stringtranslate.com

Континентальная кора

Континентальная и океаническая кора в верхней мантии

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.

Толщина и плотность

Толщина земной коры (км)

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 ультраосновной 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]

Важность

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]

Источник

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]

Действующие силы

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 обычно 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 Акаста Гнейс 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]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Фэрбридж, Родс У., ред. (1967). Энциклопедия атмосферных наук и астрогеологии . Нью-Йорк: Reinhold Publishing. стр. 323. OCLC  430153.
  2. ^ Дэвис, Джордж Х.; Рейнольдс, Стивен Дж.; Клут, Чарльз Ф. (2012). «Природа структурной геологии». Структурная геология горных пород и регионов (3-е изд.). John Wiley & Sons . стр. 18. ISBN 978-0-471-15231-6.
  3. ^ McGuire, Thomas (2005). «Землетрясения и недра Земли». Науки о Земле: Физическая обстановка . AMSCO School Publications Inc. стр. 182–184. ISBN 978-0-87720-196-0.
  4. ^ Мортимер, Ник; Кэмпбелл, Хамиш Дж. (2017). «Зеландия: скрытый континент Земли». GSA Today . 27 : 27–35. doi :10.1130/GSATG321A.1. Архивировано из оригинала 17 февраля 2017 г.
  5. ^ Рудник, Р. Л.; Гао, С. (1 января 2014 г.). «Состав континентальной коры». Трактат по геохимии . стр. 1–51. doi :10.1016/B978-0-08-095975-7.00301-6. ISBN 9780080983004.
  6. ^ Кристенсен, Николас И.; Муни, Уолтер Д. (1995). «Структура сейсмической скорости и состав континентальной коры: глобальный взгляд». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 100 (B6): 9761–9788. Bibcode : 1995JGR...100.9761C. doi : 10.1029/95JB00259. ISSN  2156-2202.
  7. ^ Stein, M.; Ben-Avraham, Z. (2015). «Механизм роста континентальной коры». Трактат по геофизике . С. 173–199. doi :10.1016/B978-0-444-53802-4.00159-7. ISBN 9780444538031.
  8. ^ Когли 1984.
  9. ^ Хоуксворт и др. 2010.
  10. ^ Ваггонер, Бен; Коллинз, Аллен. «Кембрийский период». Музей палеонтологии Калифорнийского университета . Получено 30 ноября 2013 г.
  11. ^ Кляйн, Бенджамин; Ягуц, Оливер (1 января 2018 г.). «О важности кристаллизации-дифференциации для образования расплавов, богатых SiO2, и композиционного наращивания дуговой (и континентальной) коры». American Journal of Science . 318 (1): 29–63. Bibcode :2018AmJS..318...29J. doi :10.2475/01.2018.03. ISSN  1945-452X. S2CID  134674805.
  12. ^ ab Hart, PJ (1969). Земная кора и верхняя мантия . Американский геофизический союз . С. 13–15. ISBN 978-0-87590-013-1.
  13. ^ ab McCann, T. (2008). Геология Центральной Европы: Том 1: Докембрий и палеозой . Лондон: Геологическое общество . стр. 22. ISBN 978-1-86239-245-8.
  14. ^ ab Армстронг 1991.
  15. ^ Тейлор и Макленнан 2009.
  16. ^ Конди 2002.
  17. ^ «Самая древняя океаническая кора в мире восходит к древнему суперконтиненту».
  18. ^ Боуринг и Уильямс 1999.
  19. ^ Саал и др. 1998.
  20. ^ Клифт и Ваннучи 2004.
  21. ^ фон Хюэн и Шолль 1991.
  22. ^ Тейлор и Макленнан 1995.
  23. ^ Батлер 2011, см. график.

Библиография

Внешние ссылки