Στον τομέα της γεωλογίας, ποια είναι η λιθόσφαιρα; Η λιθόσφαιρα είναι το εύθραυστο εξωτερικό στρώμα της στερεάς Γης. Οι πλάκες του τεκτονικές πλάκες είναι τμήματα της λιθόσφαιρας. Η κορυφή του είναι εύκολο να δει - είναι στην επιφάνεια της Γης - αλλά η βάση της λιθόσφαιρας είναι σε μια μετάβαση, η οποία είναι ένας ενεργός χώρος έρευνας.
Ευθυγράμμιση της λιθόσφαιρας
Η λιθόσφαιρα δεν είναι τελείως άκαμπτη, αλλά ελαφρώς ελαστική. Καμπυλώνει όταν τοποθετούνται φορτία ή αφαιρούνται από αυτό. Οι παγετώνες παγετώνων είναι ένας τύπος φορτίου. Σε Ανταρκτική, για παράδειγμα, το παχύ παγωμένο κάλυμμα έχει ωθήσει τη λιθόσφαιρα πολύ κάτω από το επίπεδο της θάλασσας σήμερα. Στον Καναδά και τη Σκανδιναβία, η λιθόσφαιρα εξακολουθεί να είναι δυσπρόσιτη όπου οι παγετώνες λειώθηκαν περίπου 10.000 χρόνια πριν. Ακολουθούν ορισμένοι άλλοι τύποι φόρτωσης:
- Κατασκευή ηφαιστείων
- Απόθεση ιζημάτων
- Αύξηση της στάθμης της θάλασσας
- Σχηματισμός μεγάλων λιμνών και δεξαμενών
Ακολουθούν άλλα παραδείγματα εκφόρτωσης:
- Διάβρωση των βουνών
- Ανασκαφή φαραγγιών και κοιλάδων
- Ξήρανση μεγάλων υδάτινων σωμάτων
- Μείωση της στάθμης της θάλασσας
Η κάμψη της λιθόσφαιρας από αυτά τα αίτια είναι σχετικά μικρή (συνήθως πολύ μικρότερη από ένα χιλιόμετρο [km]), αλλά μετρήσιμη. Μπορούμε να μοντελοποιήσουμε τη λιθόσφαιρα χρησιμοποιώντας απλή μηχανική φυσική, σαν να ήταν μια μεταλλική δέσμη, και να πάρετε μια ιδέα για το πάχος της. (Αυτό έγινε για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1900). Μπορούμε επίσης να μελετήσουμε τη συμπεριφορά των σεισμικών κυμάτων και να βάσουμε τη βάση της λιθόσφαιρας σε βάθη όπου αυτά τα κύματα αρχίζουν να επιβραδύνουν, υποδεικνύοντας πιο μαλακό βράχο.
Αυτά τα μοντέλα υποδηλώνουν ότι η λιθόσφαιρα κυμαίνεται από λιγότερο από 20 χιλιόμετρα σε πάχος κοντά στις ακτές του μέσου ωκεανού σε περίπου 50 χιλιόμετρα στις παλαιές ωκεάνιες περιοχές. Κάτω από τις ηπείρους η λιθόσφαιρα είναι παχύτερη... από περίπου 100 έως και 350 χλμ.
Αυτές οι ίδιες μελέτες δείχνουν ότι κάτω από τη λιθόσφαιρα είναι ένα θερμότερο, μαλακότερο στρώμα από στερεό βράχο που ονομάζεται αστενόσφαιρα. Ο βράχος της αστενόσφαιρας είναι παχύρρευστος και όχι άκαμπτος και παραμορφώνεται αργά κάτω από το στρες, όπως το στόκο. Ως εκ τούτου, η λιθόσφαιρα μπορεί να κινηθεί κατά ή μέσω της ασηνόσφαιρας κάτω από τις δυνάμεις της τεκτονικής πλάκας. Αυτό σημαίνει επίσης ότι τα σφάλματα σεισμού είναι ρωγμές που εκτείνονται μέσα από τη λιθόσφαιρα, αλλά όχι πέρα από αυτήν.
