la lithosphère terrestre comprend la croûte et le manteau supérieur, qui constitue la couche externe dure et rigide de la Terre. La lithosphère est subdivisée en plaques tectoniques. La lithosphère est sous-tendue par l’asthénosphère qui est la partie la plus faible, la plus chaude et la plus profonde du manteau supérieur., La limite lithosphère-asthénosphère est définie par une différence de réponse au stress: la lithosphère reste rigide pendant de très longues périodes de temps géologique au cours desquelles elle se déforme élastiquement et par rupture fragile, tandis que l’asthénosphère se déforme visqueusement et accueille la déformation par déformation plastique.
L’épaisseur de la lithosphère est donc considéré comme la profondeur de l’isotherme associé à la transition entre fragiles et visqueux comportement., La température à laquelle l’olivine devient ductile (~1000 °c) est souvent utilisée pour définir cette isotherme car l’olivine est généralement le minéral le plus faible du manteau supérieur.
histoire du concept
Le concept de la lithosphère en tant que couche externe forte de la Terre a été décrit par A. E. H. Love dans sa monographie de 1911 « Some problems of Geodynamics » et développé par Joseph Barrell, qui a écrit une série d’articles sur le concept et a introduit le terme « lithosphère »., Le concept était basé sur la présence d’anomalies gravitationnelles significatives sur la croûte continentale, à partir de laquelle il a déduit qu’il devait exister une couche supérieure solide et solide (qu’il a appelée la lithosphère) au-dessus d’une couche plus faible qui pourrait s’écouler (qu’il a appelée l’asthénosphère). Ces idées ont été développées par Reginald Aldworth Daly en 1940 avec son travail séminal « force et Structure de la Terre. »Ils ont été largement acceptés par les géologues et les géophysiciens. Ces concepts d’une lithosphère forte reposant sur une asthénosphère faible sont essentiels à la théorie de la tectonique des plaques.,
Types
Différents types de lithosphère
La lithosphère peut être divisé en océaniques et de la lithosphère continentale. La lithosphère océanique est associée à la croûte océanique (ayant une densité moyenne d’environ 2,9 grammes par centimètre cube) et existe dans les bassins océaniques. La lithosphère continentale est associée à la croûte continentale (ayant une densité moyenne d’environ 2,7 grammes par centimètre cube) et sous-tend les continents et les étagères continentales.,
lithosphère océanique
la lithosphère océanique se compose principalement de croûte mafique et de manteau ultramafique (péridotite) et est plus dense que la lithosphère continentale. La jeune lithosphère océanique, présente sur les dorsales médio-océaniques, n’est pas plus épaisse que la croûte, mais la lithosphère océanique s’épaissit en vieillissant et s’éloigne de la dorsale médio-océanique. La lithosphère ccéanique la plus ancienne est généralement d’environ 140 km d’épaisseur. Cet épaississement se produit par refroidissement conducteur, qui convertit l’asthénosphère chaude en manteau lithosphérique et fait que la lithosphère océanique devient de plus en plus épaisse et dense avec l’âge., En fait, la lithosphère océanique est une couche limite thermique pour la convection dans le manteau. L’épaisseur de la partie du manteau de la lithosphère océanique peut être approchée comme une couche limite thermique qui s’épaissit comme la racine carrée du temps.
h ∼ 2 κ t {\displaystyle \h\,\sim \,2\,{\sqrt {\kappa t}}\,}
Ici, h {\displaystyle h} est l’épaisseur de l’océanique manteau lithosphère, κ {\displaystyle \kappa } est la diffusivité thermique (environ 10-6 m2/s) pour des roches de silicate, et t {\displaystyle t} est l’âge de la partie de la lithosphère., L’âge est souvent égal à L / V, où L est la distance du centre d’épandage de la dorsale médio-océanique, et V est la vitesse de la plaque lithosphérique.
lithosphère Océanique est moins dense que l’asthénosphère pour quelques dizaines de millions d’années, mais après cela devient de plus en plus dense que l’asthénosphère. Alors que la croûte océanique chimiquement différenciée est plus légère que l’asthénosphère, la contraction thermique de la lithosphère du manteau la rend plus dense que l’asthénosphère., L’instabilité gravitationnelle de la lithosphère océanique mature a pour effet que, dans les zones de subduction, la lithosphère océanique s’enfonce invariablement sous la lithosphère dominante, qui peut être océanique ou continentale. La nouvelle lithosphère océanique est constamment produite dans les dorsales médio-océaniques et est recyclée dans le manteau dans les zones de subduction. En conséquence, la lithosphère océanique est beaucoup plus jeune que la lithosphère continentale: la lithosphère océanique la plus ancienne a environ 170 millions d’années, tandis que certaines parties de la lithosphère continentale ont des milliards d’années.,
lithosphère Subductée
Les études géophysiques menées au début du 21e siècle montrent que de gros morceaux de la lithosphère ont été subductés dans le manteau jusqu’à 2900 km de profondeur près de la limite noyau-manteau, tandis que d’autres « flottent » dans le manteau supérieur. D’autres encore s’enfoncent dans le manteau jusqu’à 400 km mais restent « attachés » à la plaque continentale au-dessus, comme l’étendue de la « tectosphère » proposée par la Jordanie en 1988. La lithosphère de subduction reste rigide (comme en témoignent les tremblements de terre profonds le long de la zone Wadati–Benioff) jusqu’à une profondeur d’environ 600 km (370 mi).,
lithosphère continentale
la lithosphère continentale a une gamme d’épaisseur d’environ 40 km À peut-être 280 km; la partie supérieure ~30 à ~50 km de lithosphère continentale typique est la croûte. La croûte se distingue du manteau supérieur par le changement de composition chimique qui a lieu à la discontinuité de Moho. Les parties les plus anciennes de la lithosphère continentale sous-tendent les cratons, et la lithosphère du manteau y est plus épaisse et moins dense que typique; la densité relativement faible de ces « racines de cratons » du manteau aide à stabiliser ces régions.,
en raison de sa densité relativement faible, la lithosphère continentale qui arrive à une zone de subduction ne peut pas subduire beaucoup plus loin que 100 km (62 mi) avant de refaire surface. En conséquence, la lithosphère continentale n’est pas recyclée dans les zones de subduction comme la lithosphère océanique est recyclée. Au lieu de cela, la lithosphère continentale est une caractéristique presque permanente de la Terre.