«Происхождение структур земной коры» / Земля
Под возрастом данного типа коры понимается тот хронологический рубеж, на котором, возможно, одновременно завершается формирование двух нижних слоев коры и на поверхности базальтов начинают накапливаться осадочные толщи. Возраст коры океана определяется двумя разными способами: по керну глубоководных скважин в комплексе с непрерывным сейсмическим профилированием океанического дна и методами палеомагнитной стратиграфии.
Бурение дна океанов производилось в основном со специально оборудованного исследовательского судна «Гломар Челенджер». Началось оно в 1968 г. и продолжалось до 1983 г. Пробурено более 600 скважин во всех наиболее интересных местах Мирового океана. Многие скважины полностью прошли осадочный слой и вскрыли базальты второго слоя. В этих скважинах по микропалеонтологическим остаткам с большой точностью определён возраст всех пробуренных осадочных толщ. Совместный анализ буровых и региональных сейсморазведочных данных позволил сделать следующие основные выводы:
— самые древние горизонты осадочных толщ, а следовательно, и самые древние блоки океанической коры в изученных регионах имеют среднеюрский возраст.
Этим была подтверждена идея А. Вегенера о молодости коры океанов, высказанная им ещё в 1915 г.;
— во всех океанах, кроме Тихого, относительно более древние блоки коры располагаются ближе к краям континентов, относительно более молодые — к внутренним областям. В пределах срединно-океанических хребтов кора имеет преимущественно неогеновый, а в их осевых зонах — поздненеогеновый и антропогеновый возраст;
— в западных окраинных морях Тихого океана возраст коры моложе, чем на прилегающих к ним глубоководных океанических равнинах, за исключением Берингова моря.
Одновременно с площадными сейсморазведочными работами и глубоководным бурением и независимо от них выполнялись исследования по определению возраста океанической коры палеомагнитными (магнитостратиграфическими) методами. В конце 50-х годов сначала в Тихом, затем в Атлантическом океане, к югу от Исландии, были выполнены площадные магнитные съёмки, показавшие значительные отличия аномальных магнитных полей океанов от континентов.
Последующее картирование громадных пространств океанов показало, что океаническим магнитным полям свойственны яркие особенности: чёткая линейность аномальных зон и отдельных аномалий; совпадение простираний зон аномалий и срединноокеанических хребтов; резко (в три раза) повышенная интенсивность магнитных аномалий, совпадающих с осевыми зонами срединноокеанических хребтов; отчётливая знакопеременная структура аномальных магнитных полей и примерное равенство значений положительных и отрицательных аномалий; симметричное расположение знакопеременных магнитных аномалий относительно осевой зоны срединноокеанических хребтов; наличие у отдельных аномалий и полосчатых знакопеременных аномальных зон некоторых ярко выраженных индивидуальных морфологических особенностей, способствующих их идентификации на пространственно разобщённых полигонах; присутствие в магнитных полях многочисленных морфологических нарушений, имеющих вид поперечных сдвигов, секущих или смещающих системы параллельно-полосчатых аномалий относительно друг друга на многие десятки и даже сотни километров.
В 1963 г. английские геофизики Ф. Дж. Вайн и Д. Г. Мэтьюз высказали предположение, что происхождение полосчатого симметричного рисунка магнитных аномалий океанов является следствием того, что формирование и намагничивание океанической коры, рождающейся по гипотезе Хесса—Дитца (Dietz, 1961; Hess, 1962) в осевой спреддинговой зоне срединноокеанического хребта, осуществляется в условиях периодического самообращения полярности (инверсии) магнитного поля Земли (Vinne, Matthews, 1963). При этом породы новообразованной коры намагничиваются то положительно (при нормальном положении магнитных полюсов), то отрицательно (при обращённом положении полюсов). Согласно этому, отрицательные и положительные магнитные аномалии отвечают разновозрастным блокам океанической коры. Чем моложе блоки, тем ближе они располагаются к осевым зонам срединных хребтов; чем древнее, тем дальше отстоят от них. В результате была произведена нумерация и идентификация всех аномалий, выявленных на громадных пространствах Мирового океана.
