Тема 4 литосфера
4.1. Структурата и съставът на литосферата
Терминът"литосфера"се използва в науката от средата на 19 век, но придоби съвременното си значение преди по-малко от половин век. Дори в геоложкия речник от изданието от 1955 г. се казва:литосфера- същото като земната кора. В речника на изданието от 1973 г. и в следващите издания:литосферата… в съвременния смисъл на думата включва земната кора… и твърдатагорна част на горната мантияна Земята. Горна мантия е геоложки термин за много голям слой; горната мантия има дебелина до 500, според някои класификации - над 900 км, а литосферата включва само горните от няколко десетки до двеста километра.
Литосферата е външната обвивка на "твърдата" Земя, разположена под атмосферата и хидросферата над астеносферата. Дебелината на литосферата варира от 50 km (под океаните) до 100 km (под континентите). Състои се от земната кора и субстрата, който е част от горната мантия. Границата между земната кора и субстрата е повърхността на Мохорович, при пресичането й отгоре надолу скоростта на надлъжните сеизмични вълни рязко се увеличава. Пространствената (хоризонталната) структура на литосферата е представена от големите й блокове – т.нар. литосферни плочи, разделени една от друга с дълбоки тектонски разломи. Литосферните плочи се движат в хоризонтална посока със средна скорост 5-10 cm годишно.
Структурата и дебелината на земната кора не са еднакви: тази част от нея, която може да се нарече континентална, има три слоя (седиментен, гранитен и базалтов) и средна дебелина около 35 km. Под океаните структурата му е по-проста (два слоя: седиментен и базалт), средната дебелина е около 8 km. Различават се и преходни типове земна кора (вижте тема 3).
В науката е твърдо утвърдено мнението, че земната кора вформата, в която съществува, е производна на мантията. През цялата геоложка история е протичал насочен необратим процес на обогатяване на земната повърхност с материя от земните недра. В структурата на земната кора участват три основни вида скали:магмени, седиментни и метаморфни.
Магматични скали се образуват в недрата на Земята при условия на високи температури и налягания в резултат на кристализация на магмата. Те съставляват 95% от масата на материята, изграждаща земната кора. В зависимост от условията, при които е протекъл процесът на втвърдяване на магмата, се образуват интрузивни (формирани на дълбочина) и ефузивни (излети на повърхността) скали. Към интрузивните се отнасят: гранит, габро, магмените - базалт, липарит, вулканичен туф и др.
Седиментните скали се образуват на земната повърхност по различни начини: някои от тях се образуват от продуктите на разрушаването на скали, които са се образували по-рано (кластични: пясъци, желатини), някои се дължат на жизнената дейност на организмите (органогенни: варовици, креда, черупкови скали; силикатни скали, въглища и кафяви въглища, някои руди), глина (глини), химически (каменна сол, гипс).
Метаморфните скали се образуват в резултат на трансформацията на скали с различен произход (магматични, седиментни) под въздействието на различни фактори: висока температура и налягане в недрата, контакт със скали с различен химичен състав и др. (гнайси, кристални шисти, мрамор и др.).
По-голямата част от обема на земната кора е заета от кристални скали от магматичен и метаморфен произход (около 90%). За географската обвивка обаче по-значима е ролята на тънък и прекъснат седиментен слой, който на по-голямата част от земната повърхност е в пряк контакт с водата,въздух, участва активно в географските процеси (дебелина - 2,2 km: от 12 km в падините, до 400 - 500 m в океанското дъно). Най-разпространени са глини и шисти, пясъци и пясъчници, карбонатни скали. Важна роля в географската обвивка играят льосът и льосовите глини, които образуват повърхността на земната кора в неледниковите райони на северното полукълбо.
В земната кора - горната част на литосферата - са открити 90 химични елемента, но само 8 от тях са широко разпространени и представляват 97,2%. Според A.E. Ферсман, те са разпределени както следва: кислород - 49%, силиций - 26, алуминий - 7,5, желязо - 4,2, калций - 3,3, натрий - 2,4, калий - 2,4, магнезий - 2,4%.
Земната кора е разделена на отделни геологично различни по възраст, повече или по-малко активни (динамично и сеизмично) блокове, които са подложени на постоянни движения, както вертикални, така и хоризонтални. Големи (няколко хиляди километра), относително стабилни блокове от земната кора с ниска сеизмичност и слабо разчленен релеф се наричат платформи (plat- плосък,form- форма (фр.). Те имат кристално нагъната основа и седиментна обвивка с различна възраст. В зависимост от възрастта платформите се разделят на древни (докамбрийски по възраст) и млади (палеозойски и мезозойски). Древните платформи са ядра на съвременните континенти, чието общо издигане е придружено от по-бързо издигане или падане на отделните им структури (щитове и плочи).
Субстратът на горната мантия, разположен върху астеносферата, е вид твърда платформа, върху която се е образувала земната кора в хода на геоложкото развитие на Земята. Веществото на астеносферата, очевидно, се характеризира с намаленовискозитет и изпитва бавни движения (течения), които вероятно са причина за вертикални и хоризонтални движения на литосферни блокове. Те се намират в положение на изостазия, което предполага тяхното взаимно балансиране: издигането на едни области предизвиква понижаване на други.