Alt du trenger å vite om litosfæren

ANDRZEJ WOJCICKI / Getty Images

Hva er litosfæren innen geologi? Litosfæren er det sprø ytre laget av den faste jorden. Platene til platetektonikk er segmenter av litosfæren. Toppen er lett å se - den er på jordens overflate - men bunnen av litosfæren er i en overgang, som er et aktivt forskningsområde.

Å bøye litosfæren

Litosfæren er ikke helt stiv, men litt elastisk. Den bøyer seg når belastninger legges på den eller fjernes fra den. Istidsbreer er én type belastning. I Antarktis , for eksempel har den tykke iskappen presset litosfæren godt under havoverflaten i dag. I Canada og Skandinavia er litosfæren fortsatt ufleksibel der isbreene smeltet for rundt 10 000 år siden. Her er noen andre typer lasting:

• Bygging av vulkaner
• Avsetning av sediment
• Havnivåstigning
• Dannelse av store innsjøer og reservoarer

Her er andre eksempler på lossing:

• Erosjon av fjell
• Utgraving av kløfter og daler
• Uttørking av store vannforekomster
• Senking av havnivået

Bøyningen av litosfæren fra disse årsakene er relativt liten (vanligvis mye mindre enn en kilometer [km]), men målbar. Vi kan modellere litosfæren ved hjelp av enkel ingeniørfysikk, som om den var en metallbjelke, og få en ide om dens tykkelse. (Dette ble først gjort tidlig på 1900-tallet.) Vi kan også studere oppførselen til seismiske bølger og plassere bunnen av litosfæren på dyp der disse bølgene begynner å avta, noe som indikerer mykere stein.

Disse modellene antyder at litosfæren varierer fra mindre enn 20 kilometer i tykkelse nær midthavsryggene til omtrent 50 km i gamle havområder. Under kontinentene er litosfæren tykkere ... fra rundt 100 til så mye som 350 km.

De samme studiene viser at under litosfæren er et varmere, mykere lag av fast bergart kalt astenosfæren. Bergarten i astenosfæren er tyktflytende snarere enn stiv og deformeres sakte under stress, som kitt. Derfor kan litosfæren bevege seg over eller gjennom astenosfæren under kreftene fra platetektonikken. Dette betyr også at jordskjelvforkastninger er sprekker som strekker seg gjennom litosfæren, men ikke utover den.

Litosfærens struktur

Litosfæren inkluderer skorpe (bergartene på kontinentene og havbunnen) og den øverste delen av mantelen under jordskorpen. Disse to lagene er forskjellige i mineralogi, men veldig like mekanisk. For det meste fungerer de som én tallerken. Selv om mange mennesker refererer til 'skorpeplater', er det mer nøyaktig å kalle dem litosfæriske plater.

Det ser ut til at litosfæren slutter der temperaturen når et visst nivå som forårsaker gjennomsnittlig mantelbergart ( peridotitt ) for å bli for myk. Men det er mange komplikasjoner og antakelser involvert, og vi kan bare si at temperaturen ville vært fra ca 600 C til 1200 C. Mye avhenger av trykk så vel som temperatur, og bergartene varierer i sammensetning på grunn av platetektonisk blanding. Det er nok best å ikke forvente en definitiv grense. Forskere spesifiserer ofte en termisk, mekanisk eller kjemisk litosfære i papirene sine.

Den oseaniske litosfæren er veldig tynn ved spredningssentrene der den dannes, men den vokser seg tykkere med tiden. Når den avkjøles, fryser mer varm stein fra asthenosfæren på undersiden. I løpet av rundt 10 millioner år blir den oseaniske litosfæren tettere enn astenosfæren under den. Derfor er de fleste havplatene klare for subduksjon når det skjer.

Bøye og bryte litosfæren

Kreftene som bøyer og bryter litosfæren kommer for det meste fra platetektonikk.

Der plater kolliderer, synker litosfæren på den ene platen ned i det varme mantel . I den subduksjonsprosessen bøyer platen seg nedover så mye som 90 grader. Når den bøyer seg og synker, sprekker den subdukterende litosfæren omfattende, og utløser jordskjelv i den synkende fjellplaten. I noen tilfeller (som i Nord-California) kan den subdukte delen bryte fullstendig av og synke ned i den dype jorden ettersom platene over den endrer orientering. Selv på store dyp kan den subdukte litosfæren være sprø i millioner av år, så lenge den er relativt kjølig.

Den kontinentale litosfæren kan dele seg, med den nederste delen som brytes av og synker. Denne prosessen kalles delaminering. Skorpedelen av den kontinentale litosfæren er alltid mindre tett enn manteldelen, som igjen er tettere enn astenosfæren under. Tyngdekraft eller dragkrefter fra astenosfæren kan trekke jordskorpen og mantellagene fra hverandre. Delaminering lar den varme mantelen stige og gi smelte under deler av et kontinent, noe som forårsaker utbredt løft og vulkanisme. Steder som Sierra Nevada i California, østlige Tyrkia og deler av Kina blir studert med tanke på delaminering.