. Yaroshevsky. 1976 adatai alapján)
A földkéreg a kéreg alatti köpenyaljzaton fekszik, és a köpeny tömegének mindössze 0,7%-át teszi ki. Alacsony kéregvastagság esetén (például az óceán fenekén) a köpeny legfelső része is szilárd állapotban lesz, általában a földkéreg kőzeteinél. Ezért, amint fentebb megjegyeztük, a földkéreg, mint bizonyos sűrűségű és rugalmas tulajdonságokkal rendelkező héj fogalma mellett létezik a litoszféra fogalma is - egy kőhéj, amely vastagabb, mint a szilárd anyag, amely a Föld felszínét borítja.
A földkéreg típusainak szerkezetei. A földkéreg típusai szerkezetükben is különböznek egymástól. Az óceáni kérget sokféle szerkezet jellemzi. Az óceán fenekének középső része mentén erőteljesek hegyi rendszerek- óceánközépi gerincek. A tengelyirányú részen ezeket a gerinceket mély és keskeny, meredek oldalú hasadékvölgyek tagolják. Ezek a képződmények az aktív tektonikus aktivitás zónáit képviselik. A mélytengeri árkok szigetívek és hegyi építmények mentén helyezkednek el a kontinensek szélein. Ezekkel a képződményekkel együtt vannak mélytengeri síkságok, amelyek hatalmas területeket foglalnak el.
A kontinentális kéreg ugyanolyan heterogén. Határai között fiatal hegyredős szerkezetek különböztethetők meg, ahol a kéreg egészének és minden horizontjának vastagsága jelentősen megnő. Olyan területeket is azonosítottak, ahol a gránitréteg kristályos kőzetei az ősi gyűrött területeket képviselik, hosszú geológiai időn keresztül szintezve. Itt sokkal kisebb a kéreg vastagsága. A kontinentális kéreg ezen nagy területeit platformoknak nevezzük. A platformokon belül különbséget tesznek a pajzsok között - olyan területek között, ahol a kristályos alap közvetlenül a felszínre kerül, és a lapokat, amelyek kristályos alapját vastag vízszintesen előforduló üledék borítja. Pajzsra példa Finnország és Karélia területe (Balti Pajzs), míg a Kelet-Európai-síkságon a gyűrött pince mélyen süllyesztett, üledékes lerakódások borítják. A peronokon a csapadék átlagos vastagsága körülbelül 1,5 km. A hegyredős szerkezetekre jellemző az üledékes kőzetek lényegesen nagyobb vastagsága, amelyek átlagos értékét 10 km-re becsülik. Az ilyen vastag lerakódások felhalmozódása hosszú távú fokozatos süllyedéssel, a kontinentális kéreg egyes szakaszainak süllyedésével, majd ezek felemelkedésével és gyűrődésével valósul meg. Az ilyen területeket geoszinklinoknak nevezzük. Ezek a kontinentális kéreg legaktívabb zónái. Az üledékes kőzetek össztömegének mintegy 72%-a ezekre korlátozódik, míg mintegy 28%-a a platformokon koncentrálódik.
A magmatizmus megnyilvánulásai a platformokon és a geoszinklinákon élesen eltérőek. A geoszinklinák süllyedésének időszakában a mély vetők mentén alap- és ultrabázikus összetételű magma jut be. A geoszinklin hajtogatott régióvá alakítása során hatalmas tömegű gránit magma képződik és behatol. A későbbi szakaszokat közepes és savas összetételű lávák vulkáni kiömlése jellemzi. A platformokon a magmás folyamatok sokkal kevésbé hangsúlyosak, és főként lúgos bázisú bazaltok vagy lávák kiömlésével jelennek meg.
A kontinensek üledékes kőzetei között az agyagok és a palák dominálnak. Az óceánok fenekén megnövekszik a meszes üledékek tartalma.
Tehát a földkéreg három rétegből áll. Felső rétegét üledékes kőzetek és mállási termékek alkotják. Ennek a rétegnek a térfogata a földkéreg teljes térfogatának körülbelül 10%-a. Az anyag nagy része a kontinenseken és az átmeneti zónában található, az óceáni kéregben a rétegtérfogat legfeljebb 22%-a.
Az úgynevezett gránitrétegben a legelterjedtebb kőzetek a granitoidok, gneiszek és palák. Az alaposabb kőzetek a horizont körülbelül 10%-át teszik ki. Ezt a körülményt jól tükrözi a gránitréteg átlagos kémiai összetétele. Az átlagos összetételi értékek összehasonlításakor felhívjuk a figyelmet e réteg és az üledéksor közötti egyértelmű különbségre (2. táblázat).2. táblázat
A földkéreg kémiai összetétele (tömegszázalékban)
(L. B. Ronov és A. L. Yaroshevsky szerint, 1976)
A földkéreg két fő típusában a bazaltréteg összetétele eltérő. A kontinenseken ezt a sorozatot sokféle kőzet jellemzi. Vannak bázikus, sőt savas összetételű, mélyen átalakult és magmás kőzetek. Az alapkőzetek a réteg teljes térfogatának körülbelül 70%-át teszik ki. Az óceáni kéreg bazaltrétege sokkal homogénebb. A domináns kőzettípusok az úgynevezett tholeiites bazaltok, amelyek alacsony kálium-, rubídium-, stroncium-, bárium-, urán-, tórium-, cirkónium-tartalmukban és magas Na/K arányukban különböznek a kontinentális bazaltoktól. Ennek oka a differenciálódási folyamatok alacsonyabb intenzitása a köpenyből való kiolvadásuk során. A felső köpeny ultrabázisos kőzetei mély zátonytörésekben bukkannak elő.
A kőzetek földkéregben való előfordulását, térfogatuk és tömegük arányának meghatározására csoportosítva, a 3. táblázat tartalmazza.
3. táblázat
Kőzetek előfordulása a földkéregben
(A. B. Ronov és A. L. Yaroshevsky szerint, 1976)
2. A földkéreg kémiai összetételének alakulása
A földkéreg meglévő szerkezetének kialakulásának problémája nemcsak alapvető elméleti jelentőségű. A földkérget alkotó folyamatok megértése az ipari ásványlelőhelyek kialakulásának és elhelyezkedésének mintázatának tisztázását is jelenti. Ezért számos ország nagy tudományos csoportja dolgozik ezen folyamatok tanulmányozásán.
Kísérleti kutatás, kontinensek felszínén és az óceánok fenekén lévő kőzetek tanulmányozása, eredmények mélyfúrás lehetővé tette a földkéreg sugárirányban irányított kiegyenesítésének és gáztalanításának ötletét a köpenyből. A köpenyanyagot még nem vetették alá közvetlenül kémiai elemzésnek, mivel technikailag még mindig lehetetlen előállítani. Okkal feltételezhető azonban, hogy a köpeny összetétele megfelel a köves meteoritok (kondritok) összetételének.
A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy bizonyos mennyiségű bizonyos anyagot tartalmaznak kémiai elemek, viszonylag alacsony olvadáspontú vegyületeket, valamint gázokat és vizet alkotó elemeket képeznek (4. táblázat).
4. táblázat
(A.P. Vinogradov, 1964 szerint)
A köpeny anyaga körülmények között egyensúlyi szilárd állapotban van magas hőmérsékletekés nyomás. Ez az egyensúlyi állapot azonban felborul, ha a külső körülmények megváltoznak, például csökken a nyomás vagy nő a hőmérséklet. Ezután az anyag olvadt, folyékony állapotba kerül. Ez a jelenség meglehetősen valószínű, ha a köpeny belsejében erős hőforrás lép fel. Ezt a radioaktív bomlás energiája okozhatja. A hőenergia-forrást tartalmazó olvadt tömeg sugárirányban mozog a Föld felszíne felé, mozgás közben megolvasztja a köpenyanyagot. Ebben az esetben ennek az anyagnak természetes differenciálódásának kell bekövetkeznie.
Hogy elképzeljük ennek a folyamatnak a mechanizmusát, hajtsuk végre mentálisan a következő kísérletet.
Különböző olvadáspontú vegyületek keverékét helyezzük hőálló csőbe. Egy gyűrűs fűtőelem segítségével olvasszon meg egy keskeny zónát a cső alján, majd lassan mozgassa felfelé a fűtőtestet a cső mentén. A fűtőelem felemelésekor a következő zóna megolvad, az alatta lévő massza lehűl és újra kristályosodik. Ahogy a fűtőelem mozog, a csőben lévő összes anyag átmegy az olvadás és az azt követő kristályosodás szakaszán. Ha ezt a műveletet többször megismételjük, a kezdeti keverék természetesen szétvál: felül több olvadó vegyület, alul pedig kevésbé olvadó vegyület válik ki.
A „zóna” olvasztásának kimondott elvét a híres geokémikus, A.P. Vinogradov, hogy modellt alkosson a földkéreg kialakulásáról. E modell szerint bizonyos sugárirányban mozgó olvadékközpontok biztosították a köpenyanyag szabályos differenciálódását. A kezdetben kialakuló olvadék összetétele nem tért el a kiindulási anyag összetételétől. De ennek a folyamatnak az ismétlődése az anyag szétválásához, a viszonylag olvadó vegyületek eltávolításához és a bolygó felszínén való felhalmozódásához vezetett.
A kiindulási anyag differenciálódása következtében a kémiai elemek természetes újraeloszlása megy végbe a Föld héjain. Ha elfogadjuk, hogy a köpeny kiindulási anyagának összetétele közel áll a köves meteoritok összetételéhez, akkor nyomon követhetjük, hogy a földkéreg kialakulása során hogyan változott a legfontosabb kémiai elemek tartalma.
Az 5. táblázat jól mutatja, hogy az olvadó vegyületek felszabadulását a bolygó eredeti anyagából a szilícium, az alumínium, a kalcium, a kálium, a nátrium, a fluor és a klór fokozatos felhalmozódása kísérte. Ugyanakkor a vas, a magnézium és a kén nagy része a köpenyben maradt.
Más modelleket is javasoltak, de a tömegátadás mechanizmusával kapcsolatos bizonyos elképzelésektől függetlenül a legtöbb tudós osztja azt a véleményt, hogy a földkéreg az olvadékony és erősen illékony kémiai vegyületeknek a köpenyből való eltávolításával jött létre.
5. táblázat
(A. P. Vinogradov szerint)
Az erősen illékony és olvadó kémiai vegyületek eltávolításának folyamata nagyon összetett. Ha a bazaltos kéreg kialakulása, mint a köpenyanyagból való olvadás terméke kétségtelen, akkor a gránitréteg kialakulásának folyamatában még sok a bizonytalanság. Számos tény utal arra, hogy a nagy tömegű gránitok kialakulása a geoszinklinok fejlődésének egy bizonyos szakaszára korlátozódik, ahol a regionális metamorfizmus folyamatai elérik legmagasabb fokát - a palingenezist. Ebben az esetben a metamorfizálódó kőzetek olvadása nemcsak magas hőmérséklet és nyomás, hanem a köpenyből kigázosított mély folyadékok hatására is megtörténik. A keletkező olvadék a gáztalanítás eredményeként kapott kémiai elemekkel telítődik, összetétele összetettebbé válik a mély törésekből az óceán fenekére kiömlő megolvadt bazaltokhoz képest. A vizsgált folyamatot granitizálásnak nevezzük. Elképzelhető, hogy óriási tömegű gránit batolitok keletkeztek így.
A vastag üledékrétegek granitosodását meghatározó erősen illékony vegyületek aktív eltávolítása a földgömb felszínén nem mindenhol, csak bizonyos területeken fordul elő. szerkezeti elemek földkéreg – geoszinklinák. Az aktív eltávolítási folyamatok lokalizációja nyilvánvalóan összefügg az energiaforrások egyenetlen eloszlásával, különösen a köpenyben lévő radioaktív elemek tömegével. Így azok a kontinensek, amelyek kérge gránitréteget tartalmaz, a földkéreg olyan területeinek tekinthetők, amelyeken belül különösen aktív volt az erősen illékony és olvadó kémiai vegyületek eltávolítása a köpenyből. Az óceáni kéreg elterjedésének területén ez a folyamat kevésbé aktív, amit nemcsak az olvadt bazaltréteg kisebb vastagsága bizonyít, hanem az is, hogy az óceáni bazaltok sok kémiai elemben szegények a bazaltokhoz képest. kontinentális kéreg. A.B. számításai szerint. Ronova és A.A. Jarosevszkij szerint a köpenyből a kontinentális kéregbe szállított anyag össztömege 22,37 * 10 18 tonna, az óceáni kéregbe pedig csaknem négyszer kevesebb.
