Строение земной коры

Размещено на http://allbest.ru

Строение земной коры

Введение

земной кора горный порода

Все знания о строении и истории развития земной коры составляют предмет, называемый геологией. Земная кора -- это верхняя (каменная) оболочка Земли, называемая также литосферой (по-гречески «литое» -- камень).

Геология как наука подразделяется на ряд самостоятельных отделов, которые изучают определённые вопросы строения, развития и истории земной коры. К ним относятся: общая геология, структурная геология, геологическое картирование, тектоника, минералогия, кристаллография, геоморфология, палеонтология, петрография, литология, а также -- геология полезных ископаемых, включая геологию нефти и газа.

Основные положения общей и структурной геологии являются фундаментом для понимания вопросов геологии нефти и газа. В свою очередь, основные теоретические положения по происхождению нефти и газа, миграции углеводородов и формированию их скоплений лежат в основе поисков нефти и газа. В геологии нефти и газа рассматриваются также закономерности размещения различных типов скоплений углеводородов в земной коре, которые служат основой для прогнозирования нефтегазоносности исследуемых областей и районов и используются в поисково-разведочных работах на нефть и газ.

В данной работе будут рассмотрены вопросы, касающиеся земной коры: ее состав, строение, процессы в ней происходящие.

1. Общие сведения о строении Земли и составе земной коры

В целом планета Земля имеет форму геоида, или сплюснутого у полюсов и экватора эллипсоида, и состоит из трех оболочек.

В центре находится ядро (радиус 3400 км), вокруг которого располагается мантия в интервале глубин от 50 до 2900 км. Внутренняя часть ядра предполагается твёрдой, железо -- никелевого состава. Мантия находится в расплавленном состоянии, в верхней части которой располагаются магматические очаги.

На глубине 120 - 250 км под материками и 60 - 400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.

Выше мантии находится земная кора, мощность которой резко изменяется на материках и в океанах. Подошва коры (поверхность Мохоровичича) под континентами находится на глубине в среднем 40 км, а под океанами -- на глубине 11 -- 12 км. Поэтому, средняя мощность коры под океанами (за вычетом толщи воды) составляет около 7 км.

Земную кору слагают горные породы, т. е. сообщества минералов (полиминеральные агрегаты), возникшие в земной коре в результате геологический процессов. Минералы -- природные химические соединения или самородные элементы, обладающие определенными химическими и физическими свойствами и возникшие в земле в результате химико-физических процессов. Минералы делятся на несколько классов, каждый из которых объединяет десятки и сотни минералов. Например, сернистые соединения металлов образуют класс сульфидов (200 минералов), соли серной кислоты формируют 260 минералов класса сульфатов. Существуют классы минералов: карбонатов, фосфатов, силикатов, последние из которых наиболее широко распространены в земной коре и образуют более 800 минералов.

2. Типы горных пород, составляющих земную кору

Итак, горные породы - природные агрегаты минералов более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Форма, размеры и взаимное расположение минеральных зерен обусловливают структуру и текстуру горных пород.

По условиям образования (генезиса) различают: осадочные, магматические и метаморфические породы.

2.1 Осадочные горные породы

Генезис осадочных пород -- либо результат разрушения и переотложения ранее существовавших горных пород, либо выпадение осадков из водных растворов (различные соли), либо -- результат жизнедеятельности организмов и растений. Характерной чертой осадочных горных пород является их слоистость, отражающая изменяющиеся условия отложения геологических осадков. Составляют около 10% массы земной коры и покрывают 75 % поверхности Земли. С осадочными горными породами связано св. 3/4 полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота, платины, алмазов, фосфориты, стройматериалы). В зависимости от исходного материала осадочные породы подразделяются на обломочные (терригенные), хемогенные, органогенные (биогенные) и смешанные.

