Літосфера – це шар Землі, який ми називаємо домом.
Літосфера – це зовнішній шар Землі, що складається з кори та крихкої частини верхньої мантії. Термін літосфера походить від грецьких слів «lithos», що означає камінь, і «sphaira», що означає куля.
За даними Геологічного товариства затиснута між атмосферою вгорі та астеносферою внизу, літосфера може досягати глибини до 190 миль (300 кілометрів) .
На межі літосфери та астеносфери — коли температура досягає 2400 градусів за Фаренгейтом (1300 градусів за Цельсієм) — гірські породи набувають в’язку природу і течуть, хоча й дуже повільно. Скелі залишаються твердими через високий тиск, спричинений милями мантії та кори над ними, але швидкість переміщення становить один-два дюйми (2,5-5 сантиметрів) на рік. Ця зміна пластичності — здатності матеріалу деформуватися або розтягуватися під напругою — позначає межу між літосферою та астеносферою у верхній мантії.
Постійний рух літосфери по астеносфері «ковзання» спричинив її фрагментацію на кілька великих секцій, які називаються тектонічними плитами.
Літосферу можна розділити на два види: океанічну і континентальну.
Океанська кора є відносно тонкою та щільною, повідомляє Sciencing.com. Океанська кора в основному складається з базальтових порід, багатих кремнеземом і магнієм. За даними Геологічного товариства, його товщина коливається від кількох миль у центрах поширення океану, таких як Серединно-Атлантичний хребет, до 60–90 миль (100–150 км) під зрілими океанськими басейнами.
З іншого боку, континентальна кора в основному складається з гранітних порід, багатих кремнеземом і алюмінієм, і може досягати товщини до 190 миль (300 км). Континенти знаходяться вище, ніж дно океану, тому що континентальна кора менш щільна, ніж океанічна, і тому «плаває» вище на мантії .
ЛІТОСФЕРА І ТЕКТОНІКА ПЛИТ
Літосфера розділена на ділянки, відомі як тектонічні плити. За даними Геологічного товариства, існує сім великих плит і вісім плит. Земля є унікальною в цьому відношенні, нам ще належить знайти іншу планету, яка має літосферу, розділену на справжні плити, згідно з Інститутом Місяця та Планет.
Астеносфера діє як мастило для плит літосферних плит, дозволяючи їм ковзати, натикатися та тертися одна об одну, що призводить до геологічних подій, таких як виверження вулканів і землетруси.
Тектоніка плит також відповідає за деякі з найяскравіших форм рельєфу на Землі, такі як Гімалаї, які простягаються на 1800 миль (2900 км) уздовж кордону Індії та Тибету. За даними Геологічної служби Сполучених Штатів колосальний гірський хребет утворився 40-50 мільйонів років тому, коли Індійська та Євразійська плити зіткнулися .
За даними (NOAA), великі океанічні хребти, такі як Серединно-Атлантичний хребет, утворюються на розбіжних кордонах плит — коли дві тектонічні плити віддаляються від кожної. Коли розплавлена порода тече через астеносферу на морське дно, це створює великі базальтові виверження. Коли плити розходяться, утворюється нове океанське дно, і плити продовжують розсуватися. Коли океанічна плита стикається з «легшою» плитою, як-от континентальна, вона занурюється під неї в процесі, який називається субдукцією, повідомляє Sciencing.com. Тектонічні плити, ймовірно, виникли дуже рано за 4,6 мільярдів років історії нашої планети, і з тих пір вони грають у сповільнену гру в бампери.
ЗВІДКИ МИ ЗНАЄМО, ЩО ТУТ ЛІТОСФЕРА ТА АСТЕНОСФЕРА?
Ми знаємо, що літосфера існує, тому що це місце, де ми живемо, і ми можемо бачити прямі наслідки тектоніки плит через вражаючі вулкани та високі гірські хребти. Але як ми знаємо, що відбувається під поверхнею?
Землетруси та сейсмічні хвилі можуть розповісти нам багато про надра Землі, зокрема про розташування літосфери та астеносфери.
За даними Колумбійського університету, під час землетрусу первинна (P) і вторинна (S) хвилі поширюються надрами Землі . Спеціальні станції, розташовані по всьому світу, виявляють ці хвилі та записують їхні швидкості, що багато розповість вченим про склад, температуру та тиск матеріалу, через який пройшли хвилі.
