litosfera Ziemi obejmuje skorupę ziemską i najwyższy płaszcz, który stanowi twardą i sztywną zewnętrzną warstwę ziemi. Litosfera jest podzielona na płyty tektoniczne. Litosfera jest podbudowywana przez astenosferę, która jest słabszą, gorętszą i głębszą częścią górnego płaszcza., Granica litosfery-Astenosfery jest określona przez różnicę w odpowiedzi na stres: litosfera pozostaje sztywna przez bardzo długie okresy czasu geologicznego, w którym deformuje się elastycznie i przez kruche uszkodzenie, podczas gdy astenosfera deformuje się lepko i mieści napięcie przez odkształcenie plastyczne.
za grubość litosfery uważa się zatem głębokość do izotermy związaną z przejściem między zachowaniami kruchymi a lepkimi., Temperatura, w której oliwin staje się sferoidalny (~1000 °C) jest często używana do Ustawienia tego izotermy, ponieważ oliwin jest na ogół najsłabszym minerałem w górnym płaszczu.
Historia pojęcia
pojęcie litosfery jako silnej warstwy zewnętrznej ziemi zostało opisane przez A. E. H. Love ' a w jego monografii z 1911 roku „Some problems of Geodynamic”, a następnie rozwinięte przez Josepha Barrella, który napisał serię prac na temat tego pojęcia i wprowadził termin „litosfera”., Koncepcja ta opierała się na obecności znaczących anomalii grawitacyjnych nad skorupą kontynentalną, z których wnioskował, że musi istnieć silna, solidna górna warstwa (którą nazwał litosferą) ponad słabszą warstwą, która mogłaby przepływać (którą nazwał astenosferą). Idee te zostały rozszerzone przez Reginalda Aldwortha Daly 'ego w 1940 roku jego przełomową pracą” Strength and Structure of the Earth.”Zostały one szeroko zaakceptowane przez geologów i geofizyków. Te koncepcje silnej litosfery spoczywającej na słabej astenosferze są niezbędne dla teorii tektoniki płyt.,
typy
różne typy litosfery
litosferę można podzielić na litosferę oceaniczną i kontynentalną. Litosfera oceaniczna jest związana ze skorupą oceaniczną (o średniej gęstości około 2,9 grama na centymetr sześcienny) i występuje w basenach oceanicznych. Litosfera kontynentalna jest związana ze skorupą kontynentalną (o średniej gęstości około 2,7 grama na centymetr sześcienny) i leży u podstaw kontynentów i szelfów kontynentalnych.,
litosfera oceaniczna
litosfera oceaniczna składa się głównie ze skorupy maficznej i płaszcza ultramaficznego (perydotytu) i jest gęstsza niż litosfera kontynentalna. Młoda litosfera oceaniczna, spotykana na grzbietach śródoceanicznych, nie jest grubsza od skorupy, ale litosfera oceaniczna zagęszcza się wraz z wiekiem i oddala się od grzbietu śródoceanicznego. Najstarsza litosfera cceaniczna ma zwykle około 140 km grubości. To zagęszczenie następuje przez chłodzenie przewodzące, które przekształca gorącą astenosferę w płaszcz litosferyczny i powoduje, że litosfera oceaniczna staje się coraz grubsza i gęsta z wiekiem., W rzeczywistości litosfera oceaniczna jest termiczną warstwą graniczną konwekcji w płaszczu. Grubość części płaszcza litosfery oceanicznej może być przybliżona jako termiczna warstwa graniczna, która zagęszcza się jako pierwiastek kwadratowy czasu.
H ∼ 2 κ t {\displaystyle \,h\,\sim\, 2\, {\sqrt {\kappa t}}\,}
tutaj H {\displaystyle h} to grubość litosfery płaszcza oceanicznego, κ {\displaystyle\kappa } to dyfuzyjność termiczna (około 10-6 m2/s) dla skał krzemianowych, A T {\displaystyle t} to wiek danej części litosfery., Wiek jest często równy L / V, gdzie L to odległość od centrum rozchodzenia się grzbietu śródoceanicznego, A V to prędkość płyty litosferycznej.
litosfera oceaniczna jest mniej gęsta niż astenosfera przez kilkadziesiąt milionów lat, ale po tym staje się coraz gęstsza niż astenosfera. Podczas gdy chemicznie zróżnicowana skorupa oceaniczna jest lżejsza od astenosfery, skurcz termiczny litosfery płaszcza sprawia, że jest bardziej gęsta niż astenosfera., Niestabilność grawitacyjna dojrzałej litosfery oceanicznej powoduje, że w strefach subdukcji litosfera oceaniczna niezmiennie tonie pod nadrzędną litosferą, która może być oceaniczna lub kontynentalna. Nowa litosfera oceaniczna jest stale produkowana na grzbietach śródoceanicznych i jest zawracana z powrotem do płaszcza w strefach subdukcji. W rezultacie litosfera oceaniczna jest znacznie młodsza od litosfery kontynentalnej: najstarsza litosfera oceaniczna ma około 170 milionów lat, podczas gdy części litosfery kontynentalnej mają miliardy lat.,
litosfera Subdukowana
badania geofizyczne na początku XXI wieku zakładają, że duże fragmenty litosfery zostały subdukowane do płaszcza tak głęboko, jak 2900 km w pobliżu granicy rdzeń-płaszcz, podczas gdy inne „pływają” w górnym płaszczu. Jeszcze inni przyklejają się do płaszcza tak daleko, jak 400 km, ale pozostają „przymocowane” do płyty kontynentalnej powyżej, podobnie do zasięgu „tektosfery” zaproponowanej przez Jordana w 1988 roku. Subdukcja litosfery pozostaje sztywna (o czym świadczą Głębokie trzęsienia ziemi wzdłuż strefy Wadati-Benioff) do głębokości około 600 km (370 mi).,
litosfera kontynentalna
litosfera kontynentalna ma zakres grubości od około 40 km Do być może 280 km; górna ~30 do ~50 km typowej litosfery kontynentalnej jest skorupa. Skorupa odróżnia się od górnego płaszcza zmianą składu chemicznego, która ma miejsce w nieciągłości Moho. Najstarsze części kontynentalnej litosfery leżą u podstaw kraterów, a litosfera płaszcza jest tam grubsza i mniej gęsta niż typowa; stosunkowo niska gęstość takich „korzeni kraterów” pomaga ustabilizować te regiony.,
ze względu na stosunkowo niską gęstość, litosfera kontynentalna, która dociera do strefy subdukcji, nie może subdukcji znacznie dalej niż około 100 km (62 mil) przed wynurzeniem. W rezultacie litosfera kontynentalna nie jest poddawana recyklingowi w strefach subdukcji, tak jak litosfera oceaniczna jest poddawana recyklingowi. Zamiast tego kontynentalna litosfera jest prawie stałą cechą Ziemi.