A kontinentális kéreg kialakulásának folyamata különösen fontos volt a fémek újraeloszlása szempontjából. A 6. táblázat adataiból kiderül, hogy egyes fémek tartalma a gránitrétegben az eredeti köpenyanyaghoz képest meredeken emelkedik,
6. táblázat
Egyes ritka és nyomelemek újraeloszlása a földkéreg kialakulása során, 1-10 -3%
mások tartalma pedig csökken. A földkéreg olvadása során a vascsoport fémei - nikkel, kobalt, króm, részben mangán - megmaradtak a köpenyben. Ezért a földkéreg felső horizontjának kőzeteiben a nikkeltartalom az eredeti anyag tartalomhoz képest tízszeresére, a kobalt- és krómtartalom körülbelül százszorosára, a platina ezerszeresére csökken. alkalommal. A földkéreg olvadása során a higanytartalom is csökkent, de ez ennek a fémnek a légkörbe került és a természetes vizekben feloldódott gőzeinek eltávolítása miatt következett be.
A fémek, amelyek tartalma általában megnövekszik a földkéregben, egyenlőtlenül oszlanak meg a kőzetekben. A kontinentális kéreg gránitrétegében egy fémcsoport koncentrálódik, szilíciumban, alumíniumban, lúgokban és erősen illékony vegyületekben dúsítva. Ide tartozik a cirkónium, nióbium, bárium, ón, ólom és urán. Például az ólom koncentrációja 100-szorosára, az uráné pedig még többre nő. A fémek másik csoportja a bazaltkőzetekben koncentrálódik. Ebbe a csoportba tartozik a titán, vanádium, réz, cink.
A köpenyanyagból alacsony olvadáspontú vegyületek kiolvasztásával egyidejűleg különböző anyagok gázai szabadultak fel. A köpeny gáztalanítása következtében alakult ki a bolygónkon jelen lévő gázok és víz zöme. Sőt, a számítások azt mutatják, hogy a geológiai történelem során a benne lévő gázok mindössze körülbelül 10%-át távolították el a köpenyből. Így például az A.P. Vinogradov, a köpeny víztartalma 2 * 10 22 kg, teljes mennyisége a hidroszférában és a légkörben 1,5 * 10 21 kg. A gáztalanítás eredményeként a nehézfémek szublimálható vegyületeit is eltávolították.
A legkülső réteg, amelyet egyes tudósok a Föld üledékhéjának neveznek, nagyon különleges helyet foglal el a földkéregben. Ásványtani összetételét tekintve alapvetően különbözik a kéreg másik két rétegétől. Az üledékes héj összetételében nem a változatos kristálykémiai szerkezetű szilikátok dominálnak, mint a földkéreg gránit- és bazaltrétegeiben, hanem az üledékes réteg 40%-át kitevő, összetett szerkezetű diszpergált szilikátok - agyagok. , karbonátok - 23%. A gránitréteg szupergén átalakulása során megőrzött, az üledékes héj részét képező, tömegének 19%-át kitevő klasztikus ásványok között a kvarc dominál - a legendogénebb, időjárásálló ásvány. Az üledékes réteg kémiai összetételét nemcsak H 2 O és CO 2, hanem kén, szerves szén, klór, fluor, nitrogén és nehézfémek oxidált formái is gazdagítják. Mindezek a vegyületek és elemek gáztalanítással távoznak a köpenyből, de a hipergenezis és üledékképződés folyamata során megkötődnek és felhalmozódnak az üledékes réteg anyagában. Így a gránitréteg anyagának mély átalakulása megy végbe a Föld felszínén. Ennek a folyamatnak a fő tényezője az élőlények létfontosságú tevékenységének teljes geokémiai hatása. Ez mind az organizmusok közvetlen részvételében nyilvánul meg az üledékképződésben, mind pedig a gránitréteg kőzeteinek átalakulási irányát meghatározó feltételek szabályozásában: a légkör oxigén- és szén-dioxid-tartalma, a természetes lúgos-sav paraméterek. Vizek, redox körülmények, szerves vegyületek jelenléte stb. Megállapítást nyert, hogy az elmúlt 600 millió év során keletkezett üledékes kőzetek tömegének nagy része a kontinentális kéregben található, ennek a tömegnek körülbelül a fele koncentrálódik geoszinklinokban. Az ősi pajzsok metamorf kőzeteinek kialakulása - a gránitréteg fő töredékei - tektonikusan aktív szerkezetekben is előfordult. Feltételezhető, hogy a gránitréteg számos jellemzője komplexen összefügg a geológiai múlt élőlényeinek élettevékenységének átfogó geokémiai hatásával. Ezt szem előtt tartva V.I. Vernadsky a földkéreg gránitrétegét "egykori bioszférák nyomainak" nevezte.
3. A földkéreg ásványtani sokféleségének kialakulása
A földkéreg természetes anyagokból áll kémiai vegyületek- ásványok, amelyek fajszáma valamivel több, mint 2 ezer. A természetes kémiai vegyületek korlátozottsága a jóval nagyobb számú mesterséges vegyülethez képest számos okra vezethető vissza, amelyek közül a fő oka a nagyon egyenetlen különböző kémiai elemek a földkéregben. A különböző kémiai elemek átlagos tartalmának tartománya eléri a hat matematikai rendet.
Legnagyobb mennyiség ásványi fajok alkotják a földkéregben a legnagyobb mennyiségben található elemeket. Ide tartozik az oxigén, a szilícium, az alumínium, a vas, a kalcium, a magnézium, a kálium, a nátrium. Ezek az elemek vegyületcsoportot alkotnak, amelyek tömegei a legnagyobb mennyiségben olvadtak ki a köpenyből.
Ezek mellett jelentős mennyiségű ásványi anyag képez olyan elemeket, mint a kén, arzén, antimon, réz, ólom, cink és néhány más fém, amelyeket aktívan eltávolítottak a köpenyanyag gáztalanítása során.
7. táblázat
Ásványok képződése az ásványképződés főbb folyamatai során
Ha figyelembe vesszük az ásványképződés változatosságát a különféle endogén folyamatok során, akkor a legtöbb ásványfaj a gáztalanító termékek részvételével zajló folyamatok során képződik. A pneumatolitikus-hidrotermikus és pegmatit folyamatok során keletkező ásványok a híres ukrán ásványkutató, E.K. számításai szerint. Lazarenko, az összes ásványfaj mintegy 30%-át teszik ki. Még nagyobb mennyiségű ásványi anyag keletkezik a hipergenezis és ülepedési folyamatok során, amelyek során az élőlények élettevékenységének teljes hatásának geokémiai szabályozása mellett a gáztalanított elemek légkörbe és hidroszférába kerülő kémiai vegyületei keletkeznek (7. táblázat). ).
Bizonyos minták találhatók az ásványi tömegek sokféleségében és osztályonkénti megoszlásában. Az ásványcsoportok leírásánál külön adatok kerültek bemutatásra, ezek általános összefoglalását a 8. táblázat tartalmazza.
A táblázat adatai lehetővé teszik, hogy mindenekelőtt megjegyezzük a legtöbb osztályt. A különböző szerzők számítási eredményeinek eltérései ellenére teljesen nyilvánvaló, hogy a legtöbb ásvány a szilikátokra jellemző. A foszfátok és analógjaik osztályának összetétele nagyon változatos, amelyek a második helyet foglalják el az ásványok számában (17,7% - 16,4%), valamint a szulfidok és hasonló vegyületek (9,4-13,0%), oxidok és hidroxilok (9,4-12,5%), szulfátok (9,0-12,2%). Más osztályok összetétele kisebb, és több százalékot, vagy akár a százalék töredékét is elérheti, mint például a kromát osztályba tartozó ásványok.
8. táblázat
Az egyes ásványosztályok kapcsolata a földkéregben található tartalommal
Ásványi osztályok |
Ásványok | |||||
Mennyiség |
az összes ásványi anyag %-ában | |||||
| én 1 | II 2 | én | II | én | II | |
Natív elemek Szulfidok és hasonló vegyületek Halogenidek Oxidok és hidroxidok Szilikátok Szulfátok Foszfátok, arzenátok, vanadátok Karbonátok Volframátok és molibdátok Szerves vegyületek |
nem vették figyelembe |
nem jelenti azt. fog kinevezni |
||||
| Teljes | 1500 2135 100,0 100,0 100,0 99,85 | |||||
I 1 - E. K. Lazarenko adatai, 1963 II 2 adatok N. I. Safronovtól és B. A. Gavrusevichtől, 1968 |
||||||
Egy adott osztályba tartozó ásványok bősége nem feltétlenül jelenti azt, hogy ezek az ásványok a földkéreg tömegének jelentős részét alkotják. Bár a földkéregben a legváltozatosabb szilikátok osztálya dominál, az ásványok, a foszfátok és analógjaik második legelterjedtebb osztálya a litoszféra tömegének kevesebb mint egy százalékát (0,7%) teszi ki. A fajok számában hasonló szulfidok és oxidok osztályai élesen különböznek a földkéreg tömegtartalmában: az előbbiek 0,15% (V. I. Vernadsky szerint), az utóbbiak a földkéreg 17% -a. a kéreg tömege. Meg kell jegyezni, hogy a földkéregben lévő ásványok tömegének értékeit nem határozták meg pontosan, és különböző tudósok határozzák meg egyenlőtlen értékek alapján. Így még a domináns ásványok - szilikátok - csoportjára is nagyon eltérő értékeket számítottak. G. Washington amerikai geokémikus (1925) 63%-ban határozta meg a szilikátok tömegét a földkéregben, V.I. Vernadsky (1937) - 85%-ban, A.E. Fersman (1934) - 74,5%-ban, E.K. Lazarenko (1963) - 75%, B.A. Gavrusevich és N.I. Safronov (1968) - 80%, A.B. Ronov és A.A. Yaroshevsky (1967) - 83%. Az utolsó ábra tűnik a legmegbízhatóbbnak.
Az egyes osztályok képviselőinek tömegeinek kialakulása elsősorban az ásványképződés egy meghatározott folyamatához kapcsolódik. Amint azt E.K. Lazarenko szerint a szulfid osztályba tartozó ásványok többsége (89%) pneumatolitikus-hidrotermikus eredetű, és csak 5% keletkezik a litogenezis során. A wolframitok és molibdátok egyenlően oszlanak meg a szupergén és a pneumatolitikus-hidrotermikus genezis között. Egyes osztályokra jellemző, hogy a szupergén ásványképződési folyamatok során túlnyomóan sok ásványfaj jelenik meg. Ezek szulfátok, foszfátok és rokon vegyületek, nitrátok.
Következtetés
A földkéregről, annak anyagösszetételéről és képződéséről alkotott elképzelések a geológia fejlődésével fokozatosan átalakultak a tüzes folyékony fémgolyó felszínén fagyott salakkéregről alkotott naiv elképzelésektől a földkéreg, mint a földkéreg kialakulásának összetett modelljeinek megalkotásáig. az olvadó és erősen illékony anyagok felhalmozódásának ismételt feldolgozásának eredménye, amelyet a köpenyből kiáramló hőáramlás végez.
A földtani ismeretek felhalmozódása hosszú ideig két, egymással szinte össze nem függő módon történt. Egyrészt a különféle gyakorlati problémák megoldására ásványokat, érceket, kőzeteket, azaz. a földkéreg alkotóelemei. Ebben az irányban készült fontos felfedezésekés olyan tapasztalatok halmozódtak fel, amelyek nemcsak az ásványtan, hanem más tudományok és az emberi tevékenység ágainak fejlődéséhez is hozzájárultak. A felhalmozott tapasztalatok hozzájárultak az ásványtan és a kapcsolódó földtani tudományok, valamint a kémia és a kohászat fejlődéséhez.
Másrészt a természettudósok megfigyeléseinek köszönhetően hatalmas mennyiségű anyag gyűlt össze, amelyek különböző geológiai folyamatokat jellemeznek: tengerek és folyók geológiai tevékenységét, gleccserek és vulkánok stb. Különös figyelmet fordítottak a szárazföldet szinte teljes egészében beborító különféle üledékek keletkezési folyamatainak és korviszonyainak azonosítására, amelyekkel a geológus elsősorban munkája során találkozik.