С учётом шкал инверсии магнитного поля Земли, построенных В. Питманом, Дж. Хейртцлером, Ф. Дж. Вайном, Р. Ларсоном и др., произведена их возрастная оценка. Полученные по магнитным данным карты возраста океанической коры были проверены глубоководным бурением. Сравнительный анализ этих материалов впервые был проведён для Северной Атлантики В. Питманом и М. Тальвани в 1972 г., которые пришли к выводу, что датировка возрастов коры по магнитным аномалиям вполне удовлетворительно совпадает с определениями возраста по данным бурового керна. Таким образом, сейсморазведочные и геомагнитные исследования в океанах в комплексе с палеонтологическими данными из относительно немногих глубоководных скважин позволили в короткое время разрешить принципиальную научную проблему о возрасте океанической земной коры на территории, в 2 раза превышающей площадь всех материков Земли вместе взятых.
К середине 70-х годов сводные карты возраста коры были построены для всех океанов и с тех пор подвергаются лишь корректировке и детализации.
Одна из таких карт показана на рис. 4.
Рисунок 4. Схематическая карта возраста океанической коры
(по Федынскому, Ушакову, Шебалину, 1972, упрощено). 1–4 — возраст коры: 1 — триас—юра, 2 — мел, 3 — ранний и средний палеоген, 4 — поздний палеоген—неоген—антропоген; 5 — осевые зоны срединноокеанических хребтов.
— Следующая статья | В. А. Дедеев, П. К. Куликов: «Происхождение структур земной коры»
ЗЕМНАЯ КОРА • Большая российская энциклопедия
ЗЕМНА́Я КОРА́, верхняя твёрдая оболочка Земли, ограниченная снизу Мохоровичича границей. Tермин «З. к.» появился в 18 в. в работах M. B. Ломоносова и в 19 в. в трудах Ч. Лайеля; c развитием контракционной гипотезы в 19 в. получил определённое значение в соответствии с идеей охлаждения Земли до тех пор, пока не образовалась кора (Дж. Дана). B основе представлений o составе, структуре и физич. свойствах З. к. лежат геофизич. данные o скоростях распространения сейсмич.
волн (в осн. продольных, Vp), которые на границе Mохоровичича при переходе к породам мантии Земли скачкообразно возрастают c 7,5–7,8 км/с до 8,1–8,2 км/c. Природа нижней границы З. к., по-видимому, обусловлена изменением химич. состава пород (основные породы – ультраосновные) либо фазовыми переходами (в системе габбро – эклогит).
Для З. к. характерна горизонтальная неоднородность (анизотропия), выражающаяся в различии состава, строения, мощности и др. характеристик коры в пределах её отд. структурных элементов: континентов и океанов, платформ и складчатых поясов, впадин и поднятий и др. Выделяют два гл. типа З. к. – континентальную и океаническую.
Континентальная кора, распространённая в пределах континентов и микроконтинентов в океанах, имеет ср. мощность 35–40 км, которая уменьшается до 25–30 км на континентальных окраинах (на шельфе) и в областях рифтогенеза и возрастает до 45–75 км в областях горообразования.
B континентальной коре различают осадочный (Vp до 4,5 км/c), «гранитный» (Vp 5,1– 6,4 км/c) и «базальтовый» (Vp 6,1– 7,5 км/c) слои. Осадочный слой отсутствует на щитах и менее крупных поднятиях фундамента древних платформ, а также в осевых зонах складчатых сооружений. Во впадинах молодых и древних платформ, передовых и межгорных прогибах складчатых сооружений мощность осадочного слоя достигает 10 км (редко 20–25 км). Он сложен преим. континентальными и мелководно-морскими осадочными породами, возраст которых менее 1,7 млрд. лет, а также платобазальтами (траппами), силлами магматич. пород основного состава, туфами. Названия «гранитного» и «базальтового» слоёв условны и исторически связаны c выделением границы Kонрада (Vp 6,2 км/c), разделяющей слои, в которых скорости продольных сейсмич. волн соответствуют скоростям в граните и базальте.
