Viss, kas jums jāzina par litosfēru

ANDRZEJ WOJCICKI / Getty Images

Kas ir litosfēra ģeoloģijas jomā? Litosfēra ir cietās Zemes trauslais ārējais slānis. Plāksnes no plātņu tektonika ir litosfēras segmenti. Tās virsotne ir viegli saskatāma — tā atrodas uz Zemes virsmas, taču litosfēras pamatne atrodas pārejas posmā, kas ir aktīva pētniecības joma.

Litosfēras locīšana

Litosfēra nav pilnīgi stingra, bet nedaudz elastīga. Tas izliecas, kad uz tā tiek uzliktas vai noņemtas slodzes. Ledus laikmeta ledāji ir viens no slodzes veidiem. In Antarktīda , piemēram, biezā ledus cepure šodien ir nospiedusi litosfēru krietni zem jūras līmeņa. Kanādā un Skandināvijā litosfēra joprojām ir nelokāma vietā, kur ledāji izkusa pirms aptuveni 10 000 gadu. Šeit ir daži citi iekraušanas veidi:

• Vulkānu celtniecība
• Nogulumu nogulsnēšanās
• Jūras līmeņa celšanās
• Lielu ezeru un ūdenskrātuvju veidošanās

Šeit ir citi izkraušanas piemēri:

• Kalnu erozija
• Kanjonu un ieleju rakšana
• Lielu ūdenstilpju izžūšana
• Jūras līmeņa pazemināšanās

Litosfēras izliece no šiem cēloņiem ir salīdzinoši neliela (parasti daudz mazāka par kilometru [km]), bet izmērāma. Mēs varam modelēt litosfēru, izmantojot vienkāršu inženierfiziku, it kā tā būtu metāla sija, un gūt priekšstatu par tās biezumu. (Pirmo reizi tas tika darīts 1900. gadu sākumā.) Mēs varam arī izpētīt seismisko viļņu uzvedību un novietot litosfēras pamatni dziļumos, kur šie viļņi sāk palēnināties, norādot uz mīkstāku iežu.

Šie modeļi liecina, ka litosfēras biezums svārstās no mazāk nekā 20 kilometriem pie okeāna vidus grēdām līdz aptuveni 50 km vecajos okeāna reģionos. Zem kontinentiem litosfēra ir biezāka ... no aptuveni 100 līdz pat 350 km.

Šie paši pētījumi liecina, ka zem litosfēras ir karstāks, mīkstāks cieto iežu slānis, ko sauc par astenosfēru. Astenosfēras iezis ir viskozs, nevis stingrs un sprieguma ietekmē lēnām deformējas, piemēram, tepe. Tāpēc litosfēra plākšņu tektonikas spēku ietekmē var pārvietoties pāri astenosfērai vai caur to. Tas arī nozīmē, ka zemestrīces defekti ir plaisas, kas stiepjas cauri litosfērai, bet ne tālāk.

Litosfēras struktūra

Litosfērā ietilpst garoza (kontinentu ieži un okeāna dibens) un mantijas augšējā daļa zem garozas. Šie divi slāņi ir atšķirīgi mineraloģija, bet ļoti līdzīgi mehāniski. Lielākoties tie darbojas kā viena plāksne. Lai gan daudzi cilvēki atsaucas uz “garozas plāksnēm”, precīzāk tās ir saukt par litosfēras plāksnēm.

Šķiet, ka litosfēra beidzas tur, kur temperatūra sasniedz noteiktu līmeni, kas izraisa vidējo mantijas iežu ( peridotīts ) augt pārāk mīksts. Taču ir daudz sarežģījumu un pieņēmumu, un mēs varam tikai teikt, ka temperatūra būtu no aptuveni 600 C līdz 1200 C. Daudz kas ir atkarīgs no spiediena, kā arī no temperatūras, un iežu sastāvs atšķiras, pateicoties plātņu tektoniskajai sajaukšanai. Visticamāk, labāk nav sagaidīt noteiktu robežu. Pētnieki savos dokumentos bieži norāda termisko, mehānisko vai ķīmisko litosfēru.

Okeāna litosfēra izplatīšanās centros, kur tā veidojas, ir ļoti plāna, taču laika gaitā tā kļūst biezāka. Atdziestot, tā apakšpusē sasalst vairāk karstu iežu no astenosfēras. Apmēram 10 miljonu gadu laikā okeāna litosfēra kļūst blīvāka nekā zem tās esošā astenosfēra. Tāpēc lielākā daļa okeāna plātņu ir gatavas subdukcijai, kad vien tas notiek.

Litosfēras saliekšana un laušana

Spēki, kas saliek un salauž litosfēru, galvenokārt nāk no plātņu tektonikas.

Vietās, kur plātnes saduras, litosfēra uz vienas plāksnes nogrimst karstumā mantija . Šajā subdukcijas procesā plāksne noliecas uz leju pat par 90 grādiem. Tai liecoties un grimstot, subduktīvā litosfēra plaši plaisā, izraisot zemestrīces lejupejošā klints plātnē. Dažos gadījumos (piemēram, Kalifornijas ziemeļos) pakļautā daļa var pilnībā atrauties, iegrimstot Zemes dziļumā, jo plāksnes virs tās maina savu orientāciju. Pat lielā dziļumā subduktīvā litosfēra var būt trausla miljoniem gadu, ja vien tā ir salīdzinoši vēsa.

Kontinentālā litosfēra var sadalīties, apakšējai daļai nolūstot un nogrimstot. Šo procesu sauc par atslāņošanos. Kontinentālās litosfēras garozas daļa vienmēr ir mazāk blīva nekā mantijas daļa, kas savukārt ir blīvāka nekā apakšā esošā astenosfēra. Gravitācijas vai vilkšanas spēki no astenosfēras var atdalīt garozas un mantijas slāņus. Atslāņošanās ļauj karstajai mantijai pacelties un izdalīt kausējumu zem kontinenta daļām, izraisot plašu pacēlumu un vulkānismu. Tādas vietas kā Kalifornijas Sjerranevada, Turcijas austrumi un Ķīnas daļas tiek pētītas, paturot prātā atslāņošanos.