A kutatók ugyanakkor igyekeztek megérteni a különböző üledékek képződési folyamatait és meghatározni azok korbeli összefüggéseit. BAN BEN eleje XIX V. a híres angol geológus, C. Lyell kimutatta, hogy a távoli geológiai múltban keletkezett üledékek ugyanazoknak a folyamatoknak az eredménye, amelyek jelenleg is zajlanak. Valamivel korábban honfitársa, W. Smith megállapította, hogy a vizsgált üledékek relatív geológiai kora földrajzi elhelyezkedésüktől függetlenül meghatározható azon organizmusok megkövesedett maradványai alapján, amelyek ezen üledékek lerakódása során léteztek. Ezek az alapvető felfedezések adták az elméleti alapot a különböző területek geológiai szerkezetének folyamatos tanulmányozásához.
Ezzel párhuzamosan a mélységi eredetű kőzetek előfordulási körülményeit is tanulmányozták. század közepén. a sűrű kőzetek mikroszkópos vizsgálatára olyan módszert dolgoztak ki, amely a magmás és metamorf kőzetek, ércek és pneumatolit-hidrotermikus képződmények kialakulása során fellépő kristályosodási és metaszomatikus folyamatok addig elérhetetlen világát nyitotta meg. A 19. század második felében. az ásványtan, a kőzettani és az ércművészet eredményeinek szintézise a világ egyes régióinak geológiai felépítésének vizsgálatával kezdődik. Ezen az alapon orosz, amerikai és francia geológusok létrehozták az első hipotéziseket a földkéreg nagy geotektonikai elemeinek - geoszinklinák, platformok, kristályos pajzsok és lemezek - kialakulására és szerkezetére. 1881-ben E. Suess osztrák geológus bevezette a „földkéreg” kifejezést a tudományos lexikonba, és egyes országokban Nyugat-Európa Módszereket fejlesztenek ki a föld belsejének tanulmányozására a szeizmikus hullámok terjedési sebességének rögzítésével.
A 20. század első évtizedei. a földkéreg és a köpeny közötti határvonalak, valamint a kontinensek és óceánok kéregének függőleges szerkezetének mintázatainak felfedezése fémjelzi. Az ásványtan és a kőzettan a leíró tudományokból fokozatosan genetikai tudományokká válik, amelyek az ásványok és kőzetek képződési folyamatait tanulmányozzák. Egy új tudomány jelent meg - a geokémia, amely atomi szinten vizsgálja a Föld anyagának és a földkéreg kémiai összetételének alakulását, megállapítva a kémiai elemek vándorlásának mintázatait a geológiai folyamatok során. A fizika és a fizikai kémia eredményeire alapozva rohamosan fejlődnek új módszerek a földkéreg anyagának tanulmányozására, valamint a kőzetek képződési és átalakulási folyamatainak kísérleti modellezésére magas hőmérséklet és nyomás mellett.
A 20. század közepéig. A geológiai kutatás a szárazföld határaira és víz alatti szegélyeire korlátozódott. Az 50-es évek vége óta. Folyamatban van az óceánfenék szerkezetének és az ott lezajló geológiai folyamatok tanulmányozása víz alatti járművek és mélytengeri fúrások segítségével. Új információ jelentősen módosítja a nézeteket geológiai szerkezet a földkéreg és az azt alkotó folyamatok. A modern tükrében tudományos eredményeket Világossá vált, hogy az egyes geológiai endo- és exodinamikai folyamatok a bolygó szilárd, folyékony és gáz külső héjának egyetlen planetáris folyamatában kapcsolódnak össze. Az olvadó és gáznemű anyagoknak a köpenyből való eltávolításának óriási folyamata nem egyenletesen megy végbe a földgömb teljes felületén, hanem a köpeny mélyén kondenzációt képző energiaforrások által generált erőteljes hőáramlások szabályozzák.
A hőenergia és a kihordott anyagok sugárirányú áramlása határozza meg a földkéreg globális struktúráinak kialakulását. Az óceánok aktív középhátságában kitörő bazaltok viszonylag vékony réteget alkotnak, amely alatt a szilárd köpeny található, amelyet ultramafikus összetételű kőzetek képviselnek. Okkal feltételezhető, hogy az ilyen összetételű szilárd héj nagy töredékekre - litoszférikus lemezekre - van osztva, amelyek a köpeny műanyag tömegeinek felületén mozognak. Ezek a töredékek a köpenyanyag-tömegek konvektív mozgásának hatására leereszkedhetnek a kontinentális kéreg erőteljes blokkjai alá, vagy érintkezéskor kölcsönhatásba léphetnek velük. Mindkét esetben az óceáni kéreg töredékei ismét a köpenybe kerülnek, és ismét olvadási és gáztalanítási folyamatoknak vannak kitéve. Így az óceáni kéreg anyagösszetételének és struktúráinak kialakulása a földkéreg-felső köpeny-rendszerben zajló ciklikus tömegátadási folyamat hátterében történik. Ez a rendszer álló, de nem zárt, mivel magában foglalja más idő egyenlőtlen tömegű, és nyitott, mert a ciklikus folyamat nemcsak az óceáni kéreg bazaltrétegének tömegeit foglalja magában, hanem a felső köpeny kőzeteit, a kontinentális kéreg szakaszait és a tengeri üledékeket is.
Még bonyolultabb a kontinentális kéreg kialakulása, amelyben a bazaltréteg felett vastag gránitréteg található. Ennek a rétegnek az anyagának kialakulását illetően még sok minden nem tisztázott, amely nemcsak olvadó vegyületekből, hanem erősen illékony kémiai vegyületekben gazdag ásványokból is áll. Mindazonáltal feltételezhető, hogy a kontinentális kéreg sajátos struktúráiban - geoszinklinákban - felhalmozódó vastag üledékrétegek mély metamorfózisának folyamatai fontosak voltak kialakulásában. Megjegyzendő, hogy a gránitréteget a köpenyből kiolvadt óceáni kéreg bazaltrétegétől megkülönböztető, erősen illékony vegyületek jelenlétét előre meghatározza az üledékek összetétele. A Föld üledékes héja a köpenygáztalanítás rendkívül illékony termékeinek - szén-, hidrogén-fluorid-, sósav-, bórsav- és kénsav-származékok - felhalmozója.
A kiváló orosz tudós V.I. Vernadsky a 20-as években. Kimutatták, hogy a Föld felszínén ható legerősebb geokémiai erő az összes élőlény teljes élettevékenységének hatása. Ennek a hatásnak a hatására a geológiatörténet során megváltozott a légkör és a természetes vizek összetétele, szabályozták a szupergén ásványképződési és ülepedési folyamatokat, i.e. annak az anyagnak a kialakulása, amely belép a geoszinklinákba, és metamorfózison és granitizálódáson megy keresztül.
V. I. elképzeléseinek jelentése Vernadsky csak a 20. század utolsó évtizedeiben valósult meg. A biogén folyamatok hozzájárulását a gránitréteg kialakulásához még nem vizsgálták kellőképpen, de feltételezhető, hogy a biogén ásványi képződmények bevonása a palingenezis folyamataiba fontos volt a gránit magma, a felzikus metamorf kőzetek és a a gránitréteg szerkezeteinek fokozatos felépítése - ősi kristályos pajzsok és platformok.
A kontinentális kéregben tehát az anyagfejlődés két, egymással összefüggő nyitott stacionárius ciklikus rendszere létezik: a bazaltrétegrendszer és a gránitrétegrendszer. A gránitréteg kőzetei a geoszinklinok fejlődésének végső szakaszában, a bioszférába kerülve, biogén tényezők által szabályozott táj-geokémiai körülmények között hipergén átalakuláson mennek keresztül, és a keletkező mállási termékek további biogén átalakuláson mennek keresztül az üledékképződés folyamatában. A kontinentális üledékek jelentős része geoszinklinokban halmozódik fel, ahol metamorf átalakulások és részleges granitosodás következik be. A kontinentális kéreg bazaltrétegének képződési ciklusa a mélyfúrási adatok hiánya miatt problematikus. Csak feltételezni lehet, hogy ennek a rétegnek az anyaga jelentősen eltér az óceáni kéreg bazaltrétegének anyagától, mind ásványtani összetételében, mind az erősen illékony vegyületek magas tartalmában.
A kéreganyag ciklikus képződésének gondolatával kapcsolatos megfontolásunk befejezéseként meg kell jegyezni, hogy a vastag kontinentális kéreg kijelölheti azokat a területeket, ahol a legerősebb hőáramlások szabadulnak fel, és a legnagyobb tömegű olvadó és erősen illékony anyagok eltávolítása. anyagok a köpenyből. Ugyanakkor az élő szervezetek tömegének 99%-a a kontinenseken koncentrálódik. Ez az egybeesés aligha véletlen. A földtudomány egyik sürgető problémája a bioszférában és a földkéreg különböző „padlóin” zajló anyagok tömegcseréjének ciklikus folyamatainak globális rendszerének további tanulmányozása.
Felhasznált irodalom jegyzéke
2. Koronovsky N.V., Yakusheva A.F. A geológia alapjai. M., 1991.
3. Nikonov A. A. A holocén és a földkéreg modern mozgásai. - M.: Nauka, 1977.
4. Sorokhtin O.G., Ushakov S.A. Földtani kézikönyv. M., 1991.
5. Khain V.E. A modern geológia főbb problémái (geológia a XXI. század küszöbén). M., 1995.
A földkéregnek két fő típusa van: óceáni és kontinentális. Megkülönböztetik a földkéreg átmeneti típusát is.
Óceáni kéreg. Az óceáni kéreg vastagsága a modern geológiai korszakban 5-10 km között mozog. A következő három rétegből áll:
1) tengeri üledékek felső vékony rétege (vastagsága legfeljebb 1 km);
2) középső bazaltréteg (vastagsága 1,0-2,5 km);
3) alsó gabbroréteg (vastagsága kb. 5 km).
Kontinentális (kontinentális) kéreg. A kontinentális kéreg bonyolultabb szerkezetű és vastagabb, mint az óceáni kéreg. Vastagsága átlagosan 35-45 km, a hegyvidéki országokban 70 km-re nő. Ez is három rétegből áll, de jelentősen eltér az óceántól:
1) bazaltokból álló alsó réteg (vastagsága kb. 20 km);
2) a középső réteg a kontinentális kéreg fő vastagságát foglalja el, és hagyományosan gránitnak nevezik. Főleg gránitokból és gneiszekből áll. Ez a réteg nem nyúlik az óceánok alá;
3) a felső réteg üledékes. Vastagsága átlagosan körülbelül 3 km. Egyes területeken a csapadék vastagsága eléri a 10 km-t (például a Kaszpi-tengeri alföldön). A Föld egyes területein egyáltalán nincs üledékes réteg, és gránitréteg kerül a felszínre. Az ilyen területeket pajzsoknak nevezik (például Ukrán Pajzs, Balti Pajzs).
A kontinenseken a kőzetek mállása következtében geológiai képződmény képződik, ún mállási kéreg.
A gránitréteg elválik a bazaltrétegtől Conrad felület , amelynél a szeizmikus hullámok sebessége 6,4-ről 7,6 km/sec-re nő.
A földkéreg és a köpeny közötti határ (kontinenseken és óceánokon egyaránt) végigfut Mohorovics felület (Moho vonal). A szeizmikus hullámok sebessége hirtelen 8 km/órára nő.
A két fő típus – óceáni és kontinentális – mellett vannak vegyes (átmeneti) típusú területek is.
A kontinentális zátonyokon vagy talapzatokon a kéreg körülbelül 25 km vastag, és általában hasonló a kontinentális kéreghez. Azonban egy bazaltréteg kieshet. BAN BEN Kelet-Ázsia a szigetívek vidékén ( Kurile-szigetek, Aleut-szigetek, Japán szigetek stb.) átmeneti típusú földkéreg. Végül, az óceánközépi gerincek kérge nagyon összetett, és eddig kevéssé tanulmányozták. Itt nincs Moho határ, és a köpenyanyag törések mentén felemelkedik a kéregbe, sőt a felszínére is.
A „földkéreg” fogalmát meg kell különböztetni a „litoszféra” fogalmától. A "litoszféra" fogalma tágabb, mint a "földkéreg". A litoszférában a modern tudomány nemcsak a földkérget foglalja magában, hanem az asztenoszféra legfelső köpenyét is, azaz körülbelül 100 km mélységig.
Az izosztázia fogalma . A gravitáció eloszlásának vizsgálata kimutatta, hogy a földkéreg minden része kontinens, hegyvidéki országok, síkság - a felső köpenyen egyensúlyozva. Ezt a kiegyensúlyozott helyzetet nevezik izosztáziának (a latin isoc - páros, stasis - pozícióból). Az izosztatikus egyensúly annak köszönhető, hogy a földkéreg vastagsága fordítottan arányos a sűrűségével. A nehéz óceáni kéreg vékonyabb, mint a könnyebb kontinentális kéreg.
