Лекция 2. Петрография магматических горных пород

Образование магматических горных пород обязано магмообразующим процессам и обусловлено глубинным строением Земли

Строение и структурные элементы Земли

По сути все современные теории о внутреннем глубинном строении опираются на сейсмические данные, в связи с тем, что изменение плотности земного вещества с глубиной оказывает закономерное влияние на изменение скорости прохождения продольных (Р) и поперечных (S) волн.

На основе этих данных выделяются три основные области, различающиеся по плотности слагающего их вещества: кора, мантия и ядро. Предполагается, что возрастающая плотность земного вещества с глубиной происходит за счет увеличения концентрации тяжелых металлов (Fe, Ni, Co). Отмечается также уплотнение вещества при фазовых переходах (из твердого в жидкое и, наоборот) за счет сжатия под давлением вышележащих слоев и связанного с этим образования веществ и минералов большей плотности.

Границы выделяемых геосфер устанавливают по изменению плотности вещества Земли. Так земная кора распространяется на глубину 6-40 км (в среднем 33 км). Мантия, расположенная ниже земной коры – до глубины 2900 км, а ядро выделяется в интервале 2900-6370 км.

Граница между корой и мантией открыта Мохоровичем и называется в его честь Мохо, обозначается буквой «М». Граница между мантий и ядром открыта в 1914 г. Гутенбергом – граница «Г». Это наиболее резко проявленная граница раздела в недрах Земли, где плотность вещества возрастает скачком от 5,6 до 10 г/см³. Такая высокая плотность характерна для металлов: железа и никеля. Поэтому на основании исследований метеоритов, среди которых выделяются каменные, железокаменные и преимущественно железные или железоникелевые, и в соответствии с установленной плотностью ядра Земли, его вещество принято считать преимущественно железоникелевым по составу.

Кроме выделенных трех основных оболочек выделяют промежуточные границы. Так на глубине около 900 км между верхней и нижней мантией, на глубине 5100 км между наружным и внутренним ядром.

Высокая плотность мантийного вещества указывает на то, что оно находится в твердом состоянии. Однако в верхней мантии выделяется слой пониженной вязкости, называемый астеносферой, для которой допускается частично жидкое состояние. Под океанами этот слой имеет большую мощность и располагается на глубине 50-350 км, над складчатыми структурами на глубине 100-250 км. Наименьшую мощность он имеет под платформами и практически отсутствует под щитами древних платформ.

Раздел между мантией и земной корой (граница «М») интерпритируется переходом от существенно оливиновых бесполевошпатовых пород к породам земной коры, в которых полевые шпаты играют главную роль. Наиболее изучено глубинное строение верхней оболочки – земной коры.

В нижней части земной коры выделяют слой непостоянной мощности с плотностью 2,8-2,9 г/см³, соответствующий оливин-пироксен-плагиоклазовому составу, характерному для базальтов. Поэтому этот слой условно называют «базальтовым», хотя он сложен различными по составу породами. Его мощность меняется от 2-3 км под океанами до 6-20 км под континентами.

Выше залегают менее плотные горные породы (2,6-2,7 г/см³), соответствующие полевошпат-кварцевому составу, типичному для гранитов. Поэтому данный слой называют «гранитным». Кроме различных гранитоидов здесь выделяются метаморфические сланцы, гнейсы. Мощность слоя варьирует от10 до 50 км и развит он только в пределах континентов.

Верхняя часть земной коры представлена слоем осадочных пород (около 2,1 г/см³), которые на континентах залегают на гранитном слое и образуют мощность от 0 до 20 км, а в океанах непосредственно на базальтовом слое мощностью от 0 до 3 км.

Таким образом, различают два типа земной коры: континентальную, состоящую из базальтового, гранитного и осадочного слоев и океаническую, состоящую из базальтового и осадочного слоев.

Земная кора неоднородна не только на глубину, но и по площади. Как уже отмечалось выделяется континентальная и океаническая кора. Однако в пределах континентов и океанов выделяются с одной стороны подвижные сейсмически и вулканически активные пояса, а с другой стороны устойчивые в тектономагматическом смысле площади.

Проявление магматизма связывают с верхней частью мантии – астеносферой. Считается, что здесь зарождаются магматические расплавы, трансмагматические флюиды. Процессы, протекающие в этой части Земли определяют не только магматизм, но и в целом геотектоническое развитие земной коры.