Главная
Решающим поводом к появлению настоящей статьи в значительной: мере явилось опубликование в русском переводе сборника «Земная кора и верхняя мантия», изданного в США в 1969 г. Кроме того, к настоящему времени наши знания о глубинном строении верхней оболочки Земли пополнились новыми геолого-петрографическими данными. Проведены новые экспериментальные исследования над минералами и горными породами, итоги которых позволяют более точно интерпретировать геофизические и сейсмические данные о строении земной коры и верхней мантии.
Авторы статей указанного сборника чаще всего исходят из концепции, что верхняя оболочка состоит из коры и подстилающей верхней мантии, разделяемых поверхностью Мохоровичича, и что земная кора покрывает мантию в основном в двух вариантах — «материковом» (мощность 35—60 км) и «океаническом» (мощность 5—6 км). Такие представления о строении и составе верхней оболочки Земли требуют серьезных корректив, как это мной показано в ряде работ, начиная с 1953 г.
В докладе на XXIII сессии Международного геологического конгресса в Праге мной отмечалось: «Все исследователи признают, что параметры давлений и температур в основании обоих типов коры различны. Для основания континентальной коры давление составляет 10—15 кбар и температура — 600—700°, для основания океанической коры давление — не более 2 кбар, а температуры — 150—200°. Выделение двух типов коры, однако, не ведет за собой выделения и двух типов мантии, хотя различные P-T условия для поверхности Мохоровичича континентов и океанов требуют этого». В более поздней статье мною проведен анализ состояния разработанности этой проблемы.
Основное положение нового подхода к проблеме строения и состава «земной коры» и «верхней мантии» с позиций геологической петрологии сводится к тезису, что нет двух «земных кор» — океанической и материковой, а существует единая земная кора, которая в области океанического сегмента в данный геологический период отличается спецификой геофизического разреза. Это отличие геофизического разреза «океанической коры» от разреза «материковой» обусловлено рядом факторов, рассмотренных в указанной работе.
Специфичность геофизической характеристики (скоростного разреза) дна океанов и морей в значительной степени определяется налеганием толщи воды мощностью от сотен метров до пяти километров на горные породы, слагающие дно. Толща воды обеспечивает дополнительное по сравнению с материками абсолютное увеличение давящей нагрузки до 600 кг/см2. В условиях эксперимента с горными породами такое давление ведет к повышению скорости прохождения в них упругих волн в среднем на 10—15%. Кроме того, водная толща обусловливает полное водонасыщение горных пород, слагающих дно, а покров осадочных пород и осадков, пропитанный водой, образует «прокладку» между давящим усилием столба воды и коренными породами дна. Все эти аспекты воздействия водной толщи на горные породы дна ведут к повышению скоростей прохождения упругих волн.
Новейшие данные изучения физических свойств горных пород и минералов убедительно показывают преимущественную зависимость скоростей прохождения продольных волн от порового пространства в породе или минерале. Плотности же, определенные при атмосферном давлении, имеют гораздо меньшее значение. В ряде экспериментов были ориентировочно показаны различные тенденции к изменению объема при одновременном повышении давления и температуры у таких минералов, как кварц, полевые шпаты и др., с одной стороны, и у железисто-магнезиальных минералов — пироксен, оливин, гранат, с другой.
Наконец, в цитируемой работе, а также в совместной с Е.И. Баюк, Б.П. Беликовым, М.П. Воларовичем и другими статье показано, что монокристаллы (т. е. априори среда с малым поровым пространством) таких минералов, как плагиоклаз, K-Na полевой шпат и некоторые другие, в условиях всестороннего сжатия до 10—15 кбар по величине скоростей прохождения упругих волн приближаются к горным породам типа габбро — ультрабазит.
В ряде работ автора обосновывалось, что поверхность Мохоровичича, по которой до сего времени и уже рутинно разделяют «земную кору» и «верхнюю мантию», не представляет границы между ассоциациями горных пород существенно разного состава (кора — породы сиалические, мантия — ультрамафические!), а отвечает уплотнению пород с почти полной ликвидацией порового и ультрапорового пространства. В докладе на XXIII сессии МГК мной был сделан вывод: «"...сиалическая оболочка" Земли ("земная кора") не ограничивается снизу поверхностью Мохоровичича, а простирается на глубине свыше 100 км».
В ряде предыдущих работ я неоднократно указывал, что существует корреляционная зависимость между глубиной бассейна, появлением в геофизическом разрезе дна раздела Мохоровичича (Vр > 8 км/сек) и мощностью коры так называемого океанического типа.
В настоящей статье мне представляется важным вновь процитировать М. Юинга и Пресса, которые писали, что «во всех без исключения случаях установлено, что на больших площадях, занятых водным слоем тоньше 1000 фатомов (1830 м), кора обладает типично континентальным характером, а при мощности водного слоя выше 2000 фатомов (3640 м) она имеет типично океанический характер».