Az izosztázia lényegében nem is egyensúly, hanem az egyensúly utáni vágy, amely folyamatosan megbomlik és újra helyreáll. Például a balti pajzs olvadás után kontinentális jég A pleisztocén eljegesedés évszázadonként körülbelül 1 méterrel emelkedik. Finnország területe folyamatosan növekszik a tengerfenék miatt. Hollandia területe éppen ellenkezőleg, csökken. A nulla egyensúlyi vonal jelenleg a 60 0 É szélességtől kissé délre fut. A mai Szentpétervár megközelítőleg 1,5 méterrel magasabban van, mint a Nagy Péter korabeli Szentpétervár. Amint azt a modern tudományos kutatások adatai mutatják, még a nagyvárosok súlya is elegendő az alattuk lévő területek izosztatikus ingadozásaihoz. Következésképpen a nagyvárosok területein a földkéreg nagyon mozgékony. Általánosságban elmondható, hogy a földkéreg domborzata a Moho felszín, a földkéreg alapja tükörképe: a megemelkedett területek a köpeny mélyedéseinek, az alacsonyabb területek a felső határának magasabb szintjének felelnek meg. Így a Pamír alatt a Moho felszín mélysége 65 km, a Kaszpi-tengeri alföldön pedig körülbelül 30 km.
A földkéreg termikus tulajdonságai . A talajhőmérséklet napi ingadozása 1,0-1,5 m mélységig terjed, az éves ingadozások pedig mérsékelt övi szélességi körök olyan országokban, ahol kontinentális éghajlat 20-30 m mélységig Abban a mélységben, ahol megszűnik a Föld felszínének Nap általi felmelegítése miatti éves hőmérséklet-ingadozások hatása, állandó talajhőmérsékletű réteg van. Ez az úgynevezett izoterm réteg . Az izoterm réteg alatt, mélyen a Földbe emelkedik a hőmérséklet, és ezt a földbelek belső hője okozza. A belső hő nem vesz részt a klímák kialakulásában, de minden tektonikus folyamat energetikai alapjául szolgál.
Azt a fokszámot, amellyel a hőmérséklet növekszik minden 100 méteres mélységben, nevezzük geotermikus gradiens . Azt a méterben mért távolságot nevezzük, amellyel csökkentve a hőmérséklet 1 0 C-kal nő geotermikus színpad . A geotermikus lépés nagysága függ a domborzattól, a kőzetek hővezető képességétől, a vulkáni források közelségétől, a talajvíz keringésétől stb. A geotermikus lépcső átlagosan 33 m. A vulkáni területeken a geotermikus lépcső csak körülbelül 5 m lehet , és geológiailag csendes területeken (például peronokon) elérheti a 100 métert is.
5. TÉMAKÖR. KONTINENSEK ÉS ÓCEÁNOK
Kontinensek és a világ részei
A földkéreg két minőségileg eltérő típusa – a kontinentális és az óceáni – a bolygó domborzatának két fő szintjének – a kontinensek felszínének és az óceánok medrének – felel meg.
A kontinensek elválasztásának szerkezeti-tektonikai elve. A kontinentális és az óceáni kéreg alapvetően minőségi különbsége, valamint a kontinensek és óceánok alatti felső köpeny szerkezetének néhány jelentős eltérése arra kötelez bennünket, hogy a kontinenseket ne az óceánok által látszó környezetük, hanem a szerkezeti- tektonikus elv.
A szerkezeti-tektonikai elv kimondja, hogy először is a kontinens egy kontinentális talapzatot (shelf) és egy kontinentális lejtőt foglal magában; másodszor, minden kontinens tövében van egy mag vagy ősi platform; harmadszor, minden kontinentális blokk izosztatikusan kiegyensúlyozott a felső köpenyben.
A szerkezeti-tektonikai elv szempontjából a kontinens a kontinentális kéreg izosztatikusan kiegyensúlyozott masszívuma, amelynek szerkezeti magja egy ősi platform formájú, amelyhez fiatalabb gyűrött szerkezetek csatlakoznak.
A Földön összesen hat kontinens található: Eurázsia, Afrika, Észak-Amerika, Dél-Amerika, az Antarktisz és Ausztrália. Minden kontinens egy platformot tartalmaz, és csak Eurázsia tövében hat ilyen van: kelet-európai, szibériai, kínai, Tarim (Nyugat-Kína, Taklamakan-sivatag), arab és hindusztán. Az arab és hindu platformok az ókori Gondwana részei, Eurázsia szomszédságában. Így Eurázsia heterogén rendellenes kontinens.
A kontinensek közötti határok egészen nyilvánvalóak. Észak-Amerika és Dél-Amerika határa a Panama-csatorna mentén húzódik. Eurázsia és Afrika határa a Szuezi-csatorna mentén húzódik. A Bering-szoros választja el Eurázsiát Észak-Amerikától.
Két kontinenssor . BAN BEN modern földrajz A következő két kontinenssort különböztetjük meg:
1. A kontinensek egyenlítői sorozata (Afrika, Ausztrália és Dél-Amerika).
2. A kontinensek északi sorozata (Eurázsia és Észak-Amerika).
Az Antarktisz, a legdélibb és leghidegebb kontinens kívül marad ezeken a sorokon.
A kontinensek modern elhelyezkedése a kontinentális litoszféra fejlődésének hosszú történetét tükrözi.
A déli kontinensek (Afrika, Dél-Amerika, Ausztrália és az Antarktisz) az egyetlen paleozoikum Gondwana megakontinens részei („töredékei”). Az északi kontinensek abban az időben egy másik megakontinenssé egyesültek - Laurasia. Laurasia és Gondwana között a paleozoikumban és a mezozoikumban hatalmas tengeri medencék rendszere volt, amelyet Tethys-óceánnak neveztek. A Tethys-óceán felől húzódott Észak-Afrika, keresztül Dél-Európa, Kaukázus, Nyugat-Ázsia, Himalája Indokínáig és Indonéziáig. A neogén korban (kb. 20 millió évvel ezelőtt) ennek a geoszinklinnak a helyén egy alpesi gyűrődési öv keletkezett.
Nagy méretének megfelelően Gondwana szuperkontinens. Az izosztázia törvénye szerint vastag (legfeljebb 50 km-es) kérge volt, amely mélyen a köpenybe süllyedt. Alattuk, az asztenoszférában a konvekciós áramok különösen intenzívek voltak, és a köpeny meglágyult anyaga aktívan mozgott. Ez előbb a kontinens közepén egy dudor kialakulásához, majd annak különálló tömbökre való szétválásához vezetett, amelyek ugyanazon konvekciós áramlatok hatására vízszintesen mozogni kezdtek. Matematikailag bizonyított (L. Euler), a körvonal mozgása a gömb felületén mindig együtt jár annak elforgatásával. Következésképpen Gondwana egyes részei nemcsak mozogtak, hanem ki is bontakoztak a földrajzi térben.
Gondwana első felbomlása a triász-jura határszakaszon történt (kb. 190-195 millió évvel ezelőtt); Afro-Amerika kivált. Aztán a jura-kréta határszakaszon (kb. 135-140 millió évvel ezelőtt) Dél-Amerika elvált Afrikától. A mezozoikum és a kainozoikum határán (kb. 65-70 millió évvel ezelőtt) a hindusztáni blokk ütközött Ázsiával és az Antarktisz eltávolodott Ausztráliától. A jelenlegi geológiai korszakban a litoszféra a neomobilisták szerint hat lemeztömbre oszlik, amelyek továbbra is mozognak.
Gondwana felbomlása sikeresen magyarázza a kontinensek alakját, geológiai hasonlóságaikat, valamint a növényborítás és fauna történetét. déli kontinenseken.
Laurasia kettéválásának történetét nem tanulmányozták olyan alaposan, mint Gondwanát.
A világ részeinek fogalma . A föld geológiailag meghatározott kontinensekre való felosztása mellett a földfelszín különálló világrészekre való felosztása is az emberiség kulturális és történelmi fejlődése során alakult ki. A világnak összesen hat része van: Európa, Ázsia, Afrika, Amerika, Ausztrália és Óceánia, Antarktisz. Eurázsia egyik kontinensén a világ két része található (Európa és Ázsia), és a nyugati félteke két kontinense (Észak-Amerika és Dél-Amerika) alkotja a világ egy részét - Amerikát.
Európa és Ázsia határa nagyon önkényes, és az Urál-gerinc, az Urál folyó, a Kaszpi-tenger északi része és a Kuma-Manych mélyedés vízválasztója mentén húzódik. Az Európát Ázsiától elválasztó mély törésvonalak az Urálon és a Kaukázuson keresztül húzódnak.
Kontinensek és óceánok területe. A földterületet a modern tengerparton belül számítják ki. A Föld felszíne körülbelül 510,2 millió km 2. Körülbelül 361,06 millió km 2 -t foglal el a Világóceán, ami a Föld teljes felszínének körülbelül 70,8%-a. A szárazföldi terület körülbelül 149,02 millió km2-t tesz ki, ami bolygónk felszínének körülbelül 29,2%-a.
Négyzet modern kontinenseken a következő értékek jellemzik:
Eurázsia - 53,45 km 2, beleértve Ázsiát - 43,45 millió km 2, Európa - 10,0 millió km 2;
Afrika - 30,30 millió km 2;
Észak-Amerika - 24,25 millió km 2;
Dél-Amerika - 18,28 millió km 2;
Antarktisz - 13,97 millió km 2;
Ausztrália - 7,70 millió km 2;
Ausztrália Óceániával - 8,89 km 2.
Modern óceánok területe van:
Csendes-óceán - 179,68 millió km 2;
Atlanti-óceán - 93,36 millió km 2;
Indiai-óceán– 74,92 millió km 2;
Jeges-tenger - 13,10 millió km 2.
Az északi és a déli kontinensek között – eltérő eredetüknek és fejlettségüknek megfelelően – jelentős területi és felszíni jellegbeli különbség mutatkozik. A fő földrajzi különbségek az északi és a déli kontinens között a következők:
1. Eurázsia méretét tekintve összehasonlíthatatlan más kontinensekkel, a bolygó szárazföldi területének több mint 30%-a koncentrálódik.
2.U északi kontinensek A polc területe jelentős. A polc különösen jelentős a Jeges-tengeren és Atlanti-óceánok, valamint a sárga, kínai és Bering-tenger Csendes-óceán. A déli kontinenseken – kivéve Ausztrália víz alatti folytatását az Arafura-tengerben – szinte nincs polc.
3. A déli kontinensek többsége ősi platformokon fekszik. BAN BEN Észak Amerikaés Eurázsia, az ősi platformok a teljes terület kisebb részét foglalják el, legnagyobb része pedig a paleozoikum és a mezozoikum orogenetikus területeire esik. Afrikában területének 96%-a platformterületeken található, és csak 4%-a paleozoikum és mezozoikum korú hegyekben található. Ázsiában mindössze 27%-uk van ősi platformokon és 77%-a különböző korú hegyeken.
4. A déli kontinensek többnyire hasadékok által alkotott partvonala viszonylag egyenes; félszigetek és szárazföldi szigetek kevés. Az északi kontinenseket kivételesen kanyargósság jellemzi tengerpart, rengeteg sziget, félsziget, gyakran az óceánba is benyúlik. A teljes területből a szigetek és félszigetek körülbelül 39%-át teszik ki Európában, Észak-Amerikában - 25%, Ázsiában - 24%, Afrikában - 2,1%. Dél Amerika– 1,1% és Ausztrália (Óceánia nélkül) – 1,1%.
A modern geológiai koncepciók szerint bolygónk több rétegből áll - geoszférákból. Fizikai tulajdonságaikban, kémiai összetételükben különböznek egymástól. A Föld közepén van egy mag, ezt követi a köpeny, majd a hidroszféra és a légkör.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk a földkéreg szerkezetét, amely a litoszféra felső része. Ez egy külső szilárd héj, amelynek vastagsága olyan kicsi (1,5%), hogy az egész bolygó méretében egy vékony filmhez hasonlítható. Ennek ellenére azonban a földkéreg felső rétege az, amely ásványianyag-forrásként nagyon érdekli az emberiséget.
A földkéreg hagyományosan három rétegre oszlik, amelyek mindegyike figyelemre méltó a maga módján.
