Континентальная кора — это слой магматических , метаморфических и осадочных пород, образующий геологические континенты и области мелководного морского дна вблизи их берегов, известные как континентальные шельфы . Этот слой иногда называют сиалом , поскольку его объемный состав богаче силикатами алюминия (Al-Si) и имеет меньшую плотность по сравнению с океанической корой , [1] [2] называемой симой , которая богаче силикатом магния (Mg-Si). минералы. Изменения скоростей сейсмических волн показали, что на определенной глубине ( разрыв Конрада ) наблюдается достаточно резкий контраст между более кислой верхней континентальной корой и нижней континентальной корой, носящей более основной характер. [3]
Большая часть континентальной коры представляет собой сушу над уровнем моря. Однако 94% области континентальной коры Зеландии погружено под Тихий океан , [4] при этом Новая Зеландия составляет 93% надводной части.
Континентальная кора состоит из различных слоев и имеет промежуточный валовой состав (масс. % SiO 2 = 60,6). [5] Средняя плотность континентальной коры составляет около 2,83 г/см 3 (0,102 фунта/куб. дюйм), [6] она менее плотная, чем ультраосновной материал, составляющий мантию , плотность которого составляет около 3,3 г/дюйм. 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). Континентальная кора толщиной от 25 до 70 км (от 16 до 43 миль) значительно толще океанической коры, средняя толщина которой составляет от 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 континентальная кора. [9]
Поскольку поверхность континентальной коры в основном лежит над уровнем моря, ее существование позволило наземной жизни развиться из морской. Его существование также обеспечивает обширные пространства мелководья, известные как эпирические моря и континентальные шельфы , где сложная многоклеточная жизнь могла возникнуть в раннем палеозое , во время того, что сейчас называется кембрийским взрывом . [10]
Вся континентальная кора в конечном итоге образовалась из мантийных расплавов (в основном базальтовых ) путем фракционной дифференциации базальтового расплава и ассимиляции (переплавления) ранее существовавшей континентальной коры. Относительный вклад этих двух процессов в создание континентальной коры обсуждается, но считается, что фракционная дифференциация играет доминирующую роль. [11] Эти процессы происходят преимущественно на магматических дугах , связанных с субдукцией .
Существует мало свидетельств существования континентальной коры до 3,5 млрд лет назад . [12] Около 20% современного объема континентальной коры сформировалось к 3,0 млрд лет назад. [13] Относительно быстрое развитие происходило на щитовых областях, состоящих из континентальной коры, между 3,0 и 2,5 млрд лет назад. [12] За этот временной интервал около 60% современного объема континентальной коры. [13] Остальные 20% сформировались в течение последних 2,5 млрд лет.
Сторонники гипотезы стационарного состояния утверждают, что общий объем континентальной коры остался более или менее неизменным после ранней быстрой планетарной дифференциации Земли и что обнаруженное в настоящее время возрастное распределение является лишь результатом процессов, ведущих к образованию кратонов ( части земной коры, сгруппированные в кратонах, с меньшей вероятностью будут переработаны тектоникой плит). [14] Однако это не является общепринятым. [15]
В отличие от сохранения континентальной коры, размер, форма и количество континентов постоянно меняются в течение геологического времени. Различные территории расходятся, сталкиваются и воссоединяются как часть великого суперконтинентального цикла . [16]
В настоящее время существует около 7 миллиардов кубических километров (1,7 миллиардов кубических миль) континентальной коры, но это количество варьируется в зависимости от характера задействованных сил. Относительное постоянство континентальной коры контрастирует с недолговечностью океанической коры. Поскольку континентальная кора менее плотная, чем океаническая, когда активные окраины обеих зон встречаются в зонах субдукции , океаническая кора обычно погружается обратно в мантию. Континентальная кора редко субдуцируется (это может произойти, когда блоки континентальной коры сталкиваются и утолщаются, вызывая глубокое таяние под горными поясами, такими как Гималаи или Альпы ) . По этой причине самые старые породы на Земле находятся в кратонах или ядрах континентов, а не в многократно перерабатываемой океанической коре ; Самый старый неповрежденный фрагмент коры - это гнейс Акаста возрастом 4,01 млрд лет назад , тогда как самая старая крупномасштабная океаническая кора (расположенная на Тихоокеанской плите у побережья полуострова Камчатка ) относится к юрскому периоду (≈180 млн лет назад ), хотя могут быть небольшие более древние остатки. в Средиземном море около 340 млн лет назад. [17] Таким образом, континентальная кора и слои горных пород, лежащие на ней и внутри нее, являются лучшим архивом истории Земли. [8] [18]
Высота горных хребтов обычно связана с толщиной земной коры. Это является результатом изостазии , связанной с орогенией (горообразованием). Кора утолщается под действием сжимающих сил, связанных с субдукцией или столкновением континентов. Плавучесть земной коры заставляет ее подниматься вверх, а силы столкновительного напряжения уравновешиваются гравитацией и эрозией. Это образует киль или горный корень под горным хребтом, где находится самая толстая кора. [19] Самая тонкая континентальная кора находится в рифтовых зонах, где кора утончается из-за разломов и в конечном итоге разрывается, заменяясь океанической корой. Края образовавшихся таким образом континентальных фрагментов (например, по обе стороны Атлантического океана ) называются пассивными окраинами .
Высокие температуры и давления на глубине, часто в сочетании с длительной историей сложных искажений, приводят к тому, что большая часть нижней континентальной коры оказывается метаморфической – главным исключением из этого являются недавние магматические интрузии . Магматическая порода также может быть «недоложена» до нижней части коры, т.е. добавлена к коре, образуя слой непосредственно под ней.
Континентальная кора образуется и (намного реже) разрушается в основном в результате тектонических процессов плит , особенно на границах сходящихся плит . Кроме того, материал континентальной коры переносится в океаническую кору в результате седиментации. Новый материал может быть добавлен на континенты в результате частичного плавления океанической коры в зонах субдукции, в результате чего более легкий материал поднимается в виде магмы, образуя вулканы. Кроме того, материал может накапливаться горизонтально, когда вулканические островные дуги , подводные горы или подобные структуры сталкиваются со стенками континента в результате тектонических движений плит. Континентальная кора также теряется в результате эрозии и субдукции отложений, тектонической эрозии предгорий, расслаивания и глубокой субдукции континентальной коры в зонах столкновения. [20] Многие теории роста земной коры противоречивы, в том числе о скорости роста и переработки земной коры, о том, перерабатывается ли нижняя кора по-другому от верхней коры, а также о том, в какой части истории Земли тектоника плит действовала и, таким образом, могла быть доминирующим способом Образование и разрушение континентальной коры. [14]
Является предметом споров вопрос о том, увеличивалось ли количество континентальной коры, уменьшалось или оставалось постоянным в течение геологического времени. Одна модель показывает, что до 3,7 млрд лет назад континентальная кора составляла менее 10% от современного количества. [21] 3,0 млрд лет назад это количество составляло около 25%, а после периода быстрой эволюции земной коры оно составляло около 60% от нынешнего количества 2,6 млрд лет назад. [22] Рост континентальной коры, по-видимому, происходил в виде всплесков повышенной активности, соответствующих пяти эпизодам увеличения добычи в течение геологического времени. [23]