Сейсмічні хвилі поширюються швидше через щільний матеріал, як-от тверде каміння, і сповільнюються в рідинах. На глибині приблизно від 60 до 90 миль (100-250 км) сейсмічні хвилі починають сповільнюватися, вказуючи на те, що вони увійшли в частково розплавлену (приблизно 1%) зону — астеносферу. Гірські породи в сейсмічній зоні низьких швидкостей — астеносфері — частково плавляться або через підвищення температури, або через зниження тиску. За даними Геологічного товариства, таке часткове танення частіше спостерігається в гарячих точках і на кордонах плит.
Земна кора і літосфера
Тектонічні плити Землі складають літосферу, тому неможливо досягти належного розуміння тектоніки плит без посилання на літосферу, а це вимагає розуміння її суттєвої відмінності від земної кори.
У підручниках є неправильне використання обох термінів – особливо поширеним є використання “земної кори”, на відміну від “літосферних” плит – і це сприяло широкому плутанині та непорозумінню. Проблема, з якою доводиться стикатися вчителям і, якщо вже на те пішло, авторам шкільних підручників, полягає в тому, що геологам потрібно використовувати дві різні концепції нашарування всередині зовнішньої частини Землі, щоб зрозуміти та пояснити геологічні процеси – складове шарування (кора, мантія) і механічне нашарування (літосфера, астеносфера).
Чим кора відрізняється від літосфери?
Земна кора (континентальна чи океанічна) — це тонкий шар особливого хімічного складу, що покриває верхню ультраосновну мантію. Основа земної кори сейсмологічно визначається розривом Мохоровичіча, або Мохо. Океанічна і континентальна кора утворені абсолютно різними геологічними процесами: перша зазвичай має товщину 6 – 7 км, друга – близько 35 – 40 км.
Літосфера – це твердий зовнішній шар Землі, якого вимагає теорія тектонічних плит. Вона відрізняється від основної астеносфери своїми механічними (або реологічними, тобто «текучими») властивостями, а не хімічним складом. Під впливом низької інтенсивності тривалих навантажень, які спричиняють тектонічні рухи плит, літосфера реагує, по суті, як тверда оболонка, тоді як астеносфера поводиться як рідина з високою в’язкістю.
Слабші механічні властивості астеносфери пояснюються тим фактом, що в цій частині верхньої мантії температури лежать близько до температури плавлення (з локальним частковим плавленням, що викликає утворення магми). Підстава літосфери умовно визначається як ізотерма 1300 C, оскільки мантійні породи нижче цієї температури є достатньо холодними, щоб поводитися жорстко.
Літосфера включає кору (материкову чи океанічну) і саму верхню частину верхньої мантії. Він тоншає до кількох кілометрів у центрах поширення океану, потовщується приблизно до 100-150 км під більш старими частинами океанських басейнів і має товщину до 250-300 км під континентальним щитом. Таким чином, хоча кора є невід’ємною частиною літосфери, літосфера в основному складається з мантійних порід. Ось чому автори іноді стверджують, що літосфера є самою верхньою частиною мантії, – вони ігнорують тонку оболонку гірських порід.
Сейсмологічні дані для літосфери та астеносфери
Лінійні моделі магнітних аномалій в океанічних басейнах були визнані на початку 1960-х років доказом поширення морського дна, і це проклало шлях для розвитку теорії тектонічних плит, замінивши попередню теорію дрейфу континентів. Нова теорія уточнила вимогу про наявність зовнішнього твердого шару Землі (літосфери), відокремленого від нижнього шару меншої міцності (астеносфери).
Гіпотезу про те, що Земля має астеносферу, можна перевірити шляхом експериментального пошуку шару з фізичними властивостями, пов’язаними з його низькою міцністю. Оскільки модуль зсуву матеріалу зменшується з наближенням до температури його плавлення, астеносфера повинна затримувати проходження S-хвиль землетрусу, швидкість яких прямо пропорційна модулю зсуву матеріалу, через який вона рухається. Таким чином, наявність сейсмологічного низькошвидкісного шару (LVL) або зони (LVZ) поблизу верхньої частини мантії свідчить про астеносферу. Докази є особливо переконливими, оскільки S-хвилі, які більш чутливі до переважного модуля зсуву, ніж P-хвилі, уповільнюються більшою мірою, ніж останні. Зона низьких швидкостей набагато краще розвинена під океанічними басейнами, ніж під континентальними щитами, де іноді вона майже не розвинена. Отже, океанічна літосфера набагато краще визначається сейсмологічно, ніж континентальна літосфера.
Однак профілі швидкості-глибини у верхній мантії Землі не визначають точно верхню та нижню частини зон жорсткої та в’язкої поведінки, оскільки зони повинні мати перехідні межі.