- A felső réteg üledékes. 0-20 km vastagságot ér el. Az üledékes kőzetek az anyagok szárazföldi lerakódása, illetve a hidroszféra alján való leülepedése következtében keletkeznek. A földkéreg részei, egymást követő rétegekben helyezkednek el benne.
- A középső réteg gránit. Vastagsága 10-40 km között változhat. Ez egy magmás kőzet, amely szilárd réteget képezett a kitörések és az azt követő magma megszilárdulása következtében a földben magas nyomáson és hőmérsékleten.
- Az alsó réteg, amely a földkéreg szerkezetének része, szintén magmás eredetű bazalt. Nagyobb mennyiségben tartalmaz kalciumot, vasat és magnéziumot, tömege nagyobb, mint a gránitkőzeté.
A földkéreg szerkezete nem mindenhol egyforma. Az óceáni és a kontinentális kéreg között különösen szembeötlő különbségek vannak. Az óceánok alatt a földkéreg vékonyabb, a kontinensek alatt pedig vastagabb. A hegyvidéki területeken a legvastagabb.
Az óceáni kéreg két rétegből áll - üledékes és bazaltos. A bazaltréteg alatt a Moho felszín, mögötte pedig a felső köpeny található. Az óceán fenekének összetett domborzati formái vannak. Sokféleségük között különleges helyet foglalnak el a hatalmas közép-óceáni gerincek, amelyekben a köpenyből fiatal bazaltos óceáni kéreg születik. A Magma egy mély törésen keresztül jut a felszínre - egy hasadékon keresztül, amely a gerinc közepén halad végig a csúcsok mentén. Kint a magma terjed, ezáltal folyamatosan oldalra tolja a szurdok falait. Ezt a folyamatot „terjedésnek” nevezik.
A földkéreg szerkezete összetettebb a kontinenseken, mint az óceánok alatt. A kontinentális kéreg sokkal kisebb területet foglal el, mint az óceáni kéreg - a Föld felszínének akár 40% -át, de sokkal vastagabb. Alatta eléri a 60-70 km vastagságot. A kontinentális kéreg háromrétegű szerkezetű - üledékes réteg, gránit és bazalt. A pajzsoknak nevezett területeken gránitréteg van a felületen. Például gránitkőből készült.
A kontinens víz alatti szélső része - a polc - szintén a földkéreg kontinentális szerkezetével rendelkezik. Ide tartozik még Kalimantan, Új-Zéland, Új-Guinea, Sulawesi, Grönland, Madagaszkár, Szahalin stb. szigetei, valamint belső és peremtengerek: Földközi-tenger, Azov, Fekete.
A gránitréteg és a bazaltréteg között csak feltételesen lehet határt húzni, mivel hasonló a szeizmikus hullámok áthaladási sebessége, amelyet a földrétegek sűrűségének és összetételének meghatározására használnak. A bazaltréteg érintkezik a Moho felülettel. Az üledékes réteg a rajta elhelyezkedő felszínformától függően eltérő vastagságú lehet. A hegyekben például vagy hiányzik, vagy nagyon kicsi a vastagsága, mivel a laza részecskék lefelé mozognak a lejtőkön a hatás hatására. külső erők. De nagyon erős a hegylábi területeken, mélyedésekben és medencékben. Tehát eléri a 22 km-t.
A Föld alakja nagyon kevéssé különbözik a gömbtől. Csak a forgástengely mentén 42,8-kal lapított km. A földgömb egyenlítői sugara 6 378 245 m, poláris - 6 356 863 m. A Földével megegyező gömb átlagos sugara körülbelül 6370 km. A Föld térfogata 1080∙10 24 cm 3 vagy 1080∙10 9 km 3; tömege 5980∙10 24 g vagy 5980∙10 18 T.
A szeizmikus vizsgálatok alapján a földgömb belső szerkezetében egyértelmű felosztás mutatkozik a földkéregben, a köpenyben és a magban. Ezen szerkezeti elemek mindegyike kevésbé egyértelmű határokra oszlik számos szférára.
A Föld köpenyét alkotó kőzetek nem egyformák; felül kevésbé sűrűek. A szeizmikus longitudinális hullámok sebessége a köpenyben a mélységgel 7,8-ról 13,6-ra nő km/sec. 2900 mélységben km meredeken csökken 8,1-re km/sec. A keresztirányú szeizmikus hullámok csak azonos mélységig hatolnak be. 2900 mélységből kmés a földgömb közepén fekszik a 6940 átmérőjű magot alkotó anyag km. A mag belsejében egy gömb alakú felület is található, amely elválasztja az úgynevezett nucleolust, vagyis a belső magot. Nukleoláris átmérő 2500-3000 km.
Abból a tényből kiindulva, hogy a keresztirányú hullámok nem jutnak át a magba, úgy vélik, hogy folyékony állapotban van. Egyelőre nem sikerült megállapítani, hogy a nukleolusz anyaga milyen formában található - akár folyékony, akár szilárd halmazállapotú.
A Föld szeizmikus és más közvetett módszerekkel végzett tanulmányozása során nyert adatok alapján feltételezhető, hogy a Földet alkotó héjak anyagának átlagos sűrűsége, bár nem egyenletesen, de a mélységgel nő. A köpenyt a földkéregtől, a magot a köpenytől, a magot a magtól elválasztó határok mélységére, valamint a héjakat alkotó kőzetek átlagos sűrűségére vonatkozó információkat a táblázat tartalmazza. 1.
Ha a Föld héjainak térfogatában való részesedése nagy megbízhatósággal megítélhető, akkor tömegüket sokkal nehezebb megítélni, mivel nincs megbízható információ az anyag sűrűségéről és kémiai összetételéről a Föld beleiben. A földgömb belsejének anyagának tulajdonságaira vonatkozó legobjektívebb adatok csak a terjedési sebességre vonatkozó adatokat tartalmazzák
szeizmikus hullámok. De a hullámsebességet számos tényező befolyásolja, beleértve a sűrűséget, a porozitást, kémiai összetétel, szilárdság, hőmérséklet, nyomás, aggregáltsági állapot stb. Ezért nem lehet egyértelműen megoldani a Föld héjait és magját alkotó anyag sűrűségének kérdését.
A „földkéreg” fogalma akkor is felmerült, amikor azt feltételezték, hogy a Föld tüzes folyékony testként jött létre, amelynek felületén a lehűlés következtében a leginkább olvadó és legkönnyebb „salakból” vékony kéreg keletkezett.
Ez most bebizonyosodott föld szilárd anyagból áll, és a földkéregben található rétegeknek tekinthetők
a felszín felett, amelyen a szeizmikus hullámok terjedési sebessége 1-2-vel megnő km/sec. Ez a felület az azt felfedező jugoszláv tudós, A. Mohorovicic nevét kapta. Elválasztja a földkérget a köpenytől - a Föld következő héjától, amely sűrűbb és erősebb szilárd kőzetekből áll.
A földkéreg, ha ezen a fogalom alatt a Mohorović felszín felett elhelyezkedő összes anyagfajtát értjük, litoszférából, hidroszférából, légkörből és bioszférából áll (2. táblázat).
A földkéregnek két fő típusa van: a kontinentális és az óceáni kéreg. Összetételükben és teljesítményükben különböznek egymástól. A szárazföldi kéreg vastagsága 149 milliót foglal el. km 2, az átlag 37 km,és az óceánkéreg vastagsága 361 milliós területen. km 2átlagosan csak 7 km.
Mind a szárazföldön, mind az óceánok alatt a földkéreg felszínét homokkőből, agyagból és karbonátos kőzetekből álló üledék borítja. A kontinenseken erejük nagyobb, helyenként eléri a 20-at is km; Az óceánok fenekén az üledékek vastagsága kicsi, és 0 és 3 között mozog km. Lényeges különbség a kontinentális és az óceáni kéreg között, hogy a kontinensek erőteljes (15-20. km) gránitréteg. A gránithéj alatt valószínűleg megközelítőleg azonos vastagságú bazaltréteg található. A gránit és a bazalt közötti határt Conrad-felületnek nevezik. Az óceánok alatt a kéreg csak bazaltokból áll, amelyek rétegvastagsága átlagosan körülbelül 5 km.
Általános jellemzők A kéreg fizikai rétegeit N. A. Beljajevszkij és V. V. Fedynszkij szerint a táblázat tartalmazza. 3.
A földkéreg átlagos sűrűsége 2.8 g/cm3, kéreg alatti réteg - 3.3 g/cm3, a 6. és 8. longitudinális hullámok áthaladási sebessége km/sec illetőleg. A kéreg nemcsak kontinentálisra és óceánira oszlik, hanem számos fajtája is van. P. N. Kropotkin a földkéreg 8 típusát különbözteti meg, amelyek vastagságban és mindegyikre jellemző gravitációs anomáliákban különböznek egymástól. A kontinentális kérget általában nagy vastagság és negatív gravitációs anomáliák jelenléte jellemzi. Ezen jellemzők alapján a következő típusokat azonosítja:
1) hajtogatott gerincek, megemelt területek és platformok vastag kérge (H = 50-80 km, Δ g +550-től +200-ig mgl);
2) kevésbé emelkedett területek kérge (H=30-60 km, Δ g -300 és +50 között mgl);
3) alacsony síkságok és polcok kérge (N= 15-40 km, Δ g -100 és +100 között mgl)- osztva:
stabil prekambriumi epipaleozoikus platformok kérge sekély vagy sekély aljzattal (H = 25-40 km); kéreg erősen csökkentett alapvastagsággal.
Az óceáni és szubóceáni kéreg területén P. N. Kropotkin 5 típust azonosított:
1) a beltengerek kérge (H = 20-30 km, Δ g -50 és +200 között mgl) erőteljes csapadékkomplexummal (10-15 km),„bazalt” rétegen fekve;
2) peremtengerek mély részei (H = 7-25 km, Δ g +150-től +450-ig mgl);
3) óceáni típusú kéreg - kontinentális lejtő, víz alatti gerincek, vulkáni szigetek (N =10-20 km, Δ g +50-től +200-ig mgl);
4) mélytengeri árkok kérge (H = 5-17 km, Δ g több mint 250 mgl);
5) a világóceán mély részének kérge (H = 3-15 km, Δ g +150-től ig +450 mgl).
A. Polderwart két élesen eltérő régiót azonosít: a mély óceáni régiót, amelynek területe 268∙10 6 km 2 4,5 átlagos óceánmélységgel km(az alsó kéreg vastagsága ezen a területen csak 6 km),és egy 105 10 6 területű kontinentális pajzsrégió km 2és átlagos tengerszint feletti magassága 0,75 km. Kontinentális kéreg vastagsága 35 km. Két átmeneti régiót is megkülönböztet: a fiatal hajtogatott övek régióját, amelynek területe 42∙10 6 km 2, kéregerővel 14 km,és szubceáni (kontinentális platformok és lejtők, valamint marginális mélytengeri árkok), 93∙10 6 területtel km 2, kéregerővel 18 km. Egyéb 2 10 6 km 2 A szárazföldi tömegek főként a mély és szubmély régiókban található vulkáni szigeteken fordulnak elő.
A földkéreg térfogatának teljes tömegének a kontinentális része 69%-ot, azaz 5,5∙10 9 km 2,és az óceáni részarány - 31%, vagy 2,5∙10 9 km 2.
Megjegyzendő, hogy Mohorovicic felszíne egy adott domborzatra jellemző mélységben fekszik, függetlenül a földkérget alkotó kőzetek korától. Például a Mohorović felszín 40 mélységben halad át km mind a balti pajzsban, ahol a sziklák legidősebb, eléri a 3 milliárd évet, mind a Kaukázus fiatal gyűrött szerkezeteiben.
Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy a földkéreg, a köpenytől eltérően, kőzetekből áll, amelyekben a hosszanti szeizmikus hullámok sebessége megfelel a gránitokban és bazaltokban lévő sebességnek. A főként az IGY során végzett munkák azonban olyan eseteket tártak fel, amikor a Mohorović felszín a 6-7 fokot meghaladó szeizmikus hullámsebesség tartományában halad át. km/sec. Ilyen sebesség gránitban és bazaltban nem fordulhat elő. És most nem világos, hogy mi a földkéreg, mert a Mohorovicic felszíne felett elhelyezkedő kőzetek sűrűsége néha a köpeny felső rétegeiben lévő kőzetekre jellemző, és nem a kéregre. A földkéreg kémiai és ásványi összetételében élesen eltér az óceánkéregtől. Mindkettő még jobban eltér a köpeny anyagától, mind sűrűségben és szilárdságban, mind kémiai összetételben, de a köpenyanyag összetételére vonatkozó információk nagyon korlátozottak.
