jordens litosfär innehåller skorpan och den översta manteln, som utgör jordens hårda och styva yttre skikt. Litosfären är indelad i tektoniska plattor. Litosfären ligger bakom asthenosfären som är den svagare, varmare och djupare delen av den övre manteln., Litosfären-asthenosfären gränsen definieras av en skillnad som svar på stress: litosfären förblir styv under mycket långa perioder av geologisk tid där den deformeras elastiskt och genom sprött misslyckande, medan asthenosfären deformeras viscously och rymmer stam genom plastisk deformation.
litosfärens tjocklek anses således vara djupet till isotermen i samband med övergången mellan skört och visköst beteende., Temperaturen vid vilken olivin blir duktil (~1000 °C) används ofta för att ställa in denna isoterm eftersom olivin i allmänhet är det svagaste mineralet i den övre manteln.
konceptets historia
litosfärens koncept som jordens starka yttre lager beskrevs av A. E. H. Love i hans 1911 monografi ”några problem med geodynamik” och vidareutvecklades av Joseph Barrell, som skrev en serie papper om konceptet och introducerade termen ”litosfär”., Konceptet baserades på förekomsten av betydande gravitations anomalier över kontinentala skorpa, från vilken han drog slutsatsen att det måste finnas ett starkt, fast övre skikt (som han kallade litosfären) ovanför ett svagare skikt som kunde flöda (som han kallade asthenosfären). Dessa idéer utökades av Reginald Aldworth Daly 1940 med sitt seminalarbete ” styrka och struktur av jorden.”De har allmänt accepterats av geologer och geofysiker. Dessa begrepp av en stark litosfär som vilar på en svag astenosfär är väsentliga för teorin om platttektonik.,
typer
olika typer av litosfär
litosfären kan delas in i oceanisk och kontinental litosfär. Oceanisk litosfär är associerad med havskorpa (med en genomsnittlig densitet på ca 2,9 gram per kubikcentimeter) och finns i havsbassängerna. Continental litosphere är associerad med continental crust (med en genomsnittlig densitet på ca 2,7 gram per kubikcentimeter) och ligger till grund för kontinenterna och kontinentala shelfs.,
oceanisk litosfär
oceanisk litosfär består huvudsakligen av mafisk skorpa och ultramafisk mantel (peridotit) och är tätare än kontinental litosfär. Unga oceaniska litosfären, som finns i mitten av havet åsar, är inte tjockare än skorpan, men oceaniska litosfären tjocknar när den åldras och rör sig bort från mitten av havet åsen. Den äldsta cceanic litosfären är vanligtvis ca 140 km tjock. Denna förtjockning sker genom ledande kylning, som omvandlar varm astenosfär till litosfärisk mantel och orsakar oceaniska litosfären att bli allt tjock och tät med åldern., Faktum är att oceanisk litosfär är ett termiskt gränsskikt för konvektionen i manteln. Tjockleken på manteldelen av oceaniska litosfären kan approximeras som ett termiskt gränsskikt som tjocknar som kvadratroten av tiden.
h 2 κ t {\displaystyle \,H\,\sim \,2\,{\sqrt {\kappa t}}\,}
här är H {\displaystyle H} tjockleken på den oceaniska mantellitosfären, κ {\displaystyle \ kappa } är den termiska diffusiviteten (cirka 10-6 m2 / s) för silikatstenar och t {\displaystyle t} är åldern för den givna delen av litosfären., Åldern är ofta lika med L / V, där L är avståndet från spridningscentret i mitten av oceanic åsen, och V är hastigheten hos den litosfäriska plattan.
oceaniska litosfären är mindre tät än astenosfären för några tiotals miljoner år men efter detta blir allt tätare än astenosfären. Medan kemiskt differentierad havskorpa är lättare än asthenosfären, gör termisk sammandragning av mantellitosfären det tätare än asthenosfären., Den gravitationella instabiliteten hos mogna oceaniska litosfären har effekten att vid subduktionszoner sjunker oceaniska litosfären alltid under den överordnade litosfären, som kan vara oceaniska eller kontinentala. Nya oceaniska litosfären produceras ständigt vid mid-ocean åsar och återvinns tillbaka till manteln vid subduktionszoner. Som ett resultat är oceanisk litosfär mycket yngre än kontinental litosfär: den äldsta oceaniska litosfären är cirka 170 miljoner år gammal, medan delar av den kontinentala litosfären är miljarder år gamla.,
Subducerad litosfär
geofysiska studier i början av 2000-talet innebär att stora bitar av litosfären har subducerats i manteln så djupt som 2900 km till nära kärnmantelgränsen, medan andra ”flyter” i den övre manteln. Men andra sticker ner i manteln så långt som 400 km men förblir ”fästa” på kontinentalplattan ovan, liknande omfattningen av” tektosfären ” som föreslagits av Jordanien 1988. Subducerande litosfär förblir stel (vilket framgår av djupa jordbävningar längs Wadati-Benioff-zonen) till ett djup av ca 600 km.,
Continental lithosphere
Continental lithosphere har en tjocklek från ca 40 km till kanske 280 km; den övre ~ 30 till ~ 50 km typiska kontinentala litosfären är skorpa. Skorpan skiljer sig från den övre manteln genom förändringen i kemisk sammansättning som sker vid Moho-diskontinuiteten. De äldsta delarna av kontinentala litosfären ligger till grund för cratons, och mantellitosfären är tjockare och mindre tät än typisk; den relativt låga densiteten hos sådana mantel ”rötter av cratons” hjälper till att stabilisera dessa regioner.,
på grund av dess relativt låga densitet kan kontinental litosfär som anländer till en subduktionszon inte subduktera mycket längre än ca 100 km före resurfacing. Som ett resultat återvinns inte kontinental litosfär vid subduktionszoner som oceanisk litosfär återvinns. I stället är kontinental litosfär en nästan permanent egenskap hos jorden.