Обломочные породы образуются за счёт накопления обломков разрушившихся горных пород, т.е. это породы, состоящие из обломков более древних горных пород и минералов. По величине обломков различают грубообломочные (глыбы, щебни, гравий, галька), песчаные (песчаники), пылеватые (алевриты, алевролиты) и глинистые породы. Наиболее широко распространены в земной коре такие обломочные породы, как пески, песчаники, алевролиты, глины.

Хемогенные породы являются химическими соединениями, которые образуются в результате выпадения из водных растворов. К ним относятся: известняки, доломиты, каменные соли, гипс, ангидрит, железные и марганцевые руды, фосфориты и др.

Органогенные породы накапливаются в результате отмирания и захоронения животных и растений, т.е. органогенные породы (от орган и греч . genes - рождающий, рожденный) (биогенные породы) - осадочные горные породы, состоящие из остатков животных и растительных организмов или продуктов их жизнедеятельности (известняк-ракушечник, мел, ископаемые угли, горючие сланцы и др.).

Породы смешанного генезиса, как правило, образуются за счёт различного сочетания всех рассматриваемых выше факторов. Среди этих пород выделяются песчаные и глинистые известняки, мергели (сильно известковые глины) и др.

2.2 Магматические горные породы

Генезис магматических пород-- результат застывания магмы на глубине или на поверхности. Магма, являясь расплавленной и насыщенной газообразными компонентами, изливается из верхней части мантии.

В состав магмы в основном входят следующие элементы: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий, водород. В небольших количествах в магме присутствуют: углерод, титан, фосфор, хлор и др. элементы.

Магма, внедряясь в земную кору, может застывать на различной глубине или изливаться на поверхность. В первом случае образуются интрузивные породы, во втором -- эффузивные. В процессе остывания горячей магмы в слоях земной коры происходит образование минералов различной структуры (кристаллической, аморфной и др.). Эти минералы формируют горные породы. К примеру, на большой глубине при застывании магмы образуются граниты, на сравнительно небольшой глубине -- кварцевые порфиры и т. д.

Эффузивные породы образуются при быстром застывании магмы на поверхности Земли или на морском дне. Примером могут служить туфы, вулканическое стекло.

Интрузивные горные породы - магматические горные породы, образовавшиеся в результате застывания магмы в толще земной коры.

Магматические горные породы по содержанию SiO2 (кварц и другие соединения) делятся на: кислые (SiO2 более 65%), средние -- 65--52%, основные (52--40%) и ультраосновные (менее 40% SiO2). По содержанию в породах кварца изменяется окраска пород. Кислые обычно имеют светлую окраску, основные и ультраосновные -- темную до черной. К кислым породам относятся: граниты, кварцевые порфиры; к средним: сиениты, диориты, нефелиновые сиениты; к основным: габбро, диабазы, базальты; к ультраосновным: пироксены, перидотиты и дуниты.

2.3 Метаморфические горные породы

Метаморфические породы образуются в результате воздействия высоких температур и давлений на горные породы другого первичного генезиса (осадочные или магматические), т. е. за счёт химических преобразований под действием метаморфизма. К метаморфическим породам относятся: гнейсы, кристаллические сланцы, мрамор. К примеру, мрамор образуется за счёт метаморфизма первичной осадочной породы -- известняка.

3. Строение земной коры

Земная кора условно подразделяется на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Строение земной коры показано на рис. 1.

1 - вода, 2 - осадочный слой, 3 - гранитный слой, 4 - базальтовый слой, 5 - глубинные разломы, магматические породы, 6 - мантия, М - поверхность Мохоровичича (Мохо), К - поверхность Конрада, ОД - островная дуга, СХ - срединноокеанический хребет

Рис. 1. Схема строения земной коры (по М.В. Муратову)

Каждый из слоев неоднороден по составу, однако, название слоя отвечает преобладающему типу пород, характеризующихся соответствующими скоростями прохождения сейсмических волн.

Верхний слой представлен осадочными породами, где скорость прохождения продольных сейсмических волн менее 4,5 км/с. Для среднего гранитного слоя -- характерны скорости волн порядка 5,5--6,5 км/с, что экспериментально отвечает гранитам.