Последующие исследования (в т. ч. сверхглубокое бурение) поставили под сомнение существование чёткой сейсмич. границы, поэтому оба эти слоя объединяют в консолидированную кору. «Гранитный» слой выступает на поверхность в пределах щитов и массивов платформ и в осевых зонах складчатых сооружений; он также вскрыт скважинами сверхглубокого бурения (в т. ч. Кольской сверхглубокой скважиной на глубину св. 12 км). Его мощность на платформах 15–20 км, в складчатых сооружениях 25–30 км. В пределах щитов древних платформ в состав этого слоя входят гнейсы, разл. кристаллич. сланцы, амфиболиты, мраморы, кварциты и гранитоиды, поэтому его часто называют гранитно-гнейсовым (Vp 6–6,4 км/c). В фундаменте молодых платформ и в пределах молодых складчатых сооружений верхний слой консолидированной коры сложен менее метаморфизов. породами и содержит меньше гранитов, в связи с чем его также именуют гранитно-метаморфическим (Vp 5,1–6 км/c).
Прямое изучение «базальтового» слоя континентальной коры невозможно. Значениям скоростей сейсмич. волн, по которым он выделен, могут удовлетворять как магматич. породы основного состава (базиты), так и породы, испытавшие высокую степень метаморфизма (гранулиты), поэтому нижний слой консолидированной коры иногда называют гранулит-базитовым. Отнесение к З. к. или верхней мантии пород со скоростями продольных сейсмич. волн более 7 км/c спорно. Возраст древнейших пород консолидированной коры достигает 4 млрд. лет.
Oсн. отличия океанической коры от континентальной – отсутствие «гранитного» слоя, существенно меньшая мощность (в ср. 5–7 км), более молодой возраст (юра, мел, кайнозой; менее 170 млн. лет), бо́льшая латеральная однородность. Oкеанич. кора, строение которой изучено глубоководным бурением, драгированием, наблюдением с подводных аппаратов в стенках разломов, состоит из трёх слоёв.
Первый слой, или осадочный, состоит из пелагич. кремнистых, карбонатных и глинистых осадков (Vp 1,6–5,4 км/c). В направлении континентальных подножий его мощность возрастает до 10–15 км. Осадочный слой может отсутствовать в осевых зонах срединно-океанич. хребтов. В глубоководных впадинах задуговых бассейнов, часть из которых подстилается океанич. корой, толщина осадочного слоя, обычно включающего турбидиты, может достигать 15–20 км. Второй слой (Vp 4,5–5,5 км/c) в верхней части сложен базальтами (часто с подушечной отдельностью – пиллоу-базальтами) с редкими прослоями пелагич. осадков; в нижней части слоя развит комплекс параллельных даек долеритов (общая мощность 1,2–2 км). Третий слой (Vp 6–7,5 км/c) в верхней части состоит из массивных габбро, в нижней – из расслоенного комплекса, в котором габбро чередуются с ультраосновными породами (общая мощность 2–5 км).
В пределах внутр. поднятий океанов З. к. утолщена до 25–30 км за счёт увеличения мощности второго и третьего слоёв. Древним аналогом океанич. коры на континентах являются офиолиты.
Океанич. кора формируется на дивергентных границах литосферных плит (протягиваются вдоль осевых частей срединно-океанич. хребтов), на которых происходит подъём к поверхности и застывание базальтовой магмы. Континентальная кора образуется в процессе переработки океанич. коры на активных континентальных окраинах.
Кроме двух гл. типов З. к., выделяют переходные типы. Субокеаническая кора представляет собой утонённую в результате рифтогенеза до 15–20 км континентальную кору, пронизанную дайками и силлами основных магматич. пород; развита вдоль континентальных склонов и подножий, а также подстилает глубоководные впадины некоторых задуговых бассейнов.
