Skorupa oceaniczna: podstawowe właściwości, struktura i globalna rola geologiczna

Cechą wyróżniającą litosferę Ziemi, która wiąże się ze zjawiskiem globalnej tektoniki naszej planety, jest występowanie dwóch rodzajów skorupy: kontynentalnej i oceanicznej. Różnią się one pod względem składu, budowy, miąższości i charakteru dominujących procesów tektonicznych. Skorupa oceaniczna odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu jednolitego, dynamicznego systemu, jakim jest Ziemia. Aby wyjaśnić tę rolę, musimy najpierw przyjrzeć się wewnętrznym cechom.

Charakterystyka ogólna

Skorupa typu oceanicznego tworzy największą strukturę geologiczną naszej planety - dno oceaniczne. Skorupa ta jest cienka, ma grubość od 5 do 10 kilometrów (dla porównania grubość skorupy kontynentalnej wynosi średnio 35 do 45 kilometrów, a może mieć nawet 70 kilometrów). pokrywa około 70% powierzchni Ziemi, ale ma prawie czterokrotnie większą masę niż skorupa kontynentu. Średnia gęstość skał jest bliska 2,9 g/cm³, czyli wyższa niż na kontynentach (2,6-2,7 g/cm2 )³).

W przeciwieństwie do dyskretnych bloków skorupy kontynentalnej, skorupa oceaniczna tworzy jedną strukturę planetarną, która jednak nie jest monolityczna. Litosfera Ziemi jest podzielona na szereg przesuwających się płyt utworzonych z części skorupy i leżącego pod nią górnego płaszcza. Skorupa typu oceanicznego występuje na wszystkich płytach litosferycznych; istnieją płyty (np. płyta pacyficzna lub Nazca), które nie posiadają masywów kontynentalnych.

Tektonika płyt i wiek skorupy ziemskiej

Na płycie oceanicznej można wyróżnić duże jednostki strukturalne, takie jak stabilne platformy - talasokratony - oraz aktywne grzbiety śródoceaniczne i rowy głębinowe. Grzbiety to obszary rozprzestrzeniania się, czyli ciągnięcia płyt i tworzenia nowej skorupy; koryta to obszary subdukcji, czyli wciskania jednej płyty pod krawędź innej, gdzie skorupa ulega zniszczeniu. Jest więc stale odnawiana, w wyniku czego wiek najstarszej skorupy tego typu nie przekracza 160-170 mln lat, czyli powstała w Jurze.

Z drugiej strony nie należy zapominać o następujących kwestiach mieć na uwadze, że typ oceaniczny pojawił się na Ziemi wcześniej niż typ kontynentalny (prawdopodobnie na przełomie Catharchean-Archean, około 4 mld lat temu) i charakteryzuje się znacznie bardziej prymitywną budową i składem.

Co i jak powstaje skorupa ziemska pod oceanami?

Obecnie wyróżnia się zwykle trzy główne warstwy skorupy oceanicznej:

1. Osadnik. Utworzone głównie przez skały węglanowe, częściowo przez gliny głębinowe. W pobliżu stoków kontynentalnych, szczególnie w pobliżu delt głównych rzek, występują również osady terrigeniczne, dostające się do oceanu z lądu. Na tych obszarach miąższość osadów może wynosić kilka kilometrów, ale przeciętnie jest ona niewielka, około 0,5 km. W pobliżu grzbietów śródoceanicznych praktycznie nie ma osadów.
2. Bazalt. Są to lawy typu poduszkowego, które zazwyczaj zostały wylane pod wodą. W skład tej warstwy wchodzi także skomplikowany kompleks wałów - osobliwych intruzji - o składzie dolerytowym (czyli także bazaltowym), który znajduje się poniżej. Jego średnia grubość wynosi 2-2,5 km.
3. Gabbro-serpentynit. Składa się z intruzyjnego analogu bazaltu, gabro, a w dolnej części z serpentynitu (zmetamorfizowane skały ultrabazowe). Grubość tej warstwy, według danych sejsmicznych, wynosi do 5 km, a czasem więcej. Jego podstawa jest oddzielona od leżącego pod nią górnego płaszcza skorupy ziemskiej specjalnym interfejsem, którym jest granica Mohorowitscha.