Осадочный слой маломощен в океанах, но имеет значительную мощность на континентах (в Прикаспии, например, по геофизическим данным предполагается 20--22 км).

Гранитный слой отсутствует в океанах, где осадочный слой непосредственно залегает на базальтовом. Базальтовый слой - нижний слой земной коры, расположенный между поверхностью Конрада и поверхностью Мохоровичича. Он характеризуется скоростью распространения продольных волн от 6,5 до 7,0 км/с.

На материках и океанах земная кора различается по составу и толщине. Материковая кора под горными сооружениями достигает 70 км, на равнинах -- 25--35 км. При этом верхний слой (осадочный) составляет обычно 10--15 км, за исключением Прикаспия и др. Ниже располагается гранитный слой толщиной до 40 км, а в подошве коры -- базальтовый слой также до 40 км.

Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровичича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. В общих чертах форма поверхности Мохоровичича представляет собой зеркальное отражение рельефа внешней поверхности литосферы: под океанами она выше, под континентальными равнинами - ниже.

Поверхность Конрада (по имени австрийского геофизика В. Конрада, 1876-1962) - поверхность раздела между "гранитным" и "базальтовым" слоями материковой земной коры. Скорость продольных сейсмических волн при прохождении через поверхность Конрада скачкообразно увеличивается примерно с 6 до 6,5 км/сек. В ряде мест поверхность Конрада отсутствует и скорости сейсмических волн возрастают с глубиной постепенно. Иногда, наоборот, наблюдается несколько поверхностей скачкообразного возрастания скоростей.

Океаническая кора тоньше материковой и имеет двухслойное строение (осадочный и базальтовый слои). Осадочный слой обычно рыхлый толщиной несколько сотен метров, базальтовый -- от 4 до 10 км.

В переходных областях, где находятся окраинные моря и имеются островные дуги, выделяется так называемый переходный тип коры. В таких участках континентальная кора переходит в океаническую и характеризуется средними значениями толщин слоев. При этом, под окраинным морем, как правило, отсутствует гранитный слой, а под островной дугой он прослеживается.

Островная дуга - подводный горный хребет, вершины которого поднимаются над водой в виде дугообразного архипелага. Островные дуги являются частью переходной зоны от материка к океану; характеризуются сейсмической активностью и вертикальными движениями земной коры.

Срединно-океанические хребты - крупнейшие формы рельефа дна мирового океана, образующие единую систему горных сооружений протяжённостью свыше 60 тыс. км, с относительными высотами 2--3 тыс. м и шириной 250--450 км (на отдельных участках до 1000 км). Представляют собой поднятия земной коры, с сильно расчленёнными гребнями и склонами; в Тихом и Северном Ледовитом океанах срединно-океанические хребты расположены в краевых частях океанов, в Атлантическом -- посередине.

4. Геологические процессы, происходящие в земной коре

На земной поверхности и внутри земной коры в течение всей геологической истории происходили и происходят различные геологические процессы, которые влияют на образование месторождений полезных ископаемых.

Осадочные толщи и такие полезные ископаемые, как каменные угли, нефть, газ, горючие сланцы, фосфориты и другие являются результатом деятельности живых организмов, воды, ветра, солнечного света и всего остального с ними связанного.

Чтобы образовалась нефть, например, необходимо прежде всего накопление огромного количества ископаемых остатков в осадочных толщах, погружающихся на значительную глубину, где под влиянием высоких температур и давлений происходит превращение этой биомассы в нефть или природный газ.

Все геологические процессы подразделяются на экзогенные (поверхностные) и эндогенные (внутренние).

4.1 Экзогенные процессы

Экзогенные процессы -- это разрушение горных пород на поверхности Земли, перенос их обломков и накопление в морях, озёрах, реках. В большей степени разрушению подвергаются приподнятые участки местности (горы, холмы), а накопление обломков разрушенных пород происходит, наоборот, в пониженных участках (впадины, водоёмы).