Субконтинентальная кора (недостаточно консолидированная, мощность менее 25 км) наблюдается в вулканических островных дугах, где океаническая кора превращается в континентальную.
З. к. испытывает горизонтальные и вертикальные тектонические движения. В ней расположены очаги землетрясений, формируются магматич. очаги, породы локально или на больших площадях подвергаются метаморфизму. Тектонич. движения З. к. и протекающие в ней эндогенные процессы обусловлены существованием в недрах Земли частично расплавленной астеносферы. Под действием тектонич. движений и деформаций, магматич. деятельности, метаморфизма, экзогенных процессов (перемещение ледников, оползни, карст, речная эрозия и др.) горные породы З. к. вовлекаются в складчатые и разрывные дислокации тектонические. Воздействие на породы З. к. атмо-, гидро- и биосферы приводит к их выветриванию.
Об эволюции З. к. на протяжении геологич. истории см. в ст. Земля.
Самая старая в мире океаническая кора восходит к древнему суперконтиненту на Земле может лежать глубоко под восточным Средиземным морем, и возрастом около 340 миллионов лет он превосходит предыдущий рекорд более чем на 100 миллионов лет.
Самой внешней оболочке Земли на суше может быть миллиарды лет, но большинство океанических корок моложе 200 миллионов лет. Понимание того, где они развивались, может помочь нам понять, как выглядела Земля, когда континенты формировались, распадались и перемещались по земному шару сотни миллионов лет назад.
Подробнее: В начале: Как у Земли появились континенты
Земная кора хорошо изучена, но есть геологически сложные места, где ученые расходятся во мнениях относительно ее природы – океанической она или континентальной, а также ее возраста – говорит Рой Гранот из Университета Бен-Гуриона в Негеве в Израиле.
Реклама
«Средиземное море — одно из них», — говорит он.
— А теперь, кажется, мы знаем, что это такое.
Скрытые полосы
Океаническая кора образуется, когда горячая магма извергается из срединно-океанических хребтов, а затем медленно распространяется к краям океана. Когда он сталкивается с континентами, он скользит под землю, и его компоненты перерабатываются в мантии Земли, готовые снова подняться в виде новой магмы. Это движение, похожее на конвейерную ленту, объясняет, почему океаническая кора имеет тенденцию быть относительно молодой по сравнению с континентальной корой.
Когда расплавленная магма остывает, магнитные минералы в ней выравниваются с геомагнитным полем Земли. Поскольку северный и южный магнитные полюса планеты меняются через неравные промежутки времени, характерный полосатый узор в минеральной ориентации формируется на протяжении миллионов лет.
Гранот буксировал магнитные датчики за лодкой в четырех разных рейсах, пересекая территорию между Турцией и Египтом. Магнитные сигналы выявили полосы, указывающие на ранее неизвестный срединно-океанический хребет.
«Вот я нахожусь посреди восточного Средиземноморья и вижу эту прекрасную особенность, которая пересекает все море с севера на юг», — говорит Гранот. «Эта особенность может быть создана только океанической корой».
Гранот оценил возраст океанической коры, сравнив ее магнитные сигналы с предсказаниями, основанными на дрейфе Африканской континентальной плиты на север за последние 400 миллионов лет. Поскольку он знал, куда и когда тектоника плит сдвинула Африку, он мог рассчитать ожидаемые магнитные сигналы близлежащей океанической коры с течением времени. Наилучшее соответствие между наблюдениями Гранота и оценками модели предполагает, что океаническая кора сформировалась около 340 миллионов лет назад.
Суперконтинентальная структура
«Это хорошее предложение, которое, безусловно, вызовет новые споры», — говорит Ури тен Бринк из Геологической службы США в Вудс-Хоул, штат Массачусетс. «Но это ни в коем случае не то, на что можно полностью положиться».
Толстый покров отложений, покрывающий земную кору в восточном Средиземноморье, затрудняет интерпретацию магнитных сигналов, говорит тен Бринк.
А сам бассейн настолько мал, что трудно идентифицировать несколько полос минералов, обозначающих океаническую кору.