A földkéreg természetével és eredetével kapcsolatban számos hipotézist állítottak fel, amelyek közül egyik sem ad kielégítő magyarázatot a föld és az óceánok kéregének összetételében és vastagságában mutatkozó különbségekre.
T. Wilson azt javasolta, hogy a földkéreg, valamint a hidroszféra és az atmoszféra a köpenyanyagból alakult ki, mivel vulkánkitörések, a köpeny mélyén olvadó olvadó anyagokat lök ki (T. Wilson a Mohorovicic felszínt fogadja el a Föld kezdeti felszínének). E vulkánkitörések következtében a Föld egykori felszíne mélyen magmás kőzetréteg alatt maradt.
Ez a feltevés már csak azért is aligha fogadható el, mert (ahogy az általa idézett adatokból következik) a vulkáni anyagok beáramlása az elmúlt évszázadokban mindössze 0,8 körüli. km 3évente, és a folyami anyagszállítás a kontinensekről évente meghaladja a 12-t km 3, hanem azért is, mert nem magyarázza meg a kontinensek és az óceánok kéregének különbségeit.
A kontinentális és óceáni kéreg, valamint a kontinensek és óceánok megjelenésének okainak magyarázatára különféle kozmikus tényezőket érintő hipotéziseket javasoltak.
1963-ban G. Alfven hipotézist terjesztett elő, amely a kontinensek kialakulását azzal magyarázza, hogy 3-4 milliárd évvel ezelőtt a Hold, egy független bolygó, olyan közel került a Földhöz, hogy összeomlott, egy része a Földre esett. és létrehozta a kontinentális kérget, egyenetlenül borítva a Föld felszínét: a másik rész a műholdunk lett - a Hold, a kis részecskék pedig a meteoritok.
J. Darwin 1911-ben egy hipotézist terjesztett elő, amely szerint a Csendes-óceán medre a földfelszín egy részének elválasztása következtében alakult ki, amely műholdunkká - a Holdig - változott. Ez a gondolat még mindig számos követőre talál (O. Openheim, R. Schwiener, G. Quiring, G. I. Berlin, E. Kraus stb.).
Egyes tudósok úgy vélik, hogy a Föld lehűl és zsugorodik, míg mások éppen ellenkezőleg, bizonyítékot találnak a földgömb gyors tágulására. A megfigyelt jelenségeket, tényeket konkrét folyamatokkal is próbálják megmagyarázni, amelyek lefolyása akár a földkéregben, akár a földköpeny kőzeteiben lehetséges. Így V. V. Belousov radiomigrációs hipotézist dolgoz ki, amely szerint a kontinensek kialakulása, a kontinentális rétegek szilíciummal való gazdagodása, a tektonikus és vulkáni folyamatok a Föld köpeny anyagának differenciálódásával és a radioaktív anyagokban gazdag kőzetek felszabadulásával függnek össze. anyagokat. Az ilyen, a gránithoz hasonló összetételű kőzetek véleménye szerint a földkéreg felszínére úsznak, és felemelkedést, olvadást és egyéb hő- és mechanikai energiát igénylő folyamatokat idéznek elő. Az ugyanazon a helyen ismétlődő hasonló jelenségek V. V. Belousov szerint azzal a ténnyel járnak, hogy a differenciálódás a köpeny különböző „emeletein” nem egyszer, hanem egymás után történik.
Az elmúlt években V. V. Belousov arra a következtetésre jutott, hogy a Föld felszíne először ment keresztül a granitizálódás szakaszán, amikor „az Archeánban a földgömböt többé-kevésbé egyenletesen borította kontinentális kéreg, amely később csak vastagsága nőtt. ” Aztán a paleozoikum végén, véleménye szerint, fordulat következett be, amikor az ultramafikus anyag felemelkedett a kéregbe, megolvasztotta a kontinentális kérget és visszasüllyedt a köpenybe; ennek eredményeként „...a kontinentális kéreg helyén óceáni típusú kéreg jött létre”. A földkéreg további óceánosodásának folyamata véleménye szerint folytatódni fog.
Ez a hipotézis, mint a többi, a köpenyanyag differenciálódási folyamatán alapuló hipotézis, alkalmatlan a kontinensek és óceánok hosszú távú létezésének magyarázatára. Ezenkívül ez a hipotézis kibékíthetetlen ellentmondásban van a fizika és a mechanika törvényeivel, amelyek szerint kevésbé sűrű anyagot nem lehet belemeríteni egy sűrűbbbe. Ezért az ultrabázikus anyag, amely a benne lévő kontinentális kéreg vastag rétegeinek feloldódása után a Föld felszínére úszott, nem kerülhetett be a köpenybe, ahogy azt V. V. Belousov elismeri.
V. A. Magnitsky előterjesztette a kontinentális rétegek kialakulásának és szilíciummal való dúsításának folyamatát. Szerinte a reakció következtében szilícium szabadul fel a köpenykőzetekből
Ennek a reakciónak termodinamikai okokból a köpeny legfeljebb 500 °C mélységben lévő rétegeiben kell végbemennie. km. Nagyobb mélységben stabilabb MgSiO 3 . Ez az ötlet segíthet megérteni a kontinentális kőzetek szilíciummal való dúsítását, de nem magyarázza meg, hogy a kontinentális rétegek miért emelkednek majdnem 5 fokkal az óceán feneke fölé. km. Kiválasztás SiO 2 a felső köpenyben a kőzetek térfogatának annyival kellett volna csökkennie, amennyire nőtt a földkéreg térfogata. A termékek fenti reakció szerinti differenciálódási folyamatának összhatása nem befolyásolhatja jelentősen a nappali felszín szintjét. Ugyanez az összhatás elkerülhetetlen a szerpentinizációs eljárások során. Ezekben a folyamatokban lát megoldást a kontinensek eredetének talányára x. x. Hess, aki 25 éve fejleszti azt az ötletet, hogy növelje a Föld köpenyének kőzeteit azok földkéreggé történő átalakulása során oly módon, hogy az olivinekhez vizet ad, hogy a képleteknek megfelelő összetételű szerpentineket képezzen:
Ezzel párhuzamosan a kőzetek sűrűsége csökken, és feltehetően a köpeny nehezebb kőzetén lebegnek. Ebben az elképzelésben az felel meg a valóságnak, hogy a kőzetek sűrűsége a víz hozzáadásával csökken. A felső köpeny kőzeteihez csatlakozó víznek azonban el kellett hagynia a köpeny mélyebb horizontját, ahol ennek eredményeként a megmaradt anyag sűrűsége ennek megfelelően növekedett és térfogata csökkenne. A víz ilyen alulról felfelé történő mozgásának összhatása nulla.
Vannak radikálisabb nézetek is a Föld szeizmikus vizsgálatai során észlelt határok megjelenésének okairól. Így A.F. Kapustinsky úgy véli, hogy ezek az atomok külső elektronikus héjának szerkezetében bekövetkező változásokhoz kapcsolódnak, amelyek nyomás hatására következnek be. A külső elektronok a Mohorovicic felszín mélyén fennálló nyomáson állítólag kitöltetlen energiaszintekre mozognak, és az elektronhéjak sűrűbbé válnak. Az elektronikus héjak szerkezetének hasonló átalakulásával magyarázza a Föld magjában lévő anyag sűrűségének növekedését és a „fémes állapotba” való átmenetet.
Mivel azonban a földkéreg alsó határa viszonylag sekély mélységben, különösen az óceánok alatt, és nagyon változóan helyezkedik el, az atomok szerkezetének nyomás hatására bekövetkező változásaihoz kapcsolódó magyarázat nem igazolható. a mohorovići határ megjelenése.
D. Kennedy nagy figyelmet fordított a földkéreg keletkezésének problémájának elemzésére, és egy olyan hipotézis felállítására, amely a földkéreg tudományát kivezeti a zsákutcából. Úgy véli, hogy a következő tények ellentmondanak az óceánok sziálkéregének és a kontinensek kéregének sziálos összetételének, amely sűrűbb szimatikus szubsztrátumon lebeg.
1. A tengerszintig erodált kontinensek nagy területei hirtelen több ezer láb magasra emelkedhetnek a levegőbe.
2. A fizika törvényeit sérti, hogy a kis sűrűségű üledékek láthatóan jobban kiszorítják a kőzeteket nagy sűrűségű; a kis sűrűségű üledékek vályúi valószínűleg nagyobb sűrűségű szubsztrátumokba ereszkednek le.
3. A Föld belsejéből a kontinenseken, hegyláncokon és óceáni medencéken keresztül történő hőátadás sebessége első közelítés szerint megegyezik.
4. A kontinensek és hegyláncok élettartama jóval hosszabb, mint az erózió mértéke alapján várható lenne.
D. Kennedy a kontinenseket alkotó földkéreg könnyű kőzeteinek kialakulásával kapcsolatos nehéz problémák megoldását abban látja, hogy a Mohorovic-i határ nem különböző kémiai összetételű, hanem azonos kőzetek közötti felosztást jelent. összetétele, de eltérő ásványi összetétel és kristályszerkezet . D. Kennedy számos elődjéhez hasonlóan úgy véli, hogy a bazaltok és a gabbrók alatt olyan eklogitok lapulnak, amelyek kémiai összetételükben közel állnak hozzájuk. Mivel az eklogitok sűrűsége 3,3 g/cm3, azaz 10%-kal nagyobb, mint a gabbro sűrűsége (2.95 g/cm 2), akkor az eklogitok csak nagy nyomáson létezhetnek. A bazaltoknak ezekben az eklogitokká való átmeneteiben D. Kennedy nyomot lát a Mohorovicic szakasz természetéhez és eredetéhez. Azt állítja, hogy kísérleti úton fedezték fel (500 °C-on és 10 000 alatti nyomáson) atm) bazaltüveg átmenete gabbróvá, melynek fő összetevője a földpát. 10 000 feletti nyomáson atmés 500°C-on a bazaltüveg jadeit-piroxénből álló kőzetté kristályosodik, és eklogitok keletkeznek. Nyomástól és hőmérséklettől függően a könnyű kőzetek sűrűvé válhatnak, és fordítva. Ennek megfelelően az átmeneti felszín felett elhelyezkedő kőzetréteg vastagsága növekszik vagy csökken.
D. Kennedy szerint ez a hipotézis jól magyarázza nemcsak a kontinensek és óceánok kőzeteiben jelentkező azonos hőáramlást, hanem a kontinensek hosszú távú fennállását is, amelyek kérgének vastagsága a sűrűség csökkenése miatt folyamatosan növekszik. a köpeny lebegő sziklái közül.
D. Kennedy a kéregvastagság növekedésének okát abban látja, hogy a kontinentális kéreg alsó horizontjai állítólag felmelegednek, és ezáltal a sűrű köpenykőzetek kevésbé sűrű kéregkővé alakulásának feltételei magasabb nyomásra tolódnak el, azaz lefelé tolva a Mohorovic-határt.
D. Kennedy szerint egészen más állapotok uralkodnak a Mohorovicic határon. Az óceánok alatt a gabbro eklogittá alakul 6-7 mélységben. km körülbelül 150 ° C hőmérsékleten, a kontinensek alatt - 30 fokos mélységben km 500°C hőmérsékleten és az alatt hegyvonulatok- 40 mélységben kmés több 700°C-os és magasabb hőmérsékleten.
D. Kennedy ezen érdekes érvei indokoltnak tűnnek a földkéreggel kapcsolatos létező hipotézisek kritikája szempontjából. Felfedik a tudomány valódi gyengeségeit a földkéreg, a kontinensek, a hegyláncok és az óceáni medencék eredetével kapcsolatban. Helyesen tesznek fel kérdéseket, amelyek megoldása kötelező az elismerést igénylő hipotéziseknél. A szokásosnál élesebben hangsúlyozza a kontinensek hosszú fennállásának problémáját, amelyek számításai szerint a földtömegek jelenlegi eróziós üteme mellett 20-25 millió év alatt teljesen erodálódnak. Igaz, ő is alábecsüli az erózió intenzitását. Valójában a jelenlegi 12-es bontási arány mellett km 3 szilárd anyag évente, a kontinenseket nem 20-25 millió év múlva, hanem csak 10 millió év múlva kell elmosni.
