Тектоносфера. Методы изучения тектоносферы. Общее представление о составе и строении тектоносферы.

Тектоносфера — это внешняя оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, основная область проявления тектонических и магматических процессов. Для тектоносферы характерна вертикальная и горизонтальная неоднородность физических свойств и состава слагающих её пород. В настоящее время тектоносфера, как область проявления тектонических движений, ограничивается верхней мантией, т.е. глубинным уровнем 670 км.

Большая роль в изучении тектоносферы принадлежит геофизическим и прежде всего сейсмическим методам. Строение осадочного чехла крупных впадин на континентах и во внутренних и окраинных морях чрезвычайно успешно освещается сейсмостратиграфией, причем для привязки отдельных горизонтов к стратиграфической шкале достаточно редкой сети опорных, параметрических скважин. Для расшифровки строения коры в целом широкое применение нашло глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), разработанное в СССР Г.Л. Гамбурцевым и его сотрудниками и основанное на использовании корреляционного метода преломленных волн.

Настоящим прорывом в мантийные глубины можно считать новое направление - сейсмотомографию, - заключающееся в компьютерном анализе прохождения сквозь всю толщу мантии, вплоть до границы ядра, сейсмических волн от многих тысяч землетрясений. Это позволило выявить в мантии, на разных ее глубинах, области повышенных и пониженных скоростей распространения сейсмических волн, которым, очевидно, соответствуют области уплотнения и разуплотнения мантии, ее охлаждения и разогрева. Тем самым было получено первое объективное подтверждение проявления конвекции в мантии, были обнаружены также неровности поверхности ядра.

В геологическом смысле по вещественному составу тектоносфера делится на земную кору и верхнюю мантию до глубины порядка 400 км, а в физическом смысле - на литосферу и астеносферу, причем границы между этими подразделениями, как правило, не совпадают.

Земная кора составляет самую верхнюю оболочку твердой Земли. Она одевает нашу планету почти сплошным слоем, изменяя свою мощность от 0 на некоторых участках срединно-океанских хребтов и океанских разломов до 70 - 75 км. Состав и строение коры очень различны под континентами и под океанами, что дало основание для выделения двух ее главных типов, но имеются и промежуточные.

Океанская кора занимает на Земле несколько большую площадь, чем континентальная - 56%, но обладает значительно меньшей мощностью, обычно не превышающей 5-7 км и возрастающей к подножию континентов. В строении достаточно отчетливо выделяются три слоя.

Первый, или осадочный слой мощностью не более 1 км - в центральных частях океанов до 10-15 км - на периферии океанов, близ континентальных. В состав 1-го слоя входят глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные осадки. Ближе к континенту появляется примесь обломочного материала, снесенного с cyши. Скорость распространения продольных сейсмических волн в 1-м слое изменяется от 2, 0 до 5, 0 км/с. Возраст осадков этого слоя не превышает 180 млн. лет.

Второй слой океанской коры в своей основной верхней части сложен базальтами и редкими и тонкими прослоями пелагических осадков(осадки открытых, удаленных от суши областей океанов); базальты эти нередко обладают характерной подушечной отдельностью (пиллоу-лавы), но встречаются и покровы массивных базальтов. Общая мощность 2-го слоя 1, 5 - 2 км, а скорость продольных сейсмических волн 4, 5 - 5, 5 км/с.

Третий слой океанской коры состоит из полнокристаллических магматических пород основного и подчиненно ультраосновного состава. Мощность 3-го слоя 5 км. Скорости продольных волн в этом слое достигает 6, 0-7, 0 км/с.

Континентальная кора имеет трехслойное строение, но состав слоев существенно отличается от наблюдаемый в океанской коре.

1. Осадочный слой, обычно именуемый осадочным чехлом. Его мощность изменяется от нуля на щитах и менее крупных поднятиях фундамента территории осевых зон складчатых сооружений до 10 и даже 20 км во впадинах платформ, предгорных и межгорных прогибах горных поясов. В состав осадочного слоя входят различные осадочные породы преимущественно континентального или мелководного морского происхождения реже батиального происхождения, а так же практически повсеместно, покровы и силлы основных магматических пород, образующие трапповые поля. Скорость продольных волн в осадочном слое составляет 2, 0 - 5, 0 км/с с максимумом для карбонатных пород. Возрастной диапазон пород осадочного чехла - до 1, 7 млрд. лет, т.е. на порядок выше, чем осадочного слоя современных океанов.

2. Верхний слой консолидированной коры выступает на дневную поверхность в зонах складчатых сооружений. Главную роль в его сложении играют различные кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты и граниты, в связи с чем он нередко именуется гранитогнейсовым. Скорость продольных волн в нем составляет 4, 5 - 6, 5 км/с. Мощность данного слоя коры достигает 15 - 20 км на платформах и 25-30 км в горных сооружениях: поэтому попытки достигнуть бурением его подошвы, предпринятые в Кольской и Саатлинской сверхглубоких скважинах, оказались безуспешными.

3. Нижний слой консолидированной коры. Первоначально предполагалось, что между двумя слоями консолидированной коры существует четкая сейсмическая граница, получившая по имени ее первооткрывателя - немецкого геофизика - название границы Конрада. Бурение только что упоминавшихся скважин поставило под сомнение существование такой четкой границы; иногда вместо нее сейсмика обнаруживает в коре не одну, а две границы, что дало основание выделить в нижней коре два слоя. Состоящие из метаморфических пород — гранулитов и им подобных. В настоящее время большинство геофизиков различают верхнюю и нижнюю кору по другому признаку - по их отличным реологическим свойствам: верхняя кора жесткая и хрупкая, нижняя - пластичная. Скорость продольных волн в нижней коре 6, 4-7, 7 км/с; принадлежность к коре или мантии низов этого слоя со скоростями более 7, 0 км/с нередко спорна.