Континентальная кора — это слой магматических , метаморфических и осадочных пород, который образует геологические континенты и области мелководного морского дна вблизи их берегов, известные как континентальные шельфы . Этот слой иногда называют сиалом , потому что его основной состав богаче алюмосиликатами (Al-Si) и имеет меньшую плотность по сравнению с океанической корой , [1] [2] называемой симой , которая богаче минералами силиката магния (Mg-Si). Изменения скоростей сейсмических волн показали, что на определенной глубине ( разрыв Конрада ) существует достаточно резкий контраст между более кислой верхней континентальной корой и нижней континентальной корой, которая имеет более мафический характер. [3]
Большая часть континентальной коры представляет собой сушу над уровнем моря. Однако 94% континентальной коры Зеландии погружено под Тихий океан [4] , при этом Новая Зеландия составляет 93% надводной части.
Континентальная кора состоит из различных слоев, с промежуточным основным составом (SiO 2 wt% = 60,6). [5] Средняя плотность континентальной коры составляет около 2,83 г/см 3 (0,102 фунта/куб. дюйм), [6] менее плотная , чем ультрамафический материал, из которого состоит мантия , плотность которого составляет около 3,3 г/см 3 (0,12 фунта/куб. дюйм). Континентальная кора также менее плотная, чем океаническая кора, плотность которой составляет около 2,9 г/см 3 (0,10 фунта/куб. дюйм). При толщине от 25 до 70 км (от 16 до 43 миль) континентальная кора значительно толще океанической коры, средняя толщина которой составляет около 7 до 10 км (от 4,3 до 6,2 миль). Примерно 41% площади поверхности Земли [7] [8] и около 70% объема земной коры составляют континентальную кору. [9]
Поскольку поверхность континентальной коры в основном лежит выше уровня моря, ее существование позволило наземной жизни развиться из морской. Ее существование также обеспечивает широкие пространства мелководья, известные как эпирические моря и континентальные шельфы , где сложная метазойная жизнь могла утвердиться в раннее палеозойское время, в то, что сейчас называется кембрийским взрывом . [10]
Вся континентальная кора в конечном итоге происходит из расплавов, полученных из мантии (в основном базальта ), посредством фракционной дифференциации базальтового расплава и ассимиляции (переплавки) ранее существовавшей континентальной коры. Относительный вклад этих двух процессов в создание континентальной коры является предметом споров, но считается, что фракционная дифференциация играет доминирующую роль. [11] Эти процессы происходят в основном в магматических дугах, связанных с субдукцией .
Существует мало свидетельств континентальной коры до 3,5 млрд лет назад . [12] Около 20% нынешнего объема континентальной коры было сформировано к 3,0 млрд лет назад. [13] Наблюдалось относительно быстрое развитие щитовых областей, состоящих из континентальной коры между 3,0 и 2,5 млрд лет назад. [12] В течение этого временного интервала было сформировано около 60% нынешнего объема континентальной коры. [13] Оставшиеся 20% образовались в течение последних 2,5 млрд лет назад.
Сторонники гипотезы стационарного состояния утверждают, что общий объем континентальной коры остался более или менее неизменным после ранней быстрой планетарной дифференциации Земли и что нынешнее распределение возраста является просто результатом процессов, ведущих к образованию кратонов (части коры, сгруппированные в кратоны, с меньшей вероятностью будут переработаны тектоникой плит). [14] Однако это не является общепринятым. [15]
В отличие от постоянства континентальной коры, размер, форма и количество континентов постоянно меняются в течение геологического времени. Различные участки раскалываются, сталкиваются и снова объединяются как часть грандиозного цикла суперконтинента . [16]
В настоящее время существует около 7 миллиардов кубических километров (1,7 миллиарда кубических миль) континентальной коры, но это количество меняется из-за природы задействованных сил. Относительное постоянство континентальной коры контрастирует с короткой жизнью океанической коры. Поскольку континентальная кора менее плотная, чем океаническая, когда активные границы двух встречаются в зонах субдукции , океаническая кора, как правило, погружается обратно в мантию. Континентальная кора редко погружается (это может происходить там, где блоки континентальной коры сталкиваются и утолщаются, вызывая глубокое плавление под горными поясами, такими как Гималаи или Альпы ). По этой причине самые старые породы на Земле находятся внутри кратонов или ядер континентов, а не в многократно переработанной океанической коре ; Самый древний нетронутый фрагмент земной коры — это гнейс Акаста возрастом 4,01 млрд лет , тогда как самая старая крупномасштабная океаническая кора (расположенная на Тихоокеанской плите у побережья полуострова Камчатка ) относится к юрскому периоду (≈180 млн лет ), хотя в Средиземном море могут быть небольшие более древние остатки возрастом около 340 млн лет. [17] Таким образом, континентальная кора и слои горных пород, которые лежат на ней и внутри нее, являются лучшим архивом истории Земли. [8] [18]
Высота горных хребтов обычно связана с толщиной коры. Это является результатом изостазии, связанной с орогенезом (образованием гор). Кора утолщается под действием сил сжатия, связанных с субдукцией или столкновением континентов. Плавучесть коры выталкивает ее вверх, силы столкновительного напряжения уравновешиваются гравитацией и эрозией. Это образует киль или корень горы под горным хребтом, где находится самая толстая кора. [19] Самая тонкая континентальная кора находится в рифтовых зонах, где кора истончается за счет разрывов отрыва и в конечном итоге разрывается, заменяясь океанической корой. Края континентальных фрагментов, образованных таким образом ( например, по обе стороны Атлантического океана ), называются пассивными окраинами .
Высокие температуры и давления на глубине, часто в сочетании с долгой историей сложных искажений, приводят к тому, что большая часть нижней континентальной коры является метаморфической – главным исключением являются недавние магматические интрузии . Магматическая порода также может быть «подпластована» к нижней стороне коры, т. е. добавляться к коре, образуя слой непосредственно под ней.
Континентальная кора образуется и (гораздо реже) разрушается в основном в результате тектонических процессов плит , особенно на конвергентных границах плит . Кроме того, материал континентальной коры переносится в океаническую кору путем седиментации. Новый материал может быть добавлен к континентам путем частичного плавления океанической коры в зонах субдукции, в результате чего более легкий материал поднимается в виде магмы, образуя вулканы. Кроме того, материал может наращиваться горизонтально, когда вулканические островные дуги , подводные горы или подобные структуры сталкиваются с краем континента в результате тектонических движений плит. Континентальная кора также теряется из-за эрозии и субдукции осадков, тектонической эрозии преддуг, расслоения и глубокой субдукции континентальной коры в зонах столкновения. [20] Многие теории роста земной коры являются спорными, включая скорости роста и рециркуляции земной коры, рециркулируется ли нижняя кора иначе, чем верхняя, и насколько тектоника плит действовала в истории Земли и, таким образом, может быть доминирующим режимом формирования и разрушения континентальной коры. [14]
Вопрос о том, увеличивалось ли, уменьшалось или оставалось постоянным количество континентальной коры в течение геологического времени, является предметом споров. Одна из моделей показывает, что до 3,7 млрд лет назад континентальная кора составляла менее 10% от нынешнего количества. [21] К 3,0 млрд лет назад количество составляло около 25%, а после периода быстрой эволюции коры оно составляло около 60% от нынешнего количества к 2,6 млрд лет назад. [22] Рост континентальной коры, по-видимому, происходил всплесками повышенной активности, соответствующими пяти эпизодам увеличения производства в течение геологического времени. [23]