Строение земной коры

План:

Введение 2

1. Общие сведения о строении Земли и составе земной коры 3

2. Типы горных пород, составляющих земную кору 4

2.1. Осадочные горные породы 4

2.2. Магматические горные породы 5

2.3. Метаморфические горные породы 6

3. Строение земной коры 6

4. Геологические процессы, происходящие в земной коре 9

4.1. Экзогенные процессы 10

4.2. Эндогенные процессы 10

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение

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

5. www.ence.ru