Δομή λιθοσφαίρας
Η λιθόσφαιρα περιλαμβάνει το κρούστα (τα βράχια των ηπείρων και του ωκεάνιου δαπέδου) και το ανώτατο τμήμα του μανδύα κάτω από το φλοιό. Αυτά τα δύο στρώματα είναι διαφορετικά στην ορυκτολογία αλλά πολύ παρόμοια μηχανικά. Ως επί το πλείστον, ενεργούν ως ένα πιάτο. Αν και πολλοί άνθρωποι αναφέρονται σε "πλάκες κρούστας", είναι πιο ακριβές να τους ονομάζουμε λιθοσφαιρικές πλάκες.
Φαίνεται ότι η λιθόσφαιρα τελειώνει όταν η θερμοκρασία φθάνει σε ένα ορισμένο επίπεδο που προκαλεί μέση πέτρα μανδύα (περιδοτίτη) να αναπτυχθεί πολύ μαλακό. Υπάρχουν όμως πολλές περιπλοκές και παραδοχές και μπορούμε μόνο να πούμε ότι η θερμοκρασία θα είναι από περίπου 600 C έως 1200 C. Πολλά εξαρτώνται από την πίεση και τη θερμοκρασία, και τα πετρώματα ποικίλλουν στη σύνθεση λόγω της πλάκας-τεκτονικής ανάμειξης. Είναι ίσως καλύτερο να μην περιμένουμε ένα οριστικό όριο. Οι ερευνητές συχνά προσδιορίζουν μια θερμική, μηχανική ή χημική λιθόσφαιρα στα χαρτιά τους.
Η ωκεάνια λιθόσφαιρα είναι πολύ λεπτή στα κέντρα διασποράς όπου σχηματίζεται, αλλά μεγαλώνει με το χρόνο. Καθώς δροσίζει, περισσότερο ζεστό βράχο από την αστενόσφαιρα παγώνει στην κάτω πλευρά του. Κατά τη διάρκεια περίπου 10 εκατομμυρίων ετών, η ωκεάνια λιθόσφαιρα γίνεται πυκνότερη από την ασηνόσφαιρα κάτω από αυτήν. Ως εκ τούτου, οι περισσότερες ωκεάνιες πλάκες είναι έτοιμες για υποβιβασμό όποτε συμβαίνει.
Κάμψη και σπάσιμο της λιθόσφαιρας
Οι δυνάμεις που λυγίζουν και σπάζουν τη λιθόσφαιρα προέρχονται κυρίως από την τεκτονική πλάκας.
Όταν οι πλάκες συγκρούονται, η λιθόσφαιρα σε μια πλάκα βυθίζεται κάτω στο καυτό μανδύας. Σε αυτή τη διαδικασία υποπίεσης, η πλάκα κάμπτεται προς τα κάτω έως και 90 μοίρες. Καθώς κάμπτεται και καταβυθίζεται, η υποτελούμενη λιθόσφαιρα σπάει εκτεταμένα, προκαλώντας σεισμούς στην κατώτερη πλάκα πετρωμάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις (όπως στη βόρεια Καλιφόρνια) το υποβιβασμένο τμήμα μπορεί να σπάσει τελείως, βυθίζοντας στη βαθιά Γη, καθώς οι πλάκες πάνω από αυτό αλλάζουν τον προσανατολισμό τους. Ακόμη και σε μεγάλα βάθη, η υποβαθμισμένη λιθόσφαιρα μπορεί να είναι εύθραυστη για εκατομμύρια χρόνια, εφόσον είναι σχετικά δροσερή.
Η ηπειρωτική λιθόσφαιρα μπορεί να χωριστεί, με το κάτω μέρος να σπάει και να βυθίζεται. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αποκόλληση. Το κοραλλιογενές τμήμα της ηπειρωτικής λιθόσφαιρας είναι πάντα λιγότερο πυκνό από το τμήμα του μανδύα, το οποίο με τη σειρά του είναι πυκνότερο από την κάτω ασηνόσφαιρα. Η βαρύτητα ή οι δυνάμεις που μετακινούνται από την αστενόσφαιρα μπορούν να τραβήξουν τα στρώματα του κρούστας και του μανδύα. Η αποκόλληση επιτρέπει την αύξηση του θερμού μανδύα και την απόδοσή του κάτω από τα τμήματα μιας ηπείρου, προκαλώντας ευρεία ανάκαμψη και ηφαιστειακή κίνηση. Τοποθεσίες όπως η Σιέρα Νεβάδα της Καλιφόρνιας, η ανατολική Τουρκία και τμήματα της Κίνας μελετώνται με αποφλοίωση.