Что такое литосфера в области геологии? Литосфера – это хрупкий внешний слой твердой Земли. Плиты тектоники плит – это сегменты литосферы. Его вершину легко увидеть – она находится на поверхности Земли, – но основание литосферы находится в переходном состоянии, что является активной областью исследований.
Изгибание литосферы
Литосфера не совсем жесткая, но немного эластичная. Он прогибается, когда на него кладут или снимают нагрузки. Ледники ледникового периода – это один из видов нагрузки. В Антарктиде, например, толстая ледяная шапка сегодня подтолкнула литосферу значительно ниже уровня моря. В Канаде и Скандинавии литосфера все еще не сгибается там, где ледники таяли около 10 000 лет назад. Вот еще несколько типов нагрузки:
- Строительство вулканов
- Отложение наносов
- Повышение уровня моря
- Образование больших озер и водохранилищ
Вот другие примеры разгрузки:
- Эрозия гор
- Раскопки каньонов и долин
- Высыхание крупных водоемов
- Понижение уровня моря
Изгиб литосферы от этих причин относительно невелики (обычно намного меньше километра [км]), но измеримы. Мы можем смоделировать литосферу с помощью простой инженерной физики, как если бы это была металлическая балка, и получить представление о ее толщине. (Впервые это было сделано в начале 1900-х годов.) Мы также можем изучить поведение сейсмических волн и разместить основание литосферы на глубинах, где эти волны начинают замедляться, указывая на более мягкую породу.
Эти модели предполагают, что толщина литосферы колеблется от менее 20 километров у срединно-океанических хребтов до примерно 50 км в старых океанических регионах. Под континентами литосфера толще … примерно от 100 до 350 км.
Эти же исследования показывают, что под литосферой более горячая , более мягкий слой твердой породы, названный астеносферой. Порода астеносферы скорее вязкая, чем жесткая, и медленно деформируется под действием напряжения, как замазка. Следовательно, литосфера может перемещаться поперек или через астеносферу под действием тектоники плит. Это также означает, что разломы землетрясений – это трещины, которые проходят через литосферу, но не за ее пределы.
Структура литосферы
Литосфера включает кору (породы континентов и дно океана) и самую верхнюю часть мантия под корой. Эти два слоя различны по минералогии, но очень похожи механически. По большей части они действуют как одна тарелка. Хотя многие люди называют «плитами земной коры», правильнее называть их литосферными плитами..
Похоже, литосфера заканчивается там, где температура достигает определенного уровня, из-за которого средняя мантийная порода (перидотит) становится слишком мягкой. Но здесь есть много сложностей и предположений, и мы можем только сказать, что температура будет примерно от 600 C до 1200 C. Многое зависит от давления, а также от температуры, и породы различаются по составу из-за тектонического перемешивания плит. Вероятно, лучше не ожидать четкой границы. Исследователи часто указывают в своих статьях термическую, механическую или химическую литосферу.
Океаническая литосфера очень тонкая в центрах спрединга, где она формируется, но становится толще с течением времени. По мере остывания более горячая порода из астеносферы замерзает на ее нижней стороне. В течение примерно 10 миллионов лет океаническая литосфера становится плотнее, чем находящаяся под ней астеносфера. Следовательно, большинство океанических плит готовы к субдукции, когда это произойдет.
Изгиб и разрыв литосферы
Силы, которые изгиб и разрушение литосферы происходят в основном из-за тектоники плит.
Там, где плиты сталкиваются, литосфера на одной плите опускается в горячую мантию. В этом процессе субдукции пластина изгибается вниз на 90 градусов. По мере того как она изгибается и опускается, субдуцирующая литосфера сильно трескается, вызывая землетрясения в опускающейся каменной плите. В некоторых случаях (например, в северной Калифорнии) субдуцированная часть может полностью отломиться, погрузившись в глубины Земли, когда плиты над ней меняют свою ориентацию. Даже на больших глубинах субдуцированная литосфера может быть хрупкой в течение миллионов лет, пока она относительно прохладна.
Континентальная литосфера может расколоться с нижняя часть отламывается и опускается. Этот процесс называется расслаиванием. Коровая часть континентальной литосферы всегда менее плотная, чем мантийная часть, которая, в свою очередь, более плотная, чем нижележащая астеносфера. Гравитация или силы сопротивления астеносферы могут разъединять слои земной коры и мантии. Расслоение позволяет горячей мантии подниматься и таять под частями континента, вызывая повсеместное поднятие и вулканизм. Такие места, как Сьерра-Невада в Калифорнии, восточная Турция и некоторые части Китая изучаются с учетом расслоения.