Экзогенные процессы происходят под влиянием атмосферных явлений (действие осадков, ветра, таяния ледников, жизнедеятельности животных и растений, движение рек и других водных потоков и др.).

Поверхностные процессы, связанные с разрушением горных пород, называются также выветриванием или денудацией. Под действием выветривания происходит как бы выравнивание рельефа, в результате чего экзогенные процессы ослабляются, а в ряде мест (на равнинах) практически затухают.

4.2 Эндогенные процессы

Важное значение в нефтеобразовании играют также эндогенные процессы, к которым относятся различные перемещения участков земной коры (горизонтальные и вертикальные тектонические движения), землетрясения, извержения вулканов и излияния магмы (жидкой огненной лавы) на поверхность Земли, на дно морей и океанов, а также глубинные разломы земной коры, тектонические нарушения, складкообразование и др. Т.е. к эндогенным процессам относятся процессы, происходящие внутри Земли.

Земная кора в течение геологической истории подвергалась как вертикальным колебательным движениям, так и горизонтальным перемещениям литосферных плит. Указанные глобальные изменения каменной оболочки Земли несомненно влияли на процессы образования местоскоплений нефти и газа.

За счёт вертикальных движений формировались крупные впадины и прогибы, где накапливались мощные толщи осадков.

Последние, в свою очередь, могли продуцировать углеводороды (нефть и газ). В других участках, наоборот, возникали крупные поднятия, которые также представляют интерес в нефтегазоносном отношении, так как они могли аккумулировать углеводороды.

При горизонтальных перемещениях литосферных плит происходило слияние одних континентов и раскол других, что также отражалось на процессах образования и накопления нефти и газа. При этом в отдельных участках земной коры возникали благоприятные условия для накопления значительных концентраций углеводородов.

К эндогенным процессам относится также метаморфизм, т. е. перекристаллизация горных пород под влиянием высоких температур и давлений. Метаморфизм подразделяют на три вида.

Региональный метаморфизм -- это изменение состава горных пород, которые погружаются на большую глубину и подвергаются воздействию высокой температуры и давления.

Другой вид -- динамометаморфизм возникает при воздействии тектонического бокового давления на горные породы, которые подвергаются дроблению, раскалыванию на плитки и приобретают сланцеватый облик.

В процессе внедрения магмы в горные породы происходит также контактный метаморфизм, в результате чего вблизи зоны контакта магматических расплавов с вмещающими породами происходит частичное переплавление и перекристаллизация последних.

Заключение

Прогнозирование нефтегазоносности, поиски и разведка нефти и газа базируются на знании геологии нефти и газа, которая опирается, в свою очередь, на крепкий фундамент -- общую и структурную геологию.

К вопросам общей геологии относится изучение геологического возраста слоев земной коры, состава горных пород, слагающих кору, геологической истории Земли и геологических процессов, происходящих в недрах и на поверхности планеты.

Структурная геология изучает строение, движение и развитие земной коры, формы залегания горных пород, причины их возникновения и развития.

Условия залегания горных пород необходимо знать, чтобы правильно подходить к выявлению месторождений полезных ископаемых, в том числе открытию залежей и местоскоплений нефти и газа. Известно, что большинство скоплений нефти и газа находится в антиклиналях, которые являются ловушками углеводородов. Поэтому поиски структурных ловушек нефти и газа проводятся на основании изучения структурных особенностей земной коры в исследуемых территориях.

Список использованной литературы

1.Мстиславская Л.П., Павлинич М.Ф., Филиппов В.П., «Основы нефтегазового производства», издательство «Нефть и газ», Москва, 2003 год

2.Михайлов А.Е., «Структурная геология и геологическое картирование», Москва, «Недра», 1984 год

3.Мальцева А.К., Бакиров Э.А., Ермолкин В.И., «Геология нефти и газа и нефтегазоносные провинции», Москва, «Нефть и газ», 1998 год

4.Геологический словарь, Москва, «Недра», 1973 год

Размещено на Allbest.ru