Kas ir litosfēra ģeoloģijas jomā? Litosfēra ir ciets zemes trauslais ārējais slānis. Šķīvji plākšņu tektonika ir litosfēras segmenti. Tā augšdaļu ir viegli redzēt - tas atrodas uz Zemes virsmas -, bet litosfēras pamatne atrodas pārejā, kas ir aktīva izpētes zona.
Litosfēras lokanība
Litosfēra nav pilnīgi stingra, bet nedaudz elastīga. Tas saliecas, kad tam tiek uzliktas vai noņemtas kravas. Ledus laikmeta ledāji ir viena veida krava. Iekšā Antarktīda, piemēram, biezais ledus vāciņš mūsdienās ir nospiedis litosfēru krietni zem jūras līmeņa. Kanādā un Skandināvijā litosfēra joprojām atslāņojas, kur ledāji izkusa pirms apmēram 10 000 gadiem. Šeit ir daži citi iekraušanas veidi:
- Vulkānu celtniecība
- Nogulšņu nogulsnēšanās
- Celšanās jūras līmenī
- Lielu ezeru un rezervuāru veidošanās
Šeit ir citi izkraušanas piemēri:
- Kalnu erozija
- Kanjonu un ieleju rakšana
- Lielu ūdenstilpņu izžūšana
- Jūras līmeņa pazemināšanās
Litosfēras lokanība no šiem cēloņiem ir salīdzinoši neliela (parasti tā ir daudz mazāka par kilometru [km]), taču ir mērāma. Mēs varam modelēt litosfēru, izmantojot vienkāršu inženierfiziku, it kā tā būtu metāla sija, un gūt priekšstatu par tās biezumu. (Pirmoreiz tas tika izdarīts 1900. gadu sākumā.) Mēs varam arī izpētīt seismisko viļņu izturēšanos un novietot litosfēras pamatni dziļumā, kur šie viļņi sāk palēnināties, norādot uz mīkstāku iežu.
Šie modeļi liek domāt, ka litosfēra svārstās no mazāk nekā 20 kilometru biezuma netālu no okeāna vidusdaļas līdz aptuveni 50 km biezam vecam okeāna reģionam. Zem kontinentiem litosfēra ir biezāka... no aptuveni 100 līdz pat 350 km.
Šie paši pētījumi rāda, ka zem litosfēras ir karstāks, mīkstāks cietā ieža slānis, ko sauc par asthenosfēru. Astenosfēras iezis ir viskozs, nevis stingrs un stresa ietekmē lēnām deformējas, piemēram, špakteles. Tāpēc litosfēra var pārvietoties pa astenosfēru vai caur to, izmantojot plāksnes tektonikas spēkus. Tas nozīmē arī to, ka zemestrīces kļūdas ir plaisas, kas sniedzas cauri litosfērai, bet ne tālāk par to.
Litosfēras uzbūve
Litosfērā ietilpst garoza (kontinentu klintis un okeāna dibens) un mantijas augšējā daļa zem garozas. Šie divi slāņi mineraloģijā atšķiras, bet mehāniski ir ļoti līdzīgi. Lielākoties tie darbojas kā viena plāksne. Lai gan daudzi cilvēki atsaucas uz “garozas plāksnēm”, precīzāk ir tos saukt par litosfēras plāksnēm.
Šķiet, ka litosfēra beidzas tur, kur temperatūra sasniedz noteiktu līmeni, kas izraisa vidējo mantijas iežu (peridotite), lai izaugtu pārāk mīksta. Bet tajā ir iesaistīti daudzi sarežģījumi un pieņēmumi, 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 mainās plāksnes-tektoniskās sajaukšanās dēļ. Droši vien vislabāk nav gaidīt noteiktu robežu. Pētnieki bieži savos dokumentos norāda termisko, mehānisko vai ķīmisko litosfēru.
Okeāna litosfēra ir ļoti plāna izplatīšanās centros, kur tā veidojas, bet laika gaitā tā kļūst biezāka. Atdziestot, karstāks astenosfēras iezis sasalst tā apakšpusē. Apmēram 10 miljonu gadu laikā okeāna litosfēra kļūst blīvāka nekā astenosfēra zem tā. Tāpēc lielākā daļa okeāna plākšņu ir gatavas subdukcijai, kad vien tā notiek.
Litosfēras saliekšana un salaušana
Spēki, kas saliek un sagrauj litosfēru, lielākoties nāk no plātņu tektonikas.
Ja plāksnes saduras, litosfēra uz vienas plāksnes iegremdējas karstā stāvoklī mantija. Šajā subdukcijas procesā plāksne noliecas uz leju pat par 90 grādiem. Liekoties un nogrimstot, subduktīvā litosfēra plaisā plaisas, izraisot zemestrīces dilstošā klinšu plāksnē. Dažos gadījumos (piemēram, Kalifornijas ziemeļdaļā) pazeminātā daļa var pilnībā izdalīties, nogrimstot dziļajā Zemes virspusē, kad plāksnes virs tā maina to orientāciju. Pat lielā dziļumā subduktētā litosfēra var būt trausla miljoniem gadu, ja vien tā ir salīdzinoši vēsa.
Kontinentālā litosfēra var sadalīties, apakšējai daļai sadaloties un nogrimstot. Šo procesu sauc par delamināciju. Kontinenta litosfēras garozas daļa vienmēr ir mazāk blīva nekā mantijas daļa, kas savukārt ir blīvāka nekā zemāk esošā asthenosfēra. Smaguma vai vilkšanas spēki no astenosfēras var atdalīt garozas un mantijas slāņus. Delaminācija ļauj karstai mantijai pacelties un izdalīt kušanas zem kontinenta daļām, izraisot plašu pacēlumu un vulkānismu. Vietas, piemēram, Kalifornijas Sjerra Nevada, Turcijas austrumi un Ķīnas daļas, tiek pētītas, paturot prātā.