Подробнее: Сокращение земной коры может оставить нас жить в водном мире оценка возраста является самой старой.
«Эта кора, безусловно, самая старая кора, которая все еще лежит на морском дне», — говорит Доуве ван Хинсберген из Утрехтского университета в Нидерландах.
Занявшему второе место, расположенному к востоку от Японии, всего около 19 лет.0 миллионов лет, говорит ван Хинсберген. И хотя более старые куски океанической коры, некоторым из которых миллиарды лет, частично сохранились в горных хребтах, химические свойства этих фрагментов, вероятно, изменились в процессе.
Считалось, что восточно-средиземноморский бассейн образовался, когда новообразованный океан разделил суперконтинент Пангею на части менее 300 миллионов лет назад. Но пересмотренный, более старый возраст океанических корок предполагает, что Пангея могла начать распадаться еще до того, как завершилось ее формирование, или что этот участок коры существовал до того, как возник суперконтинент.
«Возможно, здесь сохранился кусочек допангейского океана», — добавляет ван Хинсберген. Изучение этого кусочка океанической коры может помочь нам понять условия, которые привели к формированию Пангеи.
Ссылка на журнал: Nature Geoscience , DOI: 10.1038/ngeo2784
Дополнительные сведения по этим темам:
- геология
Перед Атлантикой, перед Тихим океаном: океанская кора возрастом 340 миллионов лет
Где можно найти самую старую океаническую кору на планете?
Согласно новому исследованию, это восточная часть Средиземного моря, где был обнаружен кусок коры, возраст которого может достигать 340 миллионов лет. В то время как оболочка земной поверхности на суше может иметь возраст в миллиарды лет, самые старые части, которые можно найти под океаном, редко имеют возраст более 200 миллионов лет.
В этом исследовании, опубликованном в понедельник в журнале Nature Geoscience, использовалось магнитное сенсорное оборудование, чтобы заглянуть через восемь миль отложений, покрывающих дно Средиземного моря, и увидеть кору под ними.
«Изменения ориентации магнитного поля с течением времени регистрируются на дне океана, создавая уникальный штрих-код, который обеспечивает отметку времени образования корки», — сказал в своем заявлении автор исследования Рой Гранот. «Результаты проливают новый свет на тектоническую архитектуру и эволюцию этого региона и имеют важное значение для различных геодинамических процессов».
Океаническая кора относительно молода из-за того, как она формируется. Возникнув на срединно-океанических хребтах, где горячая магма просачивается из внутренних областей планеты, образованная таким образом кора постепенно смещается наружу, к краям океана.
Взгляд монитора
Северокорейцы принимают правду, а не последствия
Когда он достигает периферии и сталкивается с континентами, он проскальзывает вниз и снова поглощается мантией Земли, чтобы в конце концов снова подняться в виде свежей магмы.
Но на тот период, когда океаническая кора украшает морское дно, она обладает отличительными магнитными характеристиками, которые отпечатывают определенную информацию, доступную для чтения тем, кто обладает соответствующей проницательностью и соответствующим образом оснащен.
По мере того как магма остывает, удаляясь от срединно-океанических хребтов, магнитные минералы внутри выравниваются с магнитным полем Земли, что-то, что меняется через неравные промежутки времени.
Стремясь прочитать эти сигнатуры на дне Средиземного моря, д-р Ганот и его коллеги буксировали магнитные датчики за лодкой, собрав 4300 миль морских магнитных профилей за четыре исследовательских рейса в период с 2012 по 2014 год.
Результаты четко отображали океанические земной коры, и Ганот смог датировать его возрастом 340 миллионов лет, что намного превосходит самый старый зарегистрированный ранее обнаруженный сегмент, который находится у берегов Японии.
«Это означало бы, что этот океан сформировался, когда Пангея, последний суперконтинент, все еще находилась в процессе становления», — сказал Ганот Business Insider.
Ежедневно получайте истории, которые
укрепляют и поднимают настроение .
Регистрируясь, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.