A szilárd kőzetek fázisátalakulásának lehetősége a Mohorovic-határ közelében, azaz a sekély mélységben, különösen az óceánok alatt fekvő határon azonban még messze nem bizonyított. Így a kőzetanyag fázisállapotának kísérleti vizsgálata eredményeként 35 °C-ig terjedő nyomáson kbarés 1700°C-ig terjedő hőmérsékleten a Földfizikai Intézetben 1964-ben megállapították, hogy a piroxén nem bomlik olivinné és stipoveritté 10-100 fokos mélységnek megfelelő körülmények között. km. Ez bebizonyította, hogy a mohorovici határ kialakulása nem magyarázható ilyen folyamattal.
A földkéreg és a földköpeny kémiai összetétele közötti különbség felismerésének megtagadása ráadásul nyilvánvalóan ellentmond a valóságnak. Az óceánkéregben és a kontinentális kéregben található kőzetek kémiai összetételének vizsgálata meggyőzően kimutatta, hogy jelentős különbségek vannak összetételükben és fizikai tulajdonságaikban.
A földkéreg kémiai összetétele is eltér a meteoritok átlagos összetételétől, és nincs okunk arra számítani, hogy a köpeny kémiai összetétele megegyezik a földkéreg összetételével.
Az elmúlt években A. P. Vinogradov tanulmányozta a földkéreg kialakulásának problémáját az anyagi összetétel szempontjából. Számításokkal és kísérletekkel támasztja alá azt az elképzelést, hogy a földkéreg a zónaolvadáshoz hasonló folyamatok során a köpenyanyag olvadásának és gáztalanításának terméke.
A zónaolvasztási módszert J. Pfann fejlesztette ki félvezető anyagok, elsősorban germánium és szilícium tisztítására. Ez abból áll, hogy egy fémrúd egyik végét nagyfrekvenciás árammal vagy más helyi fűtőberendezéssel addig hevítik, amíg az megolvad, majd a fűtőtestet a rúd mentén vagy a rudat a fűtőtesten keresztül a fűtött végtől a hideg felé mozgatják. Ebben az esetben az olvadt zóna a rúd hideg végéhez költözik, és oda viszi át az összes olvadó komponenst. A leginkább tűzálló komponensek a zóna mozgása felé mozognak, és fokozatosan a rúd kezdeti végére koncentrálódnak. Az olvadt zóna megfelelő számú áthaladásával a rúd mentén a fém megszabadul a könnyen és tűzálló szennyeződésektől, és rendkívül tiszta formában nyerhető.
Ennek a módszernek a használata lehetővé tette A. P. Vinogradov számára, hogy bemutassa, hogy az olvadt zóna ismételt mozgása következtében a kondritok szilikátfázisának rúdja mentén két részre oszlik. A bazaltüveg alacsony olvadáspontú komponensként képződik, és a maradék nagyon hasonlít a dunitokhoz, amelyek, mint ismeretes, a köpeny felső rétegét alkotó olivin kőzetekhez tartoznak.
A.P. Vinogradov úgy véli, hogy az alacsony olvadáspontú bazaltos magma zónaolvadásának folyamata a Föld felszínére való kibocsátásával nemcsak a földkérget hozza létre, hanem „... felelős a kontinensek, a hegyi struktúrák kialakulásáért, a platformok süllyedéséért és emelkedéséért , a geoszinklinok és az óceán kialakulásához – a legmélyebb geológiai átalakulásokhoz.” Nem fejti ki azonban gondolatait azokról a konkrét folyamatokról, amelyek során „... az alacsony olvadáspontú bazaltos magma gáztalanítása és megolvadása” kontinensek és óceánok megjelenését idézi elő, és „a legmélyebb geológiai átalakulást” hajtja végre. Csak azt hiszi, hogy a köpenyanyag olvadásából és gáztalanításából származó termékek hatásának teljesen eltérőnek kell lennie attól függően, hogy „... mitől szabadulnak fel. Ha kiemelkednek üledékes vagy más kőzetrétegek alatt, akkor mélyreható változáson mennek keresztül - granitizálódnak. Ha a kijelölés a réteg alatt történik óceán vize, majd elpusztulnak és feloldódnak, és ha a légkörbe kerülnek, gázokkal és egyéb anyagokkal dúsítják azt.”
Ezek a megfontolások nem magyarázzák meg, hogyan megy végbe a granitizálódás, ha az olvadó rész üledékes kőzetrétegek alá kerül. Ráadásul ez nem teszi egyértelművé azt a kérdést, hogy honnan származtak ezek az üledékes kőzetek, mielőtt az olvasztási termékek alájuk érkeztek volna. Ezért a földkéreg eredetével, a kontinensek és az óceánok eredetével kapcsolatos kérdések, valamint a „geológiai átalakulások” kérdései még A. P. Vinogradov érdekes munkáinak sorozata után is korántsem tisztázottak. Világossá vált, hogy a meteoritok anyagához hasonló anyagból létrejöhet a földkéreg, a hidroszféra és a légkör, de hogyan és milyen folyamatok hatására osztódik fel a földkéreg eredeti anyaga a földkéreg anyagára. fajták – a szárazföldi kéreg és az óceánkéreg – továbbra is tisztázatlanok.
A köpenyanyagban, valamint a hidroszférában és az atmoszférában lévő illékony komponensek tartalmára vonatkozó adatok alapján A. P. Vinogradov meghatározta a köpenyanyag olvadásának és gáztalanításának mértékét, amely a Föld fennállása alatt, azaz a 4,7-ben történt. 5∙10 9 év. Kiderült, hogy kevesebb, mint 10%. Így a nitrogén felszabadulás mértéke ~5%; szén ~2,5%, kén ~5∙10 -3%, hélium -0,1%, argon 40 ~2∙10 -2%. Az olyan illékony komponensek esetében, mint a H 2 O és a C1 2, a gáztalanítás legnagyobb százaléka a köpenyanyagban lévő tartalmuk körülbelül 7,5%-át tette ki. Tömegének ez a térfogatrésze 63∙10 9 km 3. Ha feltételezzük, hogy a gáztalanítás a felső köpeny rétegeiben történt, akkor ez csak 125 mm vastagságú rétegnek felel meg. km.
Számos elem esetében a földkéregben megnövekedett tartalom figyelhető meg a meteoritok anyagában lévő tartalomhoz képest. Tekintettel arra, hogy eltávolították őket a köpeny anyagából, A. P. Vinogradov meghatározta annak vastagságát, amely számos elem felesleges mennyiségének eltávolításához szükséges, hogy a földkéregben lévő tartalom a ténylegesen megfigyelhető legyen (4. táblázat).
Ahogy a táblázatból is látszik. 4, a köpeny szükséges becsült vastagsága eltérő, és 100 és 3000 között mozog km. Lehetséges, hogy a táblázatban megadottak. 4 számításokat idővel finomítani fognak, de meggyőzően jelzik, hogy a legtöbb elem kibocsátása csak a Föld köpenyét alkotó anyag viszonylag kis részéből történt. De az urán, tórium, rubídium, kálium és különösen a bárium esetében a gáztalanított köpeny vastagsága nagyon nagy értéket ér el, eléri a Föld sugarának egyharmadát, sőt felét is.
A földkéreg kőzeteinek egy vagy másik elemmel való feldúsulása a köpenyben lévő tartalomhoz vagy – ahogyan A. P. Vinogradov – a meteoritokban lévő tartalomhoz képest nem csak azzal magyarázható, hogy eltávolították őket a különböző vastagságú köpenyrétegekből, hanem az is. az eloszlási együtthatók különbségével. A különböző vegyületek eloszlási együtthatója természetesen nem azonos, ezért a földkéregbe való eltávolításuknak az olvadt réteg felfelé emelkedésével eltérőnek kell lennie. Minél kisebb az eloszlási együttható, azaz minél kevésbé csapódik ki egy adott vegyület a szilárd fázisba, annál inkább az ömledéket viszi át a zónaolvadás során.
Ezért elfogadhatóbb a földkéreg különböző mértékű dúsítását a Föld belsejéből eltávolított elemekkel az eloszlási együtthatók különbségeivel magyarázni, mint azon köpenyrétegek vastagságának különbségeivel, amelyekből a föld egyik vagy másik összetevője kérget eltávolították.
Figyelembe véve a földkéreg kialakulásának kérdéseit a zónaolvadás folyamatában, A. P. Vinogradov azt javasolta, hogy a földkéreg vastagságát, mint bármely más bolygó kéregének vastagságát, a bolygó sugara határozza meg. Természetesen a bolygó sugara, mint a bolygó térfogatát meghatározó mennyiség, meghatározza a radioaktív bomlás következtében felszabaduló hőmennyiséget is a bolygó egységnyi felszíne alatt. A hőmennyiség pedig meghatározza a zónaolvadás során a Föld beleiből felfelé emelkedő olvadt zóna vastagságát. Természetesen ettől függ a felső réteg vastagsága, amely leginkább az olvadékban végzett legmozgékonyabb komponensekben lesz gazdagabb. Ez azonban csak arra az esetre igaz, ha az olvadt zónának csak egy átjárása van, vagy amikor az átjárások száma és az olvadt zónák vastagsága pontosan azonos volt az összehasonlított bolygók esetében.
A zónaolvadás következtében kialakuló földkéreg vastagságára a legnagyobb hatással az olvadt zóna áthaladásának száma lehet. Minél több áthaladás, annál nagyobb legyen a földkéregben felhalmozódó komponensek koncentrációja és eltávolítási foka (ha az valóban a zónaolvadás következtében keletkezik).
Ezért nincs okunk arra számítani, hogy a földkéreg vastagsága csak a bolygó sugarától függ. Földi körülmények között a kéreg vastagsága nagyon tág határok között változik - 5-7 és 25-40 között km.
A földkéreg vastagsága különösen nagy a hegyvidéki területeken, ahol eléri a 70, sőt a 80 fokot is. km.
A földkéreg vastagsága szigorúan csak a külső domborzatával áll szoros összefüggésben – minél magasabb a földterület, annál vastagabb a kéreg, mélyebb óceán, annál vékonyabb. Ez a mintázat nem függ a kéreg korától, az intenzív erózió ellenére. Fontos az is, hogy minden fajta és a kéreg minden vastagsága egy szigorúan meghatározott réteges szerkezetnek feleljen meg - a „rétegpogácsa” szerkezetének, amelynek minden rétegének saját vastagsága és saját kémiai és ásványi összetétele van, amelynek kialakulása radioaktív és egyéb elemek mozgósítására volt szükség a köpeny mélyéről több száz, sőt több ezer kilométerre.
Ezért (a sok felvetett közül) csak azok tekinthetők figyelemre méltó hipotéziseknek, amelyek megmagyarázhatják: a) a kéreg vastagságának és összetételének természetes kapcsolatát a földfelszín és az óceánfenék domborzatával; b) ennek a természetes kapcsolatnak a megőrzése a kontinensek teljes fennállása során, a denudáció ellenére; c) éles különbség a kéreg összetételében a köpeny összetételétől a radioaktív és sok más elem tartalmában, amelyek főleg a földkéregben koncentrálódnak.
A köpenyanyag egyszerű, magas hőmérsékletű differenciálódási folyamatai, valamint a zónaolvadás során víz, szilícium-oxid vagy „bazaltos” magma felszabadulási folyamatai nem tekinthetők elegendőnek. Nem magyarázzák meg a kontinensek kérge és az óceánok kérge közötti különbségeket, és ami még jelentősebb, nem tudják megmagyarázni az egyik típusú kéreg kölcsönös átalakulásának tényeit egy másik típusú kéreggé. Ezek az óceánosodásnak és kontinentalizációnak nevezett átalakulások egyre inkább megerősítést nyernek. Anélkül, hogy elmagyaráznánk azokat a folyamatokat, amelyek következtében a kontinentális kéreg időnként az óceán fenekének kérgévé változik, számos tényt nem lehet megérteni, például a magyar masszívumban, a Mexikói-öbölben megfigyelt abnormálisan vékony kéreg tényeit. , az Ohotszki-, Fekete-, Kaszpi-tengeren és egyes területeken Közép-Ázsia, hiszen a földtörténeti adatok és az összehasonlító elemzések nem engedik megkérdőjelezni, hogy korábban normális, azaz meglehetősen vastag kontinentális kéreg volt ezeken a területeken.
A Mohorović felszínen kívül számos szeizmikus határvonalat, hullámvezetőt, héjat és nagy elektromos vezetőképességű réteget fedeztek fel a földkéregben, a felső köpenyben és alatta. Mindegyik különbözik egyrészt abban, hogy a szeizmikus hullámok terjedési sebessége hirtelen megváltozik rajtuk, másrészt abban, hogy mintegy koncentrikus gömböket alkotnak, amelyek a földgömböt rétegekre és héjakra osztják. majdnem azonos vastagságú.