Struktura skorupy oceanicznej wskazuje, że w rzeczywistości formacja ta może być postrzegana jako nieco zróżnicowana górna warstwa płaszcza Ziemi, składająca się z jego skrystalizowanych skał, nałożonych na cienką warstwę osadów morskich.

"Pas transmisyjny na dnie oceanu

Jest jasne, dlaczego ta skorupa nie zawiera wielu osadów: po prostu nie miała czasu, by zgromadzić się w znaczących ilościach. Płyty litosferyczne, wysuwające się ze stref rozprzestrzeniania się w rejonach grzbietów śródoceanicznych na skutek napływu gorącego materiału płaszcza w trakcie procesu konwekcji, przenoszą skorupę oceaniczną coraz dalej od miejsca jej powstania. Są one porywane przez poziomy odcinek tego samego powolnego, ale silnego prądu konwekcyjnego. W strefie subdukcji płyta (i znajdująca się w niej skorupa) zagłębia się już z powrotem w płaszcz jako zimna część tego przepływu. Przy tym znaczna część osadów jest spłaszczana, dyslokowana i ostatecznie wykorzystywana do akrecji skorupy kontynentalnej, czyli do zmniejszania obszaru oceanicznego.

Oceaniczny typ skorupy ma tę interesującą właściwość, jako pasmo magnetyczne anomalie. Te naprzemienne obszary namagnesowania postępowego i wstecznego bazaltu są równoległe do strefy rozprzestrzeniania się i rozmieszczone symetrycznie po obu jej stronach. Występują one podczas krystalizacji lawy bazaltowej, gdy nabiera ona szczątkowego namagnesowania zgodnie z kierunkiem pola geomagnetycznego w tej lub innej epoce. W związku z tym, że był on wielokrotnie odwracany, kierunek namagnesowania ulegał okresowemu odwróceniu. Zjawisko to jest wykorzystywane w geochronologii paleomagnetycznej, a pół wieku temu było jednym z najmocniejszych argumentów na poparcie teorii tektoniki płyt.

Skorupa oceaniczna w obiegu materii Ziemi i bilansie cieplnym

Uczestnicząc w tektonice płyt litosferycznych, skorupa oceaniczna jest ważnym elementem długoterminowych cykli geologicznych. Takie jak powolny płaszczowo-oceaniczny cykl wodny. płaszcz zawiera dużą ilość wody, a jej niemałe ilości dostają się do oceanu podczas tworzenia się warstwy bazaltowej młodej skorupy. Ale w czasie swego istnienia skorupa z kolei została wzbogacona przez tworzenie warstw osadowych wodą z oceanów, której znaczna część, częściowo w postaci związanej, uchodzi do płaszcza przy subdukcji. Podobne cykle działają w przypadku innych substancji, takich jak węgiel.

Tektonika płyt odgrywa kluczową rolę w bilansie energetycznym Ziemi, zapewniając powolny transfer ciepła z gorącego wnętrza i uwalnianie ciepła z powierzchni. Ponadto wiadomo, że w całej historii geologicznej planeta oddawała do 90% swojego ciepła właśnie przez cienką skorupę pod oceanami. Gdyby ten mechanizm nie zadziałał, Ziemia pozbyłaby się nadmiaru ciepła w inny sposób - być może tak jak Wenus, gdzie wielu naukowców sugeruje, że doszło do globalnego rozpadu skorupy ziemskiej, gdy przegrzana materia płaszcza wybuchła na powierzchnię. Tak więc znaczenie skorupy oceanicznej dla funkcjonowania naszej planety w trybie odpowiednim dla życia jest również wyjątkowo duże.