A fokozott vezetőképességű rétegek - hullámvezetők - megjelenését az határozza meg, hogy bennük a hullámterjedés sebessége kisebb, mint a fenti és az alatta lévő kőzetrétegekben. Ezért a hullámok nem mennek fel és le egy ilyen rétegről, hanem teljes belső visszaverődéssel haladnak át rajta a réteg tetejéről és talajáról. Leggyakrabban a hullámvezetők megjelenése a hőmérséklet növekedésében látható, ami az anyag sűrűségének csökkenéséhez vezet. A kőzetsűrűség csökkenését a hullámvezetőket alkotó kőzetek ásványtani vagy molekuláris szerkezetének átstrukturálása is magyarázza. Mivel azonban a hullámvezetőket nagyon eltérő mélységben fedezték fel mind a földkéregben, mind a köpenyben, nehéz feltételezni a szilárd anyagok konkrét fázisátalakulását, amelyek áramlása ilyen széles hőmérséklet- és nyomástartományokban lehetséges.
Mint ismeretes, nincs egységes álláspont sem a földkéreg és a Föld egészének rétegzettségének megjelenésének okairól, sem természetéről.
A következő folyamatokat tekintik a földkéreg rétegződésének okainak:
a vízből kihulló üledékek és lebegő anyagok rétegződése a tározók alján, különösen a tenger előrenyomulása és visszahúzódása során;
a légkörből kihulló lebegő anyagok rétegződése, beleértve a vulkáni eredetű hamulerakódások kihullását is;
egyes kőzetek rétegződése másokra földcsuszamlások, lökések stb. következtében.
Igaz, egyre többen támogatják azt az álláspontot, hogy a szeizmikus határok olyan speciális határok, amelyek eredete nem függ a kőzetek összetételétől, eredetétől és korától, amelyekben áthaladnak.
Így G. D. Afanasjev, megjegyezve, hogy a Mohorovicsics határ egy adott domborzatra jellemző mélységben halad át, függetlenül a földkérget alkotó kőzetek korától, mély kutak fúrását javasolja az ukrán kristálymasszívumban és a balti pajzsban, ahol 6-7 mélységben km szeizmikus hullám határfelületeket fedeztek fel. Véleménye szerint ezeknek a kutaknak a magjainak tanulmányozása „... lehetővé teszi annak megértését, hogy a metamorf kőzetek meredeken elhelyezkedő redős képződményei hogyan válnak úgymond rétegzetté vízszintes sík, kb. vastagságú rétegeket képezve 5 km-re a szeizmikus hullámok különböző terjedési sebességei. Vertikális változás következik be ezeknek a „rétegeknek” a kőzettani összetételében, vagy csak fizikai tulajdonságaikban, különösen sűrűségükben, az alatta lévő kőzetek növekvő terhelése miatt?
Yu. V. Riznichenko és I. P. Kosminskaya úgy véli, hogy „... hogy a mély szeizmikus határok és ennek megfelelően a rétegek mind az anyag összetételének, mind állapotának befolyásának következményei a nyomás, a hőmérséklet és az anyag mozgása a belekben. a Föld. Bizonyos, meglehetősen szűk mélységi intervallumokra jellemző metamorf frontokat képviselnek, legalábbis stabil platformviszonyok között. Ezek a határvonalak lényegesen eltérnek a geológusok által ismert rétegtani határoktól, vagy másrészt a metamorf és más kőzetek különböző típusú komplexumai, illetve az eltérő összetételű és keletkezési idejű magmás tömegek közötti diszjunktív határvonalak. Szeizmikusa határokat másodlagosnak kell tekinteni, és a környezet elsődleges geológiai szerkezeti jellemzőire kell ráhelyezni.”
A. A. Boriszov felhívja a figyelmet arra, hogy „A földkéreg megszilárdult (kristályos) komplexumán belül azonosított szeizmikus határokat (Conrad-határ stb.) nagyon lapos morfológiai formák jellemzik, amelyek megközelítőleg párhuzamosak egymással és az aljzat felületeivel. és Mohorović. Ez ellentmond a geológiai, gravimetriai, mágneses és egyéb adatoknak, amelyek a gyűrött, gyakran mélyen metamorfizált kéregkomplexumokat éles és összetett, túlnyomórészt blokkokból álló szerkezeti formák jellemzik. A szerző kísérletet tesz olyan konkrét okok feltárására, amelyek az idő múlásával arra a tényre vezetnek, hogy mindenütt bizonyos összefüggés figyelhető meg a Mohorovic-féle felszín morfológiája és a Föld felszínének domborzata között. Ezt írja: „Úgy tűnik, a felületi morfológiát két ellentétes tényező kölcsönhatása határozza meg:
1) a litoszféra adott szegmensének függőleges mozgásának közvetlen iránya, amely megközelítőleg konzisztens formák kialakulásához vezet a kéreg és a Mohorovicic felszín minden horizontján, és
2) a földkéreg és a felső köpeny anyagának feldolgozása a köztük lévő megfelelő újraelosztással, amely fordított formák kialakulásával jár.
Egyik vagy másik tényező túlsúlyától függően határozzák meg a morfológiai formák közötti kapcsolatokat a különböző litoszférahorizontokban.”
Természetesen ez a két ellentétes tényező, különösen a második, még mindig nagyon általános és nem konkrét. A. A. Boriszov nem tudja megmondani, hogy milyen folyamatok következtében és mi okozza a földkéreg és a felső köpeny anyagának „feldolgozását”, de az ilyen „feldolgozás” szükségességének indoklása arra ösztönzi a kutatókat, hogy a új irányok.
V. V. Tikhomirov különös figyelmet szentelt a Mohorović felszín egy nagyon fontos és sajátos jellemzőjének - dinamizmusának. A gránitok eredetének problémáját elemezve számos példát hoz fel, amely megerősíti sok geológus álláspontját, miszerint az üledékes kőzetek különböző metamorfózisok hatására masszív kristályos képződményekké, például gránitokká alakulnak. Másrészt egyre inkább elismertté válik az a nézőpont, amely az úgynevezett „lúgosodásnak”, vagyis óceánosodásnak nevezett folyamatokról szól, amelyek eredményeként a kontinentális kéreg anyaga az óceáni kéreg anyagává alakul át. Ezt figyelembe véve V. V. Tyihomirov így ír: „Feltételezhető, hogy a sziálblokk süllyedésével alsó részei peridotit kőzetté alakulnak, és csatlakoznak az alatta lévő képződményekhez, miközben a Mohorovicsics-felszín magasabb rétegtani szintre ugrik, mivel a ugyanakkor ugyanabban az abszolút mélységben. Képletesen szólva, a földkéreg szubdukciós szakaszának kőzetei a bolygó egy adott pontján a Mohorovicic felszín horizontjához tartozó izohipszum alá süllyedve „sial”-ból „sima”-vá alakulnak át, és elszakadnak a felsőtől. héj, a peridotit szubsztrátumhoz vannak rögzítve."
A Mohorovicic felszín, mint különleges felszín, egyben egy a sok más szeizmikus határ közül, amelyek mind a földkéregben, mind a köpenyben és a magban megtalálhatók.
A réteg vastagsága, amelynek tetejét a modern dombormű, az alját pedig a „kéreg-köpeny” határ képviseli, amelyet leggyakrabban „Mohorovicic felszínnek” neveznek, Oroszországon belül és a szomszédos vízterületeken nagyon eltérő - 12-60 km A réteg összetett mozaikszerkezetű, de jól láthatóak a regionális mintázatok. Globálisan kiemelkedik központi régió, amely négy nagy izometrikus formájú szuperblokkból áll: kelet-európai, nyugat-szibériai, szibériai és keleti. Ezek a szuperblokkok tektonikus értelemben megfelelnek a kelet-európai és szibériai ősi platformoknak, az őket elválasztó nyugat-szibériai fiatal lemeznek és az Oroszország északkeleti részét elfoglaló Verhojanszk-Csukotka gyűrődésnek. Délen a szuperblokkok rendszerét széles, szélességi irányban orientált hiperzóna keretezi, amely től ig terjed. Északról a kontinentális rész szuperblokkjait erőteljes szélességi kiterjedésű sáv határolja, amely a sarkvidéki tengerek és tengerek partjait fedi le. Az eurázsiai kontinens északi polczónájának felel meg. Keleten a csendes-óceáni öv található.
Oroszország kontinentális részének szuperblokkjai a következő jellemzőkkel rendelkeznek. A földkéreg legkisebb átlagos vastagsága a nyugat-szibériai szupertömbnek felel meg (36–38 km). A nyugatra elhelyezkedő kelet-európai szupertömbben az átlagos vastagság 40-42 km-re nő, a szibériai szuperblokk pedig a legvastagabb kéreggel rendelkezik (átlagosan 43-45 km). A keleti szupertömbben, ahol nagyon szűkös anyagokból és gravimetriai adatok felhasználásával határozzák meg a Mohorovic-határ helyzetét, a földkéreg vastagságát hozzávetőlegesen 40-42 km-re becsülik.
A szuperblokkokat kontrasztos lineáris struktúrák vagy széles zónák választják el, ahol a földkéreg vastagsága élesen változik. Így a kelet-európai szuperblokkot a nyugat-szibériaitól egy keskeny, kiterjesztett meridionális zóna választja el, melynek vastagsága rendellenesen nagy (45–55 km), amely megfelel az uráli redőrendszernek. A nyugat-szibériai szuperblokk keleti határa különböző jelű, egymáshoz közel elhelyezkedő, rövid lineáris struktúrák meridionális rendszere a viszonylag széles vastagság-növekedési zóna hátterében. Ez megfelel a mélyedések és kiemelkedések erőteljes rendszerének, amely elválasztja a szibériai és a nyugat-szibériai fennsíkot. A szibériai szuperblokkot a keletitől elválasztó határ egy kiterjedt, térd alakú kanyargós zóna a Léna és az Aldan folyók mentén. Lecsökkent teljesítményű (36 km-ig) lineáris és ellipszoid lencsékből álló lánc követi nyomon. Tektonikailag a blokkközi zónák a fanerozoikum hajtogatott rendszerei és orogén övei.
A déli hiperzóna szoros és en-echelon lineáris és ellipszoid struktúrák rendszere szélességi és közeli szélességi irányban. A zónát a differenciált szerkezet és a földkéreg vastagságának éles kontrasztos változása jellemzi 36-56 km között.
Az északi talapzati zónát a kontinentális kéreg szomszédos szuperblokkjainak számos szerkezeti jellemzője megtartása mellett a vastagság jelentős, 28–40 km-re történő csökkenése jellemzi. A nyugati sarkvidéki szektor polczónájának szerkezete mind geometriai paramétereiben, mind a földkéreg vastagságában eltér a keletitől. A vékony óceáni kéreg (10–20 km) tömbjeiből álló orosz talapzat északi határa az 50–70 km széles „kontinens-óceán csomóponti zóna”, amely éles vastagságváltozások övezete.
A Csendes-óceáni övön belüli földkéreg összetett morfológiájával és nagy, 12-38 km-es vastagságkülönbségekkel különbözik. Az általános regionális mintázat a földkéreg vastagságának éles csökkenése, amikor a kontinensről az óceán felé haladunk. Viszonylag vastag kéreg (26-32 km) jellemzi a lemezeket az Ohotsk és a vizekben. A geoszinklinális rendszereket ennek a paraméternek hasonló értékei jellemzik, de nagyon heterogén belső szerkezettel rendelkeznek. A földkéreg átlagos vastagságának értékei (24-26 km) a szigetívre (Kuril), a legvékonyabb kéregre az óceáni kéreg szerkezetei - mélytengeri mélyedések (10) jellemzőek. –18 km).
Ennek eredményeként kijelenthető, hogy a földkéreg vastagsága általában korrelál a szerkezetek korával: a legvastagabb kéreg (40-45 km) a hideg ősi platformok alatt figyelhető meg - a kelet-európai és a szibériai; Nyugat-Szibéria közelében vastagsága kisebb (35-40 km). A fanerozoikum redős rendszerei és orogén övei alatt a kéreg vastagsága nagyon változó (38-56 km), átlagosan vastagabb, mint a platformok kérge. Az Altaj-Sayan régió fiatal hegyi szerkezetei alatt 54 km-nél mélyebb hegyek „gyökerei” figyelhetők meg
